JP2004514773A - 軽量混合済接着剤 - Google Patents

Abstract

本発明の接着剤は、空洞の樹脂微粒子を利用しており、微粒子の平均粒子サイズが７５ミクロン以下であり、高いせん断応力試験下では微粒子の密度増加が１．５％以下である。

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は、石膏化粧ボードの隣接したパネル間の接合を充填したりコーティングしたりする際に使用される接着剤の組成に関連する。特に、乾燥型の軽量接着剤の組成に関連し、羽目板（ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）の疲労、作業完了時間、および梱包製品の輸送コストを低減させる。
【０００２】
建物の建築では、石膏化粧ボードがもっとも一般的な要素であり、プラスターボード（ｄｒｙｗａｌｌ）として知られており、壁および／または天井の建築の際に用いられる。伝統的にパネルを木製のびょうあるいは金属製の骨組みに貼って、接着剤と呼ばれる粘着性物質を特別に用意し、隣接したパネル間につけた接合部を処理して、石膏化粧ボードから作られる壁は作られる。プラスターボードパネルの側面のふちが次第に細くなる（ｔａｐｅｒｅｄ）。従って、接着剤は継ぎ目、つまり隣接したパネル間に塗られ、完成時には一枚岩の（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）表面が作られる。この工程の後は一般に、化粧ボードの隣接するふちの接合部内にテープ状（ｔａｐｉｎｇ）接着剤を置き、接着剤内に液体浸透性の紙あるいは繊維ガラステープをはめ込む。乾燥（あるいは固める）時に、上塗り（ｔｏｐｐｉｎｇ）接着剤と呼ばれる二度目のコーティングは、接合部上に塗られ、後で乾燥の際に軽く砂を混ぜられる（ｌｉｇｈｔｌｙ ｓａｎｄｅｄ）かもしれない。三度目や最終のコーティングが塗られるときには、乾燥し、プラスターボードの継ぎ目がある気配を完全に隠し、なめらかな一枚岩の（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）表面を作るため、軽く砂を混ぜる（ｌｉｇｈｔｌｙ ｓａｎｄｅｄ）。接着剤のほかのタイプは多目的グレードであり、接着テープをはめ込むのと最終コートを塗るのと両方に用いられる。特別な塗布道具を使用すると、完成した壁と接合部に模様あるいは折り目を付けることもできる。
【０００３】
接着剤にはいくつかの種類がある。乾燥型接着剤は水の蒸発によって保存に適切な状態になる、一方、セッティング型接着剤は保存処理工程において水と化学的に反応する。セッティング型接着剤は典型的に、化粧しっくいで知られる硫酸カルシウム半水和物あるいは塩基で知られるパリのしっくいを使う。セッティング型粉末に水が加わると、硫酸カルシウム半水和物が水和反応を起こし、硫酸カルシウム二水和物結晶の連結マトリックス（ｉｎｔｅｒｌｏｏｋｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ）を形成する。連結結晶マトリックス（ｉｎｔｅｒｌｏｏｋｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ ｍａｔｒｉｘ）は接着剤を強力にする。セッティング型接着剤の乾燥型に勝る利点は、完成した接合部全体の強度であり、結果として、縮みや割れを減らし、さらなる完成より優先する（ｐｒｉｏｒ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）完全な接着剤の乾燥を待たずに済む。乾燥型接着剤は使用しやすい利点があり、典型的に既に混合した形で入手でき、製造者によって水を加えて混合できる。三番目のタイプの接着剤は、混合済接着剤を簡単に利用できる半水和硫酸カルシウムのセッティング作用を連結させる。この混合済セッティング型接着剤の特性は、米国特許５，７４６，８２２号に記載されており、参考文献としてここに含まれる。
【０００４】
軽量接着剤は公知の技術であり、Ｗｉｌｌｉａｍｓの米国特許４，４５４，２６７号やＳｔｒｕｓｓの米国特許４，６５７，５９４号などがある。真珠岩は黒曜石に近いガラス質の岩の形態であり、ひいて粉にして、熱で広げ（ｈｅａｔ ｅｘｐａｎｄｅｄ）、すぐにシリコーン系（ｓｉｌｉｃｏｎｅ−ｂａｓｅｄ）化合物で表面処理すると、接着剤として使う軽量充填剤になる。特別な処理剤を水と反応しないエクスパンデッド真珠岩に下塗りし、キャピラリー作用によって水につからないようにする。コーティングした真珠岩は水と反応しないにも関わらず、濡れ（ｗｅｔ ｏｕｔ）や分散のためにある量の水はまだ必要である。大量の真珠岩を使用すると、接着剤の必要な水分全量、乾燥時間、強度、結合、粘性、および表面吸着の特性に悪影響を与える。エクスパンデッド真珠岩も混合中の破壊に影響を受けやすく、接着剤の物理的特性をさらに落とす可能性がある。
【０００５】
Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙらの米国特許４，８２４，８７９号には、エクスパンデッド真珠岩あるいは空洞のガラス微粒子を添加すると、接着剤の密度および縮みが減少すると記載されている。上述したように、接着剤の物理的特性が悪化せずに使用できる真珠岩の量には限界がある。しかしながら、ガラス微粒子が使われると、それらは壊れる傾向がある。微粒子が壊れるとき、結果として生じる接着剤の密度が非常に増加する。これは水および他の添加物の壊れた球によって、空間がうめられるためである。よって、ガラスが澄む傾向にあり、分散しにくくなり、レオロジー的特性の好ましくない変化が起きる。破壊が起こるたびに、より多くの微粒子が密度増加、すなわち組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）のコスト増加と補償される。ガラスと真珠岩も発生しうるほこりのために不都合である。ガラス微粒子は大きさと密度に制限がある。これらの制限によって、全体の密度を下げるために組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に多くの微粒子を添加する。
【０００６】
ポリアクリル酸塩微粒子をセッティング型接着剤に使用する内容は、Ｋａｐｌａｎの米国特許５，４９４，９４７号に記載されている。この参考文献は壁および天井の規格部品を作る際に使われる接着剤に直結する。その壁および天井はセット後も柔軟なままであり、従って、輸送中や規格部品の最終組み立ての際に、ひびを最小限にできる。これらのポリアクリル酸塩樹脂の界面化学は、水に容易に分散するよりむしろ、樹脂同士につき、水溶媒中に分散しにくくし、結果として受け入れがたい（ｕｎａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）凝集を形成する。
【０００７】
従って、本発明の目的は、最終で使用する際の密度が水の密度より低いく改良された（ｉｍｐｒｏｖｅｄ）軽量接着剤を得ることである。
【０００８】
また、本発明の目的は、最終表面がなめらかに改良された軽量接着剤を得ることである。
【０００９】
さらに、本発明のほかの目的は、生産中や使用中の破壊に最小限敏感な微粒子を利用して改良された軽量接着剤を得ることである。
【００１０】
また、本発明のほかの目的は、水溶媒中で容易に分散する微粒子を利用てた改良された軽量接着剤を得ることである。
【００１１】
発明の概要
上記記載の目的は、本発明に合うあるいは超えていて（ｍｅｔ ｏｒ ｅｘｃｅｅｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）、軽量接着剤中の充填剤として使用されている空洞の樹脂微粒子に特徴付けられる。本発明の組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を使用すると、水以下の密度を得られる。ガラス微粒子と同じ重量パーセントの樹脂微粒子を使うと、ガラスに対して樹脂の密度が非常に低いため、密度が大きく変化する。ガラス微粒子がポリビニルアルコールとともに使用されると、樹脂微粒子も逆方向の相互作用（ｒｅｐｏｒｔｅｄ ａｄｖｅｒｓｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）を避け、接着剤が硬くなったりゲルになったりする。
【００１２】
特に、本発明の接着剤は少なくとも一つのバインダーおよび一つ以上の充填剤を有する。その充填剤のうち少なくとも一つは、平均粒子サイズが７５ミクロン以下で、高いせん断応力下で密度増加が１．５％以下である空洞の樹脂微粒子を含む。空洞の樹脂微粒子を軽量充填剤として使用すると、水以下の密度できわめて軽量であり、プラスターボードに塗る際に粒状の表面でない塗布特性が向上した接着剤の組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を得る。微粒子はほかの成分と容易に混合され、特に濡れ前フォーム（ｐｒｅ−ｗｅｔ ｆｏｒｍ）ケーキ（ｃａｋｅ）としても知られる状態で、ほかの成分を添加すると容易に混合される。
【００１３】
樹脂微粒子の密度はガラス微粒子よりもかなり低い。この低い密度のため、結果として得られる体積の変化がガラス微粒子と比較して同じでも、少量の樹脂微粒子しか必要としない。このことにより、接着剤のほかの特性に不都合な影響を与えることなく、非常に軽量な接着剤を得られる。
【００１４】
発明の詳細な説明
後述の議論では、記載される全てのパーセントは乾燥した主成分中の全ての固体の重量として計算されている。
【００１５】
本発明の軽量接着剤は、１つのバインダーおよび１以上の充填剤を含む。この充填剤は空洞の樹脂微粒子を含み、この微粒子は７５ミクロン以下のサイズで、高いせん断応力下では密度増加が１．５％以下である。好ましい具現化（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）は、セッティング型あるいは乾燥型の接着剤中のアクリロニトリル微粒子を使用することである。
【００１６】
好ましくは、接着剤はバインダー、充填剤、濃縮剤、防腐剤、および分散剤からなる。伝統的な接着剤は、軽量接着剤も同様に、本発明の組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）から利益を得る（ｂｅｎｅｆｉｔ）。接着剤の特定の使用法や特性に応じて、接着剤にたくさんの任意の成分を加えることができる。
【００１７】
接着剤中で使用できるいかなるバインダーは、本発明での使用に適切である。プラスターボードのような基層（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）への接着剤の接着性を高めるために、バインダーが使用される。受け入れられる（ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）バインダーは、ラテックス乳化に限らず、酢酸ビニルやビニルアクリリックス、ビニルアルコール、およびポリ酢酸ビニル酢酸、エチレンビニル酢酸、および、でん粉などの分散可能な粉が含まれる。その中でも、本発明においてはラテックスバインダーであることが好ましい。ラテックスバインダーの典型的な重量接着剤中での濃度は、全乾燥重量のおよそ１％から２．５％の範囲である。典型的な軽量接着剤中のバインダー濃度は、１％からおよそ３％の範囲である。本発明でのバインダー濃度は、従来の軽量接着剤と比較して通常やや高く、密度のさらなる減少を補い、受け入れられる（ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）接着特性を保持する効果がある。本発明では、ラテックスバインダーの濃度は約１％から約３．５％の範囲である。
【００１８】
本発明の接着剤のキーとなる成分は、ある物理的特性を持った空洞の樹脂微粒子である。本発明で使用するに適した貝型（ｓｈｅｌｌ）樹脂は、ホモポリマー、コポリマー、あるいはホモポリマーの混合物、一つ以上のアクリロニトリル（“ＡＣＮ”）、塩化ビニリデン（“ＶＤＣ”）、あるいはメタクリル酸メチル（“ＭＭＡ”）のモノマーである。特に適している樹脂は、ポリアクリロニトリル（“ＰＡＣＮ”）、塩化ポリビニルデン（“ＰＶＤＣ”）ＡＣＮとＶＤＣからなるコポリマー、およびＡＣＮ、ＶＤＣとＭＭＡからなるコポリマーである。微粒子は圧縮に対して破壊されず（もろくなく）高い弾力性を示し、製造工程および後の顧客の使用（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）における典型的な接着剤に与えるせん断応力に逆らうことができる（せん断安定性）。濃縮された水溶液中の微粒子の標準的なサスペンションは、市販の飲料ミキサー、ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＢＥＡＣＨ（登録商標）モデル９３０番で８分間、１４，０００ＲＰＭの高いせん断応力をかけ、生産時の微粒子にかかる応力の模擬実験を行った。
【００１９】
微粒子の適した密度は、約０．００９から約０．１３ｇ／ｃｃである。この密度範囲の微粒子は、接着剤の全体積を増加させる任意の効果をもつ。しかしながら、これはまだ重く、重量による微粒子の測定や添加が可能である。
【００２０】
微粒子の水中での均一な分散は、最終の接着剤の滑らかで均一な表面を得るために重要である。もし微粒子が適切に分散しないなら、受け入れられない（ｕｎａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）でこぼこの模様になる。分散しにくい樹脂微粒子は、接着剤の準備期間も増加させる。製造工程で分散しない微粒子が存在すると、接着剤の製造効率が下がり、単位コストが増加する。
【００２１】
微粒子の粒子サイズは小さい方が好ましく、最終の接着剤の表面模様は伝統的な混合と比べて明らかな差がない。一般的に、このことは微粒子が平均直径７５ミクロン以下であることを意味する。もし粒子が小さすぎるならば、体積率に対する表面（ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ）が、微粒子全体の密度を下げる。微粒子の粒子サイズの適切な範囲は、直径が約２５から５５ミクロンである。
【００２２】
製造中に見られる混合条件下で、微粒子はほとんど壊れないほど強くもある。微粒子が無傷のままでいる限り、接着剤の重量を下げることに成功した。微粒子は壊れるときに崩壊し、ほかのより重い物質とともに液体になり、後ろに残っている空間（ｖｏｉｄ ｌｅｆｔ ｂｅｈｉｎｄ）を埋める。接着剤自体は濃縮され、密度増加に伴い体積減少が見られる。運び去られた空気（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ａｉｒ）を考慮に入れ、混合物の実際の密度と計算された理論密度と比較することにより、破壊を検出できる。もし製造工程中に微粒子が崩壊したら、結果として得られる接着剤の密度が増加し、体積の減少を補うためにより多くの球が加わり、密度が増加する。もろくなくせん断に対して安定な微粒子を選択的に使用すると、破壊や崩壊を避けられる。破壊・崩壊すると、接着剤の密度増加や全体の期待される（ｅｘｐｅｃｔｅｄ）体積の減少、および生産効率の低下によって特徴付けられる。
【００２３】
接着剤の準備中にさまざまな応力が存在するため、微粒子が崩壊する。無傷の微粒子がもっとも変形するのは、接着剤の製造中であり、混合のせん断力や物質輸送中の圧力が原因で応力が発生し、微粒子の貝型（ｓｈｅｌｌ）壁を有する。樹脂型、球型、貝（ｓｈｅｌｌ）の厚み、および化学的環境は全て、工程中や最終的に使用する際に発生する応力に耐えうる微粒子に関係する因子である。
【００２４】
本発明の使用に適するため、製品の密度増加によって測定される樹脂微粒子の崩壊は、高い応力試験下で密度増加が１．５％以下にとどまっている。本発明の目的のため、そのような試験（ｏｎｅ ｓｕｃｈ ｔｅｓｔ）下で、微粒子を水、消泡剤（ｄｅｆｏａｍｅｒ）、およびケイ酸マグネシウム水和物の溶液中に浮遊させる。ケイ酸マグネシウム水和物にはＬＡＰＯＮＩＴＥ（登録商標）ＲＤ（テキサス州、Ｇｏｎｚｏｌａｓ、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製）などがある。本試験で使用した消泡剤は、ＨｉＭａｒ Ｄ−８２９（イリノイ州、Ｌａｋｅ Ｂｌｕｆｆ、Ｒａｉｎｂｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）である。高速市販飲料ミキサー、ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＢＥＡＣＨ（登録商標）モデル９３０番で８分間、標準的な浮遊を混合し、製造中に微粒子へかかる応力を模擬実験した。浮遊させた空洞の樹脂微粒子を１４，０００ｒｐｍで混合し、高いせん断応力を与える。ミキサーは直径１／２インチの軸、長さ６・１／２インチである。軸の下は４段階（ｆｏｕｒ−ｆｏｌｄ）の攪拌ボタンがあり、完全に広がった羽チップから羽チップまでは１・１／２インチである。固体、１インチディスク攪拌器が１・１／４インチ攪拌ボタンから軸まで。標準的な溶液をステンレス鋼製カップに注ぎ、深さ６・３／４インチで、８分間攪拌する。
【００２５】
微粒子の低密度によってほとんどの溶媒中にすぐに微粒子が分離し、密度測定が非現実的であるため、浮遊剤を含むサスペンションが必要である。合成されたケイ酸マグネシウム水和物は、水中で優れた浮遊力があり、軽量微粒子が浮遊から上へ分離するのを防ぎ、高いチキソトロピック溶液を作る。さらに、ケイ酸マグネシウム水和物を浮遊補助剤として使用すると、初期混合中や後の高いせん断試験中の運び去られた空気（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ａｉｒ）の量を最小にするために、消泡剤が使用される。
【００２６】
以下、表１に示した標準的な水中のサスペンションにおいて、微粒子のサンプルへの高い応力の影響を数値化した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
使用した原料の量とそれらの比重に基づいて、微粒子がある場合とない場合の水中のサスペンションの理論的な密度を計算し、表２に示した。
【００２９】
【表２】

【００３０】
消泡剤Ｈｉ−Ｍａｒ Ｄ−８２９を室温（７３°Ｆ）の５５０グラムの水中でわずかに攪拌し、続いて１４グラムのケイ酸マグネシウム水和物ＬＡＰＯＮＩＴＥ（登録商標）ＲＤを添加する。ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＢＥＡＣＨ（登録商標）モデル９３０番ミキサーを用いて、高い応力下で溶液を２０分間かき混ぜ、溶液の密度をＧａｒｄｃｏアメリカのガロンカップの標準重量（Ｇａｒｄｃｏ Ｕ．Ｓ． Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｗｅｉｇｈｔ Ｐｅｒ Ｇａｌｌｏｎ Ｃｕｐ）を使って測定し、１ガロンあたり８．４３６ポンド（１．０１０６ｇ／ｃｃ）という結果が得られた。微粒子ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）０９１ＷＥ ２０グラムを手で攪拌し、透明な濃縮された液体にし、運び去られる空気（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ａｉｒ）を最小にするように気をつけた。微粒子サスペンションの密度は、高い応力混合より重要なＧａｒｄｃｏアメリカのガロンカップの標準重量（Ｇａｒｄｃｏ Ｕ．Ｓ． Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｗｅｉｇｈｔ Ｐｅｒ Ｇａｌｌｏｎ Ｃｕｐ）を用いて測定した。ＨＡＭＩＬＴＩＯＮ ＢＥＡＣＨ（登録商標）モデル９３０番ミキサーを用いて、高い応力を２分間ずつかけ、サスペンションを混合した。各２分間で密度を測定し、微粒子の残存を決定した。表３に各２分間の高い応力をかける前と後とで、測定された微粒子のサスペンションの密度を示した。
【００３１】
【表３】

【００３２】
表４に軽量接着剤の製造で充填剤として使用される微粒子の適切な特性をまとめた。
【００３３】
【表４】

【００３４】
微粒子製造に使われるもっとも適したポリマー樹脂はＰＡＣＮであり、例えば、スウェーデンのＮｏｂｅｌ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＥＸＰＡＮＣＥＬ （登録商標）０９１ ＷＥなどである。この微粒子の樹脂貝（ｓｈｅｌｌ）は接着剤製造中の混合によるせん断応力や輸送による圧力といった応力に抵抗できると知られている。この微粒子の平均粒子サイズは７５ミクロン以下であり、軽量組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に利用すると、なめらかで粒状でない表面の物質ができる。微粒子は濡れ前ケーキ（ｐｒｅ−ｗｅｔ ｃａｋｅ）（重量で１０％）でも得られ、水中に特に容易に分散する。ＰＶＤＣはＰＡＣＮとの組み合わせで選択的に用いられ、あるいはＰＶＤＣ単独で用いられ、微粒子が製造される。ある場合、ＭＭＡが利用され、ＰＶＤＣおよび／またはＰＡＣＮを組み合わせて利用される。
【００３５】
参考文献に含まれている米国特許４，７２２，９４３号と５，３４２，６８９号に記載されているように、コーティングされた微粒子も適用できる。コーティングは製造中や後の使用中に自由な浮遊剤として働くが、コーティングは物質の密度を大きく増加させるため、全体の接着剤組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）密度が等しく下がるように高濃度である必要が　ある。組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は微粒子上に使用されるコーティング剤の増加量を相殺するために調整されるが、これはさらなる処理時間（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｉｍｅ）と道具を必要とする。
【００３６】
本発明の接着剤は一つの充填剤として樹脂微粒子を含む。追加の充填剤を使用すると、接着剤に特定の特性を与えられる。追加の充填剤は、特に乾燥型ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎの場合、細かく粉砕した炭酸カルシウムである。これは乾燥粉末であり、接着剤の組成で乾燥重量で少なくとも約５０％含まれ、乾燥重量で約５０−９８％の範囲で下がる（ｆａｌｌｓ）。雲母、タルク、セリサイト、珪藻土、粘土、アタパルジャイト、セプライト（ｓｅｐｕｌｉｔｅ）、カオリン、硫酸カルシウム二水和物、硫酸カルシウム無水物、硫酸カルシウム半水和物、ｐｙｒｏｐｈｙｌｉｔｅ（ｐｙｒｏｐｈｙｌｌｉｔｅは、パイロフィライトあるいはろう石と訳される）も追加の充填剤として適用できる。全てのバインダーに対する全ての充填剤の割合は、約１５：１から約５：１の範囲が好ましい。
【００３７】
真珠岩あるいはエクスパンデッド真珠岩は、成分の重量が重要な微粒子に加えて、ほかの軽量充填剤に使用され、好ましい具体化の軽量組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に使用される。軽量接着剤中のエクスパンデッド真珠岩の使用は、参考文献に含まれている米国特許４，４５４，２６７号に記載されている。エクスパンデッド真珠岩は非常に軽量物質であり、たくさんの割れ目や裂け目を含む。参考文献に含まれる米国特許４，５２５，３８８号によると、水がキャピラリー作用で吸着するために、物質の重量が増加しない。使用される処理済のエクスパンデッド真珠岩は、水を除いた接着剤の全ての成分の重量の少なくとも５％の濃度で存在するのが好ましい。
接着剤と基層の間の結合は、濃縮剤、可塑剤および／またはポリビニルアルコール粉末の添加により改善される。セルロース系（ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ）濃縮剤としてＭＥＴＨＯＣＥＬ（登録商標）２４０Ｓを使用すると、もっとも良い結果が得られる。従来のセルロース系濃縮剤は、エチルヒロドキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、およびヒドロキシエチルセルロースなどであり、本発明の接着剤にも適用できる。セルロース系濃縮剤の濃度範囲は、接着剤成分の乾燥重量で約０．０５％から約２％までである。
【００３８】
ポリエチレングリコール（“ＰＥＧ”）および／またはメトキシポリエチレングリコールは、本接着剤に任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）添加しうる。これらの添加物のうちいずれかは、保存される（ｃｕｒｅｄ）接着剤の表面吸着特性を制御するために用いられる。これらの添加物は物質の濡れおよびすべりも改善する。使用するとき、ＰＥＧを接着剤の乾燥重量の約０．１％から２％の濃度範囲で添加する。
【００３９】
本接着剤に適したほかの添加物は、界面活性剤、湿潤剤、石鹸、およびアルキルベンゼンスルホン酸塩を含む。石鹸あるいは洗剤は、酸、塩基、ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂａｌ ａｇａｎｔ（ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔなら防腐剤）、アンチレデプジション（ａｎｔｉｒｅｄｅｐｓｉｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ）、着色剤、香料、消泡剤、起泡剤、ヒドロトロープ（ｈｙｄｒｏｔｒｏｐｅ）、保湿剤、防腐剤、溶媒、濃縮剤あるいは界面活性剤などを含んだ成分の複雑な混合物であり、各成分はたくさんのさまざまな官能基からなる。アルキルベンゼンスルホン酸塩は特有の界面活性剤であり、この性質の組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）に特に役立ち、米国出願番号＿＿＿＿と共に審査中の明細書に記載されている。この明細書は現在同時に出願されており、参考文献にも含まれている、「割れ目、クレータリング（ｃｒａｔｅｒｉｎｇ）、および縮みを減少させる接着剤の添加物」である。本発明に適した接着剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを利用し、クレーター（ｃｒａｔｅｒ）抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、割れ目抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、縮み減少を含んだいくつかの接着剤の特性を改善する。軽量接着剤では、石鹸およびアルキルベンゼンスルホン酸塩も接着剤の密度を減少する助けになる。
【００４０】
接着剤の重要な密度減少をする本発明の組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を使用することは成し遂げられる。製品の適した密度は、１ガロンあたり８．３５ポンド以下であり、水の密度よりも小さい。もっとも適した具現化（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）では、１ガロンあたり８ポンド以下の密度の製品が得られた。
【００４１】
樹脂微粒子を使用すると、伝統的な接着剤とは違うかおりがする接着剤が得られた。強く望まれれば（ｉｆ ｄｅｓｉｒｅｄ）、バニラエキスのような香料を加えて、接着剤のかおりをもっと感じよくすることができる。
【００４２】
水を添加すると、混合済接着剤の正確な密度に到達できる。しかしながら、軽量組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を作るとき、混合物中の水の量は最小限にとどめるように注意が必要である。最終製品の望まれる密度が水自体の密度以下である場合、水を製品密度に添加する。さらに、水の量が最小限のとき、縮みや割れへの抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を促進する。分散を補助するために微粒子をコーティングしたとき、そのコーティングも接着剤の全重量へ寄与する。組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）中の充填剤の全体量を減少させる必要があるため、微粒子へ添加したコーティング剤のパーセントを補償する（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）。
【００４３】
混合済接着剤を濡れ前（ｐｒｅ−ｗｅｔ）樹脂微粒子ケーキとともに作成する場合、伝統的な充填剤を添加した接着剤とは別の処理方法が必要である。伝統的には、濡れた成分と乾燥した成分を添加し、メインの濡れたミキサーへ移してそれぞれで混合する。濡れ前ケーキ（ｐｒｅ−ｗｅｔ ｃａｋｅ）中に微粒子を供給するときに、微粒子が固有の軽量特性のため、濡れ成分系の移動ラインを詰まらせる傾向がある。濡れた充填剤ケーキも、乾燥した成分系に移動させた際に固まるため、９０％程度の水分量（ｍｏｉｓｔｕｒｅ）の充填剤ケーキと接触したときに、乾燥した成分が濡れる（ｗｅｔ ｏｕｔ）傾向がある。詰まり、移動ラインの不純物、および濡れ前（ｐｒｅ−ｗｅｔ）乾燥添加物の固まりを防ぐため、樹脂微粒子をメインのミキサーへ直接添加し、ほかの成分と分ける。微粒子の添加により、タイミングが重大でない。濡れた成分グループあるいは乾燥成分グループの部分に微粒子が添加されない限り、微粒子はほかの成分を加える前、間、あるいは後に添加するのがふさわしい。
【００４４】
強く望まれれば（Ｉｆ ｄｅｓｉｒｅｄ）、濡れ前（ｐｒｅ−ｗｅｔ）樹脂ケーキは最初に水に分散され、メインミキサーに直接注入される。樹脂微粒子は水よりもかなり軽く、水の表面上に浮遊する傾向が強くある。従って、メインミキサーへ注入する間、スラリーを分散させるために混合し続けることが重要である。濡れた充填剤ケーキを流動化する（ｆｌｕｉｄｉｚｅ）ために使用する水は、メインのミキサーへ通常直接添加される混合水から減少される。最終的な混合済接着剤製品中の水量は状況に応じて調整される。
【００４５】
樹脂微粒子の乾燥粉末フォームはほかの乾燥成分と混合されるかもしれないのにも関わらず、球の密度が非常に低いかどうか注意される必要がある。それらは空気中に容易に分散し、徐々に澄む曇りを形成する。粉末が空気中へ拡散する（ｒｅｌｅａｓｅ）のを最小限するように調整することが望ましい。
【００４６】
接着剤の混合は、伝統的な接着剤よりも低いせん断で行われるのが好ましい。高い粘度で混合すると、球に高いせん断がかかる。微粒子が壊れると、接着剤の密度は増加する。微粒子貝（ｓｈｅｌｌ）壁が妥協される（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ）力以下で、混合のせん断応力を保つことによって、最小限の破壊にとどめるよう注意を払う必要がある。
【００４７】
充填場所（ｓｔａｔｉｏｎ）への移動より重要な運び出された空気（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ａｉｒ）の除去のために真空を使うと、この接着剤に悪影響を与える。真空を利用するとき微粒子の壁強度が上回る（ｅｘｃｅｅｄ）ならば、微粒子の貝（ｓｈｅｌｌ）は応力を受け崩壊し、接着剤が密度高くなる（ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。密度増加、特にメインミキサーと充填場所の間での密度増加が起きると、真空を使用したとき、微粒子の崩壊とともに運び去られた空気（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ａｉｒ）を減少させる結果になる。低密度で組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を混合して、製造試験を行うと、より少ない空気が運び出され（ｅｎｔｒａｉｎ）、移動しない真空が不必要になる傾向がある。
【００４８】
以下の実施例は、製造の予備試験である。この試験の目的は、混合済接着剤の製造システムに軽量樹脂微粒子を組み入れる可能性を決定することである。
【００４９】
実施例
実施例１（比較例）
アルバータ州、ＣａｌｇａｒｙのＣａｎａｄｉａｎ Ｇｙｐｓｕｍ社から入手できるＣＧＣ多目的軽量接着剤を、混合済で多目的の対照接着剤として選び、比較の目的で標準品とした。組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は空洞のサーモプラスチック樹脂微粒子、ポリエチレングリコール、あるいはアルキルベンゼンスルホン酸塩は含まれない。
【００５０】
ミキサーの標準を有する（ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｂｅｎｃｈｍａｒｋｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｘｅｒ）対照品の試験と充填場所（ｓｔａｔｉｏｎ）の密度と粘度の測定を表５に示す。
【００５１】
【表５】

【００５２】
さらなる試験を実験室で行い、詳細は表６に示す。ガロンカップあたりのガードナー重量（Ｇａｒｄｎｅｒ Ｗｅｉｇｈｔ Ｐｅｒ Ｇａｌｌｏｎ Ｃｕｐ）を用いて、密度を決定した。厚さ１／８“インチの乾燥接着剤上で、改良した（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）４１４ Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒによって硬度を測定した。接着剤の塗布特性を手によるこてと塗る道具の両方によって試した。塗布しやすさを１−１０の段階で主観的に判定した、なお、１０がもっとも高い段階である。
【００５３】
【表６】

【００５４】
粘着性試験を特定の温度と湿度（ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）で行った。粘着性試験標本（ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ）を各対照環境に２４時間保存した（ｃｕｒｅ）。室温粘着性は７５°Ｆ、相対湿度５０％で行われた。低温粘着性と高温粘着性はそれぞれ４０°Ｆ、相対湿度８０％、９０°Ｆ、相対湿度９０％で行われた。
【００５５】
実施例２
以下の試験バッチ組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を概算し、軽量で空洞の樹脂微粒子を含む混合済接着剤を製造する実現可能性を決定した。
【００５６】
【表７】

【００５７】
それぞれのバッグがＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）０９１ＷＥ微粒子をおよそ１８．８湿潤（ｗｅｔ）ポンド（８．５ｋｇ）含む２バッグと１．５バッグ（ｔｗｏ ａｎｄ ｏｎｅ ｈａｌｆ ｂａｇｓ）を、５０ガロン（１８９．１リットル）のステンレス鋼タンク中に入れた２５ガロン（９４．６リットル）の水に、それぞれ加え攪拌した。３インチのプロペラ型攪拌器がついた標準的なＬＩＧＨＴＩＮＧ^ＴＭミキサーを用い、均一なスラリーが観察されるまで微粒子を混合した。タンクの液体上部に、樹脂微粒子の大きな層が浮遊したのが観測され、混合が不十分であったと考えられた。後の例として、二番目のプロペラミキサーを加え、表面層の適切な混合を行った。微粒子を分散させるために使用する水を、最初にメインミキサーに従来通り加えた水から引いた。乾燥バルク成分を測りとり、乾燥した容器に入れた。殺菌剤のようなバルクでない乾燥添加物を測り、ゴミ捨てバッグ（ｄｕｍｐ ｂａｇ）に入れて、後に乾燥した容器に移した。乾燥した容器中の添加物を、メインのｗｅｔミキサーに移すよりも優先して、混合した。バルク溶液成分を計量し、保管タンクへ入れた。液体保管タンクと乾燥ミキサーの両方の内容物を、大きなメイン濡れたミキサーへ移し、微小球状のスラリーと充分な水をやわらかく粉状のような堅さになるまで加える。水を二回目に添加し、適した混合粘度を得る。トリム（ｔｒｉｍ）水を添加し、梱包より優先される製品粘度をうまく調整する。
【００５８】
【表８】

【００５９】
さらに、試験を実験室で行った。その結果を以下の表９に記した。
【００６０】
【表９】

【００６１】
実施例３は二回目の生産試験からとった。この試験の目的は、メインミキサーのふさわしい粘度を決定し、微粒子の分散を改善し、微粒子の混合前（ｐｒｅｍｉｘ）のタンクに二回目の攪拌を加える混合時間を短縮し、メインミキサーの体積を利用してバッチサイズを増やし、ポリエチレングリコールを混合前（ｐｒｅｍｉｘ）のタンク内に乾燥添加物系に対して入れることが実現可能か検討する。
【００６２】
実施例３
以下の試験バッチ組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を概算した
【００６３】
【表１０】

【００６４】
ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）微粒子とＰＥＧを水中にプレスラー（ｐｒｅ−ｓｌｕｒ）した。このとき、ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）微粒子を２．５バッグ、ＰＥＧを１７．７ポンド（８．０ｋｇ）使用した。まず、微粒子を８５ガロン（３２１．７２５リットル）の水とスラー（ｓｌｕｒ）し、次に約２０ガロン（７６リットル）の水を加え、ＰＥＧとあわせて全体が１０５ガロン（３９７リットル）になる。プレスラーした（ｐｒｅ−ｓｌｕｒｒｉｅｄ）水を含まない最初の水５７ガロン（２１６リットル）を、全体の初期の水が１６２ガロン（６１３リットル）になるように加える。１９ガロン（７２リットル）をメインミキサーに加えると、最終的に水は１８２ガロン（６８９リットル）であった。
【００６５】
【表１１】

【００６６】
さらなる試験を実験室で行った。表１２に結果を示した。
【００６７】
【表１２】

【００６８】
以下の実施例４は、三度目の製造試験からとったものである。この試験の目的は、本分野（ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ）で評価する試験物質を製造すること、組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）のにおいを高める香料を添加すること、アルキルベンゼンスルホン酸塩を添加すると組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）の塗布特性が改善するか評価することである。
【００６９】
実施例４
適した組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を表１３に記載した。
【００７０】
【表１３】

【００７１】
表１４は製造プラントと実験室での試験結果を混合したものを反映している。その結果は、水より低い密度を達成した混合済多目的接着剤の対照品よりも、本組み立て（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）の塗り特性および物理的特性が好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）ことを示している。
【００７２】
【表１４】

【００７３】
上記のデータは、接着剤の密度が非常に減少し、本発明の接着剤を使用することにより、縮みが小さく、割れが起きず、クレータリング（ｃｒａｔｅｒｉｎｇ）が減ることを示している。
【００７４】
上記の例で使用した原料の物質名（ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）や製造元を表１５に含まれている。
【００７５】
【表１５】

【００７６】
本発明の特定の具体化を示し記述しながら、本発明から離れずに幅広い点で変化や修飾（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）をした技術の優れた点を正しく評価し、請求項に明記した。

Claims (18)

1. バインダーと１以上の充填剤とを有し、前記充填剤のうちの少なくとも１つは空洞の樹脂微粒子を有し、その微粒子の平均粒子サイズが７５ミクロン以下で、高いせん断応力試験下での密度増加が１．５％以下であることを特徴とする軽量接着剤。
2. さらに香料を有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
3. 前記香料がバニラエキスを有することを特徴とする請求項２に記載の軽量接着剤。
4. 前記微粒子の粒子サイズが約２５から約５５ミクロンである請求項１に記載の軽量接着剤。
5. さらに硫酸塩、スルホン酸塩、硫酸、あるいはスルホン酸に置換された炭化水素を有し、前記炭化水素は脂肪族、オレフィン、脂環式、芳香族、あるいはそれらの２以上の混合物で１２から２４の炭素分子を持つ化合物であることを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
6. 前記炭化水素がドデシルベンゼンであることを特徴とする請求項５に記載の軽量接着剤。
7. 前記バインダーがラテックスバインダー（ｌａｔｅｘ ｂｉｎｄｅｒ）を有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
8. 前記充填剤がさらにエキスパンデッド真珠岩（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｅｒｌｉｔｅ）を有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
9. さらにポリエチレングリコールあるいはメトキシポリエチレングリコールを有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
10. 前記ポリエチレングリコールあるいはメトキシポリエチレングリコールが乾燥した主成分の固体の重量のうち約０．５％から約２％までの濃度であることを特徴とする請求項９に記載の軽量接着剤。
11. さらに２番目の充填剤を有し、前記２番目の充填剤が炭酸カルシウム、硫酸カルシウム二水和物、あるいはこれらの組み合わせを有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
12. 前記２番目の充填剤が炭酸カルシウムを有することを特徴とする請求項１１に記載の軽量接着剤。
13. 前記樹脂微粒子がアクリロニトリル共重合体微粒子を有することを特徴とする請求項１に記載の軽量接着剤。
14. 組成が、
    ラテックスバインダー；
    濃縮剤；
    防腐剤；
    分散剤；
    炭酸カルシウム充填剤；
    ドデシルベンゼンスルホン酸；あるいはドデシルベンゼンスルホン酸塩；および
    空洞のアクリルニトリル共重合体微粒子
    を有し、アクリルニトリル共重合体微粒子の平均粒子サイズが７５ミクロン以下であり、高いせん断応力試験下での密度増加が１．５％以下であることを特徴とする軽量接着剤。
15. 前記微粒子の平均粒子サイズが２５−５５ミクロンであることを特徴とする請求項１４に記載の軽量接着剤。
16. 前記接着剤を濡れた成分および乾燥した成分に分類し、前記成分がバインダーと、濃縮剤と、防腐剤と、分散剤と、１以上の充填剤とを有し、
    前記濡れた成分を一緒に混合する工程と、
    前記乾燥した成分を一緒に混合する工程と、
    メインミキサー中で前記濡れた成分および乾燥した成分一緒に組み合わせる工程と、
    空洞の樹脂微粒子を前記メインミキサーに直接添加し、前記微粒子の平均粒子サイズが７５ミクロン以下であり、高いせん断応力試験下での体積減少が１．５％以下とする工程と、
    接着剤と呼ばれるものが均一になるまで混合する工程と
    を有することを特徴とする軽量接着剤の製造方法。
17. 前記乾燥した成分の一部が測定前（ｐｒｅ−ｍｅａｓｕｒｅｄ）でありバッグダンプ（ｂａｇ ｄｕｍｐ）中に置かれていることを特徴とする請求項１６に記載の軽量接着剤の製造方法。
18. 前記添加工程の前に、前記樹脂微粒子を水中に分散させることを特徴とする請求項１６に記載の軽量接着剤の製造方法。