JP3828707B2 - 酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温時でも作業性のよい酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、箔、織物等のシート状物品を巻くための芯材として使用される紙管は、通常、帯状の厚紙を金属製の芯棒に螺旋状に巻き付け、その厚紙の隣接する側縁部同士を接着剤により接着して製造されている。このような紙管の製造に使用される接着剤としては、例えば、澱粉、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子の水溶液や、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして重合された酢酸ビニルエマルジョン等を主成分とする組成物が知られている。
【０００３】
酢酸ビニルエマルジョンは、接着剤、塗料、コーティング剤として広い分野で使用されている。しかし、一般的に酢酸ビニルエマルジョンは乾燥後の皮膜は強靱であるが低温造膜性が悪いため、冬季における１０℃以下の雰囲気下では造膜しない。
【０００４】
この問題点を解決するため、酢酸ビニルエマルジョンに、例えばジブチルフタレートのようなフタル酸エステル系可塑剤を添加することにより低温造膜性は改良できるが、酢酸ビニルエマルジョンの乾燥皮膜が柔軟化するため、紙管用として用いた場合には紙管自体の最終的な圧縮強度が不充分となる問題がある。特に冬季においては可塑剤の添加量が多くなるためこの問題は顕著に現れる。
【０００５】
特開昭５６−１３５５７５号公報には、エチレン−酢酸ビニル共重合体のエマルジョンをシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして酢酸ビニルモノマーをシード重合すると低温造膜性が改良され、且つ接着強度が向上することが記載されている。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンをシード重合すると、今度は低温時に粘度が上昇するので冬季における１０℃以下の雰囲気下では作業に支障をきたすことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解消し、低温時に増粘することなく、冬季でも作業性のよい酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤は、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン中のエチレン含有量が３０〜３５重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体をシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして、酢酸ビニルモノマーがシード重合された酢酸ビニル樹脂系エマルジョン接着剤であって、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して前記エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンが樹脂分換算で１５〜２０重量部及び硫酸アルミニウム１〜５重量部配合されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の紙管は、螺旋状に巻かれた帯状の厚紙の隣接する側縁部同士が、請求項１記載の酢酸ビニルエマルジョン接着剤によって接着されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
先ず、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を詳細に説明する。
重合シードとなるエチレン−酢酸ビニル共重合及びエマルジョン
エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下「ＥＶＡ」と記す）エマルジョンは、例えばポリビニルアルコール等を保護コロイドとし、ヒドロキシエチルセルロースのようなセルロース系誘導体や界面活性剤等を乳化分散剤として併用し、エチレンと酢酸ビニルモノマーとを乳化重合法により共重合して得られる。上記ＥＶＡエマルジョンは、例えば、カルボキシル基、エポキシ基、スルフォン酸基、水酸基、メチロール基、アルコキシ酸基等の官能基を有するビニルモノマーが更に共重合されたものであってもよい。
【００１０】
本発明において、上記ＥＶＡエマルジョン中のエチレン含有量が３０〜３５重量％であることが必要である。ＥＶＡエマルジョン中のエチレン含有量が３０重量％未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の最低造膜温度が充分低下しないことがあり、エチレン含有量が３５重量％を超えるエマルジョンは現在市場になく、入手困難である。
【００１１】
ＥＶＡエマルジョンの添加量
ＥＶＡのシード重合における上記ＥＶＡエマルジョンの添加量は、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して樹脂換算分で１５〜２０重量部であることが必要である。上記ＥＶＡエマルジョンの添加量が１５重量部未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の最低造膜温度が充分に低下しないことがあり、２０重量部を超えると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の乾燥皮膜の圧縮強度や接着強度が不充分になることがある。
【００１２】
保護コロイド：ポリビニルアルコール
本発明では、ＥＶＡエマルジョンをシードとして酢酸ビニルモノマーをシード重合させる際に、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して保護コロイドとしてポリビニルアルコールを１５〜３５重量部添加することが必要であり、好ましくは２０〜３０重量部である。ポリビニルアルコールの添加量が１５重量部未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の乾燥皮膜や接着強度が充分に向上しなかったり、最低造膜温度が充分に低下しないため、冬季における作業性が悪くなる。また、３５重量部を超えると得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の初期接着力が低下することがある。
【００１３】
酢酸ビニルエマルジョン接着剤の重合
ＥＶＡエマルジョンは、例えば過酸化物や過硫酸塩等の重合触媒及び水の存在下でＥＶＡエマルジョンをシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして酢酸ビニルモノマーを通常のシード重合法により重合して得られる。尚、酢酸ビニルエマルジョン接着剤を構成する酢酸ビニルモノマーは、単独であってもよく、酢酸ビニルモノマーと重合可能なモノマーで共重合してもよい。
【００１４】
上記酢酸ビニルモノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート、アクリル酸が挙げられ、これらは２つ以上併用されてもよい。
【００１５】
重合触媒
重合触媒は、過酸化物としては過酸化水素、過硫酸塩としては過硫酸カリウム等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２つ以上を併用してもよい。
【００１６】
硫酸アルミニウム
硫酸アルミニウムは酢酸ビニルエマルジョン接着剤の低温時における粘度上昇を抑制するものであり、その添加量は酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して１〜５重量部である。硫酸アルミニウムの添加量が１重量部未満であると低温時の粘度上昇が大きく、５重量部を超えると酢酸ビニルエマルジョンがゲル化してしまうことになる。
【００１７】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤には、必要に応じて粘着付与樹脂、カップリング剤、無機もしくは有機充填剤、増粘剤、揺変性付与剤、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、消泡剤、防腐剤、防かび剤、有機溶剤等の各種添加剤の１種もしくは２種以上が添加されてもよい。
【００１８】
また、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤には、可塑剤や軟化剤が添加されると、得られる接着剤の最低造膜温度は低下するものの、乾燥後の圧縮強度や接着強度が著しく低下することがあるので、可塑剤や軟化剤が添加されない方が好ましい。
【００１９】
上記本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を用いて、螺旋状に巻かれた帯状の厚紙の隣接する側縁部同士が接着された紙管は、接着部分の接着強度が優れるので乾燥後の紙管自体の圧縮強度が大きい。また、冬季の低温下でも能率的に製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
攪拌機、温度計及び滴下漏斗を備えた反応器に水１１０重量部とポリビニルアルコール（ケン化度９６ｍｏｌ％，重合度１７００，クラレ社製，商品名「クラレＰＶＡ−６１７」）を２０重量部仕込み、分散させて９０℃で１時間溶解してから５０℃まで冷却する。そこへＥＶＡエマルジョン（エチレン含有量３５重量％，クラレ社製，商品名「ＯＭ−２０００」）を酢酸ビニルモノマー１００重量部に対し樹脂分換算で１８重量部を仕込み、攪拌後７０℃まで昇温し、重合触媒である６％過酸化水素水溶液５．３重量部及び酒石酸５．２重量部とを混合して調整した規定量１０．５重量部の重合開始剤のうち、規定量の２０％に相当する重合開始剤と、１００重量部添加する予定の酢酸ビニルモノマーのうち８重量部とを一括添加し、初期重合した。
残りの酢酸ビニルモノマーを３時間、重合触媒を３．５時間かけて滴下して重合を行い、酢酸ビニルモノマー滴下終了後９０℃で１時間かけて熟成を行い冷却した。その後、硫酸アルミニウムを酢酸ビニルモノマー１００重量部に対し３重量部を水に溶解して添加した。次に、水で粘度を調整し、粘度１７００ｍＰａ・ｓ、固形分３８％の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２１】
（実施例２）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを１重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２２】
（実施例３）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを５重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２３】
（比較例１）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを０．５重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２４】
（比較例２）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを８重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２５】
（比較例３）
硫酸アルミニウムを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２６】
性能評価
実施例１〜３及び比較例１〜３で得た酢酸ビニルエマルジョン接着剤の３０℃及び５℃における粘度を、ＢＨ型粘度計を用いて１０ｒｐｍの条件で測定した。
その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤は以上の通りであり、乾燥皮膜や接着強度が効果的に向上し、硫酸アルミニウム１〜５重量部が配合されているので最低造膜温度が充分に低下し、低温時に増粘することなく、冬季でも優れた作業性が得られるものである。
また、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を用いて製造された紙管は、圧縮強度が高いので全体として丈夫であり、冬季の低温下でも能率よく製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温時でも作業性のよい酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、箔、織物等のシート状物品を巻くための芯材として使用される紙管は、通常、帯状の厚紙を金属製の芯棒に螺旋状に巻き付け、その厚紙の隣接する側縁部同士を接着剤により接着して製造されている。このような紙管の製造に使用される接着剤としては、例えば、澱粉、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子の水溶液や、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして重合された酢酸ビニルエマルジョン等を主成分とする組成物が知られている。
【０００３】
酢酸ビニルエマルジョンは、接着剤、塗料、コーティング剤として広い分野で使用されている。しかし、一般的に酢酸ビニルエマルジョンは乾燥後の皮膜は強靱であるが低温造膜性が悪いため、冬季における１０℃以下の雰囲気下では造膜しない。
【０００４】
この問題点を解決するため、酢酸ビニルエマルジョンに、例えばジブチルフタレートのようなフタル酸エステル系可塑剤を添加することにより低温造膜性は改良できるが、酢酸ビニルエマルジョンの乾燥皮膜が柔軟化するため、紙管用として用いた場合には紙管自体の最終的な圧縮強度が不充分となる問題がある。特に冬季においては可塑剤の添加量が多くなるためこの問題は顕著に現れる。
【０００５】
特開昭５６−１３５５７５号公報には、エチレン−酢酸ビニル共重合体のエマルジョンをシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして酢酸ビニルモノマーをシード重合すると低温造膜性が改良され、且つ接着強度が向上することが記載されている。しかし、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンをシード重合すると、今度は低温時に粘度が上昇するので冬季における１０℃以下の雰囲気下では作業に支障をきたすことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解消し、低温時に増粘することなく、冬季でも作業性のよい酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤は、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン中のエチレン含有量が３０〜３５重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体をシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして、酢酸ビニルモノマーがシード重合された酢酸ビニル樹脂系エマルジョン接着剤であって、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して前記エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンが樹脂分換算で１５〜２０重量部及び硫酸アルミニウム１〜５重量部配合されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の紙管は、螺旋状に巻かれた帯状の厚紙の隣接する側縁部同士が、請求項１記載の酢酸ビニルエマルジョン接着剤によって接着されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
先ず、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を詳細に説明する。
重合シードとなるエチレン−酢酸ビニル共重合及びエマルジョン
エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下「ＥＶＡ」と記す）エマルジョンは、例えばポリビニルアルコール等を保護コロイドとし、ヒドロキシエチルセルロースのようなセルロース系誘導体や界面活性剤等を乳化分散剤として併用し、エチレンと酢酸ビニルモノマーとを乳化重合法により共重合して得られる。上記ＥＶＡエマルジョンは、例えば、カルボキシル基、エポキシ基、スルフォン酸基、水酸基、メチロール基、アルコキシ酸基等の官能基を有するビニルモノマーが更に共重合されたものであってもよい。
【００１０】
本発明において、上記ＥＶＡエマルジョン中のエチレン含有量が３０〜３５重量％であることが必要である。ＥＶＡエマルジョン中のエチレン含有量が３０重量％未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の最低造膜温度が充分低下しないことがあり、エチレン含有量が３５重量％を超えるエマルジョンは現在市場になく、入手困難である。
【００１１】
ＥＶＡエマルジョンの添加量
ＥＶＡのシード重合における上記ＥＶＡエマルジョンの添加量は、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して樹脂換算分で１５〜２０重量部であることが必要である。上記ＥＶＡエマルジョンの添加量が１５重量部未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の最低造膜温度が充分に低下しないことがあり、２０重量部を超えると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の乾燥皮膜の圧縮強度や接着強度が不充分になることがある。
【００１２】
保護コロイド：ポリビニルアルコール
本発明では、ＥＶＡエマルジョンをシードとして酢酸ビニルモノマーをシード重合させる際に、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して保護コロイドとしてポリビニルアルコールを１５〜３５重量部添加することが必要であり、好ましくは２０〜３０重量部である。ポリビニルアルコールの添加量が１５重量部未満であると、得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の乾燥皮膜や接着強度が充分に向上しなかったり、最低造膜温度が充分に低下しないため、冬季における作業性が悪くなる。また、３５重量部を超えると得られる酢酸ビニルエマルジョン接着剤の初期接着力が低下することがある。
【００１３】
酢酸ビニルエマルジョン接着剤の重合
ＥＶＡエマルジョンは、例えば過酸化物や過硫酸塩等の重合触媒及び水の存在下でＥＶＡエマルジョンをシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして酢酸ビニルモノマーを通常のシード重合法により重合して得られる。尚、酢酸ビニルエマルジョン接着剤を構成する酢酸ビニルモノマーは、単独であってもよく、酢酸ビニルモノマーと重合可能なモノマーで共重合してもよい。
【００１４】
上記酢酸ビニルモノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート、アクリル酸が挙げられ、これらは２つ以上併用されてもよい。
【００１５】
重合触媒
重合触媒は、過酸化物としては過酸化水素、過硫酸塩としては過硫酸カリウム等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２つ以上を併用してもよい。
【００１６】
硫酸アルミニウム
硫酸アルミニウムは酢酸ビニルエマルジョン接着剤の低温時における粘度上昇を抑制するものであり、その添加量は酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して１〜５重量部である。硫酸アルミニウムの添加量が１重量部未満であると低温時の粘度上昇が大きく、５重量部を超えると酢酸ビニルエマルジョンがゲル化してしまうことになる。
【００１７】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤には、必要に応じて粘着付与樹脂、カップリング剤、無機もしくは有機充填剤、増粘剤、揺変性付与剤、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、消泡剤、防腐剤、防かび剤、有機溶剤等の各種添加剤の１種もしくは２種以上が添加されてもよい。
【００１８】
また、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤には、可塑剤や軟化剤が添加されると、得られる接着剤の最低造膜温度は低下するものの、乾燥後の圧縮強度や接着強度が著しく低下することがあるので、可塑剤や軟化剤が添加されない方が好ましい。
【００１９】
上記本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を用いて、螺旋状に巻かれた帯状の厚紙の隣接する側縁部同士が接着された紙管は、接着部分の接着強度が優れるので乾燥後の紙管自体の圧縮強度が大きい。また、冬季の低温下でも能率的に製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
攪拌機、温度計及び滴下漏斗を備えた反応器に水１１０重量部とポリビニルアルコール（ケン化度９６ｍｏｌ％，重合度１７００，クラレ社製，商品名「クラレＰＶＡ−６１７」）を２０重量部仕込み、分散させて９０℃で１時間溶解してから５０℃まで冷却する。そこへＥＶＡエマルジョン（エチレン含有量３５重量％，クラレ社製，商品名「ＯＭ−２０００」）を酢酸ビニルモノマー１００重量部に対し樹脂分換算で１８重量部を仕込み、攪拌後７０℃まで昇温し、重合触媒である６％過酸化水素水溶液５．３重量部及び酒石酸５．２重量部とを混合して調整した規定量１０．５重量部の重合開始剤のうち、規定量の２０％に相当する重合開始剤と、１００重量部添加する予定の酢酸ビニルモノマーのうち８重量部とを一括添加し、初期重合した。
残りの酢酸ビニルモノマーを３時間、重合触媒を３．５時間かけて滴下して重合を行い、酢酸ビニルモノマー滴下終了後９０℃で１時間かけて熟成を行い冷却した。その後、硫酸アルミニウムを酢酸ビニルモノマー１００重量部に対し３重量部を水に溶解して添加した。次に、水で粘度を調整し、粘度１７００ｍＰａ・ｓ、固形分３８％の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２１】
（実施例２）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを１重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２２】
（実施例３）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを５重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２３】
（比較例１）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを０．５重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２４】
（比較例２）
酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して、硫酸アルミニウムを８重量部添加したこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２５】
（比較例３）
硫酸アルミニウムを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして酢酸ビニルエマルジョン接着剤を得た。
【００２６】
性能評価
実施例１〜３及び比較例１〜３で得た酢酸ビニルエマルジョン接着剤の３０℃及び５℃における粘度を、ＢＨ型粘度計を用いて１０ｒｐｍの条件で測定した。
その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【発明の効果】
本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤は以上の通りであり、乾燥皮膜や接着強度が効果的に向上し、硫酸アルミニウム１〜５重量部が配合されているので最低造膜温度が充分に低下し、低温時に増粘することなく、冬季でも優れた作業性が得られるものである。
また、本発明の酢酸ビニルエマルジョン接着剤を用いて製造された紙管は、圧縮強度が高いので全体として丈夫であり、冬季の低温下でも能率よく製造することができる。
Claims (2)
- エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン中のエチレン含有量が３０〜３５重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体をシードとし、ポリビニルアルコールを保護コロイドとして、酢酸ビニルモノマーがシード重合された酢酸ビニル樹脂系エマルジョン接着剤であって、酢酸ビニルモノマー１００重量部に対して前記エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンが樹脂分換算で１５〜２０重量部及び硫酸アルミニウム１〜５重量部配合されてなることを特徴とする酢酸ビニルエマルジョン接着剤。
- 螺旋状に巻かれた帯状の厚紙の隣接する側縁部同士が、請求項１記載の酢酸ビニルエマルジョン接着剤によって接着されてなることを特徴とする紙管。
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| JP2000070721A JP3828707B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びそれを用いた紙管 |
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|---|---|
| JP2001262100A JP2001262100A (ja) | 2001-09-26 |
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2000
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| JP2001262100A (ja) | 2001-09-26 |
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