JP3912508B2

JP3912508B2 - 製本製造用ホットメルト接着剤

Info

Publication number: JP3912508B2
Application number: JP2002166718A
Authority: JP
Inventors: 吉弘北畑; 尚市有馬
Original assignee: Nissin Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nissin Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004010769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製本製造時の作業性に優れ、特にこれらを古紙として再生処理する際のパルパーによる解繊工程で細裂化されず、容易にフィルターでろ過できるため、抄紙工程や紙の品質に悪影響を与えることのない製本製造用のホットメルト接着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、地球の資源を守る観点から、紙、繊維、プラスチック等の種々の分野でリサイクルが実用化されている。雑誌、新聞、カレンダー等も、これらを回収、再生して再び雑誌等の製本用紙として用いることが行われている。しかし、再生する際、回収された雑誌等の背張り部分に使用される製本、カレンダー製造用のホットメルト接着剤が問題となっている。
【０００３】
古紙を再生する工程は、回収された紙をパルパー（紙の解繊装置）でパルプに戻し、フィルターでろ過した後、抄紙工程を経て再生紙を作るものであるが、従来のホットメルト接着剤は、回収された紙がパルパーでパルプ化される時、細裂化、細分化されるため、次のろ過工程でパルプと共に通過してしまっていた。すなわち、パルパーで細裂化されたホットメルト接着剤は、抄紙工程で抄紙機械のワイヤー、カンバス、カレンダーロール等に汚れとして付着して紙切れ等のトラブルを起こしたり、再生紙に細裂化されたホットメルト接着剤が付着して印刷不良、印刷中の紙切れ等のトラブルを起こしたりと古紙再生の阻害要因となっていた。
【０００４】
このため、この問題を解決すべく種々の提案（特開昭５５−９４９７８号、特開昭５１−１５１７３３号公報）がなされてきた。例えば、水溶性又はアルカリ可溶性ホットメルト接着剤が提案されているが、フィルターろ過後の廃液にホットメルト接着剤が混入し、環境汚染という問題が生じる等の欠点があった。また、パルパーの衝撃で細裂化されずフィルターで容易にろ過分別されるように、ホットメルト接着剤の引張り強度を上げたり、耐衝撃性を上げることが提案されているが、フィルターを通過するホットメルト接着剤を、「リサイクルに適した雑誌製本のあり方に関する調査報告書（財団法人古紙再生促進センター）」に基づく試験方法において、基準値以下にすることができていない。
【０００５】
本発明は、上記事情を改善するためになされたもので、製本製造時の作業性や接着特性に優れ、かつ古紙再生処理時のパルパーによる解繊工程でも細裂化され難く、フィルターを通過するホットメルト接着剤を実用的な試験方法において基準値以下にすることができるホットメルト接着剤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定量以上の高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を含有するエチレン系共重合体、粘着付与樹脂及びワックスを特定量で配合し、一定条件下での引張り試験による５０％モジュラス強度と１８０℃での溶融粘度が特定範囲になるホットメルト接着剤を用いることにより、接着作業性を損なうことなく、上述した古紙回収時の従来の問題点を解消し得ることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【０００７】
従って、本発明は、
（Ａ）高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を接着剤全量の３５〜５０重量％含有するエチレン系共重合体４０〜６５重量％
（Ｂ）天然ロジン、変性ロジン、水添ロジン、天然ロジン又は変性ロジンのグリセリンエステル、天然ロジン又は変性ロジンのペンタエリスリトールエステルから選ばれるロジン類を含む粘着付与樹脂２０〜４５重量％
（Ｃ）ワックス５〜３０重量％
を含有し、２３℃・６５％ＲＨ条件下での引張り試験における５０％モジュラス強度が２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ²であり、１８０℃での溶融粘度が２，８００〜４，５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする製本製造用ホットメルト接着剤、及び上記ホットメルト接着剤を背表紙に使用して製造した製本を提供する。
【０００８】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のホットメルト接着剤は、高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を含有するエチレン系共重合体（Ａ成分）、粘着付与樹脂（Ｂ成分）、ワックス（Ｃ成分）をそれぞれ所定の割合で含有し、２３℃・６５％ＲＨ条件下での５０％モジュラス強度が２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲であり、１８０℃の溶融粘度が用途に応じて所定の範囲となる物性を示すものである。
【０００９】
（Ａ）成分は、高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を一定量以上含有するエチレン系共重合体であり、ホットメルト接着剤のベースポリマーとなるものである。一般的にエチレン酢酸ビニル共重合体のみを配合すると、ホットメルト接着剤に難細裂化性が付与されるが、固化スピードが遅くなる。ホットメルト接着剤に難細裂化性を付与した上で、製本製造時の作業性に適した固化スピードを達成するために、高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を一定量以上含有する必要がある。この場合、高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体の含有量は、製本製造用では難細裂化性の付与と固化スピードの調整のため接着剤全量の３５〜５０重量％である。なお、高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体は、難細裂化性付与と固化スピード調整のため全量使用してもよい。
【００１０】
高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体は、酢酸ビニル含量２６〜３５重量％、メルトフローレート１３０〜１２００ｇ／１０分の範囲から選ばれるのが好ましく、例えば、高結晶性ＥＶＡＦＬＥＸ（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名）のＥＶＡＦＬＥＸ２０５Ｗ（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート（８００ｇ／１０分）、ＥＶＡＦＬＥＸ２１０ＥＴ（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート４００ｇ／１０分）、ＥＶＡＦＬＥＸ２２０ＥＴ（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート１５０ｇ／１０分）、及び高結晶性ウルトラセン（東ソー社製、商品名）のウルトラセン７３５（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート１０００ｇ／１０分）、ウルトラセン０Ｂ５２Ｄ（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート１５０ｇ／１０分）、ウルトラセン０Ｂ５３Ｄ（酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート４００ｇ／１０分）、ウルトラセン０Ｂ５４Ｄ（酢酸ビニル含量３３重量％、メルトフローレート４００ｇ／１０分）等が挙げられ、１種単独又は２種以上を併用して用いることができる。これらは、従来の同一組成のエチレン酢酸ビニル共重合体と比較して短鎖分岐が少なく、結晶化度が高いため、樹脂の高融点化、高強度化等の特性が付与されている。
【００１１】
また、一般的なエチレン系共重合体を含む場合は、例えば、その他のエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメタクリレート共重合体等が挙げられ、これらの中から１種単独又は２種類以上を併用して用いることができる。
【００１２】
エチレン系共重合体の配合量は、製本用製造用では通常４０〜６５重量％であり、好ましくは４０〜６０重量％である。４０重量％未満だと、柔軟性がなくなり古紙回収時のパルパーにて細裂化されてしまう。また６５重量％を超えると、接着剤塗工時の粘度が上がり過ぎ、塗工性が損なわれる。
【００１３】
（Ｂ）成分の粘着付与樹脂は、接着力の向上や接着剤の濡れ及び作業性を良好にするために用いられるものであり、例えば、天然ロジン、変性ロジン、水添ロジン、天然ロジン又は変性ロジンのグリセリンエステル、天然ロジン又は変性ロジンのペンタエリスリトールエステル、天然テルペンのコポリマー又は天然テルペンの三次元ポリマーの水素化誘導体、ポリテルペン樹脂、フェノール系変性テルペン樹脂及びその水素化誘導体、脂肪族石油炭化水素樹脂及びその水素化誘導体、芳香族石油炭化水素樹脂及びその水素化誘導体、環状脂肪族石油炭化水素樹脂及びその水素化誘導体が挙げられる。これらは１種単独で又は２種類以上併用して用いることができる。
【００１４】
（Ｂ）成分の粘着付与樹脂の配合量は、製本製造用では通常２０〜４５重量％であり、好ましくは２０〜４０重量％である。２０重量％未満だと被着体の紙への濡れが悪く、また接着力が弱くなり、４５重量％を超えると柔軟性及び耐寒性が悪くなる。
【００１５】
（Ｃ）成分のワックスは、接着剤の溶融粘度を低下させて作業性を良好にし、ブロッキング防止、オープンタイムの調節、耐熱性向上のためにも用いられるものである。ワックスとしては、例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシヤートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス、脂肪酸、脂肪酸グリセライド等が挙げられる。これらは１種単独で又は２種類以上併用して用いることができる。
【００１６】
（Ｃ）成分のワックスの配合量は、製本製造用では通常５〜３０重量％であり、好ましくは１０〜２５重量％である。５重量％未満だと作業時の流動性が悪く、固化スピードが長くなり、３０重量％を超えると耐寒性、接着性が悪くなる。
【００１７】
本発明のホットメルト接着剤には、必須成分であるエチレン系共重合体、粘着付与樹脂及びワックス以外に、本発明の目的を阻害しない範囲で必要に応じて、ポリエチレン、ポリプロピレン、非晶質ポリアルファオレフィン等のオレフィン系ポリマー、無機又は有機充填剤、軟化剤、オイル、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤等の各種添加剤の１種単独又は２種以上が含有されていてもよい。
【００１８】
本発明のホットメルト接着剤の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、上記各成分を溶融撹拌混合釜に入れて加熱混合する等によって得られる。
【００１９】
本発明のホットメルト接着剤は、２３℃・６５％ＲＨ条件下での引張り試験における５０％モジュラス強度が２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ²であり、特に２０〜３５ｋｇｆ／ｃｍ²が好ましい。
【００２０】
なお、５０％モジュラス強度は、ホットメルト接着剤を約１ｍｍ厚のフィルムにプレス成形しダンベル３号で打ち抜いた試験片を作製し、ＪＩＳＫ７１１３に準じ２３℃・６５％ＲＨの雰囲気下で５ｍｍ／分の引張りスピードで引張試験を行い、ダンベル試験片の標線間の伸び率が５０％になった時の強度を測定し、得られた強度を試料の断面積で除して、単位（ｋｇｆ／ｃｍ²）で表した値である。ホットメルト接着剤の５０％モジュラス強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ²未満であるとフィルムは軟らかくなるが、弾性力が無く、離解処理時に細裂化してしまい、４０ｋｇｆ／ｃｍ²を超えるとフィルムは硬くもろくなるため、離解処理時に細かく裂化してしまう。
【００２１】
本発明のホットメルト接着剤は、製本製造用又はカレンダー製造用として使用されるが、それぞれの製造方法に応じて好ましい溶融粘度がある。
ホットメルト接着剤を用いた製本方式は、主に無線綴と言われるもので、糸、針金を使用せず、複数の折丁の背に切り込みを入れ、その背の部分にロールコーターで１６０〜１９０℃に溶融されたホットメルト接着剤を塗布し、その折丁の背と表紙を同時に綴じる方法である。この方式では、一般にロールコーターを用いて塗布するため、１８０℃での溶融粘度が１，０００〜１０，０００ｍＰａ・ｓであり、好ましくは２，０００〜８，０００ｍＰａ・ｓの範囲である。溶融粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ未満では、接着剤の粘性が低すぎてロールコーターから折丁の背の部分に十分に転写されないし、１０，０００ｍＰａ・ｓを超えると、紙への滲みこみが悪く接着不良となるし、塗布面が平滑とならず、本の仕上がり状態が良くない。
【００２２】
また、カレンダーは、複数枚のコート紙からなる本体の接着すべき縁部に複数の貫通孔を一列に開け、各貫通孔にノズルより１４０〜１８０℃に溶融されたホットメルト接着剤を吐出、充填し、この縁部に二つ折りにした背カバーを当てがい押さえつけて貼り合わせる方法が一般的である。この方法では、ノズルタイプの塗工機を用いて塗布するため、１８０℃での溶融粘度が４００〜２，５００ｍＰａ・ｓであり、好ましくは６００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲である。溶融粘度が４００ｍＰａ・ｓ未満では、接着剤が貫通孔より流れ出てしまうし、２，５００ｍＰａ・ｓを超えると、ノズルからの糸引きが激しく製品表面を汚すことになる。
【００２３】
なお、溶融粘度は、日本接着剤工業会規格ＪＡＩ７（ホットメルト接着剤試験方法）に準じて各ホットメルト接着剤の溶融粘度をＢ法、測定温度１８０℃で測定した値である。
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、例中の部及び％はそれぞれ重量部と重量％を示す。
【００２４】
［実施例１］
高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体としてＥＶＡＦＬＥＸ２２０ＥＴ（三井・デュポンポリケミカル社製商品名、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ（メルトフローレート、以下同じ）１５０ｇ／１０分）３５部、一般タイプのエチレン酢酸ビニル系共重合体としてＥＶＡＦＬＥＸ２５０（三井・デュポンポリケミカル社製商品名、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ１５ｇ／１０分）１０部、粘着付与樹脂としてペンセルＡＤ（荒川化学工業社製商品名、ロジンエステル、軟化点１００℃）３５部、ワックスとしてパラフィントＨ−１（シューマン・サゾール社製商品名、フィッシャートロプシュワックス）１５部、１５５゜Ｆパラフィンワックス（日本精蝋社製、融点６９℃）５部及びその他の成分として酸化チタン（堺化学工業社製、ルチル型）１部を１８０℃で溶融混合し、製本製造用ホットメルト接着剤を調製した。
【００２５】
［実施例２〜３，参考例１〜３，比較例１〜４］
実施例１と同様にして表１に示される原料種類と仕込量の配合組成に基づいて各成分を１８０℃で溶融混合し、製本製造用ホットメルト接着剤を調製した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
ＥＶＡＦＬＥＸ２２０ＥＴ：高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝１５０ｇ／１０分
ＥＶＡＦＬＥＸ２１０ＥＴ：高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝４００ｇ／１０分
ＥＶＡＦＬＥＸ２０５Ｗ：高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝８００ｇ／１０分
ＥＶＡＦＬＥＸ２５０：エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝１５ｇ／１０分
ＥＶＡＦＬＥＸ２２０：エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝１５０ｇ／１０分
ＥＶＡＦＬＥＸ２１０：エチレン酢酸ビニル共重合体、三井・デュポンポリケミカル社製、酢酸ビニル含量２８％、ＭＦＲ＝４００ｇ／１０分
ペンセルＡＤ：ロジンエステル、荒川化学工業社製、軟化点１００℃
スーパーエステルＡ−１２５：ロジンエステル、荒川化学工業社製、軟化点１２５℃
ペトコール１２０：芳香族石油樹脂、東ソー社製、軟化点１２０℃
アルコンＰ−１００：水素付加芳香族系石油樹脂、荒川化学工業社製、軟化点１００℃
パラフィントＨ−１：フィッシャートロプシュワックス、シューマン・サゾール社製、軟化点１０７℃
ネオワックスＬ：ポリエチレンワックス、ヤスハラケミカル社製、融点１０５℃
１５５゜Ｆパラフィン：パラフィンワックス、日本精蝋社製、融点６９℃
ＨＮＰ−９：パラフィンワックス、日本精蝋社製、融点７５℃
ビスタックＬ：アタクチックポリプロピレン、千葉ファインケミカル社製
ＵＴ−２５３５：非晶性ポリオレフィン樹脂、宇部興産社製、プロピレン／エチレンタイプ
酸化チタン：ルチル型、堺化学工業社製
【００３０】
実施例１〜３、参考例１〜３、比較例１〜７で得られたホットメルト接着剤について、溶融粘度、５０％モジュラス強度、固化スピード、塗工性、糸引き性及び難細裂化性について性能試験を行なった。結果を表３，４に示す。なお、試験方法はつぎの通りである。
（１）溶融粘度
日本接着剤工業会規格ＪＡＩ７（ホットメルト接着剤試験方法）に準じて各ホットメルト接着剤の溶融粘度をＢ法、測定温度１８０℃で測定した。
（２）５０％モジュラス強度
各ホットメルト接着剤を約１ｍｍ厚のフィルムにプレス成形し、ダンベル３号を用い規定の大きさに打ち抜き試験片とした。その後、試験片を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下に２４時間放置し標線部の厚みを測定した。次に、同一温度、湿度条件下でＪＩＳＫ７１１３に準じて引張試験機ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ（島津製作所製）を使用して、５ｍｍ／分の引張りスピードで引張試験を行い、ダンベル試験片の標線間の伸び率が５０％になった時の強度を測定し、試料の断面積で除し、単位（ｋｇｆ／ｃｍ²）で表記した。
（３）固化スピード
温度２３℃、湿度６５％の室内で、接着力測定機ＡＳＭ−１５（日本たばこ産業社製）を用い、各ホットメルト接着剤を塗布温度１８０℃、塗布量１．５ｇ／ｍ、塗工速度３０ｍ／ｍｉｎでＫライナー段ボール（サイズ５０ｍｍ×１００ｍｍ）に塗布し、同材質、同サイズの段ボールにオープンタイム１秒、プレス荷重２ｋｇで貼り合わせ、所定の時間（セットタイム）経過後、強制的に剥がし、段ボールの材料破壊率を測定し、材料破壊率６０％以上を示す最短のセットタイムを求め、固化スピードとした。なお、実用的製本製造機では８秒以内であることが必要である。
（４）塗工性（製本用ホットメルト）
各ホットメルト接着剤をロールコーター（サンセイ理工社製）を用いて塗布温度１８０℃、塗布量１００〜１５０ｇ／ｍ²の条件で約３０ｍｍ×２００ｍｍの本背部分に塗布し、表紙を貼り合わせ製本にした。その際の塗布面の状態、紙への滲み込み状態を観察して、全てが良好な状態の場合を〇で示した。
（５）難細裂化性
各ホットメルト接着剤を０．８ｍｍ厚のフィルム状にし、３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさに切り取ったもの３枚と新聞古紙５０ｇを、３０℃に加温した０．０２５％苛性ソーダ水溶液２リットル入のＴＡＰＰＩ標準離解機（ＪＩＳＰ−８２０９／ＴＡＰＰＩＴ２０５）に加え、回転数３，０００ｒｐｍで３０分間離解処理を行った。離解処理スラリーを振動型フラットスクリーン（熊谷理機社製）を用いて、水流１０リットル／分で１０カット５分間と６カット６分間のスクリーン処理を行い、６カットスクリーン上に残った０．１ｍｍ²以上のホットメルト接着剤の数を目視で数えた。なお、実用的な難細裂化性には残査個数２０個以下であることが必要である。
【００３１】
【表３】

【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、使用時の固化スピードの早いことによる作業性に優れ、かつ古紙として再生処理する際のパルパーによる解繊工程で細裂化されず、容易にフィルターでろ過できるため、抄紙工程や紙の品質に悪影響を与えることのない製本製造に最適なホットメルト接着剤を提供することができる。

Claims

（Ａ）高結晶性エチレン酢酸ビニル共重合体を接着剤全量の３５〜５０重量％含有するエチレン系共重合体４０〜６５重量％
（Ｂ）天然ロジン、変性ロジン、水添ロジン、天然ロジン又は変性ロジンのグリセリンエステル、天然ロジン又は変性ロジンのペンタエリスリトールエステルから選ばれるロジン類を含む粘着付与樹脂２０〜４５重量％
（Ｃ）ワックス５〜３０重量％
を含有し、２３℃・６５％ＲＨ条件下での引張り試験における５０％モジュラス強度が２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ²であり、１８０℃での溶融粘度が２，８００〜４，５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする製本製造用ホットメルト接着剤。
請求項１記載のホットメルト接着剤を背表紙に使用して製造した製本。