JP7346054B2 - 水性接着剤 - Google Patents
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Description
特許文献1のストローは、紙材からなる紙管であり、螺旋状に巻かれた内側の内部紙材と、この内部紙材の外面に巻かれた外部紙材とで形成されている。内部紙材と外部紙材とは、コーティング剤(例えば、パラフィンにポリビニルアルコール樹脂を溶かした溶液)によって僅かにずれた状態で接着されている(特許文献1[0007][0012][図1][図2]参照)。
特許文献2は、1枚の紙シートを複数層にわたって重ね巻きして形成されたストローを開示する(特許文献2[請求項1][0026][図1][図2]参照)。
従って、紙製ストローに塗工される樹脂組成物は、特許文献1に開示された溶剤系接着剤よりも水系接着剤が好ましいと考えられ、更により高いレベルの耐水性を持ち、水性媒体中での重合体の安定性(即ち、エマルションの安定性)に優れることが望まれている。
1.複数種類のモノマーが重合することで得られる共重合体を含む水性接着剤であって、
該モノマーが(メタ)アクリル酸エステルを含み、
紙管に塗布される、水性接着剤。
2.モノマーは、さらに、スチレンを含む、1に記載の水性接着剤。
3.モノマー総質量100質量部に対し、スチレンの含有量が20~50質量部である、2に記載の水性接着剤。
4.共重合体のガラス転移温度が30℃以下である、1~3のいずれか1つに記載の水性接着剤。
5.共重合体は、安定剤としてカルボキシル基を有する重合体の存在下、複数種類のモノマーが重合することで得られる、1~4のいずれか1つに記載の水性接着剤。
6.モノマー総質量100質量部に対し、10~50質量部の安定剤を含む、5に記載の水性接着剤。
7.安定剤の酸価が100~300mgKOH/gである、5または6に記載の水性接着剤。
8.安定剤が(メタ)アクリル樹脂に由来する化学構造を有する、5~7のいずれか1つに記載の水性接着剤。
9.1~8のいずれか1つに記載の水性接着剤が塗布された紙管。
その水性接着剤が塗布された紙管は、紙製ストロー等に利用され、人体に安全で、廃棄し易く、環境的に優れたものとなる。
本発明の実施形態において、上記モノマーは(メタ)アクリル酸エステルを含む。
「(メタ)アクリル酸エステル」とは(メタ)アクリル酸のエステル、すなわち(メタ)アクリレートをいう。(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレートの双方を示し、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種を含むことを意味する。
尚、ビニル基と酸素が結合した構造を有するビニルエステル、例えば酢酸ビニル等は、本明細書において、(メタ)アクリレートに含まれない。
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等を例示できる。
これらは単独で又は2種以上併せて用いることができる。
1/Tg=C1/Tg1+C2/Tg2+・・・+Cn/Tgn
[算出式(1)において、Tgは、共重合体の理論Tg、Cnは、n番目のモノマーnが単量体混合物中に含まれる質量割合、Tgnは、n番目のモノマーnのホモポリマーTg、nは、共重合体を構成する単量体の数であり、正の整数。]
n-ブチルアクリレート(「n-BA」、Tg=-54℃)
2-エチルへキシルアクリレート(「2EHA」、Tg=-70℃)
スチレン(「St」、Tg=100℃)
アクリル酸(「AA」、Tg=106℃)
メタクリル酸(「MAA」、Tg=130℃)
n-ブチルメタクリレート(「BMA」、Tg=20℃)
また、耐水性、耐アルカリ性、及び防水性の向上のために乳化剤の一分子内にラジカル重合可能な二重結合を有する「反応性界面活性剤」を使用するのが好ましい。
本発明の実施形態では、変性(メタ)アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸、及び(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種が重合することで得られる、カルボキシル基を有する合成樹脂である。すなわち、本明細書において、変性(メタ)アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種と、その他のモノマーが共重合して得られる共重合体である。
酸価=((原料モノマーの質量/原料モノマーの分子量)×原料モノマー1モルに含まれる酸基のモル数×KOHの式量×1000/(A)カルボキシル基を有する重合体の質量)
可塑剤として、例えば、グリセリン;エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類;ショ糖、ソルビトール等の糖類;セロソルブ類等の有機溶剤類等を例示できる。
ジメチルポリシロキサン、ポリオキシアルキレン変性シリコーン、有機変性ポリシロキサン、フッ素シリコーン等のシリコーン系消泡剤;
ヒマシ油、ゴマ油、アマニ油、動植物油等の油脂系消泡剤;
ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸等の脂肪酸系消泡剤;
イソアミルステアリン酸、ジグリコールラウリン酸、ジステアリルコハク酸、ジステアリン酸、ソルビタンモノラウリン酸、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン、モノラウリン酸ブチルステアレート、ショ糖脂肪酸エステル、スルホン化リチノール酸のエチル酢酸アルキルエステル、天然ワックス等の脂肪酸エステル系消泡剤;
ポリオキシアルキレングリコールとその誘導体、ポリオキシアルキレンアルコール水和物、ジアミルフェノキシエタノール、3-ヘプタノール、2-エチルヘキサノール等のアルコール系消泡剤;
3-ヘプチルセルソルブ、ノニルセルソルブ-3-ヘプチルカルビトール等のエーテル系消泡剤;
トリブチルホスフェート、オクチルリン酸ナトリウム、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート等のリン酸エステル系消泡剤;
ジアミルアミン等のアミン系消泡剤;
ポリアルキレンアマイド、アシレイトポリアミン、ジオクタデカノイルピペリジン等のアマイド系消泡剤;
ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸カリウム、ウールオレインのカルシウム塩等の金属石鹸系消泡剤;
ラウリルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸エステル系消泡剤等を例示することができる。
図1は、本発明の実施形態の紙管として、例えば、紙製ストローを模式的に示す。図1に示されるように、紙管(紙製ストロー)1は、螺旋状に巻かれた内側の内部紙材2と、この内部紙材2の外面に巻かれた外部紙材3を含み、内部紙材2と外部紙材3とは僅かにずれた状態で、水性接着剤(図示せず)によって接着されている。
尚、本発明の実施形態の紙管は、耐水性に優れるので、紙製ストローの他に、トイレットペーパー、情報紙、カレンダー、フィルム、テープやカーペットの芯、段ボールの代替として梱包資材等にも利用可能である。
尚、実施例の記載において、特に記載がない限り、溶媒を考慮しない部分を、質量部及び質量%の基準としている。
(A)安定化剤
(A-1)カルボキシル基を有する重合体(BASFジャパン株式会社製のJONCRYL679(商品名)) 酸価200mgKOH/g
(A-2)カルボキシル基を有する重合体 (Hanwha Chemical 社製のSOLURYL 820(商品名)) 酸価205mgKOH/g
(A-3)水酸基を有する重合体 (日本合成化学 株式会社製のOKS-8041(商品名)) 酸価0mgKOH/g
(A-4)水酸基を有する重合体 (デンカ株式会社製のデンカポバールB-17(商品名)) 酸価0mgKOH/g
(A-5)水酸基を有する重合体 (デンカ株式会社製のデンカポバールB-24T(商品名)) 酸価0mgKOH/g
(B-1)アクリル酸ブチル(n-ブチルアクリレート)
(B-2)アクリル酸2-エチルヘキシル(2-エチルへキシルアクリレート)
(B-3)スチレン
(B-4)メタクリル酸メチル(メチルメタクリレート)
(B-5)酢酸ビニル(ビニルアセテート)
(C-1); スミカフレックス 408HQE(住友化学社製)
攪拌翼、温度計及び還流冷却器を備えた4つ口フラスコ内に、100質量部の蒸留水、40質量部の(A-1)、及び7質量部の25%アンモニア水を加えた。4つ口フラスコ内に窒素ガスを吹き込みながら攪拌し、液温を70℃に保った。
一方、75質量部の(B-1)及び25質量部の(B-2)混合物、並びに1.3質量部の過硫酸ナトリウム及び19質量部の水からなる水溶液を用意した。
上述の混合物の約4体積%と上述の水溶液の約30体積%の各々を、上述の四つ口フラスコ内に加えて攪拌し、乳化重合を開始させた後、混合物の残部(約96体積%)と水溶液の残部(約70体積%)を同時に約4時間かけて四つ口フラスコ内に滴下して加えた。
滴下終了後、更に液温を70℃に保ちつつ約1時間半攪拌を続けた後、得られた反応混合物を室温に冷却した。アンモニア水を加えてpHを8に調整し、水性接着剤とした。この水性接着剤は、乳濁しているので乳濁液であり、従って、エマルション組成物である。表1に記載された(B)の共重合体のガラス転移温度は、(B)のモノマーのホモポリマーのTgに基づいて理論計算した値である。
得られた水性接着剤の試験結果を表1に示す。
各成分を表1のように替えた以外、実施例1の方法と同様の方法を用いて、実施例2~4の水性接着剤を製造した。得られた水性接着剤の試験結果を表1に示す。
各成分を表1のように変え、常法によって、ポリビニルアルコールを安定剤とする酢酸ビニルエマルションを製造した。具体的には、ヘンケルジャパン株式会社製の225-1025を使用した。
エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)エマルションとして住友化学株式会社製 スミカフレックス408HQEをそのまま使用した。
1.安定性
合成後の水性接着剤を、100mLずつに小分けして100mlの蒸留水にて希釈し試料を準備した。室温で24時間保管後の状態を目視で観察した。評価基準は以下のとおりである。
◎:全ての試料について、(B)共重合体の凝集、沈殿、及び分離等が認められず、均一なエマルションであった。
○:試料の30%未満で(B)共重合体の凝集、沈殿、又は分離などが認められた。
×:試料の30%以上で(B)共重合体の凝集、沈殿、又は分離などが認められた。
一般上質紙上にバーコーターを用いて水性接着剤を塗工し、直後に未塗工の上質紙を貼り合わせ、その後、105℃で5分間乾燥させて貼り合わせサンプルを作製した。この貼り合わせサンプルを2.5cm各に裁断し、60℃で50mlの蒸留水に浸漬し、その後の状態を観察した。評価基準は以下のとおりである。
○:1時間後接着面同士がはがれず、手で剥離すると上質紙が材料破壊する。
△:1時間後接着面同士がはがれないが、手で剥離すると上質紙が接着界面ではがれる。
×:1時間後接着面同士がはがれる。
従って、比較例1及び2の水性接着剤は、耐水性が著しく劣る。比較例2の水性接着剤に至っては、安定性も劣る。
2…内部紙材
3…外部紙材
Claims (3)
- 複数種類のモノマーが、安定剤としてカルボキシル基を有する共重合体の存在下、重合することで得られる共重合体を含む水性接着剤であって、
安定化剤であるカルボキシル基を有する共重合体の酸価が100~300mgKOH/gであり、
モノマー総質量100質量部に対し、10~50質量部の安定剤を含み、
該モノマーがn-ブチルアクリレート及び2-エチルヘキシルアクリレートの少なくとも1種と、スチレンとを含み、
モノマー総質量100質量部に対し、スチレンの含有量が20~50質量部であり、
紙材に塗布され、紙材から紙管を製造するための水性接着剤。 - 安定化剤の存在下、複数種類のモノマーが重合することで得られる共重合体のガラス転移温度が30℃以下である、請求項1に記載の水性接着剤。
- 請求項1又は2に記載の水性接着剤が塗布された紙材を有する紙管。
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