JPS6017435B2 - 水系接着剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酢酸ピニル重合体ェマルジョン、又は酢酸ビニ
ルを主体とし、これと共重合可能な他の単量体との共重
合ェマルジョンに無機粉末及び特定の水顔性重合体を配
合して成る接着性及び塗工性に優れた水系接着剤組成物
に関する。

酢酸ビニル重合体ェマルジョン、或いは酢酸ビニルを主
体とし、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単
量体との共重合体ェマルジョンは、接着剤として種々の
分野に広く利用されてきた。

また、これらェマルジョンに無機粉末を配合することは
既に知られており、例えばヱマルジョンに隠ベイ性を付
与したり、ェマルジョンを着色したりするために、チタ
ン白等の種々の無機粉末が各種のェマルジョンに使用さ
れている。しかし、この方法は無機粉末の配合量が比較
的少なく、通常は上記ェマルジョン１０の重量部に対し
、５重量部以下使用するのが普通である。ェマルジョン
１０の重量部に対して無機粉末を多量に配合する詠みも
種々行なわれているが、これは粘度が上がりすぎてゲル
化を起こしたり、接着力が大中に低下したり、或いは接
着物の耐水性や耐熱水性などが極端に低下するばかりか
、無機粉末を添加しない通常のェマルジョンとは粘性が
大中に異なるために、塗布ロールなどを使って被着体へ
塗布する場合は、ガムアップが生じたり、ロールに巻き
ついて被着体への塗布が出来なかったりする等の大きな
難点を有しているため特殊なケース（例えば木レンガ用
などチクソトロピック性を特に必要とするような場合）
を除いては余り葵用に供されていないのが実情である。

従って、多量の無機粉末を含有し、且つ接着性及び塗工
性に優れた水系接着剤の開発が強く望まれていた。本発
明者らは、酢酸ビニル系ェマルジョン型接着剤の優れた
接着性及び塗工性を損なうことなく、これに多量の無機
粉末を配合する方法を種々検討した結果、驚くべきこと
には、ある種の水溶性重合体を組合わせて併用すると、
上記のごとき種々の問題点が解消され、通常のェマルジ
ョン型接着剤と同様に使用しうる接着剤が得られること
を見出し、本発明を完成した。即ち、本発明は、風酢酸
ビニル重合体ェマルジョン又は酢酸ビニルを主体とし、
これと共重合可能な他の単量体との共重合体ェマルジョ
ン１００重量部（固型分換算）に対し、‘Ｂ｝無機粉末
３０〜５００重量部、及び｛Ｃ）分子中にカルボキシル
基と水酸基とを含有する水溶性重合体、或いはカルボキ
シル基を含有する水溶性重合体と水酸基を含有する水溶
性重合体との混合物０．２〜１０の重量部を配合してな
る接着性及び塗工性に優れた水系接着剤組成物に関する
。

本発明において使用される酢酸ビニル重合体ェマルジョ
ン、又は酢酸ビニルを主体とし、これと共重合可能な他
の単量体との共重合ェマルジョンは、酢酸ビニルの単独
、又は酢酸ビニルを少なくとも５の重量％以上含有する
他のラジカル共重合可能な単量体との混合単量体を乳化
重合して得られるものである。

酢酸ビニルとラジカル共重合可能な単量体の例としては
、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プ
ロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２エチルヘキシ
ル、アクリル酸ヒドロキシェチル、アクリル酸ヒドロキ
シプロピル、アクリル酸グリシジル等のアクリル酸ェス
テル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メ
タクリル酸ブチル、メタクリル酸ヒドロキシェチル等の
メタクリル酸ェステル類、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル等の飽和脂肪酸の
ビニルェステル類、バーサチック酸ピニルェステル等の
分岐脂肪酸のビニルェステル類、アクリルアミド、メタ
クリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等の不飽
和アミド類、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン
化ビニル類、アクリル酸、メタクリル酸、ィタコン酸、
マレィン酸等の不飽和脂肪酸類、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル等の不飽和ニトリル類及びエチレン、
プロピレンのようなオレフィン化合物を挙げることが出
来る。これらは単独で酢酸ビニルと共重合しても良いし
、２種以上を併用して使用してもよい。このようにして
得られた酢酸ビニル重合体ェマルジョン又は酢酸ピニル
を主体とし、これと共重合可能な他の単量体との共重合
体ェマルジョンに多量の無機粉末を配合した場合は、一
般に組成物のタックが低下するので、これらのェマルジ
ョンのうち、特に好ましいものはＭＦＴ（技低皮膜形成
温度）が５℃以下のものである。好ましいェマルジョン
の具体例としては、酢酸ビニルとエチレンとの共重合体
、酢酸ビニルとアクリル酸ェステル類との英重合体、及
び可塑化された酢酸ビニル重合体等の各ェマルジョンを
挙げることが出来る。本発明に使用される無機粉末とし
ては、炭酸カルシウム、石膏、タルク、クレー、ベント
ナィト、蓬湊士、活性白土、酸化チタン、ボルトランド
セメント、アルミナセメント等を挙げることができる。

これら無機粉末は２種以上併用して使用してもよい。無
機粉末の粒子径は、特に制限されないが、粒子径が大き
過ぎる無機粉末をェマルジョンに配合した場合は相分離
が起ったりすることもあるため、０．１〜３００仏、好
ましくは０．２〜５０山の粒子径のものを使用すること
が望ましい。無機粉末の配合量は、ェマルジョンの固形
分１０の重量部に対して３０〜５０の重量部である。無
機粉末の配合量がェマルジョン１０匹重量部に対して３
０重量部以下の場合は、有機物を無機物で道き変えるこ
とにより、有機物資源の節約をはかることやコストダウ
ンの効果は不十分であり、一方、無機粉末の配合量が５
０の重量部以上になると、たとえ使用する無機粉末の粒
子径を極力制限したり、表面処理を施したりしても、塗
工性や接着性が大中に低下するので好ましくない。上記
ェマルジョンに対してこれらの無機粉末を配合するだけ
では、塗工性、接着性、或いは接着物の耐久性等が全く
悪く、良好な接着剤としての使用は不可能であるが、こ
れらに更に分子中にカルボキシル基と水酸基とを含有す
る水溶性重合体、或いはカルボキシル基を含有する水溶
性重合体と水酸基を含有する水溶性重合体との混合物を
配合すると、上記の諸欠点が改善される。

カルボキシル基を含有する水溶性重合体の例としては、
アクリル酸、メタクリル酸、ィタコン酸、シトラコン酸
のような不飽和カルボン酸或いはそれらのアンモニウム
塩やアルカリ金属塩の重合体、上記不飽和カルボン酸及
びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩と他の単量
体との共重合体などが挙げられる。

一方、水酸基を含有する水綾性重合体の例としては、部
分ケン化ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、完全ケン化
ＰＶＡ、ポリェチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール、エチレングリコールとプロピレングリコールと
の共重合体、でん粉などが挙げられる。カルボキシル基
を含有する水溶性重合体と水酸基を含有する水溶性重合
体は単なる混合状態で使用することによって本発明の効
果を発現させるが、同一分子中にカルボキシル基と水酸
基の両方の官能基を含む水溶性重合体を使用する方が塗
工性や耐水性が更に向上するので好ましい。

分子中にカルボキシル基と水酸基の両方の官能基を有す
る水溶性重合体の例としては、ＰＶＡの存在下で不飽和
カルボン酸類を重合した変性重合体、不飽和カルボン酸
類と酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、不飽和カルボ
ン酸類とヒドロキシェチルメタクリレートのごときヒド
ロキシル基含有ビニル化合物との共重合体のような合成
高分子、カルポキシメチルセルロースのようなセルロー
ス誘導体が挙げられる。カルボキシル基を含有する水溶
性重合体だけを用いた時は、ガムアツプ性を充分改良す
ることが出来ず、一方、水酸基を含有する水溶性重合体
だけを使用した場合は、接着物の耐水、耐熱水性等が不
十分である。

両方の官能基を有する水落性重合体を使用することによ
って初めてバランスのとれた無機粉末含有接着剤が得ら
れる。使用される水熔性重合体の水酸基とカルボキシル
基との比率は、特に制限されないが、通常は水酸基／カ
ルボキシル基の比率はモル比で９９／１〜１／９９、好
ましくは９８／２〜１０／９０である。これらの水溶性
重合体の使用量は、酢酸ピニル重合体ェマルジョン、又
は酢酸ビニルを主体とし、これと共重合可能な他の単量
体との共重合体ェマルジョンの固形分１００重量部に対
して０．２〜１００重量部、好ましくは０．３〜５の重
量部である。

水溶性重合体の使用量が０．２重量部以下の場合は、塗
工性の改良などが達成できないばかりでなく、組成物の
安定性も極めて悪い。他方、水溶性重合体の使用量が１
０の重量部をこえる場合は、乾燥性が低下し、耐水性も
著しく悪化するので好ましくない。酢酸ビニル重合体ェ
マルジョン、又は酢酸ビニルを主体とし、これと共重合
可能な他の単量体との共重合体ェマルジョン、無機粉末
及び水溶性重合体の混合方法や混合順序は特に制限され
ないが、一般に、多量の無機粉末を直接ェマルジョンに
配合したりすると、組成物の粘度が著しく上昇し、混合
に時間がかかることがあるため、無機粉末を予めスラリ
ー化してから、それをェマルジョンに配合していく方が
好ましい。

かくして得られる水系接着剤組成物の固形分濃度は、１
５〜８の重量％であることが好ましい。

本発明の組成物には、用途や目的に応じて、さらに小麦
粉、木粉などの増量剤、種々の溶剤、可塑剤、安定剤、
防腐剤、顔料、着色剤、架橋剤、その他の添加剤を配合
することも可能である。また、本発明の組成物の濃度や
粘度を調整するために、組成物を水でうすめることが出
来る。本発明によって得られた水系接着剤組成物は、特
に紙貼り合板用接着剤として有効であるが、建具、家具
などの木材用、紙、ダンボールなどの紙工用、布、金属
、プラスチック、無機質板などの各種材料の接着にも使
用することが出来る。

次に本発明を実施例及び比較例によって更に詳細に説明
するが、これらの例によって本発明が限定されるもので
はない。実施例 １ エチレン含有量１５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重
合体ェマルジョン（固形分５榊れ％、ＭＦＴＯ℃以下、
３０ｑｏにおける粘度３．００にＰＳ）の固形分１０の
重量部に対して、重合度１７００の完全ケン化ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）の存在下でアクリル酸（ＡＡ）
を重合して得られたＰＶＡとＡＡからなる変性重合体（
水酸基／カルボキシル基のモル比が６２／３８）の１の
重量％水溶液２５重量部、脱イオン水２５重量部を添加
した。

この混合物に７５重量部の半水石膏の粉末（平均粒子径
３仏）を加えて、アジターで４５分間蝿拝し、固形分が
５９．１重量％で粘度が５．１０にＰＳ（ＢＨ型粘度計
、３０℃、１仇ｐｍ）の無機フィラー含有組成物を得た
。この混合組成物をハンドローラーを用いて３０肌角の
ベニヤ合板上に均一に塗布し（塗布量６．５夕／３０弧
／３０肌）、１００００の温度で５秒間乾燥した後、２
３夕／あのプレコート紙を重ねて、表面温度８０００の
熱ロールで圧着した。

塗工性は極めて良好で、仮貼‘性や接着物の表面状態も
極めて優れていた。接着物の接着特性は次の通りであっ
た。平面引張り強度 ５．５ｋ９／均ＪＡＳ甥顔
浸猿試験 合 格 煮沸試験（１時間） 剥離なし 尚、ミニコーターで作業性を調べたところ、ガムアツプ
は認められなかった。

比較例 １ 実施例１で用いたＰＶＡとＡＡからなる変性重合体の１
の重量％水溶液の代りに、同量の脱イオン水を使用した
以外は、実施例１と全く同じ方法で半水石膏を混合した
水系組成物を得た。

得られた組成物の固形分は５８箱重量％で、粘度は３．
２０にＰＳ（ＢＨ型粘度計、３ぴ０、１比ｐｍ）であっ
た。この水系組成物をハンドローラーで合板に塗布した
ところ、組成物がハンドローラーの方に巻きつくために
、合板上にうまく塗布することが出来ず、塗工性は極め
て悪かった。比較例２ 実施例１で使用したＰＶＡとＡ
Ａからなる変性重合体の１の重量％水溶液の代りに、重
合度が１７００の完全ケン化ＰＶＡの約１低重量％の水
溶液を使用したこと以外は、実施例１と全く同じ方法で
半水石膏を配合した組成物を得た、得られた組成物の固
形分濃度は５９．４重量％で、粘度は９．８０に凶（Ｂ
Ｈ型粘度計、３０００、１仇ｐｍ）であった。

ミニコーターで作業性を調べたところ、ガムアップも認
められず、合板への塗工性は実施例１と同様に優れてい
たが、この組成物でプレコート紙を合板に貼合わせた接
着物は、７ぴ０の温水浸糟によって、フクレや剥離を生
じ、ＪＡＳ２顔の試験には合格しなかった。

比較例 ３ 実施例１で使用したＰＶＡとＡＡからなる変性重合体の
１の重量％水溶液の代ゆこ、ポリアクリル酸の約１の重
量％の水溶液を用いたこと以外は、実施例１と全く同じ
方法で半水石膏を配合した水系組成物を得た。

得られた組成物の固形分濃度は５９．０重量％で、粘度
は４．２０に凶（ＢＨ型粘度計、３０℃、１仇ｐｍ）で
あった。この組成物は粘度の経時変化が大きいばかりで
なく、ロール上でガムアップを起こし、塗工性は良くな
かった。実施例 ２実施例１で使用したＰＶＡとＡＡか
らなる変性重合体の１の重量％水溶液４の重量部と脱イ
オン水４の重量部とを使用して、予め５の重量部のクレ
ー（平均粒子径２ム）と１５重量部のジブチルフタレー
トとをスラリー化した。

このスラリーを実施例１で使用したエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体ェマルジョンの固形分１０の重量部に加えて
、ディスバ−を使って室温で１８分間混合した。混合は
極めて容易で固形分５９．２重量％、粘度１０．２０に
ＰＳ（ＢＨ型粘度計、３び○、１比ｐｍ）の混合物が得
られた。この混合物はロール上でのガムアップはなく、
塗工性は極めて優れていた。実施例１と同様な条件下で
プレコート紙と合板とを貼り合わせた接着物の接着特性
は次の通りであった。平面引張り強度 ５８ｋ
９／泳 ＪＡＳ蜜頃浸糟試験 合 格 煮沸試験（１時間） 剥離なし 実施例 ３ ジブチルフタレートを６重量％含有する酢酸ビニル重合
体ェマルジョン（固形分４５重量％、ＭｍＴ２℃）の固
形分１０の重量部に対して、ポリアクリル酸の１の重量
％水溶液１の重量部と重合度１４００の部分ケン化ＰＶ
Ａの１５重量％水溶液１０重量部（水酸基／カルボキシ
ル基のモル比が６７／３３）、及び６匹重量部の炭酸カ
ルシウム粉末（平均粒子径１０仏）、さらには３０重量
部の脱イオン水を加えて、アジターで２０分間蝿拝し、
均一な混合物を得た。

固形分は４８．＄重量％で、粘度は６．１０にＰＳ（Ｂ
Ｈ型粘度計、３０ｑｏ、１仇ｐｍ）であった。この水系
混合組成物の塗工性は良好で、ロール上でのガムアップ
は認められなかった。

実施例１と同様な条件下でプレコート紙と合板とを貼合
せた接着物の接着特性は次の通りであった。平面引張り
強度 ５．４ｋ９／伽ＪＡＳ勢頭浸債試験
合 格 実施例 ４ 実施例３において使用した部分ケン化ＰＶＡの１５重量
％水溶液の使用量を１の重量部から２０の重量部に、ま
たポリアクリル酸の１の重量％水溶液の使用量を１の重
量部から２の重量部に増量した（水酸基／カルボキシル
基のモル比が９５．３／４．７）以外は、実施例３と全
く同じ方法で、炭酸カルシウムを配合した混合組成物を
作製した。

得られた組成物の固形分は３６．２重量％で粘度は１１
．００にＰＳ（ＢＨ型粘度計、３０ｏｏ、１仇ｐｍ）で
あった。この混合物の塗工性は極めて良好で、ロール上
でのガムアップは全く認められなかった。この炭酸カル
シウムを配合した組成物を９層からなる肉厚５．５側の
紙管の製造試験に供したところ、接着性は良好で、得ら
れた紙管の２０℃における偏平耐圧強度は１２０ｋ９／
１０＆凧であった。尚、本実施例において使用した酢酸
ビニル重合体ェマルジョンだけで製造した紙管について
の偏平耐圧強度は１０５ｋｇ／１０Ｗ鷹であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （Ａ） 酢酸ビニル重合体エマルジヨン、又は酢酸
   ビニルを主体とし、これと共重合可能な他の単量体との
   共重合体エマルジヨン１００重量部（固形分換算）に対
   し、（Ｂ） 無機粉末３０〜５００重量部、及び（Ｃ）
   分子中にカルボキシル基と水酸基とを含有する水溶性
   重合体、或いはカルボキシル基を含有する水溶性重合体
   と水酸基を含有する水溶性重合体との混合物０．２〜１
   ００重量部を配合して成る接着性及び塗工性に優れた水
   系接着剤組成物。