WO2020213554A1 - エチレン-ビニルアルコール共重合体及びそれを用いた水溶液 - Google Patents

エチレン-ビニルアルコール共重合体及びそれを用いた水溶液 Download PDF

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忠仁 福原
達也 谷田
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Definitions

  • the present invention relates to an ethylene-vinyl alcohol copolymer having excellent water solubility, and an aqueous solution and an adhesive using the same.
  • the present invention also relates to a method for applying the aqueous solution at high speed and a method for producing the ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • Polyvinyl alcohol (hereinafter, may be abbreviated as "PVA") is known as a water-soluble synthetic polymer, and is a raw material for vinylon, which is a synthetic fiber, a paper processing agent, a fiber processing agent, an adhesive, and an emulsion. It is widely used as a stabilizer for polymerization and suspension polymerization, an inorganic binder, a film, and the like.
  • PVA-based adhesives are inexpensive and well-balanced adhesives with excellent initial tackiness, balanced adhesive strength, and stability of adhesive strength over time. Therefore, paperboard, corrugated cardboard, paper tubes, folds, and wallpaper. It is widely used for such purposes.
  • Ethylene-modified PVA (ethylene-vinyl alcohol copolymer) obtained by copolymerizing ethylene with vinyl acetate and then saponifying it is excellent in various performances.
  • Patent Document 1 states that the content of ethylene units is 2 to 19 mol%, the degree of polymerization is 200 to 2000, the degree of saponification is 80 to 99.99 mol%, and the total content of carboxyl groups and lactone rings is 0.02 to 0.
  • An ethylene-vinyl alcohol copolymer having a content of 4 mol% is described, and the ethylene-vinyl alcohol copolymer has been developed for various uses.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer contains a hydrophobic ethylene unit, it requires long-term heating when it is dissolved in water, which is not economical, and ethylene-vinyl that dissolves in a short-time heating. Alcohol copolymers have been sought.
  • Patent Document 2 describes an adhesive using PVA containing a predetermined amount of 1,2-glycol bond in the molecule. However, the adhesive has insufficient water resistance.
  • Patent Document 3 describes an adhesive using an ethylene-vinyl alcohol copolymer for the purpose of improving water resistance.
  • the adhesive may be inadequate for high-speed coatability.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is an ethylene-vinyl alcohol copolymer having excellent water solubility, water resistance when used as an adhesive, and high-speed coating property. It is an object to provide the aqueous solution. Another object of the present invention is to provide a method for producing such an ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • the above issues are [1] An ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene unit content of 1 mol% or more and less than 15 mol%, a saponification degree of 85 mol% or more and less than 99.9 mol%, and a viscosity average degree of polymerization of 200 or more and less than 3000.
  • the copolymer contains a molecule having the following structure (I) at the end and a molecule containing the structure (II), and the total content of the structure (I) and the structure (II) with respect to all the monomer units.
  • Y is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the cleaning step includes a saponification step of saponifying the coalescence in the presence of a basic catalyst to obtain an ethylene-vinyl alcohol copolymer and a cleaning step of cleaning the obtained ethylene-vinyl alcohol copolymer with an organic solvent.
  • Production method; [5] The solution is to provide a coating method in which the aqueous solution of [2] is coated on the base material at a coating speed of 50 to 1000 m / min.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer of the present invention has excellent water solubility. Further, the adhesive using the ethylene-vinyl alcohol copolymer is excellent in water resistance and high-speed coating property. According to the production method of the present invention, such an ethylene-vinyl alcohol copolymer can be produced.
  • FIG. 5 is a schematic view of three rolls used in the evaluation of the adhesive in the examples.
  • EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • the content of ethylene units is preferably less than 10 mol%, more preferably less than 8 mol%, still more preferably less than 5 mol%.
  • the ethylene unit content is measured by the method described in Examples below.
  • the viscosity average degree of polymerization of EVOH of the present invention is 200 or more and less than 3000.
  • the viscosity average degree of polymerization is preferably 400 or more, more preferably 450 or more.
  • the viscosity average degree of polymerization is 3000 or more, the water solubility of EVOH is lowered and the viscosity of the obtained aqueous solution is increased, which makes it difficult to handle.
  • the viscosity average degree of polymerization is preferably less than 2800, more preferably less than 2500.
  • the saponification degree of EVOH is 85 mol% or more and less than 99.9 mol%. If the degree of saponification is less than 85 mol%, the solubility of EVOH in water is lowered, and the water resistance of the obtained adhesive is insufficient.
  • the degree of saponification is preferably 90 mol% or more. On the other hand, it is difficult to produce EVOH having a saponification degree of 99.9 mol% or more.
  • the degree of saponification is measured according to JIS K 6726: 1994.
  • the EVOH of the present invention contains a molecule containing the following structure (I) and a molecule containing the structure (II) at the end, and the total content of the structure (I) and the structure (II) with respect to all the monomer units. Is important to be greater than or equal to 0.001 mol% and less than 0.1 mol%. When the total content is 0.1 mol or more, the water solubility of EVOH is lowered, and the high-speed coating property and water-resistant adhesiveness of the obtained adhesive are lowered.
  • the total content is preferably 0.07 mol% or less, more preferably 0.05 mol% or less. On the other hand, when the total content is 0.001 mol% or more, the productivity of EVOH of the present invention is improved.
  • the contents of the structure (I) and the structure (II) are measured by the method described in Examples described later.
  • the monomer unit in EVOH means an ethylene unit, a vinyl alcohol unit, a vinyl ester unit, and other monomer units copolymerized as necessary, and is referred to as a total monomer unit. Means the total amount of moles of each monomer unit.
  • the unit including the terminal structure represented by the structure (I) or the structure (II) is also included in the monomer unit for calculation.
  • Y is a hydrogen atom or a methyl group.
  • Z is a hydrogen atom or a methyl group.
  • the molar ratio R [I / (I + II)] of the structure (I) to the sum of the structure (I) and the structure (II) satisfies the following formula (1).
  • the molar ratio R [I / (I + II)] preferably satisfies the following formula (2), more preferably the following formula (3), and even more preferably the following formula (4).
  • the molar ratio R [I / (I + II)] can be adjusted by washing the EVOH after saponification.
  • the molar ratio R [I / (I + II)] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.3 or more, further preferably 0.5 or more, and 0.6 or more. Especially preferable. This is because it is difficult to make it less than 0.1 due to the industrial manufacturing method of EVOH, which leads to an increase in manufacturing cost. From the viewpoint of maintaining water resistance, it is also preferable that the molar ratio R [I / (I + II)] satisfies the following formula (5).
  • the water-insoluble content in EVOH of the present invention is preferably 10,000 ppm or less, more preferably 5000 ppm or less, and even more preferably 3000 ppm or less.
  • the water-insoluble component in EVOH was insoluble in the obtained aqueous solution after adding 4 g of EVOH to 96 g of water at 30 ° C. and raising the water temperature to 90 ° C. over 120 minutes while stirring at 300 rpm. It is obtained by collecting the dissolved component and measuring its dry mass. Specifically, the water-insoluble content in EVOH is measured by the method described in Examples described later.
  • the EVOH of the present invention may contain 1,2-glycol bonds, and the amount of 1,2-glycol bonds in the EVOH in that case is preferably 1.2 mol% or more and less than 2.0 mol%. More preferably, it is 1.2 mol% or more and less than 1.6 mol%.
  • the method for producing EVOH of the present invention is not particularly limited, but a copolymerization in which an azonitrile-based compound containing an alkoxy group is used as a polymerization initiator to copolymerize ethylene and vinyl ester to obtain an ethylene-vinyl ester copolymer.
  • an ethylene-vinyl ester copolymer is obtained by copolymerizing vinyl ester and ethylene.
  • conventionally known methods such as a massive polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, and a dispersion polymerization method are adopted.
  • preferred polymerization methods are a solution polymerization method, an emulsion polymerization method and a dispersion polymerization method.
  • any of a batch method, a semi-batch method and a continuous method can be adopted.
  • vinyl ester examples include vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl caprylate, vinyl versatic acid and the like, and among these, vinyl acetate is preferable from an industrial point of view.
  • a monomer other than vinyl ester and ethylene may be copolymerized as long as the gist of the present invention is not impaired.
  • the monomers that can be used include ⁇ -olefins such as propylene, n-butene, and isobutylene; (meth) acrylic acid and salts thereof; methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, and (meth) acrylic.
  • N-propyl acid i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (Meta) acrylic acid esters such as dodecyl (meth) acrylate and octadecyl (meth) acrylate; (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) ) Acrylic acid, diacetone (meth) acrylamide, (meth) acrylamide propanesulfonic acid and its salt, (meth) acrylamide propyldimethylamine and its salt or its quaternary salt, N-methylol (meth) acrylamide and its derivatives, etc.
  • Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether; acrylic acid nitrile, methacrylonitrile, etc.
  • the polymerization temperature is not particularly limited, and is preferably about 0 to 180 ° C, more preferably room temperature to 160 ° C, and even more preferably 30 to 150 ° C.
  • vacuum boiling polymerization or normal pressure non-boiling polymerization can be selected.
  • pressure non-boiling polymerization or pressure boiling polymerization can be selected.
  • an azonitrile-based compound containing an alkoxy group is used as a polymerization initiator.
  • the alkoxy group-containing azonitrile-based compound preferably used in the present invention include 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2'-azobis (4-ethoxy-). 2,4-Dimethylvaleronitrile) and the like, with 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) being preferred.
  • the azonitrile-based compounds containing these alkoxy groups are unlikely to undergo abnormal decomposition due to contact with a metal, and have a high decomposition rate at low temperatures.
  • ethylene and vinyl ester can be copolymerized safely, efficiently and economically.
  • an azonitrile-based compound containing an alkoxy group is used as a polymerization initiator, and ethylene and vinyl ester are copolymerized in the solution to obtain an ethylene-vinyl ester copolymer solution. Is preferable.
  • the amount of the polymerization initiator added is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of vinyl ester. If the amount of the polymerization initiator added is less than 0.0001 parts by mass, the productivity of EVOH may decrease.
  • the addition amount is more preferably 0.0005 parts by mass or more, further preferably 0.0015 parts by mass or more, particularly preferably 0.002 parts by mass or more, and most preferably 0.0025 parts by mass or more.
  • the amount of the polymerization initiator added exceeds 1 part by mass, the water solubility, water adhesion resistance and high-speed coating property of the obtained EVOH may decrease.
  • the addition amount is more preferably 0.8 parts by mass or less, further preferably 0.6 parts by mass or less, and particularly preferably 0.5 parts by mass or less.
  • the ethylene pressure in the polymerization reactor at the time of polymerization is not limited, but is preferably 0.01 to 0.9 MPa, more preferably 0.05 to 0.7 MPa, and even more preferably 0.1 to 0.65 MPa.
  • the polymerization rate at the outlet of the polymerization reactor is not particularly limited, but is preferably 10 to 90%, more preferably 15 to 85%.
  • the production method of the present invention includes a step of removing the vinyl ester monomer remaining in the obtained vinyl ester copolymer solution after the copolymerization step.
  • the method at this time is not particularly limited, but a method of heating the polymerization solution, a method of continuously adding methanol while heating the polymerization solution, a method of continuously blowing methanol vapor into the polymerization solution, and a method of continuously blowing methanol vapor while heating. Examples thereof include a method of continuously blowing the above into the polymerization solution.
  • the vinyl ester monomer may be removed while continuously adding the polymerization solution to the reactor for the removal step, or the vinyl ester monomer may be removed after the polymerization solution is charged in the reactor all at once. ..
  • the temperature at which the polymerization solution is heated is not particularly limited, but is usually 10 ° C to 120 ° C. It is also preferable to remove the vinyl ester monomer at a temperature near the boiling point of methanol or the residual vinyl ester monomer.
  • the residual vinyl ester monomer is vinyl acetate, it is preferably about 50 to 90 ° C.
  • the obtained ethylene-vinyl ester copolymer is saponified in the presence of a catalyst to obtain an ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • the saponification reaction of the ethylene-vinyl ester copolymer is hydrolyzed with alcohol using a conventionally known basic catalyst such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or sodium methoxide, or an acidic catalyst such as p-toluenesulfonic acid. Alternatively, a hydrolysis reaction can be applied.
  • a basic catalyst is preferable.
  • Examples of the solvent used in the saponification reaction include alcohols such as methanol and ethanol; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, and these are one type. May be used alone or in combination of two or more. Above all, it is convenient and preferable to carry out the saponification reaction of the ethylene-vinyl ester copolymer in the presence of sodium hydroxide, which is a basic catalyst, using methanol or a mixed solution of methanol and methyl acetate as a solvent.
  • alcohols such as methanol and ethanol
  • esters such as methyl acetate and ethyl acetate
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone
  • aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene
  • the amount of the catalyst used is preferably 0.001 to 0.5 in terms of molar ratio to the vinyl ester monomer unit in the ethylene-vinyl ester copolymer.
  • the molar ratio is more preferably 0.002 or more.
  • the molar ratio is more preferably 0.4 or less, and further preferably 0.3 or less.
  • the water content of the reaction solution during the saponification reaction is not particularly limited, but is preferably 3.0% by mass or less, and more preferably 2.5% by mass or less. On the other hand, the water content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more.
  • a washing step of washing the obtained EVOH with an organic solvent is performed.
  • the residue of the saponification catalyst and water present together with the EVOH after saponification affect the ratio of the structure (I) and the structure (II) in the EVOH.
  • the EVOH after saponification was washed in two or more steps, and the molar ratio R [I / (I + II)] was successfully adjusted by adjusting the water content of the organic solvent used as the washing solution in each step. ..
  • the molar ratio R [I / (I + II)] satisfies the above formula (1), the water solubility of EVOH and the high-speed coatability of the obtained aqueous solution are improved.
  • Examples of the solvent used in the cleaning liquid include alcohols such as methanol and ethanol, and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the cleaning step it is necessary to perform the cleaning of EVOH after saponification in two or more stages, and it is preferable to perform it in two stages. Then, it is important that the water content of the second cleaning liquid used in the second stage is lower than the water content of the first cleaning liquid used in the first stage. As a result, the content of the structure (II) increases and the content of the structure (I) decreases, so that the molar ratio R [I / (I + II)] decreases, and EVOH satisfying the above formula (1) is easily achieved. Obtained in.
  • the ratio of the water content of the first cleaning liquid to the water content of the second cleaning liquid is preferably 1.1 or more, more preferably 1.5 or more, further preferably 2.0 or more, and 3.0 or more. Is particularly preferable.
  • the ratio (first / second) is usually less than 500, preferably 100 or less, more preferably 50 or less, still more preferably 20 or less.
  • the water content of the first cleaning liquid is preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and even more preferably 0.5% by mass or more.
  • the upper limit is not limited, the water content of the first cleaning liquid is usually less than 5% by mass, preferably less than 3% by mass.
  • EVOH may be eluted in the washing liquid or EVOH may be fused in the drying step.
  • Distilled solvents such as methanol and methyl acetate generated in the EVOH manufacturing process are generally reused as a cleaning solution, but the water content of the solvent obtained by distillation may be less than 0.2%. There are many. In that case, water may be intentionally added to the solvent to adjust the water content.
  • the water content of the second cleaning liquid is not particularly limited, but is preferably less than 1% by mass, more preferably less than 0.5% by mass, and even more preferably less than 0.3% by mass in relation to the water content of the first cleaning liquid. .. Although the lower limit is not limited, the water content of the second cleaning liquid is usually 0.01% by mass or more. It is difficult to produce a cleaning liquid having a water content of less than 0.01% by mass.
  • the temperature of the cleaning liquid used in the cleaning step is not limited, but is preferably 20 to 60 ° C, more preferably 30 to 55 ° C, and even more preferably 35 to 50 ° C.
  • the washing time is not limited, but the average residence time at each stage is preferably 3 to 120 minutes, more preferably 5 to 90 minutes, and even more preferably 10 to 75 minutes.
  • aqueous solution The above-mentioned aqueous solution containing EVOH of the present invention is a preferred embodiment of the EVOH. Since EVOH of the present invention is highly water-soluble, an aqueous solution can be easily produced.
  • the aqueous solution is used for various purposes such as adhesives, dispersion stabilizers, coating agents, binders, paper processing agents, viscosity modifiers, molding raw materials such as films, and raw materials for resins and post-reactions. Above all, the adhesive composed of the aqueous solution is a more preferable embodiment of the present invention.
  • the content of components (solid content) other than water and the organic solvent in the aqueous solution is preferably 1 to 50% by mass.
  • the content is more preferably 3% by mass or more, further preferably 5% by mass or more.
  • the content is more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
  • the aqueous solution further contains an inorganic filler.
  • the inorganic filler include those used for adhesives described later.
  • the content of the inorganic filler is preferably 20 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EVOH.
  • the content is more preferably 50 parts by mass or more.
  • the content is more preferably 300 parts by mass or less.
  • the aqueous solution further contains a compound having a conjugated double bond described later and having a molecular weight of 1000 or less.
  • the content of the compound is preferably 0.000001 to 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EVOH.
  • the content is more preferably 0.000002 parts by mass or more, and further preferably 0.000003 parts by mass or more.
  • the content is more preferably 0.0075 parts by mass or less, further preferably 0.005 parts by mass or less, and particularly preferably 0.0025 parts by mass or less.
  • the aqueous solution may further contain the EVOH, a compound having a conjugated double bond described later and having a molecular weight of 1000 or less, the inorganic filler, water and other additives other than the organic solvent.
  • other additives include those used for adhesives described later.
  • the total content of the other additives is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and further preferably 25 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the EVOH, which is particularly preferable. Is 10 parts by mass or less.
  • the aqueous solution may be mixed with alcohol such as methanol, ethylene glycol or glycerin, cellosolve or the like.
  • alcohol such as methanol, ethylene glycol or glycerin, cellosolve or the like.
  • a water-soluble organic solvent may be contained.
  • the content of the organic solvent is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water.
  • the method for producing the aqueous solution is not particularly limited, and can be obtained, for example, by dissolving the EVOH in water. Specifically, it is obtained by adding the EVOH, a compound having a conjugated double bond described later and having a molecular weight of 1000 or less, an inorganic filler or another additive to water, and then dissolving the EVOH. ..
  • a batch method and a continuous method can be adopted.
  • an inorganic filler or other additive When a compound having a conjugated double bond having a molecular weight of 1000 or less, an inorganic filler or other additive is added, (i) EVOH and a compound having a conjugated double bond having a molecular weight of 1000 or less, an inorganic filler or another addition
  • the agent may be mixed in advance and then the resulting mixture may be added to water, or (ii) EVOH and a compound having a conjugated double bond and a molecular weight of 1000 or less, an inorganic filler or other additive may be added to water. It may be added sequentially. When adding each component to water, it is preferable to stir the water.
  • the EVOH is dissolved by heating the slurry obtained by adding the EVOH, optionally a compound having a conjugated double bond and a molecular weight of 1000 or less, an inorganic filler or other additives to water.
  • an arbitrary heating method such as a heating method in which steam is directly blown or an indirect heating method using a jacket is adopted.
  • the aqueous solution of the present invention is less likely to cause jumping and foam biting, can be spread evenly, and has less stringing, so it is excellent in high-speed coating property and also excellent in water adhesion resistance. Therefore, it can be suitably used for known applications in which an aqueous PVA solution has been conventionally used.
  • the aqueous solution is suitably used as an adhesive for paper such as paperboard, corrugated cardboard, paper tubes, sliding doors, and wallpaper.
  • a method of applying the aqueous solution to a substrate is a preferred embodiment of the aqueous solution.
  • the coating speed is preferably 50 to 1000 m / min.
  • an adhesive composed of the aqueous solution containing EVOH of the present invention is a more preferred embodiment of the present invention. It is preferable that the adhesive further contains an inorganic filler.
  • the type of the inorganic filler is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the adherend, the coating machine, the required performance, and the like.
  • Examples of the inorganic filler include clays such as kaolinite, halloysite, pyroferrite and cericite, heavy, light or surface-treated calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum oxide, gypsum, talc, titanium oxide and the like. Can be mentioned. Of these, clay is preferable.
  • the average particle size of the inorganic filler is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 8 ⁇ m or less, still more preferably, from the viewpoint that a uniform slurry solution can be obtained without the inorganic filler agglomerating or settling in the aqueous solution. It is 5 ⁇ m or less.
  • the content of the inorganic filler in the aqueous solution is preferably 20 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EVOH. If the content of the inorganic filler is less than 20 parts by mass, the development of the initial adhesive force may be delayed. In addition, the equilibrium adhesive force, shear stress or creep resistance may decrease. The content is more preferably 50 parts by mass or more. On the other hand, when the content of the inorganic filler exceeds 500 parts by mass, the fluidity of the adhesive may deteriorate, the inorganic filler may easily settle in the aqueous solution, or the adhesive strength may decrease. There is. The content is more preferably 300 parts by mass or less.
  • the adhesive is an addition other than the EVOH, a compound having a conjugated double bond described later and having a molecular weight of 1000 or less, the inorganic filler, water and an organic solvent.
  • the agent may be contained.
  • Other additives include, for example, metal salts of phosphate compounds such as sodium polyphosphate and sodium hexametaphosphate and dispersants of inorganic substances such as water glass; polyacrylic acid and its salts; sodium alginate; ⁇ -olefin-maleic anhydride.
  • Anionic polymer compounds such as copolymers and metal salts thereof; ethylene oxide adducts of higher alcohols, nonionic surfactants such as copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, and the like can be mentioned.
  • carboxymethyl cellulose, polyethylene oxide, antifoaming agent, preservative, fungicide, coloring pigment, deodorant, fragrance and the like can be added as other additives.
  • a water-soluble boron compound such as boric acid; borax; boric acid ester of a polyhydric alcohol such as glycerin or ethylene glycol can be added.
  • additives include natural pastes such as starch, casein, gelatin, guar gum, arabic gum, sodium alginate; processed natural pastes such as CMC, oxidized starch, methylcellulose, acrylic emulsions, polyvinyl acetate emulsions, ethylene -Vinyl acetate copolymer emulsion, synthetic resin emulsion such as SBR latex; various rubber latex and the like can also be added. Further, as long as the effect of the present invention is not impaired, known PVA may be used in combination as another additive.
  • natural pastes such as starch, casein, gelatin, guar gum, arabic gum, sodium alginate
  • processed natural pastes such as CMC, oxidized starch, methylcellulose, acrylic emulsions, polyvinyl acetate emulsions, ethylene -Vinyl acetate copolymer emulsion, synthetic resin emulsion such as SBR latex; various rubber latex and the like can also
  • the total content of the other additives is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and further preferably 25 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the EVOH, which is particularly preferable. Is 10 parts by mass or less.
  • the viscosity of the adhesive of the present invention may be adjusted according to the intended use, but the B-type viscosity (30 rpm, 20 ° C.) is usually 100 to 8000 mPa ⁇ s.
  • Compound with conjugated double bond It is preferable to add a compound having a conjugated double bond with a molecular weight of 1000 or less to the EVOH from the viewpoint of improving high-speed coatability, and EVOH containing a compound having a conjugated double bond with the EVOH and having a molecular weight of 1000 or less.
  • the composition is also a preferred embodiment of the present invention.
  • the mechanism by which high-speed coatability is improved is not clear, but it is caused by the fact that the conjugated double bond site interacts with the ethylene unit of EVOH in a polar solvent, thereby appropriately inhibiting the intermolecular interaction between EVOH. It is estimated that.
  • the compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less is a compound having a conjugated double bond between aliphatic double bonds or a compound having a conjugated double bond between an aliphatic double bond and an aromatic ring.
  • the former is preferable because it has a higher effect of improving high-speed coating property and water-resistant adhesiveness.
  • the molecular weight is 1000 or less, preferably 800 or less, and more preferably 500 or less.
  • a compound having a conjugated double bond between aliphatic double bonds has a structure in which carbon-carbon double bonds and carbon-carbon single bonds are alternately connected, and is a carbon-carbon double bond. It is a compound having a conjugated double bond having two or more. Specifically, a conjugated diene compound having a conjugated structure in which two carbon-carbon double bonds and one carbon-carbon single bond are alternately connected, three carbon-carbon double bonds, and two Conjugated triene compounds having a conjugated structure in which carbon-carbon single bonds are alternately linked (for example, 2,4,6-octatriene), and a larger number of carbon-carbon double bonds and carbon-carbon single bonds Examples thereof include conjugated polyene compounds having a conjugated structure formed by alternately connecting them.
  • a conjugated diene compound is preferable because it has a higher effect of improving high-speed coating property and water-resistant adhesiveness.
  • the compound having a conjugated double bond having a molecular weight of 1000 or less used in the present invention may have a plurality of conjugated double bonds independently in one molecule, for example, conjugated triene in the same molecule such as tung oil. Also included are compounds having three in.
  • a compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less may have a functional group other than the conjugated double bond.
  • functional groups include a carboxy group and a salt thereof, a hydroxyl group, an ester group, a carbonyl group, an ether group, an amino group, a dialkylamino group, an imino group, an amide group, a cyano group, a diazo group, a nitro group and a mercapto group.
  • Examples thereof include a sulfonic group, a sulfoxide group, a sulfide group, a thiol group, a sulfonic acid group and a salt thereof, a phosphoric acid group and a salt thereof, a polar group such as a halogen atom, and a non-polar group such as a phenyl group.
  • a polar group is preferable, and a carboxy group and a salt thereof, and a hydroxyl group are more preferable, from the viewpoint of higher effects of improving high-speed coating property and water-resistant adhesiveness.
  • the other functional group may be directly bonded to the carbon atom in the conjugated double bond, or may be bonded at a position away from the conjugated double bond.
  • the multiple bond in the other functional group may be in a position capable of conjugating with the conjugated double bond, and for example, 1-phenyl-1,3-butadiene having a phenyl group, sorbic acid having a carboxy group, and the like are also mentioned. It is used as a compound having a conjugated double bond. Further, the compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less may have a non-conjugated double bond or a non-conjugated triple bond.
  • the compound having a conjugated double bond and a molecular weight of 1000 or less include 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 4-methyl-1,3-pentadiene, and 1-phenyl-1,3-butadiene.
  • Sorbic acid, Milsen and other compounds having conjugated double bonds between aliphatic double bonds, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, ⁇ -methylstyrene polymer, 1,3-diphenyl-1 -Examples include compounds having an aliphatic double bond such as butene and a conjugated double bond with an aromatic ring.
  • the content of the compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less in the EVOH composition is preferably 0.000001 to 0.01 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the EVOH.
  • the content is more preferably 0.000002 parts by mass or more, and further preferably 0.000003 parts by mass or more.
  • the content is more preferably 0.0075 parts by mass or less, further preferably 0.005 parts by mass or less, and particularly preferably 0.0025 parts by mass or less.
  • the method for adding a compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less is not particularly limited.
  • 1) a method of adding the compound to the obtained ethylene-vinyl ester copolymer and then saponifying the compound 2) a method of adding the compound when saponifying the ethylene-vinyl ester copolymer, and 3) a method of adding the compound to EVOH.
  • a method of spraying a liquid containing the compound 4) a method of impregnating the liquid containing the compound with EVOH and then drying it, and 5) a method of preparing an aqueous solution containing EVOH and the compound and then drying it.
  • 6) Examples thereof include a method of preparing an aqueous solution containing EVOH and the above compound and using the aqueous solution for various purposes. Among these, the method 6) is preferable from the viewpoint of easily adjusting the content of the above compound.
  • the EVOH of the present invention is used for various purposes. Examples are given below, but the present invention is not limited to this.
  • Adhesive applications Adhesives, adhesives, re-wet adhesives, various binders, additives for cement and mortar
  • Dispersant applications Dispersion stabilizers for organic and inorganic pigments such as paints and adhesives, chloride Dispersion stabilizers and dispersion aids for suspension polymerization of various vinyl compounds such as vinyl, vinylidene chloride, styrene, (meth) acrylate, vinyl acetate
  • Coating agents Applications Paper coating agents, sizing agents, fiber processing agents, leather finishes, paints, antifogging agents, metal corrosion inhibitors, zinc plating brighteners, antistatic agents, pharmaceutical coatings
  • Emulsifier applications Emulsifiers for emulsion polymerization, post-embroidery such as bitumen (5)
  • Coagulants Submersible and dissolved coagulants, metal coagulants, metal coagul
  • the ethylene unit content of EVOH was determined from 1 H-NMR of an ethylene-vinyl ester copolymer which is a precursor of EVOH. Specifically, the ethylene-vinyl ester copolymers of Examples and Comparative Examples were reprecipitated and purified three times or more using a mixed solution of n-hexane and acetone, and then dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 days. A sample for analysis was prepared. The sample was dissolved in DMSO-d 6 and measured at 80 ° C. by 1 H-NMR (500 MHz).
  • the saponification degree of EVOH was determined by the method described in JIS K 6726: 1994.
  • the adhesive obtained in the following examples and comparative examples was applied to kraft paper using a bird film applicator with a gap of 50 ⁇ m, and then the kraft papers were immediately bonded to each other under the conditions of 20 ° C. and 65% RH. It was cured for 24 hours.
  • the laminated kraft paper was immersed in water at 20 ° C. for 24 hours.
  • the adhesive portion was peeled off after immersion, and the water resistance and adhesiveness were judged from the situation according to the following criteria.
  • Inorganic filler 1 Kaolinite-based clay "ASP-200” manufactured by Engelhard (average particle size 0.55 ⁇ m)
  • Inorganic filler 2 Kaolinite clay “Huber-900” manufactured by Huber (average particle size 0.6 ⁇ m)
  • Inorganic filler 3 Heavy calcium carbonate "Whiten P-30” manufactured by Shiraishi Kogyo Co., Ltd. (average particle size 1.75 ⁇ m)
  • Example 1 A continuous polymerization tank equipped with a reflux condenser, a raw material supply line, a reaction liquid take-out line, a thermometer, a nitrogen inlet, an ethylene inlet and a stirring blade was used. Quantify 1 L / hr of vinyl acetate 671 L / hr, methanol 147 L / hr, and 1% methanol solution of 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (AMV) as an initiator in a continuous polymerization tank. It was continuously supplied using a pump. The ethylene pressure in the polymerization tank was adjusted to 0.23 MPa.
  • AMV 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile
  • the polymerization liquid was continuously taken out from the continuous polymerization tank so that the liquid level in the polymerization tank became constant.
  • the polymerization rate at the outlet of the continuous polymerization tank was adjusted to 30%.
  • the residence time of the continuous polymerization tank was 5 hours.
  • the temperature at the outlet of the continuous polymerization tank was 60 ° C.
  • the polymer solution was recovered from the continuous polymerization tank, and the unreacted vinyl acetate monomer was removed by introducing methanol vapor into the recovered solution while heating at 75 ° C. in a water bath to remove the ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter, A methanol solution (concentration 32%) of (sometimes abbreviated as "EVAc”) was obtained.
  • the average residence time in the step of removing the unreacted monomer was 2 hours, and the residual vinyl acetate monomer (hereinafter, may be abbreviated as "VAc") in the methanol solution of the obtained ethylene-vinyl ester copolymer was 0. It was 1%.
  • VAc vinyl acetate monomer
  • sodium hydroxide as a saponification catalyst was added to the methanol solution of the ethylene-vinyl ester copolymer so that the molar ratio of sodium hydroxide to the vinyl acetate monomer unit in EVAc was 0.012, and the said.
  • the water content of the methanol solution was adjusted to 0.5%, and the saponification reaction was carried out at 40 ° C. for 1 hour.
  • the obtained EVOH was immersed in methanol (first cleaning solution) at 40 ° C. adjusted to have a water content of 0.7% for 40 minutes to perform the first stage cleaning. At this time, the amount of each component added was adjusted so that the EVOH concentration (slurry concentration) was 15%.
  • the EVOH was washed in the second step in the same manner as in the first step except that methanol (second washing solution) adjusted to have a water content of 0.1% was used. ..
  • the solvent was removed by centrifugation and then dried, and the ethylene unit content was 2 mol%, the viscosity average degree of polymerization was 1700, the saponification degree was 98.5 mol%, and the structure (I) content was 0.00114 mol%.
  • EVOH1 having a content of (II) of 0.0002 mol% was obtained.
  • the water-insoluble content in EVOH1 was 150 ppm.
  • the obtained EVOH1 powder (32 parts by mass) and the inorganic filler 1 (68 parts by mass) were sufficiently dry-blended and then put into stirring water (331 parts by mass, 20 ° C.). Further, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (DPMP) as a compound having a conjugated double bond and having a molecular weight of 1000 or less is added to 0.004 parts by mass with respect to 100 parts by mass of EVOH1. It was poured into water, heated to 95 ° C., and then kept warm for 2 hours to dissolve EVOH (A1). The solid content concentration of the aqueous solution of EVOH1 thus obtained was 23.2%, and the viscosity at 20 ° C. and 30 rpm was 1240 mPa ⁇ s. Using the aqueous solution as an adhesive, high-speed coatability and water-resistant adhesiveness were evaluated according to the above method. The results are shown in Table 3.
  • Examples 2 to 8 Comparative Examples 1 to 6 Polymerization conditions such as ethylene pressure, amount of vinyl acetate used, amount of methanol used, amount and concentration of initiator used, polymerization rate, concentration of EVAc, saponification conditions such as molar ratio of NaOH to ethylene-vinyl ester copolymer and EVOH2 to EVOH14 were produced in the same manner as in Production Example 1 except that the cleaning conditions such as the water content of the cleaning liquid were changed.
  • Table 1 shows the production conditions
  • Table 2 shows the composition of the produced EVOH, the water-insoluble content, and the like.
  • Example 3 Same as Example 1 except that the type of EVOH to be used, the type of inorganic filler, the type and content of a compound having a conjugated double bond and a molecular weight of 1000 or less, and the solid content concentration were changed as shown in Table 3.
  • the adhesive was manufactured and evaluated. The results are shown in Table 3.
  • EVOH9 obtained in Comparative Example 1 was insoluble in water because the degree of saponification was too low, and the amount of water insoluble could not be measured. Since the EVOH10 obtained in Comparative Example 2 had an excessively high degree of polymerization, it had a large amount of water-insoluble matter and was inferior in solubility.
  • the EVOH11 obtained in Comparative Example 3 had a large molar ratio R [I / (I + II)] and did not satisfy the formula (1), so that it had a large amount of water insoluble and was inferior in solubility.
  • the EVOH12 obtained in Comparative Example 4 was insoluble in water because the ethylene content was too high, and the amount of water insoluble could not be measured.
  • the EVOH13 obtained in Comparative Example 5 had a large amount of insoluble water and was inferior in solubility because the content of the structure (I) was too large.
  • the EVOH14 obtained in Comparative Example 6 had a large molar ratio R [I / (I + II)] and did not satisfy the formula (1), so that it had a large amount of water insoluble and was inferior in solubility.
  • the EVOH9 obtained in Comparative Example 1 was insoluble in water because the degree of saponification was too low, and an aqueous solution could not be obtained, so that it could not be evaluated as an adhesive.
  • EVOH10 having a high degree of polymerization obtained in Comparative Example 2 was used, the adhesive was not uniformly transferred to the roll, a large number of threads of the adhesive were towed, bubbles were caught, and high-speed coatability was achieved. Was inadequate.
  • EVOH11 obtained in Comparative Example 3 in which the molar ratio R [I / (I + II)] is too high and does not satisfy the formula (1) is used a large number of adhesive droplets jump out from between the rolls.
  • the EVOH of the present invention has excellent water solubility. Further, the adhesive composed of an aqueous solution containing EVOH of the present invention is excellent in high-speed coating property and water-resistant adhesiveness. Therefore, the industrial usefulness of the present invention is extremely high.

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Abstract

エチレン単位含有量が1モル%以上15モル%未満、けん化度85モル%以上99.9モル%未満、粘度平均重合度200以上3000未満であるエチレン-ビニルアルコール共重合体であって、前記共重合体が末端に下記の構造(I)を含有する分子及び構造(II)を含有する分子を含み、全単量体単位に対する、構造(I)及び構造(II)の合計含有量が0.001モル%以上0.1モル%未満であり、かつ構造(I)および構造(II)の合計に対する、構造(I)のモル比R[I/(I+II)]が下記式(1)を満たす、エチレン-ビニルアルコール共重合体とする。当該エチレン-ビニルアルコール共重合体は、水溶解性に優れるとともに、接着剤として用いた際の耐水接着性及び高速塗工性に優れる。 [式(I)中、Yは水素原子又はメチル基である。] [式(II)中、Zは水素原子又はメチル基である。] R<0.92-Et/100 (1) [式(1)中、Etは前記エチレン単位含有量(モル%)である。]

Description

エチレン-ビニルアルコール共重合体及びそれを用いた水溶液
 本発明は、水溶解性に優れるエチレン-ビニルアルコール共重合体、並びにそれを用いた水溶液及び接着剤に関する。また、本発明は、前記水溶液の高速での塗工方法及び前記エチレン-ビニルアルコール共重合体の製造方法に関する。なお、本願は2019年4月15日出願の日本国特許出願第2019-077378号の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
 ポリビニルアルコール(以下、「PVA」と略記することがある。)は、水溶性の合成高分子として知られており、合成繊維であるビニロンの原料、紙加工剤、繊維加工剤、接着剤、乳化重合及び懸濁重合用の安定剤、無機物のバインダー、フィルム等の用途に広く用いられている。特にPVA系の接着剤は安価であるとともに、初期タック性、平衡接着力、接着力の経時安定性等にも優れるバランスの取れた接着剤であるため、板紙、段ボール、紙管、襖、壁紙などの用途に広く使用されている。
 酢酸ビニルに対してエチレンを共重合させた後にけん化して得られるエチレン変性PVA(エチレン-ビニルアルコール共重合体)は様々な性能に優れている。例えば、特許文献1には、エチレン単位の含有率2~19モル%、重合度200~2000、けん化度80~99.99モル%及びカルボキシル基とラクトン環の合計含有率0.02~0.4モル%であるエチレン-ビニルアルコール共重合体が記載されており、当該エチレン-ビニルアルコール共重合体は各種用途へ展開されている。しかしながら、当該エチレン-ビニルアルコール共重合体は疎水性のエチレン単位を含有するため、水に溶解させる際に長時間の加熱が必要であり経済性が悪く、短時間の加熱で溶解するエチレン-ビニルアルコール共重合体が求められていた。
 接着剤には、耐水接着性とともに、コストダウンや生産性を向上させるため、紙への高速塗工性が強く求められている。特許文献2には、分子中に1,2-グリコール結合を所定量含有するPVAを用いた接着剤が記載されている。しかしながら、当該接着剤は耐水接着性が不十分であった。
 特許文献3には、耐水接着性の改善を目的として、エチレン-ビニルアルコール共重合体を用いた接着剤が記載されている。しかしながら、当該接着剤は、高速塗工性については不十分である場合があった。
特開2000-309607号公報 特開2001-164219号公報 特開2001-172593号公報
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、水溶解性に優れるとともに、接着剤として用いた際の耐水接着性及び高速塗工性に優れるエチレン-ビニルアルコール共重合体、及びその水溶液を提供することを目的とする。また、このようなエチレン-ビニルアルコール共重合体の製造方法を提供することを目的とする。
 上記課題は、
[1]エチレン単位含有量が1モル%以上15モル%未満、けん化度85モル%以上99.9モル%未満、粘度平均重合度200以上3000未満であるエチレン-ビニルアルコール共重合体であって、前記共重合体が末端に下記の構造(I)を含有する分子及び構造(II)を含有する分子を含み、全単量体単位に対する、構造(I)及び構造(II)の合計含有量が0.001モル%以上0.1モル%未満であり、かつ構造(I)および構造(II)の合計に対する、構造(I)のモル比R[I/(I+II)]が下記式(1)を満たす、エチレン-ビニルアルコール共重合体;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
[式(I)中、Yは水素原子又はメチル基である。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
[式(II)中、Zは水素原子又はメチル基である。]
 R<0.92-Et/100   (1)
[式(1)中、Etは前記エチレン単位含有量(モル%)である。]
[2][1]のエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を含む水溶液;
[3][2]の水溶液からなる接着剤;
[4]アルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物を重合開始剤として用いて、エチレンとビニルエステルとを共重合してエチレン-ビニルエステル共重合体を得る共重合工程と、前記エチレン-ビニルエステル共重合体を塩基性触媒存在下でけん化してエチレン-ビニルアルコール共重合体を得るけん化工程と、得られたエチレン-ビニルアルコール共重合体を有機溶媒で洗浄する洗浄工程とを含み、前記洗浄工程において、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体を第1洗浄液で洗浄した後、含水率が第1洗浄液よりも低い第2洗浄液で洗浄する、[1]~[3]のエチレン-ビニルアルコール共重合体の製造方法;
[5][2]の水溶液を塗工速度50~1000m/分で基材に塗工する、塗工方法を提供することによって解決される。
 本発明のエチレン-ビニルアルコール共重合体は水溶解性に優れる。また、当該エチレン-ビニルアルコール共重合体を用いた接着剤は、耐水接着性および高速塗工性に優れる。本発明の製造方法によれば、このようなエチレン-ビニルアルコール共重合体を製造できる。
実施例において、接着剤の評価に使用した3本ロールの概略図である。
[エチレン-ビニルアルコール共重合体]
 本発明のエチレン-ビニルアルコール共重合体(以下、EVOHと略すことがある)における、エチレン単位の含有量が1モル%以上15モル%未満であることが重要である。エチレン単位の含有量が1モル%未満の場合、親水性が高くなりすぎて、EVOH粉末の溶解時にママコ(凝集体)が形成されて、かえって溶けにくくなったり、得られる接着剤の耐水接着性が低下したりする。一方、エチレン単位の含有量が15モル%以上の場合、疎水性が高くなりすぎて、EVOHの水溶性が低下する。エチレン単位の含有量は10モル%未満が好ましく、8モル%未満がより好ましく、5モル%未満がさらに好ましい。エチレン単位の含有量は、後記する実施例に記載の方法により測定される。
 本発明のEVOHの粘度平均重合度が200以上3000未満であることが重要である。粘度平均重合度が200未満の場合、得られる接着剤の耐水接着性が不十分となる。粘度平均重合度は400以上が好ましく、450以上がより好ましい。一方、粘度平均重合度が3000以上の場合、EVOHの水溶解性が低下するとともに、得られる水溶液の粘度が高くなり扱いにくくなる。粘度平均重合度は2800未満が好ましく、2500未満がより好ましい。粘度平均重合度はJIS K 6726:1994に準じて測定される。具体的には、粘度平均重合度は、水中、30℃で測定されたEVOHの極限粘度[η](リットル/g)を用いて下記式により求められる。なお、EVOHのけん化度が99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでけん化した後に、極限粘度の測定が行われる。
  P=([η]×10/8.29)(1/0.62)
 EVOHのけん化度は、85モル%以上99.9モル%未満であることが重要である。けん化度が85モル%未満の場合、EVOHの水への溶解性が低下したり、得られる接着剤の耐水接着性が不十分となったりする。けん化度は90モル%以上が好ましい。一方、けん化度が99.9モル%以上のEVOHは生産が困難である。けん化度はJIS K 6726:1994に準じて測定される。
 本発明のEVOHが、末端に下記の構造(I)を含有する分子及び構造(II)を含有する分子を含み、全単量体単位に対する、構造(I)及び構造(II)の合計含有量が0.001モル%以上0.1モル%未満であることが重要である。当該合計含有量が0.1モル以上の場合、EVOHの水溶性が低下したり、得られる接着剤の高速塗工性や耐水接着性が低下したりする。前記合計含有量は0.07モル%以下が好ましく、0.05モル%以下がより好ましい。一方、前記合計含有量が0.001モル%以上であることにより、本発明のEVOHの生産性が向上する。構造(I)及び構造(II)の含有量は、後記する実施例に記載の方法により測定される。なお、本明細書において、EVOHにおける単量体単位とは、エチレン単位、ビニルアルコール単位、ビニルエステル単位、その他必要に応じて共重合される単量体単位を意味し、全単量体単位とは、各々の単量体単位のモル数の合計量を意味する。このとき、構造(I)又は構造(II)で示される末端構造を含む単位も単量体単位に含めて計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
[式(I)中、Yは水素原子又はメチル基である。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
[式(II)中、Zは水素原子又はメチル基である。]
 本発明のEVOHにおいて、構造(I)および構造(II)の合計に対する、構造(I)のモル比R[I/(I+II)]が下記式(1)を満たすことが重要である。モル比R[I/(I+II)]が大きくて下記式(1)を満たさない場合、EVOHの水溶性が低下したり、得られる接着剤の高速塗工性が低下したりする。モル比R[I/(I+II)]が下記式(2)を満たすことが好ましく、下記式(3)を満たすことがより好ましく、下記式(4)を満たすことがさらに好ましい。モル比R[I/(I+II)]はけん化後のEVOHの洗浄によって調整することができる。一方、モル比R[I/(I+II)]は0.1以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましく、0.5以上であることがさらに好ましく、0.6以上が特に好ましい。これはEVOHの工業的製法上0.1未満にすることは困難であり、製造コストの増加を招くためである。耐水性を維持する観点から、モル比R[I/(I+II)]が下記式(5)を満たすことも好ましい。
 R<0.92-Et/100   (1)
 R<0.90-Et/100   (2)
 R<0.88-Et/100   (3)
 R<0.85-Et/100   (4)
 R>0.65-Et/100   (5)
[式(1)~(5)中、Etは前記エチレン単位含有量(モル%)である。]
 本発明のEVOH中の水不溶解分が10000ppm以下であることが好ましく、5000ppm以下であることがより好ましく、3000ppm以下であることがさらに好ましい。EVOH中の水不溶解分は、300回転/分で撹拌しながら、30℃の水96gにEVOHを4g加え、120分かけて90℃まで水温を上昇させた後、得られた水溶液中の不溶解分を回収してその乾燥質量を測定することにより求められる。具体的には、後述する実施例に記載された方法によりEVOH中の水不溶解分が測定される。
 本発明のEVOHが1,2-グリコール結合を含んでいてもよく、その場合のEVOH中の1,2-グリコール結合量は1.2モル%以上2.0モル%未満であることが好ましく、1.2モル%以上1.6モル%未満がより好ましい。
 本発明のEVOHの製造方法は特に限定されないが、アルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物を重合開始剤として用いて、エチレンとビニルエステルとを共重合してエチレン-ビニルエステル共重合体を得る共重合工程と、前記エチレン-ビニルエステル共重合体を触媒存在下でけん化してエチレン-ビニルアルコール共重合体を得るけん化工程と、得られたエチレン-ビニルアルコール共重合体を有機溶媒で洗浄する洗浄工程とを含む方法が好ましい。
 共重合工程において、ビニルエステルとエチレンを共重合させることにより、エチレン-ビニルエステル共重合体を得る。このときの重合方法として、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等の従来公知の方法が採用される。工業的観点から好ましい重合方法は、溶液重合法、乳化重合法及び分散重合法である。重合操作にあたっては、回分法、半回分法及び連続法のいずれの重合方式を採用することも可能である。
 ビニルエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプリル酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられ、これらの中でも酢酸ビニルが工業的観点から好ましい。
 重合に際して、本発明の趣旨を損なわない範囲であればビニルエステル及びエチレン以外の他の単量体を共重合させても差し支えない。使用しうる単量体としては、例えばプロピレン、n-ブテン、イソブチレン等のα-オレフィン;(メタ)アクリル酸及びその塩;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、(メタ)アクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩又はその4級塩、N-メチロール(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等のアクリルアミド系化合物;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類;塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル;塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸及びその塩又はそのエステル;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニル等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。このような他の単量体の共重合量は、通常、10モル%以下である。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、メタクリルとアクリルの総称である。
 重合温度に特に限定はなく、0~180℃程度が好ましく、室温~160℃がより好ましく、30~150℃がさらに好ましい。重合時に使用する溶媒の沸点以下で重合する際は減圧沸騰重合、常圧非沸騰重合のいずれも選択できる。また重合時に使用する溶媒の沸点以上で重合する際は加圧非沸騰重合、加圧沸騰重合のいずれも選択できる。
 共重合工程では、アルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物を重合開始剤として用いる。本発明において好適に用いられるアルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物としては、例えば2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-エトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)などが挙げられ、中でも2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)が好ましい。これらのアルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物は、金属との接触による異常分解を起こしにくいうえに、低温で高い分解速度を有する。したがって、前記アゾニトリル系化合物を用いることにより、安全で効率的かつ経済的にエチレンとビニルエステルを共重合できる。具体的には、前記共重合工程において、アルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物を重合開始剤として用いて、溶液中でエチレンとビニルエステルとを共重合してエチレン-ビニルエステル共重合体溶液を得ることが好ましい。
 前記重合開始剤の添加量は特に限定されないが、ビニルエステル100質量部に対して、0.0001~1質量部が好ましい。前記重合開始剤の添加量が0.0001質量部未満の場合、EVOHの生産性が低下するおそれがある。前記添加量は0.0005質量部以上がより好ましく、0.0015質量部以上がさらに好ましく、0.002質量部以上が特に好ましく、0.0025質量部以上が最も好ましい。一方、前記重合開始剤の添加量が1質量部を超える場合、得られるEVOHの水溶解性、耐水接着性および高速塗工性が低下するおそれがある。前記添加量は0.8質量部以下がより好ましく、0.6質量部以下がさらに好ましく、0.5質量部以下が特に好ましい。
 重合時における重合反応器内のエチレン圧力に限定はないが0.01~0.9MPaが好ましく、0.05~0.7MPaがより好ましく、0.1~0.65MPaがさらに好ましい。重合反応器出口での重合率は特に限定されないが、10~90%が好ましく、15~85%がより好ましい。
 本発明の製造方法が、共重合工程の後に、得られたビニルエステル共重合体溶液中に残存しているビニルエステルモノマーを除去する工程を含むことが好ましい。このときの方法に特に制限はないが、重合液を加熱する方法、重合液を加熱しながらメタノールを連続的に加える方法、メタノール蒸気を連続的に重合液に吹き込む方法、加熱をしながらメタノール蒸気を連続的に重合液に吹き込む方法等が挙げられる。除去工程用の反応器中に連続的に重合液を添加しながらビニルエステルモノマーの除去を行ってもよいし、反応器に一括で重合液を仕込んだ後にビニルエステルモノマーの除去を行ってもよい。
 残存ビニルエステルモノマーの除去工程において、重合液を加熱する際の温度に特に制限はないが、通常10℃~120℃である。メタノールや残存ビニルエステルモノマーの沸点付近の温度でビニルエステルモノマーの除去を行うことも好ましく、例えば残存ビニルエステルモノマーが酢酸ビニルの場合は50~90℃程度が好ましい。
 得られたエチレン-ビニルエステル共重合体を触媒存在下でけん化する工程を行ってエチレン-ビニルアルコール共重合体を得る。エチレン-ビニルエステル共重合体のけん化反応には、従来公知の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド等の塩基性触媒、又はp-トルエンスルホン酸等の酸性触媒を用いた、加アルコール分解ないし加水分解反応が適用できる。けん化反応に用いられる触媒としては、塩基性触媒が好ましい。けん化反応に用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。中でも、メタノール又はメタノールと酢酸メチルとの混合溶液を溶媒として用い、塩基性触媒である水酸化ナトリウムの存在下でエチレン-ビニルエステル共重合体のけん化反応を行うのが簡便であり好ましい。触媒の使用量は、エチレン-ビニルエステル共重合体中のビニルエステル単量体単位に対するモル比で0.001~0.5が好ましい。当該モル比は、より好適には0.002以上である。一方、当該モル比は、より好適には0.4以下であり、さらに好適には0.3以下である。
 また、けん化反応時の反応液の含水率は、特に限定されないが、3.0質量%以下が好ましく、2.5質量%以下がより好ましい。一方、当該含水率は、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましい。
 けん化工程の後、得られたEVOHを有機溶媒で洗浄する洗浄工程を行う。本発明者らは、鋭意検討した結果、けん化後のEVOHとともに存在するけん化触媒の残渣と水が、EVOH中の構造(I)及び構造(II)の割合に影響することを見出した。そして、けん化後のEVOHの洗浄を2段階以上で行い、各段階で洗浄液として使用する有機溶媒の含水率を調整することによって、モル比R[I/(I+II)]を調整することに成功した。モル比R[I/(I+II)]が上記式(1)を満たすことにより、EVOHの水溶性及び得られる水溶液の高速塗工性が向上する。
 洗浄液に用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステルが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 洗浄工程において、けん化後のEVOHの洗浄を2段階以上で行う必要があり、2段階で行うことが好ましい。そして、第2段階で使用する第2洗浄液の含水率を第1段階で使用する第1洗浄液の含水率よりも低くすることが重要である。これにより、構造(II)の含有量は増加、構造(I)の含有量は減少するため、モル比R[I/(I+II)]が低下して、上記式(1)を満たすEVOHが容易に得られる。第2洗浄液の含水率に対する第1洗浄液の含水率の比(第1/第2)は1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、2.0以上がさらに好ましく、3.0以上が特に好ましい。一方、前記比(第1/第2)は、通常500未満であり、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。
 第1洗浄液の含水率としては、0.2質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましい。上限に制限はないが、通常、第1洗浄液の含水率は5質量%未満であり、3質量%未満が好ましい。前記含水率が5質量%以上の場合、EVOHが洗浄液中に溶出したり、乾燥工程においてEVOHが融着したりする場合がある。
 EVOHの製造工程で発生するメタノールや酢酸メチルなどの溶媒を蒸留したものを洗浄液として再使用することが一般的であるが、蒸留により得られた溶媒の含水率は0.2%未満の場合も多い。その場合には、意図的に水を溶媒に添加して含水率を調整しても構わない。
 第2洗浄液の含水率としては、特に制限はないが第1洗浄液の水分量との関係から1質量%未満が好ましく、0.5質量%未満がより好ましく、0.3質量%未満がさらに好ましい。下限に制限はないが、通常、第2洗浄液の含水率は0.01質量%以上である。含水率が0.01質量%未満の洗浄液は製造が困難である。
 洗浄工程で使用される洗浄液温度に制限はないが20~60℃であることが好ましく、30~55℃がより好ましく、35~50℃であることがさらに好ましい。
 洗浄時間に制限はないが、各段階における平均滞留時間として、それぞれ3~120分であることが好ましく、5~90分であることがより好ましく、10~75分であることがさらに好ましい。
(水溶液)
 上述した本発明のEVOHを含有する水溶液が当該EVOHの好適な実施態様である。本発明のEVOHは水溶性が高いため、水溶液を簡便に製造することができる。当該水溶液は、接着剤、分散安定剤、被覆剤、バインダー、紙加工剤、粘度調整剤、フィルム等の成形物原料、樹脂・後反応用原料など様々な用途に用いられる。中でも、前記水溶液からなる接着剤が本発明のより好適な実施態様である。
 前記水溶液中の水及び有機溶媒以外の成分(固形分)の含有量は、1~50質量%であることが好ましい。前記含有量は3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましい。一方、前記含有量は45質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。
 前記水溶液が、さらに無機充填物を含有することが好ましい。当該無機充填剤としては、後述する接着剤に用いられるものが挙げられる。前記無機充填剤の含有量は、前記EVOH100質量部に対して、20~500質量部が好ましい。前記含有量は、より好適には50質量部以上である。一方、前記含有量は、より好適には300質量部以下である。
 前記水溶液が、さらに後述する共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物を含有することが好ましい。当該化合物の含有量は、前記EVOH100質量部に対して0.000001~0.01質量部が好ましい。当該含有量は、より好適には0.000002質量部以上であり、さらに好適には0.000003質量部以上である。一方、前記含有量はより好適には0.0075質量部以下であり、さらに好適には0.005質量部以下であり、特に好適には0.0025質量部以下である。
 前記水溶液が、前記EVOH、後述する共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、前記無機充填剤、水及び有機溶媒以外の他の添加剤をさらに含有してもよい。他の添加剤としては、後述する接着剤に用いられるものが挙げられる。他の添加剤の合計含有量は、前記EVOH100質量部に対して100質量部以下が好適であり、より好適には50質量部以下であり、さらに好適には25質量部以下であり、特に好適には10質量部以下である。
 また、本発明の水溶液を凍結防止剤や接着剤として用いた場合に形成されるEVOHを含む層に柔軟性を付与するために、当該水溶液にメタノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール、セロソルブなどの水溶性の有機溶媒が含まれていても構わない。当該有機溶媒の含有量は、水100質量部に対して、好適には100質量部以下であり、より好適には50質量部以下であり、さらに好適には10質量部以下である。
 前記水溶液の製造方法は特に限定されず、例えば、前記EVOHを水に溶解させることにより得ることができる。具体的には、前記EVOH、必要に応じて後述する共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、無機充填剤又はその他の添加剤を水に添加してから、前記EVOHを溶解させて得られる。前記水溶液を製造するに際して、バッチ方式と連続方式のどちらも採用できる。共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、無機充填剤又はその他の添加剤を添加する場合、(i)EVOHと、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、無機充填剤又は他の添加剤を予め混合した後、得られた混合物を水に添加してもよいし、(ii)EVOHと、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、無機充填剤又は他の添加剤を水に逐次添加してもよい。各成分を水に添加する際、水を撹拌していることが好ましい。前記EVOH、必要に応じて共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、無機充填剤又はその他の添加剤を水に添加して得られたスラリーを加熱することにより、前記EVOHを溶解させる。このとき、蒸気を直接吹き込む加熱方式やジャケットによる間接加熱方式などの任意の加熱方式が採用される。
 本発明の水溶液は、ジャンピングや泡のかみ込みが生じにくく、均一に流延することができ、しかも糸曳きが少ないため、高速塗工性に優れるとともに、耐水接着性にも優れる。したがって、従来PVA水溶液が使用されていた公知の用途に好適に使用できる。例えば、前記水溶液は、板紙、段ボール、紙管、襖、壁紙などの紙用接着剤などとして好適に用いられる。前記水溶液を基材に塗布する方法が当該水溶液の好適な実施態様である。このとき、塗工速度50~1000m/分であることが好ましい。
(接着剤)
 本発明のEVOHを含有する前記水溶液からなる接着剤が本発明のさらに好適な実施態様である。前記接着剤がさらに無機充填剤を含有することが好ましい。当該無機充填剤の種類は特に限定されるものではなく、被着体、塗工機、要求性能などに応じて適宜選択される。前記無機充填剤として、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフェライト及びセリサイトなどのクレー、重質、軽質、または表面処理された炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、石膏類、タルク、酸化チタン等が挙げられる。中でもクレーが好ましい。これらの無機充填剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記無機充填剤が水溶液中で凝集したり沈降したりすることなく均一なスラリー溶液が得られる点から、前記無機充填剤の平均粒径は好ましくは10μm以下、より好ましくは8μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。
 前記水溶液中の無機充填剤の含有量は、前記EVOH100質量部に対して、20~500質量部が好適である。前記無機充填剤の含有量が20質量部未満である場合には、初期接着力の発現が遅くなるおそれがある。また、平衡接着力、せん断応力又は耐クリープ性が低下するおそれもある。前記含有量は50質量部以上がより好適である。一方、前記無機充填剤の含有量が500質量部を越える場合には、接着剤の流動性が悪化したり、水溶液中に無機充填剤が沈降し易くなったり、接着力が低下したりするおそれがある。前記含有量は300質量部以下がより好適である。
 また、本発明の効果が阻害されない範囲であれば、前記接着剤が、前記EVOH、後述する共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物、前記無機充填剤、水及び有機溶媒以外の他の添加剤を含有してもよい。他の添加剤として、例えば、ポリリン酸ソーダやヘキサメタリン酸ソーダなどのリン酸化合物の金属塩や水ガラスなどの無機物の分散剤;ポリアクリル酸およびその塩;アルギン酸ソーダ;α-オレフィン-無水マレイン酸共重合物などのアニオン性高分子化合物とその金属塩;高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体などのノニオン界面活性剤などが挙げられる。これらを添加することにより、接着剤の流動性が向上する。また、必要に応じて、他の添加剤として、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、消泡剤、防腐剤、防黴剤、着色顔料、消臭剤、香料なども添加できる。また、接着力をさらに向上させるために、硼酸;硼砂;グリセリンやエチレングリコールなどの多価アルコールの硼酸エステルなどの水溶性硼素化合物を添加できる。さらに、他の添加剤として、澱粉、カゼイン、ゼラチン、グアーガム、アラビアガム、アルギン酸ソーダ類などの天然糊剤;CMC、酸化澱粉、メチルセルロースなどの加工天然糊剤、アクリルエマルジョン、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、エチレン-酢酸ビニル共重合体エマルジョン、SBRラテックスなどの合成樹脂系エマルジョン;各種ゴムラテックスなども添加できる。さらに、本発明の効果を損なわない範囲であれば、他の添加剤として、公知のPVAを併用しても差し支えない。他の添加剤の合計含有量は、前記EVOH100質量部に対して100質量部以下が好適であり、より好適には50質量部以下であり、さらに好適には25質量部以下であり、特に好適には10質量部以下である。
 本発明の接着剤の粘度は用途に応じて調整すればよいが、B型粘度(30rpm、20℃)が、通常、100~8000mPa・sである。
(共役二重結合を有する化合物)
 前記EVOHに対して共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物を添加することが、高速塗工性向上の観点から好ましく、前記EVOHと共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物を含有するEVOH組成物も本発明の好適な実施態様である。高速塗工性が向上するメカニズムは定かではないが、極性溶媒中において共役二重結合部位がEVOHのエチレンユニットと相互作用することで、EVOH同士の分子間相互作用を適度に阻害することに起因すると推定される。
 本発明において共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物とは、脂肪族二重結合同士の共役二重結合を有する化合物、又は脂肪族二重結合と芳香環との共役二重結合を有する化合物を意味する。高速塗工性や耐水接着性の向上効果がより高い点から、前者が好ましい。また、分子量は1000以下であり、800以下が好ましく、500以下がより好ましい。
 脂肪族二重結合同士の共役二重結合を有する化合物は、炭素-炭素二重結合と炭素-炭素単結合とが交互に繋がってなる構造を有するものであって、炭素-炭素二重結合の数が2個以上である、共役二重結合を有する化合物である。具体的には、2個の炭素-炭素二重結合、1個の炭素-炭素単結合が交互に繋がってなる共役構造を有する共役ジエン化合物、3個の炭素-炭素二重結合、2個の炭素-炭素単結合が交互に繋がってなる共役構造を有する共役トリエン化合物(例えば、2,4,6-オクタトリエン)、及びそれ以上の数の炭素-炭素二重結合と炭素-炭素単結合が交互に繋がってなる共役構造を有する共役ポリエン化合物等が挙げられる。中でも、高速塗工性や耐水接着性の向上効果がより高い点から、共役ジエン化合物が好ましい。本発明で用いられる共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物には、共役二重結合が1分子中に独立して複数組あってもよく、例えば、桐油のように共役トリエンを同一分子内に3個有する化合物も含まれる。
 共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物は、共役二重結合以外の他の官能基を有していてもよい。他の官能基としては、例えばカルボキシ基及びその塩、水酸基、エステル基、カルボニル基、エーテル基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、イミノ基、アミド基、シアノ基、ジアゾ基、ニトロ基、メルカプト基、スルホン基、スルホキシド基、スルフィド基、チオール基、スルホン酸基及びその塩、リン酸基及びその塩、ハロゲン原子等の極性基やフェニル基等の非極性基が挙げられる。高速塗工性や耐水接着性の向上効果がより高い点から、他の官能基として、極性基が好ましく、カルボキシ基及びその塩、並びに水酸基がより好ましい。他の官能基は、共役二重結合中の炭素原子に直接結合していてもよいし、共役二重結合から離れた位置に結合していてもよい。他の官能基中の多重結合は前記共役二重結合と共役可能な位置にあってもよく、例えば、フェニル基を有する1-フェニル-1,3-ブタジエンやカルボキシ基を有するソルビン酸等も前記共役二重結合を有する化合物として用いられる。また、前記共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物は、非共役二重結合や非共役三重結合を有してもてよい。
 前記共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物として、具体的には、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、1-フェニル-1,3-ブタジエン、ソルビン酸、ミルセン等の脂肪族二重結合同士の共役二重結合を有する化合物や2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、α-メチルスチレン重合体、1,3-ジフェニル-1-ブテン等の脂肪族二重結合と芳香環との共役二重結合を有する化合物が挙げられる。
 前記EVOH組成物中の、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物の含有量は、前記EVOH100質量部に対して0.000001~0.01質量部が好ましい。当該含有量は、より好適には0.000002質量部以上であり、さらに好適には0.000003質量部以上である。一方、前記含有量はより好適には0.0075質量部以下であり、さらに好適には0.005質量部以下であり、特に好適には0.0025質量部以下である。
 本発明において、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物の添加方法は特に限定されない。例えば、1)得られたエチレン-ビニルエステル共重合体に前記化合物を添加した後にけん化する方法、2)エチレン-ビニルエステル共重合体をけん化する際に前記化合物を添加する方法、3)EVOHに対して、前記化合物を含む液を噴霧する方法、4)EVOHを前記化合物を含む液に含侵した後、乾燥させる方法、5)EVOH及び上記化合物を含有する水溶液を調製した後乾燥させる方法、6)EVOH及び上記化合物を含有する水溶液を調製し、該水溶液を各種用途に使用する方法、などが挙げられる。この中でも上記化合物の含有量を調整しやすい観点から、6)の方法が好ましい。
(用途)
 本発明のEVOHは種々の用途に使用される。以下にその例を挙げるがこれに限定されるものではない。
(1)接着剤用途:接着剤、粘着剤、再湿接着剤、各種バインダー、セメントやモルタル用添加剤
(2)分散剤用途:塗料、接着剤等の有機・無機顔料の分散安定剤、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、(メタ)アクリレート、酢酸ビニル等の各種ビニル化合物の懸濁重合用分散安定剤及び分散助剤
(3)被覆剤用途:紙のコーティング剤、サイズ剤、繊維加工剤、皮革仕上剤、塗料、防曇剤、金属腐食防止剤、亜鉛メッキ用光沢剤、帯電防止剤、医薬被覆剤
(4)乳化剤用途:乳化重合用乳化剤、ビチュメン等の後乳化剤
(5)凝集剤用途:水中懸濁物及び溶存物の凝集剤、金属凝集剤
(6)成形物用途:繊維、フィルム、シート、パイプ、チューブ、防漏膜、ケミカルレース用水溶性繊維、スポンジ
(7)フィルム用途:水溶性フィルム、偏光フィルム、バリアフィルム
(8)ゲル用途:医薬用ゲル、工業用ゲル
(9)後反応用途:低分子有機化合物、高分子有機化合物、無機化合物との後反応用途
 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。以下の実施例及び比較例において、特に断りがない場合、「部」及び「%」はそれぞれ質量部及び質量%を示す。
[EVOHのエチレン単位の含有量]
 EVOHのエチレン単位の含有量は、EVOHの前駆体であるエチレン-ビニルエステル共重合体のH-NMRから求めた。具体的には、実施例及び比較例のエチレン-ビニルエステル共重合体の再沈精製をn-ヘキサンとアセトンの混合溶液を用いて3回以上行った後、80℃で3日間減圧乾燥して分析用の試料を作製した。当該試料をDMSO-dに溶解し、80℃でH-NMR(500MHz)測定した。ビニルエステルの主鎖メチンに由来するピーク(積分値P)(4.7~5.2ppm)とエチレン及びビニルエステルの主鎖メチレンに由来するピーク(積分値Q)(0.8~1.6ppm)を用い次式によりエチレン単位の含有量を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
[EVOHの粘度平均重合度]
 EVOHの粘度平均重合度はJIS K 6726:1994に準じて測定した。具体的には、水中、30℃でEVOHの極限粘度[η](リットル/g)測定した後、下記式により粘度平均重合度を求めた。なお、けん化度が99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでEVOHをけん化した後、当該EVOHを極限粘度[η](リットル/g)測定に供した。
  P=([η]×10/8.29)(1/0.62)
[EVOHのけん化度]
 EVOHのけん化度は、JIS K 6726:1994に記載の方法により求めた。
[構造(I)、(II)の含有量]
 EVOHをDMSO-dに溶解し、500MHzのH-NMRを用いて45℃で測定し、エチレン単位、ビニルアルコール単位、ビニルエステル単位のピーク強度と構造(I)、(II)が有するメトキシ基のメチル水素またはエトキシ基のメチレン水素のピーク強度比より構造(I)、(II)の含有量を求めた。なお、構造(I)が有するメトキシ基のメチル水素またはエトキシ基のメチレン水素のピーク、及び構造(II)が有するメトキシ基のメチル水素またはエトキシ基のメチレン水素のピークは、それぞれ3.07ppm、3.09ppm付近に検出された。
[EVOHの水不溶解分]
 300回転/分で撹拌しながら、30℃の水96gにEVOHを4g加え、120分かけて90℃まで水温を上昇させた。200メッシュ(JIS標準篩のメッシュ換算では、目開き75μm;前記篩の目開きは、JIS Z 8801-1-2006の公称目開きWに準拠)の金網で得られた水溶液を全量ろ過し、金網ごと105℃3時間乾燥させ絶乾させた。ろ過前の金網の質量a(g)と絶乾後の金網の質量b(g)を下記式に代入してEVOH中の水不溶解分量(ppm)を求めた。
  水不溶解分(ppm)=1000000×{(b-a)/4}
[高速塗工性]
 3本ロールを用いて以下の実施例及び比較例により得られた接着剤を評価した。このとき使用した3本ロールを図1に示す。各ロールの表面温度を30℃に調整した。ロール[II]とロール[III]の間に調整した接着剤[IV]を加えて、ロール[I]を表面速度100m/分で回転させることにより、次の各項目を評価した。
(1)ジャンピング
 ロール[I]とロール[II]の間から接着剤の液滴が飛び出すかどうかを目視にて下記の基準で判定した。
 A:全く液滴が飛び出さなかった
 B:少数の液滴が飛び出した
 C:多数の液滴が飛び出した
(2)ロール転写
 ロール[I]へ接着剤が均一にのるかどうかを目視で判定した。
 A:均一
 B:不均一
(3)発泡
 3本ロールを5分間回転させた。ロールを回転させる前の接着剤[IV]100mlの質量に対する、ロールを回転させた後の接着剤[IV]100mlの質量の比(回転後の質量/回転前の質量)から接着剤[IV]の泡のかみ込みを評価した。
(4)糸曳き
 ロール[I]とロール[II]の間の接着剤の糸曳きを目視にて確認した。
 A:糸曳きの発生が確認されなかった
 B:糸曳きが発生しているのが確認された
[耐水接着性]
 以下の実施例及び比較例により得られた接着剤を、ギャップが50μmのバードフィルムアプリケーターを用いてクラフト紙に塗工した後、直ちにクラフト紙同士を張り合わせて、20℃、65%RHの条件下で24時間養生した。張り合わされたクラフト紙を20℃の水に24時間浸漬させた。浸漬後に接着部分を剥離し、その状況から耐水接着性を以下の基準で判定した。
A:接着部分全体においてクラフト紙同士が剥離せず、クラフト紙自体が破断した
B:接着部分の一部においてクラフト紙同士が剥離せず、クラフト紙自体が破断した
 使用した無機充填剤を以下に示す。
無機充填剤1:エンゲルハルト社製カオリナイト系クレー「ASP-200」(平均粒径0.55μm)
無機充填剤2:ヒューバー社製カオリナイト系クレー「Huber-900」(平均粒径0.6μm)
無機充填剤3:白石工業社製重質炭酸カルシウム「ホワイトンP-30」(平均粒径1.75μm)
実施例1
 還流冷却器、原料供給ライン、反応液取出ライン、温度計、窒素導入口、エチレン導入口及び撹拌翼を備えた連続重合槽を用いた。連続重合槽に酢酸ビニル671L/hr、メタノール147L/hr、開始剤として2,2′-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(AMV)の1%メタノール溶液1L/hrを定量ポンプを用いて連続的に供給した。重合槽内のエチレン圧力が0.23MPaになるように調整した。重合槽内の液面が一定になるように連続重合槽から重合液を連続的に取り出した。連続重合槽出口の重合率が30%になるように調整した。連続重合槽の滞留時間は5時間であった。連続重合槽出口の温度は60℃であった。連続重合槽より重合液を回収し、水浴で75℃に加熱しながら回収した液にメタノール蒸気を導入することで未反応の酢酸ビニルモノマーの除去を行い、エチレン-酢酸ビニル共重合体(以下、「EVAc」と略記することがある)のメタノール溶液(濃度32%)を得た。未反応モノマーの除去工程での平均滞留時間は2時間、得られたエチレン-ビニルエステル共重合体のメタノール溶液中の残存酢酸ビニルモノマー(以下、「VAc」と略記することがある)は0.1%であった。
 次いでけん化触媒として水酸化ナトリウムを、EVAc中の酢酸ビニル単量体単位に対する水酸化ナトリウムのモル比が0.012となるように、エチレン-ビニルエステル共重合体のメタノール溶液に添加するとともに、当該メタノール溶液の含水率を0.5%に調整して、40℃にて1時間けん化反応を行った。得られたEVOHを0.7%の含水率に調整した40℃のメタノール(第1洗浄液)に40分浸漬して第1段階の洗浄を行った。このとき、EVOHの濃度(スラリー濃度)が15%となるように各成分の添加量を調整した。次いで溶媒を遠心分離で除去した後、0.1%の含水率に調整したメタノール(第2洗浄液)を用いたこと以外は、第1段階と同様にしてEVOHの第2段階の洗浄を行った。次いで溶媒を遠心分離で除去したのち乾燥を行い、エチレン単位の含有量2モル%、粘度平均重合度1700、けん化度98.5モル%、構造(I)の含有量0.00114モル%、構造(II)の含有量0.0002モル%であるEVOH1を得た。EVOH1中の水不溶解分は150ppmであった。これらの結果を表1及び2にも示す。
 得られたEVOH1の粉体(32質量部)と無機充填剤1(68質量部)を十分にドライブレンドした後、撹拌している水(331質量部、20℃)に投入した。さらに、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物として2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン(DPMP)を、100質量部のEVOH1に対して、0.004質量部となるように水に投入し、95℃まで加熱した後、2時間保温してEVOH(A1)を溶解させた。こうして得られたEVOH1の水溶液の固形分濃度は23.2%であり、20℃、30rpmでの粘度は1240mPa・sであった。当該水溶液を接着剤として用いて、高速塗工性及び耐水接着性を上述の方法に従って評価した。結果を表3に示す。
実施例2~8、比較例1~6
 エチレン圧、酢酸ビニルの使用量、メタノールの使用量、開始剤の使用量および濃度、重合率等の重合条件、EVAcの濃度、エチレン-ビニルエステル共重合体に対するNaOHのモル比等のけん化条件及び洗浄液の含水率等の洗浄条件を変えたこと以外は製造例1と同様にしてEVOH2~EVOH14を製造した。製造条件を表1に、製造されたEVOHの組成、水不溶解分等を表2に示す。
 使用するEVOH種類、無機充填剤の種類、共役二重結合を有する分子量1000以下の化合物の種類及びその含有量、並びに固形分濃度を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤の製造及び評価を行った。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 比較例1で得られたEVOH9は、けん化度が低すぎるため水に不溶であり、水不溶解分量を測定できなかった。比較例2で得られたEVOH10は、重合度が高すぎるため、水不溶解分が多く、溶解性に劣っていた。比較例3で得られたEVOH11は、モル比R[I/(I+II)]が高すぎて式(1)を満たさないため、水不溶解分が多く、溶解性に劣っていた。比較例4で得られたEVOH12は、エチレン含有量が多すぎるため、水に不溶であり、水不溶解分量を測定できなかった。比較例5で得られたEVOH13は、構造(I)の含有量が多すぎるため、水不溶解分が多く、溶解性に劣っていた。比較例6で得られたEVOH14は、モル比R[I/(I+II)]が高すぎて式(1)を満たさないため、水不溶解分が多く、溶解性に劣っていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 比較例1で得られたEVOH9は、けん化度が低すぎるため水に不溶であり、水溶液が得られず、接着剤としての評価ができなかった。比較例2で得られた重合度が高いEVOH10を用いた場合、接着剤がロールへ均一に転写されず、接着剤の糸曳きが多数発生し、泡のかみ込みが発生し、高速塗工性が不十分であった。比較例3で得られた、モル比R[I/(I+II)]が高すぎて式(1)を満たさないEVOH11を用いた場合、ロール間から接着剤の液滴の飛び出し(ジャンピング)が多数発生し、接着剤の糸曳きが多数発生し、接着剤の泡のかみ込みも激しく、高速塗工性が不十分であった。比較例4で得られたEVOH12は、エチレン含有量が多すぎるため、水に不溶で水溶液が得られず、接着剤としての評価ができなかった。比較例5で得られた、構造(I)の含有量が多いEVOH13を用いた場合、接着剤の糸曳きが多数発生し、接着剤溶液の泡のかみ込みが激しく、高速塗工性が不十分であり、耐水接着性も不十分であった。比較例6で得られた、モル比R[I/(I+II)]が高すぎて式(1)を満たさないEVOH14を用いた場合、ロール間から接着剤の液滴の飛び出し(ジャンピング)が発生し、接着剤の糸曳きが多数発生し、接着剤溶液の泡のかみ込みも激しく、高速塗工性が不十分であった。
 実施例において示されているように、本発明のEVOHは、水溶解性に優れる。また、本発明のEVOHを含む水溶液からなる接着剤は、高速塗工性及び耐水接着性に優れる。従って、本発明の工業的な有用性はきわめて高い。

 

Claims (5)

  1.  エチレン単位含有量が1モル%以上15モル%未満、けん化度85モル%以上99.9モル%未満、粘度平均重合度200以上3000未満であるエチレン-ビニルアルコール共重合体であって、
     前記共重合体が末端に下記の構造(I)を含有する分子及び構造(II)を含有する分子を含み、全単量体単位に対する、構造(I)及び構造(II)の合計含有量が0.001モル%以上0.1モル%未満であり、かつ
     構造(I)および構造(II)の合計に対する、構造(I)のモル比R[I/(I+II)]が下記式(1)を満たす、エチレン-ビニルアルコール共重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(I)中、Yは水素原子又はメチル基である。]
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(II)中、Zは水素原子又はメチル基である。]
     R<0.92-Et/100   (1)
    [式(1)中、Etは前記エチレン単位含有量(モル%)である。]
  2.  請求項1に記載のエチレン-ビニルアルコール共重合体を含む水溶液。
  3.  請求項2に記載の水溶液からなる接着剤。
  4.  アルコキシ基を含有するアゾニトリル系化合物を重合開始剤として用いて、エチレンとビニルエステルとを共重合してエチレン-ビニルエステル共重合体を得る共重合工程と、前記エチレン-ビニルエステル共重合体を塩基性触媒存在下でけん化してエチレン-ビニルアルコール共重合体を得るけん化工程と、得られたエチレン-ビニルアルコール共重合体を有機溶媒で洗浄する洗浄工程とを含み、
     前記洗浄工程において、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体を第1洗浄液で洗浄した後、含水率が第1洗浄液よりも低い第2洗浄液で洗浄する、請求項1~3のいずれかに記載のエチレン-ビニルアルコール共重合体の製造方法。
  5.  請求項2に記載の水溶液を塗工速度50~1000m/分で基材に塗工する、塗工方法。

     
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