JPH0730294B2

JPH0730294B2 - 高速接着方法

Info

Publication number: JPH0730294B2
Application number: JP59194187A
Authority: JP
Inventors: 金治岩崎
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1984-09-17
Filing date: 1984-09-17
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPS6172075A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高速度で紙を接着させる高速接着方法に関す
るものである。

（従来の技術）高速接着剤、特に紙の高速接着剤としては、主として酢
酸ビニルのホモ又はコポリマー系水性エマルジョンが用
いられている。この水性エマルジョン型接着剤は、溶剤
型接着剤のような環境汚染や火災の問題はないが、エマ
ルジョン中の水の乾燥速度が低いため初期接着力の発現
が遅く、機械適性、特に流動特性も不十分である。その
ため、最近の高速接着機械に用いる場合には、種々解決
しなければならない問題がある。

一般に、高速機械による接着では初期接着性と機械適性
とが重要である。初期接着性は主として水分が蒸発して
ウェットタックが増加する粘度上昇速度と、エマルジョ
ン粒子が融着をはじめて皮膜が形成される造膜速度とに
依存し、これらは、使用する保護コロイドの種類や量お
よびエマルジョン濃度によって、さらには添加する可塑
剤や溶剤等の添加剤の種類および添加量によって変化す
る。一方、機械適性、すなわち高速接着機械に用いた場
合に要求される接着剤の特性には、例えば、粘度、流動
特性、安定性、非発泡性、防錆性などがある。このよう
に、高速接着剤の性能を左右するファクターは、多数存
在し、且つ各ファクターが相互に関係し合っているた
め、種々の接着適性理論が提案されているが、完全なも
のはない。従って、実験に基づいて最適条件を見いだし
ているのが現状である。

今日まで、高速接着剤として種々の組成が開発され、実
用化されているが、生産速度を上げるため、より高速の
接着特性を有する接着剤が要求されている。特にタバコ
チップペーパーアタッチメントでは毎分4,000本以上、
すなわち線速度約10m/分以上の能力が要求されるように
なっている。しかし、従来型の接着剤では、この要求性
能を満足させることができない。すなわち、上記のよう
な高速接着機では、塗布ロールの回転数が極めて大き
く、接着剤に加わる剪断力が大きくなるが、従来のエマ
ルジョン型接着剤は高剪断力下で粘度が低下するため、
いわゆるタックが発現せず、初期接着力が不足し、ロー
ル作業性も悪い。さらに、先着すべき紙が薄くなり、通
気性も大きくなってきているため、初期接着力を発現す
るためにエマルジョン中の水分を紙などの被接着物品に
浸透させてポリマー粒子相互を融着させ（乾燥させ）る
方法では限界がある。

（発明の目的）したがって、本発明の目的は初期接着性および機械特性
の両方を満足させる高速接着方法を提供することにあ
り、特に、通気量の大きい薄い紙を線速度約10m/分以上
の高速で機械接着するのに好適な高速接着方法に関する
ものである。

（発明の構成）本発明者は、高速接着、特に線速度約10m/分以上の高速
接着に用いられる合成樹脂エマルジョン接着剤において
最も重要なファクターがその流動特性であることを見い
だし、種々の実験を行なった結果、特定のダイラント流
動特性を有する酢酸ビニル系エマルジョンを含む接着剤
を用いると、高速接着できることを知見し、本発明を完
成した。

本発明の特徴は、接着剤に含まれる酢酸ビニル系水性エ
マルジョンが、加熱された乳化重合系にフタル酸エス
テルを添加して重合したエマルジョン、アクリル酸ア
ルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル、（メ
タ）アクリル酸を乳化重合系に添加して重合したエマル
ジョン、又はポリビニルアルコールを含む酢酸ビニル
系水性エマルジョンに、ポリビニルアルコールのゲル化
剤として機能する無機電解質を添加して得られたエマル
ジョンである点、Ｂ型粘度計のロータNo.3を用いて6rpm
で測定した粘度η（６）と60rpmで測定した粘度η（6
0）との比を粘度比η（6/60）としたとき、0.8≦粘度比
η（6/60）＜１であるダイラタント流動特性を有する接
着剤を用いる点、および線速度約10m/分以上の速度で紙
を接着させる点にある。

本発明を説明する前に、先ず合成樹脂エマルジョンの流
動特性について簡単に説明する。一般にエマルジョンは
非ニュートニアンであり、これは剪断速度が大きくなる
とみかけ粘度が低下する擬塑性流動と、これとは逆に剪
断速度の増加に伴ってみかけ粘度が大きくなるダイラタ
ント流動の２つの流動特性を示すものに大別できる。接
着剤に使用されるような比較的高濃度、高粘度のエマル
ジョンは一般に擬塑性流動を示す。粘度が時間依存性の
等温可塑的低下を示す現象を一般にチクソトロピーとい
っており、これは上記擬塑性流動に対応する現象であ
る。

このように剪断速度の変化によって粘度が変化する場合
の粘度挙動を構造粘性といっており、この構造粘性の度
合いを表すために剪断速度の変化に対する粘度の変化率
を構造粘性指数としている。Ｂ型粘度計を用いた場合に
は、一定温度でローターを決めて、粘度（η）とロータ
ー回転数（ω）とを対数にとって、その変化率（ｂ）を
構造粘性指数として用いている。すなわち、これらの関
係は下記式（１）で表される。

logη＝loga＋blogω …（１）便宜的には、Ｂ型粘度計のローターNo.3を用い6rpmと60
rpmとで測定したとき、各粘度η（６）とη（60）との
比（6/60）を用い、この値が１未満であればダイラタン
シー、１であればニュートニアン、１を越えればチクソ
トロピーであるといえる。

本発明では上記構造粘性指数（ｂ）が正、すなわちダイ
ラタント流動特性を有し、且つこれ以外の接着特性、例
えば前記の初期接着性および他の機械特性を従来の接着
剤と同程度以上に保持した酢酸ビニル系エマルジョンを
高速接着剤として用いるものである。

従来、ダイラタント流動特性を示す合成樹脂エマルジョ
ンはエマルジョン物性の研究過程においていくつか報告
されており、例えばポリスチレン、ポリメタクリレート
等の硬いポリマーの高固形分濃度エマルジョンを少割合
の乳化剤を用いて作製する場合等に得られる。

しかし、単にダイラタント流動特性のみを有していても
前記の初期接着性および機械的特性が満足されなければ
高速接着剤として使用できないのは明らかである。

本発明者は従来の接着剤の接着力を保持させたまま、流
動特性を改良してダイラタント流動特性を持たせた接着
剤を用いると、種々の要求を満たし高速接着できること
を見いだしたのである。

本発明の方法では、酢酸ビニルホモポリマー系水性エマ
ルジョン、酢酸ビニルコポリマー系水性エマルジョンの
少なくとも一種を含む接着剤を用いる。この酢酸ビニル
コポリマー系水性エマルジョンには、エチレン−酢酸ビ
ニルコポリマー系水性エマルジョンも含まれる。

この接着剤は、0.8≦粘度比η（6/60）＜１であるダイ
ラタント流動特性を有する。前記粘度比が上記範囲を外
れると、線速度約10m/分以上の速度で紙を接着させるこ
とが困難となる。

本発明の方法は主として紙の接着に用いられるが、特に
通気量の大きな薄い紙を接着させるのに有用である。

接着力を保持させたまま前記流動特性を有する酢酸ビニ
ル系水性エマルジョンを含む接着剤は、１）重合による
方法、２）重合時および／または配合時の組成による方
法により得ることができる。

より具体的には、前記ダイラタント特性を有する接着剤
を得る方法としては、加熱された乳化重合系にフタル酸
エステルを添加して重合したり、アクリル酸アルキルエ
ステル、マレイン酸ジアルキルエステル、（メタ）アク
リル酸を乳化重合系に添加して重合する方法が挙げられ
る。

また、組成により前記ダイラタント特性を有する接着剤
を得る方法としては、前記酢酸ビニル系水性エマルジョ
ンに、無機電解質を添加する方法が挙げられる。特に、
ポリビニールアルコールのような水酸基を有するポリマ
ーが存在する場合にはこれら無機電解質と水酸基との間
にデオール型の分子内および／または分子間架橋を生
じ、それによってダイラタント特性を発現させることが
できる。

上記無機電解質としてはポバールのゲル化剤として公知
のもの、例えばNa₂SO₄、（NH₄）SO₄などの一価金属の硫
酸塩、NH₄NO₃等の硝酸塩、Na₃PO₄等のリン酸塩、クエン
酸カリ等の有機塩、硼酸あるいは硼砂等を挙げることが
できる。

これら無機電解質の添加量はエマルジョンの種類によっ
て異る。無機電解質が添加されるエマルジョンはそれ自
体がダイランシーであってもなくてもよい。

また、接着剤は、消泡剤、防腐剤などを含んでいてもよ
い。

以下に、上記ダイラタント流動特性を有する接着剤と高
速接着特性との関係について説明する。

高速接着機を用いられる接着剤の性能には初期接着性、
ロールレベリング性、貯蔵安定性、再乳化性等多数ある
が、これらを総合的に評価するためには実際に用いられ
ている高速接着剤を用いて実機試験し、その結果の接着
不良率とロール作業性とを調べるのが一番確実である。

今日、線速度約10m/分以上の高速接着が要求されている
のはタバコのチップアタッチメント機であるので、この
機械を用いて、次のようにして高速接着特性を評価でき
る。

１）接着不良率の測定１分間に4000個のタバコフィルターチップにチップペー
パーを巻付け、接着できるタバコチップアタッチメント
（MMC−4000×10000ml機）を用いて多孔質ペーパーを接
着した場合の不良品本数を全数10万本当りの本数で表わ
す（単位：本数）。

２）ロール作業性の測定接着剤巻き上げ用ロールと接着剤塗布ロールを互いに接
着させ反対方向に330rpmで30分間回転させた際に飛散す
る接着剤の量を、両ロールに近接して配置したアルミ箔
に付着させ、その量を秤量する（単位:mg）。

上記１）および２）の測定結果を基にして接着剤の接着
剤性能指数（Ｆ）（単位：本×mg）を下記の式により求
めることができる。

接着剤性能指数（Ｆ）＝接着不良率×飛散量そして、種々の粘度比η（6/60）を有する接着剤を用い
て高速接着させたところ、図１に示す結果が得られた。

第１図は上記接着剤性能指数と前記η（6/60）との関係
を表したものである。この図から明らかなように、接着
速度が大きくなるにつれて、0.8≦粘度比η（6/60）＜
１のダイラタント構造粘性を有する接着剤が適している
ことがわかる。

（発明の効果）本発明の方法によれば、通気量の大きな薄い紙であって
も、高速で接着できる。

（実施例）以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。

実施例１温度計、攪拌器、冷却器、滴下ロート等を取付けた内容
量１の四ツ口フラスコに、常温で脱イオン水123.5部
（重量部、以下同じ）、酢酸ビニル100部、ポリビニル
アルコール（ケン化度95％、分子量600〜1700）8.5部を
入れ、攪拌しながら昇温して、70℃に達した時に過酸化
水素0.2部を添加し、さらに80℃に維持して２時間重合
を行い、この２時間経過後にジブチルフタレート（DB
P）15部を１時間かけて滴下した。その後85℃で２時間
エマルジョンを熟成した。

得られたエマルジョンの粘度をＢ型粘度計（ローターN
o.3）を用いて測定した。回転数6rpm及び60rpmで測定し
たときのみかけ粘度の比η（6/60）は0.9であった。こ
のエマルジョンの接着不良率（Ｄ）は49.6であった。な
お、接着不良品率は4000本／分の製造能力を持つタバコ
アタッチメント機を用いて接着させたとき、10万本当り
の不良品本数で表す。

実施例２実施例１と同じ装置に、脱イオン水125部とポリビニル
アルコール（ケン化度95mol％のものと92mol％のものを
1:1で混合したもの）10部とを入れ、昇温後、過硫酸カ
リを添加し、80℃に維持しながら、先ず最初の60分間か
けて酢酸ビニル33部を滴下し、次いで２時間かけて酢酸
ビニル67部とジブチルフタレート15部との滴下して重合
を行う。その後85℃で２時間熟成を行った。

得られたエマルジョンのη（6/60）は0.9であり、接着
不良率は50であった。

比較例１ジブチルフタレートを重合時に添加することなく、実施
例１と同じ操作を行った。この場合のη（6/60）は1.3
であり、接着不良率（Ｄ）は600であった。

比較例２比較例１と同じ操作を行ったが、（１）重合時にエマル
ジョンが常温になった後にジブチルフタレートを添加し
たもの、および（２）重合後さらにエマルジョンを80℃
まで再昇温してからジブチルフタレートを添加したもの
を作製した。しかし、両者ともη（6/60）は1.2であ
り、接着不良率は700であった。

実施例３実施例１と同じ装置を用い、脱イオン水108.5部とポリ
ビニルアルコール（ケン化度95mol％）8.5部とを70℃ま
で昇温してから過硫酸カリ0.2部を添加し、さらに80℃
に昇温した後、酢酸ビニル／ジブチルマレート（90:1
0）混合物100部を２時間かけて添加し、その後さらに２
時間熟成した。

得られたエマルジョンのη（6/60）は0.89であり、接着
不良率は90であった。

実施例４〜６実施例３のジブチルマレートの代わりに、ジオクチルマ
レート（DOM）、ブチルアクリレート（BA）、アクリル
酸（AA）を用いた他は、実施例３と同様に操作した。得
られた結果は下記の通りであった。

実施例No. 添加成分 η（6/60）接着不良率４ DOM 0.9 70 ５ BA 0.9 110 ６ AA 0.85 140 実施例７通常の方法で製造した酢酸ビニルエマルジョンを用いて
以下の組成の接着剤を調製した。

酢酸ビニルエマルジョン 69.22部ジブチルフタレート 4.97部 15％ポリビニルアルコール 11.06部（PVA−217）消泡剤（NOPCO−8034） 0.30部防腐剤（スラオフ−72N） 0.10部５％H₃BO₃ 5.60部 100.00 この接着剤組成物の物性は以下の通りであった。

NV（不揮発分） 48％粘度（ロータNo.3,30rpm） 1220CPS PH 4.6 PVA 15PHR DBP 30PHR この接着剤の流動特性はη（6/60）＝0.95で、接着不良
率はＤ＝100であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢ型粘度計のローターNo.3を用いて6rpmと60rp
mで測定したときの各粘度の比η（6/60）と接着性能係
数（Ｆ＝接着不良率×飛散量）との関係をタバコチップ
アタッチメント機の生産速度を変えて表わした図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酢酸ビニルホモポリマー系水性エマルジョ
ンおよび酢酸ビニルコポリマー系水性エマルジョンから
選ばれた少なくとも一種の酢酸ビニル系水性エマルジョ
ンを含む接着剤を用いて紙を接着させる方法であって、
前記酢酸ビニル系エマルジョンが、加熱された乳化重
合系にフタル酸エステルを添加して重合したエマルジョ
ン、アクリル酸アルキルエステル、マレイン酸ジアル
キルエステル、（メタ）アクリル酸を乳化重合系に添加
して重合したエマルジョン、又はポリビニルアルコー
ルを含む酢酸ビニル系水性エマルジョンに、ポリビニル
アルコールのゲル化剤として機能する無機電解質を添加
して得られたエマルジョンであり、Ｂ型粘度計のロータ
No.3を用いて6rpmで測定した粘度η（６）と60rpmで測
定した粘度η（60）との比を粘度比η（6/60）としたと
き、0.8≦粘度比η（6/60）＜１であるダイラタント流
動特性を有する接着剤を用い、線速度約10m/分以上の速
度で紙を接着させることを特徴とする高速接着方法。