JP2000169812A

JP2000169812A - 粉末状感熱性接着剤

Info

Publication number: JP2000169812A
Application number: JP10347073A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueda; 隆上田; Shigeyuki Takagi; 高木繁幸
Original assignee: Nippon Starch Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Starch Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】製本、製箱、製袋などの紙分野のホットメルト
接着剤としては、接着性、作業性、柔軟性に優れたエチ
レン-酢酸ビニル共重合体が広く使用されている。しか
し、該樹脂が疎水性であるため、例えば水中での故紙を
再生処理するのに困難をきたしている。【解決手段】アルファー化澱粉に対し澱粉可塑剤を吸着
させた粉末状感熱性接着剤が、接着力および水溶解速度
の大きい水溶性ホットメルト接着剤として使用できるこ
と見い出し、本発明を完成するに至った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は澱粉を基材にしたホ
ットメルト接着剤に関する。さらに詳しくは水溶性の粉
末状感熱性接着剤で、アルファー化澱粉に対し澱粉可塑
剤を吸着させた粉末状感熱性接着剤に関する。この接着
剤は接着力が大きくかつ水への溶解速度も大きいので、
水による被着体の易剥離性や高速度の水溶性が要求され
る故紙再生用、繊維仮止用接着剤として適する。あるい
は、喫煙後環境中に廃棄された際に雨水などによって容
易に崩壊する、崩壊性たばこフイルター用接着剤として
用いられる。

【０００２】ホットメルト接着剤は、室温で１００％固
形分の物質であり、揮発性溶剤を含有しないか又は必要
としない。この接着剤は室温で固体物質であるが、加熱
により溶融し液体又は液状となりこの形態で使用され
る。冷却すると、接着剤は再び固体となり、そしてその
凝集力により接着力を得る。この点に関して、ホットメ
ルト接着剤は、溶剤の蒸発又は除去により固体状態を経
て接着する他のタイプの接着剤と異なる。一般に、ホッ
トメルト接着剤は合成および天然樹脂およびワックス、
特に石油由来ポリマー例えばポリエチレン、エチレン−
酢酸ビニル、スチレンブロックコポリマーおよびポリプ
ロピレンである。ホットメルト接着剤は、水あるいは溶
剤をベースとする接着剤系におけるような蒸発工程が不
必要なためこれらの接着剤と比べて、接着工程において
コスト及び時間効率を高くすることができる。また、広
範な被接着体に適用できること、接着速度が非常に速い
こと、毒性や危険性がないこと、製本用、包装用、木工
用、製靴用、織物接着用などの用途に盛んに使用されて
いる。ホットメルト接着剤としては接着性、溶融性、耐
熱性、耐寒性、柔軟性などの性能を満たすことが要求さ
れ、一般的にはエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルが
ベースポリマーとして用いられている。

【０００３】特に製本、製箱、製袋などの紙分野の接着
剤としては、接着性、作業性、柔軟性に優れたエチレン
-酢酸ビニル共重合体が広く使用されている。しかし、
該樹脂が疎水性であるため、例えば水中での故紙を再生
処理するのに困難をきたしているのが現状である。最
近、これに対して水溶性であるポリビニルアルコール系
樹脂からなるホットメルト接着剤が注目されている。特
開昭５１−８８５４４号公報記載のようにポリビニルア
ルコール系樹脂からなるホットメルト接着剤としては、
ポリビニルアルコール系樹脂にリン酸化合物を含有させ
た樹脂組成物が熱酸化に対して安定となり、かかる樹脂
組成物がホツトメルト接着剤として有効であるとの記載
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】環境問題として天然資
源の保護が叫ばれ、故紙再生等のリサイクルが盛んに行
われてきている。しかしながら、製本用ホットメルト接
着剤のほとんどはエチレン-酢酸ビニル共重合体を主体
とした水不溶性熱可塑性樹脂であるため、故紙再生行程
において、紙の繊維部から脱離した接着剤が塊やフィル
ム状として残り、これが再生された紙の表面に付着し
て、斑点や凸凹の原因となったり、インクの印刷性に悪
影響を与える等の問題が生じる。従って、水溶性のホッ
トメルト接着剤の開発が望まれている。

【０００５】これらの要求に従い、部分ケン化ポリビニ
ルアルコールをホットメルト接着剤として使用する特許
が多数公開されている。例えば、特開昭５８−１０４３
８号公報には、ポリビニルアルコール系ホットメルト接
着剤の製造方法が記載されている。すなわち、重合度２
００以下のポリ酢酸ビニルを炭素数１〜４の脂肪族アル
コールに溶解し、アルカリを加えてケン化度３０〜８０
モル％にケン化したあと加熱して溶媒およびケン化副生
物を除去するとともに部分ケン化ポリビニルアルコール
の溶融物を得、得られた部分ケン化ポリビニルアルコー
ルの溶融物を融剤と混合することが記載されている。し
かしながら、ポリビニルアルコールは分子構造的に水酸
基の水素結合が強力であるため、溶融温度が高く、また
分解点と融点が近いため溶融時に酸化分解が起こるなど
の問題がある。この為、低重合度、部分ケン化ポリビニ
ルアルコールに可塑剤、粘着付与剤を配合したホツトメ
ルト接着剤として使用されるケースがほとんどである。
しかしこれらは水分散性は良好であるが、水に容易に溶
解しないので、故紙再生工程で分散した接着剤が再生紙
に混入するという問題は解決されていない。澱粉は多年
にわたって水性系で接着剤として用いられてきたが、そ
れらはホットメルト接着剤中の基材又は主機能接着剤材
料として用いられなかった。これは主に澱粉が水又は溶
剤の不存在下で通常溶融せず、従って澱粉を基材とした
ホットメルト組成物を調合することが困難である事によ
る。

【０００６】しかし最近、中又は高ＤＳ（置換度）澱粉
エステルを基材としたホットメルト接着剤が、１９９２
年１２月２３日に出願された同時係属出願番号Ｎｏ．
０７／９９５、４９３に開示されている。また１９９２
年１１月４日のヨーロッパ特許公開５１１９１６におい
て、水素化デンブン加水分解物が、ホットメルト接着剤
を形成するのに有用であることが示されている。しかし
ながら、中又は高ＤＳ（置換度）澱粉エステルはもはや
水溶性を示さず、水溶性ホットメルト接着剤にはならな
い。またこの程度まで置換度を高くすればコスト的に非
常に高いものとなり、実用的ではない。

【０００７】澱粉にグリセリン等のポリオールや尿素を
添加して糊化した物が熱可塑性を有する事は公知であ
り、これら澱粉と合成プラスチックを混合したものが、
ホットメルト接着剤として使用可能であることが「Ｓｔ
ａｒｃｈ−ｂａｓｅｄｈｏｔｍｅｌｔｓｆｏｒａ
ｄｈｅｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｔａｐ
ｐｉＪｏｕｒｎａｌ、Ｖｏｌ７７、Ｎｏ．９、１９３
−１９５に開示されている。しかしこれらのものは水不
溶性の合成プラスチックを含有しているため、疎水性を
示し全体としては疎水性のホットメルト接着剤と何ら変
わらないものである。また、この場合、澱粉を可塑剤と
一緒に混合糊化させて、その後水分を除去してなるもの
を示す事がほとんどである。また、ポリオールや尿素は
水をなかなか放出しようとしない性質を持つため、乾燥
に多大なる時間を要する。また、こうした混合物は熱可
塑性を示すものの、常温時においてもフィルムは柔軟性
を示し粉砕が非常に難しい。さらに、この様な添加方法
で可塑剤を添加した澱粉は接着力の著しい低下を引き起
こし易い。

【０００８】通常のホットメルト接着剤は溶融して使用
される場合が多いが、粉末状で使用される事がある。例
えば障子紙に分散融着してアイロンで桟に熱融着させる
方法や芯地基布の接着に使用する場合などがある。ホッ
トメルト接着剤の一般的な形状はタイル状、棒状であ
る。したがって粉末状で使用するにはこれを微粉砕する
必要がある。しかしながらホットメルト接着剤は熱に対
して敏感で微粉砕しようとすると摩擦により熱を発生、
溶融し、微粉化する事が極めて困難であった。これを解
決しようとして熱発生の少ない方法で微粉砕が試みられ
てきたが、単位時間当たりの処理量が非常に少なくなり
コストが高くなった。これらの問題点を解決したものと
して、低粘度澱粉１００重量部に対し１０〜１００重量
部の澱粉可塑剤を含浸させた粉末状感熱性接着剤があげ
られる。しかしながら、このものは、粒子径がほとんど
澱粉と同じ数μｍから数十μｍと微粒子であり、基材の
特定の部位に接着剤をのせる場合、例えば芯地基布等に
分散させるには拡散が起こり細かすぎるという課題があ
った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決できる水溶性感熱性接着剤について鋭意検討した
結果、アルファー化澱粉に対し澱粉可塑剤を吸着させた
粉末状感熱性接着剤が、原料のアルファー化澱粉の粉砕
の程度を変えることにより種々の粒子径の接着力および
水溶解速度の大きい水溶性ホットメルト接着剤として使
用できること見い出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用出来るアルファー化
澱粉は、澱粉可塑剤を吸着できる多孔質のものである。
その製造方法としては、例えば、シングルまたはダブル
ドライヤーを使用して糊化乾燥する方法やエクストルダ
ーを用いて加熱押し出しする方法などがあげられる。い
ずれの方法もフィルム状または塊状の生成物を粉砕する
ことにより自由に粒径を整えることが出来る。アルファ
ー化澱粉の原料澱粉は生澱粉、各種澱粉誘導体等が挙げ
られるが、接着剤としたときに加熱溶融時の粘度の低い
澱粉が被着体への流動性が良く接着性が良い。低粘度の
澱粉としては焙焼デキストリン、酸処理澱粉、酸化澱粉
等があげられるがこれに限定されるものではない。粘度
の範囲は４０％の濃度、３０℃で２０〜１００００ｃｐ
ｓのものが好ましい。これ以上では加熱溶融時の流動性
が悪く接着力が弱くなる。これ以下ではアルファー化澱
粉が凝集しやすくなり、粉末状態を維持できなくなる。
特に好ましい粘度は４０％の濃度、３０℃で１００〜６
０００ｃｐｓである。さらに好ましくは３００〜３００
０ｃｐｓである。

【００１１】前記可塑剤としては、澱粉を糊化でき、か
つ糊化物に可塑性を付与できるものであれば特に制限は
なく、たとえば尿素、チオ尿素、パラトルエンスルホン
アミド、メラミン等や、ポリオール類ではエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ヘキサメチレングリコール、グリセリン、ジグリセ
リン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール、ソルビトール、マンニトール等の多
価アルコール類が挙げられる。これらの中では尿素、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、等
が好ましい。可塑剤の使用量は、澱粉１００重量部当た
り１０〜１００重量部の可塑剤を用いることが、澱粉を
充分に糊化させ、かつ糊化物に充分な流動性を付与でき
るという観点から適当である。さらに、好ましくは、澱
粉１００重量部当たり２０〜７０重量部の可塑剤を用い
ることが、澱粉を充分に糊化させるとともに、糊化物に
適度な流動性を付与できるという観点から適当である。

【００１２】本発明の水溶解性ホツトメルト接着剤の用
途としては、水溶性の特徴を生かして、製本用接着剤、
製函用接着剤、包装紙用接着剤などに使用できる。本発
明のホットメルト接着剤は水溶性であり、高水溶解速度
をも有するので、本発明のホツトメルト接着剤を使用し
た故紙を従来のような再生工程で処理しても、従来の接
着剤が有していた欠点、すなわち紙の繊維部から脱離し
た接着剤が塊やフィルム状として残り、これが再生され
た紙の表面に付着して、班点や凹凸の原因となったり、
インクの印刷性に悪影響を与える等の問題を生じること
なく、再生することが可能である。また、縫製衣類の繊
維仮止め用接着剤としても使用でき、縫製後は、水洗に
より接着剤を取り除くことができる。また、たばこフィ
ルターのバインダーとして使用すると、崩壊性たばこフ
ィルターとなり、喫煙後環境中に廃棄された際に、雨水
などによって容易に崩壊するようになる。また、原料の
アルファー化澱粉の粒子径を調整する、または、ホット
メルト接着剤調製後に粉砕することにより自由に粒子径
を整えることが出来る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例にて更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。実施例１メタノール１００重量部に尿素４０重量部、ポリエチレ
ングリコール（分子量：２００）５重量部加え、４０〜
６０℃で攪拌溶解させる。次にアルファー化澱粉（粘度
２１００ｃｐｓ（４０％、３０℃）、水分５．６％、粒
子径１００〜２５０μｍ）１００重量部を加え十分攪拌
後、減圧下でメタノールを留去し粉末状の熱溶融性接着
剤を得た。粒子径はもとのアルファー化澱粉とほぼ同じ
であった。よって、接着剤が拡散せずに接着面に機械で
正確にのせることが出来た。

【００１４】実施例２ポリエチレングリコール（分子量：２００）の代わりに
ポリエチレングリコール（分子量：４００）を用いる以
外は実施例１と同様にして粉末状の熱溶融性接着剤を得
た。実施例３ポリエチレングリコール（分子量：２００）の代わりに
ポリエチレングリコール（分子量：６００）を用いる以
外は実施例１と同様にして粉末状の熱溶融性接着剤を得
た。実施例４ポリエチレングリコール（分子量：２００）の代わりに
ポリエチレングリコール（分子量：２０００）を用いる
以外は実施例１と同様にして粉末状の熱溶融性接着剤を
得た。実施例５ポリエチレングリコール（分子量：２００）の代わりに
ポリプロピレングリコール（分子量：１０００）を用い
る以外は実施例１と同様にして粉末状の熱溶融性接着剤
を得た。実施例６〜８粘度の異なる種々のアルファー化澱粉を用いる以外は実
施例１と同様にして粉末状の熱溶融性接着剤を得た。

【００１５】比較例１メタノール７００重量部に尿素４００重量部、グリセリ
ン１００重量部加え、４０〜６０℃で攪拌溶解させる。
次にデキストリン（粘度６００ｃｐｓ（４０％、３０
℃）、水分２．１％）１０００重量部を加え十分攪拌
後、減圧下でメタノールを留去し粉末状の接着剤を得
た。このものは、粒子径が６０μｍ以下であり接着剤を
接着面に機械でのせるときに拡散して目的の部位に正確
にのせることは出来なかった。比較例２メタノール７００重量部に尿素４００重量部、グリセリ
ン１００重量部加え、４０〜６０℃で攪拌溶解させる。
次にアルファー化澱粉（粘度２０ｃｐｓ（４０％、３０
℃）、水分４．３％）１０００重量部を加え十分攪拌
後、減圧下でメタノールを留去し粉末状の熱溶融性接着
剤を得た。

【００１６】実施例９実施例１〜８および比較例１，２で得られた熱溶融性接
着剤を綿布に散布し均一に分散し連続して上部より間接
加熱を行い接着させた。放冷後この綿布を合板にあてア
イロンで１６０℃、５秒間加熱接着し剥離強度を測定し
た。剥離強度の測定方法は以下の通リである。また、接
着した綿布と合板を２５℃の水に入れゆっくり攪拌した
時のはがれ具合を観察した。これらの結果を表１に示し
た。

【００１７】

【表１】（剥離強度の測定方法）接着した綿布を２０℃、６５Ｒ
Ｈ％で２４時間放置した後、２．５cm巾にカットし、オ
ートグラフで引張り（引張速度１００mm／min）剥離強
度を求めた。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明のホットメルト接
着剤は、自由に粒子径が選択でき、接着力が大きく、ま
た水溶性であり、かつ水溶解速度も大きい。例えば水に
よる被着体の易剥離性や水溶性が要求される故紙再生
用、繊維仮止め用接着剤として適し、あるいは、喫煙後
環境中に廃棄された際に雨水などによって容易に崩壊す
る、崩壊性たばこフィルタ用接着剤として極めて有用で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルファー化澱粉に澱粉可塑剤を吸着させ
ることを特徴とする粉末状感熱性接着剤。
【請求項２】該アルファー化澱粉の水溶液が４０％、３
０℃で２０〜１００００ｃｐｓの粘度を有する特許請求
項１記載の粉末状感熱性接着剤。
【請求項３】澱粉可塑剤が尿素、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール、
プロピレングリコール、グリセリン、である特許請求項
１記載の粉末状感熱性接着剤。