(57)【要約】  高寸法のビード形状およびより高い耐熱性を有するホットメルトアシスト水性接着剤が提供される。ホットメルトアシスト水性接着剤は、エマルジョンポリマー、防腐剤、複数の予備発泡中空マイクロスフェアおよび水を含む。ホットメルトアシスト水性接着剤は、紙の加工および包装プロセスに使用するホットメルト接着剤の一部または全体の代替として適している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）約−５０℃から約８０℃のＴｇ値を有するエマルジョンポリマー、
ｂ）防腐剤、
ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および
ｄ）水
を含み、前記マイクロスフェアが、接着剤の全体積に対して約１０から４０Ｖ／Ｖ％の範囲の体積分率を有する、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項２】
前記エマルジョンポリマーが、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、デキストリン安定化エチレンコポリマー、ビニルアクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、スチレンブチルゴム、アクリルポリマー、熱変性ポリビニルアルコール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項３】
前記エマルジョンポリマーが、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、またはデキストリン安定化エチレンコポリマーである、請求項２に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項４】
前記予備発泡マイクロスフェアが、ポリマーシェルを有し、かつ約５０から約１５０ミクロンの直径を有する、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項５】
前記体積分率が約２０から３０Ｖ／Ｖ％の範囲にある、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項６】
可塑剤、レオロジー改質剤、湿潤剤、消泡剤、およびそれらの混合物をさらに含む、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項７】
少なくとも２つの基体、ホットメルト接着剤、ならびに（ａ）約−５０℃から約８０℃のＴｇ値を有する少なくとも１種のエマルジョンポリマー、（ｂ）防腐剤、（ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および（ｄ）水を含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物を含む物品であって、前記マイクロスフェアが前記ホットメルトアシスト水性接着剤の全体積に対して約１０から４０Ｖ／Ｖ％の範囲の体積分率を有する、物品。
【請求項８】
前記基体が紙または板紙である、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記エマルジョンポリマーが、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、デキストリン安定化エチレンコポリマー、ビニルアクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、スチレンブチルゴム、アクリルポリマー、熱変性ポリビニルアルコール、およびそれらの混合物およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項７に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項１０】
前記エマルジョンポリマーが、酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、またはデキストリン安定化ポリ酢酸ビニルである、請求項９に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項１１】
前記予備発泡マイクロスフェアが、ポリマーシェルを有し、かつ約２０から約２００ミクロンの直径を有する、請求項７に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項１２】
前記体積分率が約２０から３０Ｖ／Ｖ％の範囲にある、請求項７に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項１３】
可塑剤、レオロジー改質剤、湿潤剤、消泡剤、およびそれらの混合物をさらに含む、請求項７に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項１４】
箱、カートン、バッグの取っ手、農業箱、積層バルクボックス、またはグルードラップである、請求項７に記載の物品。
【請求項１５】
少なくとも２つの基体を有する箱またはカートンを密封する方法であって、
（１）（ａ）約−５０℃から約８０℃のＴｇ値を有する少なくとも１種のエマルジョンポリマー、（ｂ）防腐剤、（ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および（ｄ）水を含むホットメルトアシスト水性接着剤を調製する工程、
（２）前記ホットメルトアシスト水性接着剤を基体上に押し出す工程であり、ここで、押出圧力が、前記複数の予備発泡マイクロスフェアを含まない水性接着剤の押出しよりも少なくとも２０％低い、工程、
（３）基体上にホットメルト接着剤を塗布する工程、ならびに
（４）前記基体上に第２の基体を当てる工程
を含み、それによって２つの基体が接合を形成する、方法。
【請求項１６】
工程２および３が同時に行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ホットメルトアシスト水性接着剤と前記ホットメルト接着剤の両方が同じ基体に塗布される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ホットメルトアシスト水性接着剤が第１の基体上に塗布され、前記ホットメルト接着剤が第２の基体上に塗布される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ホットメルトアシスト水性接着剤の体積分率が約２０から３０Ｖ／Ｖ％の範囲にある、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記ホットメルトアシスト水性接着剤の押出圧力が複数の予備発泡マイクロスフェアを含まない水性接着剤よりも４０％低い、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットメルトアシスト水性接着剤（ｈｏｔ  ｍｅｌｔ  ａｓｓｉｓｔ  ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）に関する。特に、ホットメルトアシスト水性接着剤は、物品の包装に使用するホットメルト接着剤の一部または全部の代替品として適している。本発明のホットメルトアシスト水性接着剤は、より低い圧力で押出し可能であり、この接着剤は高寸法（ｈｉｇｈ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）のビード形状を維持し、基体間の間隙を充填して、包装物品を形成する。
【背景技術】
【０００２】
紙加工および包装作業には、セルロースシート、例えば板紙または厚紙を、接着剤で共に接着させることが求められる。典型的には、水性またはホットメルト接着剤を、基体の一方または両方の上に塗布し、基体を一緒に圧縮して、互いに接着することにより、箱、カートン、バッグの取っ手、農業ボックス、積層バルクボックス、グルードラップなどを形成する。
【０００３】
ホットメルト接着剤は、高い圧縮が達成できない紙加工および包装作業のある一定の分野では水性接着剤よりも好まれる。押し出されたホットメルト接着剤のラインはビード様形状の高い寸法を有し、小さな間隙があっても紙製品の基体が共に接着できるようになる。ホットメルト接着剤の急速固化性によって、速く、効率的なスループット包装または加工作業も可能となる。しかしながら、ホットメルト接着剤には、耐熱性が低く、エネルギー使用量が多く、再パルプ化ができないという欠点がある。
【０００４】
水性接着剤は、厚いビードではなく薄い接着剤皮膜が塗布され、隙間の無い長尺の圧縮が達成できる紙加工および包装作業において、典型的に用いられる。しかしながら、段ボール紙の起伏由来のもののような２つの平らでない基体の間を水性接着剤が「間隙充填（ｇａｐ  ｆｉｌｌ）」するのは容易でない。水性接着剤の粘度、特に低剪断での粘度を上げることは、ビードのたわみ問題を克服し、「間隙充填」を達成するのに役立つが、粘調な接着剤は高粘度のため押出しが困難である。さらに、粘調な水性接着剤の層またはビードからは水が非常にゆっくりと抜ける（蒸発する）ので、そのような接着剤のスループットはホットメルト接着剤のスループットよりもずっと低くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、発泡マイクロスフェアを含む水性接着剤組成物を使用することにより、紙加工および包装作業における従来の水性接着剤の欠点を改善する。本発明の水性接着剤は、改良された性能のホットメルトアシスト接着剤として、紙加工および包装作業における１つまたは複数のホットメルト接着剤のビードラインを代替し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ホットメルトアシスト水性接着剤に関する。本発明は、紙加工および包装作業における少なくとも１つのホットメルト接着剤ラインの代替ラインを提供するもので、これは、より低い押出圧力で高寸法の（ビード）形状で塗布され、高い寸法を維持し、速い蒸発を可能にし、スループットの増大および耐熱性の向上をもたらす。さらに、ホットメルトアシスト水性接着剤を塗布すると、エネルギー、例えば熱および圧力の必要量が従来のホットメルト接着剤および水性接着剤よりも少なくなる。
【０００７】
第１の実施形態において、エマルジョンポリマー、防腐剤、水および複数の予備発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物が提供される。ホットメルトアシスト水性接着剤におけるマイクロスフェアの体積分率は、約１０から約４０Ｖ／Ｖ％の範囲にある。ホットメルトアシスト水性接着剤は、紙加工および包装作業用のホットメルト接着剤の一部または全ての部分を代替する。
【０００８】
別の実施形態は、板紙が、複数の予備発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物によって別の板紙に接着されている、製造物品を提供する。
【０００９】
さらに別の実施形態は、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物で２つの基体を接合する方法であって、（１）エマルジョンポリマー、防腐剤、水および複数の予備発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物を調製する工程と、（２）第１の基体上にホットメルトアシスト水性接着剤組成物を押し出す工程と、（３）第２の基体を接着剤の上に接合する工程と、（４）ホットメルトアシスト水性接着剤組成物から水を蒸発させる工程とを含み、それによって２つの基体を接合させる、方法を提供する。発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤の塗布または押出圧力は、発泡中空マイクロスフェアを含まない従来の水性接着剤の塗布圧力よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】種々の接着剤の、剪断速度に対する粘度の曲線を示す図である。
【図２】種々の接着剤の乾燥ビード高さ対アドオンの曲線を示す図である。
【図３】接着剤耐熱性測定の試験装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
紙加工および包装作業において、典型的な水性接着剤は、ホットメルト接着剤と比べた場合、接着を進めるのに著しく長い時間を必要とする。寸法高さ（ビード）と水性接着剤中の水の蒸発が不十分なため、速いスループット作業のためにはホットメルト接着剤が好ましい。
【００１２】
本発明は、ホットメルト接着剤を部分的に代替できる、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物を提供する。本明細書に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物は、２枚の板紙基体を有する従来の紙加工および包装作業において、有用である可能性がある。本発明のホットメルトアシスト水性接着剤組成物を使用することによって、接着点で付着する２つの基体の間に、より高い寸法の間隙充填性接着剤を供給し得る。
【００１３】
本発明は、紙加工および包装作業における板紙基体の接着用のホットメルト接着剤を部分的または完全に代替する、複数の発泡性マイクロスフェアを含む水性接着剤組成物の発見に基づくものである。ホットメルトアシスト水性接着剤の高い寸法により、２つの基体の間で間隙が充填される。ホットメルトアシスト水性接着剤から水が蒸発するにつれて、２つの基体の間に接合が形成される。得られた接着剤は、従来のホットメルト接着剤および従来の水性接着剤よりも高モジュラスで耐熱性が高い。
【００１４】
第１の実施形態において、本発明は、エマルジョンポリマー、防腐剤、水および複数の予備発泡中空マイクロスフェアを含む、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物を含む。
【００１５】
ホットメルトアシスト水性接着剤は、約−５０℃から約８０℃、好ましくは約−２０℃から約４０℃のＴｇ値を有するエマルジョンポリマーを含む。例示的なエマルジョンポリマーとしては、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、デキストリン安定化エチレンコポリマー、ビニルアクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、スチレンブチルゴム、アクリルポリマー、熱変性（ｃｏｏｋｅｄ）ポリビニルアルコールおよびそれらの混合物、アクリルモノマー、例えば２−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルエチルアクリレート、メチルメタクリレートなどが挙げられる。ホットメルトアシスト水性接着剤組成物用の特に好ましいエマルジョンポリマーとしては、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニルおよびデキストリン安定化エチレンコポリマーが挙げられる。
【００１６】
エマルジョンポリマーの固形物含有量は、約４０重量％から約７０重量％の範囲にある。
【００１７】
ホットメルトアシスト水性接着剤組成物中の有用な防腐剤としては、１−２−ベンズイソチアゾリン−３−オンまたは２−ピリジンチオール−１−オキシド亜鉛の水性分散液が挙げられる。５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンおよび２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンの混合物であるＫａｔｈｏｎ（商標）Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）もまた、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物に適している。防腐剤は、組成物の固化前のホットメルトアシスト水性接着剤組成物の約０．０５重量％から約１．０重量％の量で使用され得る。
【００１８】
ホットメルトアシスト水性接着剤組成物は、複数の予備発泡マイクロスフェアを含む。本発明において有用なマイクロスフェアとしては、例えば、空気または炭化水素コアとポリアクリロニトリルのシェルを有するマイクロスフェア（例えばＤｕａｌｉｔｅ（登録商標）の商品名で市販されているもの）、および他の同様なマイクロスフェア（例えばＥｘｐａｎｃｅｌ（登録商標）の商品名で市販されているもの）を含む、高分子マイクロスフェアが挙げられる。接着剤組成物が含む予備発泡マイクロスフェアの濃度が高過ぎると、接着剤として接着力が不十分になることが見出された。しかしながら、予備発泡マイクロスフェアの濃度が低すぎると、固化時間が長くなることになる。したがって、組成物中の発泡マイクロスフェアの最適濃度を決定するときには、充填レベルを考慮するべきである。好ましくは、ホットメルトアシスト水性接着剤のマイクロスフェアの体積分率は、約５から約６０Ｖ／Ｖ％、好ましくは約１０から約４０Ｖ／Ｖ％の範囲にある。組成物で用いられる予備発泡マイクロスフェアの特定の直径に応じて、組成物中のマイクロスフェアの所望量を変更してもよい。マイクロスフェアの直径が小さい場合、接着剤組成物中より高濃度であってもよく、逆に、マイクロスフェアの直径が大きい場合、接着剤組成物中より低濃度であってもよい。
【００１９】
発泡マイクロスフェアのサイズは、接着剤が完全に固化する前において、直径約１０ミクロンから約２００ミクロン、好ましくは約５０ミクロンから約１５０ミクロンなどの範囲とすることができる。
【００２０】
所望であれば、ホットメルトアシスト水性接着剤に発泡性マイクロスフェアを添加してもよい。発泡性マイクロスフェアの能力を完全に発揮させるため、接着剤に熱および／または放射線を当てて、マイクロスフェアを発泡させる。
【００２１】
当業者なら理解できるように、本発明のホットメルトアシスト水性接着剤組成物は、流体のエマルジョンポリマー系の接着剤組成物の中に複数の発泡マイクロスフェアを含む。接着剤組成物が完全に固化または硬化する前は、これらのマイクロスフェアは組成物内で移動することができ、一旦、接着剤組成物から水が追い出され、接着剤が固化すると、マイクロスフェアは実質的に所定の位置に固定される。
【００２２】
ホットメルトアシスト水性接着剤を改質するために任意選択の成分を添加してもよい。任意選択の成分としては、可塑剤、レオロジー改質剤、充填剤、湿潤剤および消泡剤が挙げられる。有用なレオロジー改質剤は、低剪断速度においてエマルジョンポリマーと相溶性がある。例示的なレオロジー改質剤としては、ポリアクリル酸のアルカリ膨潤性エマルジョン、疎水変性されたアルカリ膨潤性エマルジョン、疎水性の枝鎖を備えたアクリル主鎖、または疎水性の枝鎖を備えたウレタン主鎖が挙げられる。エマルジョンポリマーのｐＨに応じて、適切なレオロジー改質剤を選択できる。
【００２３】
ホットメルトアシスト水性接着剤に有用な好ましい可塑剤としては、ベンゾエート、例えば、ＥａｓｔｍａｎからのＢｅｎｚｏｆｌｅｘ（商標）Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒシリーズ；アジペート、例えば、ＡｓｈｌａｎｄからのＨｅｒｃｏｆｌｅｘ（登録商標）Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ；スルホンアミド、例えば、ＵｎｉｔｅｘからのＵｎｉｐｌｅｘ；などが挙げられる。当技術分野で知られているように、任意の所望の充填剤が使用されてもよい。本発明で有用な湿潤剤は、組成物の粘度安定性を維持するのを助け、例えばグリセロール、グリセリン、尿素、プロピレングリコール、グリセリルトリアセテート、糖および糖ポリオール、例えば、ソルビトール、キシリトール、およびマルチトール、高分子ポリオール、例えば、ポリデキストロース、または湿潤特性を有する他の任意の所望の組成物を含んでもよい。有用な消泡剤としては、ＤｅｅＦｏ（登録商標）シリーズ（Ｍｕｎｚｉｎｇ）、Ｆｏａｍａｓｔｅｒ（登録商標）Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓシリーズ（ＢＡＳＦ）およびＳｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）Ｄｅｆｏａｍｅｒシリーズ（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）が挙げられる。任意選択の成分は少量で、ホットメルトアシスト水性接着剤の約１０重量％まで添加される。
【００２４】
ホットメルトアシスト水性接着剤はまた水も含む。所望の実施形態において、組成物の固化前において、接着剤組成物は、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物の約３０重量％から約７５重量％、最も望ましくは組成物の固化前の組成物の約４０重量％から約６０重量％の量で水を含む。
【００２５】
ホットメルトアシスト水性接着剤は、紙加工および包装作業用のホットメルト接着剤の一部または全ての部分を代替する。従来のホットメルト接着剤は紙加工および包装作業において、基体上にマルチラインビードとして塗布される。ホットメルト接着剤は高い初期粘着度を有し、２つの基体を一緒に保持し、ホットメルト接着剤が冷えると２つの基体の間に接合が形成される。本発明のホットメルトアシスト水性接着剤は、紙加工および包装作業におけるマルチラインビードの少なくとも１つを代替できる。従来のホットメルト接着剤と本発明のホットメルトアシスト水性接着剤の両方を含む紙加工および包装作業では、作業の高スループットを低下させることなく、耐熱性が高められ、エネルギー産出が減少する。
【００２６】
他の実施形態では、本発明は改良された耐熱特性を有する箱またはカートンを供給するキットを提供する。この実施形態では、キットは２つの部分、第１の部分と第２の部分を含み、それらは望ましくは別々の容器に収納される。第１の部分は、従来のホットメルト接着剤を含む。第２の部分は、エマルジョンポリマー、防腐剤、水および複数の予備発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物を含む。２つの接着剤は、箱またはカートンの基体に塗布され、基体は共に接着されて箱またはカートンを形成する。
【００２７】
別の実施形態は、２つの基体を本発明のホットメルトアシスト水性接着剤で接合する方法を提供する。基体には、従来のホットメルト接着剤および本発明のホットメルトアシスト水性接着剤が塗布される。両方の接着剤は、容器から接着剤を塗布するために押出しまたは何らかの強制的圧力によってタンクから塗布される。一実施形態では、ホットメルトアシスト水性接着剤は基体上に押し出される。従来のホットメルト接着剤と本発明のホットメルトアシスト水性接着剤は同じ基体または２つの異なる基体上に、個別にまたは同時に塗布されてもよい。第２の基体は、接着剤の上に付けられ、ホットメルト接着剤が冷え、水がホットメルトアシスト水性接着剤から蒸発すると、２つの基体の間に接合が形成される。ホットメルト接着剤は、初期強度を付与し、ホットメルトアシスト水性接着剤から水が蒸発し固化すると接合を形成し、ホットメルトアシスト水性接着剤は、一旦、固化すると、より高いモジュラスおよびより高度の耐熱性を有する強固な接合を形成する。２つの接着剤は、共に使用されると、改良された特性を有する板紙製品を形成する。
【００２８】
接着剤の流量は、圧力、粘度、チップを含む押出ガンの設計の関数である。流速、押出機ヘッドの直径および長さが同一で、水性接着剤の粘度が実質的に同程度と仮定すると、接着剤が塗布される押出圧力は実質的に同じはずである。驚くべきことには、本発明のホットメルトアシスト水性接着剤は、マイクロスフェアを含まない従来の水性接着剤より低い圧力で押し出すことができる。いくつかの例では、ホットメルトアシスト水性接着剤は、対応するマイクロスフェアを含まない接着剤と比べて、２０％、さらには３０％低い圧力で抜き出し得る。押出機のノズルが小さくなると、マイクロスフェアを含む水性接着剤とマイクロスフェアを含まない水性接着剤との押出圧力の違いがより顕著になる。
【００２９】
本発明のホットメルトアシスト水性接着剤の高寸法は、基体に追加の圧力を印加しないで、２つの基体の間に接合が生じるように維持される。水が蒸発し、接着剤が固化しても、本発明のホットメルトアシスト水性接着剤のビードは、接合を維持するのに有効な寸法のままである。さらに、ホットメルトアシスト水性接着剤は、水分含有量が少ないため、従来の水性接着剤よりも速く乾燥する。好ましくは、ホットメルトアシスト水性接着剤は、乾燥した接着剤中に約５から約６０Ｖ／Ｖ％、好ましくは約１０から約４０Ｖ／Ｖ％の中空のマイクロスフェアを含む。また、ホットメルトアシスト水性接着剤中で中空のマイクロスフェアを使用した結果、固化および水の蒸発の間の収縮が少なくなった。水は接着剤から蒸発したが、接着剤は依然として、２つの基体を共に接着させる寸法を維持していた。
【００３０】
本発明はさらに、エマルジョンポリマー、防腐剤、水および複数の発泡中空マイクロスフェアを含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物を含む、紙加工および包装作業に関する。ホットメルト接着剤と組み合わせて、ホットメルトアシスト水性接着剤として使用すると、より低いエネルギー消費で、高い製造スループットが維持される。
【００３１】
本発明のホットメルトアシスト水性接着剤の耐熱性は、従来のホットメルト接着剤よりも高い。従来のホットメルト接着剤は、約１２５゜Ｆから約１５０゜Ｆの耐熱性値を有する。本発明のホットメルトアシスト水性接着剤でシールされた板紙は、たとえホットメルト接着剤の接合が破断したとしても、高温で接合を維持することができる。本発明のホットメルトアシスト水性接着剤の耐熱性は２８０゜Ｆを超える。
【００３２】
従来のホットメルト接着剤および本発明のホットメルトアシスト水性接着剤を紙加工および包装作業に使用して、セルロースシート、例えば、板紙または厚紙を接着し、箱、カートン、バッグの取っ手、農業箱、積層バルクボックス、グルードラップ（ｇｌｕｅｄ  ｌａｐｓ）などを製造し得る。このような物品は、水性接着剤にマイクロスフェアを含まない従来の物品よりも改良された接着性、耐熱性、低収縮性を有する。実際、箱および紙の加工および包装プロセスの高スループットを維持しながらコストを最小化するために、低品質のホットメルト接着剤を、本発明のホットメルトアシスト水性接着剤と組み合わせて使用することができる。
【００３３】
本発明は以下の実施例の分析によってより良く理解され得るが、これらは制限するものではなく、本発明の説明の助けになることのみを意図している。
【実施例】
【００３４】
実施例１−ホットメルトアシスト水性接着剤成分
各ホットメルトアシスト水性接着剤は、表１の成分を組み合わせ、次いで約１時間または混合物が均一になるまで撹拌することにより作製されたものである。
【００３５】
【表１】
2016504432.tif 000002
【００３６】
実施例２−レオロジー対剪断速度
上記試料のレオロジーを剪断速度に対して測定し、図１に示した。比較試料Ａは最も低い粘度を有し、したがって最も小さいビード寸法を有していた。充填剤（比較試料Ｂ）、レオロジー改質剤（比較試料Ｃ）、または予備発泡マイクロスフェア（試料１、２、および３）の添加によって接着剤の粘度が増大した。比較試料ＢおよびＣならびに試料１〜３は、間隙充填特性を付与するのに妥当なビード寸法を有している。比較試料Ｂは、摩耗性充填剤が押出装置を損なうおそれがあるので、押出しできない。比較試料Ｃは、低い剪断速度における粘度が試料１〜３よりも高かった。試料１〜３は種々の剪断速度において、許容し得る形状を有していた。
【００３７】
実施例３−乾燥ビード高さ
各試料の乾燥ビード高さを測定した。種々のアドオンレベル（ｇ／ｉｎ）の接着剤を基体上に配置し、完全に乾燥し、ビードの寸法（高さ）を測定した。比較のため、ＨｅｎｋｅｌのＴｅｃｈｎｏｍｅｌｔ  Ｓｕｐｒａ（登録商標）１００ホットメルトを０．０４ｇ／ｉｎで塗布し、冷却したビードの高さを測定したところ約１ｍｍであった。乾燥高さおよびアドオンレベルを図２に示す。
【００３８】
図２は比較試料Ａなどの従来の水性接着剤がアドオンレベル０．０６ｇ／ｉｎでさえ、比較的低い乾燥ビード高さを有することを示している。比較試料Ｃは試験した剪断速度ではより粘度を有していたが、レオロジー改質剤により水性接着剤を増粘しても、ホットメルト接着剤の高さと同程度の高さを形成することができなかった。水性接着剤への充填剤の添加（比較試料Ｂ）によって乾燥ビード高さはホットメルト寸法と同程度のレベルまで増加した。また、試料１および２の水性接着剤へのマイクロスフェアの添加によって、同程度のアドオンレベルで同様の乾燥ビード高さになった。試料１〜３は基体間で間隙充填し、接合を形成するのに十分な寸法を有していた。
【００３９】
実施例４−半湿強度
接着剤試料の半湿強度をＴｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒで測定した。各試料約１２ｍｇを基体上にビードとして塗布した。第２の基体を試料接着剤の上に付け、間隙１０ｍｉｌまで圧縮し、そして５分間乾燥させた。基体を引っ張りモードを用いて０．２ｍｍ／秒で接合が破壊されるまで引き離した。間隙と、接合が破壊されるときの力の量を測定し、表２に記録した。試料１については、表２に示すように、マイクロスフェアの量を調整して体積パーセントを変動させた。
【００４０】
【表２】
2016504432.tif 000003
【００４１】
比較試料で形成された接合は、２０％Ｖ／Ｖの試料１および３０％Ｖ／Ｖの試料２よりも小さな間隙と弱い力で破断した。マイクロスフェアの添加によって、接着性が良くなり、より速く接合が形成され、接着剤の半湿強度が得られた。半湿強度は、マイクロスフェアが少量、４０Ｖ／Ｖ％未満、で添加されるときだけ認められる。マイクロスフェアの含有量が４０Ｖ／Ｖ％以上に増加すると、接着剤の湿潤接着強度が低下する。
【００４２】
実施例５−押出圧力
比較試料Ｃおよび試料３を押し出し、そしてそれらの押出圧力を得た。両方の接着剤を押出機、すなわち、流量調整装置（ストローク）を備え、０．７ノズルを有するＶａｌｃｏ  Ｍｏｄｅｌ  ５２４  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎガンを備えたＶａｌｃｏ  ＭＣＰ−４  Ｗ／ＥＰＣコントローラで塗布した。ホットメルト接着剤ビードラインと同じ体積を模するために、ホットメルト接着剤（Ｈｅｎｋｅｌ  Ｔｅｃｈｎｏｍｅｌｔ  Ｓｕｐｒａ（登録商標）１００）の流速を最初に決定した。押出圧力を変えて表３に記載の接着剤の各々で同じ流速を得た。図１に示すように、比較試料Ｃと試料３の両方の粘度は類似しており、したがって両方の接着剤に掛かる押出圧力は実質的に同様であると予測される。驚くべきことには、マイクロスフェアを含む試料３の接着剤の塗布に必要な押出圧力は、マイクロスフェアを含まない比較試料Ｃの接着剤よりも大幅に低かった。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
押出機のストローク調整が減少すると、両方の試料で押出圧力が増加したが、マイクロスフェアを含む試料については圧力の増加がより少なかった。ストローク調整が減少すると、押出圧力増加の違いはより顕著になる。
【００４５】
実施例６−押出しビードラインの観察
比較試料Ｃおよび試料３を押出機、０．７ノズルを有するＶａｌｃｏ  Ｍｏｄｅｌ  ５２４押出ガンを備えたＶａｌｃｏ  ＭＣＰ−４  Ｗ／ＥＰＣコントローラで、板紙の上に押し出した。理想的な接着剤は、それが塗布される方向と平行で、全ビードラインを通して同じ幅を有するビードラインを形成することになる。試料３は、押し出され、押出し方向と平行なビードラインを形成し、かつビード幅は大して収縮することなく、全ビードラインを通して実質的に同じままであった。一方、比較試料Ｃは、ビードラインを通して実質的に同じ幅を形成しなかった。この比較試料の一部には、試料３と比較して、より顕著な収縮があった。ビードラインは、比較試料Ｃのビードラインの一部の箇所ではより厚く、別の部分ではより薄かった。さらに、ビードはきれいに先細りにならずに、一部は直角方向に引かれていた。比較試料で平行なビードラインを形成するためには、比較試料Ｃでは試料３よりも高い押出圧力が必要であった。
【００４６】
実施例７−耐熱性
本発明のホットメルトアシスト水性接着剤の耐熱性を測定するために、図３に示す装置で試料３を試験した。６つの試料を作製し、試験した。試料３を０．０５から０．１ｇの範囲のビード重量で下部基体上に押し出し、上部基体を接着剤の上に付けた。２００グラムのブロックの重りを接合の上に直接２〜３秒間のせた。固化後、図３に示すように、物品の一方の側をクランプ（３００）で固定し、６インチの基体の端（非接合端）に３００グラムの重り（１００）をつけて物品全体を制御されたオーブンに２４時間入れた。この試験を新たな試料のセットについて１５０゜Ｆから始めて５゜Ｆ間隔でくりかえした。設定温度で重りが接合を破壊しなければ、その接合（２００）は耐熱性試験に合格したとみなされた。典型的なホットメルト接着剤は１２５゜Ｆから約１５０゜Ｆで破壊される。試料３から作製された物品は２８５゜Ｆを超えた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月16日(2015.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）−５０℃から８０℃のＴｇ値を有するエマルジョンポリマー、
ｂ）防腐剤、
ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および
ｄ）水
を含み、前記マイクロスフェアが、接着剤の全体積に対して１０から４０Ｖ／Ｖ％の範囲の体積分率を有する、ホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項２】
前記エマルジョンポリマーが、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、デキストリン安定化エチレンコポリマー、ビニルアクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、スチレンブチルゴム、アクリルポリマー、熱変性ポリビニルアルコール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項３】
前記予備発泡マイクロスフェアが、ポリマーシェルを有し、かつ５０から１５０ミクロンの直径を有する、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項４】
前記体積分率が２０から３０Ｖ／Ｖ％の範囲にある、請求項１に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項５】
少なくとも２つの基体、ホットメルト接着剤、ならびに（ａ）−５０℃から８０℃のＴｇ値を有する少なくとも１種のエマルジョンポリマー、（ｂ）防腐剤、（ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および（ｄ）水を含むホットメルトアシスト水性接着剤組成物を含む物品であって、前記マイクロスフェアが前記ホットメルトアシスト水性接着剤の全体積に対して１０から４０Ｖ／Ｖ％の範囲の体積分率を有する、物品。
【請求項６】
前記基体が紙または板紙である、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
前記エマルジョンポリマーが、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニル・エチレン分散物、ポリビニルアルコール安定化ポリ酢酸ビニルホモポリマー、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、デキストリン安定化エチレンコポリマー、ビニルアクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、スチレンブチルゴム、アクリルポリマー、熱変性ポリビニルアルコール、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項５に記載のホットメルトアシスト水性接着剤組成物。
【請求項８】
箱、カートン、バッグの取っ手、農業箱、積層バルクボックス、またはグルードラップである、請求項５に記載の物品。
【請求項９】
少なくとも２つの基体を有する箱またはカートンを密封する方法であって、
（１）（ａ）−５０℃から８０℃のＴｇ値を有する少なくとも１種のエマルジョンポリマー、（ｂ）防腐剤、（ｃ）複数の予備発泡マイクロスフェア、および（ｄ）水を含むホットメルトアシスト水性接着剤を調製する工程、
（２）前記ホットメルトアシスト水性接着剤を基体上に押し出す工程であり、ここで、押出圧力が、前記複数の予備発泡マイクロスフェアを含まない水性接着剤の押出しよりも少なくとも２０％低い、工程、
（３）基体上にホットメルト接着剤を塗布する工程、ならびに
（４）前記基体上に第２の基体を当てる工程
を含み、それによって２つの基体が接合を形成する、方法。
【請求項１０】
工程２および３が同時に行われる、請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】
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