(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
テンプレート剤のXが、アロース、アルトロース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、グロース、イドース、マンノース、ソルボース、タロース、タガトース、アラビノース、リボース、リブロース、キシロース、キシルロース、リキソース、エリトロース、トレオースソルビトールおよびキシリトールからなる群から選択される請求項1に記載
の接着剤。
テンプレート剤が、Li−12OHステアレート、Alステアレート、Mgステアレート、Caステアレート、12−ヒドロキシステアリン酸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に記載の接着剤。
脂肪酸または塩が、Li−12OHステアレート、Alステアレート、Mgステアレート、Caステアレートおよび12−ヒドロキシステアレートからなる群から選択される請求項5に記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【0019】
重量%は、特記しない限り、接着剤の総重量に基づく乾燥重量割合を意味するものとする。
【0020】
少なくとも1種のテンプレート剤を用いて耐熱性が高いホットメルト接着剤を得ることができることを見い出した。本発明の接着剤は、テンプレート剤を含まない接着剤よりも、結晶寸法が大きく、かつ熱応力が増大されている。
【0021】
本発明は、(i)ポリマー成分、(ii)ワックスおよび(iii)有効量のテンプレート剤を含むホットメルト接着剤を提供する。ホットメルト接着剤中における有効量のテンプレート剤は当該接着剤のΔHを、テンプレート剤を含まない接着剤組成物よりも少なくとも5%上昇させる;および当該接着剤中の平均結晶寸法はテンプレート剤を含まない接着剤組成物よりも少なくとも10%増大している。上記有効量は、テンプレート剤の選択に応じて、当該接着剤の総重量に基づいて約0.01重量%から約0.5重量%未満まで変化する。
【0022】
本発明の接着剤は、少なくとも1種のエチレンポリマーを含むことが好ましく、2種またはそれ以上のポリマーのブレンドを含んでもよい。本明細書中、使用されるエチレンコポリマーという用語はエチレンのホモポリマー、コポリマーおよびターポリマーを意味するものである。エチレンポリマーは結晶性ポリマーまたは半結晶性ポリマーである。半結晶性ポリマーという用語は、結晶領域および非晶質領域の両方を含むポリマーを包含するが、完全に非晶質のポリマーを含むものではない。
【0023】
エチレンコポリマーとして、例えば、エチレンと共重合可能な1種以上の極性モノマーとのコポリマーが挙げられ、当該極性モノマーとしては、ビニルアセテート;無水マレイン酸;もしくはモノカルボン酸の他のビニルエステル;またはアクリル酸、メタクリル酸もしくはそれらとメタノール、エタノールもしくは他のアルコールとのエステルが挙げられる。具体例としては、例えば、エチレンビニルアセテート、エチレンメチルアクリレート、エチレンn−ブチルアクリレート、エチレン2−エチルヘキシルアクリレート、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリレート、ならびにそれらの混合物およびブレンドが挙げられる。他の具体例としては、再生ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレン、エチレン/α−オレフィン共重合体、ポリ−(ブテン−1−co−エチレン)、アタクチックポリプロピレン、低密度ポリエチレン、均質線状エチレン/α−オレフィンコポリマー、低メルトインデックスn−ブチルアクリレートコポリマー、エチレンビニルエステルコポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明の実施に際しては、ランダムおよびブロックコポリマー、ならびにそれらのブレンドを用いてもよい。
【0024】
本発明の実施に際して使用される好ましい接着剤はまた、MI(メルトインデックス)が少なくとも約750グラム/10分、好ましくは900グラム/10分であり、かつビニルアセテート含量が約20〜約35重量%である少なくとも1種のエチレンビニルアセテートポリマーを約5〜約40重量%含む。エチレンビニルアセテートコポリマーは、デュポン・ケミカル社(ウィルミントン、DE)から、商品名エルバクス(Elvax)
(R)(例えば、メルトインデックスが800であり、かつコポリマー中のビニルアセテート含量が約28重量%であるエルバクス
(R)205Wおよびメルトインデックスが500であり、かつコポリマー中のビニルアセテート含量が約18重量%であるエルバクス
(R)410)のもとで入手できる。他のエチレンビニルアセテートコポリマーは、エクソン・ケミカル社から、商品名エスコレン(Escorene)
(R)(例えば、UL7505、7710、7740および8705)のもとで入手でき、またミレニアム・ペトロケミカルズ社(Millennium Petrochemicals)(ローリング・メドウズ、IL)から商品名ウルトラセン(Ultrathene)
(R)(例えば、UE64904)のもとでも、エー・ティー・ポリマーズ・アンド・フィルム社(AT Polymers & Film Co.)(キャルロッテ、NC)からAT
(R)コポリマーのもとでも、アトフィナ・ケミカルズ社(Atofina Chemicals)(フィラデルフィア、PA)からエバタン(Evatane)
(R)のもとでも入手できる。
【0025】
本発明の接着剤は、また、MIが少なくとも約750グラム/10分、好ましくは900グラム/10分であり、かつn−ブチルアクリレート含量が約30〜約40重量%であるエチレンn−ブチルアクリレートコポリマーを含んでもよい。エチレンn−ブチルアクリレートコポリマーは、アトフィナ・ケミカルズ社(フィラデルフィア、PA)からロトリル(Lotryl)
(R)BAとして、エクソン・ケミカル社からイネーブル(Enable)
(R)(例えば、メルトインデックスが約330グラム/10分であり、かつコポリマー中のn−ブチルアクリレート含量が約33重量%であるEN33330およびメルトインデックスが約900であり、かつn−ブチルアクリレート含量が約35重量%であるEN33900)として、およびミレニアム・ペトロケミカルズ社からエナセン(Enathene)
(R)(例えば、メルトインデックスが約400グラム/10分であり、かつコポリマー中のn−ブチルアクリレート含量が約35重量%であるEA89822)として入手できる。
【0026】
エチレンメチルアクリレートコポリマーも有用であり、エクソン・ケミカル社からオプテマ(Optema)
(R)(例えば、メルトインデックスが約270グラム/10分であり、かつコポリマー中のメチルアクリレート含量が約20重量%であるオプテマ
(R)XS93.04)として入手できる。他の有用なポリマーとしては、レクセン・プロダクツ社(Rexene Products Co.)(ダラス、TX)から商品名レクスタック
(R)のもとで、クレアノバ社(Creanova)から商品名ベストプラスト(Vestplast)
(R)、イグザクト(Exact)
(R)5008のもとで入手できる非晶質ポリ−a−オレフィンポリマー、エチレン−ブテンポリマー;エクスポール(Exxpol)
(R)SLP−0394、エチレン−プロピレンポリマー;エグザクト
(R)3031、エクソン・ケミカル社から入手できるあらゆるエチレン−ヘキセンポリマー;インサイト
(R)SM−8400、ダウケミカル社(ミッドランド、MI)から入手できるエチレン−オクテンポリマーが挙げられる。本発明の実施に際しては、メチルアクリレートを約10〜約28重量%含有するエチレンメチルアクリレートポリマーおよび酸価が25〜150のエチレンアクリル酸コポリマーを使用してもよい。
【0027】
別の実施態様においては、ポリマーは、EP09163374.3およびEP09163380.0で記載されているように、(1)弾性ゴムまたはエチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンモノマーターポリマーゴムから選択される弾性ゴムおよび(2)半結晶性オレフィン系ポリマーまたは半結晶性オレフィン系ポリマーのブレンドについての、分解されたコポリマーの混合物を含む。さらなる実施態様においては、ポリマーは、DE102010038488.7およびEP10176813.3で記載されているように、分解されたポリプロピレンコポリマーを含む。
【0028】
ポリマー成分は通常、約10重量%〜約50重量%、より好ましくは約20重量%〜約45重量%、さらに好ましくは約30重量%〜約42重量%の量で存在している。
【0029】
好ましい実施態様は、エチレンビニルアセテート、エチレンn−ブチルアクリレートまたはそれらのブレンドを含む。
【0031】
本発明での使用に適したワックスとして、石油系ワックス、合成ワックス、および天然ワックス、例えば、動物ワックスおよび植物ワックスが挙げられる。
【0032】
典型的な石油系ワックスとして、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスが挙げられる。典型的な合成ワックスとして、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリ−α−オレフィンワックス、副生ポリエチレンワックス、フィッシャー−トロプシュワックス、酸化型フィッシャー−トロプシュワックスおよび官能基化ワックス、例えばヒドロキシステアラミドワックスおよび脂肪酸アミドワックスが挙げられる。当該分野においては、「合成高融点ワックス」という専門用語は通常、高密度低分子量ポリエチレンワックス、副生ポリエチレンワックスおよびフィッシャー−トロプシュワックスを包含して用いる。
【0033】
本発明の実施に際して使用することができるパラフィンワックスとしては、アストル・ワックス・コーポレーション社(Astor Wax Corporation)(ドラビレ、GA)から入手できるオケリン(Okerin)
(R)236TP;ペンゾイル・プロダクツ社(Pennzoil Products Co.)(ヒューストン、TX)から入手できるペンレコ(Penreco)
(R)4913;モーレ・アンド・ムンガー社(Moore & Munger)(シェルトン、CN)から入手できるR−7152パラフィンワックス;およびインターナショナル・ワックス社(International Waxes, Ltd.)(オンタリオ、カナダ)から入手できるパラフィンワックス1297、エクソン・モービル社(フェアファックス、VA)から入手できるパルバン(Parvan)
(R)1471、1580、およびモーレ・アンド・ムンガー社から入手できるR−2540;および他のパラフィン系ワックス、例えば、CPホール社(CP Hall)から製品記号1230、1236、1240、1245、1246、1255、1260および1262のもとで入手できるものが挙げられる。CPホール1246パラフィン系ワックスはCPホール社(ストー、オハイオ)から入手できる。
【0034】
本発明で有用なマイクロクリスタリンワックスは、長さが30〜100炭素数のシクロまたは分枝状アルカンを50重量%以上有するものである。このようなワックスは一般的には、パラフィンワックスおよびポリエチレンワックスよりも結晶性が小さく、約70℃よりも高い融点を有する。具体例として、ペトロライト社(Petrolite Corp.)(タルサ、OK)から入手できるビクトリー(Vistory)
(R)アンバーワックス(Amber Wax)(70℃融点ワックス);バレコ社(Bareco)(シカゴ、IL)から入手できるバレコ
(R)ES−796アンバーワックス(70℃融点ワックス);アストル・ワックス・コーポレーション社から入手できるオケリン
(R)177(80℃融点ワックス);両方ともにペトロライト社(タルサ、OK)から入手できるバスクアーレ(Basquare)
(R)175および195アンバーワックス(80℃融点マイクロクリスタリンワックスおよび90℃融点マイクロクリスタリンワックス);インダストリアル・ロウ・マテリアルズ社(Industrial Raw Materials)(スメスポート、PA)から入手できるインドラミック(Indramic)
(R)91(90℃融点ワックス);およびペトロワックスPA社(ニューヨーク、N.Y.)から入手できるペトロワックス(Petrowax)
(R)9508ライト(90℃融点ワックス)が挙げられる。
【0035】
高密度低分子量ポリエチレンワックスとしては、この範疇に含まれる典型的なワックスとして、ペトロライト社(タルサ、オクラホマ)からポリワックス(Polywax)
(TM)500、ポリワックス
(TM)1500およびポリワックス
(TM)2000として入手できるエチレンホモポリマーが挙げられる。ポリワックス
(TM)2000は、約2000の分子量、約1.0のMw/Mn、約0.97g/cm
3の16℃での密度、および約126℃の融点を有する。本発明の実施に際して使用される有用なポリエチレンワックスはマーカス(Marcus)IA300;ハニーウェル(Honeywell)AC−8、AC−9およびAC−1833ならびにイノスペック・ロイナ社(Innospec Leuna Gmbh)のビスコワックス(Viscowax)100および111Vである。
【0036】
本発明の実施に際して使用されるフィッシャー−トロプシュワックス(例えば酸化型フィッシャー−トロプシュワックスなどを含む)は約60℃〜約80℃の融点を有する。融点が約71℃のフィッシャー−トロプシュワックスが特に好ましい。本発明の実施に際して使用することができるフィッシャー−トロプシュワックスは、エクイロン社(Equillon)からは商品名カリスタ(Calista)SM158のもとで、インターナショナル・グループス社(International Groups, Inc.)からはIGI1339Aのもとで市販されている。従来(適用温度最高350°F)のホットメルト接着剤に使用されているフィッシャー−トロプシュワックスとしてサゾール社(Sasol)から入手できるパラフリント(Paraflint)H1およびベーカー・ペトロライト社(Baker Petrolite)社から入手できるバレコ(Bareco)PX−105が挙げられる。
【0037】
ワックスは典型的には、本発明の配合物中、約5〜約60重量%、より好ましくは約10〜約45重量%、さらに好ましくは約15〜約35重量%の量で存在している。好ましいワックスは120°F〜250°F、より好ましくは150°F〜230°F、最も好ましくは180°F〜220°Fの融解温度を有する。
【0038】
均質かつシャープな融点を有する接着剤を形成するためには、高度に精製されたワックスが好ましい。精製度の低いワックスは、油含量が高く、汚染物が多い。従って、精製度の低いワックスを用いて製造されたホットメルト接着剤は、融点範囲が広く、熱応力値が低い。驚くべきことに、精製度の低いワックスを含んでいても、有効量のテンプレート剤を用いて製造された接着剤は、改善された熱応力を有する。いかなる特定の理論にも縛られるものではないが、テンプレート剤は炭化水素または有機溶媒中、ナノフィブリル網状構造(nanofibrillar networks)を形成し、網状構造の形成を誘導し、接着剤のレオロジー特性および機械的特性に影響を与えるものと考えられる。
【0039】
テンプレート剤の好適なひとつの種類として、下式の構造を有する糖または糖アルコールが挙げられる:
Ar−L1−X−L2−R
(式中、Xは糖または糖アルコールである;
Arは置換または無置換のアリール含有官能基である;
RはH、アルキル、アルケニル、ヒドロキシル、アルコキシおよびアルキルハライド、または置換または無置換のアリール含有官能基である;
L1およびL2は独立してアセタールまたはエーテル官能基である)。
【0040】
糖または糖アルコールは、アロース、アルトロース、フルクトース、ガラクトース、グルコース、グロース、イドース、マンノース、ソルボース、タロース、タガトース、アラビノース、リボース、リブロース、キシロース、キシルロース、リキソース、エリトロース、トレオースソルビトールまたはキシリトールから選択されてよい。
【0041】
好ましい糖または糖アルコール誘導体として、1,3:2,4ジベンジリデンソルビトール、1,3:2,4(4−メチルジベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,4ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−プロピルベンジリデン)プロピルソルビトールなどが挙げられる。
【0042】
別の好適な種類のテンプレート剤は脂肪酸および脂肪酸塩である。好ましい脂肪酸および脂肪酸塩として、Li−12OHステアレート、Alステアレート、Mgステアレート、Caステアレート、12−ヒドロキシステアリン酸などが挙げられる。
【0043】
好適なテンプレート剤として、フェニルエステル類、脂肪族アミン類、パーフルオロアルカン類、アンモニウムおよびホスホニウム塩、例えばテトラ−n−オクタデシルアンモニウム塩;アミノ酸誘導体;ペプチド類、例えば線状およびシクロペプチド類;ウレアおよびチオウレア誘導体、例えばN−フェニル−N'−(アルコキシカルボニル)フェニルウレア類;ウレタン類、例えばピレン系ウレタン類、L−アラニンおよびL−フェニルアラニンのウレタン誘導体が挙げられる。
【0044】
テンプレート剤として好適なものとして、n−アルカンアミド類、アリールアミド類;モノ、ジ、トリスおよびポリアミド類およびそれらの誘導体が挙げられる。具体例として、イルガクリア(Irgaclear)XT386などのようなトリアミノベンゼン誘導体、リカクリア(RiKACLEAR)PC1として入手できるN,N',N''-トリス(2-メチルシクロヘキシル)-1,2,3-プロパントリカルボキサミド、NJSTAR NU−100として入手できるN,N'-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレンエンジカルボキサミドなどが挙げられる。
【0045】
また別の好適なテンプレート剤として、ウレイド−ピリミドンおよびアミノピリミドンならびにそれらの誘導体が挙げられる。ウレイド−ピリミドンおよびその誘導体の具体例として、3-[5-(6-エトキシ-5-オキソヘキシル)-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル]-1-{2-[3-(プロプ-1-エン-2-イル)フェニル]プロパン-2-イル}ウレア、エチル6-{2-[({2-[(2-メチルプロプ-2-エノイル)オキシ]エチル}カルバモイル)アミノ]-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル}ヘキサノエート、エチル6-(2-{[(2-エトキシ-2-オキソエチル)カルバモイル] アミノ}-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル)ヘキサノエート、{[(6-{[(5-“R1”-6-“R2”-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル)カルバモイル]アミノ}ヘキシル)カルバモイル]オキシ}”Pn”イル N-(6-{[(5-“R1”-6-“R2”-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル)カルバモイル]アミノ}ヘキシル)カルバメート、3-(6-ヘプチル-5-ヘキシル-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル)-1-{2-[3-(プロプ-1-エン-2-イル)フェニル]プロパン-2-イル}ウレア、エチル6-[2-({[20-({[5-(6-エトキシ-6-オキソヘキシル)-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル]カルバモイル}アミノ)-10,11-ジオクチルイコシル]カルバモイル}アミノ)-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル]ヘキサノエートなどが挙げられる。アミノピリミドンおよびその誘導体の具体例として、エチル3-(2-アミノ-6-メチル-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル)プロパノエート、アルキル官能性2-アミノ-6-ヘプチル-5-ヘキシル-1,4-ジヒドロピリミジン-4-オン、エステル官能性エチル6-(2-アミノ-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル)ヘキサノエート、エーテル官能性2-アミノ-5-[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-4-オン、エチル 3-{2-[(“R”カルボニル)アミノ]-6-メチル-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル}プロパノエート、3-{[5-(6-エトキシ-6-オキソヘキシル)-4-オキソ-6-フェニル-1,4-ジヒドロピリミジン-2-イル]カルバモイル}-2-メチルプロパン酸、エチル3-[6-メチル-4-オキソ-2-(3-オキソブタンアミド)-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル]プロパノエート、エチル3-{2-[(2Z)-ブト-2-エンアミド]-6-メチル-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル}プロパノエート、エチル3-[2-(3-ヒドロキシブタンアミド)-6-メチル-4-オキソ-1,4-ジヒドロピリミジン-5-イル]プロパノエートなどが挙げられる。
【0046】
テンプレート剤および接着剤の配合(例えば、ポリマーおよびワックス)に応じて、有効量は当該接着剤の総重量に基づいて約0.01重量%から約0.5重量%未満までで変化する。ソルビトールおよびその誘導体を含む配合物においては、約0.05〜約0.5重量%未満の範囲が好ましい。脂肪酸および脂肪酸塩ならびにそれらの対応する誘導体を含む配合物においては、約0.05〜約0.35重量%の範囲が好ましい。接着剤へのテンプレート剤の溶解度が高まるときは、接着剤組成物中にテンプレート剤をより多くの量で含有させることが好ましい。上記にかかわらず、テンプレート剤は、接着剤配合物への当該テンプレート剤の溶解度に応じて、より多くの量で使用してもよい。
【0047】
本発明の接着剤は粘着付与剤も含むことがある。粘着付与剤成分は通常、約10重量%〜約60重量、より好ましくは約20重量%〜約50重量%、さらに好ましくは約20重量%〜約40重量%の量で存在している。粘着付与性樹脂は典型的には、ASTM法E28で測定される環球式軟化点が約70℃〜150℃、より好ましくは約90℃〜135℃、最も好ましくは約95℃〜130℃である。
【0048】
有用な粘着付与性樹脂としては、あらゆる相溶性樹脂またはそれらの混合物を包含し、具体例として以下のものが挙げられる。例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水添ロジン、二量体化ロジン(dimerized rosin)、樹脂酸塩、および重合ロジンなどの、天然および変性ロジン;例えば、ペール(pale)、ウッドロジンのグリセロールエステル、水添ロジンのグリセロールエステル、重合ロジンのグリセロールエステル、水添ロジンのペンタエリスリトールエステルおよびロジンのフェノール変性ペンタエリスリトールエステルなどの、天然および変性ロジンのグリセロールおよびペンタエリスリトールエステル;例えばスチレン/テルペンおよびαメチルスチレン/テルペンなどの、天然テルペンのコポリマーおよびターポリマー;ASTM法E28−58Tにより測定された軟化点が約70℃〜150℃のポリテルペン樹脂;例えば、酸性媒体中での二環式テルペンとフェノールの縮合から生じる樹脂生成物などの、フェノール変性テルペン樹脂およびその水添誘導体;約70℃〜135℃の環球式軟化点を有する脂肪族石油炭化水素樹脂;芳香族石油炭化水素樹脂およびその水添誘導体;ならびに脂環式石油炭化水素樹脂およびその水添誘導体。また環式または非環式C
5樹脂および芳香族変性非環式または環式樹脂も挙げられる。本発明を実施するために使用することができる市販のロジン類およびロジン誘導体の具体例として、アリゾナ・ケミカル社(Arizona Chemical)から入手できるシルバライト(SYLVALITE)RE 100L, 110L、シルバレス(SYLVARES)RE 115およびシルバレスRE 104;ディー・アール・ティー社から入手できるデルトカール(Dertocal)140;アラカワ・ケミカル社から入手できるライムド・ロジン(Limed Rosin)No.1、GB-120およびペンセル(Pencel)Cが挙げられる。市販のフェノール変性テルペン樹脂の具体例として、いずれもアリゾナ・ケミカル社から入手できるシルバレスTP 2040 HMおよびシルバレスTP 300が挙げられる。
【0049】
好ましい粘着付与剤は合成炭化水素樹脂である。例えば、脂肪族または脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、芳香族変性脂肪族または脂環式炭化水素およびそれらの混合物が挙げられる。
【0050】
具体例としては、制限されず、脂肪族オレフィン誘導樹脂、例えば、グッドイヤー社(Goodyear)から商品名ウィングタック(Wingtack)
(R)エクストラ(Extra)のもとで入手できるもの、およびエクソン社からエスコレッツ(Escorez)
(R)1300シリーズのもとで入手できるものが挙げられる。この種類において共通するC
5粘着付与性樹脂は、約95℃の軟化点を有する、ピペリレンおよび2−メチル−2−ブテンのジエン−オレフィンコポリマーである。このような樹脂は、商品名ウィングタック95のもとで市販されている。エクソン社からエスコレッツ2000シリーズとして入手できるC
9芳香族/脂肪族オレフィン誘導樹脂も有用である。水添炭化水素樹脂が特に有用である。このような水添樹脂としては、エクソン社製のエスコレッツ5000シリーズなどの水添脂環式樹脂、アラカワ・ケミカル社から入手できるアルコン(Arkon)
(R)P70,P90,P115,P125などの水添C
9および/またはC
5樹脂、ヘルクルス・スペシャルティ・ケミカルズ(Hercules Specialty Chemicals)社製のリーガルレッツ(Regalrez)
(R)1018,1085およびリーガライト(Regalite)
(R)Rシリーズの樹脂などの水添芳香族炭化水素樹脂が挙げられる。他の有用な樹脂として、日本のヤスハラ・ユシ・コウギョウ・カンパニー社製のクリアロン(Clearon)
(R)P−105,P−115およびP−125などの水添ポリテルペンが挙げられる。このような粘着付与剤の混合物を使用してもよい。
【0051】
本発明においては、イーストマン社(Eastman)製のイーストタック(Eastotac)シリーズも有用である。具体例として、イーストタック100、115および130シリーズの粘着付与剤が挙げられる。
【0052】
C
9芳香族/脂肪族オレフィン誘導樹脂であって、サートマー社(Sartomer)およびクレイ・バレー社(Cray Valley)から商品名ノルソレン(Norsolene)のもとで入手でき、またルトガーズ(Rutgers)社からTK芳香族炭化水素樹脂シリーズとして入手できる芳香族炭化水素樹脂も有用である。ノルソレンM1090は95〜105℃の環球式軟化点を有する低分子量熱可塑性炭化水素ポリマーであり、クレイ・バレー社から市販されている。
【0053】
本発明においては、イーストマン・ケミカルズ社製のクリスタレックス(Kristalex)3085および3100、アリゾナ・ケミカル社製のシルバレス(Sylvares)SA100などのアルファメチルスチレンもまた粘着付与剤として有用である。このようなアルファメチルスチレンを用いて配合された接着剤は、得られる250°F(121℃)での粘度が約1500cP未満である。配合物の中には、上記した2種以上の粘着付与性樹脂の混合物を必要とするものがあってもよい。
【0054】
少量のアルキルフェノール系粘着付与剤を上記したさらなる粘着付与剤とブレンドして、接着剤の高温性能を改善することもできる。接着剤の総重量の20重量%未満で添加されるアルキルフェノール系粘着付与剤は相溶性があり、適切な組み合わせにおいて、高温接着性能を向上させる。アルキルフェノール系粘着付与剤はアラカワ・ケミカル社からは商品名タマノール(Tamanol)のもとで、スケネクタディー・インターナショナル社(Schenectady International)からは幾つかの製品系統で市販されている。
【0055】
本発明の接着剤は常套の安定剤または酸化防止剤を含んでもよい。このような化合物は、熱、光、または粘着付与性樹脂のような原材料に由来する残留触媒により生じる分解から接着剤を保護するために添加される。このような化合物は、ホットメルトに少量で添加され、他の物性に影響はない。
【0056】
本明細書中に記載の接着剤組成物には、酸化防止剤または安定剤が当該接着剤の総重量に基づいて約3重量%以下、より典型的には約0.5重量%の量で含有されてもよい。本発明で含有される適切な安定剤または酸化防止剤の中に、高分子量ヒンダードフェノールまたは多官能性フェノール、例えば硫黄およびリン含有フェノールがある。ヒンダードフェノールは当該分野の当業者によく知られているものであり、そのフェノール性ヒドロキシル基に近接近して立体的に嵩高い基も含有するフェノール系化合物として特徴付けられても良い。一般的には、特に第3ブチル基が、ベンゼン環上、フェノール性ヒドロキシル基に対するオルト位のうちの少なくとも1つに置換されている。このような立体的に嵩高い置換基の当該ヒドロキシル基近傍での存在が、その伸縮振動を阻害し、これに対応してその反応性を阻害するように作用する;このため、このような妨害が当該フェノール系化合物に安定性を提供する。代表的なヒンダードフェノールには、1,3,5‐トリメチル−2,4,6‐トリス(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシベンジル)ベンゼン;ペンタエリスリチルテトラキス‐3(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシフェニル)−プロピオネート;n−オクタデシル−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート;4,4'‐メチレンビス(2,6‐tert‐ブチル−フェノール):4,4'‐チオビス(6‐tert‐ブチル‐o‐クレゾール);2,6‐ジ‐tertブチルフェノール;6‐(4‐ヒドロキシフェノキシ)‐2,4−ビス(n‐オクチル−チオ)‐1,3,5トリアジン;ジ‐n‐オクチルチオ)エチル3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシ−ベンゾエート;およびソルビトールヘキサ[3‐(3,5‐ジ‐tert‐ブチル‐4‐ヒドロキシ−フェニル)‐プロピオネート]がある。
【0057】
このような酸化防止剤はチバ・ガイギー社(ホーソーン、NY)から市販されており、例えば、ヒンダードフェノールであるイルガノクス(Irganox)
(R)565、1010および1076が挙げられる。これらはラジカルスカベンジャーとして作用する一次酸化防止剤であり、単独して使用されてもよいし、またはチバ・ガイギー社から入手できるイルガフォス(Irgafos)
(R)168のようなホスフィット酸化防止剤などの他の酸化防止剤と組み合わせて使用されてもよい。他の酸化防止剤としては、アルバマーレ(Albermarle)社製のヒンダードフェノールであるエタノクス(ETHANOX)330;モンサント(Monsanto)社製の2,5−ジtert−アミルヒドロキノンであるサントバール(SANTOVAR);およびユニロイヤル(Uniroyal)社製のトリス(p−ノニルフェニル)ホスファイトであるナバガード(Navagard)Pが挙げられる。
【0058】
本発明の接着剤は可塑剤を含有することも好ましく、可塑剤として油が挙げられる。好適な可塑剤としては、ポリブテン類、フタレート類、ベンゾエート類、アジピン酸エステル類などが挙げられる。特に好ましい可塑剤としては、ジ−イソ−ウンデシルフタレート(DIUP)、ジ−イソ−ノニルフタレート(DINP)、ジオクチルフタレート類(DOP)などのフタレート類、鉱油、脂肪族油(aliphatic oils)、オレフィンオリゴマーおよび低分子量ポリマー、植物油、動物油および誘導体が挙げられる。好ましい可塑剤として、パラフィン系石油、ナフテン系石油、芳香油、長鎖部分エーテルエステル、アルキルモノエステル、エポキシ化油、ジアルキルジエステル、芳香族ジエステル、アルキルエーテルモノエステルおよびそれらの混合物が挙げられる。
【0059】
他の実施態様においては、油は典型的には、接着剤の総重量に基づいて約1〜約30重量%、より好ましくは5〜20重量%で存在している。しかしながら、幾つかの実施態様においては、油は好ましくないことがあり、接着剤の総重量に基づいて5重量%未満、好ましくは3重量%未満、より好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満で存在しているか、または本質的にでさえ、油を含まない。
【0060】
接着剤の予定される最終用途に応じて、ホットメルト接着剤に常套的に添加される顔料、染料、蛍光剤および充填剤などの他の添加剤を少量で、すなわち約10重量%以下で本発明の配合物に混和してもよい。これらのような添加剤は当該分野において当業者に既知のものである。
【0061】
本発明の接着剤組成物は成分を約250°F超の温度、典型的には約300°Fにて溶融体中、均質なブレンド物が得られるまで、ブレンドすることにより製造される。ブレンド方法は様々な方法が当該分野において知られており、均質なブレンド物が製造されるあらゆる方法が満足できるものである。
【0062】
当該接着剤は常套の低温適用法を目的として配合されることが好ましく、すなわち約350°F〜約200°F以上の温度で配合物を適用することができる。接着剤は広範な温度条件に曝されるときでさえ、優れた接着結合を提供する。当該接着剤は優れた耐熱性を有する。
【0063】
本発明のホットメルト接着剤は、例えば、包装、加工(converting)、製本、袋エンディング(bag ending)における用途および不織布品における用途を見い出す。当該接着剤は、ケース、カートン、およびトレーの作製材料としての特定の用途、および例えば、セリアル、クラッカーおよびビール製品の包装におけるヒートシール用途を含む封止用接着剤としての特定の用途を見い出す。本発明は、例えば、カートン、ケース、ボックス、袋、トレーなどの容器を包含する。
【0064】
結合されるべき支持体としては、未使用および再生クラフト紙、高密度および低密度クラフト紙、チップボードならびに様々な種類の処理済および被覆済のクラフト紙およびチップボードが挙げられる。包装用途には複合材料も使用される。このような複合材料として、アルミニウム箔に積層されたチップボードであって、さらにポリエチレン、マイラー、ポリプロピレン、ポリビニリデンクロライド、エチレンビニルアセテートおよび様々な他の種類のフィルムなどのフィルム材料に積層されたものが挙げられる。さらには、このようなフィルム材料は、チップボードまたはクラフト紙に直接的に結合していてもよい。非常に多くの支持体、特に複合材料が包装産業において実用性を満たしているので、前記した支持体は決して完全な例示を表すものではない。
【0065】
当該分野の当業者に明らかなように、本発明の目的および範囲から逸脱しなければ、本発明の多くの変更および変形が可能である。本明細書中に記載される特定の実施態様は実施例のみにより提示されるものであり、本発明は添付の特許請求の範囲の用語および当該特許請求の範囲が求める同等の十分な範囲によってのみ限定されるべきものである。
【実施例】
【0066】
実施例1.パラフィンワックス
3つの比較用接着剤試料(比較試料1、比較試料1aおよび比較試料2)および4つの接着剤試料(試料A〜D)を表1に載せる。各試料はテンプレート剤の割合(% テンプレート剤)とともに載せる。ワックス、粘着付与剤および酸化防止剤を、これらが均質混合物に溶解されるまで250°Fに加熱した。その後、テンプレート剤を400°Fで添加し、溶解するまで混合した。その後、ポリマーを250°Fで添加し、溶解するまで混合した。
【0067】
熱応力を、応力結合が破損する温度として定義する。特定寸法の2枚の段ボール板紙間で、接着剤の複合構造物を形成することにより(2×1/2''圧縮)、熱応力を測定した。試験は3回行った。その後、この複合体を形成する接着剤ビーズを、約100グラムのカンチレバー応力の下、130°F〜150°Fで24時間置く。試験結果を合格(両者の結合が合格した(P))、不合格(両者の結合が破損した(F))として記録した。
【表1】
aエクソン・モービル社から入手されたパラフィンワックス
bエクソン・モービル社から入手されたパラフィンワックス
cアリゾナ・ケミカル社から入手されたロジンエステル
dイーストマン・ケミカル社から入手されたアルファメチルスチレン粘着付与剤
eルトガーズ社から入手された炭化水素粘着付与剤
fクレー・バレイ社から入手された炭化水素粘着付与剤
gミリケン社(Milliken)から入手された1,3:,2,4ジベンジリデンソルビトール
hエクソン・モービル社から入手されたEVAポリマー
【0068】
表1より、テンプレート剤は有効量で使用されるとき、接着剤の熱応力性能を改善できることが示された。テンプレート剤濃度が0.49重量%のとき、当該接着剤の130°F(試料Dの135°Fでも)での熱応力試験は合格であった。しかし、濃度が0.65重量%に上昇すると(比較試料1a)、耐熱度の改善は実現されなかった。
【0069】
上記接着剤試料をQ100変調DSC(TAインスツルメント社)で評価した。試料を、まず、25℃から250℃まで10C/分の速度で加熱し、等温で3分間維持した後、−40℃に40°/分の速度で冷却した。初期溶融ピークを算出し、ΔH値を得た。表2に示すように、接着剤中のテンプレート剤の量を増加させることにより、溶融過程のエンタルピーの熱が増加した。しかし、テンプレート剤を接着剤の総重量に基づいて0.5重量%より単に多く増加させても、溶融エンタルピーをさらに増加させることはできない。
【表2】
【0070】
図1、
図2および
図3はそれぞれ比較試料1、試料Bおよび比較試料1aの倍率20倍の横断面顕微鏡写真である。テンプレート剤の添加により、テンプレート剤を全く含まないものよりも(
図1)、大きさが約20ミクロン超の結晶が多く存在する(
図2)。しかし、テンプレート剤を0.5重量%超で含む接着剤配合物は結晶領域の減小をもたらした(
図3)。
【0071】
このようにDSC評価と顕微鏡分析との両方により、有効量のテンプレート剤を用いて調製された接着剤は、当該有効量以外の量でテンプレート剤を用いて調製された接着剤よりも、結晶量の増加および結晶寸法の増大をもたらすことが示された。
【0072】
実施例2.ポリエチレンワックス
比較試料3(比較3)および試料EおよびFを表1の接着剤と同様にして調製した。接着剤の成分を表3に載せる。
【表3】
iマーカス・オイル・アンド・ケミカル社(Marcus Oil and Chemical)から入手されたポリエチレンワックス
cアリゾナ・ケミカル社から入手されたロジンエステル
jチバ社から入手された酸化防止剤
kH.L.ブラッチフォード社(H.L.Blachford LTD)から入手されたテンプレート剤
lエクソンモービル社から入手されたEVAポリマー
【0073】
実施例2では、0.15%Li−12OHステアレート(試料E)の使用が、テンプレート剤を全く含まない接着剤(比較試料3)と比較して、接着剤の熱応力性能を改善させた。さらに、Li−12OHステアレートテンプレート剤を0.25重量%で含む接着剤(試料F)は熱応力結果が低下する。このように、有効量のテンプレート剤を用いるときだけ、熱応力の改善が得られ、好ましい形態学的変化および物性変化が誘導される。テンプレート剤の有効量はテンプレート剤および接着剤の配合(例えば、ポリマーおよびワックス)に依存するが、典型的には、接着剤の総重量に基づいて約0.01重量%以上0.5重量%未満の範囲内である。
【0074】
実施例3.方法の評価
テンプレート剤を含む接着剤を製造する方法を評価した:
方法A:(1)粘着付与剤、酸化防止剤およびワックスまたはポリマーのいずれか(結晶化開始温度がより高い方の成分)を350°Fで溶融させる;(2)テンプレート剤を400°Fで添加する;および(3)ポリマーまたはワックスの残り(結晶化開始温度がより低い方の成分)を350°Fで添加し均質にする。
方法B:(1)粘着付与剤、酸化防止剤およびワックスまたはポリマーのいずれか(結晶化開始温度がより低い方の成分)を350°Fで溶融させる;(2)テンプレート剤を400°Fで添加する;および(3)ポリマーまたはワックスの残り(結晶化開始温度がより高い方の成分)を350°Fで添加し均質にする。
方法C:(1)ワックス、粘着付与剤、酸化防止剤およびポリマーを350°Fで溶融させる;および(2)テンプレート剤を400°Fで添加する。
方法D:酸化防止剤を、3成分:ワックス、ポリマーまたは粘着付与剤のうちの1成分(テンプレート剤が他の2成分よりも当該成分に最も高い溶解度を有するもの)と共に溶融させる;(2)残りの2成分のうちの1成分(より低い結晶化温度を有するもの)を300°Fで添加する;および(3)最後に残った成分を300°Fで添加する。
【0075】
試料を調製するために使用された接着剤成分および方法を表4に示す。
【表4】
iマーカス・オイル・アンド・ケミカル社から入手されたポリエチレンワックス
lエクソンモービル社から入手されたEVAポリマー
cアリゾナ・ケミカル社から入手されたロジンエステル
jチバ社から入手された酸化防止剤
gミリケン社から入手された1,3:,2,4ジベンジリデンソルビトール
【0076】
表4における熱応力試験結果より、方法BおよびDは125°Fおよび130°Fにおいて対照配合物よりも熱応力を改善させることが示された。
【0077】
接着剤の熱応力性能を結晶の大きさと相関させるために、表4の試料を表2の試料と同様の方法においてDSCによりΔHについて試験した。
【表5】
【0078】
発熱量の増加により示されるように、方法BおよびDの使用により、より大きな結晶寸法およびより高い結晶濃度がもたらされた。このことはまた、表4に示された良好な熱応力性能と相関する。
【0079】
実施例4.300°Fでの接着剤の調製
試料Kを、300°Fとすること以外、方法Bで記載された同様の方法により調製した。
【表6】
iマーカス・オイル・アンド・ケミカル社から入手されたポリエチレンワックス
lエクソンモービル社から入手されたEVAポリマー
cアリゾナ・ケミカル社から入手されたロジンエステル
jチバ社から入手された酸化防止剤
mリカ・ケミカル社から入手されたジベンジリデンソルビトール
【0080】
方法Bにおけるテンプレート剤としてのジベンジリデンソルビトールの添加は熱応力性能を5°F改善させた。
【0081】
実施例5.Ar−L1−S−L2−Rテンプレート剤
比較試料6(比較6)および試料L〜Oを350°Fで方法Aにより調製した。
【表7】
nイノスペック社から入手されたポリエチレンワックス
oダウ・ケミカル社から入手されたポリオレフィンポリマー
pダウ・ケミカル社から入手されたポリオレフィンポリマー
qイーストマン・ケミカル・カンパニー社から入手された粘着付与剤
rアルベマーレ・カンパニー社から入手された粘着付与剤
sアルベマーレ社から入手されたヒンダードフェノール
tチバ・ガイギー社から入手されたホスフィット酸化防止剤
uカルボシンス・リミテッド社から入手されたメチル-4,6-O-ベンジリデン-a-d-ガラクトピラノシド
vカルボシンス・リミテッド社から入手されたメチル-4,6-O-ベンジリデン-b-d-ガラクトピラノシド
【0082】
実施例6.アミドテンプレート剤
試料P〜Tを350°Fで方法Aにより調製した。
【表8】
wイルガクリアXT-386はビー・エイ・エス・エフ社から入手される(以下に示される構造)。
【化1】
x会社内で製造されたN, N', N''トリt-ブチルベンゼン-1,3,5トリカルボキサミド(以下に示される構造)
【化2】
y会社内で製造されたN, N', N''トリ(3-メチル-ブチル)ベンゼン-1,3,5トリカルボキサミド (以下に示される構造)
【化3】
z会社内で製造されたN-[2-(ステアリオニルアミノ)シクロヘキシル]ステアリンビスアミド (以下に示される構造)
【化4】
aaリカ・インターナショナル・リミテッド社から入手されたNJSTART NU-100
【0083】
実施例7.ウレイド−ピリミドンテンプレート剤
試料Uを350°Fで方法Aにより調製した。
【表9】
bbスプラポリクス(Suprapolix)社から入手されたウレイドピリミドン。当該ウレイドピリミドンのポリオレフィンへの溶解性が低いため、SPM1A−C12は、過剰量のSPM1AをHOC
12H
24OHと反応させてSPM1AのC
12誘導体として会社内で製造した。
【化5】
【0084】
ポリエチレンワックスおよびポリオレフィンを含む接着剤にAr−L1−S−L2−R、アミドおよびウレイド−ピリミドンをテンプレート剤として添加することにより、接着剤の熱応力性能は、テンプレート剤を全く含まない接着剤よりも少なくとも5°F改善した。対応する当該接着剤のΔH値もまた比較試料6よりも少なくとも5%上昇した。試料L〜Uの平均結晶寸法は比較試料6よりも少なくとも10%増大した。