【実施例】
【0063】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。ところが、下記実施例は、本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の理解を助けるためのものと解釈されるべきである。
[実施例]
【0064】
実施例1
1Lのオートクレーブでジシクロペンタジエン(DCPD)1.5molを溶媒たるトルエン4molに溶解させて混合物を作り、ここに1−ヘキセン0.5molを添加し、反応器を締結し、反応温度を270℃に維持しながら2時間熱重合反応させた後、反応を終結した。反応完了の後、生成された重合物を240℃で5分間蒸留して未反応留分を回収し、残った重合物55gを得た。得られた重合物55gに、水添溶媒としてトルエンを1.5倍投入して完全に溶解させ、1Lのオートクレーブに投入した。ここにパラジウム触媒0.2molを投入し、反応器を締結した後、水素圧力80bar、温度230℃で90分間水素添加反応を行った。反応が終了した後、反応生成液を10torrの真空状態にて260℃で10分間蒸留させて水素添加石油樹脂50gを製造した。詳細な各成分は、表1に記載の含有量として製造した。
【0065】
前記製造された水添前の重合物と水添後の石油樹脂とが重合されたかどうかは、核磁気共鳴分光計(Bruke社製の500NMR、14.1tesla)を用いて測定することにより確認したのであり、その結果は
図1及び
図2の通りである。すなわち、水添前の重合物の構造を確認した
1H−NMRスペクトルの結果では、
図1のように
1H−NMR測定の際に0.85〜0.95ppmの範囲にある1−ヘキセンに由来するメチル基(−CH
3)を表示するピーク(Peak)が増加することを確認することができるのであり、同時に、1.20〜1.30ppmの範囲にある1−ヘキセンの<−CH
2−>鎖を表示するピークが増加することからみて、DCPDと1−ヘキセンとが共重合されたことが分かる。
【0066】
また、水添後の石油樹脂の構造を確認した
1H−NMRスペクトルの結果では、
図2のように、
1H−NMR測定の際に0.85〜0.95ppmの範囲にある1−ヘキセンのメチル基(−CH
3)を表示するピーク(Peak)が増加したのであり、同時に、1.20〜1.30ppmの範囲にある1−ヘキセンの<−CH
2−>鎖を表示するピークが増加するので、DCPDと1−ヘキセンとが共重合された樹脂であることが分かるのであり、同時に、4.9〜6.5ppmの範囲にある二重結合ピークが完全に除去されたことを確認することにより、水添が完全に行われることが分かる。
【0067】
ここで、
1H−NMRスペクトルの測定方法において、0.85〜0.95ppmの範囲にあるピークはオレフィンのメチル基であり、1.20〜1.30ppmの範囲にあるピークはオレフィンの<−CH
2−>鎖のピークであり、4.9〜6.5ppmの範囲にあるピークはジオレフィンの二重結合のピークであって、
図1及び
図2の結果から分かるように、各ピークの値を比較することにより、DCPDとオレフィン(Olefin)とが共重合されたこと及び水添反応が行われたかどうかについて確認することができる。
【0068】
実施例2〜9及び比較例1〜5
実施例2〜9及び比較例1〜5の石油樹脂は、下記表1に記載された条件に基づいて、実施例1の方法によって製造した。
【0069】
ここで、実施例5で製造された水添前の重合物と水添後の石油樹脂の
1H−NMRスペクトルの結果はそれぞれ
図3(水添前)及び
図4(水添後)に示し、実施例7で製造された水添前の重合物の
1H−NMRスペクトルの結果は
図5に示し、実施例8の水添前の重合物の
1H−NMRスペクトルの結果は
図6に示し、実施例9の水添前の重合物の
1H−NMRスペクトルの結果は
図7に示した。
【0070】
比較例6
1Lのオートクレーブでジシクロペンタジエン(DCPD)2.0molを溶媒たるトルエン4molに溶解させ、反応器を締結した後、反応温度を270℃に維持し、2時間後に反応を終結した。反応完了の後、生成された重合物を240℃で5分間蒸留して未反応留分を回収し、残った重合物57gを得た。
【0071】
得られた重合物57gに、水添溶媒としてトルエンを1.5倍投入して完全に溶解させ、これを1Lのオートクレーブに仕込んだ。ここにパラジウム触媒0.2molを投入し、反応器を締結した後、水素圧力80bar、温度230℃で90分間、水素添加を行った。反応が終了した後、反応生成液を10torrの真空状態にて260℃で10分間蒸留させて、水素添加石油樹脂53gを製造した。詳細な各成分は、表1に記載された含有量として製造した。
【0072】
製造された水添前の重合物と水添後の石油樹脂とが重合されたかどうかは、核磁気共鳴分光計(Bruke社製の500NMR、14.1tesla)を用いて測定することにより確認し、その結果は、
図8及び
図9に示した。
【0073】
比較例7及び8
比較例7及び8の石油樹脂は、下記表1に記載された条件に基づいて、比較例6の方法によって製造した。
【0074】
比較例9及び10
1Lのオートクレーブでジシクロペンタジエン(DCPD)を溶媒たるトルエン500mlに溶解させ、重合調節剤であるトリシクロデセン(tricyclodecene;TCDE)を投入した。ここに開始剤を添加し、反応器を締結した後、オレフィンを投入し、前記混合物に触媒を入れて反応を行った。前記反応温度を40℃に維持し、2時間後に反応を終結した。反応完了の後、生成された重合物を300gの水に混ぜて触媒を分離させた後、240℃で5分間蒸留して未反応留分を回収し、残った重合物を得た。
【0075】
得られた重合物300gに、水添溶媒としてトルエンを1.5倍投入して完全に溶解させ、1Lのオートクレーブに仕込んだ。ここにパラジウム触媒60gを投入し、反応器を締結した後、水素圧力80bar、温度230℃で90分間水素添加を行った。反応が終了した後、反応生成液を5torrの真空状態にて250℃で5分間蒸留させて水素添加石油樹脂を製造した。詳細な各成分は、表1に記載された含有量として製造した。
【0076】
【表1】
【0077】
<樹脂の特性評価方法>
(1)収率
収率は下記の式によって求めたものである。
収率(%)=得られた樹脂(g)/投入されたモノマーの和(g)*100
【0078】
(2)軟化点
軟化点は、環球式軟化点試験法(Ring and ball softening method)(ASTM E 28)を用いて測定した。環状の枠に樹脂を溶かして投入し、グリセリン入りのビーカーに据え置いた後、樹脂入りの環に球を載置し、温度を分当たり2.5℃ずつ昇温させ、樹脂が溶けて球が落ちるときの温度(軟化点)を測定し、表3に記載した。
【0079】
(3)分子量
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)(PL GPC−220)によりポリスチレン換算の重量平均分子量、数平均分子量及びz−平均分子量を測定した。測定する水素添加石油樹脂は、0.34重量%の濃度となるように1,2,4−トリクロロベンゼンに溶解させてGPCに288μLを注入した。GPCの移動相は、1,2,4−トリクロロベンゼンを使用し、1mL/分の流速で流入した。その分析は130℃で行った。カラムは、2つのガードカラム(Guard column)と1つのPL5μm mixed−Dとを直列に連結した。検出器としては示差走査熱量計を用いて10℃/minで250℃まで昇温して測定し、N
2雰囲気の下で分析を行ってセカンドスキャン(2nd scan)まで分析し、その結果を表3に記載した。
【0080】
表3に記載されたMwは重量平均分子量を意味し、MWDはMw/Mnを意味する。
【0081】
(4)重合物中のオレフィン含有量の分析
核磁気共鳴分光法(Bruker社製の500NMR、14.1tesla)を用いた
1H−NMRスペクトルの結果から、重合物内のオレフィン含有量(mol%)を分析することができる。
【0082】
(5)色相(APHA)
色相はASTM D1544で測定した。具体的には、水素添加石油樹脂10.0gをトルエン10.0gに溶かした後、断面が長方形の石英セル(Cell)(横5cm、縦4cm、及び経路長さ50mm)に投入した。このセルをPFX195 COLORMETERに装着した後、稼働してAPHA色度(APHA color)を測定した。
【0083】
(6)比重
比重はASTM D71で測定した。具体的には、水素添加石油樹脂5gを200℃のホットプレート(hotplate)に溶かした後、球状の環に注ぎ、環から球状に固まった水素添加石油樹脂のみを取り外して比重計(QUALITEST:Densimeter SD−200L)に入れ、比重を測定した。
【0084】
(7)臭気強度
男女5人を対象にして石油樹脂の臭気強度に対する評価を行った。石油樹脂10gを100mlのビーカーに入れ、このビーカーを30分間180℃のオーブンに入れる。熱い状態でビーカーを取り出し、石油樹脂から発生する臭気を評価する。臭気強度評価方法では、直接、臭いを嗅いで下記表2の分類表上の数値に分類した後、0点から5点までの点数を与えるようにして平均点数を測定した。
【0085】
【表2】
【0086】
<樹脂の特性評価結果>
上述の方法で測定された結果を、下記表3に示した。
【0087】
【表3】
【0088】
表3に示すように、実施例1乃至8は90%以上の収率を持っていることを確認することができる。また、実施例1乃至8は、比較例1乃至8に比べて臭気がかなり改善されたことを確認することができる。
【0089】
比較例1は、韓国特許出願第2013−0111233号のようにプロピレンを用いて石油樹脂を製造したものである。比較例1の場合は、収率が大幅に低下し、比重が高く、臭気がかなり高いことを確認することができる。
【0090】
また、比較例9及び10の場合は、陽イオン触媒を用いて重合したものであり、収率が著しく低下し、分子量及び分子量分布度がかなり高いことが分かる。
【0091】
従って、本発明に係る石油樹脂の製造方法は、陽イオン触媒の存在下に約40℃の低温重合によって重合した後、水素添加反応する従来の石油樹脂の製造方法とは異なり、触媒なしで約200〜300℃の高温熱重合によって重合して水素添加反応することにより、別途の触媒除去工程が必要なく、これにより収率を高めて生産性を著しく上昇させるとともに、臭気レベルもほぼ同等か、より優れたレベルを達成したことが分かる。
【0092】
そして、実施例1、実施例5及び比較例6の
1H−NMRスペクトルの結果から各ピークの面積比を求めた結果によれば、表4に示すように、実施例1及び5では、S1が20%以上であり、S2が50%以上であることを確認することができた。
【0093】
【表4】
【0094】
次に、接着剤を製造して接着剤としての性能を評価した。
【0095】
<接着剤の性能評価方法>
相溶性、粘度及び軟化点は、樹脂の特性評価方法で使用した方法を採用した。
【0096】
(1)硬さ(Hardness、A)
124ASTM規格のShoreA硬度計を用いて測定した。測定するサンプルを平らな地面に敷いて、硬度計の尖った部分でサンプルを刺し、測定される値を記録した。
【0097】
(2)オープンタイム(Open time)
規格JIT社製のホットメルトテスター(hot melt tester)でオーブンタイム(Open time)を測定した。横5cm×縦5cmの段ボールに一定量の接着剤を塗布し、横5cm×縦10cmの段ボールを付着させた後、0から5秒ずつ増やしながら段ボールが脱着されるときの力を記録した。グラフを描いたとき、急激に下がり始める時間を記録した。
【0098】
(3)硬化時間(Set time)
規格JIT社製のホットメルトテスター(hot melt tester)で設定時間(Set time)を測定した。横5cm×縦5cmの段ボールに一定量の接着剤を塗布し、横5cm×縦10cmの段ボールを付着させた後、0から0.5秒ずつ増やしながら段ボールが脱着されるときの力を記録した。グラフを描いたとき、Y軸の力の値が一定になり始める時間を記録した。
【0099】
(4)剥離強度(Peel strength)
UTM機器を活用して測定した。まず、PETフィルムにサンプル(接着剤)を25マイクロメートルの厚さに塗布してテープを製造した。これをSUS−304鋼板に付着させた。PETフィルムが付着している部分をUTMグリップに装着した後、30mm/minの速度で測定した。ここで、UTM装備に入力される数値が、接着力(kgf/in)を意味する。
【0100】
(5)粘着力の評価:ボールタック(Ball Tack)
粘着力をASTM D3121の方法で評価した。
【0101】
接着剤が20〜30マイクロメートルで塗られた試験片テープを横10cm、縦50cmにカットした。一端にBall tack tester(JIS Z0237)を置き、その角度を標準傾斜角30度にして設置し、その上にSteel ball No.9を転がし、転がった距離を測定した。ボールが少なく転がれば転がるほど、Tackの性能は優れるのである。
【0102】
(6)接着力の評価:保持力(Holding power)
接着力をASTM D3330の方法で評価した。
【0103】
接着剤が20〜30マイクロメートルで塗られた試験片テープを、横2インチ、縦6インチにカットした。試験片を離型紙に付着させ、横1インチ、縦2インチにした後、洗浄したSUS 304鋼板に付着させた(この際、くっ付かない試験片が約2cm以上となるように付着させ、測定に必要な部分をCheminstruments社製のRoll down機器を活用してRollを1回往復して圧着させた)。SUS 304鋼板に付いていない試験片が約2cmとなるようにハサミで切った。SUS 304鋼板にくっ付いていない試験片を粘着力(Cohesion)測定用リングに挿し、通過する試験片と接着させた。固定用スコッチテープで試験片が接着されたSUS 304鋼板の横端を基準に、平行に前後それぞれ2個ずつ付け、ステープラーでCohesion測定用リングとSUS 304鋼板との間に、平行に2つを打って固定させた。SUS 304鋼板に試験片が横1インチ、縦1インチ付いているように、残りの付いている試験片を切った。
【0104】
せん断試験オーブン(Shear test oven)内のSUS鋼板スタンドに掛けておいた。試験片に付けられた保持力(holding power)測定用リングに1kgの錘を掛けておいた。タイマーに、錘が落ちた時間を記録した。
【0105】
(7)接着力の評価:せん断保持力不能温度(SAFT)
接着力をASTM D3654の方法で評価した。
【0106】
接着剤が20〜30マイクロメートルで塗られた試験片テープを、2インチ×6インチに切った。試験片を離型紙に付け、横1インチ、縦2インチに作った後、洗浄したSUS 304鋼に付着させた(この際、くっ付かない試験片が約2cm以上となるように付け、測定に必要な部分をCheminstruments社製のRoll down機器を活用してRollを1回往復して圧着させた)。SUS 304鋼板に付いていない試験片が約2cmとなるようにハサミでカットした。SUS 304鋼板に付いていない試験片を粘着力(Cohesion)測定用リングに挿し、通過する試験片と接着させた。固定用スコッチテープで試験片が接着されたSUS 304鋼板の横端を基準に、平行に前後それぞれ2つずつ付け、ステープラーでCohesion測定用リングとSUS 304鋼板との間に平行に2つを打って固定させた。SUS 304鋼板に試験片が横1インチ、縦1インチ付いているように、残りの付いている試験片を切った。
【0107】
せん断試験オーブン(Shear test oven)内のSUS鋼板スタンドに掛けておいた。試験片に付けられたholding power測定用リングに1kgの錘を掛けておいた。そして、オーブンの温度を0.4度/分で昇温させて、錘が落ちるときの温度を記録した。
【0108】
(8)耐熱性の評価
試験管にサンプル10gを計量した後、180℃のオーブンでAgingを行った。24時間の後、ガードナー比色計(Gardner color scale)で評価した。ガードナー色度(Gardner color)は、全部で18段階の色があり、肉眼で最も近い色の段階の色相を記録した。
【0109】
(9)粘度(Viscosity)
ブルックフィールド(Brookfield)社製の粘度計を使用した。HT−2DB chamberを活用し、Spindle No.27に10.5gの試料を投入した。所望の測定温度に昇温させた後、30分間の安定化時間を持つようにした。攪拌軸のRPMを、0.5から開始して、トルク(Torque)が50%の値を持つときの粘度値を記録した。
【0110】
(10)軟化点(Softening point)
軟化点は、環球式軟化点試験法(Ring and ball softening method)(ASTM E 28)を用いて測定した。環状の枠に樹脂を溶かして投入し、グリセリン入りのビーカーに据え置いた後、樹脂入りの環に球を載置し、温度を分当たり2.5℃ずつ昇温させ、樹脂が溶けて球が落ちるときの温度(軟化点)を測定し、表3に記載した。
【0111】
<接着剤の製造方法>
接着剤A
ポリマーとしてのDow chemical社製のInfuse 9807(metallocene catalyzed ethylene based poly olefin block copolymer)20wt%、オイルとしてのKL−240(ミチャン石油化学社製)20wt%と、及び実施例と比較例で活用された石油樹脂60wt%を含む混合物100重量部に対し、抗酸化剤(ソンウォン産業社製のSongnox 1010)0.75重量部を混合することにより、me−PE減圧型接着剤(HMPSA、hot melt pressure sensitive adhesive)である実施例2、6、8及び9、比較例4及び6の接着剤A(HMPSA)を製造した。
【0112】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種(石油樹脂、ポリマー、オイル、抗酸化剤)の原料を入れ、180℃で4時間攪拌して製造したのであり、詳細な重量部及び特性評価の結果は、表5に示す。
【0113】
【表5】
【0114】
上記の表において、*老化後(Aged)は、各試料を70℃で3日間放置した後に測定した結果を示すものである。
【0115】
接着剤B
ポリマーとしてのExxonmobil chemical社製のVistamaxx 6202(metallocene catalyzed poly propylene)20wt%及びEvonik社製のVestoplast 703(Amorphous propylene−ethylene copolymer)
7.5wt%、オイルとしてのKL−240(ミチャン石油化学社製)22.5wt%、及び実施例と比較例で用いられた石油樹脂50wt%を含む混合物100重量部に対し、抗酸化剤(ソンウォン産業社製のSongnox 1010)0.75重量部を混合して、HMPSA接着剤(me−PP based HMPSA)である実施例2、6、8及び9、比較例4及び6の接着剤B(HMPSA)を製造した。
【0116】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種(石油樹脂、ポリマー、オイル、抗酸化剤)の原料を入れ、180℃で4時間攪拌して製造したのであり、詳細な重量部及び特性評価の結果は、表6に示す。
【0117】
【表6】
【0118】
上記の表において、*老化後(Aged)は、各試料を70℃で3日間放置した後に測定した結果を示すものである。
【0119】
接着剤C
ポリマーとしてのKraton polymer社製のSIS D−1161(Styrene−Isoprene−Styrene Block Colpolymer)25wt%、オイルとしてのKL−240(ミチャン石油化学社製)18wt%、及び実施例と比較例で使用された石油樹脂57wt%を含む混合物100重量部に対して、抗酸化剤(ソンウォン産業社製のSongnox 1010)0.75重量部を混ぜて、HMPSA接着剤(SIS based HMPSA)の実施例2、6、8及び9、比較例4及び6の接着剤C(HMPSA)を製造した。
【0120】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種(石油樹脂、ポリマー、オイル、抗酸化剤)の原料を入れ、180℃で4時間攪拌して製造したのでありであり、詳細な重量部及び特性評価の結果は、表7に示す。
【0121】
【表7】
【0122】
接着剤D
ポリマーとしてのDow chemical社製のAffinity 1950GA(metallocene catalyzed poly ethylene)40wt%、ワックスとしてのSasol C−80(Sasol社製)20wt%、及び実施例と比較例で使用された石油樹脂40wt%を混ぜて、HMA接着剤(me−PE based HMA)である実施例2、6、7及び8、比較例4、6、7及び9の接着剤D(HMA)を製造した。
【0123】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種の原料を入れ、180℃で1時間攪拌して製造することであり、詳細な重量部及び特性評価結果は、表8に示す。
【0124】
【表8】
【0125】
接着剤E
ポリマーとしてのArkema社製のEVA 28/400(Ethylene Vinyl Acetate、VA contents 28%、MI 400)40wt%、ワックスとしてのSasol C−80(Sasol社製)20wt%、及び実施例と比較例で使用された石油樹脂40wt%を混ぜて、HMA接着剤(EVA based HMA)である実施例2、6、7及び8、比較例4、6、7及び9の接着剤E(HMA)を製造した。
【0126】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種の原料を入れ、180℃で1時間攪拌して製造したのであり、詳細な重量部及び特性評価結果は、表9に示す。
【0127】
【表9】
【0128】
接着剤F
ポリマーとしてのEvonik社製のVestoplast 703(Amorphous propylene−ethylene copolymer)40wt%、ワックスとしてのSasol C−80(Sasol社製)20wt%、及び実施例と比較例で使用された石油樹脂40wt%を混ぜて、HMA接着剤(APAO based HMA)である実施例2、6、7及び8、比較例4、6、7及び9の接着剤F(HMA)を製造した。
【0129】
製造条件は、100mlのビーカーに前記4種の原料を入れ、180℃で1時間攪拌して製造したのであり、詳細な重量部及び特性評価結果は、表10に示す。
【0130】
【表10】
【0131】
前記接着剤A乃至Fを通じて、本発明の接着剤は、接着力が増加し、臭気が改善され、耐熱性が向上するということを確認することができる。
【0132】
以上で本発明の内容の特定の部分を詳細に記述したところ、当該分野における通常の知識を有する者にとって、このような具体的技術は単に好適な実施様態に過ぎないものであり、これにより本発明の範囲が制限されるものではない。よって、本発明の実質的な範囲は、添付された特許請求の範囲の請求項とそれらの等価物によって定義されるというべきである。