JP2002533500A - ポリアミドに基づくホットメルト接着剤 - Google Patents

ポリアミドに基づくホットメルト接着剤

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アンジェラ・ロッシーニ
フランチェスコ・メダ
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Henkel AG and Co KGaA
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Abstract

(57)【要約】 粗製のポリマー脂肪酸、所望による脂肪族および／または芳香族ジカルボン酸、ならびに、４個またはそれ以上の炭素原子を含む１またはそれ以上の脂肪族ジアミンおよび少なくとも１つの１またはそれ以上の脂環式または複素環式ジアミンおよび所望による１またはそれ以上のポリオキシアルキレン-ジアミンからなるアミン成分、に基づくホットメルト接着剤組成物は、未処理のポリ-α-オレフィン基材への優れた接着を示す。これにより、蒸留によるポリマー脂肪酸の高コストの精製が回避され、さらに、ポリ-α-オレフィンの結合に適するホットメルト接着剤をコンパウンド化するための追加ポリマーの使用が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 (技術分野) 本発明は、ホットメルト接着剤として有用なポリアミド組成物に関する。特に
本発明は、ポリ-α-オレフィン基材などの非極性基材の結合に適するポリアミド
組成物に関する。より具体的には、本発明の組成物は、ポリマー脂肪酸成分から
誘導された熱可塑性ポリアミドである。
【０００２】 (背景技術) ホットメルト接着剤は、室温で固体である熱可塑性の接着剤組成物である。こ
の接着剤の適用前に、これを粘稠な流体になるまで加熱する。この流体は、結合
すべき基材の組立て後に冷却したときに迅速に固化する。ホットメルト接着剤は
、結合技術の多くの領域においてますます重要性を獲得しつつある。ホットメル
ト接着剤の利点は、それが、溶融物からの冷却によって必要な結合強度を現わし
、従って、高速の製造課程に適することにある。この接着剤は揮発性の溶媒を含
有しないので、排気装置を必要とせず、水をベースとする接着剤のように長い乾
燥時間を必要としない。
【０００３】 ポリアミドは、ホットメルト接着剤の重要な群である。ポリアミドの中で、ダ
イマー脂肪酸をベースとするポリアミドが特に重要である。その理由は、これら
のポリアミドが、一方において、比較的狭い軟化範囲を持ち、他方において、０
℃以下の温度であっても結晶化およびその結果としての脆化の傾向を示さないた
めである。
【０００４】 ダイマー脂肪酸から誘導されるポリアミドをベースとする接着剤は、多くの適
用において優れた特性を示すが、さらに良好な接着特性を有する特別のホットメ
ルト接着剤を開発しようとする努力がなお続けられている。即ち、非極性の基材
、例えばポリ-α-オレフィンの基材、特に、多く使用されているポリエチレン、
ポリプロピレンおよび対応するコポリマーの基材の結合を含む適用に適合するよ
うにポリアミドを修飾する試みが為されている。
【０００５】 Gerd Habenichtの「Kleben Grundlagen, Technologie, Anwendungen」(第３版
、１９９７)によれば、研磨または研磨と被覆(ＳＡＣＯ-プロセス)などの機械的
前処理、火炎処理、コロナ処理、低圧プラズマ、フッ素処理、化学的エッチング
またはプライマーの事前適用によって、結合前にポリエチレンまたはポリプロピ
レン基材を表面処理することがなお必要である。
【０００６】 米国特許ＵＳ-Ａ-４７９１１６４は、上記のような前処理(他の接着剤を使用
したときには普通である前処理)を行わずに、相当に高い強度で、ポリエチレン
またはポリプロピレンなどの非極性ポリマーを結合するのに使用することができ
るホットメルト接着剤組成物を開示している。これらのホットメルト接着剤は、
ダイマー脂肪酸、脂肪族ジカルボン酸、モノマー脂肪酸および脂肪族ジアミンの
反応生成物、ならびに、エチレンをベースとするターポリマーから本質的になる
ポリアミドの配合物を含んでなる。このターポリマーは、エチレンおよび／また
はプロピレン、エチレン性不飽和のカルボン酸無水物ならびにアクリル酸または
メタクリル酸のＣ1〜Ｃ18アルキルエステルをベースとしている。
【０００７】 米国特許ＵＳ-Ａ-４９１２１９６は、結合するのが困難なプラスチック材料、
例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、および金属のためのホッ
トメルト接着剤組成物を示唆している。このＵＳ-Ａ-４９１２１９６によれば、
ダイマー脂肪酸またはこのような酸の混合物、ポリオキシアルキレン尿素ジアミ
ン、脂肪族Ｃ6〜Ｃ22ジカルボン酸ならびに脂肪族、芳香族または環式Ｃ2〜Ｃ40 ジアミンまたはこのようなジアミンの混合物の重縮合物からなる熱可塑性ポリア
ミド樹脂の配合物が、上記のような基材に適するホットメルト接着剤組成物を与
える。ポリオキシアルキレン尿素ジアミンは、市場で入手するのが困難である。
さらに、この組成物は、剪断においてポリエチレンへの良好な接着を与えるが、
その剥離接着が劣っている。
【０００８】 米国特許ＵＳ-Ａ-５５４８０２７は、前処理していないポリエチレンを結合す
るためのホットメルト組成物を開示している。この文献においては、少なくとも
１つの、ダイマー脂肪酸をベースとするポリアミド、少なくとも１つの、エチレ
ンとビニルアセテート、アクリレートからなる群から選択される少なくとも１つ
の構成員とのコポリマー、スチレンとエチレン、イソプレン、ブタジエンおよび
ブチレンとのコポリマー、ブロックコポリマー、ならびに、少なくとも１つの可
塑剤からなる相溶性混合物が、上記課題を解決するために示唆されている。ダイ
マー脂肪酸をベースとするポリアミドは、ごく少量のトリマー脂肪酸のみを含有
する。このことは、蒸留したダイマー酸のみを使用しうることを示唆する。この
接着剤組成物は、引張強度ならびに剥離強度の両方において非常に良好な接着特
性を示すが、この接着剤の製造に特別のコポリマーおよび精製したダイマー酸を
必要とすることから高コストになる。
【０００９】 欧州特許出願公開ＥＰ-Ａ-００４５３８３によれば、極めて高い含量の、好ま
しくは９０重量％を超えるダイマー脂肪酸を含み、ごく少量のトリマー脂肪酸の
みを含むダイマー脂肪酸を使用することが必須である。ＥＰ-Ａ-００４５３８３
によれば、６重量％以下のトリマー脂肪酸が、混合物中に存在すべきである。
【００１０】 「ダイマー脂肪酸」は、例えばリノール酸やオレイン酸などの不飽和の長鎖一
塩基脂肪酸をオリゴマー化またはポリマー化することによって得られる。これら
のポリマー酸は、古くから知られており、市販されている。これらは、いくつか
の異性体およびオリゴマーの混合物であることが知られている。精製前に、この
ようなポリマー脂肪酸の粗製混合物は、おおよそ以下の組成を有している： モノマー酸： ５〜１５重量％； ダイマー酸： ６０〜８０重量％； トリマー酸： １０〜３５重量％。
【００１１】 これら粗製のポリマー脂肪酸は、通常は蒸留によって精製され、時にはその後
の水素化によって精製される。しかし、これらの精製工程は、最終生成物のコス
トを増加させる。粗製のポリマー脂肪酸の要望のある用途を見い出すことが非常
に望ましい。
【００１２】 (発明の開示) ここに驚くべきことに、粗製のポリマー脂肪酸をベースとするポリアミド接着
剤組成物が、表面の前処理を行うことなく、ポリ-α-オレフィンのような非極性
基材を結合するための接着剤組成物の製造に有用であることを見い出した。即ち
、２０重量％までのトリマー脂肪酸含量を有する粗製のポリマー脂肪酸ならびに
適当なバランスの数種の有機ジアミン(ポリマー鎖中の短い極性セグメントの存
在を回避する)をベースとするポリアミドから、未処理ポリエチレンに対する良
好な接着性を有するホットメルト接着剤が得られる。
【００１３】 より具体的には、本発明の組成物は、以下の縮合生成物を含んでなる： (ａ)１またはそれ以上の粗製のポリマー脂肪酸および１またはそれ以上のジカル
ボン酸および所望によりモノカルボン脂肪酸から本質的になる酸成分； (ｂ)(ｉ)４個またはそれ以上の炭素原子を含む脂肪族鎖にアミン基が結合してい
る１またはそれ以上の脂肪族ジアミン、 (ii)１またはそれ以上の脂環式ジアミン、および (iii)所望により、１またはそれ以上のポリオキシアルキレン-ジアミン、 からなるアミン成分。
【００１４】 (発明を実施するための最良の形態) これらのポリアミド縮合生成物は、室温で固体であり、少なくとも８０℃、好
ましくは１００℃以上の軟化点を有する。これらの固体ポリアミドは、酸末端ま
たはアミン末端のどちらかである。
【００１５】 軟化点は、ＡＳＴＭ Ｅ２８による標準的な環球法によって測定される。
【００１６】 本発明のポリアミド接着剤組成物の製造に使用する反応物質は、その製造方法
と同様に周知である。粗製のポリマー脂肪酸は、脂肪酸の重合に由来する複雑な
混合物である。粗製のポリマー脂肪酸の代表は、タール油脂肪酸、リノール酸ま
たはオレイン酸の重合に由来する市販品である。これらのポリマー脂肪酸は、次
の通常組成を有している：Ｃ18一塩基酸(モノマー)約０〜１５重量％、Ｃ36二塩
基酸(ダイマー)６０〜８０重量％、Ｃ54およびそれ以上の多塩基酸(トリマー)約
１〜３５重量％、好ましくは２０重量％まで。ポリマー脂肪酸中のモノマー、ダ
イマーおよびトリマーの相対比は、出発物質の性質、重合条件および精製度に依
存する。ポリマー脂肪酸は、水素化されていてもされていなくてもよいが、本発
明の目的のためには、ポリマー脂肪酸は、蒸留または水素化によるどのような精
製をも必要としない。
【００１７】 ポリマー脂肪酸に加えて、酸成分は、Ｃ4〜Ｃ12ジカルボン酸および２０個ま
での炭素原子を含むモノカルボン酸を含有することができる。適当なジカルボン
酸の例は、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ド
デカン二酸、グルタル酸、スベリン酸、ピメリン酸、または芳香族ジカルボン酸
、例えばテレフタル酸、またはこれらジカルボン酸の混合物である。ポリアミド
のカルボン酸成分は、約２０〜１００モル％のポリマー脂肪酸および約０〜８０
モル％の少なくとも１つのＣ4〜Ｃ12ジカルボン酸を含有することができる。好
ましくは、この混合物は、約３０〜９５モル％のポリマー脂肪酸および約５〜７
０モル％のＣ4〜Ｃ12ジカルボン酸を含有する。一官能の酸は、２０モル％まで
の量で存在することができる。
【００１８】 ジアミン成分は、本質的に以下の成分からなる。 (ｉ)アミノ基が炭素鎖の末端に存在し、鎖中に少なくとも４個の炭素原子を含
む、１またはそれ以上の脂肪族ジアミン。この脂肪族ジアミンは、２０個までの
炭素原子を含むことができ、脂肪族鎖は、本質的に直鎖または分岐鎖であること
ができる。最も好ましい脂肪族ジアミンは、１,４-ブタンジアミン、１,６-ヘキ
サメチレンジアミン、１,８-ジアミノオクタンまたは１,１２-ジアミノドデカン
である。
【００１９】 (ii)さらに、ジアミン成分は、環式ジアミンおよび複素環式ジアミンからなる
群から選択される、１またはそれ以上の有機ジアミンを含有しなければならない
。環式(脂肪族)ジアミンまたは複素環式ジアミンの例は、シクロヘキサンジアミ
ン、４,４'-ジアミノ-ジシクロヘキシル-メタン、キシレンジアミン、ピペラジ
ン、シクロヘキサンビス(メチルアミン)、イソホロンジアミン、ジメチルピペラ
ジンおよびジピペリジルプロパン、ダイマージアミン(ダイマー酸から誘導され
るアミン、例えば、Henkelから「Versamine」の商標名で市販されているアミン)
である。
【００２０】 (iii)後者の環式アミン(ii)に加えて、１またはそれ以上のポリオキシアルキ
レン-ジアミン、例えば、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレン
ジアミンまたはビス-(ジアミノプロピル)ポリテトラヒドロフランを使用するこ
ともできる。「Jeffamine」(Huntsmanの商標名)としても知られるポリオキシア
ルキレンジアミンが最も好ましい。通常、これらの分子量は、２００〜４,００
０、好ましくは４００〜２,０００の範囲内である。
【００２１】 アミン成分は、好ましくは、２０〜８５モル％の脂肪族ジアミンおよび１５〜
８０モル％の環式ジアミンおよび０〜６０モル％のポリオキシアルキレンジアミ
ンを含有し、少なくとも１つの環式ジアミンがアミン成分混合物中に存在する。
【００２２】 本発明のポリアミド樹脂は、通常の縮合法によって製造することができ、酸成
分とアミン成分は、ほぼ化学量論量で存在する。多くの場合に、残留酸基または
残留アミノ基が縮合後に存在しているのが好ましい。これを達成するために、全
官能基の合計の１０当量％以下の過剰の酸または塩基を使用する。遊離のカルボ
ン酸の代わりに、その対応するメチル、エチルまたはプロピルエステルを、縮合
反応に使用することができる。ポリアミド組成物の溶融粘度を、少量の一官能カ
ルボン酸(ステアリン酸など)の添加によって制御することができる。
【００２３】 本発明のポリアミド組成物は、通常は６０〜１５０℃、好ましくは８０〜１４
０℃の軟化点(ＡＳＴＭ Ｅ２８に従って測定する)を有する。
【００２４】 本発明のホットメルト接着剤の重要な利点は、非極性の基材(例えば、ポリエ
チレンなど)への良好な接着である。本組成物は、高コストにつながる精製(蒸留
)ダイマー脂肪酸の助けを借りることなく、そして／またはホットメルト組成物
中に他のポリマーを配合することなく、良好な剪断接着だけでなく、極めて良好
な剥離接着をも与える。
【００２５】 本発明のポリアミドは、当分野で既知の方法によって、例えば米国特許ＵＳ-
Ａ-４９１２１９６の実施例１〜３に開示された一般的方法によって製造するこ
とができる。
【００２６】 本ポリアミドホットメルト接着剤は、通常のホットメルト適用操作を用いて、
例えば、噴霧、プリント浸漬、成形、塗布、ローリングなどを用いて適用する。
大部分の構築のためには、樹脂を基材の片側だけに適用するが、サンドイッチ型
の構築物を形成するために両側に適用することもできる。好ましくは、本発明の
ポリアミドは、ホットメルト接着剤の唯一のポリマー成分であるが、これらを他
のポリアミドおよび／または他のポリマーと配合することもできる。また、これ
らは、ホットメルト接着剤のための他の通常の添加剤(粘着付与剤、酸化防止剤
、充填剤など)および他の通常の助剤を含有することもできる。
【００２７】 未処理の非極性基材に対する本発明のポリアミドの改善された結合特性を、以
下に挙げる実施例によりさらに説明することができる。これら実施例は、本発明
の１つの態様を説明するものとみなすべきであり、全体にわたる修飾が当業者に
より可能であると理解すべきである。
【００２８】 (実施例) 表１ 実施例１〜５ ポリアミドホットメルト接着剤を、約１８重量％のトリマー酸を含有する粗製
の未蒸留のポリマー脂肪酸を用いて製造した。縮合反応は、米国特許ＵＳ-Ａ-４
９１２１９６の実施例１〜３に開示された一般的方法に従って実施した。酸成分
およびアミン成分の組成は当量で表した。ポリエチレンに対する接着特性は、Ｄ
ＩＮ５３５３９に従って測定した。
【００２９】 軟化点はＡＳＴＭ Ｅ２８に従って測定し、粘度はＡＳＴＭ Ｄ３２３６に従っ
て１６０℃で測定し、引張特性[引張降伏(引張強度)、破断点伸びおよび引張弾
性率など]はＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定した。
【００３０】 比較例１〜６(Ｃ１〜Ｃ６) 比較例１〜３(アミン成分中にエチレンジアミンを含有する)は、やや高い引張
強度を示すが、その剥離強度は極めて低い。
【００３１】 比較例４および５は、米国特許ＵＳ４７９１１６４中の表４のポリアミドＡお
よびＢを使用する。わずか４％のトリマーを含有する蒸留したポリマー脂肪酸が
これらの実施例において使用されているが、ポリエチレンに対する剥離接着は劣
っている。
【００３２】 比較例６は、米国特許ＵＳ５５４８０２７に開示されている実施例１と等価で
ある。このホットメルト接着剤組成物の剥離接着値は、極めて良好であり、本発
明の接着剤組成物の値と同等であるが、これら組成物の欠点は、蒸留したダイマ
ー脂肪酸を必要とすることである。さらに、この接着剤組成物の最終結果を達成
するために、多数の配合用の特別なコポリマーを必要とする。
【００３３】
【表１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランチェスコ・メダ イタリア、イ−15040ル（アレッサンドリ ア）、ヴィア・サン・ジャコモ26番 Ｆターム(参考） 4J001 DA01 DB04 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB37 EB71 EC04 EC07 EC08 EC09 EC10 EC24 EC44 EE28C JA18 4J040 EG021 JA08 JB01 LA02 LA06 MA11 PA30

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 未処理のポリ-α-オレフィン基材を結合するためのポリアミ
    ドに基づくホットメルト接着剤組成物であって、ポリマーバインダー成分が、 (ａ)(ｉ)６重量％を超えるトリマー酸を含有するポリマー脂肪酸、 (ii)所望により、脂肪族および／または芳香族ジカルボン酸、 (iii)所望により、モノカルボン酸、 からなるカルボン酸成分、 (ｂ)(ｉ)４個またはそれ以上の炭素原子を含み、アミノ基が炭素鎖の末端にある
    １またはそれ以上の脂肪族ジアミン、 (ii)１またはそれ以上の脂環式または複素環式ジアミン、 (iii)所望により、１またはそれ以上のポリオキシアルキレン-ジアミン、 から本質的になるアミン成分、 からの縮合生成物から本質的になることを特徴とするホットメルト接着剤組成物
    。
  2. 【請求項２】 ポリマー脂肪酸[成分(ａ)の(ｉ)]が３５重量％までのトリマ
    ー酸を含有する請求項１に記載のホットメルト接着剤組成物。
  3. 【請求項３】 ポリマー脂肪酸が、 (ｉ)０〜１５重量％のモノマー脂肪酸、 (ii)６０〜８０重量％のダイマー脂肪酸、 (iii)６〜３５重量％のトリマー脂肪酸、 [(ｉ)〜(iii)の合計は１００％である] を含有する請求項１または２に記載のホットメルト接着剤組成物。
  4. 【請求項４】 カルボン酸成分(ａ)が、３０〜１００モル％のポリマー脂肪
    酸、および、０〜７０モル％の少なくとも１つの脂肪族および／または芳香族ジ
    カルボン酸、を含んでなる請求項１〜３のいずれかに記載のポリアミドホットメ
    ルト接着剤。
  5. 【請求項５】 アミン成分(ｂ)が、２０〜８５モル％の脂肪族ジアミン(ｉ)
    、１５〜８０モル％の脂環式ジアミン(ii)、および、０〜５０モル％のポリオキ
    シアルキレンジアミン(iii)、を含んでなる請求項１〜４のいずれかに記載のポ
    リアミドホットメルト接着剤。
  6. 【請求項６】 ジカルボン酸が、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸
    またはアジピン酸、グルタル酸、マレイン酸、コハク酸、スベリン酸、ピメリン
    酸またはテレフタル酸から選択される請求項１〜５のいずれかに記載のポリアミ
    ドホットメルト接着剤。
  7. 【請求項７】 ポリ-α-オレフィン基材を結合する方法であって、以下の工
    程を含んでなる方法： ・請求項１〜６のいずれかに記載のホットメルト接着剤組成物を、結合すべき基
    材の少なくとも１つに、噴霧、プリント浸漬、成形、塗布またはローリングによ
    って溶融適用し、 ・結合すべき基材を密着させ、 ・所望により圧力を適用し、そして ・接着剤層を周囲温度まで冷却する。
  8. 【請求項８】 ポリ-α-オレフィン基材が、ポリエチレンおよびポリエチレ
    ンと他のコモノマーとのコポリマーからなる群から選択される請求項７に記載の
    方法。
JP2000589603A 1998-12-21 1999-12-11 ポリアミドに基づくホットメルト接着剤 Pending JP2002533500A (ja)

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Cited By (6)

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