JP2016528333A - 低いブロッキング力を示す、水素化スチレン系ブロック共重合体およびエチレン酢酸ビニル共重合体を含有するホットメルト接着剤 - Google Patents

Abstract

エチレン酢酸ビニル共重合体、水素化スチレン系ブロック共重合体、粘着付与樹脂、および液体可塑剤で構成されたホットメルト接着剤。好適なエチレン酢酸ビニル共重合体は、８重量％〜２８重量％の酢酸ビニル含有量を有し、好適な水素化スチレン系ブロック共重合体は、約３０％のスチレン含有量を有し、かつ、ジブロックを本質的に有していないスチレンエチレンブチレンスチレンである。ホットメルトは、使い捨て不織布物品の構造接着剤として使用されたときに優れた剥離強度を示す。また、低秤量の不織布上で使用されるときの非常に低い表面にじみおよびブロッキング特性を示すように配合することができる。

Description

本発明は、ホットメルト接着剤に関し、更に詳しくは、エチレン酢酸ビニル共重合体、水素化スチレン系ブロック共重合体、粘着付与樹脂、および液体可塑剤で構成されるホットメルト接着剤に関する。

従来、接着剤配合担当者らは、低い粘度、速い硬化速度、優れた粘着力および低減された低温流動および／またはブロッキングを製品に与えるのに苦戦している。これらの特性の多くは、従来の原材料および配合技法を使用して相互に排他的である。本発明では、ホットメルト配合担当者が他の特性を損なうことなく製品に低い粘度、速い硬化速度、優れた粘着力および低減されたコールドフローおよび／またはブロッキングを与えることができる新規な方法を詳細に示す。

使い捨ておしめの構造において使用される不織布などの薄いおよび／または多孔質の基材を積層するために使用される接着剤は、コールドフロー、ブロッキング、または移行を示すことができない。薄いおよび／または多孔質の基材を積層または接合するために使用される従来のエチレン／ビニールアセテート共重合体（ＥＶＡ）、非晶性ポリアルファオレフィン（ＡＰＡＯ）およびスチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）系の接着剤は、典型的には、粘着力特性を増大させながらコールドフロー、移行および／またはブロッキングを低減する際のバランスと闘っている。

基材が積層される用途において使用される接着剤は、多種多様な表面特性（処理、リサイクル含有量、空隙率）に固執することが必要とされる。基材自体は、また、剛性、密度および化学的構成など物理的特性が変わることがある。その結果として、接着剤は、これらの障害物を克服するように配合されなければならない。結果的に、接着剤配合担当者は、可能な限り広いアプリケーションウィンドウで接着剤を開発するために新しい材料および新規な配合戦略を絶えず評価している。接着剤のアプリケーションウィンドウは、用途の欠陥および／または製造変数を克服する接着剤の能力と定義することができる。本発明では、ホットメルト配合担当者が積層用途に有益な特性を最大化することができる新規な方法を詳細に示す。

従来、接着剤配合担当者は、速い硬化速度を粘着力とバランス調整しなければならない。硬化が速い接着剤ほど、典型的には粘着力が劣る。また、従来の配合による低粘度接着剤の粘着力特性を増大させると、それに起因して、その接着剤は、より多くのコールドフローおよび／またはブロッキングを示す。コールドフローは、相対的に低い温度にて低圧下で流れるかまたはクリープする接着剤の傾向と定義することができる。ブロッキングは、接着剤が出荷および／または保管中に接触する基材への被覆された接着剤の望ましくない粘着と定義される。これは、特に不織布など非常に多孔質の基材を処理するときに問題である。

長年にわたって、接着剤配合担当者は、これらの属性のバランスを取得するために配合において様々な異なる重合体ならびに他の添加物を利用している。これらの重合体としては、ポリオレフィン（エチレン系またはプロペン系重合体）（スチレン系共重合体（飽和および不飽和中間ブロック）、官能化ポリオレフィン（酸素含有単量体を有するエチレンまたはプロペン共重合体）、または、ＡＰＡＯ（エチレン、プロペンまたはブテン共重合体）、及び、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）が挙げられるがこれらに限定されない。

本発明は、好ましくはエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、粘着付与樹脂、水素化スチレン系ブロック共重合体（ＨＳＢＣ）、および液体可塑剤で構成されたホットメルト接着剤配合物を提供する。これらの配合物は、従来のＥＶＡ、ＡＰＡＯおよびＳＢＣ接着剤に優る優れた熱間粘着度、粘着特性、耐ブロッキング性および／または耐コールドフロー性、および速い硬化速度をもたらす。用途としては、使い捨てガウン、おしめ、生理用ナプキン、一般的なアセンブリ、総会、および濾過が挙げられるが、これらに限定されない。

したがって、１つの態様において、
（ａ）約５重量％〜約４０重量％のエチレン酢酸ビニル共重合体と、
（ｂ）約３０重量％〜約７０重量％の粘着付与樹脂と、
（ｃ）約２重量％〜約３０重量％の水素化スチレン系ブロック共重合体と、
（ｄ）約２重量％〜約４０重量％の液体可塑剤とを含むホットメルト接着剤組成物を提供する。

更に別の態様において、エチレン酢酸ビニル重合体は、約８重量％〜約２８重量％の酢酸ビニル含有量を有するエチレンおよび酢酸ビニルの共重合体である。更に好ましくは、酢酸ビニル含有量は、約８重量％〜約１８重量である。エチレン酢酸ビニル共重合体は、好ましくは、約２ｇ／１０分を上回る、更に好ましくは、約５ｇ／１０分を上回るメルトインデックスを有する。エチレン酢酸ビニル共重合体は、更に好ましくは、約５重量％〜約３５重量％の範囲内で存在し、最も好ましくは、完成接着剤の約１０重量％〜約２８重量％の範囲内で存在する。

更なる別の態様において、粘着付与樹脂は、脂肪族および脂環式石油炭化水素樹脂、水素化脂肪族化合物および脂環式石油炭化水素樹脂、水素化芳香族石油炭化水素樹脂、脂肪族／芳香族石油由来炭化水素樹脂、芳香族改質脂環式樹脂、水素化芳香族改質脂環式樹脂、ポリテルペン樹脂、共重合体、及び、天然テルペンの三元重合体、および、それらの混合体から選択される。好ましくは、粘着付与樹脂は、約９０℃以上の軟化点を有し、かつ、約３０重量％〜約７０重量％の範囲内で存在する。

更に別の態様において、水素化スチレン系ブロック共重合体は、約２重量％〜約３０重量％、好ましくは、約５重量％〜約２５重量％、最も好ましくは、約７重量％〜約２０重量％の量で存在する。水素化ＳＢＣは、スチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンブチレン（ＳＥＢ）、スチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＰＳ）、スチレンエチレンプロピレン（ＳＥＰ）、およびスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＥＰＳ）を含む群から選択される。好ましくは、水素化スチレン系ブロック共重合体は、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、または、ＳＥＥＰＳ重合体である。また、スチレン含有量は、好ましくは、約２０重量％〜約３５重量％、更に好ましくは、約２５重量％〜約３５重量％である。最も好ましくは、スチレンブロック共重合体は、約３０重量％のスチレン含有量を有するＳＥＢＳである。ジブロックは、重合体中に存在する場合、約３０重量％未満に保たれるべきである。好ましくは、重合体は、ジブロックを実質的に含有しない。

更に別の態様において、可塑剤は、液体鉱油である。

本発明の接着剤組成物は、典型的には、スプレー塗布において使用されることになるので、３２５°Ｆにて測定されるブルックフィールド粘度（ＡＳＴＭ Ｄ３２３６）は、２０，０００センチポアズ（ｃＰ）またはそれ未満、好ましくは、１５，０００ｃＰまたはそれ未満、最も好ましくは、１０，０００ｃＰまたはそれ未満であるべきである。

エチレン酢酸ビニル共重合体、粘着付与剤、水素化スチレン系ブロック共重合体、および液体可塑剤の組み合わせを、速い硬化速度、熱間粘着度の向上、および粘着力特性の増大を示すと同時にブロッキングおよびコールドフローに抗することになるホットメルト接着剤配合物に組み込むことができるということを発見した。

エチレン酢酸ビニル共重合体は、長年にわたってホットメルト接着剤において広く使われている。これらの材料は、幅広い製品範囲があり、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏ．、Ｃｅｌｅｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、および、Ｗｅｓｔｌａｋｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌを含め、いくつかの異なる納入業者から入手可能である。

ＥＶＡ共重合体は、酢酸ビニルが約２重量％〜４０重量％超の範囲であり得る。ホットメルト接着剤において使用される等級は、典型的には、により約８重量％〜約４０重量％の酢酸ビニルを含有する。また、重合体のメルトインデックスにおいて反映される分子量が大きく変わる。ＥＶＡの等級は、１未満〜１０００グラム／１０分超のメルトインデックスで入手可能である。メルトインデックスは、重量２．１６キログラムおよび１９０℃の試験温度を使用してＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って判定される。

使い捨て不織布物品業界は、ホットメルト接着剤の最大ユーザの１つである。ＥＶＡ共重合体は、ホットメルト接着剤において何十年も使用されているが、不織布使い捨て物品の製造においては有意な程度までは使用されていない。その代わりに、スチレンブロック共重合体系のホットメルト粘着剤が、不織布を構築するために使用される接着剤の大部分を表す。共にこれらの物品を接合するために今日使用されている塗布設備の大部分は、ホットメルトスプレー技術である。これは１９８０年代に始まって、その後まもなく好適な方法になった。スプレー技術では、基材に対する高温塗布ヘッドの直接的な接触なしに基材に接着剤を送給することができる。これは、作製される物品の大部分は、使い捨ておしめ、大人向け失禁用製品および様々な女性向けケア用品を製造する際に裏面シートとして超肉薄ポリエチレンフィルムを使用することから重要である。ホットメルトは、相対的に高い温度（３５０°Ｆもの高温）にてスプレーノズルを出るが、基材に移送されるときに急冷する。更に、典型的なビーズ塗布よりも幅広い幅領域にわたって塗布される。これらの要素の全てが、肉薄ポリエチレン基材に対する熱衝撃を最小限に抑える一助となる。接着剤がフィルムに接触したときにあまりに高温である場合、フィルムの歪み、溶融、またはピンホールが発生することがある。これは、物品の基材引裂または漏れを引き起こす可能性がある。今日、スプレー塗布は、不織布使い捨て物品向けのホットメルトを塗布する優位な方法である。Ｎｏｒｄｓｏｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよびＩＴＷ Ｄｙｎａｔｅｃを含め、この形式の設備の多くのメーカがある。

ＥＶＡ共重合体は、商品材料であり、ホットメルト接着剤を製造するために使用される多くの他の重合体と比較すると価格がかなり低い傾向がある。また、酢酸ビニル機能性の極性のため、優れた粘着特性を有する。残念ながら、これらの共重合体は、典型的なホットメルトスプレー設備を使用して良好に噴霧するものではない。従来の設備を使用して良好に噴霧する強度および弾性を欠く。したがって、これらの重合体を典型的なホットメルトスプレー設備を使用して噴霧することができるようにこれらの重合体を改質する方法を見つける必要性が存在する。

噴霧性を増大させるためにＥＶＡ共重合体に様々な重合調整剤を添加するこれまでの試みは、成功していない。適合性の必要な度合いとともに粘度、風乾時間、粘着力などの適正なバランスでの重合体の配合を見つけるのが非常に難しいのである。

非常に良好な噴霧性とともに優れた性能特性でホットメルト接着剤が得られる、特定の水素化ブロック共重合体と配合されたエチレン酢酸ビニル共重合体の新規な組み合わせを見つけた。特性のこの組み合わせは、以前は達成されていない。これらの製品は、また、非常に低い表面にじみおよびブロッキング特性を示すように調整することができる。

今日、多くの異なる形式のスチレンブロック共重合体が市場において入手可能である。いくつかの異なる化学的種類および構造タイプがある。ホットメルト接着剤組成物において従来通りに使用されるブロック共重合体の例は、スチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）であり、該例としては、スチレンブタジエン（ＳＢ）、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）、スチレンイソプレンスチレン（ＳＩＳ）、スチレンイソプレン（ＳＩ）、スチレンイソプレンブタジエンスチレン（ＳＩＢＳ）、スチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンブチレン（ＳＥＢ）、スチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＰＳ）、スチレンエチレンプロピレン（ＳＥＰ）、および、スチレンエチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＥＰＳ、または水素化ＳＩＢＳ）が挙げられる。

ホットメルトにおいて使用される有用なエラストマブロック共重合体は、Ａ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ａ、Ａ−（Ｂ−Ａ）_ｎ−Ｂ、または、（Ａ−Ｂ）_ｎ−Ｙなどの構造体を有するものであり、Ａは、８０℃よりも高いＴｇを有するポリビニル芳香族ブロックを含み、Ｂは、−１０℃よりも低いＴｇを有するゴム状中間ブロックを含み、Ｙは、多価化合物を含み、ｎは、少なくとも３の整数である。

本発明の目的上、スチレンブロック共重合体が水素化されることが重要である。好適な重合体は、スチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンブチレン（ＳＥＢ）、スチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＰＳ）およびスチレンエチレンプロピレン（ＳＥＰ）、およびスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレン（ＳＥＥＰＳ、または、水素化ＳＩＢＳ）である。特に好適な重合体は、ＳＥＢＳおよびＳＥＥＰＳ等級である。

ＳＥＢＳ重合体の範囲内で、約３０％のスチレンを有するものがＥＶＡ重合体との良好な適合性を有するとわかった。特に好適なのは、Ｋｒａｔｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ製のＫｒａｔｏｎ Ｇ１６５２である。この重合体は、３０％のスチレン含有量、５グラム／１０分のメルトインデックス（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、５ｋｇ．２３０℃）および０パーセントのジブロック含有量を有する。

接着剤において使用される第２の重合体は、８〜２８重量パーセント、更に好ましくは８〜１８重量％の酢酸ビニル含有量を有するエチレン酢酸ビニル共重合体である。エチレン酢酸ビニル共重合体は、２ｇ／１０分を上回る、更に好ましくは、５ｇ／１０分を上回るメルトインデックスを有する。エチレン酢酸ビニル共重合体は、更に好ましくは、約５重量％〜約３５重量％の範囲で存在し、最も好ましくは、接着剤の約１０重量％〜約２８重量％の範囲で存在する。

極性がＥＶＡと類似の他の重合体が製法においてＥＶＡの一部または全部にとって代わるために使用され得ることが考えられる。例えば、エチレンメチルアクリレート、エチレンエシィルアクリレート、エチレンアクリル酸ブチル、エチレンメタクリル酸、エチレンメチルメタクリレートなどが、水素化スチレン系ブロック共重合体との所望の適合性を有することを条件として使用され得る。

本発明の接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体、水素化スチレン系ブロック共重合体、および液体可塑剤と組み合わせて粘着付与樹脂を含有する。粘着付与樹脂は、重合体および可塑剤との特定の度合いの適合性が得られるように選択される。

代表的な樹脂としては、Ｃ_５／Ｃ_９炭化水素樹脂、合成ポリテルペン、ロジン、エステルガム、天然テルペンなどが挙げられる。更に詳しくは、有用な粘着付与樹脂としては、（１）ガムロジン、ウッドロジン、タル油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量化ロジンおよび重合ロジンを含む天然および改質ロジン、（２）ペールウッドロジンのグリセロールエステル、水素化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、水素化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樹脂改質ペンタエリスリトールエステルを含む天然および改質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、（３）スチレン／テルペンおよびαメチルスチレン／テルペンなど天然テルペンの共重合体および三元重合体、（４）適度に低温度でのフリーデルクラフツ触媒が存在する場合に、ピネンとして知られている二環式モノテルペンなどテルペン炭化水素の重合から一般的に生じるポリテルペン樹脂、また、水素化ポリテルペン樹脂が含まれる、（５）例えば、二環式テルペンおよび石炭酸の酸性媒体における凝縮から生じる樹脂生成物など、フェノール樹脂改質テルペン樹脂およびその水素化誘導体、（６）オレフィンおよびジオレフィンから主として成る単量体の重合から生じる脂肪族石油炭化水素樹脂、また、水素化脂肪族石油炭化水素樹脂が含まれる、及び、（７）周期的石油炭化水素樹脂およびその水素化誘導体などの任意の互換性のある樹脂またはそれらの混合物が挙げられる。上述した粘着付与樹脂の２つ又はそれ以上の混合物が、何らかの配合に必要とされ得る。環式または非環式Ｃ_５樹脂および芳香族改質非環式または環式樹脂も含まれる。

粘着付与樹脂は、少なくとも約９０℃、好ましくは、約９５℃〜約１４０℃の環球式軟化点（ＡＳＴＭ Ｅ２８によって測定）を有するべきであり、最も好ましくは、軟化点は、約９５℃〜約１３０℃である。好適な粘着付与剤は、Ｅｓｃｏｒｅｚ ５６００またはＥｓｃｏｒｅｚ ５６１５など、１００℃〜１３０℃の環球式軟化点を有する水素化芳香族改質ジシクロペンタジエン樹脂である。他の好適な粘着付与樹脂は、Ｅａｓｔｏｔａｃ（登録商標）Ｈ１００Ｗなどの脂肪族または脂環式炭化水素樹脂、または、Ｓｕｋｏｒｅｚ（登録商標）ＳＵ２１０、Ｒｅｇａｌｒｅｚ １１２６などの純粋芳香族単量体樹脂およびＥｓｃｏｒｅｚ ５４００などの芳香族含有量を有していないＤＣＰＤ（ジシクロペンタジエン）樹脂のような形式に関係なく完全水素化樹脂である。

他の好適な粘着付与樹脂は、Ｅａｓｔｏｔａｃ Ｈ１００ＬおよびＥａｓｔｏｔａｃ Ｈ１００Ｒなどの部分水素化脂肪族炭化水素樹脂、並びに、それぞれ、Ｐｉｃｃｏｔａｃ １０９５およびＰｉｃｃｏｔａｃ ９０９５などの低い芳香族性を有する非水素化脂肪族Ｃ５樹脂および芳香族改質Ｃ５樹脂である。

粘着付与剤は、ＨＳＢＣおよびＥＶＡ重合体の合量を上回る量で接着剤組成物内に一般的に存在する。この動作範囲内で、組成物の約３０〜７０重量％、好ましくは、約４０〜６５重量％％最も好ましくは、約４５〜６０重量％が利用される。２つ以上の粘着付与樹脂の配合も使用され得る。例えば、第１の粘着付与樹脂と異なる第１の粘着付与樹脂および第２の粘着付与樹脂の配合も採用され得る。約０重量％〜約６５重量％の１つ又はそれ以上の更なる粘着付与樹脂が、所望であれば第１の粘着付与樹脂とともに配合され得る。

本発明によるホットメルト接着剤製法は、また、約２重量％〜約４０重量％、約５重量％〜約３５重量％、更に好ましくは、約１０重量％〜約３０重量％の任意の可塑剤を含有する。可塑剤は、典型的には、押出適性、可撓性、加工性、または、伸縮性を向上させるためにゴムおよび他の樹脂に添加することができる有機組成物と広く定義されている。適当な可塑剤は、鉱油など通常の可塑化油だけではなく、オレフィンオリゴマおよび低分子量重合体、グリコール安息香酸エステル、ならびに、野菜油および動物油およびそのような油の誘導体などを含む群から選択され得る。採用され得る石油系油は、小さい割合の芳香族炭火水素のみを含有する沸騰温度が相対的に高い材料である。この点に関しては、芳香族炭火水素は油の好ましくは３０重量％未満、更に詳しくは、１５重量％未満であるべきである。あるいは、油は、全く非芳香族であり得る。オリゴマは、約１００〜約１０，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有するポリプロピレン、ポリブチレン、水素化ポリイソプレン、水素化ブタジエンなどであり得る。適当な野菜油および動物油としては、通常の脂肪酸のグリセロールエステルおよびその重合生成物が挙げられる。他の可塑剤が、適当な適合性を有することを条件として使用され得る。Ｎｙｎａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のナフテン鉱油であるＮｙｆｌｅｘ ２２２Ｂも、適切な可塑剤であると判明した。認識されることになるように、可塑剤は、典型的には、接着強度および／または接着剤の使用温度を実質的に減少させることなく接着剤組成物全体の粘度を下げるために採用されてきた。可塑剤の選択肢は、特定の最終用途（湿潤強度芯体塗布など）の配合において有用であり得る。生産および材料費に関与する経済的な側面のため、可塑剤は、通常、重合体および粘着付与樹脂のような配合に関与する他の材料よりも経費が低いので、接着剤中の可塑剤の量は、経費検討のために最大化されるべきである。

本発明のホットメルトは、また、 接着剤の性能を損なわない限り、可塑化油、ワックス、または、他の添加物などの相対的に少量の他の助剤を含有し得る。助剤が存在する場合、そのような助剤の量は、一般的に１０重量パーセント未満になることになる。

ワックスは、接着剤組成物内の助剤として使用することができ、接着特性を感じられるほどに減少させることなくホットメルト構造接着剤の融解粘度を低減するために使用される。これらのワックスは、また、温度性能に影響を与えることなく組成物の風乾時間を短縮するために使用される。

接着剤のワックス材料成分は、任意であるが、含まれるとき、接着剤組成物の約１０重量％まで、好ましくは、５重量％までのみ含み得る。

有用なワックス材料の中には、以下がある。
（１）ＡＳＴＭ方法Ｄ−１３２１に決定されるときに、約０．１〜１２０硬度値、および、約６６℃〜１２０℃のＡＳＴＭ軟化点を有する低分子量、すなわち、１００〜６０００ｇ／ｍｏｌポリエチレン、
（２）約１３０〜１７０°Ｆの軟化点を有するパラフィンワックスなどの石油系ワックスおよび約１３５〜２００°Ｆの軟化点を有する微晶ワックス、後者の軟化点は、ＡＳＴＭ方法Ｄ１２７−６０によって決定される。
（３）「Ｌｉｃｏｃｅｎｅ」という名前でＣｌａｒｉａｎｔにより商業化されたもののようなメタセロン触媒プロピレン系ワックス。
（４）例えば、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔｓ ４，９１４，２５３、６，３１９，９７９、または、ＷＯ ９７／３３９２１、または、ＷＯ ９８／０３６０３で説明されているもののようなメタセロン触媒ワックスまたはシングルサイト触媒ワックス。
（５）フィッシャートロプシュワックスなどの一酸化炭素および水素を重合させることによって作製される合成ワックス、
及び、
（６）ポリオレフィンワックス。本明細書で使用するとき、「ポリオレフィンワックス」という用語は、オレフィンモノマー単位で構成された高分子または長鎖構成要素を指す。これらの材料は、商品名「Ｅｐｏｌｅｎｅ」でＥａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から市販されている。本発明の組成物中での使用に好適な材料は、２００°Ｆ（９３℃）〜３５０°Ｆ（１７７℃）の環球式軟化点を有する。

理解されるはずであるように、これらのワックスの各々は、室温にて固形である。他の有用な物質としては、水素化獣脂、ラード、大豆油、綿実油、ヒマシ油などの水素化された動物、魚および植物油脂が挙げられ、水素化されることによって大気温度にて固形であり、また、ワックス材等価物として機能することに対して有用であることが判明した。これらの水素化材料は、接着剤業界では「動物性又は植物性ワックス」と呼ばれることが多い。

接着剤は、また、典型的には安定剤または抗酸化剤を含む。本発明のホットメルト接着剤組成物において有用である安定剤は、上述した重合体およびそれによって接着システム全体を、接着剤の製造および塗布中に、ならびに、通常周囲環境への最終製品の通常の曝露において発生する熱的および酸化的劣化の影響から保護するのを助けるために取り込まれる。そのような劣化は、通常、接着剤の外観、物理特性、および性能特性の劣化によって示される。特に好適な抗酸化剤は、Ｉｒｇａｎｏｘ １０１０（メタンがとりわけＢＡＳＦ製のｔｅｔｒａｋｉｓ（メチレン（３，５−ジ−ｔｅｒｉ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナマート）である。

本発明の方法において有用な接着剤組成物は、当技術分野で既知の技法のいずれかを用いて生成され得る。手順の代表実施例では、ジャケット付き混合タンク、好ましくは、Ｂａｋｅｒ−ＰｅｒｋｉｎｓまたはＤａｙタイプのかつローターが装備されたジャケット付き重量混合器内に液体物質の全てを入れ、その後、１２０℃〜１７７℃の範囲までこの混合物の温度を上げる。その後、固形の粘着付与樹脂および他の添加物を添加して溶解させて均質な混合物を形成する。最後に、重合体を添加して、完全に混ぜ込まれるまで混合させる。このステップにおいて使用される正確な温度は、特定の成分の融点および完成接着剤の粘度に左右されることになることを理解されたい。結果的に得られた接着剤組成物を、重合体が完全に溶けるまで攪拌させる。その後、真空を印加して一切の潜在空気を除去する。

以下の材料を使用した。

Ｐｉｃｃｏｔａｃ ９０９５は、９５℃軟化点を有する芳香族改質炭化水素樹脂である。Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手することができる。

Ｅａｓｔｏｔａｃ（商標）Ｈ−１４２Ｒは、１４２℃の環球式軟化点および４の溶融ガードナー色を有する水素化炭化水素樹脂である。Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。

Ｅｓｃｏｒｅｚ ５６３７は、１３０℃軟化点を有する水素化芳香族改質脂環式炭化水素樹脂である。ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能である。

Ｑｕｉｎｔｏｎｅ ＤＸ３９０Ｎは、Ｚｅｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能である、１００℃軟化点を有するＣ５／Ｃ９樹脂である。

クラトン１６５２は、３０パーセントスチレンおよび本質的に０パーセントジブロックを含有する水素化スチレン−エチレン／ブチレンブロック共重合体である。５キログラムの重量および２３０℃の試験温度でＡＳＴＭ Ｄ１２３８を使用した５グラム／１０分のメルトインデックスを有する。Ｋｒａｔｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから入手可能である。

Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ＵＬ７５１０は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製エチレン／酢酸ビニル共重合体である。１８．７％のパーセント酢酸ビニル含有量および１９０℃／２．１６ｋｇにてＡＳＴＭ Ｄ−１２３８を使用した５００グラム／１０分のメルトフローレイトを有する。

ＥＦ ５３２は、Ｗｅｓｔｌａｋｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製エチレン／酢酸ビニル共重合体である。１２％のパーセント酢酸ビニル含有量および１９０℃／２．１６ｋｇにてＡＳＴＭ Ｄ−１２３８を使用した８グラム／１０分のメルトフローレイトを有する。

Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ＵＬ７５６０は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製エチレン／酢酸ビニル共重合体である。１８．７％のパーセント酢酸ビニル含有量および１９０℃／２．１６ｋｇにてＡＳＴＭ Ｄ−１２３８を使用した２．１グラム／１０分のメルトフローレイトを有する。

Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ＵＬ７７５０は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製エチレン／酢酸ビニル共重合体である。２７．６％のパーセント酢酸ビニル含有量および１９０℃／２．１６ｋｇにてＡＳＴＭ Ｄ−１２３８を使用した２５グラム／１０分のメルトフローレイトを有する。

ＲＧＧは、約１４０°Ｆの環球式軟化点を有する水素化牛脂である。Ｓｅｙｄｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．から入手可能である。

Ｉｒｇａｎｏｘ １０１０は、ヒンダードフェノール系抗酸化剤である。Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である。

Ｎｙｆｌｅｘ ２２２Ｂは、Ｎｙｎａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である水素化ナプテン系プロセス油である。

以下の試験を接着剤に行って粘度、軟化点および剥離強度を判定した。

その後、結果的に得られるホットメルト接着剤は、様々な塗布技法を使用して基材に塗布され得る。例としては、ホットメルトグルーガン、ホットメルトスロットダイコーティング、ホットメルトホイールコーティング、ホットメルトローラーコーティング、メルトブロウンコーティング、スパイラルスプレーなどが挙げられる。好適な実施形態において、ホットメルト接着剤は、おしめ製造における弾性アタッチメントおよび構造向けの線状螺旋パターンを生成するのに好適な技法であるスパイラルスプレーを使用して基材上に噴霧される。１つの実施例において、ホットメルトコーターが、中心にノズルチップを有する円盤状塗工用ダイが装備される。先端は、熱風噴射が通過する一連の傾斜オリフィスに囲まれる。ホットメルト接着剤は、微細フィラメントの形のノズルから排出される。フィラメントは、その後、オリフィスから出てくる高速熱風噴射により回転され、その結果、基材に移送される接着剤の単一ストランドから螺旋パターンが生成される。スプレー技法の完全な説明を行うことは本発明の意図でなく、詳細は、文献において見ることができる。

本発明については、接着剤を塗布する好適な方法は、スプレー塗布となり、最も好ましくは、空気により支援されるものになろう。これらの技法の中で、最も一般的なものは、スパイラルスプレー（Ｎｏｒｄｓｏｎ製Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｆｉｂｅｒｉｚａｔｉｏｎ（商標））、Ｎｏｒｄｓｏｎ製Ｓｕｍｍｉｔ（商標）、Ｎｏｒｄｓｏｎ製Ｓｕｒｅｗｒａｐ（商標）、ＩＴＷ製Ｏｍｅｇａ（商標）および様々なメルトブロウンプロセスである。本発明については、ホットメルト接着剤が塗布される温度は、感熱基材が損傷しないように１７０℃未満であるべきである。好ましくは、この温度は、１６０℃以下最も好ましくは１５０℃未満であるべきである。

本発明の接着剤組成物は、例えば、使い捨て不織布衛生物品、紙加工、軟包装、木工、カートンおよびケース封止、ラベル表示および他の組立用途においてなど、いくつかの用途において使用され得る。特に好適な用途としては、使い捨ておしめおよび女性の生理用ナプキン構造、大人向け失禁用ブリーフ構造アタッチメント、おしめおよびナプキンコア安定化、裏面シート積層、産業用フィルタ材料加工、手術衣および外科的ドレープアセンブリなどが挙げられる。本発明の接着剤は、使い捨ておしめ、トレーニングパンツおよび大人向け失禁用製品で使用される構造接着剤として特に適している。ホットメルト接着剤は、室温にて感圧度を有しないように配合することができることから低秤量の不織布または有孔ポリエチレンなどの非常に開放型の基材上に塗布されたときに特に有用である。
機器による特性評価

ブルックフィールド粘度を３５０°Ｆ（１７７℃）にてＡＳＴＭ Ｄ−３２３６方法に従って試験し、センチポアズ（ｃＰ単位）で報告する。

動温度試験

所与のホットメルト接着剤のレオロジーをＡｒｅｓ３モデルなどＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓレオメータを使用して判定することができる。下表に記載した接着剤について、温度ステップ処置を使用した。様々な温度、ならびに交差温度Ｔ_ｘおよびガラス転移温度Ｔ_ｇにて貯蔵弾性率Ｇ−０１および損失係数Ｇ−０２を判定したが、ＡＳＴＭ Ｄ−４４４０−０１に従ってこの当技術分野において従来通りであるように測定することができる。機器を１０ラジアン／秒の周波数に設定し、温度を＋１４０℃から−４０℃まで変えた。使用した並行プレートは、直径が２５ｍｍ間隙が１．６ミリメートルであった。

一般に、この用途で説明するものなどのホットメルト接着剤は、２５℃での貯蔵弾性率（Ｇ−０１）が約１．０×１０^６ｄｙｎｅ／ｃｍ^２を上回ったときには粘着しなくなる。こういう理由で、接着剤が、表面にじみ、またはブロッキングが懸念事項にあり得る低秤量の不織布または孔あきポリエチレンフィルムなど相対的に開放型の基材上で使用されたとき、Ｇ−０１は、２５℃にて１．０×１０^６ｄｙｎｅ／ｃｍ^２を上回るべきである。おしめおよび女性用ケアパッド構成において使用される大部分の従来のホットメルト粘着剤は、１．０ｘ １０^６ｄｙｎｅ／ｃｍ^２未満、または、５．０ｘ １０^６ｄｙｎｅ／ｃｍ^２未満さえのＧ−０１を有する。これは、おしめまたはパッド自体または他の包装材料へのくっつきを引き起こす可能性がある。更に悪いのは、使用前に包装材料から除去取り出すときの物品の引裂である。これは、製品を使えなくするか、または、漏れが発生しやすくする可能性がある。

本発明で説明する新規な粘着性の配合の流体力学的分析によって、３０℃〜７０℃のＧ−０１（貯蔵弾性率）の急増がわかる。Ｇ−０１のこの急増は、速い硬化速度に特有のものである。弾性率のこの増加は、２桁の違いを上回る。
システム性能評価

本発明で説明する新規な粘着性の配合の接合評価によって、従来のＥＶＡ、ＡＰＡＯおよびＳＢＣ接着剤に優る優れた性能がわかる。本発明で説明する新規な粘着性の配合を使用する剥離値は、強度の増加を示す。剥離強度のこの増加は、従来の配合によるＥＶＡ、ＡＰＡＯおよびＳＢＣ接着剤で見られているようにブロッキングおよび／またはコールドフローの増大を犠牲にして得られるものではない。

本発明で説明する新規な粘着性の配合の高温での剥離強度保持は、従来の配合によるＥＶＡ、ＡＰＡＯおよびＳＢＣ接着剤と比較すると大いに増大される。

本発明は、ポリプロピレン不織布基材積層用途に使用される以下の成分の配合を含むホットメルト接着剤組成物を提供する。表１は、エチレン酢酸ビニル共重合体およびＳＥＢＳブロック共重合体、粘着付与樹脂および鉱油の配合を含むいくつかの配合を示す。物理特性および選択したレオロジデータも示す。略語「Ｖｉｓ」は、センチポアズ（ｃＰ）で報告される粘度を指し、３５０°Ｆ（１７７℃）にてＡＳＴＭ Ｄ−３２３６に従って判定されたものである。Ｇ−０１は、２５℃にてｄｙｎｅ／ｃｍ^２で報告される貯蔵弾性率を指し、本明細書で説明するレオロジー試験手順に従って判定されたものである。Ｔ_ｘは、摂氏°（℃）で報告される交差温度を指し、かつ、貯蔵弾性率Ｇ−０１が損失係数Ｇ−０２に等しい温度である。Ｔ_ｇは、摂氏°（℃）で報告されるガラス転移温度を指し、本明細書で説明するレオロジー試験手順に従って判定されたものである。交差温度Ｔ_ｘ、貯蔵弾性率Ｇ−０１、損失係数Ｇ−０２およびガラス転移温度Ｔ_ｇを取得することを含むレオロジー試験ＡＳＴＭ手順は、全てＡＳＴＭ Ｄ−４４４０−０１において記載されている。環球式軟化点（Ｒ＆Ｂ ＳＰ）は、°Ｆまたは℃で報告され、かつ、ＡＳＴＭ Ｅ−２８に従って判定されたものである。

表１に示す混合物の全ては、熱老化中に相分離なく優れた適合性を示した。また、溶融されたときに明確であり、これは、良好な適合性を示す。
表２において、２つの従来技術製品を物理特性とともに示す。Ｈ９５６４は、おしめ構造製品として使用されるオレフィン系ホットメルトである。Ｈ２００８０は、また、使い捨ておしめ構造製品であるが、非水素化スチレン系ブロック共重合体を基本とするものではない。これらの製品のどちらも、ＥＶＡを含有していない。共に、Ｂｏｓｔｉｋ， Ｉｎｃから市販されている。

性能
接着剤剥離性能を判定するために、第１の品質の不織布製の１５グラム／平方メートル（１５ｇ／ｍ^２つまり１５ＧＳＭ）スパンボンド不織布トップシートのサンプル積層体をＮｏｒｄｓｏｎ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ（商標）スプレーヘッドおよび２インチ幅の接着剤接着性パターンを使用して通気性ポリエチレンに接着した。一定の７５°Ｆおよび５０％の相対湿度にて維持される空調を施した部屋で１２インチ／分の速度にてＩｎｓｔｒｏｎ引張り試験機によって引き離される前に積層体を２４時間自然放置させた。剥離力をグラム単位で測定して、試験開始及び停止からの変動性を低減するために試長の最初及び最後の５パーセントを排除した後に平均剥離強度を判定することによって剥離値を計算した。この試験を２つの異なる付加レベル、２．０グラム／平方メートルおよび４．２グラム／平方メートルで行った。接着剤を１４９℃（３００°Ｆ）の温度にて塗布し、風乾時間は、０．１２秒であった。従来技術による接着剤ならびに実施例１および３〜５の各々の剥離力を表３に示す。剥離力値は、グラム／インチ幅で示す。

ブロッキング試験
接着剤サンプルのいくつかを耐ブロッキング性について評価した。この試験において、積層体の不織布の層が第２の不織布と直に接触するように、４．２ＧＳＭの付加レベルにて準備されるような積層体のサンプルを不織布の別の層に当接させる。これは、おしめがパッケージ内にあるときに起こることと似ている。１平方センチメートルにつき２００グラムに等しい重しを構造体に載置して４８時間６０℃（１４０°Ｆ）にて培養庫に入れる。その後、サンプルを培養庫から取り出して室温に自然冷却させる。２枚の不織布層を分離するために必要とされる平均剥離力を１２インチ／分のクロスヘッド速度でＩｎｓｔｒｏｎ引張り試験機を使用して判定する。
典型的なスチレンブロック共重合体系構造製品Ｈ２００８０は、この試験において１１２グラム／インチ幅のパターンのブロッキング試験値を示した。これは、容認できないほど高い値であり、この値であれば、おしめを開くとたぶん基材の引裂が発生するであろう。この試験については、できるだけ低い剥離力を有することが望ましい。典型的には、５０グラム／インチ幅未満のサンプルの力が望まれる。更に好ましくは、２５グラム／インチ未満である。Ｈ９５６４は、オレフィン系おしめ構造接着剤であり、境界値である２６グラム／インチという値を示した。
ブロッキング力は、不織布の秤量に非常に左右される。秤量が低いほどブロッキング値は高くなるが、布は、接着剤が露出される空き空間が多くなるからである。
第２のより厳しいブロッキング試験を２つの異なる秤量の不織布を使用して行った。不織布の基材は、１８ＧＳＭおよび１０ＧＳＭの秤量を有するスパンボンド不織布であった。まず、ポリエチレン／不織布積層体を先述したように準備したが、接着剤付加速度を構造体用途には高いと考えられる７グラム／平方メートルに増大させた。多くのおしめ用途については、１０ＧＳＭ不織布は、かなり低いと考えられるので、７ＧＳＭ接着剤付加と１０のＧＳＭ不織布の組み合わせは、非常に難しい組み合わせである。
表１の実施例１および２をこの試験において評価した。実施例１では、１８ＧＳＭ不織布で８グラム／インチ、１０ＧＳＭ不織布で２０グラム／インチのブロッキング値が出た。実施例２では、１８ＧＳＭ不織布および１０ＧＳＭ不織布について、それぞれ、８グラム／インチ、１５グラム／インチの値が出た。

Claims (31)

1. ホットメルト接着剤組成物であって、
   以下の成分、すなわち、
   約５重量％〜約４０重量％のエチレン酢酸ビニル共重合体と、
   約３０重量％〜約７０重量％の粘着付与樹脂と、
   約２重量％〜約３０重量％の水素化スチレン系ブロック共重合体と、
   約２重量％〜約４０重量％の液体可塑剤と、
   約０重量％〜約５重量％の安定剤との配合
   を含み、
   前記成分は、合計で１００重量％の前記組成物となり、前記組成物の粘度は、３２５°Ｆにて約２０，０００センチポアズ以下である、組成物。
2. 前記組成物は、２５℃にて、約１×１０^６ｄｙｎｅ／ｃｍ^２を上回る貯蔵弾性率を有する、請求項１に記載の組成物。
3. 約１０重量％〜約２８重量％の前記エチレン酢酸ビニル共重合体を含む、請求項１に記載の組成物。
4. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体は、約５ｇ／１０分を上回るメルトインデックスを有する、請求項１に記載の組成物。
5. 約１０重量％〜約３０重量の前記可塑剤を含む、請求項１に記載の組成物。
6. 前記組成物は、３２５°Ｆにて、１５，０００センチポアズ以下の粘度を有する、請求項１に記載の組成物。
7. 前記組成物は、３２５°Ｆにて、１０，０００センチポアズ以下の粘度を有する、請求項１に記載の組成物。
8. 前記水素化スチレン系ブロック共重合体は、約２０重量％〜約３５重量％のスチレン含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
9. 前記水素化スチレン系ブロック共重合体は、約２５重量％〜約３５重量％のスチレン含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
10. 前記水素化スチレン系ブロック共重合体は、約３０重量％未満のジブロック含有量を有する、請求項１に記載の組成物。
11. 前記水素化スチレン系ブロック共重合体は、ジブロック含有量を実質的に有していない、請求項１に記載の組成物。
12. 約７重量％〜約２０重量％の水素化スチレン系ブロック共重合体を含む、請求項１に記載の組成物。
13. 前記粘着付与樹脂は、約９０℃以上の軟化点を有する、請求項１に記載の組成物。
14. 前記粘着付与樹脂は、約９５℃〜約１４０℃の軟化点を有する、請求項１に記載の組成物。
15. 前記粘着付与樹脂は、約９５℃〜約１３０℃の軟化点を有する、請求項１に記載の組成物。
16. 約４０重量％〜約６５重量％の前記粘着付与樹脂を有する、請求項１に記載の組成物。
17. 約４５重量％〜約６０重量％の前記粘着付与樹脂を有する、請求項１に記載の組成物。
18. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体の前記酢酸ビニル含有量は、約８重量％〜約２８重量％である、請求項１に記載の組成物。
19. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体の前記酢酸ビニル含有量は、約８重量％〜約１８重量％である、請求項１に記載の組成物。
20. 前記液体可塑剤は、鉱油および液体ポリブチレンから成る群から選択される、請求項１に記載の組成物。
21. 約石油系ワックス、微晶ワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、合成ワックスおよびポリオレフィンワックスから成る群から選択された最大１０重量％までワックスを更に含む、請求項１に記載の組成物。
22. 請求項１に記載の接着剤組成物でともに接合された不織材の第１の層と、不織材の第２の層とを備える積層体。
23. 請求項１に記載の接着剤組成物でともに接合された不織材の第１の層と、フィルム材料の第２の層とを備える積層体。
24. 前記フィルムは、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、エチレン―プロピレン共重合体フィルム、または、布のような被覆フィルム材料を含む、請求項２３に記載の積層体。
25. 請求項１に記載の接着剤組成物を含む物品。
26. 使い捨ておしめ、生理用ナプキン、ベットパッド、救急絆、外科的ドレープ、テープ、ラベル、プラスチックシート、不織布シート、紙シート、厚紙、本、フィルタ、または、パッケージを備える、請求項２５に記載の物品。
27. 積層体を作製する方法であって、
    第１の方向に第１の基材を供給するステップと、
    前記第１の方向に前記第１の基材から離間された第２の基材を供給するステップと、
    前記基材の一方又は両方に請求項１に記載の接着剤組成物を塗布するステップと、
    前記積層体を形成するために共に前記基材を圧縮するステップと、
    を含む、方法。
28. 前記第１又は第２の基材は、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム、布のような被覆フィルム材料、または、不織材を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記第１及び第２の基材の少なくとも１つは、エラストマである、請求項２７に記載の方法。
30. 前記接着剤は、繊維の形で連続的にまたは間欠的に塗布される、請求項２７に記載の方法。
31. 前記接着剤は、ビーズ、ドット、またはフィルムの形で連続的にまたは間欠的に塗布される、請求項２７に記載の方法。