JP2018009153A - 粘着付与樹脂、粘着付与樹脂エマルジョン、水系接着剤組成物、ポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物 - Google Patents

粘着付与樹脂、粘着付与樹脂エマルジョン、水系接着剤組成物、ポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物 Download PDF

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【課題】各種水系接着剤、特にポリクロロプレンラテックス接着剤組成物の常態接着強度及び耐熱接着性を維持しつつその初期接着強度を良好ならしめる新規なロジンエステル系粘着付与樹脂提供。【解決手段】(A)ロジン、(B)α,β不飽和カルボン酸変性ロジン、及び(C)アルコールの反応物であって、デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量が20質量%以上であり、かつ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される全体のピーク面積(S1)に対する重量平均分子量1,200以上の成分のピーク面積(S2)の比率が20〜50%であるものからなる粘着付与樹脂。好ましくは、(A)成分が天然ロジン及び/又は不均化ロジンであり、(B)成分のα,β不飽和カルボン酸がフマル酸及び/又はマレイン酸であり、(C)成分が2価、3価及び4価のアルコールから選ばれる一種以上である、粘着付与樹脂。【選択図】なし

Description

本発明は、粘着付与樹脂、粘着付与樹脂エマルジョン、水系接着剤組成物及びポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物に関する。
接着剤は、包装、建築、建材等の幅広い分野で利用されており、一般的にはポリクロロプレンや、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリル系重合体、天然ゴム、酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタンのベースポリマーに、タック等の粘着特性を付与するために粘着付与樹脂が添加されている。
接着剤としては、従来、溶剤型が汎用されてきたが、溶剤型接着剤は、トルエンや酢酸エチル、ノルマルヘキサン等の有機溶剤を含む。そのため、大気汚染等の環境負荷がより少なく、安全衛生に優れ、かつ省資源に適するものとして、水系接着剤の検討が盛んに行われている。
従来、水系接着剤としては、ポリクロロプレンラテックスやスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、アクリル系重合体エマルジョン、天然ゴムラテックス、酢酸ビニル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、ウレタン系エマルジョン等の水系ベースポリマーに、ロジン類やロジン誘導体、石油系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂等の粘着付与樹脂エマルジョンを配合したものが知られている。
前記水系接着剤の中でも、ポリクロロプレンラテックスをベースポリマーとする水系接着剤は初期接着強度が高く、接合しようとする被着体の双方にこれを塗布し、乾燥後に接着剤層同士を貼り合わせると、直後から高い接着力が発現する。こうした特徴から、ポリクロロプレンラテックス系の水系接着剤は、水系コンタクト型接着剤としての利用を期待されている。反面、前記した溶剤系接着剤と比較して初期接着強度が劣り、その改良が課題とされてきた。
前記初期接着強度を向上させる手段としては、ロジン変性フェノール樹脂をエマルジョン化した粘着付与剤をポリクロロプレンラテックス接着剤に添加する手法が知られている。(特許文献1)。しかし、得られる接着剤の使用中にフェノールが遊離し、作業環境が悪化する問題があった。また、フェノールの遊離が少ない粘着付与剤として、テルペンフェノール樹脂をエマルジョン化したものがあるが、該粘着付与剤を添加したポリクロロプレンラテックス接着剤は耐熱接着強度に劣る問題があった。
フェノールフリーの粘着付与剤として、ロジンエステルをエマルジョン化したものも知られているが(特許文献2)、これを添加したポリクロロプレンラテックス接着剤は初期接着強度が不十分であった。
特開2010−1458号公報 特許第3415659号公報
本発明は、フェノールフリーの粘着付与樹脂であって、各種水系接着剤、特にポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物の常態接着強度及び耐熱接着強度を維持しつつ、それらの初期接着強度を良好ならしめる、新規なロジンエステル系粘着付与樹脂を提供することを目的とする。
本発明者は鋭意検討の結果、特定の粘着付与樹脂により前記課題を解決することを見出した。即ち、本発明は、以下の粘着付与樹脂、粘着付与樹脂エマルジョン、水系接着剤組成物、及びポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物に関する。
1.(A)ロジン、(B)α,β不飽和カルボン酸変性ロジン、及び(C)アルコールの反応物であって、下記要件1及び2を充足するロジンエステルからなる粘着付与樹脂。
要件1:デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量が20質量%以上
要件2:ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される全体のピーク面積(S1)に対する重量平均分子量1,200以上の成分のピーク面積(S2)の比率が20〜50%
2.(A)成分が、天然ロジン及び/又は不均化ロジンである、前記項1の粘着付与樹脂。
3.(B)成分をなすα,β不飽和カルボン酸が、フマル酸及び/又はマレイン酸である、前記項1又は2の粘着付与樹脂。
4.(C)成分が、2価アルコール、3価アルコール及び4価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも一種である、前記項1〜3のいずれかの粘着付与樹脂。
5.前記項1〜4のいずれかの粘着付与樹脂の乳化物である粘着付与樹脂エマルジョン。
6.前記項5の粘着付与樹脂エマルジョン及びベース樹脂を含有する水系接着剤組成物。
7.前記項5の粘着付与樹脂エマルジョン及びポリクロロプレンラテックスを含有する、ポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物。
本発明の粘着付与樹脂は、各種水系接着剤、特にポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物の添加剤として利用でき、それらの常態接着強度や耐熱接着強度を低下させることなく、初期接着強度を高め得る。また、フェノールを脱離しないため、作業環境の改善に資する。
本発明の粘着付与樹脂は、ポリクロロプレンラテックス以外の水系ベースポリマーや、非水系ベースポリマーに組み合わせることができる。
本発明のポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物は、初期接着強度、常態接着強度及び耐熱接着強度が求められる靴用接着剤の他、家具や建材用接着剤等の各種接着製品においても有用である。
本発明の粘着付与樹脂は、(A)ロジン(以下、(A)成分)、(B)α,β不飽和カルボン酸変性ロジン(以下、(B)成分)、及び(C)アルコール(以下、(C)成分)の反応物である。
(A)成分としては、各種のロジンを特に限定無く使用することが出来る。具体的には、例えば、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、レボピマール酸、ピマール酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、デヒドロアビエチン酸などの樹脂酸を主成分とするガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン等の天然ロジン;天然ロジンを精製して得られる精製ロジン;天然ロジンを水素化反応させて得られる水素化ロジン;天然ロジンを不均化反応させて得られる不均化ロジン;天然ロジンを重合させることにより得られる重合ロジン等が挙げられ、これらは一種を単独でまたは二種以上を併用できる。
精製ロジンは、蒸留法、抽出法、再結晶法等の各種公知の手段を用いて得ることができる。蒸留法は、例えば通常200〜300℃程度の温度、0.01〜3kPa程度の減圧下で、前記天然ロジンを蒸留すればよい。また、抽出法では、例えば前記天然ロジンをアルカリ水溶液とし、不溶性の不ケン化物を各種の有機溶媒により抽出した後に水層を中和すればよい。また、再結晶法では、例えば前記天然ロジンを良溶媒としての有機溶媒に溶解し、次いで溶媒を留去して濃厚な溶液となし、更に貧溶媒としての有機溶媒を添加すればよい。
水素化ロジンは、各種公知の手段を用いて得ることができる。具体的には、例えば、水素化触媒の存在下、水素雰囲気下、2〜20MPa程度で、前記天然ロジンを100〜300℃程度で加熱すればよい。反応圧力は5〜20MPa程度が好ましく、反応温度は150〜300℃程度が好ましい。水素化触媒としては、担持触媒、金属粉末等各種公知のものを使用することができる。担持触媒としては、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、ルテニウムカーボン、白金カーボン等が挙げられる。金属粉末としては、ニッケル、白金等が挙げられる。これらのなかでは、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金系触媒が、ロジン類の水素化率が高くなり、水素化時間が短くなるため好ましい。なお、水素化触媒の使用量は、天然ロジン100質量部に対して、通常0.01〜5質量部程度、好ましくは0.01〜2質量部程度である。
不均化ロジンは、各種公知の手段を用いて得ることができる。例えば、前記天然ロジン及び/又は精製ロジンを不均化触媒の存在下に加熱反応させればよい。不均化触媒としては、パラジウム−カーボン、ロジウム−カーボン、白金−カーボン等の担持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物等、各種公知のものを例示しうる。該触媒の使用量は、原料となるロジン100質量部に対して通常0.01〜5質量部程度、好ましくは0.01〜1質量部程度であり、反応温度100〜300℃程度、好ましくは150℃〜290℃程度である。
重合ロジンは、各種公知の手段を用いて得ることができる。具体的には、例えば、原料となるロジンを、硫酸、フッ化水素、塩化アルミニウム、四塩化チタン等の触媒を含む有機溶媒中、40〜160℃程度で1〜5時間程度加熱する方法等が挙げられる。有機溶媒としてはトルエンやキシレンが挙げられる。
(A)成分としては、特に初期接着強度の観点より、天然ロジン及び/又は不均化ロジンが好ましく、要件1を達成しやすくすることを加味すると、不均化ロジンが特に好ましい。不均化ロジンにおける樹脂酸組成は特に限定されないが、通常、デヒドロアビエチン酸が30〜100質量%程度である。
(B)成分は、各種ロジンとα,β不飽和カルボン酸の付加反応物である。該ロジンとしては、前記した(A)成分を使用でき、特にα,β不飽和カルボン酸との付加反応の点より、アビエチン酸を20〜50質量%程度含むものが好ましい。また、該α,β不飽和カルボン酸としては、例えば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。これらの中でも、特にフマル酸及び/又はマレイン酸を用いると、本発明に係る粘着付与樹脂を用いた水系接着剤の特に耐熱接着強度が良好になるため好ましい。
(B)成分の製造方法は特に限定されず、各種公知の方法を採用できる。具体的には、例えば、前記(A)成分とα,β不飽和カルボン酸を150〜300℃程度で1〜24時間程度反応させればよい。α,β不飽和カルボン酸の使用量は特に限定されないが、通常、(A)成分100質量部に対して0.1〜20質量部程度である。
(C)成分としては、各種公知のものを特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、1価〜8価のアルコール等が挙げられる。1価アルコールとしては、例えば、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール等の公知のものが挙げられる。2価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ダイマージオール等が挙げられる。3価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリエチロールエタン等が挙げられる。4価アルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトール、ジグリセリン等が挙げられる。5価アルコールとしては、例えばキシリトール等が挙げられる。6価アルコールとしては、例えば、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。8価アルコールとしては、トリペンタエリスリトール等が挙げられる。これらを1種又は2種以上混合して使用してもよい。なお、これらアルコール類には分子中にアミノ基が含まれるアミノアルコールや、分子中にグリシジル基が含まれるグリシジルアルコール、シリル基が含まれるシリルアルコールであってもよい。(C)成分としては、要件2を達成しやすくし、かつ、初期接着強度、常態接着強度、耐熱接着強度のバランスが取れる点で、2価アルコール、3価アルコール及び4価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。
本発明の粘着付与樹脂は、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の反応物である。該反応物の製造態様は特に限定されず、例えば以下の方法が挙げられる。
(ア):(A)成分、(B)成分及び(C)成分をワンポットでエステル化させる方法
(イ):(A)成分及び(C)成分のエステル化物と、(B)成分及び(C)成分のエステル化物とを混合する方法
(ウ):(A)成分及び(C)成分のエステル化物の残存水酸基に(B)成分を反応させる方法
(エ):(B)成分及び(C)成分のエステル化物の残存水酸基に(A)成分を反応させる方法
(オ):(A)成分及び(C)成分のエステル化物に、α,β不飽和カルボン酸を付加させる方法
エステル化反応の条件は特に限定されないが、通常、250〜280℃程度で1〜8時間程度、上記原料を加熱脱水反応させればよい。また、反応時に各種公知のエステル化触媒及び有機溶媒を使用できる。エステル化触媒としては例えば酢酸、パラトルエンスルホン酸等の酸触媒;水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物;酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物等が挙げられる。有機溶媒としては例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、低級アルコール、アセトン等のケトン類、酢酸エチル等の酢酸低級アルキル等が挙げられる。また、エステル化反応は常圧下、加圧下及び減圧下のいずれかの圧力条件で実施できる。
(A)成分、(B)成分及び(C)成分の使用比率は特に限定されないが、初期接着強度、常態接着強度及び耐熱接着強度のバランスを考慮すると、((C)成分に含まれる水酸基のモル)/((A)成分及び(B)成分に含まれるカルボキシル基のモル)=1〜1.5程度であるのがよい。また、(A)成分と(B)成分の使用比率も特に限定されないが、同様の観点より、前者/後者の質量比が通常4〜8程度となる範囲であるのがよい。
本発明の粘着付与樹脂たるロジンエステルは、要件1:デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量が20質量%以上である点に特徴がある。これが20質量%未満の場合、該反応物と接着剤のベース樹脂(特にポリクロロプレンラテックス)との相溶性が悪化し、初期接着強度が発現しなくなる傾向にあるためである。かかる観点より、当該含有量は、好ましくは25〜45質量%程度である。
当デヒドロアビエチン酸由来骨格の前記含有量を調整する方法は特に限定されず、公知の方法を採用すればよい。具体的には、前記製造工程のいずれかの段階で、無触媒下に、250〜300℃で1〜5時間、熱処理したり、不均化触媒の存在下に加熱反応させたりすることによって、(A)成分及び(B)成分中の樹脂酸を不均化することができる。不均化触媒としては、たとえばニッケル、白金などの金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄などのヨウ化物およびパラジウムカーボンなど各種公知のものを例示しうる。該触媒の使用量は、ロジンに対して0.01〜3質量%、好ましくは0.05〜1質量%とされる。反応温度は100〜300℃、好ましくは150〜290℃、加熱時間は1〜8時間、好ましくは2〜5時間とするのがよい。
なお、デヒドロアビエチン酸は、以下に示すように、その分子骨格中に芳香環を有する樹脂酸である。
また、「デヒドロアビエチン酸由来骨格」とは、デヒドロアビエチン酸から第3級カルボキシル基を除いた残りの構造をいう。
前記反応物における、デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量は、各種公知の方法で求め得る。具体的には、例えば、該反応物の加水分解物をガスクロマトグラフ質量分析装置にかけ、保持時間45分付近に観測されるピークを前記化2の構造に帰属するピーク1とし、保持時間15分以降に観測される全ピーク面積のうち、ピーク1の面積比から決定できる。
本発明の粘着付与樹脂たるロジンエステルは、要件2:ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される全体のピーク面積(S1)に対する重量平均分子量1,200以上の高分子量成分の全ピーク面積(S2)の比率が20〜50%である点にも特徴がある。これが50%を超えると、本発明の粘着付与樹脂を含む水系接着剤組成物の接着剤層が硬くなり、初期接着強度が発現し難くなる傾向にある。また、これが20%未満の場合、耐熱接着強度が低下する傾向にある。かかる観点より、S1に対するS2の比率は、好ましくは30〜40%程度である。
本発明の粘着付与樹脂たるロジンエステルは、更に、要件3:ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される全体のピーク面積(S1)に対する重量平均分子量1,200未満の低分子量成分の全ピーク面積(S2)の比率が50〜80%であるのがよい。該低分子量成分としては、例えば、ロジン、ロジンのエステル体、ロジンの酸変性物のエステル体の一部、ロジンに含まれる低沸成分などを例示できる。S2がかかる範囲にあると、接着剤層が柔軟になり、初期接着強度が発現しやすくなる傾向にある。かかる観点より、S2の比率は、好ましくは70〜60%程度である。
本発明の粘着付与樹脂の他の物性としては、例えば軟化点が75〜150℃程度、及び酸価が0.5〜30mgKOH/g程度である。
本発明の粘着付与樹脂は、そのまま溶剤型接着剤の添加剤として使用することもできる。また、そのまま、或いはエマルジョンとなした上で、水系接着剤の添加剤として使用することもできる。
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンは、本発明の粘着付与樹脂の乳化物である。使用する乳化剤としては、例えば、モノマーを重合させて得られる高分子量乳化剤、低分子量アニオン性乳化剤、低分子量ノニオン性乳化剤等が挙げられ、二種以上を併用できる。
前記高分子量乳化剤の製造に用いられるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー類、;(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸系ビニルモノマー類、;マレイン酸、無水マレイン酸等のジカルボン酸系ビニルモノマー類、;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、等のスルホン酸系ビニルモノマー類;及びこれら各種有機酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、有機塩基類の塩、;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系モノマー類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル系モノマー類;酢酸ビニル等のビニルエステル系モノマー類;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマー類;メチルビニルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、炭素数6〜22のα−オレフィン、ビニルピロリドン等のその他のモノマー類等が挙げられ、二種以上を併用できる。
前記モノマーの重合方法としては、例えば、溶液重合、懸濁重合、及び乳化重合が挙げられる。乳化重合には各種公知の反応性乳化剤及び/又は非反応性乳化剤を使用できる。該反応性乳化剤としては、例えば、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水基と、アルキル基、フェニル基等の疎水基を有する界面活性剤であって、分子中に炭素−炭素二重結合を有するものが挙げられる。炭素−炭素二重結合としては、たとえば、(メタ)アリル基、1−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、ビニル基、イソプロペニル基、(メタ)アクリロイル基等の官能基が挙げられる。反応性乳化剤の具体例としては、たとえば、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルエーテル、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンフェニルエーテル、及びそれらのスルホコハク酸エステル塩や硫酸エステル塩があげられ、さらに、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、及びそのスルホコハク酸エステル塩、その硫酸エステル塩、そのリン酸エステル塩、その脂肪族もしくは芳香族カルボン酸塩が挙げられるほか、酸性リン酸(メタ)アクリル酸エステル系乳化剤、ロジングリシジルエステルアクリレートの酸無水物変性物(特開平4−256429号公報参照)、特開昭63−23725号公報、特開昭63−240931号公報、特開昭62−104802号公報に記載の乳化剤等の各種のものが挙げられる。また、反応性乳化剤中のポリオキシエチレンを、ポリオキシプロピレン又はポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンをブロック共重合又はランダム共重合したものに代えたものも挙げられる。なお、これらの市販品としては、例えば、「KAYAMER PM−1」、「KAYAMER PM−2」、「KAYAMER PM−21」(以上、日本化薬(株)製)、「SE−10N」、「NE−10」、「NE−20」、「NE−30」、「アデカリアソープSR−10」、「アデカリアソープSR−20」、「アデカリアソープER−20」(以上、(株)ADEKA製)、「ニューフロンティアA229E」、「ニューフロンティアN117E」、「ニューフロンティアN250Z」、「アクアロンRN−10」、「アクアロンRN−20」、「アクアロンRN−50」、「アクアロンHS−10」、「アクアロンKH−05」、「アクアロンKH−10」(以上、第一工業製薬(株)製)、「エレミノールJS−2」(三洋化成工業(株)製)、「ラテムルK−180」(花王(株)製)等がその代表例として挙げられる。反応性乳化剤は、重合性、得られる高分子乳化剤を用いて本発明の粘着付与樹脂を乳化する際の乳化性の点からポリオキシエチレンアルキルエーテル系のものが好ましく、(メタ)アリル基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルエーテルの硫酸エステル塩を用いることが特に好ましい。これらの市販品としては、「アデカリアソープSR−10」、「アデカリアソープSR−20」(以上、(株)ADEKA製)、「アクアロンKH−05」、「アクアロンKH−10」(以上、第一工業製薬(株)製)が好ましい。また、前記非反応性乳化剤としては、低分子量アニオン性乳化剤として、例えばジアルキルスルホコハク酸塩、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。また、低分子量ノニオン性乳化剤として、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。これら乳化剤の使用量は特に限定されないが、本発明に係る粘着付与樹脂100質量部に対し、固形分換算で1〜10質量部程度、好ましくは2〜8質量部程度である。乳化剤の使用量を1質量部以上とすることにより、確実な乳化を行うことができ、また、10質量部以下とすることにより、初期接着強度が発現しやすく、接着剤層の耐水性も確保できる点で好ましい。
高分子量乳化剤の重量平均分子量は特に限定されないが、通常1000〜500000程度である。
本発明に係る粘着付与樹脂を乳化する方法としては、特に限定されず、高圧乳化法、転相乳化法等の公知の乳化法が挙げられる。高圧乳化法は、粘着付与樹脂を液体状態とした上で、前記高分子量乳化剤、反応性乳化剤及び非反応性乳化剤からなる群より選ばれる少なくとも一種の乳化剤と水とを予備混合して、高圧乳化機を用いて微細乳化した後、必要に応じて溶剤を除去する方法である。粘着付与樹脂を液体状態とする方法は、加熱のみでも、溶剤に溶解してから加熱しても、可塑剤等の非揮発性物質を混合して加熱してもよい。溶剤としては、トルエン、キシレン、メチルシクロヘキサン、酢酸エチル等の粘着付与樹脂成分を溶解できる有機溶剤が挙げられる。前記転相乳化法は、粘着付与樹脂(粘着付与剤)を加熱溶融した後、撹拌しながら乳化剤・水を加えまずW/Oエマルジョンを形成させ、次いで、水の添加や温度変化等によりO/Wエマルジョンに転相させる方法である。
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの固形分濃度は特に限定されないが、通常35〜65質量%程度である。その粒子径も特に限定されないが、体積平均粒子径が通常0.1〜2μm程度であるが、貯蔵安定性の観点より上限は1μm程度、好ましくは0.7μm程度であるのがよい。また、pH及び粘度も特に限定されないが、通常順に2〜10程度で、10〜1000mPa・s程度(25℃、固形分濃度50%)である。
本発明の水系接着剤組成物は、本発明に係る粘着付与樹脂とベース樹脂とを含有する組成物である。該ベース樹脂としては、ポリクロロプレンラテックスや、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、アクリル系重合体エマルジョン、天然ゴムラテックス、酢酸ビニル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、ウレタン系エマルジョン等が挙げられ、一般に各種の水系接着剤に用いられている公知のものを使用できる。またそれぞれを併用することもでき、さらに必要に応じて架橋剤、消泡剤、増粘剤、充填剤、酸化防止剤、耐水化剤、造膜助剤等を使用することもできる。また、公知の粘着付与樹脂を使用してもよい。これら水系接着剤組成物の固形分濃度は通常40〜70質量%程度であり、好ましくは55〜70質量%である。ベース樹脂は、少なくとも1種以上用いればよいが、ポリクロロプレンラテックスを用いることが、加水分解が起こりにくく、オープンタイムが長い、リワーク性があり接着剤としてのハンドリングがよいことから好ましい。
ポリクロロプレンラテックスは、各種公知の方法で製造できる。具体的には、モノマー、乳化剤、連鎖移動剤、重合触媒等の存在下でラジカル乳化重合する方法が工業的に有利な点で好ましい。この際に使用する乳化剤としては、例えばロジン酸の塩類、脂肪酸の塩類、アルキルベンセンスルホン酸Naなどのアルキルスルホン酸塩、ラウリル硫酸Naなどのアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤、カチオン系乳化剤、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子などが挙げられる。連鎖移動剤としては、クロロプレン重合体の製造に一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えばn−ドデシルメルカプタンやtert−ドデシルメルカプタン等の長鎖アルキルメルカプタン類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドやジエチルキサントゲンジスルフィド等のジアルキルキサントゲンジスルフィド類、ヨードホルム等の公知の連鎖移動剤を使用することができる。なお、ゲル分、およびゾルの分子量制御面において長鎖アルキルメルカプタン類またはジアルキルキサントゲンジスルフィド類の使用が好ましい。
重合触媒としては、通常クロロプレンの乳化重合に用いられる過硫酸カリウム等の過硫酸塩、第3−ブチルヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が使用でき、特に限定されるものではない。またアントラキノンスルホン酸ナトリウムや、ホルムアミジンスルフィン酸などを併用することでより円滑に重合反応を進めることが出来る。また重合温度については、一般のクロロプレンの乳化重合では0〜55℃の範囲であることが重合制御上好ましいが、本発明におけるゲル分が3〜40重量%、ゾルの重量平均分子量が40万以上のクロロプレン重合体を得るには、30℃より低い温度で重合することが必要であり、5〜20℃の低温で行うことがより好ましい。より低温で重合を行うことにより、ゲル分を低く抑えかつゾルの重量平均分子量を大きくすることができる。また重合温度を低くすることにより、クロロプレン重合体主鎖中の1,4−トランス構造が増加し、結晶性の高いクロロプレン重合体を得ることができる。クロロプレン重合体の結晶化により、初期接着強度が向上するほか、凝集力の高い接着剤層を得ることが可能となる。
重合停止剤(重合禁止剤)としては、例えば、2,6−ターシャリーブチル−4−メチルフェノール、フェノチアジン、ヒドロキシアミン等を使用することができる。
最終重合率は特に限定されず、70〜100%程度で任意に調節することができる。また、未反応単量体の除去(脱モノマー)は、減圧加熱等の公知の方法によって行えばよい。
前述した方法により得られるクロロプレン重合体は、トルエン不溶分(ゲル含有率)が、20〜99%程度であることが好ましい。これにより、初期接着強度と常態接着強度のバランス優れた水系接着剤組成物を得ることができる。
本発明の水系接着剤組成物の製造法は特に限定されず、本発明に係る粘着付与樹脂及び/又は本発明に係る粘着付与樹脂エマルジョン(以下、両者を「粘着付与樹脂(エマルジョン)」と称することがある)を前記ベース樹脂に混合してもよいし、本発明に係る粘着付与樹脂を溶剤に溶解するか、加熱溶融させるかして前記ベース樹脂に添加し、高せん断回転ミキサー等を使用し混合してもよい。
粘着付与樹脂(エマルジョン)と、前記ベース樹脂との使用割合は特に限定されないが、粘着付与樹脂(エマルジョン)による初期接着強度の効果が十分に発現でき、かつ、過剰使用による耐熱接着強度の低下を引き起こさない適当な使用範囲としては、前記ベース樹脂100質量部(固形分換算)に対して、粘着付与樹脂(エマルジョン)を通常10〜150質量部程度(固形分換算)とするのがよい。
本発明に係るポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物には、さらに、金属酸化物を含有させてもよい。該金属酸化物は、該接着剤の耐水強度や耐熱接着強度を向上させるために添加する。該金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化鉄等が挙げられ、二種以上を併用できる。これらの中でも、酸化亜鉛及び/又は酸化チタンは特に耐水強度の観点より好ましい。また、該金属酸化物はそのままでも、エマルジョン態様でも使用できる。該金属酸化物の使用量は特に限定されないが、通常、ポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物100質量部(固形分換算)に対して0.1〜10質量部程度である。
本発明に係るポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物には、さらに必要に応じて架橋剤、消泡剤、増粘剤、充填剤、酸化防止剤、耐水化剤、造膜助剤等を使用することもできる。
以下に本発明を実施例により更に具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また実施例中、「%」及び「部」は特に断りのない限り「質量%」、「質量部」を意味する。
(デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量)
各例のロジンエステル、及びロジン変性フェノール樹脂におけるデヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量は次のようにして求めた。即ち、各樹脂をn−ヘキサノールに溶解し、各溶液中に水酸化カリウムを加えて、2時間還流反応させた後に、塩酸で中性とすることによって、加水分解した後に、加水分解物が1質量%となるように、オンカラムメチル化剤〔フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキサイド(PTHA)の0.2モルメタノール溶液、ジーエルサイエンス(株)製〕で希釈し、1μlをガスクロマトグラフ質量分析(GC/MS)装置に注入し、測定を行った。メチル化樹脂酸を示すトータルのピーク面積のうち、デヒドロアビエチン酸メチルを示すピーク面積比から、デヒドロアビエチン酸の含有量を求めた。使用したGC/MS装置は、下記の通りである。
ガスクロマトグラフ:「Agilent6890」(商品名、Agilent Technologies Inc.製)
質量分析計:「Agilent5973」(商品名、Agilent Technologies Inc.製)
カラム:「Advance−DS」(商品名、信和化工(株)製)
(重量平均分子量(Mw))
各例のロジンエステル、及びロジン変性フェノール樹脂の夫々の全体としての重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、標準ポリスチレンの検量線から求めた、ポリスチレン換算値として算出した。なお、GPC法は以下の条件で測定した。
分析装置:HLC−8120(東ソー(株)製)
カラム:TSKgelSuperHM−L×3本
溶離液:テトラヒドロフラン
注入試料濃度:5mg/mL
流量:0.6mL/min
注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器:RI
次いで、前記方法で得られたGPCチャートについて、全体のピーク面積に対する重量平均分子量1,200の成分のピーク面積比(%)と、重量平均分子量が1,200未満の低分子量成分のピーク面積比(%)とを、それぞれピーク面積の比率(%)から機械的に求めた。
(粘着付与樹脂の製造)
製造例1
撹拌装置、コンデンサー、温度計及び窒素導入管・水蒸気導入管を備えた反応容器に、不均化ロジン(商品名「ロンヂスR」、荒川化学工業製、酸価160、軟化点70℃)100部、グリセリン8.1部、ジエチレングリコール5.7部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステル1を得た。要件1〜3の値を表1に示す(以下、同様)。
製造例2
製造例1と同様の反応容器に、ガムロジン(商品名「CG−WW」、荒川化学工業製、酸価160、軟化点70℃)100部、グリセリン12.9部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステル2を得た。
製造例3
製造例1と同様の反応容器に、CG−WW 100部、グリセリン8.5部、ジエチレングリコール5.7部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステル3を得た。
製造例4
製造例1と同様の反応容器に、CG−WW 100部、マレイン酸8.4部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に220℃にて2時間反応させた後、グリセリン1.8部、ペンタエリスリトール17.9部を仕込んで250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステル4を得た。
製造例5
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル1を100部、及びロジンエステル4を100部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル5を得た。
製造例6
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル2を100部、及びロジンエステル4を100部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル6を得た。
製造例7
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル3を100部、及びロジンエステル4を100部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル7を得た。
製造例8
製造例1と同様の反応容器に、CG−WW 100部、マレイン酸13.4部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に220℃にて2時間反応させた後、グリセリン17.8部を仕込んで250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステル8を得た。
製造例9
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル1を100部、及びロジンエステル4を25部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル9を得た。
製造例10
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル1を60部、及びロジンエステル4を40部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル10を得た。
製造例11
製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル1を40部、及びロジンエステル4を60部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル11を得た。
製造例12
製造例1と同様の反応容器に、CG−WW 100部、フマル酸10部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に220℃にて2時間反応させた後、グリセリン1.1部、ペンタエリスリトール18.7部を仕込んで250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステルを得た。さらに、製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル1を100部、及び上記で得られたロジンエステルを100部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル12を得た。
製造例13
製造例1と同様の反応容器に、CG−WW 100部、フマル酸0.5部を仕込んだ後、窒素ガス気流下に220℃にて2時間反応させた後、グリセリン12.6部を仕込んで250℃で2時間反応させた後、さらに280℃まで昇温し同温度で12時間反応させ、エステル化を完了させた。その後、減圧下に水分等を除去し、ロジンエステルを得た。さらに、製造例1と同様の反応容器に、ロジンエステル4を100部、及び上記で得られたロジンエステルを100部仕込んだ後、150℃に加熱して撹拌し混合し、ロジンエステル13を得た。
製造例14
製造例1と同様の反応装置に、CG−WW 100.0部、フェノール100.0部仕込んだ後、100℃まで昇温し96%硫酸を2.1部仕込み窒素ガス気流下に3時間反応させた。次いで消石灰を3.0部加えた後、10kPa減圧下で280℃まで昇温し、同温度で4時間反応させた。その後、水分等を除去し、ロジン変性フェノール樹脂を得た。
[粘着付与樹脂エマルジョンの調製]
実施例1
製造例5のロジンエステル5 100部をトルエン70部に80℃にて3時間かけて溶解させた後、アニオン性乳化剤(ネオハイテノールF−13(第一工業製薬(株)製))を固形分換算で3部及び水140部を添加し、1時間撹拌した。次いで、高圧乳化機(マントンガウリン社製)により30MPaの圧力で高圧乳化して乳化物を得た。次いで、70℃、2.93×10−2MPaの条件下に6時間減圧蒸留を行い、固形分50%の粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例2
実施例1において、ロジンエステル5を製造例6のロジンエステル6に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例3
実施例1において、ロジンエステル5を製造例7のロジンエステル7に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例4
実施例1において、ロジンエステル5を製造例10のロジンエステル10に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例5
実施例1において、ロジンエステル5を製造例11のロジンエステル11に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例6
実施例1において、ロジンエステル5を製造例12のロジンエステル12に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
実施例7
実施例1において、ロジンエステル5を製造例13のロジンエステル13に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例1
実施例1において、ロジンエステル5を製造例1のロジンエステル1に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例2
比較例1において、ロジンエステル1を製造例2のロジンエステル2に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例3
比較例1において、ロジンエステル1を製造例3のロジンエステル3に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例4
比較例1において、ロジンエステル1を製造例4のロジンエステル4に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例5
比較例1において、ロジンエステル1を製造例8のロジンエステル8に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例6
比較例1において、ロジンエステル1を製造例9のロジンエステル9に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
比較例7
比較例1において、ロジンエステル1を製造例14のロジン変性フェノール樹脂に代えた他は同様に行い、粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
(ポリクロロプレンラテックスの製造)
製造例1と同様の反応容器に、窒素気流下で、水100質量部、メタクリル酸3.0質量部、亜硫酸ナトリウム0.1質量部、ノニオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンオレイルエーテル、花王株式会社製エマルゲン(登録商標)430、HLB:16.2、分子量:1570)0.5質量部を仕込み、溶解後、撹拌しながらクロロプレン97質量部とn−オクチルメルカプタン0.3質量部を加えた。過硫酸カリウムを開始剤として用い、窒素雰囲気下、40℃で重合し、重合率が95%に達したところでフェノチアジンの乳濁液を加えて重合を停止した。減圧下で未反応の単量体を除去した後、更に減圧下で水分を蒸発させて濃縮をおこない、固形分濃度50%のポリクロロプレンラテックスを得た。
(水系接着剤組成物の調製)
評価例1
前記ポリクロロプレンラテックス100部(固形分換算)と、実施例1の粘着付与樹脂エマルジョン 50部(固形分換算)を混合し、更に金属酸化物として酸化亜鉛エマルジョン(商品名AZ−SW、固形分50%、大崎工業(株)製)1部及びアデカノールUH−526(水溶性ポリウレタン系増粘剤、固形分30%、(株)ADEKA製)1部を添加し、水系接着剤組成物を得た。
評価例2
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例2のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
評価例3
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例3のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
評価例4
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例4のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
評価例5
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例5のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
評価例6
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例6のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
評価例7
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして実施例7のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例1
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例1のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例2
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例2のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例3
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例3のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例4
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例4のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例5
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例5のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例6
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例6のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例7
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとして比較例7のもの50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
比較評価例8
評価例1において、粘着付与樹脂エマルジョンとしてフランスDRT社製のテルペンフェノール樹脂エマルジョン(商品名 DERMULSENE TR 602) 50部(固形分換算)を使用した他は同様にして、水系接着剤組成物を得た。
(試験片の作製)
帆布(25×150mm)2枚各々に、評価例1に係る水系接着剤組成物を300g(固形分)/mとなるよう刷毛で塗布し、80℃雰囲気下9分間乾燥し、室温で1分間放置後に塗布面を張り合わせハンドローラーで圧着した。
(初期接着強度)
圧着後10分間放置してから、引張り試験機(製品名TENSILON RTC−1250A、ORIENTEC製)を用い、引張り速度200mm/minで180°剥離強度を測定した。測定値を表2に示す。
(常態接着強度)
圧着後7日間放置してから、上記引張り試験機を用い、引張り速度200mm/minで180°剥離強度を測定した。測定値を表2に示す。
(耐熱接着強度)
圧着後7日間放置してから、クリープ試験機(製品名クリープテスター、テスター産業製)を用い、50℃雰囲気下にて500gの荷重をかけ、24時間後の剥離距離を測定した。24時間以内に全剥離する場合はその時間を測定した。測定値を表2に示す。
他の実施例及び比較例に係る水系接着剤組成物についても同様に試験片を作成し、初期接着強度、常態接着強度及び耐熱接着強度を評価した。測定値を表2に示す。









Claims (7)

  1. (A)ロジン、(B)α,β不飽和カルボン酸変性ロジン、及び(C)アルコールの反応物であって、下記要件1及び2を充足するロジンエステルからなる粘着付与樹脂。
    要件1:デヒドロアビエチン酸由来骨格の含有量が20質量%以上
    要件2:ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される全体のピーク面積(S1)に対する重量平均分子量1,200以上の成分のピーク面積(S2)の比率が20〜50%
  2. (A)成分が、天然ロジン及び/又は不均化ロジンである、請求項1の粘着付与樹脂。
  3. (B)成分をなすα,β不飽和カルボン酸がフマル酸及び/又はマレイン酸である、請求項1又は2の粘着付与樹脂。
  4. (C)成分が2価アルコール、3価アルコール及び4価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜3のいずれかの粘着付与樹脂。
  5. 請求項1〜4のいずれかの粘着付与樹脂の乳化物である粘着付与樹脂エマルジョン。
  6. 請求項5の粘着付与樹脂エマルジョン及びベース樹脂を含有する水系接着剤組成物。
  7. 請求項5の粘着付与樹脂エマルジョン及びポリクロロプレンラテックスを含有する、ポリクロロプレンラテックス系接着剤組成物。

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