JP2022162601A - 粘着性ゴム組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 適度のタック(初期粘着性)、粘着力、保持性(保持力、凝集力)のバランスに優れた粘着性を有し、粘着剤としての適用が可能な粘着性ゴム組成物を提供する。【解決手段】 ジエン系ゴム100重量部に対して、C5-ジシクロペンタジエン共重合樹脂70~130重量部及びプロセスオイル5~50重量部を含む粘着性ゴム組成物。【選択図】 なし

Description

本発明は、ジエン系ゴム、C5-ジシクロペンタジエン共重合樹脂及びプロセスオイルを含む粘着性ゴム組成物に関するものであり、特に適度のタック(初期粘着性)、粘着力、保持性(保持力、凝集力)のバランスに優れた粘着性を有し、粘着剤としての適用が可能な粘着性ゴム組成物に関するものである。
粘着剤は、水、溶剤、熱などを用いることなく、常温で短時間わずかな圧力を加えるだけで粘(接)着することを可能とする。一般的な粘着剤は、プラスチックフィルム、セロハン、紙、布などに塗布し、各種粘着テープ、粘着ラベル、粘着シートとして多様な粘着製品に加工され、使用されている。
これら粘着剤としては、各種のジエン系ゴムをベースに必要に応じて粘着付与剤、架橋剤、安定剤、可塑剤などを配合して構成される粘着性組成物が知られており、粘着付与剤としては石油樹脂が知られている。
そして、この際の石油樹脂とは、石油類の分解、精製の際に得られる不飽和炭化水素含有留分を重合して得られるものであり、その製造方法としては、不飽和炭化水素含有留分を原料として、フリーデルクラフツ型触媒の存在下に重合する方法が良く知られている。その炭化水素含有留分としては、沸点範囲が20~110℃(C5留分と称する場合もある。)、沸点範囲が140~280℃(C9留分と称する場合もある。)の2種類が一般的であり、C5留分から得られる石油樹脂を脂肪族石油樹脂、C9留分から得られる石油樹脂を芳香族石油樹脂、C5留分とC9留分とを共重合して得られる石油樹脂を脂肪族-芳香族共重合石油樹脂として分類している。また、ジシクロペンタジエン等(DCPDと称する場合もある。)を熱重合することで得られるDCPD重合体を脂環族石油樹脂と称する場合もある。
その中でスチレン-イソプレン-スチレン型ブロック共重合体と粘着付与剤として脂肪族-脂環族共重合石油樹脂、脂肪族-芳香族-ジシクロペンタジエン類共重合石油樹脂などとを含む粘着性組成物が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。また、粘着付与樹脂として、テルペン系樹脂を含む溶剤型天然ゴム系粘着剤が提案されている(例えば特許文献3参照)。
特開2010-132761号公報 特開2018-083857号公報 特公平08-009709号
しかし、特許文献1、2に提案の粘着性組成物は、主なベースポリマーとして熱可塑性エラストマーについて提案されたものであり、ジエン系ゴムを使用した粘着性組成物についてはなんら検討がされていない。特許文献3の提案においては、粘着付与樹脂、特に石油樹脂、またその効果についてはなんら検討されていないものであり、粘着剤としての色調、粘着物性のバランスに改良の余地を有するものであった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、適度のタック、粘着力、保持性のバランスに優れた粘着性を有する粘着性ゴム組成物及びそれよりなる粘着剤を提供することを目的とするものである。
本発明者は、上記の課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、ジエン系ゴムに特定量のC5-DCPD共重合樹脂及びプロセスオイルを含むゴム組成物が優れた粘着特性を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、ジエン系ゴム100重量部に対して、C5-DCPD共重合樹脂70~130重量部及びプロセスオイル5~50重量部を含むことを特徴とする粘着性ゴム組成物及びそれよりなる粘着剤に関するものである。
以下に、本発明に関して詳細に説明する。
本発明の粘着性ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対して、C5-DCPD共重合樹脂70~130重量部及びプロセスオイル5~50重量部を含んでなるものである。
本発明の粘着性ゴム組成物を構成するジエン系ゴムとしては、炭素・炭素二重結合を有するジエン系ゴムに属する範疇のものであれば制限はなく、例えば天然ゴム(NRと記す場合もある。)、ポリイソプレンゴム(IRと記す場合もある。)、ポリブタジエンゴム(BRと記す場合もある。)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBRと記す場合もある。)等が挙げられる。これらは単独で使用しても混合して使用しても良い。ジエン系ゴムの製造方法は特に制限されず、アニオン重合品であっても、乳化重合品であっても良い。その分子量やミクロ構造は特に制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよく、市販品を用いることができる。
本発明の粘着性ゴム組成物を構成するC5-DCPD共重合樹脂は、石油類の熱分解による沸点範囲20~110℃の留分であるC5留分とジシクロペンタジエン類であるDCPDを共重合してなる樹脂である。この際のC5留分としては、沸点範囲20~110℃の留分を挙げることができ、該C5留分の成分としては、例えばブテン、ブタジエン、イソブテン等の炭素数4の脂肪族化合物;2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテン、ピペリレン等の炭素数5の鎖状脂肪族化合物;1-ヘキセン、2-ヘキセン、3-ヘキセン、2-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、2-メチル-2-ペンテン、3-メチル-2-ペンテン、4-メチル-2-ペンテン、2-エチル-1-ブテン、2,3-ジメチル-1-ブテン等の炭素数6の鎖状脂肪族化合物;メチルシクロペンタジエン等の炭素数6の環状脂肪族化合物;1-へプテン、2-へプテン、3-へプテン、2-メチル-3-ヘキセン、4-メチル-2-ヘキセン、3,4-ジメチル-2-ペンテン等の炭素数7の鎖状脂肪族化合物等を挙げることができる。また、DCPDとしては、ジシクロペンタジエン単独はもとより、石油類の熱分解留分である(ジ)シクロペンタジエン留分であってもよく、例えばメチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンを含むものであってもよい。
該C5-DCPD共重合樹脂は、本発明の目的を達成する範囲において共重合成分として影響のない範囲のC9成分を含むことを排除するものではないが、特に色調に優れ、ゴムの改質効果、特に粘着特性を発現するものとする際には、石油類の分解留分における沸点範囲が140~280℃の留分(通常C9留分、芳香族成分留分と称する)を成分として含まないものであることが好ましい。
該C5-DCPD共重合樹脂の製造方法としては、C5-DCPD共重合樹脂の製造が可能であれば如何なる方法を用いてもよく、例えば、C5留分、DCPD、溶媒として、n-ペンタン等のC5留分の飽和炭化水素を用い、重合触媒により重合反応を行う方法を挙げることができる。この際の重合触媒としては、特に限定はなく、例えば三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム、三フッ化ホウ素あるいはその錯体等、中でも触媒活性に優れることから、三フッ化ホウ素のメタノール,プロパノール,ブタノール,イソブタノール、イソペンタノール、フェノール等のアルコール,フェノール錯体が選択される。中でも、ブタノール、イソブタノール、イソペンタノールがより好ましい。また、錯体はそのまま又は三フッ化ホウ素とアルコール類,フェノール類より使用直前にin-suitで調製したものであってもよい。さらに、原料油としては、特に軟化点、色相に優れるC5-DCPD共重合樹脂が得られることから、C5留分25~70重量%、DCPD留分75~30重量%を混合配合してなる原料油であることが好ましい。更に、重合温度としては、特に制限はなく、重合活性が高く生産性に優れるものとなることから、20~80℃が好ましく、特に30~60℃であることが好ましい。また、重合触媒量、重合時間等は、温度や原料油中の水分濃度により適宜選択可能であり、通常、例えば、原料油に対して重合触媒0.1~2.0重量%、重合時間0.1~10時間が好ましい。反応圧力も特に制限はなく、大気圧~1MPaが好ましい。雰囲気も特に制限はなく、中でも窒素雰囲気が好ましい。
また、該C5-DCPD共重合樹脂としては、特にタック、保持力特性に優れる粘着性ゴム組成物となることから、プロトン核磁気共鳴スペクトル装置にて測定したピーク面積における二重結合水素面積が6~13%であることが好ましく、特に8~11%を有するものであることが好ましい。この際のプロトン核磁気共鳴スペクトルとしては、例えば400MHzのプロトン核磁気共鳴スペクトル装置にて測定することができる。
そして、特に粘着性能、色調、熱的安定性に優れる粘着性ゴム組成物となることから、プロトン核磁気共鳴スペクトルにおけるオレフィン性二重結合/ジシクロペタンジエン残基二重結合(面積比)が30/70~75/25であることが好ましく、特に40/60~60/40を有するものであることが好ましく、標準ポリスチレンを標準物質とし、JIS K-0124(2011年)に準拠し、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィにより測定した重量平均分子量が1200~2500であることが好ましく、特に1600~2100の範囲内であることが好ましい、さらに重量平均分子量/数平均分子量が1.5~2.5であることが好ましく、特に1.7~2.2のものであることが好ましい。さらにJIS K-2605(1996年)に準拠し測定した臭素価が40~55(g-Br/100g)であることが好ましく、JIS K-2207(1996年)(環球法)に準拠し測定した軟化点が80~125℃であることが好ましい。
さらに、外観に優れる粘着性ゴム組成物となることから、50重量%トルエン溶液として、ASTM D-1544-63Tに準拠し測定した色相(ガードナー色相)が4~9であることが好ましい。
本発明の粘着性ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対してC5-DCPD共重合樹脂70~130重量部を含むものである。ここで、C5-DCPD共重合樹脂が70重量部未満である場合、得られる組成物は、接着保持力が高くなり粘着性としての性能に劣るものとなる、一方、C5-DCPD共重合樹脂が130重量部を越えるものである場合、得られる組成物は、タックと保持力のバランスに劣るものとなる。
本発明の粘着性ゴム組成物を構成するプロセスオイルとしては、プロセスオイルとして知られている範疇に属するものであれば如何なるものを用いることができ、例えばパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、液状ポリブテン、変性液状ポリブテン、エチレン・αオレフィン共重合体等の炭化水素系合成潤滑油などが挙げられる。これらプロセスオイルの中でも、よりバランスに優れる粘着性ゴム組成物となることから、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルが好ましく、ナフテン系プロセスオイルが特に好ましい。
パラフィン系プロセスオイルの具体例としては、(商品名)ダイアナプロセスオイルPW-32,PW-90,PW-150,PW-380,PS-32,PS-90,PS-380,PS-430,PX-32,PX-90(出光興産(株)製)、(商品名)スタノール40,43N,52,69,149,LP40,LP69,フレクソン845(エッソ石油(株)製)、(商品名)シンタックPA-95,PA-100,PA-140(神戸油化学工業(株)製)、(商品名)コスモプロセス10,40,40C(コスモ石油(株)製)、(商品名)ルブフレックス26,100,400(シェルジャパン(株)製)、(商品名)共石プロセスP-200,P-300,P-500(日鉱共石(株)製)等が挙げられ、ナフテン系プロセスオイルの具体例としては、(商品名)ダイアナプロセスオイルNS-24,NS-100,NM-26,NM-68,NM-150,NM-280,NP-24,NU-80,NF-90(出光興産(株)製)、(商品名)エッソプロセスオイル725,765(エッソ石油(株)製)、(商品名)シンタックN-40,N-60,N-70,N-75,N-85(神戸油化学工業(株)製)、(商品名)シェルフレックス371JY,371N,451,N-40,22,22R,32R,100R,100S,100SA,220RS,220S,260,320R,680(シェルジャパン(株)製)、(商品名)共石プロセスR-50,R-200,R-1000(日鉱共石(株)製)等が挙げられ、芳香族系プロセスオイルとしては、(商品名)ダイアナプロセスオイルAC-12,AC-460,AE-24,AE-50,AE-200,AH-16,AH-58(出光興産(株)製)、(商品名)エッソプロセスオイル110,120(エッソ石油(株)製)、(商品名)シンタックHA-10,HA-15,HA-30,HA-35(神戸油化学工業(株)製)、(商品名)コスモプロセス40A(コスモ石油(株)製)、(商品名)デュートレックス729UK,739(シェルジャパン(株)製)、(商品名)共石プロセスX100-A,X100(日鉱共石(株)製)等が挙げられる。
本発明の粘着性ゴム組成物は、ジエン系ゴム100重量部に対して、プロセスオイル5~50重量部を含むものである。ここで、プロセスオイルが5重量部未満である場合、得られる組成物は可塑性に劣るものとなりタックが不足するものとなる。一方、50重量部を越えるものである場合、得られる組成物は可塑化が行き過ぎたものとなり、粘着力、保持力に劣るものとなる。
さらに本発明の粘着性ゴム組成物は、熱耐久性を付与したものとなることから、酸化防止剤を配合することが好ましい。その際の配合量としてはジエン系ゴム100重量部に対して、2重量部以下が好ましく、特に好ましくは1重量部以下である。具体的な酸化防止剤としては、粘着剤の分野で酸化防止剤として一般に使用されているものであれば特に限定はなく、例えば(商品名)イルガノックス1010が挙げられる。
本発明の粘着性ゴム組成物は、良好なタック、粘着力、保持力を有すると共に、それらのバランスにも優れるものであり、具体的にはJIS Z-0237に準拠し測定したタックが、7ボールNo以上を有するものであることが好ましく、特に9ボールNo以上を有するものであることが好ましい。また、JIS Z-0237に準拠し測定した粘着力は、10N/25mm以上であるものが好ましく、特に13N/25mm以上であるものが好ましい。さらに、JIS Z-0237に準拠し測定した保持力は、150分以上のものであるが好ましく、特に200分以上のものであることが好ましい。
本発明の粘着性ゴム組成物の製造方法としては、該粘着性ゴム組成物が得られる限り特に制限はなく、例えば混練のための適当な形状を持つブレードを備えたブレードミキサーに各配合成分を投入して加熱混練し製造する方法;一軸または二軸のスクリューを備えた押出機型混練機を用いて連続的に製造する方法等が挙げられる。また各配合成分をトルエンなどの溶剤の存在下に攪拌混合して粘着剤溶液とすることができ、さらにゴムラテックスに予めエマルジョン化した炭化水素樹脂を攪拌混合して粘着剤エマルジョンとすることもできる。
本発明の粘着性ゴム組成物は、タック、粘着力、保持力のバランスに優れた粘着性を有し、優れた粘着剤として用いることができ、塗布機を用いてテープ、ラベル、シート等の所望の基材に塗布し、各種の粘着テープ、粘着ラベル、粘着シート等の製品とすることができる。
本発明により、タック、粘着力、保持力のバランスに優れた粘着性を有し、優れた粘着剤を提供することが可能となる。
以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限を受けるものではない。なお、実施例、比較例において用いた分析、試験法は下記の通りである。
C5-DCPD共重合樹脂の分析方法を下記に示す。
~プロトンNMR(核磁気共鳴スペクトル)測定~
C5-DCPD共重合樹脂をクロロホルム-d(和光純薬工業(株)製)に溶解し、通常のNMR測定法で測定した。得られたスペクトルについて、下記の計算式に基づき面積比率を求めた。
二重結合水素面積(%)=(二重結合水素ピーク面積)/(全ピーク面積の合計)×100
オレフィン性二重結合(面積比)=(オレフィン性二重結合水素ピーク面積)/(オレフィン性、DCPD残基の二重結合性水素ピーク面積の合計)×100
DCPD残基二重結合(面積比)=(DCPD二重結合性水素ピーク面積)/(オレフィン性、DCPD残基の二重結合性水素ピーク面積の合計)×100
なお、各ピークは次の通りである。
二重結合水素ピーク:4.4~6.3ppm。
オレフィン性二重結合ピーク:4.4~5.2ppm。
DCPD残基二重結合ピーク:5.3~5.5ppm。
~数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)測定~
ポリスチレンを標準物質とし、JIS K-0124(2011)に準拠してゲル・パーミエイション・クロマトグラフィにより測定した。
~臭素価測定~
JIS K-2605(1996)に準拠した方法で測定した。
~軟化点測定~
JIS K-2207(1996)(環球法)に準拠した方法で測定した。
~色相測定~
50重量%トルエン溶液として、ASTM D-1544-63Tに従って測定した。
粘着性ゴム組成物の粘着物性の評価方法、評価基準を下記に示す。
~タック~
JIS Z-0237に準じ、23℃において傾斜角30度のガラス板上の斜面に長さ10cmの粘着面を上にして貼り付け、直径3/32インチから1インチまでの30種類の大きさの鋼球を斜面の上方10cmの位置より初速度0で転がして粘着テープ上で停止する最大径の球の大きさ(単位:ボールNo(=×1/32インチ))で表示した。
~粘着力~
JIS Z-0237に準じ、ステンレス板に幅25mm×長さ100mmとした粘着テープを貼り付け、23℃において300mm/分の速度で180度の方向に剥離して剥離力(単位:N/25mm)を測定した。
~保持力~
JIS Z-0237に準じ、ダンボールに25mm×25mmの面積が接するように粘着テープを貼り付け、50℃において1kgの荷重を加えて粘着テープがダンボールより脱落するのに要する時間(単位:分)を測定した。
合成例1
内容積2リットルのガラス製オートクレーブに、原料油としてナフサの分解により得たC5留分50重量%(シクロペンタジエン濃度 1.5%含有)、DCPD留分50重量%からなる原料油を調製し仕込んだ。次に、窒素雰囲気下で40℃に調節した後、フリーデルクラフツ型触媒として三フッ化ホウ素イソブタノール錯体を原料油100重量部に対して、1.4重量部加えて2時間重合した。その後、苛性ソーダ水溶液で触媒を除去し、油相の未反応油を蒸留してC5-DCPD共重合樹脂(樹脂Aと称する。)を得た。評価結果を表1に示す。
合成例2~4、合成例7
原料油としてナフサの分解により得たC5留分(シクロペンタジエン濃度 1.5%含有)とDCPD留分からなる原料油の重量割合を表1、表2に示す通りとした以外は、実施例1と同様の方法により、C5-DCPD共重合樹脂(樹脂B、C、D、Gと称する。)を得た。評価結果を表1、表2に示す。
合成例5~6、合成例8
原料油としてナフサの分解により得たC5留分55重量%、DCPD留分45重量%からなる原料油として調製し、C5留分中のシクロペンタジエン濃度を表1、表2に示す通りとした以外は、実施例1と同様の方法により、C5-DCPD共重合樹脂(樹脂E、F、Hと称する。)を得た。評価結果を表1、表2に示す。
Figure 2022162601000001
Figure 2022162601000002
実施例1
ジエン系ゴムとして天然ゴム(RSS#3、ムーニー粘度ML1+440)100重量部に対して、樹脂A100重量部、ナフテン系プロセスオイル((商品名)ダイアナプロセスオイル NS-100、出光興産社製)20重量部、酸化防止剤((商品名)イルガノックス1010、チバスペシャルティケミカルズ社製)1重量部をトルエンに溶解混合し、不揮発分濃度23%の粘着性ゴム組成物を溶液として得た。
得られた粘着性ゴム組成物の溶液を厚さ25μmのポリエステルフィルムに、糊厚35μmになるように塗工し、そのシートのタック(初期接着力)、粘着力および保持力を測定した。その結果を表3に示す。
得られた粘着性ゴム組成物はバランスの優れたタック、粘着力及び保持力を示した。
実施例2~12
粘着性ゴム組成物の配合を表3、表4に示す通りとした以外は、実施例1と同様の方法により粘着性ゴム組成物を調製し、評価を行った。その結果を表3、表4に示す。
得られた粘着性組成物はバランスの優れたタック、粘着力及び保持力を示した。
Figure 2022162601000003
Figure 2022162601000004
比較例1~5
組成物の配合を表5に示す通りとした以外は、実施例1と同様の方法により組成物を調製し、評価を行った。その結果を表5に示す。なお、比較例3は、樹脂Aの代わりに、市販の石油樹脂((商品名)T-REZ RA100、ENEOS(株)製;樹脂I)を用いたものである。
Figure 2022162601000005
本発明の粘着性ゴム組成物は、タック、粘着力、保持性のバランスに優れ、粘着剤としての適用が可能であり、工業的にも非常に有用である。

Claims (5)

  1. ジエン系ゴム100重量部に対して、C5-ジシクロペンタジエン共重合樹脂70~130重量部及びプロセスオイル5~50重量部を含むことを特徴とする粘着性ゴム組成物。
  2. C5-ジシクロペンタジエン共重合樹脂が、下記特性(1)~(5)のいずれをも満足するC5-ジシクロペンタジエン共重合樹脂であることを特徴とする粘着性ゴム組成物。
    (1)プロトン核磁気共鳴スペクトル装置にて測定したピーク面積における二重結合水素面積が6~13%、オレフィン性二重結合/ジシクロペンタジエン残基二重結合(面積比)が30/70~75/25。
    (2)標準ポリスチレンを標準物質とし、JIS K-0124(2011)に準拠し、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフにより測定した重量平均分子量が1200~2500、重量平均分子量/数平均分子量が1.5~2.5。
    (3)JIS K-2605(1996)に準拠し測定した臭素価が40~55(g-Br/100g)。
    (4)JIS K-2207(1996)(環球法)に準拠し測定した軟化点が80~125℃。
    (5)50重量%トルエン溶液として、ASTM D-1544-63Tに準拠し測定したガードナー色相が4~9。
  3. ジエン系ゴムが、天然ゴムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の粘着性ゴム組成物。
  4. 請求項1~3のいずれかに記載の粘着性ゴム組成物よりなることを特徴とする粘着剤。
  5. さらに溶剤を含む溶液型であることを特徴とする請求項4に記載の粘着剤。
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