JP3165398B2 - コポリエーテルエステル系ホットメルト材料およびその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホットメルト材料と
してのコポリエーテルエステルに関する。特に本発明は
テレフタル酸（ＴＰＡ）、１，４−ブタンジオール（Ｂ
ＤＯ），トリエチレングリコール（ＴＥＧ）、平均分子
量が６００〜４０００ｇ／モルのポリエチレングリコー
ルからなり、結晶化が速くかつ柔軟性が高い線状又は技
分かれコポリエーテルエステルに関する。このコポリエ
ーテルエステルは繊維工業などにおいて使用される。

【０００２】

【従来の技術】従来技術においては様々なコポリエーテ
ルエステル又はコポリエステルを使用することが数多く
の文献から既に知られている。例えば、欧州特許公報第
ＥＰ−Ａ−０２０４５２８号には、テレフタル酸８５モ
ル％以上、ブタンジオール６５〜９７モル％、分子量が
１０６〜５５０ｇ／モルのポリエチレングリコール３〜
３５モル％からなる食料包装用コポリエステル製フィル
ムが記載されている。この製品の融点は１６０〜２００
℃と高く、このように融点の高いホットメルト接着剤は
繊維工業においては使用できない。

【０００３】ドイツ特許公報第ＤＥ−Ａ−３１３２０５
９号には、テレフタル酸（ＴＰＡ）、イソフタル酸（Ｉ
ＰＡ）、ブタンジオール、分子量が４００〜６００ｇ／
モルのポリアルキレンエーテルジオール１０〜２５％か
らなり、融点が９５〜１２５℃の繊維用ポリエーテルエ
ステル系接着剤が記載されている。また、日本の特開昭
５４−１５３８３５号には、テレフタル酸、イソフタル
酸、ブタンジオール、分子量が３００〜６０００ｇ／モ
ルのポリアルキレングリコール１〜１０％からなる繊維
用ホットメルト接着剤が記載されている。上記特許公報
２件においては、結晶性に対して悪影響を与えるイソフ
タル酸が融点を下げるために使用される。

【０００４】ドイツ特許公報第ＤＥ−Ａ−２８２９３７
５号には、テレフタル酸、その他の酸類、エチレングリ
コール１５〜３０モル％、ジエチレングリコール、ポリ
ブチレングリコール０．５〜５モル％からなる熱可塑性
共重合ポリエステルが記載されており、エチレングリコ
ールおよびポリブチレングリコールを多少使用すること
が必要とされている。

【０００５】ドイツ特許公報第ＤＥ−Ａ−４４３００４
８号には、テレフタル酸、イソフタル酸、ブタンジオー
ルおよびジエチレングリコールとトリエチレングリコー
ルとの混合物からなり、融点が６０〜１３０℃のコポリ
エステルが記載されている。

【０００６】ドイツ特許公報第ＤＥ−Ａ−２７２５７０
９号には、テレフタル酸、ブタンジオール、ポリブチレ
ンテレフタレートに対して分子量が６００〜６０００ｇ
のポリエーテル１〜７％からなる熱可塑性ブロック共重
合体が記載されており、特定のポリマーブロックが使用
されることで統計的（ドイツ語：statistisch）共重合
体とは異なる。

【０００７】欧州特許公報第ＥＰ−Ａ−０１６４９１０
号には、コポリエステル製フィルムおよびこのコポリエ
ステル製フィルムに使用されるホットメルト材料が記載
されている。このコポリエステル系ホットメルト接着剤
は、テレフタル酸８０〜９７モル％およびイソフタル酸
３〜２０モル％、また１，４−ブタンジオール６０〜８
５モル％およびジエチレングリコール１５〜４０モル％
からなる。このコポリエステルの融点は１６０〜２００
℃である。

【０００８】しかし、上記特許公報に記載されている技
術では、結晶化が速く、かつ柔軟性が高い熱可塑性コポ
リエステル系ホットメルト材料が得られず、困難な被着
体に関する工業的用途では使用できないという大きな問
題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、融点が比較的に低く、結晶化が速く、また柔軟性が
高いホットメルト接着剤を提供することにある。融点を
低くすることは、塗布温度を低くできるという利点があ
るので、特に融点が１５０℃以下の被着体の場合に有利
である。

【００１０】結晶化が速いコポリエステルを使用するこ
とは次の理由で有利である。ガラス温度を越えた温度で
ポリマーに機械的強さを付与するには結晶域の形成が必
要となるので、この結晶域が速く形成するほど、接着部
分に対して機械的応力をかけることが可能になる時期が
早くなる。又、ポリマー系ホットメルト接着剤の表面に
おける接着性はその結晶性と直接関係する。つまり、結
晶化が遅ければ、接着剤を塗布したシートなどの粘着性
が長く保たれる。粘着性が長く保たれると、例えばシー
トを巻き取る際、各層が互いに接着しやすく、ロール全
体が使用不可能となってしまうという問題の原因になり
得る。この問題を解決するためには、接着剤を次層から
離隔するいわゆるキャリヤーシートを使用する方法も提
案されているが、この方法を採ると、被着体に押し付け
る際に、このキャリヤーシートを前もって外さなければ
ならないので無駄が発生するとともにコストが高くつく
という問題がある。また、焼き戻し工程（ドイツ語：Te
mperungsprozeduren）を行う方法も提案されたが、時間
とエネルギーがかかるという問題がある。結晶化の速い
ポリマーを使用すれば、この工程は不要となる。

【００１１】また、柔軟性の高い製品の利点も様々な方
面で明らかである。例えば、工業における接着の場合に
は、高柔軟性接着材料を使用しなければ、被着体に応じ
て十分な接着強さおよび抵抗性を確保することが不可能
である。一方、従来接着剤とは違い、被覆又は接合後、
張力を掛けたり変形させても接着性がなくなって被着体
が分離してしまうことが起こらない。このような場合、
永久接合を確保するためには高柔軟性接着剤が唯一の可
能性である。

【００１２】従って、本発明の目的は、特定の原料の組
み合わせにより、比較的低い融点、速い結晶化、高い柔
軟性の三つの条件を成立させることができ、またジオー
ル類の混合物とテレフタル酸からなる新規な統計的コポ
リエーテルエステル系ホットメルト接着材料を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１に
記載の結晶化の速い高柔軟性コポリエーテルエステル系
ホットメルト接着材料により達成される。請求項６〜８
には本発明によるホットメルト接着材料の特別な使用方
法が記載されている。また、その他の従属請求項には本
発明による好ましい実施態様が記載されている。

【００１４】

【発明の実施の形態】特に、本発明の目的は、ブタンジ
オール（ＢＤＯ）、トリエチレングリコール（ＴＥ
Ｇ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、必要に応じ
てその他の線状又は技分かれ脂肪族ジオール類と、また
単一酸成分としてのテレフタル酸とからなる統計的に合
成されたランダムコポリエーテルエステル系ホットメル
ト接着材料により達成される。この高柔軟性製品の粘度
は約１６０℃において２００Ｐａ・ｓ以上が好ましい。

【００１５】単一酸成分としてテレフタル酸を使用すれ
ば、目的範囲を大きく上回った融点を有する製品が得ら
れるという問題も有り得る。融点を下げるために、テレ
フタル酸の一部に代えてイソフタル酸（ＩＰＡ）などの
他酸類を使用する方法も提案されたが、これは結晶性お
よび結晶化速度を大幅に低下させてしまう。

【００１６】本発明においては、ジオール成分としてト
リエチレングリコールを使用することにより、速い結晶
化速度を確保しながら、融点を８０℃以上下げることが
できるという驚くべき効果が得られる。

【００１７】柔軟性の向上については、低分子量エーテ
ルジオールを使用することにより多少の効果は得られる
が、柔軟性の高いポリマーを得るには、ポリエチレング
リコール６００等の高分子量ポリエーテルジオール類を
同時に使用することが必要である。

【００１８】接着剤に関する特許公報の件数の多さにも
係わらず、本発明による単量体の組み合わせはどの公報
にも開示されていなく、その構成および効果は新規であ
る。欧州特許公報第ＥＰ−Ａ−２０４５２８には、テレ
フタル酸８５〜１００モル％、ブタンジオール６５〜９
７モル％、分子量が１０６〜５５０ｇ／モルのポリエチ
レングリコール類３〜３５モル％からなるコポリエステ
ル製フィルムが記載されており、このコポリエステルの
融点は１６０〜２００℃である。本発明と比較すれば、
必須成分としてのトリエチレングリコールがない上に、
ポリエチレングリコールの分子量範囲は本発明における
ポリエチレングリコールより低く、製品の融点も接着フ
ィルムに適用するには高過ぎる。

【００１９】本発明のコポリエーテルエステル系ホット
メルト材料においては、テレフタル酸が単一酸成分とし
て使用される。ジオール成分の合計量に対して、ブタン
ジオールの含有量は４５〜７０モル％、トリエチレング
リコールは２０〜５０モル％である。高分子量ポリエチ
レングリコールとしては分子量が６００〜４０００ｇ／
モルのポリエチレングリコールが２〜１０モル％使用さ
れる。ポリマーの分子量を向上させるために、トリメチ
ロールプロパンなどの多価アルコール類、また必要に応
じてβ−ヒドロキシアルキルアミド類を使用する場合に
は、ブタンジオールの含有量を３モル％以下に下げるこ
ともできる。なお、上記モル％は、本発明のコポリエー
テルエステルにおける各成分からなる単位の割合を表
し、酸単位又はジオール単位の合計量に基づいている。

【００２０】本発明によるコポリエーテルエステル系ホ
ットメルト材料の融点は９０〜１８０℃、好ましくは１
１０〜１７０℃である。１６０℃及び２．１６ｋｇ荷重
の条件でＤＩＮ／ＩＳＯ１１３３に準じて測定した溶融
粘度は、２００Ｐａ・ｓ以上、好ましくは５００Ｐａ・
ｓ以上である。

【００２１】

【発明の効果】本発明の効果は、どの公報にも記載がな
く、テレフタル酸、ブタンジオール、トリエチレングリ
コールおよび高分子量ポリエチレングリコール類の組み
合わせの特殊作用により、融点を目的範囲内に下げるこ
とができるとともに、速い結晶化速度、また極めて高い
柔軟性を確保することができる。本発明のコポリエーテ
ルエステル系ホットメルト材料はその高い柔軟性から、
熱接着（ホットメルト）法に適用することが多いが、公
知の粉体被覆法にも適用できる。

【００２２】

【実施例】次に、下記の実施例および本発明の技術範囲
に包含されない参考例No. ９〜１１により本発明のコポ
リエーテルエステルを他の製品と比較する。

【００２３】融点、ガラス温度および低温結晶点（ｃｏ
ｌｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）
は示差走査熱量計（ＤＳＣ）（１０９０Ｂ型、ＤｕＰｏ
ｎｔ社製）により測定した。溶融ピークの最大値を融
点、二本の基線の中点をガラス温度とした。また、第２
加熱段階における結晶化ピークの最大値を低温結晶点と
した。溶融粘度は、ＤＩＮ／ＩＳＯ１１３３に準じ、ア
ウトフロー（ｏｕｔｆｌｏｗ）法により、１６０℃およ
び２．１６ｋｇ荷重の条件下で測定した。

【００２４】実施例１（実験例No. １） 温度検出器、撹拌機、還流冷却器および蒸留塔を備えた
１０リットルのエステル化反応器に、ブタンジオール
１．１５ｋｇ（１．２７モル）、トリエチレングリコー
ル１．４５ｋｇ（０．９７モル）、平均分子量が６００
のポリエチレングリコール０．８２ｋｇ（０．１４モ
ル）を入れ、窒素ガス雰囲気下で１４０℃で溶融させ
た。なお、この窒素ガス雰囲気は反応の全過程に亘って
持続した。次に、撹拌しながら、テレフタル酸２．８２
ｋｇ（１．２７モル）およびエステル化触媒３ｇを添加
した。内部の温度を徐々に２３５℃まで上げた後、流出
物が得られなくなるまで反応を進めた。次に、熱安定剤
３ｇとともにエステル化触媒をさらに６ｇ添加した後、
温度を２５０℃まで上げ、到達圧が１ｍｂａｒ以下にな
るまで徐々に減圧し、粘度が目的値に達成するまで縮合
反応を２時間以上進めた。

【００２５】得られたポリエステルを６０℃で２４時間
乾燥させたところ、融点が約１２８℃、ガラス温度（Ｔ
Ｇ）が約−５℃、１６０℃および２．１６ｋｇ荷重の条
件で測定した溶融粘度が１１００Ｐａ・ｓであった。

【００２６】実験例No. ２〜１１ 実験例No. １と同様にポリエステルを調製した。その結
果を表１に示す。ＤＳＣによる測定は、７０℃で２４時
間予備乾燥させたポリエステルを対象にした。下記表に
記載のモル％は、得られるコポリエーテルエステルにお
ける各成分からなる単位の割合を表し、酸単位又はジオ
ール単位の合計量に基づいている。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例２ 上記実験例No. １、３と参考実験例No. １０および１１
のコポリエーテルエステルを採用し、初期接着力および
耐熱性を測定するために塗布試験を行った。紡織繊維に
対する接着強さを測定するために、粒度８０〜２００μ
ｍの粉体を、塗布量が４０ｇ／ｍ² になるように市販の
芯地に散布して（ｓｃａｔｔｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ
法）、この芯地を０．４ｂａｒの圧力で市販の表地にプ
レスした。

【００２９】紡織繊維に対する初期接着力（Ｎ／５ｃ
ｍ）を測定するために、幅５ｃｍの紡織ストリップを接
着した試験片を引張試験機（ｔｒａｃｔｉｏｎ ｍａｃ
ｈｉｎｅ）に装着した。試験条件は次のように一定に維
持した。 試験速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ 試験片幅：５００ｍｍ 延伸長：８０ｍｍ 予備ストレス（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ）：０Ｎ 試験温度：２５℃ プレス温度：１７０℃

【００３０】耐熱性を測定するときは、紡織ストリップ
を接着した試験片に２５０ｇ／５ｃｍの分銅をつり下げ
た。分銅をつり下げた試験片を、強制通風炉の中につり
下げ、温度を１℃／ｍｉｎで上げた。接着が解けて分銅
が落ちた温度を耐熱度（℃）とした。

【００３１】

【表２】

【００３２】実施例３ 実験例No. １のコポリエーテルエステルを使用し、引張
試験及び衝撃試験のためにＩＳＯ引張試験用バー及びＩ
ＳＯビームを公知の射出成形法により製造した。ＩＳＯ
５２７、ＩＳＯ１７９およびＤＩＮ５３５０５に準じ、
予備乾燥させたものの引張特性、耐衝撃性およびショア
ー硬度をそれぞれ測定した。結果を以下に示した。 引張弾性率（ＭＰａ） １１０ 降伏点引張強さ（ＭＰａ） １０ 降伏点伸び（％） ２０ 破断点引張強さ（ＭＰａ） １５ 破断点伸び（％） ＞７７５ 新シャルピー（Ｃｈａｒｐｙ Ｎｅｗ）衝撃強度／２３℃（ｋＪ／ｍ²) ３０ 新シャルピー衝撃強度／−３０℃（ｋＪ／ｍ² ） ７０ ショアー硬度Ｄ ４０ 測定不可能になった破断点伸びだけをみても、この材料
の極めて高い柔軟性が確認できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−39680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−125431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08G 63/00 - 63/91 C09J 167/00 - 167/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレフタル酸と脂肪族ジオールからなる
   コポリエーテルエステルからなるホットメルト材料にお
   いて、単一酸成分として酸成分合計量に対してテレフタ
   ル酸１００モル％、ジオールとしてジオール成分合計量
   又は酸成分合計量の１００モル％に対してブタンジオー
   ル８０モル％未満、トリエチレングリコール１５〜６０
   モル％、分子量が６００〜４０００ｇ／モルの高分子量
   ポリエチレングリコール２〜１０モル％からなり、融点
   が９０〜１８０℃であることをを特徴とするコポリエー
   テルエステル系ホットメルト材料。
2. 【請求項２】 ジオール成分合計量の１００モル％に対
   して、ブタンジオールの含有量は４５〜７０モル％で、
   トリエチレングリコールの含有量は２０〜５０モル％で
   あることを特徴とする請求項１に記載のコポリエーテル
   エステル系ホットメルト材料。
3. 【請求項３】 溶融粘度の向上のために、ジオール成分
   合計量に対して三価又は多価ジオールを３モル％以下含
   有することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載
   のコポリエーテルエステル系ホットメルト材料。
4. 【請求項４】 融点が１１０〜１７０℃であることを特
   徴とする上記請求項１〜３のいずれかに記載のコポリエ
   ーテルエステル系ホットメルト材料。
5. 【請求項５】 １６０℃および２．１６ｋｇ荷重の条件
   下でＩＳＯ／ＤＩＮ１１３３に準じて測定した溶融粘度
   が２００Ｐａ・ｓ以上、好ましくは５００Ｐａ・ｓ以上
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   のコポリエーテルエステル系ホットメルト材料。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のコポリ
   エーテルエステル系ホットメルト材料を使用して熱接着
   を行うことを特徴とするコポリエーテルエステル系ホッ
   トメルト材料の使用方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかに記載のコポリ
   エーテルエステル系ホットメルト材料を、様々な粒度に
   調製して、パウダーポイントコーティング法（粉体を被
   着体に点状につける方法）、ペーストポイントコーティ
   ング法（ペーストを被着体に点状につける方法）、又
   は、スカッターコーティング法（粉体を被着体に散布す
   る方法）に使用することを特徴とするコポリエーテルエ
   ステル系ホットメルト材料の使用方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のいずれかに記載のコポリ
   エーテルエステル系ホットメルト材料に軟化剤を定量添
   加してペースト状接着剤に調製して使用することを特徴
   とするコポリエーテルエステル系ホットメルト材料の使
   用方法。