JP3861127B2 - 感圧性クレヨン接着剤 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明はクレヨンのりに関し、特に保管および取り扱い安定性改善のための結晶化添加剤を含むアクリル酸をベースとするクレヨンのりに関する。
背景の発明
接着剤の使用は、技術上ありふれたことである。一般的に使用される接着剤は、容器中の液体、半流動性またはスティック形態、ペースト、あるいは使用前に水、熱、または溶剤による活性化を要する固体として入手できる。多くの接着剤には、1種またはそれ以上の揮発性溶剤が使用される。あるいは結合を堅固にするため、塗布後にある種の硬化機序が作用する場合もある。
多くの接着剤材料には特別な保管条件または包装が必要とされ、例えば白色ボンドおよびスティックのりは、しっかりふたを閉めて保管しないと溶剤が揮発して接着剤が次回の使用に適さなくなる。
固形接着剤スティックのアイデアが出てからしばらくたつが、多くの製品は、特にユーザーフレンドリーではない。
いくつかの固形接着剤スティックは、筆記性に劣り粘着度が最小であり、オープン（結合）時間が最短で接着特性に劣る。その他の固形接着剤スティックは、表面への塗布が困難だったり、結合する両方の表面への接着剤塗布が必要だったり、確実に結合させるために堅い物で幾度かこすったり、あるいは結合のために（子供あるいは大人が手または指で単にこする圧力よりもはるかに大きい）非常に高い圧力をかけなくてはならない。
発明の要約
簡潔に述べると本発明は、アクリルポリマーと、粘着性付与アクリルポリマーと、特定の懸垂マクロマー単位を含有するアクリルポリマーと、長鎖アルキル（メタ）アクリル酸モノマーを含有するアクリルポリマーと、マクロマー基および長鎖アルキル基の双方を含有するアクリルポリマーと、結晶性添加剤を含むアクリルポリマーとを含むクレヨンのりを提供する。
本発明のクレヨンのりは、
(a)i. アルキル炭素鎖長が炭素原子18乃至22個である少なくとも1種の結晶性モノマー単位10乃至96重量部と、
ii. アルキル炭素鎖長が炭素原子14乃至175個である少なくとも1種のワックス様で柔軟なモノマー単位0乃至70重量部と、
iii. Tmが100℃の範囲にある少なくとも1種の粘着性付与モノマー単位90乃至4重量部と、
iv. 酸官能基を有するモノマー単位0乃至10重量部と、
v. 平均炭素鎖長が18乃至22のマクロマー単位0または0.5乃至20重量部と、
vi. 炭素鎖長が炭素原子30乃至50個の範囲にある少なくとも1種の長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位0または2.5乃至20重量部と
を含むアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b) 粘着性付与剤0乃至50重量部と、
(c) 結晶性添加剤0乃至35重量部と、
(d) 充填剤0乃至50重量部と
の混合物を含む。
アクリルポリマーを含むこれらの接着剤調合物を、クレヨンの形に成型してクレヨンのように使用すると、基材上に接着剤が付着する。塗布中に生じる摩擦熱によってポリマーが融け、一過性の粘着性接着剤が提供される。筆記性があり、また一過性の粘着性接着剤も付着する機能性クレヨンのりは、ベースアクリレートおよび粘着性付与アクリルポリマーから調製できる。改善された温度保管安定性を有する機能性クレヨンのりは、鎖長のより長いアルキル基を含有するアクリルポリマー、および結晶性添加剤を含有するアクリルポリマーから調製できる。改善された筆記性および改善された温度安定性を有する機能性クレヨンのりは、マクロマー基を含有するアクリルポリマーから調製でき、より好ましくはマクロマー基および鎖長のより長いアルキル基の双方を含有するアクリルポリマーから調製できる。さらに粘着性付与アクリレートおよびマクロマーアクリレートに特定の結晶性添加剤を添加し、温度安定性を同様に改善することもできる。機能性でありより高い温度安定性も有するクレヨンのりは、背景文献中のクレヨンに対し顕著な改善を提供する。
有利なことに本発明のクレヨンのりは、強固な結合を形成するが、乾燥せず製品機能に有害な成分損失を防止するためのバリヤタイプの包装も必要としない。さらに、このような特性を有するため、最小かつ無駄のより少ない包装のオプションが利用できる。さらに別の利点としてはスティックが固形状であることで、現在の液状接着剤でよく見られるしたたり落ち、こぼれ、および意図しない塗布が防止される。クレヨンのりが特に有用であるためには、子供がクレヨンのりで文字や絵をかけるような特性をクレヨンに与えなくてはならない。
本発明のクレヨンのりは、紙、厚紙、木、工作材料その他での軽度な接着タスクのために、特定の塗布部位／領域に調節された量の接着剤を塗る手段として学校、家庭およびオフィス市場で特に有用である。本発明のクレヨンのり調合物は、良好な筆記性（容易な塗布）、良好な粘着性（フィンガータック）、良好な即時接着（迅速な張り付き）、良好なオープン時間（結合形成時間）を提供し、結合形成のための所用塗布圧力が低い（手または指で単にこするだけ）ことで技術分野に改善をもたらす。
本発明のその他の長所としては、(1)易燃性、毒性および臭いなどの揮発性有機溶剤の問題がない、(2)使用していない時、特にキャップなしの状態でも水性スティックのりのように乾燥しない、(3)即時の粘着度、すなわち塗布後、接着剤が「乾く」のを待たないで良い、(4)水性スティックのりに時として見られる紙基材のしわ形成がない、(5)高価な容器が必要ない、および(6)大人や子供が容易に使用できることが挙げられる。
ここでの用法では、
「結晶性モノマー単位」とは、そのホモポリマーのTmが約45乃至約68℃であるモノマーを意味する。
「オープン時間」とは、塗布された接着剤が別の基材と結合形成するのに十分な粘着性を保持する時間を意味する。
「粘着性の」とは、触った時にねばねばすることを意味する。
「マクロマー」とは、少なくとも1種の二官能基を含有するテレケリックポリマーを意味する。
「テレケリック」とは、別の分子と選択的に反応し結合を形成する能力がある官能末端基を1種またはそれ以上含有するポリマーまたはプレポリマーを意味し、テレケリックポリマーまたはプレポリマーの官能価は、このような末端基の数に等しい。
「ワックス様」とは、そのホモポリマーのTmが25乃至44℃であるモノマーを意味する。
好ましい実施例の説明
有効でかつ消費者フレンドリーであるためには、クレヨンのりは塗布が容易でなくてはならない。このような製品は、必要な接着特性を提供し、物理的に安定でなくてはならない。後者は、使用していない時にクレヨンのりが過度に粘着性であったり、使用時に手に接着剤が付いたりしてはならないことを意味する。
本発明のクレヨンのりは、具体的には以下の特性を有する。第一に、クレヨンのりの融解温度（Tm）は、室温よりも高くなくてはならない。すなわち良好な安定したクレヨンのり製品であるためには、クレヨンは約50℃、好ましくは60℃を超える温度まで流動抵抗性である。このような温度は、保管または輸送状況下で一般的に見られる温度である。第二に、クレヨンのりを紙などの基材上でこすった際、摩擦から生じる熱によりクレヨンのりが溶解することが好ましい。第三に、融解／軟化した接着剤は、容易に基材に移行する。第四に、この融解し移行したポリマーは基材を濡らし、次に感圧性接着剤として機能しなくてはならない。第五に、そこに別の物体を接着する間、接着剤は粘着性を保たねばならない。すなわち許容できる「オープン時間」を有さねばならない。この時間内であれば、接着剤は再固化または結晶化によりさらに丈夫な結合が形成するまで、物体を共に保持して接着するのに十分な強度を有する。
例えば紙製品を張り合わせて2つの固着物を引き離した際に、このさらに丈夫な結合は、接着剤境界面で破断せずに紙を破ったり紙の繊維を引き抜いたりしなくてはならない。紙の破れ／繊維の引き抜きは、用途に対し十二分な結合強度があることを示唆する。
前述のように本発明は、表面にこすりつけてスティック先端に摩擦熱を発生させて塗布する揮発性溶剤を含有しない固形接着剤スティックである。融解温度以上に加熱された接着剤は融けて、こすることで生じる剪断作用により表面に移行する。
市販のスティックのりでは、水性スティック酸ナトリウムゲル系中のポリビニルピロリドンポリマーが使用される。その短所としては、製品の乾燥を防ぐために高価な容器が必要であり、塗布中に即時的なフィンガータックを提供せず、頻繁に紙にしわを作ったりひだを寄せたりすることが挙げられる。
本発明のクレヨンのりは、接着剤組成物として特定のアクリルポリマーと、粘着性付与アクリルポリマーと、マクロマー／アクリルポリマーと、長鎖アルキル基を有するアクリルポリマーと、マクロマー基および長鎖アルキル基の双方を有するアクリルポリマーと、結晶性添加剤を有するポリマーを用いて製造できる。驚くべきことに、2つまたはそれ以上の高いTgモノマーの共重合またはターポリマー形成からは、より低いTg摩擦活性化ポリマーが製造された。
クレヨンのりの製造に使用されるポリマーは、顔料などの充填剤および粘着性付与剤などのその他の添加剤と混合できる。このような追加的成分の量は、追加される成分の特定機能のために通常使用される量である。例証の目的で、本発明の範囲内のクレヨンのりを粘着性付与アクリルポリマーと、粘着性付与剤と、青色顔料との混合物から製造し、青色「着色」クレヨンのりを製造することすることが考察された。成分混合物を使用してクレヨンのりを製造する場合、ベース接着剤ポリマーは50乃至99重量部の範囲で存在し、追加的成分が残りを形成して100重量部になる。
有用な「接着剤」ポリマーとしては、以下の単位の一部または全部を有するモノマー組成物を有するものが挙げられる。結晶性モノマー（例えばODA）、柔軟なワックス様モノマー（例えばSMA）、粘着性付与モノマー（例えばIBOMAのIBOA）、酸をベースとするモノマー（例えば（メタ）アクリル酸）、マクロマー単位（例えばアクリル酸オクタデシル）、および長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位（例えばアクリル酸テトラコンチル）（「A:B:C:D:E:F」とも称し、ここでAは10乃至90重量部であり、Bは0乃至70重量部であり、Cは90乃至10重量部であり、Dは0乃至10重量部であり、Eは0または0.5乃至20重量部であり、Fは0または2.5乃至20重量部であるが、但しポリマーのモノマー単位は100重量部に等しい）。上述のように、接着剤組成物中に接着剤ポリマーと組み合わさった粘着性付与剤を使用することも可能である。
接着剤ポリマーの調製に使用される重合可能なモノマーは、一般に短鎖モノマーがポリマー鎖の骨格に沿って伸びる一方、長鎖成分は一部（重合可能な部分）のみが骨格に組み込まれ、鎖長の大部分はポリマー骨格に懸垂したままになるように組み合わされる。クレヨンのりの製造に特に有用なポリマーは、一般に固有粘度（I.V.）が18乃至22の範囲にある。
本発明のクレヨンのりは、
(a)i. アルキル炭素鎖長が炭素原子18乃至22個である少なくとも1種の結晶性モノマー単位10乃至96重量部と、
ii. アルキル炭素鎖長が炭素原子14乃至175個である少なくとも1種のワックス様柔軟なモノマー単位0乃至70重量部と、
iii. Tmが100℃範囲にある少なくとも1種の粘着性付与モノマー単位90乃至4重量部と、
iv. 酸官能基を有するモノマー単位0乃至10重量部と、
v. 平均炭素鎖長が18乃至22であるマクロマー単位0または0.5乃至20重量部と、
vi. 炭素鎖長が炭素原子30乃至50個の範囲にある少なくとも1種の長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位0または2.5乃至20重量部と
を含むアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b) 粘着性付与剤0乃至50重量部と、
(c) 結晶性添加剤0乃至35重量部と、
(d) 充填剤0乃至50重量部と
の混合物を含む。
本発明のクレヨンのりの製造に特に有用なポリマーとしては、例えばアクリル酸オクタデシル（ODA）、メタクリル酸ステアリル（SMA）、アクリル酸イソボルニル（IBOA）およびメタクリル酸（MAA）またはアクリル酸（AA）などから調製されたものが挙げられる。このように調製されたクレヨンのりは、粘着性が低くオープン時間が短いワックス様硬度のクレヨンから、オープン時間が長い柔軟で粘着性のクレヨンに至るまで様々である。
粘着性付与モノマー（IBOA）濃度がより低く、結晶性モノマー（ODA）濃度がより高いポリマーの組み合わせからは、有用なクレヨンのりもできるが、概して堅くなりがちでそれ自体を好ましくないクレヨンのりが製造される。粘着性付与モノマー（IBOA）濃度がより高く（10乃至40重量%）、結晶性モノマー（ODA）濃度がより低い（10乃至40重量%）ポリマーからは、オープン時間が長い粘着性接着剤を付着する筆記性のより高いクレヨンが製造され、概して好ましい。好ましいアクリルポリマーは、DSCで測定した融解温度（Tm）が25乃至40℃の範囲、融合熱（dH）が35乃至55J/gの範囲にある。
好ましいポリマーは、以下の組成範囲に当てはまる。ODA:SMA:IBOA:AAの重量比が20乃至60:0乃至62:12乃至40:0乃至5であって、より好ましい組成としてはODA:SMA:IBOA:AAコポリマーの重量比が33.33:46.67:20:0.5である。またその他の結晶性モノマーも、本発明を例証するためにここで使用できる。
堅く筆記性に劣り、融解温度が39℃を超えるクレヨンを製造する上述したこれらのアクリルポリマーの性能は、粘着性を提供することで改善できた。これによって融解温度がより低く、より柔軟で粘着性が高くオープン時間が長いクレヨンのりが得られた。上述したようにこれらの粘着性付与クレヨンのりは、堅いワックス様の粘着性が低いクレヨンから、柔軟で粘着性のオープン時間が長いクレヨンに至るまで様々である。もちろんこれには開始ポリマー組成物および粘着性付与剤が影響する。粘着性付与剤の添加量が多すぎると接着剤組成物は液体になってしまう。アクリルポリマーの融解温度および望ましい粘着度によって粘着性付与剤の使用量が定まり、このような量は通常以下の範囲にある。融解温度が35乃至38℃のポリマーに対しては粘着性付与剤10%、融解温度が38.1乃至40℃のポリマーに対しては粘着性付与剤20%、融解温度が40乃至42.6℃のポリマーに対しては粘着性付与剤30%、融解温度42.7乃至45℃のポリマーに対しては粘着性付与剤40%、融解温度が46乃至50℃のポリマーに対しては粘着性付与剤50%。
より好ましい粘着性付与ポリマーは、ODA:SMA:IBOA:MAAの重量比が28乃至60:20乃至60:4乃至20:0乃至5であって好ましい粘着性付与剤としてPiccolyte HM-90を含むというポリマー基準に当てはまり、例としては以下が挙げられる。ODA:SMA:IBOA:MAAの重量比が60:20:20:0.5であって約30重量%のPiccolyte HM-30を含み、好ましくは重量比が44:44:12:0.5であって約20重量%のpiccolyte HM-90を含み、より好ましくは重量比が28:60:12:0.5であって約10重量%のpiccolyte HM-90を含む。もちろん本発明を実証するために、その他の組成物および粘着性付与剤をここで使用することもできる。
本発明でクレヨンのりとして有用な別のアクリルポリマータイプは、マクロマー単位を含有するものである。機能的に反応性のマクロマーは、例えばアクリル酸オクタデシル（ODA）と、アクリル酸ベヘニル（BeA）と、アクリル酸テトラデシル（TDA）、メタクリル酸テトラデシル（TDMA）、アクリル酸ヘキサデシル（HAD）、メタクリル酸ヘキサデシル（HDMA）、ODA、メタクリル酸オクタデシル（ODMA）、アクリル酸エイコシル（ECA）、メタクリル酸エイコシル（ECMA）、BeAおよびメタクリル酸ベヘニル（BeMA）などの混合物との対応するテレケリックプレポリマーから、最終マクロマー融解温度（Tm）が約35乃至70℃、より好ましくは約45乃至60℃の範囲になるように調製される。ODAからは計算上の分子量が2500、5000、11,000および20,000g/モルのマクロマーが、BeAからは計算上の分子量が4500および11,000のマクロマーが調製された。計算上の分子量が約11,000のODAマクロマーをここではODA〜11,000macと称し、その他のマクロマーもそれぞれ同様に称する。マクロマーは、ここで述べるクレヨンのりポリマーのために標準的な重合技術によってアクリルポリマーに組み込まれる。これらの機能的反応性マクロマーとしては、上述の特定マクロマーが挙げられるが、これに限定されるものではない。
好ましいマクロマー／アクリルポリマーは、摩擦活性化後に粘着性の骨格を有し、それに懸垂したワックス様またはワックス様硬度の懸垂マクロマー基を有する。理論に拘束されることは意図しないが、結晶性／ワックス様、ワックス様硬度断片がポリマー鎖間の共結晶化によってポリマーを強化することで筆記性を改善し、ポリマーにより高い温度安定性を提供するものと考えられる。このことはこれらのポリマーのDSCにおいて、ODAマクロマーではおよそ47乃至49℃、BeAマクロマーではおよそ68℃のより高い温度ピークが得られることから実証される。マクロマー含有量が増大するに連れて、これらのピーク強度も増大する。マクロマーが提供するより高度な安定性も、ポリマーが「融解して流動する」温度を測定する単純な融解試験を用いて実証できる。
紙の破れの観点から見たより好ましいマクロマー／アクリルポリマーの例は、ODA:SMA:IBOA:AA:ODA macの重量比が4乃至34:39乃至60:14乃至28:0乃至5:1乃至20であるという基準に当てはまり、より好ましいマクロマー／アクリレート組成物としては、以下が挙げられる。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000 macの重量比が32.3:46.7:20:0.5:1。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜2500 macまたはODA〜20,000 macの重量比が29.3:46.7:20:0.5:4。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜5000 macの重量比が25.3:46.7:20:0.5:8。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000 macの重量比が18.9:56.7:18.9:0.5:5。ODA:SMA:IBOA:AA:BeA〜11,000 macの重量比が18.3:54.9:18.3:0.5:8。もちろん本発明の実証するために、その他の組成物およびマクロマーをここで使用することもできる。
別の方法としてはクレヨンのりの要求事項の全てを満たすが、マクロマーモノマーを使用しない非マクロマーポリマーも、本発明のクレヨンのりの製造に使用できる。アルキル鎖中に炭素原子26乃至34個を有するアクリル酸トリコンチル（TrCA）（Petroliteから）、アルキル鎖中に炭素原子36乃至44個を有するアクリル酸テトラコンチル（TCA）（Petroliteから）、アルキル鎖中に炭素原子46乃至54個を有するアクリル酸ペンタコンチル（PCA）（DIAX-5113、Petroliteから）などのアルキル鎖長の長いアクリレートモノマーを基本的なクレヨンのりポリマーに組み込むことで、温度安定性の優れた接着剤組成物が製造されることが分かった。例えばアクリル酸ペンタコンチルをアクリル酸オクタデシル（ODA）、メタクリル酸ステアリル（SMA）、アクリル酸イソボルニル（IBOA）およびアクリル酸（AA）に組み込むことで、許容できる粘着性、改善された筆記性および大幅に改善された温度安定性を有し、クレヨンのりに成型できるポリマーが得られる。このような接着剤組成物を使用して調製されたクレヨンのりは、95乃至105℃まで安定しており（流動しないと定義される）、優れた筆記性を持ちながら紙に破れを生じることができる。前述したようにこれらの粘着性付与クレヨンのりは、ワックス様で堅く粘着性が低いクレヨンから、柔軟で粘着性のオープン時間が長いクレヨンに至るまで様々である。
マクロマー／アクリルポリマーと同様に、長鎖アルキルポリマーは摩擦活性化後に粘着性の骨格を有し、懸垂した長いワックス様硬度のアルキル鎖を有する。このことは、これらのポリマーのDSC分析において、アクリル酸ペンタコンチル含有ポリマーでは、102乃至110℃、アクリル酸テトラコンチル含有ポリマーではおよそ78℃（50乃至95℃の幅広いピーク）のより高い温度ピークが得られることから分かる。長鎖アルキルモノマーの含有量が増大するに連れて、これらのDSCピーク強度も増大する。ポリマー／クレヨンのりの安定性も、ポリマーが融解して紙の上／内部に流れる温度を測定する単純な融解／浸透試験によって実証できる。
紙の破れおよび温度安定性の観点から見たより好ましい長鎖アルキルアクリルポリマー（炭素鎖長がC30乃至C50の範囲にある）の例は、ODA:SMA:IBOA:AA:PCの重量比が18乃至22:44乃至70:18乃至22:0乃至5:3乃至20という基準に当てはまり、より好ましい長鎖アルキルアクリルポリマー組成物の例としては、ODA:SMA:IBOA:AA:TrCAまたはPCAの重量比が20:54:20:0.5:6、およびODA:SMA:IBOA:AA:PCAの重量比が20:48:20:0.5:12であるものが挙げられる。もちろん本発明を実証するために、その他の組成物および長鎖アルキルアクリレートモノマーをここで使用することもできる。通常、重合可能混合物に必要な長鎖アルキルアクリルポリマーの百分率は、炭素鎖長と釣り合っており、すなわち炭素鎖長が短ければ（C35未満）この成分がより多く必要である。
別の方法として、そして最も好ましい方法としては、本発明のクレヨンのりの製造にマクロマー基と長鎖アルキル基の双方を含有するポリマーを使用することができる。これらの両者を組み込むことで、機能的要求事項を全て満たし、さらに重要なことには改善された筆記性および保管安定性を有するクレヨンのりが製造されることが分かった。ここで有用なマクロマー単位および長鎖のアルキルアクリレートモノマーの双方については、上で述べた。
筆記性、フィンガータック、紙の破れおよび温度安定性の観点から見たより好ましいマクロマー／長鎖アルキルアクリルポリマーは、ODA:SMA:IBOA:AA:ODAmac:PCAの重量比が7乃至30:30乃至62:10乃至20:0乃至5:9乃至17:4乃至10という基準に当てはまり、より好ましい組成物の例としては、ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000mac:PCAの重量比が14.33:42:20:0.5:16.67:6および10:50.4:16:0.5:17:6であるものが挙げられる。
必要に応じて酸、二酸、アルコール、ジオール、ワックスなど直鎖炭化水素ベースの様々な官能基を有する結晶性添加剤をアクリルポリマーに添加して、クレヨンのりにより高い温度安定性を提供することもできる。
結晶性添加剤は、アクリルポリマーに対して融解混和性（融解時に透明単一相系を形成する）であり、冷却時に部分的にまたは安全に結晶化してポリマー中に微細分散相を形成する。これによってポリマーの凝集力を破損することなく、アクリルコポリマーが強化されると考えられる。添加剤／ポリマー配合物は、添加剤の存在により迅速なセットアップ時間を示し、例えば120℃融解から流し込んだ場合、配合物は数秒以内に不透明になり数分以内に固化する。
結晶性添加剤は、結晶性添加剤の融点になるまでは改善された保管安定性（すなわちクリープおよび流動抵抗性）をポリマーに提供する。添加剤の量が中程度で3乃至約35重量%の場合、粘着性は損なわれずむしろ核剤として作用することで再結晶化を促進する傾向がある。添加量がより高くなると、粘着性が低下して接着剤層破損が生じる。
ここで有用であるためには、添加剤はベースポリマーから（少なくとも部分的には）結晶化する。添加剤のn-アルキル鎖長は、一官能価の場合、少なくとも炭素20個、好ましくは少なくとも炭素原子22個であり、融点は少なくとも50℃、好ましくは少なくとも70℃である。
有用な結晶化添加剤の部分的リストとしては、例えば以下が挙げられる。
1. 直鎖
40および50個の炭素鎖長の第一直鎖完全飽和アルコールが特に効果的である。アルコールは対応する直鎖ワックスと比べて、極性のより高いアクリルポリマーに対する混和性がより高い。アルコール配合物は、ワックス配合物よりも粘着性に優れている。
前述したテレケリックポリマー（非機能化）およびマクロマーポリマーもまた添加剤として本発明のアクリルポリマーに添加できる。利点を得るためには、これらをポリマー骨格中に重合させる必要はない。これらは添加剤として、結果的に得られるクレヨンのりポリマーにより高い筆記性と改善された温度安定性を提供する。しかし場合によっては、共有結合したマクロマーの方が性能がより良く見えることもある。テレケリック単位およびマクロマー単位は、Tmが40乃至65℃のホモポリマー性または共重合性であっても良い。これらの融解／流動温度は、ベースアクリルポリマーに安定性と凝集力を提供しこれらの有用性を左右する。ベースアクリレートクレヨンのりポリマーに対するこれらのテレケリックポリマーの相溶性は、コテレケリックポリマーおよびより長いテレケリックポリマーを使用することで調節、改善できる。
クレヨンのりポリマーには、融解混合によって炭酸カルシウム、ケイ酸、ベントナイト粘土、ガラス球およびバブル、木粉などの充填剤を容易に混合できる。希望に応じて、染料や顔料などの着色料も使用できる。熱加工中にポリマーの退色を低下させるために抗酸化剤を使用することもできる。上述の充填剤やTmが38℃を超える高融解点アクリルポリマーまたはコポリマーなどその他の材料による上塗り、紙、紙製ライナー、プラスチックフィルムなどを使用して、クレヨンのりポリマーの特徴に起因して経験されるかもしれないべた付き感を低下させることもできる。上塗りによって、曲げ応力を加えた際の破砕に対する抵抗性として定義されるクレヨンの全般的な（破壊）強度を向上させることができる。このような充填剤の量は、このような充填剤と一般的に結びついた効果を生じるのに効果的な量である。
さらに例えばウッドロジン、ウッドロジンエステル、テレピンなどの当業者に知られた粘着性付与剤を含めた粘着性付与剤をポリマーに混合することもできる。オプションとして、可塑剤または粘着性付与剤などの中実または被包性の材料を添加することもできる。
本発明のクレヨンのりは、学校、家庭およびオフィス市場において紙、厚紙、木、工作材料その他の軽度な粘着用に、特定の塗布部位／領域に調節された量の接着剤を塗る手段としての用途がある。
本発明の特徴および長所は、以下の実施例によってさらに詳しく説明されるが、これらの実施例で述べる特定の材料とその量、およびその他の条件と詳細は、本発明を不当に制限するものではない。特に但し書きのある場合また自明な場合を除き、あらゆる材料は市販品または当業者には既知のものである。
試験法
主観的評価
(1)筆記性は、基材上への接着剤の付着しやすさとして定義し、筆記性が最も高い、すなわち最も塗りやすい場合を5として1から5のスケールで評価した。評価が3の場合、クレヨンは一筆で塗布領域に接着剤を完全に付着した。評価が4または5の場合、接着剤付着量がより多いことを示す。紙基材上に接着剤を付着するために、クレヨンを使うようにクレヨンのりを持って使用した（以下の客観的評価1参照）。
(2)付着した接着剤のフィンガータックを塗布後即座に判定し、評価が5の場合を最も強力であるとした1から5のスケールで評価した。
(3)オープン時間は、接着剤が粘着性を保つ時間であり、筆記性およびフィンガータックとともに評価した。
(4)紙の破れは、接着剤ポリマーの固有強度である。これは以下のいくつかの異なる手順で判定した。
(a) 第1の方法では、上記(1)に述べたようにして付着させた接着剤を70℃のオーブン中で45秒間融解した。サンプルを取りだして紙を接着剤の上に折り畳み一緒に押えた。約5分後に紙をゆっくりと引き離し、紙の破れ/繊維の引き抜きを観察した。
(b) 第2の方法では、上記(1)に述べたようにして接着剤を紙基材の上にこすりつけた。付着した接着剤上に1.26 x 10 cmの紙片をのせ、指先で圧迫した。付着紙片をそれ自身の方向に180°の角度でゆっくりと引っ張って紙が破れるかどうかを評価して、結合強度を主観的に評価した。紙が破れた場合、破れた紙を塗布接着剤領域の全体と比較し、破れた紙の百分率を記録した。紙が破れなかった場合、結合強度を1から5までのスケールで評価した。評価が1の場合、付着物は十分な結合強度を有し2つの基材を共に接着するが、わずかな力で分離する程度に弱かった。評価が5の場合、結合はもう少しで紙が破れる程度に強かった。異なる気候環境を反映するために、試験時間間隔を1時間、1日、1週間などに、また試験温度を70°Ｆ、80°Ｆ、90°Ｆなどに変化させることもできる。
(c) 第3の方法では、上記(1)に述べたようにして1.26 x 12.5 cm断片の厚手色画用紙の一端にクレヨン接着剤を塗布し、この端を反対側に接着して紙の輪を作る。結合を一定間隔で引き離し結合強度を評価した。
客観的評価
(1)筆記性は、A.A.T.C.C.クロックメーター（CM-5型）で5サイクル中に紙の上に付着した接着剤の量によって測定した。試験前に45°の角度を切断した1.3 cm（1/2インチ）直径のクレヨンを保持するために、重さ0.9 kg（2ポンド）のクロックメーターヘッドおよびジグを使用した。クレヨンの先端をジグと一直線にして45°の切断面が移動方向に対して垂直になるようにした。
(2)90°角度剥離粘着性は、温度と湿度を一定にした部屋（22℃／相対湿度50%）で測定した。上述のようにして2.53 cm（1インチ）幅紙片上にクロックメーターで接着剤を塗布した。別の紙片を最初の紙片上に即座にのせて2.2 Kgの重しを転がした。接着剤を塗布した2分後に、ジョー速度30.4 cm/分の材料試験用Sintec System 1 Computerized Systemsで剥離粘着性試験を開始した。
(3)オープン時間は、上述のようにクロックメーターで紙に接着剤を塗り、次に様々な時間間隔で指先による圧迫のみでその上に紙片を接着して測定した。10分間の固定後、紙片を取り除き紙片上部から接着剤への剥離の移動を評価した。「オープン時間」は、付着した接着剤が紙を破る時間と定義した。
(4)融点および融合熱を測定するために示差走査熱量計（DSC）を使用した。試験は、5乃至10 mgのサンプルを-40℃に冷却し、次に10℃/分の割で（特定の試験サンプルにより）100℃または110℃に加熱してDSC 2910示差走査熱量計（DuPontInstruments）で行った。
(5)クレヨン高温安定性は以下のようにして測定した。クレヨンのりを約1mm x 1.3 cm（1/16 x 1/2インチ）の円盤に切って、1枚の紙にのせた。次に円盤を30℃のオーブンに入れ平衡状態にして、時間をかけてゆっくり温度を上昇させた。クレヨンの融点は、ポリマーが融けて流動し始める温度と定義した。
(6)固有粘度はSchott-Gerate GmbH Viscometer, P.O.-TRACH1130, D6238 Hofheim a. Ts. West Germanyを用いてASTMD2857-87によってトルエン中26.0I0.5℃で測定した。
ポリマー調製およびクレヨンのり調製の一般手段
ポリマーおよび結果的に得られるクレヨンのり調製のために用いた一般手順は次の通りである。ポリマーは一般に、35%モノマーの溶剤中で60℃（大部分のポリマー）から、80℃（アクリル酸ペンタコンチル含有ポリマー）の間の異なる重合温度で調製した。ポリマーを60℃の強制空気オーブン中で約24時間、次に120℃で約4時間、100%固形分になるまで乾燥させた。重合溶剤としてトルエンを使用した場合、最終乾燥温度は140℃にした。乾燥した高温のポリマーを剥離ライナー紙を敷いた1.26 x 6.3 cmの円形の型に流し込み、室温に冷却させた。クレヨンのりを取りだしてラベルを付けた。
一般的ポリマー調製法A
実施例No.2。ODA:SMA:IBOA:AAの重量比が33.3:46.7:20:0.5のクレヨンのりポリマー。撹拌装置、温度計、IR2Therm-o-watch、窒素注入口、バブラーおよび還流冷却器を装着した5lの樹脂フラスコ中にEtOAc中の61%ODAを382.48g、SMAを326.69g、IBOAを140.00g、AAを3.50gおよびヘプタンを1150.83g入れた。撹拌および中程度の窒素パージを開始し、反応混合物を65℃に加熱した。その温度で2,2'-アゾビスイソブチロニトリル（VAZO-64）0.5000gを添加し、窒素パージをゆっくりと泡立つ程度にまで減速した。15.5時間後に反応混合物を80℃に加熱して、さらに0.3500gの2,2'-アゾビスイソブチロニトリルを添加し。4時間後に反応混合物を室温に冷却した。
一般的ポリマー調製法B
但し書きのある場合を除き以下の表中のポリマーは全て、全モノマーを基準にして0.5000重量%のVAZO-64を含む35%もモノマーで重合法Bを用いて調製した。
実施例No.1。IBOA:SMA:MAAの重量比が6.43:93.45:0.13のポリマー。1パイント容量のびんにIBOAを5.14g、SMAを74.75g、メタクリル酸(MAA)を0.10g、n-ヘプタンを100.00g、酢酸エチルを20.00g、およびVAZO-64を0.4000g入れた。溶液中に窒素を45秒間迅速に泡立たせて反応混合物から酸素を除去した。びんをテフロンライナー付きキャップで密封し、次に60℃のAtlas Launder-o-meterに16時間入れた。上述のように溶剤を除去し、高温のポリマーを型に流し込んで冷ましクレヨンのりを形成させた。
実施例2-9
アクリルポリマー
表1は、許容できる筆記性、粘着性およびオープン時間を有する好ましいアクリルポリマーを示す。ポリマーNo.2、3、5および6は、全て紙を破ることができ特に好ましいポリマーである。表1に示したように、融点（Tm）が34乃至35℃で最高38℃までである単一DSC融解吸熱量を有するこれらのアクリルポリマーは、室温で最良のクレヨンのり特性を示した。Tmが38℃を超えると表2に示すようにポリマーはより堅くなり、クレヨンのりとしては良好に機能しなかった。Tmが32乃至33℃未満の場合、ポリマーは室温でクレヨンのりとして機能するには柔らかくなりすぎ始めた。
実施例10-19
粘着性付与アクリルポリマー
表2に列記したアクリルポリマーは、重合法Bによって調製されTmは38℃を超えた。Tmがより低いポリマーである表1からの実施例2、3および4も、追加的な粘着性付与剤の傾向と利点を比較実証するため表に含めた。
粘着性付与クレヨンのりを調製するための一般的手順は次のようである。いずれもHerculse Inc.から入手できるForal-85、Foral-AXまたは好ましくはPiccolyte HM-90などの粘着性付与剤の適切量を、前もって乾燥させたアクリルポリマーに加えた。この混合物を撹拌しながら再加熱し、剥離ライナー紙を敷いた1.26 x 6.3 cmの円形の型に高温の組成物を流し込み、冷却してクレヨンを形成させた。逆に粘着性付与剤を溶液中のアクリルポリマーに添加して、前述のように混合物から溶剤を除去し、次に型に流し込むこともできる。
表2ではTmが33乃至35℃にあるこれらの表1のアクリルポリマー、実施例2、3および4が良好な90°剥離粘着性値を有することが観察される。これらに粘着性付与剤を20乃至30%添加すると、粘着性値は実質的に低下して粘着性付与過剰が示唆される。逆にTmが35から約38℃の範囲にある（実施例3および17）ポリマーに粘着性付与剤を10%添加すると、紙の破れを生じる程度にまで接着剤性能を改善することが観察された。Tmが38.1から約40℃の範囲にあるポリマー（実施例11、13、14、18および19）では、紙の破れを生じるために約20%の粘着性付与剤が必要だった。組成物が紙を破るようになるまでには、Tmが約40.0から約42.6℃の範囲にあるポリマーでは、30%の粘着性付与剤が、Tmがさらに高いポリマー（実施例16）ではより高い濃度の粘着性付与剤（40乃至60%）が必要だった。最も好ましい組成物は、塗布後2から2.5分間乃至1から2時間以内に紙の破れまたは紙からの繊維の引き抜きを生じるものと定義された。2乃至2.5分間で紙の破れを生じた実施例は、粘着性付与剤10%添加の組成物3および17、粘着性付与剤20%添加の組成物13、18および19、粘着性付与剤30%添加の組成物10、11、14および15であった。いくつかのクレヨンのりは良好な90°剥離粘着性値を有したが、紙の破れを生じなかった。粘着性付与剤30%添加の実施例13、18および19は、紙の破れが必要でない要求度の低い用途において良好な粘着性を提供した。いくつかの実施例の筆記性およびオープン時間は、90°剥離データに従ったので（すなわち良好な剥離粘着性は、良好なオープン時間および筆記性と相関していたので）表2には含めなかった。
実施例20-41
ヒドロキシ末端テレケリックポリマー
本発明で使用したマクロマー調製の一般的手順には、最初に表3に列挙したヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーを作成し、次に後者を塩化アクリロイル（ACl）、塩化メタクリロイル（MACl）、2'-メタクリル酸イソシアナトエチル（IEM）、イソシアン酸-3-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジル（IPDMBI）などを使用して機能化することが含まれる。さらにこれらのテレケリックプレポリマーを作成するために用いられる遊離ラジカル法により、ホモポリマーおよびヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーが作り出される。
表3の実施例23aは、以下の重合法Bによる計算上の分子量が約11,000であるODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（ODA〜11,000mac-OHと称する）の調製品を表す。16オンスびんにアクリル酸オクタデシル（酢酸エチル中61%）を114.75g、アクリル酸（AA）を0.35g、メルカプトエタノール（ME）を0.35g、VAZO-64を0.3500gおよびヘプタンを85.25g入れた。表面下で窒素を迅速に45秒間泡立てて混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、65℃の水浴（Launder-o-meter）中に16時間入れた。びんを取りだして室温に冷却し、テレケリックプレポリマーを取り除いた。
計算上の分子量が約2500、5000、7500および20,000 g/モルであるその他のODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーも同様にして調製し、それぞれ実施例20、21、22および28として表3に示した。実施例23cから27は、様々な量のODAホモポリマーを含むテレケリックポリマーを示す。MEの量が増大するに連れてテレケリックポリマーの量は増大し、重合開始剤は減少した。計算上の分子量が約4500および11,000 g/モルのアクリル酸ベヘニル（BeA）ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーも同様にして調製した（実施例29および30）。さらに上記およびHAD、TDAなどの同様なモノマーの組み合わせもここで有用なモノマーの範囲に含まれる。
実施例31-41
マクロマーポリマー
以下の実施例で示されるように、塩化アクリロイル（ACl）、塩化メタクリロイル（MACl）、2'-メタクリル酸イソシアナトエチル（IEM）、イソシアン酸-3-イソプロペニル-α,α-ジメチル（IPDMBI）などとの反応によって、ヒドロキシ末端テレケリックポリマーを機能化した。
実施例33は、計算上の分子量が約11,000である対応するODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーと塩化アクリロイルからのODA〜11,000マクロマーの調製品を表す。トリエチルアミン2.00gをヒドロキシル末端アクリル酸オクタデシルテレケリックプレポリマー380.00gに撹拌しながら室温で添加した（実施例23a）。後者の溶解を促進するために混合物を28℃に加熱した。溶液が透明になったら加熱を中止し、塩化アクリロイル1.72gを滴下して加えた。即座に沈殿が生じ、続いて軽度に発熱して41℃になった。反応混合物を3時間撹拌してから1時間45℃に加熱後、室温に冷ました。溶液を100、50および50mlアリコットの蒸留水で抽出し、次に無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、濾過して最終的にODA〜11,000マクロマーを得た。
イソシアネート類の1つを使用した場合は、以下の実施例34が示すようにジブチルスズジラウレートなどの標準的触媒を使用することもできる。融解ODA〜11,000ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（実施例23b）243.13g（0.0080ヒドロキシ官能価相当量）にIEMを1.14g（0.0074NCO相当量）およびDBTDLを0.0020g（IEMを基準にして0.17重量%）添加した。混合物を70℃に加熱して一晩（約16時間）保温してから冷却した。このODA〜11,000マクロマーのトルエン中の固有粘度（I.V.）は0.1046だった。
異なるイソシアネートから調製した別のマクロマーの例を、実施例35に示した。方法Aにより調製した融解ODA〜11,000ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（実施例23c）318.13g（0.0105ヒドロキシ官能価相当量）に、IPDMBIを2.00g（0.0096 NCO相当量）およびDBTDLを0.0020g（IPDMBIを基準にして0.1重量%）添加した。混合物を70℃に加熱して一晩（約16時間）保温してから冷却した。このODA〜11,000マクロマーのトルエン中の固有粘度（I.V.）は0.0785だった。
テレケリックプレポリマーおよび前述の結果的に得られる機能化マクロマーのその他の例は、表3に示した。
以下の実施例および表4aと7aの実施例が示すように、これらのマクロマーをクレヨンのりポリマーに組み込んだ。
実施例42-69
マクロマー／アクリルポリマー
重合法AまたはBを用いて、上述のマクロマーをクレヨンのりポリマーに組み込んだ。以下の実施例では、使用した手順が示される。表4ａはこの種類の代表的ポリマーを示し、それらのクレヨンのり特性は、表4bに示した。
実施例53は、方法Bを用いて調製した重量比が25.33:46.67:20:0.5:8であるODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000macポリマーを表す。8オンスびんにEtOAc中61％のODAを10.37g、SMAを11.67g、IBOAを5.00g、AAを0.13g、n-ヘプタン中26.8%のODA〜11,000macを7.46g、n-ヘプタンを36.92およびVAZO-64を0.1200g入れた。表面下で窒素を迅速に45秒間泡立てて混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、65℃のAtlas Launder-o-meter中に16時間入れた。びんを取りだして冷却し、溶剤を取り除いた。高温のポリマーを型に流し込んで冷ましクレヨンのりを形成させた。
これらのマクロマー／アクリルポリマーの改善された温度安定性は、表4bに示される。（表1にまとめた実施例に比べて）改善された安定性は、これらのマクロマーポリマー単位がより高い融解ピークを示すDSCによって確認された。これらのマクロマー単位がポリマーに貢献した総融合熱の百分率は、表4bに示した。マクロマーの量がより多いポリマーは、より高い総融解熱百分率を示し、融解および流動温度が表すように温度安定性がより高かった。またODAでは、より大きいマクロマー分子量もより安定したクレヨンに貢献するようであった。表4aおよび4b、実施例42対46対51対56を参照されたい。ポリマー中のマクロマー濃度が増大するに連れて、筆記性と温度安定性も増大した。しかしフィンガータックおよび粘着性は、幾分低下した。全ポリマーの全般的分子量を低下させると筆記性が改善され、粘着度と粘着性が低下した。ODA〜11,000macは、その他のODAマクロマークレヨンのりポリマーよりもさらに良好な筆記性とフィンガータックを提供した。
BeAマクロマーを用いたクレヨンのりポリマーを表5aに示し、それらの特性は表5bに示した。これらを包含することで、クレヨンのりの温度安定性が67乃至69℃まで改善された。実施例73に見られるように、濃度がさらに高くなるとクレヨンの筆記性が低下し始め、このマクロマーについては上限に近づけた可能性が示唆された。
実施例74-95
長鎖アルキルアクリレート含有アクリルポリマー
長鎖アルキルアクリレートモノマーを含有するこれらのポリマーによって、より高い温度安定性を示すクレヨンのりポリマーが例証される。これらの調製品は、ODA:SMA:IBOA:AA:PCAの重量比が20:51:20:0.5:9である表6aの実施例83によって例示される。8オンスびんにEtOAc中61%のODAを8.20g、SMAを2.75g、PCAを2.25g、IBOAを5.00g、AAを0.13g、トルエンを43.23gおよびVAZO-64を0.1250g入れた。溶液に泡立つ窒素を迅速に45秒間通して反応混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、80℃のAtlas Launder-o-meter中に16時間入れた。溶剤を取り除き、高温のポリマーを型に流し込んだ。続く反応では、PCAを100℃に加熱して前もってトルエンに溶解した。75℃以下に冷却すると結晶化が始まる。
同様な長鎖アルキルアクリルポリマー組成物は、表6aに示した。これらのポリマーの改善された温度安定性は、表6bに示した。ここでは実施例74から86の溶解流動温度が、長鎖アルキルアクリレートを含有しないそれらの対応するベースポリマーの29乃至35℃の温度（表1、実施例2）、あるいは実施例88から95の対照ポリマー（表1、実施例4）の29℃未満よりもはるかに高いことが分かる。さらに、DSCによって示されるより高い融解ピーク、およポリマーに貢献するこれらのピークの総融合熱百分率、すなわちより高い温度安定性にも注目すべきである。評価したモノマー中では、TCAモノマーよりも長鎖アルキル鎖モノマー（PCA）の方が、クレヨンに良好な温度安定性を付与した。実施例74から76と、実施例82から95とを比較されたい。これらの鎖長のより長いアルキルアクリレートモノマーの濃度が増大するに連れて、筆記性と温度安定性も増大した。しかしフィンガータックと粘着性は、幾分低下した。表6aおよび6b中のクレヨン実施例のいくつかは、紙の破れを生じなかった。これらのほとんどは、再結晶化時間がより長い（10分間を超える）と紙の破れを生じた。
実施例96-126
長鎖アルキルアクリレートモノマー含有マクロマー／アクリルポリマー
優れた筆記性、優れた粘着性、21乃至49℃の融解安定性および60℃を超える流動安定性を示すクレヨンのりポリマーは、前述の長鎖アルキルアクリレートモノマーを含有するマクロマー／アクリルポリマーによって例証される。
表7aおよび7bに示した実施例98は、重量比が15.55:46.64:15.55:0.5:13.80:8のODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000mac:PCAポリマーであり、これらのポリマーを代表する。方法Aによる本ポリマーの調製は次の通りである。撹拌装置、温度計、IR2Therm-o-watch、窒素注入口、バブラーおよび還流冷却器を装着した1lの樹脂フラスコ中にEtOAc中の61%ODAを31.23g、SMAを57.13g、IBOAを19.05g、AAを0.61g、IOTGを0.61g、EtOAc／ヘプタン溶剤中の33.51% ODA〜11,000macを50.43g、PCAを9.80gおよびトルエンを180.80g入れた。撹拌および迅速な窒素パージを開始した。2乃至3分後、窒素パージを減速して、溶液を85℃に加熱した。CPAが完全に溶解した後、温度を80℃に低下させ、VAZO-64を0.6125g加えた。4時間後、VAZO-64を0.0600g添加し、反応を1.5時間後に停止させ室温に冷却した。Irganox 1010を0.1229g、Cyanox LTPDを0.1229g撹拌しながら添加した。ポリマー溶液をアルミ皿に注いで90、100、110、120および130℃の各温度の強制空気オーブン中で2時間乾燥させた。最終温度のポリマーを少量クレヨン型に注いで最終的にクレヨンのりを形成させた。
上述の方法または重合法Bで調製したその他のポリマーは、表7aおよび7bに示した。ポリマー特性に対する長鎖アルキル基の効果は実施例96から99で実証されるが、長鎖アルキルアクリレートの濃度が増大するに連れて、ポリマー融解／流動温度が増大することが分かる。4乃至6%のPCA濃度は、クレヨンのりポリマーに十分高い温度流動安定性を提供する。
実施例127-142
結晶性添加剤／アクリルポリマー
結晶性添加剤／クレヨンのりを調製する一般的手順には、室温で2つの成分を合わせて混合しおよそ120乃至140℃に加熱することが含まれる。混合物が透明で均質になったら、剥離ライナーを敷いた型に熱いまま注いで室温に冷ます。
クレヨンのりの温度安定性、筆記性、フィンガータックおよび紙粘着性に対する様々なタイプの添加剤の効果は、表8にまとめた。これから結晶性添加剤の融解温度が増大すると、対応するクレヨンのり組成物の融解／流動温度も増大することが分かる。これらの結晶性添加剤／クレヨンのりのほとんどは2分以内に、いくつかは1日で紙の破れを生じた。即座に紙の破れを生じなかったものでは、24時間のピッキングモードで紙の破れが示唆された。実施例135から137を参照されたい。
実施例143-159
アクリルポリマーに対するUnilin550結晶性添加剤
表9aおよび9bは、本発明のアクリルポリマーに対するより好ましい結晶性添加剤の1つ、Unilin 550の効果を示す。実施例143から145は、融解および流動温度、筆記性、粘着度および紙の破れに対するUnilin 550の濃度効果を示す。濃度増大に連れて前者は増大したが、それ以外は減少した。ポリマーの分子量効果は実施例146から148で示され、0.5% IOTGを含有する分子量のより低いポリマーは、分子量のより大きい同一ポリマー（0.1%IOTG）よりも筆記性が良く、フィンガータックは同程度であったが、紙の破れは不良であった。実施例156から159は異なる機能性付与剤を用いて調製されたODA〜11,000macから調製されたポリマーを示す。
比較実施例
粘着性付与エチレン酢酸ビニル（EVA）ポリマーまたはポリイソブチレンに対するワックス添加などの一般的なホットメルト接着剤のアプローチを用いて同様な製品を調製した。これらのアプローチは特許技術分野に入るが、接着剤が容易に付着せずそして／または接着剤性能が許容範囲外の品質の劣るクレヨンのりが提供された（温度安定性は評価しなかった）。
比較のためにポリイソブチレン（米国特許第5,331,023号、実施例E1、E2、E6、E8、E10、E17、E21-E23、E25およびE28）および粘着性付与エチレン酢酸ビニル（EVA）（ヨーロッパ特許出願第0 340 990 A2号）からクレヨンのりを調製した。クレヨンのりとしての粘着性付与EVAについては、多くの研究がなされ、後者の特許は研究の出発点となった。紙の破れを生じたり、筆記性があったり粘着性だったりするクレヨンのり組成物が調製されたが、これらの望ましい性質を全て持ったクレヨン組成物は完成できなかった。5,331,023によってポリイソブチレンから調製したクレヨンのりは、EVA系と非常に良く似ていたが、ただ達成できた最大の筆記性は2.75でしかなかった。これらのクレヨンのいくつかは、粘着度の値が5であったが、それらの対応する筆記性評価は0および1のレベルだった。成型したこれらのポリイソブチレンクレヨンのりは、筆記性に劣り紙基材の表面を均一に覆うことが非常に困難であった（表10参照）。
本発明はクレヨンのりに関し、特に保管および取り扱い安定性改善のための結晶化添加剤を含むアクリル酸をベースとするクレヨンのりに関する。
背景の発明
接着剤の使用は、技術上ありふれたことである。一般的に使用される接着剤は、容器中の液体、半流動性またはスティック形態、ペースト、あるいは使用前に水、熱、または溶剤による活性化を要する固体として入手できる。多くの接着剤には、1種またはそれ以上の揮発性溶剤が使用される。あるいは結合を堅固にするため、塗布後にある種の硬化機序が作用する場合もある。
多くの接着剤材料には特別な保管条件または包装が必要とされ、例えば白色ボンドおよびスティックのりは、しっかりふたを閉めて保管しないと溶剤が揮発して接着剤が次回の使用に適さなくなる。
固形接着剤スティックのアイデアが出てからしばらくたつが、多くの製品は、特にユーザーフレンドリーではない。
いくつかの固形接着剤スティックは、筆記性に劣り粘着度が最小であり、オープン（結合）時間が最短で接着特性に劣る。その他の固形接着剤スティックは、表面への塗布が困難だったり、結合する両方の表面への接着剤塗布が必要だったり、確実に結合させるために堅い物で幾度かこすったり、あるいは結合のために（子供あるいは大人が手または指で単にこする圧力よりもはるかに大きい）非常に高い圧力をかけなくてはならない。
発明の要約
簡潔に述べると本発明は、アクリルポリマーと、粘着性付与アクリルポリマーと、特定の懸垂マクロマー単位を含有するアクリルポリマーと、長鎖アルキル（メタ）アクリル酸モノマーを含有するアクリルポリマーと、マクロマー基および長鎖アルキル基の双方を含有するアクリルポリマーと、結晶性添加剤を含むアクリルポリマーとを含むクレヨンのりを提供する。
本発明のクレヨンのりは、
(a)i. アルキル炭素鎖長が炭素原子18乃至22個である少なくとも1種の結晶性モノマー単位10乃至96重量部と、
ii. アルキル炭素鎖長が炭素原子14乃至175個である少なくとも1種のワックス様で柔軟なモノマー単位0乃至70重量部と、
iii. Tmが100℃の範囲にある少なくとも1種の粘着性付与モノマー単位90乃至4重量部と、
iv. 酸官能基を有するモノマー単位0乃至10重量部と、
v. 平均炭素鎖長が18乃至22のマクロマー単位0または0.5乃至20重量部と、
vi. 炭素鎖長が炭素原子30乃至50個の範囲にある少なくとも1種の長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位0または2.5乃至20重量部と
を含むアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b) 粘着性付与剤0乃至50重量部と、
(c) 結晶性添加剤0乃至35重量部と、
(d) 充填剤0乃至50重量部と
の混合物を含む。
アクリルポリマーを含むこれらの接着剤調合物を、クレヨンの形に成型してクレヨンのように使用すると、基材上に接着剤が付着する。塗布中に生じる摩擦熱によってポリマーが融け、一過性の粘着性接着剤が提供される。筆記性があり、また一過性の粘着性接着剤も付着する機能性クレヨンのりは、ベースアクリレートおよび粘着性付与アクリルポリマーから調製できる。改善された温度保管安定性を有する機能性クレヨンのりは、鎖長のより長いアルキル基を含有するアクリルポリマー、および結晶性添加剤を含有するアクリルポリマーから調製できる。改善された筆記性および改善された温度安定性を有する機能性クレヨンのりは、マクロマー基を含有するアクリルポリマーから調製でき、より好ましくはマクロマー基および鎖長のより長いアルキル基の双方を含有するアクリルポリマーから調製できる。さらに粘着性付与アクリレートおよびマクロマーアクリレートに特定の結晶性添加剤を添加し、温度安定性を同様に改善することもできる。機能性でありより高い温度安定性も有するクレヨンのりは、背景文献中のクレヨンに対し顕著な改善を提供する。
有利なことに本発明のクレヨンのりは、強固な結合を形成するが、乾燥せず製品機能に有害な成分損失を防止するためのバリヤタイプの包装も必要としない。さらに、このような特性を有するため、最小かつ無駄のより少ない包装のオプションが利用できる。さらに別の利点としてはスティックが固形状であることで、現在の液状接着剤でよく見られるしたたり落ち、こぼれ、および意図しない塗布が防止される。クレヨンのりが特に有用であるためには、子供がクレヨンのりで文字や絵をかけるような特性をクレヨンに与えなくてはならない。
本発明のクレヨンのりは、紙、厚紙、木、工作材料その他での軽度な接着タスクのために、特定の塗布部位／領域に調節された量の接着剤を塗る手段として学校、家庭およびオフィス市場で特に有用である。本発明のクレヨンのり調合物は、良好な筆記性（容易な塗布）、良好な粘着性（フィンガータック）、良好な即時接着（迅速な張り付き）、良好なオープン時間（結合形成時間）を提供し、結合形成のための所用塗布圧力が低い（手または指で単にこするだけ）ことで技術分野に改善をもたらす。
本発明のその他の長所としては、(1)易燃性、毒性および臭いなどの揮発性有機溶剤の問題がない、(2)使用していない時、特にキャップなしの状態でも水性スティックのりのように乾燥しない、(3)即時の粘着度、すなわち塗布後、接着剤が「乾く」のを待たないで良い、(4)水性スティックのりに時として見られる紙基材のしわ形成がない、(5)高価な容器が必要ない、および(6)大人や子供が容易に使用できることが挙げられる。
ここでの用法では、
「結晶性モノマー単位」とは、そのホモポリマーのTmが約45乃至約68℃であるモノマーを意味する。
「オープン時間」とは、塗布された接着剤が別の基材と結合形成するのに十分な粘着性を保持する時間を意味する。
「粘着性の」とは、触った時にねばねばすることを意味する。
「マクロマー」とは、少なくとも1種の二官能基を含有するテレケリックポリマーを意味する。
「テレケリック」とは、別の分子と選択的に反応し結合を形成する能力がある官能末端基を1種またはそれ以上含有するポリマーまたはプレポリマーを意味し、テレケリックポリマーまたはプレポリマーの官能価は、このような末端基の数に等しい。
「ワックス様」とは、そのホモポリマーのTmが25乃至44℃であるモノマーを意味する。
好ましい実施例の説明
有効でかつ消費者フレンドリーであるためには、クレヨンのりは塗布が容易でなくてはならない。このような製品は、必要な接着特性を提供し、物理的に安定でなくてはならない。後者は、使用していない時にクレヨンのりが過度に粘着性であったり、使用時に手に接着剤が付いたりしてはならないことを意味する。
本発明のクレヨンのりは、具体的には以下の特性を有する。第一に、クレヨンのりの融解温度（Tm）は、室温よりも高くなくてはならない。すなわち良好な安定したクレヨンのり製品であるためには、クレヨンは約50℃、好ましくは60℃を超える温度まで流動抵抗性である。このような温度は、保管または輸送状況下で一般的に見られる温度である。第二に、クレヨンのりを紙などの基材上でこすった際、摩擦から生じる熱によりクレヨンのりが溶解することが好ましい。第三に、融解／軟化した接着剤は、容易に基材に移行する。第四に、この融解し移行したポリマーは基材を濡らし、次に感圧性接着剤として機能しなくてはならない。第五に、そこに別の物体を接着する間、接着剤は粘着性を保たねばならない。すなわち許容できる「オープン時間」を有さねばならない。この時間内であれば、接着剤は再固化または結晶化によりさらに丈夫な結合が形成するまで、物体を共に保持して接着するのに十分な強度を有する。
例えば紙製品を張り合わせて2つの固着物を引き離した際に、このさらに丈夫な結合は、接着剤境界面で破断せずに紙を破ったり紙の繊維を引き抜いたりしなくてはならない。紙の破れ／繊維の引き抜きは、用途に対し十二分な結合強度があることを示唆する。
前述のように本発明は、表面にこすりつけてスティック先端に摩擦熱を発生させて塗布する揮発性溶剤を含有しない固形接着剤スティックである。融解温度以上に加熱された接着剤は融けて、こすることで生じる剪断作用により表面に移行する。
市販のスティックのりでは、水性スティック酸ナトリウムゲル系中のポリビニルピロリドンポリマーが使用される。その短所としては、製品の乾燥を防ぐために高価な容器が必要であり、塗布中に即時的なフィンガータックを提供せず、頻繁に紙にしわを作ったりひだを寄せたりすることが挙げられる。
本発明のクレヨンのりは、接着剤組成物として特定のアクリルポリマーと、粘着性付与アクリルポリマーと、マクロマー／アクリルポリマーと、長鎖アルキル基を有するアクリルポリマーと、マクロマー基および長鎖アルキル基の双方を有するアクリルポリマーと、結晶性添加剤を有するポリマーを用いて製造できる。驚くべきことに、2つまたはそれ以上の高いTgモノマーの共重合またはターポリマー形成からは、より低いTg摩擦活性化ポリマーが製造された。
クレヨンのりの製造に使用されるポリマーは、顔料などの充填剤および粘着性付与剤などのその他の添加剤と混合できる。このような追加的成分の量は、追加される成分の特定機能のために通常使用される量である。例証の目的で、本発明の範囲内のクレヨンのりを粘着性付与アクリルポリマーと、粘着性付与剤と、青色顔料との混合物から製造し、青色「着色」クレヨンのりを製造することすることが考察された。成分混合物を使用してクレヨンのりを製造する場合、ベース接着剤ポリマーは50乃至99重量部の範囲で存在し、追加的成分が残りを形成して100重量部になる。
有用な「接着剤」ポリマーとしては、以下の単位の一部または全部を有するモノマー組成物を有するものが挙げられる。結晶性モノマー（例えばODA）、柔軟なワックス様モノマー（例えばSMA）、粘着性付与モノマー（例えばIBOMAのIBOA）、酸をベースとするモノマー（例えば（メタ）アクリル酸）、マクロマー単位（例えばアクリル酸オクタデシル）、および長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位（例えばアクリル酸テトラコンチル）（「A:B:C:D:E:F」とも称し、ここでAは10乃至90重量部であり、Bは0乃至70重量部であり、Cは90乃至10重量部であり、Dは0乃至10重量部であり、Eは0または0.5乃至20重量部であり、Fは0または2.5乃至20重量部であるが、但しポリマーのモノマー単位は100重量部に等しい）。上述のように、接着剤組成物中に接着剤ポリマーと組み合わさった粘着性付与剤を使用することも可能である。
接着剤ポリマーの調製に使用される重合可能なモノマーは、一般に短鎖モノマーがポリマー鎖の骨格に沿って伸びる一方、長鎖成分は一部（重合可能な部分）のみが骨格に組み込まれ、鎖長の大部分はポリマー骨格に懸垂したままになるように組み合わされる。クレヨンのりの製造に特に有用なポリマーは、一般に固有粘度（I.V.）が18乃至22の範囲にある。
本発明のクレヨンのりは、
(a)i. アルキル炭素鎖長が炭素原子18乃至22個である少なくとも1種の結晶性モノマー単位10乃至96重量部と、
ii. アルキル炭素鎖長が炭素原子14乃至175個である少なくとも1種のワックス様柔軟なモノマー単位0乃至70重量部と、
iii. Tmが100℃範囲にある少なくとも1種の粘着性付与モノマー単位90乃至4重量部と、
iv. 酸官能基を有するモノマー単位0乃至10重量部と、
v. 平均炭素鎖長が18乃至22であるマクロマー単位0または0.5乃至20重量部と、
vi. 炭素鎖長が炭素原子30乃至50個の範囲にある少なくとも1種の長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位0または2.5乃至20重量部と
を含むアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b) 粘着性付与剤0乃至50重量部と、
(c) 結晶性添加剤0乃至35重量部と、
(d) 充填剤0乃至50重量部と
の混合物を含む。
本発明のクレヨンのりの製造に特に有用なポリマーとしては、例えばアクリル酸オクタデシル（ODA）、メタクリル酸ステアリル（SMA）、アクリル酸イソボルニル（IBOA）およびメタクリル酸（MAA）またはアクリル酸（AA）などから調製されたものが挙げられる。このように調製されたクレヨンのりは、粘着性が低くオープン時間が短いワックス様硬度のクレヨンから、オープン時間が長い柔軟で粘着性のクレヨンに至るまで様々である。
粘着性付与モノマー（IBOA）濃度がより低く、結晶性モノマー（ODA）濃度がより高いポリマーの組み合わせからは、有用なクレヨンのりもできるが、概して堅くなりがちでそれ自体を好ましくないクレヨンのりが製造される。粘着性付与モノマー（IBOA）濃度がより高く（10乃至40重量%）、結晶性モノマー（ODA）濃度がより低い（10乃至40重量%）ポリマーからは、オープン時間が長い粘着性接着剤を付着する筆記性のより高いクレヨンが製造され、概して好ましい。好ましいアクリルポリマーは、DSCで測定した融解温度（Tm）が25乃至40℃の範囲、融合熱（dH）が35乃至55J/gの範囲にある。
好ましいポリマーは、以下の組成範囲に当てはまる。ODA:SMA:IBOA:AAの重量比が20乃至60:0乃至62:12乃至40:0乃至5であって、より好ましい組成としてはODA:SMA:IBOA:AAコポリマーの重量比が33.33:46.67:20:0.5である。またその他の結晶性モノマーも、本発明を例証するためにここで使用できる。
堅く筆記性に劣り、融解温度が39℃を超えるクレヨンを製造する上述したこれらのアクリルポリマーの性能は、粘着性を提供することで改善できた。これによって融解温度がより低く、より柔軟で粘着性が高くオープン時間が長いクレヨンのりが得られた。上述したようにこれらの粘着性付与クレヨンのりは、堅いワックス様の粘着性が低いクレヨンから、柔軟で粘着性のオープン時間が長いクレヨンに至るまで様々である。もちろんこれには開始ポリマー組成物および粘着性付与剤が影響する。粘着性付与剤の添加量が多すぎると接着剤組成物は液体になってしまう。アクリルポリマーの融解温度および望ましい粘着度によって粘着性付与剤の使用量が定まり、このような量は通常以下の範囲にある。融解温度が35乃至38℃のポリマーに対しては粘着性付与剤10%、融解温度が38.1乃至40℃のポリマーに対しては粘着性付与剤20%、融解温度が40乃至42.6℃のポリマーに対しては粘着性付与剤30%、融解温度42.7乃至45℃のポリマーに対しては粘着性付与剤40%、融解温度が46乃至50℃のポリマーに対しては粘着性付与剤50%。
より好ましい粘着性付与ポリマーは、ODA:SMA:IBOA:MAAの重量比が28乃至60:20乃至60:4乃至20:0乃至5であって好ましい粘着性付与剤としてPiccolyte HM-90を含むというポリマー基準に当てはまり、例としては以下が挙げられる。ODA:SMA:IBOA:MAAの重量比が60:20:20:0.5であって約30重量%のPiccolyte HM-30を含み、好ましくは重量比が44:44:12:0.5であって約20重量%のpiccolyte HM-90を含み、より好ましくは重量比が28:60:12:0.5であって約10重量%のpiccolyte HM-90を含む。もちろん本発明を実証するために、その他の組成物および粘着性付与剤をここで使用することもできる。
本発明でクレヨンのりとして有用な別のアクリルポリマータイプは、マクロマー単位を含有するものである。機能的に反応性のマクロマーは、例えばアクリル酸オクタデシル（ODA）と、アクリル酸ベヘニル（BeA）と、アクリル酸テトラデシル（TDA）、メタクリル酸テトラデシル（TDMA）、アクリル酸ヘキサデシル（HAD）、メタクリル酸ヘキサデシル（HDMA）、ODA、メタクリル酸オクタデシル（ODMA）、アクリル酸エイコシル（ECA）、メタクリル酸エイコシル（ECMA）、BeAおよびメタクリル酸ベヘニル（BeMA）などの混合物との対応するテレケリックプレポリマーから、最終マクロマー融解温度（Tm）が約35乃至70℃、より好ましくは約45乃至60℃の範囲になるように調製される。ODAからは計算上の分子量が2500、5000、11,000および20,000g/モルのマクロマーが、BeAからは計算上の分子量が4500および11,000のマクロマーが調製された。計算上の分子量が約11,000のODAマクロマーをここではODA〜11,000macと称し、その他のマクロマーもそれぞれ同様に称する。マクロマーは、ここで述べるクレヨンのりポリマーのために標準的な重合技術によってアクリルポリマーに組み込まれる。これらの機能的反応性マクロマーとしては、上述の特定マクロマーが挙げられるが、これに限定されるものではない。
好ましいマクロマー／アクリルポリマーは、摩擦活性化後に粘着性の骨格を有し、それに懸垂したワックス様またはワックス様硬度の懸垂マクロマー基を有する。理論に拘束されることは意図しないが、結晶性／ワックス様、ワックス様硬度断片がポリマー鎖間の共結晶化によってポリマーを強化することで筆記性を改善し、ポリマーにより高い温度安定性を提供するものと考えられる。このことはこれらのポリマーのDSCにおいて、ODAマクロマーではおよそ47乃至49℃、BeAマクロマーではおよそ68℃のより高い温度ピークが得られることから実証される。マクロマー含有量が増大するに連れて、これらのピーク強度も増大する。マクロマーが提供するより高度な安定性も、ポリマーが「融解して流動する」温度を測定する単純な融解試験を用いて実証できる。
紙の破れの観点から見たより好ましいマクロマー／アクリルポリマーの例は、ODA:SMA:IBOA:AA:ODA macの重量比が4乃至34:39乃至60:14乃至28:0乃至5:1乃至20であるという基準に当てはまり、より好ましいマクロマー／アクリレート組成物としては、以下が挙げられる。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000 macの重量比が32.3:46.7:20:0.5:1。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜2500 macまたはODA〜20,000 macの重量比が29.3:46.7:20:0.5:4。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜5000 macの重量比が25.3:46.7:20:0.5:8。ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000 macの重量比が18.9:56.7:18.9:0.5:5。ODA:SMA:IBOA:AA:BeA〜11,000 macの重量比が18.3:54.9:18.3:0.5:8。もちろん本発明の実証するために、その他の組成物およびマクロマーをここで使用することもできる。
別の方法としてはクレヨンのりの要求事項の全てを満たすが、マクロマーモノマーを使用しない非マクロマーポリマーも、本発明のクレヨンのりの製造に使用できる。アルキル鎖中に炭素原子26乃至34個を有するアクリル酸トリコンチル（TrCA）（Petroliteから）、アルキル鎖中に炭素原子36乃至44個を有するアクリル酸テトラコンチル（TCA）（Petroliteから）、アルキル鎖中に炭素原子46乃至54個を有するアクリル酸ペンタコンチル（PCA）（DIAX-5113、Petroliteから）などのアルキル鎖長の長いアクリレートモノマーを基本的なクレヨンのりポリマーに組み込むことで、温度安定性の優れた接着剤組成物が製造されることが分かった。例えばアクリル酸ペンタコンチルをアクリル酸オクタデシル（ODA）、メタクリル酸ステアリル（SMA）、アクリル酸イソボルニル（IBOA）およびアクリル酸（AA）に組み込むことで、許容できる粘着性、改善された筆記性および大幅に改善された温度安定性を有し、クレヨンのりに成型できるポリマーが得られる。このような接着剤組成物を使用して調製されたクレヨンのりは、95乃至105℃まで安定しており（流動しないと定義される）、優れた筆記性を持ちながら紙に破れを生じることができる。前述したようにこれらの粘着性付与クレヨンのりは、ワックス様で堅く粘着性が低いクレヨンから、柔軟で粘着性のオープン時間が長いクレヨンに至るまで様々である。
マクロマー／アクリルポリマーと同様に、長鎖アルキルポリマーは摩擦活性化後に粘着性の骨格を有し、懸垂した長いワックス様硬度のアルキル鎖を有する。このことは、これらのポリマーのDSC分析において、アクリル酸ペンタコンチル含有ポリマーでは、102乃至110℃、アクリル酸テトラコンチル含有ポリマーではおよそ78℃（50乃至95℃の幅広いピーク）のより高い温度ピークが得られることから分かる。長鎖アルキルモノマーの含有量が増大するに連れて、これらのDSCピーク強度も増大する。ポリマー／クレヨンのりの安定性も、ポリマーが融解して紙の上／内部に流れる温度を測定する単純な融解／浸透試験によって実証できる。
紙の破れおよび温度安定性の観点から見たより好ましい長鎖アルキルアクリルポリマー（炭素鎖長がC30乃至C50の範囲にある）の例は、ODA:SMA:IBOA:AA:PCの重量比が18乃至22:44乃至70:18乃至22:0乃至5:3乃至20という基準に当てはまり、より好ましい長鎖アルキルアクリルポリマー組成物の例としては、ODA:SMA:IBOA:AA:TrCAまたはPCAの重量比が20:54:20:0.5:6、およびODA:SMA:IBOA:AA:PCAの重量比が20:48:20:0.5:12であるものが挙げられる。もちろん本発明を実証するために、その他の組成物および長鎖アルキルアクリレートモノマーをここで使用することもできる。通常、重合可能混合物に必要な長鎖アルキルアクリルポリマーの百分率は、炭素鎖長と釣り合っており、すなわち炭素鎖長が短ければ（C35未満）この成分がより多く必要である。
別の方法として、そして最も好ましい方法としては、本発明のクレヨンのりの製造にマクロマー基と長鎖アルキル基の双方を含有するポリマーを使用することができる。これらの両者を組み込むことで、機能的要求事項を全て満たし、さらに重要なことには改善された筆記性および保管安定性を有するクレヨンのりが製造されることが分かった。ここで有用なマクロマー単位および長鎖のアルキルアクリレートモノマーの双方については、上で述べた。
筆記性、フィンガータック、紙の破れおよび温度安定性の観点から見たより好ましいマクロマー／長鎖アルキルアクリルポリマーは、ODA:SMA:IBOA:AA:ODAmac:PCAの重量比が7乃至30:30乃至62:10乃至20:0乃至5:9乃至17:4乃至10という基準に当てはまり、より好ましい組成物の例としては、ODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000mac:PCAの重量比が14.33:42:20:0.5:16.67:6および10:50.4:16:0.5:17:6であるものが挙げられる。
必要に応じて酸、二酸、アルコール、ジオール、ワックスなど直鎖炭化水素ベースの様々な官能基を有する結晶性添加剤をアクリルポリマーに添加して、クレヨンのりにより高い温度安定性を提供することもできる。
結晶性添加剤は、アクリルポリマーに対して融解混和性（融解時に透明単一相系を形成する）であり、冷却時に部分的にまたは安全に結晶化してポリマー中に微細分散相を形成する。これによってポリマーの凝集力を破損することなく、アクリルコポリマーが強化されると考えられる。添加剤／ポリマー配合物は、添加剤の存在により迅速なセットアップ時間を示し、例えば120℃融解から流し込んだ場合、配合物は数秒以内に不透明になり数分以内に固化する。
結晶性添加剤は、結晶性添加剤の融点になるまでは改善された保管安定性（すなわちクリープおよび流動抵抗性）をポリマーに提供する。添加剤の量が中程度で3乃至約35重量%の場合、粘着性は損なわれずむしろ核剤として作用することで再結晶化を促進する傾向がある。添加量がより高くなると、粘着性が低下して接着剤層破損が生じる。
ここで有用であるためには、添加剤はベースポリマーから（少なくとも部分的には）結晶化する。添加剤のn-アルキル鎖長は、一官能価の場合、少なくとも炭素20個、好ましくは少なくとも炭素原子22個であり、融点は少なくとも50℃、好ましくは少なくとも70℃である。
有用な結晶化添加剤の部分的リストとしては、例えば以下が挙げられる。
40および50個の炭素鎖長の第一直鎖完全飽和アルコールが特に効果的である。アルコールは対応する直鎖ワックスと比べて、極性のより高いアクリルポリマーに対する混和性がより高い。アルコール配合物は、ワックス配合物よりも粘着性に優れている。
前述したテレケリックポリマー（非機能化）およびマクロマーポリマーもまた添加剤として本発明のアクリルポリマーに添加できる。利点を得るためには、これらをポリマー骨格中に重合させる必要はない。これらは添加剤として、結果的に得られるクレヨンのりポリマーにより高い筆記性と改善された温度安定性を提供する。しかし場合によっては、共有結合したマクロマーの方が性能がより良く見えることもある。テレケリック単位およびマクロマー単位は、Tmが40乃至65℃のホモポリマー性または共重合性であっても良い。これらの融解／流動温度は、ベースアクリルポリマーに安定性と凝集力を提供しこれらの有用性を左右する。ベースアクリレートクレヨンのりポリマーに対するこれらのテレケリックポリマーの相溶性は、コテレケリックポリマーおよびより長いテレケリックポリマーを使用することで調節、改善できる。
クレヨンのりポリマーには、融解混合によって炭酸カルシウム、ケイ酸、ベントナイト粘土、ガラス球およびバブル、木粉などの充填剤を容易に混合できる。希望に応じて、染料や顔料などの着色料も使用できる。熱加工中にポリマーの退色を低下させるために抗酸化剤を使用することもできる。上述の充填剤やTmが38℃を超える高融解点アクリルポリマーまたはコポリマーなどその他の材料による上塗り、紙、紙製ライナー、プラスチックフィルムなどを使用して、クレヨンのりポリマーの特徴に起因して経験されるかもしれないべた付き感を低下させることもできる。上塗りによって、曲げ応力を加えた際の破砕に対する抵抗性として定義されるクレヨンの全般的な（破壊）強度を向上させることができる。このような充填剤の量は、このような充填剤と一般的に結びついた効果を生じるのに効果的な量である。
さらに例えばウッドロジン、ウッドロジンエステル、テレピンなどの当業者に知られた粘着性付与剤を含めた粘着性付与剤をポリマーに混合することもできる。オプションとして、可塑剤または粘着性付与剤などの中実または被包性の材料を添加することもできる。
本発明のクレヨンのりは、学校、家庭およびオフィス市場において紙、厚紙、木、工作材料その他の軽度な粘着用に、特定の塗布部位／領域に調節された量の接着剤を塗る手段としての用途がある。
本発明の特徴および長所は、以下の実施例によってさらに詳しく説明されるが、これらの実施例で述べる特定の材料とその量、およびその他の条件と詳細は、本発明を不当に制限するものではない。特に但し書きのある場合また自明な場合を除き、あらゆる材料は市販品または当業者には既知のものである。
主観的評価
(1)筆記性は、基材上への接着剤の付着しやすさとして定義し、筆記性が最も高い、すなわち最も塗りやすい場合を5として1から5のスケールで評価した。評価が3の場合、クレヨンは一筆で塗布領域に接着剤を完全に付着した。評価が4または5の場合、接着剤付着量がより多いことを示す。紙基材上に接着剤を付着するために、クレヨンを使うようにクレヨンのりを持って使用した（以下の客観的評価1参照）。
(2)付着した接着剤のフィンガータックを塗布後即座に判定し、評価が5の場合を最も強力であるとした1から5のスケールで評価した。
(3)オープン時間は、接着剤が粘着性を保つ時間であり、筆記性およびフィンガータックとともに評価した。
(4)紙の破れは、接着剤ポリマーの固有強度である。これは以下のいくつかの異なる手順で判定した。
(a) 第1の方法では、上記(1)に述べたようにして付着させた接着剤を70℃のオーブン中で45秒間融解した。サンプルを取りだして紙を接着剤の上に折り畳み一緒に押えた。約5分後に紙をゆっくりと引き離し、紙の破れ/繊維の引き抜きを観察した。
(b) 第2の方法では、上記(1)に述べたようにして接着剤を紙基材の上にこすりつけた。付着した接着剤上に1.26 x 10 cmの紙片をのせ、指先で圧迫した。付着紙片をそれ自身の方向に180°の角度でゆっくりと引っ張って紙が破れるかどうかを評価して、結合強度を主観的に評価した。紙が破れた場合、破れた紙を塗布接着剤領域の全体と比較し、破れた紙の百分率を記録した。紙が破れなかった場合、結合強度を1から5までのスケールで評価した。評価が1の場合、付着物は十分な結合強度を有し2つの基材を共に接着するが、わずかな力で分離する程度に弱かった。評価が5の場合、結合はもう少しで紙が破れる程度に強かった。異なる気候環境を反映するために、試験時間間隔を1時間、1日、1週間などに、また試験温度を70°Ｆ、80°Ｆ、90°Ｆなどに変化させることもできる。
(c) 第3の方法では、上記(1)に述べたようにして1.26 x 12.5 cm断片の厚手色画用紙の一端にクレヨン接着剤を塗布し、この端を反対側に接着して紙の輪を作る。結合を一定間隔で引き離し結合強度を評価した。
客観的評価
(1)筆記性は、A.A.T.C.C.クロックメーター（CM-5型）で5サイクル中に紙の上に付着した接着剤の量によって測定した。試験前に45°の角度を切断した1.3 cm（1/2インチ）直径のクレヨンを保持するために、重さ0.9 kg（2ポンド）のクロックメーターヘッドおよびジグを使用した。クレヨンの先端をジグと一直線にして45°の切断面が移動方向に対して垂直になるようにした。
(2)90°角度剥離粘着性は、温度と湿度を一定にした部屋（22℃／相対湿度50%）で測定した。上述のようにして2.53 cm（1インチ）幅紙片上にクロックメーターで接着剤を塗布した。別の紙片を最初の紙片上に即座にのせて2.2 Kgの重しを転がした。接着剤を塗布した2分後に、ジョー速度30.4 cm/分の材料試験用Sintec System 1 Computerized Systemsで剥離粘着性試験を開始した。
(3)オープン時間は、上述のようにクロックメーターで紙に接着剤を塗り、次に様々な時間間隔で指先による圧迫のみでその上に紙片を接着して測定した。10分間の固定後、紙片を取り除き紙片上部から接着剤への剥離の移動を評価した。「オープン時間」は、付着した接着剤が紙を破る時間と定義した。
(4)融点および融合熱を測定するために示差走査熱量計（DSC）を使用した。試験は、5乃至10 mgのサンプルを-40℃に冷却し、次に10℃/分の割で（特定の試験サンプルにより）100℃または110℃に加熱してDSC 2910示差走査熱量計（DuPontInstruments）で行った。
(5)クレヨン高温安定性は以下のようにして測定した。クレヨンのりを約1mm x 1.3 cm（1/16 x 1/2インチ）の円盤に切って、1枚の紙にのせた。次に円盤を30℃のオーブンに入れ平衡状態にして、時間をかけてゆっくり温度を上昇させた。クレヨンの融点は、ポリマーが融けて流動し始める温度と定義した。
(6)固有粘度はSchott-Gerate GmbH Viscometer, P.O.-TRACH1130, D6238 Hofheim a. Ts. West Germanyを用いてASTMD2857-87によってトルエン中26.0I0.5℃で測定した。
ポリマー調製およびクレヨンのり調製の一般手段
ポリマーおよび結果的に得られるクレヨンのり調製のために用いた一般手順は次の通りである。ポリマーは一般に、35%モノマーの溶剤中で60℃（大部分のポリマー）から、80℃（アクリル酸ペンタコンチル含有ポリマー）の間の異なる重合温度で調製した。ポリマーを60℃の強制空気オーブン中で約24時間、次に120℃で約4時間、100%固形分になるまで乾燥させた。重合溶剤としてトルエンを使用した場合、最終乾燥温度は140℃にした。乾燥した高温のポリマーを剥離ライナー紙を敷いた1.26 x 6.3 cmの円形の型に流し込み、室温に冷却させた。クレヨンのりを取りだしてラベルを付けた。
一般的ポリマー調製法A
実施例No.2。ODA:SMA:IBOA:AAの重量比が33.3:46.7:20:0.5のクレヨンのりポリマー。撹拌装置、温度計、IR2Therm-o-watch、窒素注入口、バブラーおよび還流冷却器を装着した5lの樹脂フラスコ中にEtOAc中の61%ODAを382.48g、SMAを326.69g、IBOAを140.00g、AAを3.50gおよびヘプタンを1150.83g入れた。撹拌および中程度の窒素パージを開始し、反応混合物を65℃に加熱した。その温度で2,2'-アゾビスイソブチロニトリル（VAZO-64）0.5000gを添加し、窒素パージをゆっくりと泡立つ程度にまで減速した。15.5時間後に反応混合物を80℃に加熱して、さらに0.3500gの2,2'-アゾビスイソブチロニトリルを添加し。4時間後に反応混合物を室温に冷却した。
一般的ポリマー調製法B
但し書きのある場合を除き以下の表中のポリマーは全て、全モノマーを基準にして0.5000重量%のVAZO-64を含む35%もモノマーで重合法Bを用いて調製した。
実施例No.1。IBOA:SMA:MAAの重量比が6.43:93.45:0.13のポリマー。1パイント容量のびんにIBOAを5.14g、SMAを74.75g、メタクリル酸(MAA)を0.10g、n-ヘプタンを100.00g、酢酸エチルを20.00g、およびVAZO-64を0.4000g入れた。溶液中に窒素を45秒間迅速に泡立たせて反応混合物から酸素を除去した。びんをテフロンライナー付きキャップで密封し、次に60℃のAtlas Launder-o-meterに16時間入れた。上述のように溶剤を除去し、高温のポリマーを型に流し込んで冷ましクレヨンのりを形成させた。
実施例2-9
アクリルポリマー
表1は、許容できる筆記性、粘着性およびオープン時間を有する好ましいアクリルポリマーを示す。ポリマーNo.2、3、5および6は、全て紙を破ることができ特に好ましいポリマーである。表1に示したように、融点（Tm）が34乃至35℃で最高38℃までである単一DSC融解吸熱量を有するこれらのアクリルポリマーは、室温で最良のクレヨンのり特性を示した。Tmが38℃を超えると表2に示すようにポリマーはより堅くなり、クレヨンのりとしては良好に機能しなかった。Tmが32乃至33℃未満の場合、ポリマーは室温でクレヨンのりとして機能するには柔らかくなりすぎ始めた。
実施例10-19
粘着性付与アクリルポリマー
表2に列記したアクリルポリマーは、重合法Bによって調製されTmは38℃を超えた。Tmがより低いポリマーである表1からの実施例2、3および4も、追加的な粘着性付与剤の傾向と利点を比較実証するため表に含めた。
粘着性付与クレヨンのりを調製するための一般的手順は次のようである。いずれもHerculse Inc.から入手できるForal-85、Foral-AXまたは好ましくはPiccolyte HM-90などの粘着性付与剤の適切量を、前もって乾燥させたアクリルポリマーに加えた。この混合物を撹拌しながら再加熱し、剥離ライナー紙を敷いた1.26 x 6.3 cmの円形の型に高温の組成物を流し込み、冷却してクレヨンを形成させた。逆に粘着性付与剤を溶液中のアクリルポリマーに添加して、前述のように混合物から溶剤を除去し、次に型に流し込むこともできる。
表2ではTmが33乃至35℃にあるこれらの表1のアクリルポリマー、実施例2、3および4が良好な90°剥離粘着性値を有することが観察される。これらに粘着性付与剤を20乃至30%添加すると、粘着性値は実質的に低下して粘着性付与過剰が示唆される。逆にTmが35から約38℃の範囲にある（実施例3および17）ポリマーに粘着性付与剤を10%添加すると、紙の破れを生じる程度にまで接着剤性能を改善することが観察された。Tmが38.1から約40℃の範囲にあるポリマー（実施例11、13、14、18および19）では、紙の破れを生じるために約20%の粘着性付与剤が必要だった。組成物が紙を破るようになるまでには、Tmが約40.0から約42.6℃の範囲にあるポリマーでは、30%の粘着性付与剤が、Tmがさらに高いポリマー（実施例16）ではより高い濃度の粘着性付与剤（40乃至60%）が必要だった。最も好ましい組成物は、塗布後2から2.5分間乃至1から2時間以内に紙の破れまたは紙からの繊維の引き抜きを生じるものと定義された。2乃至2.5分間で紙の破れを生じた実施例は、粘着性付与剤10%添加の組成物3および17、粘着性付与剤20%添加の組成物13、18および19、粘着性付与剤30%添加の組成物10、11、14および15であった。いくつかのクレヨンのりは良好な90°剥離粘着性値を有したが、紙の破れを生じなかった。粘着性付与剤30%添加の実施例13、18および19は、紙の破れが必要でない要求度の低い用途において良好な粘着性を提供した。いくつかの実施例の筆記性およびオープン時間は、90°剥離データに従ったので（すなわち良好な剥離粘着性は、良好なオープン時間および筆記性と相関していたので）表2には含めなかった。
実施例20-41
ヒドロキシ末端テレケリックポリマー
本発明で使用したマクロマー調製の一般的手順には、最初に表3に列挙したヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーを作成し、次に後者を塩化アクリロイル（ACl）、塩化メタクリロイル（MACl）、2'-メタクリル酸イソシアナトエチル（IEM）、イソシアン酸-3-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジル（IPDMBI）などを使用して機能化することが含まれる。さらにこれらのテレケリックプレポリマーを作成するために用いられる遊離ラジカル法により、ホモポリマーおよびヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーが作り出される。
表3の実施例23aは、以下の重合法Bによる計算上の分子量が約11,000であるODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（ODA〜11,000mac-OHと称する）の調製品を表す。16オンスびんにアクリル酸オクタデシル（酢酸エチル中61%）を114.75g、アクリル酸（AA）を0.35g、メルカプトエタノール（ME）を0.35g、VAZO-64を0.3500gおよびヘプタンを85.25g入れた。表面下で窒素を迅速に45秒間泡立てて混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、65℃の水浴（Launder-o-meter）中に16時間入れた。びんを取りだして室温に冷却し、テレケリックプレポリマーを取り除いた。
計算上の分子量が約2500、5000、7500および20,000 g/モルであるその他のODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーも同様にして調製し、それぞれ実施例20、21、22および28として表3に示した。実施例23cから27は、様々な量のODAホモポリマーを含むテレケリックポリマーを示す。MEの量が増大するに連れてテレケリックポリマーの量は増大し、重合開始剤は減少した。計算上の分子量が約4500および11,000 g/モルのアクリル酸ベヘニル（BeA）ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーも同様にして調製した（実施例29および30）。さらに上記およびHAD、TDAなどの同様なモノマーの組み合わせもここで有用なモノマーの範囲に含まれる。
実施例31-41
マクロマーポリマー
以下の実施例で示されるように、塩化アクリロイル（ACl）、塩化メタクリロイル（MACl）、2'-メタクリル酸イソシアナトエチル（IEM）、イソシアン酸-3-イソプロペニル-α,α-ジメチル（IPDMBI）などとの反応によって、ヒドロキシ末端テレケリックポリマーを機能化した。
実施例33は、計算上の分子量が約11,000である対応するODAヒドロキシ末端テレケリックプレポリマーと塩化アクリロイルからのODA〜11,000マクロマーの調製品を表す。トリエチルアミン2.00gをヒドロキシル末端アクリル酸オクタデシルテレケリックプレポリマー380.00gに撹拌しながら室温で添加した（実施例23a）。後者の溶解を促進するために混合物を28℃に加熱した。溶液が透明になったら加熱を中止し、塩化アクリロイル1.72gを滴下して加えた。即座に沈殿が生じ、続いて軽度に発熱して41℃になった。反応混合物を3時間撹拌してから1時間45℃に加熱後、室温に冷ました。溶液を100、50および50mlアリコットの蒸留水で抽出し、次に無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、濾過して最終的にODA〜11,000マクロマーを得た。
イソシアネート類の1つを使用した場合は、以下の実施例34が示すようにジブチルスズジラウレートなどの標準的触媒を使用することもできる。融解ODA〜11,000ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（実施例23b）243.13g（0.0080ヒドロキシ官能価相当量）にIEMを1.14g（0.0074NCO相当量）およびDBTDLを0.0020g（IEMを基準にして0.17重量%）添加した。混合物を70℃に加熱して一晩（約16時間）保温してから冷却した。このODA〜11,000マクロマーのトルエン中の固有粘度（I.V.）は0.1046だった。
異なるイソシアネートから調製した別のマクロマーの例を、実施例35に示した。方法Aにより調製した融解ODA〜11,000ヒドロキシ末端テレケリックプレポリマー（実施例23c）318.13g（0.0105ヒドロキシ官能価相当量）に、IPDMBIを2.00g（0.0096 NCO相当量）およびDBTDLを0.0020g（IPDMBIを基準にして0.1重量%）添加した。混合物を70℃に加熱して一晩（約16時間）保温してから冷却した。このODA〜11,000マクロマーのトルエン中の固有粘度（I.V.）は0.0785だった。
テレケリックプレポリマーおよび前述の結果的に得られる機能化マクロマーのその他の例は、表3に示した。
以下の実施例および表4aと7aの実施例が示すように、これらのマクロマーをクレヨンのりポリマーに組み込んだ。
実施例42-69
マクロマー／アクリルポリマー
重合法AまたはBを用いて、上述のマクロマーをクレヨンのりポリマーに組み込んだ。以下の実施例では、使用した手順が示される。表4ａはこの種類の代表的ポリマーを示し、それらのクレヨンのり特性は、表4bに示した。
実施例53は、方法Bを用いて調製した重量比が25.33:46.67:20:0.5:8であるODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000macポリマーを表す。8オンスびんにEtOAc中61％のODAを10.37g、SMAを11.67g、IBOAを5.00g、AAを0.13g、n-ヘプタン中26.8%のODA〜11,000macを7.46g、n-ヘプタンを36.92およびVAZO-64を0.1200g入れた。表面下で窒素を迅速に45秒間泡立てて混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、65℃のAtlas Launder-o-meter中に16時間入れた。びんを取りだして冷却し、溶剤を取り除いた。高温のポリマーを型に流し込んで冷ましクレヨンのりを形成させた。
これらのマクロマー／アクリルポリマーの改善された温度安定性は、表4bに示される。（表1にまとめた実施例に比べて）改善された安定性は、これらのマクロマーポリマー単位がより高い融解ピークを示すDSCによって確認された。これらのマクロマー単位がポリマーに貢献した総融合熱の百分率は、表4bに示した。マクロマーの量がより多いポリマーは、より高い総融解熱百分率を示し、融解および流動温度が表すように温度安定性がより高かった。またODAでは、より大きいマクロマー分子量もより安定したクレヨンに貢献するようであった。表4aおよび4b、実施例42対46対51対56を参照されたい。ポリマー中のマクロマー濃度が増大するに連れて、筆記性と温度安定性も増大した。しかしフィンガータックおよび粘着性は、幾分低下した。全ポリマーの全般的分子量を低下させると筆記性が改善され、粘着度と粘着性が低下した。ODA〜11,000macは、その他のODAマクロマークレヨンのりポリマーよりもさらに良好な筆記性とフィンガータックを提供した。
BeAマクロマーを用いたクレヨンのりポリマーを表5aに示し、それらの特性は表5bに示した。これらを包含することで、クレヨンのりの温度安定性が67乃至69℃まで改善された。実施例73に見られるように、濃度がさらに高くなるとクレヨンの筆記性が低下し始め、このマクロマーについては上限に近づけた可能性が示唆された。
実施例74-95
長鎖アルキルアクリレート含有アクリルポリマー
長鎖アルキルアクリレートモノマーを含有するこれらのポリマーによって、より高い温度安定性を示すクレヨンのりポリマーが例証される。これらの調製品は、ODA:SMA:IBOA:AA:PCAの重量比が20:51:20:0.5:9である表6aの実施例83によって例示される。8オンスびんにEtOAc中61%のODAを8.20g、SMAを2.75g、PCAを2.25g、IBOAを5.00g、AAを0.13g、トルエンを43.23gおよびVAZO-64を0.1250g入れた。溶液に泡立つ窒素を迅速に45秒間通して反応混合物から酸素を除去した。テフロンライナー付きキャップでびんを密閉し、80℃のAtlas Launder-o-meter中に16時間入れた。溶剤を取り除き、高温のポリマーを型に流し込んだ。続く反応では、PCAを100℃に加熱して前もってトルエンに溶解した。75℃以下に冷却すると結晶化が始まる。
同様な長鎖アルキルアクリルポリマー組成物は、表6aに示した。これらのポリマーの改善された温度安定性は、表6bに示した。ここでは実施例74から86の溶解流動温度が、長鎖アルキルアクリレートを含有しないそれらの対応するベースポリマーの29乃至35℃の温度（表1、実施例2）、あるいは実施例88から95の対照ポリマー（表1、実施例4）の29℃未満よりもはるかに高いことが分かる。さらに、DSCによって示されるより高い融解ピーク、およポリマーに貢献するこれらのピークの総融合熱百分率、すなわちより高い温度安定性にも注目すべきである。評価したモノマー中では、TCAモノマーよりも長鎖アルキル鎖モノマー（PCA）の方が、クレヨンに良好な温度安定性を付与した。実施例74から76と、実施例82から95とを比較されたい。これらの鎖長のより長いアルキルアクリレートモノマーの濃度が増大するに連れて、筆記性と温度安定性も増大した。しかしフィンガータックと粘着性は、幾分低下した。表6aおよび6b中のクレヨン実施例のいくつかは、紙の破れを生じなかった。これらのほとんどは、再結晶化時間がより長い（10分間を超える）と紙の破れを生じた。
実施例96-126
長鎖アルキルアクリレートモノマー含有マクロマー／アクリルポリマー
優れた筆記性、優れた粘着性、21乃至49℃の融解安定性および60℃を超える流動安定性を示すクレヨンのりポリマーは、前述の長鎖アルキルアクリレートモノマーを含有するマクロマー／アクリルポリマーによって例証される。
表7aおよび7bに示した実施例98は、重量比が15.55:46.64:15.55:0.5:13.80:8のODA:SMA:IBOA:AA:ODA〜11,000mac:PCAポリマーであり、これらのポリマーを代表する。方法Aによる本ポリマーの調製は次の通りである。撹拌装置、温度計、IR2Therm-o-watch、窒素注入口、バブラーおよび還流冷却器を装着した1lの樹脂フラスコ中にEtOAc中の61%ODAを31.23g、SMAを57.13g、IBOAを19.05g、AAを0.61g、IOTGを0.61g、EtOAc／ヘプタン溶剤中の33.51% ODA〜11,000macを50.43g、PCAを9.80gおよびトルエンを180.80g入れた。撹拌および迅速な窒素パージを開始した。2乃至3分後、窒素パージを減速して、溶液を85℃に加熱した。CPAが完全に溶解した後、温度を80℃に低下させ、VAZO-64を0.6125g加えた。4時間後、VAZO-64を0.0600g添加し、反応を1.5時間後に停止させ室温に冷却した。Irganox 1010を0.1229g、Cyanox LTPDを0.1229g撹拌しながら添加した。ポリマー溶液をアルミ皿に注いで90、100、110、120および130℃の各温度の強制空気オーブン中で2時間乾燥させた。最終温度のポリマーを少量クレヨン型に注いで最終的にクレヨンのりを形成させた。
上述の方法または重合法Bで調製したその他のポリマーは、表7aおよび7bに示した。ポリマー特性に対する長鎖アルキル基の効果は実施例96から99で実証されるが、長鎖アルキルアクリレートの濃度が増大するに連れて、ポリマー融解／流動温度が増大することが分かる。4乃至6%のPCA濃度は、クレヨンのりポリマーに十分高い温度流動安定性を提供する。
実施例127-142
結晶性添加剤／アクリルポリマー
結晶性添加剤／クレヨンのりを調製する一般的手順には、室温で2つの成分を合わせて混合しおよそ120乃至140℃に加熱することが含まれる。混合物が透明で均質になったら、剥離ライナーを敷いた型に熱いまま注いで室温に冷ます。
クレヨンのりの温度安定性、筆記性、フィンガータックおよび紙粘着性に対する様々なタイプの添加剤の効果は、表8にまとめた。これから結晶性添加剤の融解温度が増大すると、対応するクレヨンのり組成物の融解／流動温度も増大することが分かる。これらの結晶性添加剤／クレヨンのりのほとんどは2分以内に、いくつかは1日で紙の破れを生じた。即座に紙の破れを生じなかったものでは、24時間のピッキングモードで紙の破れが示唆された。実施例135から137を参照されたい。
実施例143-159
アクリルポリマーに対するUnilin550結晶性添加剤
表9aおよび9bは、本発明のアクリルポリマーに対するより好ましい結晶性添加剤の1つ、Unilin 550の効果を示す。実施例143から145は、融解および流動温度、筆記性、粘着度および紙の破れに対するUnilin 550の濃度効果を示す。濃度増大に連れて前者は増大したが、それ以外は減少した。ポリマーの分子量効果は実施例146から148で示され、0.5% IOTGを含有する分子量のより低いポリマーは、分子量のより大きい同一ポリマー（0.1%IOTG）よりも筆記性が良く、フィンガータックは同程度であったが、紙の破れは不良であった。実施例156から159は異なる機能性付与剤を用いて調製されたODA〜11,000macから調製されたポリマーを示す。
比較実施例
粘着性付与エチレン酢酸ビニル（EVA）ポリマーまたはポリイソブチレンに対するワックス添加などの一般的なホットメルト接着剤のアプローチを用いて同様な製品を調製した。これらのアプローチは特許技術分野に入るが、接着剤が容易に付着せずそして／または接着剤性能が許容範囲外の品質の劣るクレヨンのりが提供された（温度安定性は評価しなかった）。
比較のためにポリイソブチレン（米国特許第5,331,023号、実施例E1、E2、E6、E8、E10、E17、E21-E23、E25およびE28）および粘着性付与エチレン酢酸ビニル（EVA）（ヨーロッパ特許出願第0 340 990 A2号）からクレヨンのりを調製した。クレヨンのりとしての粘着性付与EVAについては、多くの研究がなされ、後者の特許は研究の出発点となった。紙の破れを生じたり、筆記性があったり粘着性だったりするクレヨンのり組成物が調製されたが、これらの望ましい性質を全て持ったクレヨン組成物は完成できなかった。5,331,023によってポリイソブチレンから調製したクレヨンのりは、EVA系と非常に良く似ていたが、ただ達成できた最大の筆記性は2.75でしかなかった。これらのクレヨンのいくつかは、粘着度の値が5であったが、それらの対応する筆記性評価は0および1のレベルだった。成型したこれらのポリイソブチレンクレヨンのりは、筆記性に劣り紙基材の表面を均一に覆うことが非常に困難であった（表10参照）。
Claims (9)
- (a)i.アクリル酸オクタデシル10乃至96重量部と、
ii.平均アルキル炭素鎖長が炭素原子14乃至17.5個である少なくとも１種のワックス様で柔軟なモノマー単位０乃至70重量部と、
iii.アクリル酸イソボルニル90乃至４重量部と、
iv.酸官能基を有するモノマー単位０乃至10重量部と、
v.平均炭素鎖長が18乃至22であるマクロマー単位０または0.5乃至20重量部と、
vi.炭素鎖長が炭素原子30乃至50個の範囲にある少なくとも１種の長鎖アルキルアクリル酸モノマー単位０または2.5乃至20重量部
とを含み、トルエン中の固有粘度がグラム当たり0.05乃至0.40dlであるアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b)少なくとも１種の粘着性付与剤０乃至50重量部と、
(c)少なくとも１種の結晶性添加剤０乃至35重量部と、
(d)少なくとも１種の充填剤０乃至50重量部
との混合物を含む固体の熱可塑性アクリレート摩擦活性化接着剤組成物。 - 基材上に摩擦的にすり込むことで基材に接着剤フィルムを移行できる固形形態の請求項１に記載の組成物。
- クレヨン接着剤として成型される請求項１に記載の組成物。
- 摩擦活性化され溶剤フリーである請求項１に記載の組成物。
- 重量比20乃至60：０乃至62：12乃至40：０乃至５のアクリル酸オクタデシル：メタクリル酸ステアリル：アクリル酸イソボルニル：アクリル酸から構成される請求項１に記載の組成物。
- 粘着性付与剤５乃至50重量％および重量比28乃至60：20乃至60：４乃至20：０乃至５のアクリル酸オクタデシル：メタクリル酸ステアリル：アクリル酸イソボルニル：（メタ）アクリル酸から構成される請求項１に記載の組成物。
- (a)i.アクリル酸オクタデシル４乃至34重量部と、
ii.メタクリル酸ステアリル39乃至60重量部と、
iii.アクリル酸イソボルニル14乃至28重量部と、
iv.アクリル酸０乃至５重量部と、
v.アクリル酸オクタデシルマクロマー１乃至20重量部
とを含み、トルエン中の固有粘度がグラム当たり0.05乃至0.40dlであるアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b)少なくとも１種の粘着性付与剤０乃至50重量部と、
(c)少なくとも１種の結晶性添加剤０乃至35重量部と、
(d)少なくとも１種の充填剤０乃至50重量部
との混合物を含む固体の熱可塑性アクリレート摩擦活性化接着剤組成物。 - 重量比18乃至22：44乃至70：18乃至22：０乃至５：３乃至20のアクリル酸オクタデシル：メタクリル酸ステアリル：アクリル酸イソボルニル：アクリル酸：アクリル酸ペンタコンチルから構成される請求項１に記載の組成物。
- (a)i.アクリル酸オクタデシル７乃至30重量部と、
ii.メタクリル酸ステアリル30乃至62重量部と、
iii.アクリル酸イソボルニル10乃至20重量部と、
iv.アクリル酸０乃至５重量部と、
v.アクリル酸オクタデシルマクロマー９乃至17重量部と、
vi.アクリル酸ペンタコンチル４乃至10重量部
とを含み、トルエン中の固有粘度がグラム当たり0.05乃至0.40dlであるアクリル酸をベースとする接着剤ポリマー50乃至100重量部と、
(b)少なくとも１種の粘着性付与剤０乃至50重量部と、
(c)少なくとも１種の結晶性添加剤０乃至35重量部と、
(d)少なくとも１種の充填剤０乃至50重量部
との混合物を含む固体の熱可塑性アクリレート摩擦活性化接着剤組成物。
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