JP4618893B2 - 水膨潤性のホットメルト接着剤 - Google Patents

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Description

【０００１】
(技術分野)
本発明は、水膨潤性のホットメルト接着剤、ならびに、該ホットメルト接着剤を、ケーブル製造に、シーリング目的に、通常の組立て用途に、および不織物品の結合に使用することに関する。
【０００２】
(背景技術)
吸水性または水膨潤性の組成物は、シーリング目的に、組立て用途に、ならびに、個人衛生物品の製造において不織布のバインダーとして広く使用されている。吸水性および水膨潤性の組成物は、例えば、パイプライン構築において多層パイプ構造中の長さ方向の水不透過性を確保するために、ならびに、建築工業において建築物の保護または修復の領域で継目コンパウンドとして使用される。地中または水中に設置されるケーブルは、さらに別の応用分野である。これらのケーブルは、転換点および接続部において、ならびに、外側ジャケットが損傷を受けたときに、水の浸透から保護されなければならない。特に、電力、通信および光学ケーブルは、長寿命の資本財であり、その信頼性は、非常に長い活動期間にわたって確保されなければならない。外部絶縁が損傷を受けたときおよび／または転換点に不備があるときには、このようなケーブル構造の内部に水が浸透し、このような水の侵入が、ケーブルに大きな損傷を与えることがある。水は、ケーブルの長さ方向軸に沿って急速に広がることができ、このように損傷を受けたケーブルの長い部分を使用不可能にする。
【０００３】
水膨潤性のシーリングコンパウンドまたはシーリング構造は、ケーブル構造およびパイプライン構造中への水の浸透を防止するため、ならびに、建築物保護においてシールを形成するために、これまで使用されている。日本特許出願公開ＪＰ-Ａ-５８-２１５３３４(１９８３)は、一般的な用語で、エチレンオキシドコポリマーに基づく水膨潤性ポリウレタン樹脂およびゴムに基づく熱硬化性シーリングコンパウンドを記載している。
【０００４】
日本特許出願公開ＪＰ-Ａ-０２-１５５９５３は、アクリル酸誘導体からなる吸水性樹脂および加硫可能なゴムに基づく、シール用の塩水耐性の水膨潤性材料を記載している。これらの材料は、約１６０℃の温度で約３０分間、加圧下に加硫しなければならない。
【０００５】
欧州特許出願公開ＥＰ-Ａ-０１８８９５９は、水膨潤性ポリマー粉末および水溶性バインダーおよびさらに所望により界面活性剤の層を被覆した紙、織物材料またはプラスチックから製造された支持体からなる多層シーリング片を記載している。
【０００６】
米国特許ＵＳ-Ａ-５０２０８７５は、膨潤によって水の侵入を防止するように設計された層が多層ラミネートからなるケーブル構造物を記載している。このラミネートは、ポリエステルなどの疎水性材料から製造された２つの支持体片からなる。水膨潤性の超吸収性のポリマーまたはコポリマーが、これら２つの支持体片の間に挿入されている。
【０００７】
米国特許ＵＳ-Ａ-５１８８８８３は、１つの層としての金属片および膨潤性の水遮断材料の層からなり、これら２つの層および表面が接着剤によって結合されている多層複合構造物を記載している。
【０００８】
米国特許ＵＳ-Ａ-５１７９６１１は、被覆法により支持体に適用された吸水性成分を有するファイバーオプチックスケーブルのためのケーブル構造物を記載している。この目的のために、熱可塑性エラストマー、吸水性樹脂および水溶性樹脂からなる吸水性組成物を混合し、この混合物を溶媒中に溶解または分散させ、この溶液または懸濁液を平らな基材(例えば、織物材料または紙)に被覆し、次いで溶媒を蒸発させて乾固させる。
【０００９】
国際特許出願公開ＷＯ-Ａ-９８／２７５５９は、水溶性または水分散性成分および水膨潤性成分(超吸収剤の群に属する)と共に、１またはそれ以上の熱可塑性ポリマーおよび１またはそれ以上の樹脂(０以外の鹸化値を有する)からなる水不溶性成分に基づく膨潤性ホットメルト接着剤を記載している。この刊行物によれば、これらは、水密性の構造物の製造において、特に長さ方向に水密性であるケーブル構造物の製造において、水膨潤性ホットメルト接着剤として使用するのに適する。上記の成分は均一に混合すべきである。即ち、巨視的な不均一物が存在していてはならない。水膨潤性成分の粒子サイズについては言及されていない。
【００１０】
最後に挙げた従来技術による膨潤性ホットメルト接着剤は、長さ方向に水密性であるケーブル構造物の製造において使用するのが極めて容易であることにより既に特徴付けられているが、水に曝露したときの膨潤速度の点で、後者の組成物にさらに改善を行う必要が存在する。従って、本発明の目的は、加工するのが可能な限り容易であり、水に曝露したときに高くかつ非常に速い膨潤性を示すホットメルト接着剤を提供することであった。同時に、この接着剤は、室温で低い表面粘着性を示すべきである。
【００１１】
(発明の開示)
本発明に従って上記目的を達成する方法の詳細は、特許請求の範囲に見ることができる。本質的にそれは、以下の成分を含有する水膨潤性ホットメルト接着剤を提供することからなる：
・少なくとも１つの粘着付与樹脂；
・少なくとも１つの水分散性ＥＶＡワックス；
・少なくとも１つのエチレン／アクリル酸コポリマー；
・少なくとも１つの水溶性ホモポリマーまたはコポリマー；および
・少なくとも１つの粉末の超吸収剤ポリマー(平均粒子サイズが８０μｍ未満である)。
【００１２】
(発明を実施するための最良の形態)
本発明において、粘着付与樹脂は、結合剤および相溶剤として使用され、ホットメルト接着剤に使用されている全ての既知の粘着付与樹脂を、本発明において使用することができる。この点で特に適する樹脂は、種々のロジン誘導体、即ち特に、アビエチン酸の樹脂エステルおよびその水素化生成物である。これらのロジン誘導体は、種々の一官能および多官能アルコールのロジンエステルとしても知られている。また、ポリテルペンおよびテルペンフェノール樹脂を、粘着付与樹脂として使用することもできる。
【００１３】
水分散性ＥＶＡワックスは、５００〜約１０,０００の分子量(粘度法によって測定)および１５％までの酢酸ビニル含量を有するエチレン／酢酸ビニルコポリマーに基づくポリエチレンワックスである。これら特別のポリエチレンワックスは、その親水性によって特徴付けられる(例えば、これらは水に分散性である)。
【００１４】
軟化性のエチレンコポリマー、特に、アクリル酸アルキルの割合が１５〜４０重量％であるエチレン／アクリル酸アルキルコポリマーが、超吸収剤を結合するための疎水性マトリックス成分として適する。長鎖アルキルのアクリル酸エステル、特に、アクリル酸Ｃ4〜Ｃ12アルキルが、この場合のコモノマーとして特に適する。これらのエチレン／アクリル酸アルキルコポリマーは、８０〜１００℃の軟化点(環球法、ＡＳＴＭ Ｅ２８)を示すのが普通である。
【００１５】
多数の既知のホモポリマーまたはコポリマーを、水溶性ホモポリマーまたはコポリマーとして使用することができる。特に、ポリエチレングリコール、エチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマー(エチレンオキシドの割合が多いブロックコポリマーまたはランダムコポリマーのいずれか)、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、およびこのようなモノマーと他のオレフィン性不飽和モノマーとのコポリマーを使用することができる。これらの水溶性ポリマーは１０００〜２０,０００の分子量を持ち、これらは室温で液体であることができるか、または好ましくは、固体およびワックス状である(比較的高い分子量を用いるとき)。
【００１６】
適当な粉末の超吸収剤ポリマーには、アクリル酸またはメタクリル酸[短縮して(メタ)アクリル酸]、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、マレイン酸、マレイン酸無水物、イタコン酸、イタコン酸無水物、ビニルスルホン酸またはこのような酸のヒドロキシアルキルエステルの既知のホモポリマーおよびコポリマーが含まれ、酸基の０〜９５重量％はアルカリまたはアンモニウム基で中和されており、これらのポリマー／コポリマーは多官能化合物によって架橋されている。このようなポリマーは、例えば、欧州特許出願公開ＥＰ-Ａ-０７００４１４またはＥＰ-Ａ-０７０１５８７から既知である。この後者の刊行物は、ポリマー粉末が９０〜６３０μｍの粒子サイズを持つべきであることを開示している。しかし、本発明によれば、超吸収剤ポリマー粉末の平均粒子サイズは、８０μｍ未満である。６０〜２μｍの粒子サイズが、超吸収剤ポリマー粉末のために特に好ましい。
【００１７】
また、デンプンまたはセルロースと上記コモノマーとのグラフトコポリマーも、ここでも超吸収剤ポリマー粉末の粒子サイズが８０μｍ未満であるという必須条件を満たすならば、超吸収剤として適することが知られている。
【００１８】
さらに、本発明のホットメルト接着剤は、配合物の温度安定性を保証する既知の市販の安定剤を含有することができる。これらには、例えば、立体障害フェノールに基づく通常の酸化防止剤が含まれる。
【００１９】
特に好ましい膨潤性ホットメルト接着剤は、必須成分を以下の量で含有する： １０〜２５％の粘着付与樹脂；
２０〜４０％の水分散性ＥＶＡワックス；
５〜２５重量％の軟化性エチレン／アクリルエステルコポリマー；
１５〜３５重量％の水溶性ホモポリマーまたはコポリマー；
２０〜４０重量％の超吸収剤ポリマー粉末。
【００２０】
本発明の水膨潤性ホットメルト接着剤は、例えば、ケーブル構築における成分を強化するガラスファイバー強化プラスチックまたは金属箔を被覆するのに適する。特に好ましい適用の１つの例は、光学ケーブルにおける中心強化成分の直接被覆である。この中心成分に、表面粘着性を示さない接着剤を被覆し、次いで巻取り、一時的に貯蔵することができる。通常の光学ケーブルにおいては、個々の光学ファイバーがこの中心成分の周りに同心的に配置される。この中心成分上の非表面粘着性の接着剤の再活性化の後に、これらの光学ファイバーを、さらに組立て工程を行う前に、中心成分上に直接結合することができる。所望により、光学ファイバーを含むプラスチックチューブの外側を、本発明のホットメルト接着剤で被覆することもできる。本発明のホットメルト接着剤の使用は、現在の従来技術によれば必要とされるような、水膨潤性の多層接着剤テープまたは多層流動性材料による光学ファイバーの外装の必要性、あるいは、グリース(石油ゼリー)による中心成分とチューブの間の空隙の長さ方向の防水の必要性を回避することができる。ケーブル構築の構造的特徴である空隙を無視することができる。その理由は、水が浸透したときに、水膨潤性ホットメルト接着剤が上記の空隙を膨潤過程によって完全に満たし、これにより、信頼しうる長さ方向の水シールが確実になるためである。この種の構築は、ケーブル構築において、単純化された結合方法、グリースを使用せずに作業する任意選択(オプション)および大きな重量節約を提供する。また、層流の加工と比較して、より速い製造速度を達成することもできる。
【００２１】
長さ方向に水密性である光学ケーブルの製造における上記の応用分野に加えて、本発明の水膨潤性ホットメルト接着剤は、銅心線を基本とする様々な種類の電力および通信ケーブルの長さ方向の水不透過性を確保するためにも適する。
【００２２】
さらに、本発明の水膨潤性ホットメルト接着剤は、建築物への湿気または水の浸透に対してシールを形成するために、建築物の保護または修復の領域において継目コンパウンドとして使用するのにも適する。さらに別の応用分野は、パイプライン構築であり、例えば、多層同軸パイプ構造物の長さ方向の水不透過性を確保するためのパイプライン構築である。また、本発明のホットメルト接着剤は、個人衛生分野において不織製品(例えば、おしめ、失禁パッド、失禁物品、衛生タオル、パンティー裏地またはマットレスカバー)のためのバインダーとして使用するのにも適する。さらに、本発明のホットメルト接着剤の用途は、リサイクル可能な結合のためにも考えられる。ここでは、結合が後に再び解除されることが必要である(水の作用の後)。このことは、水中での膨潤によって大きく助長される。
【００２３】
水膨潤性のホットメルト接着剤は次のように製造することができる。粘着付与樹脂(例えば、樹脂エステル)、ＥＶＡワックスおよびエチレン／アクリルエステルコポリマーを、１１０〜１６０℃で溶融させ、均一にする。次いで、水溶性ホモポリマーまたはコポリマーを加え、均一にする。最後に、粉末の超吸収剤ポリマーを導入し、均一にする。次いで、均一な溶融物を、対応する充填ユニットに注入し、室温で冷却する。
【００２４】
(実施例)
本発明の組成物を、以下に挙げる実施例によりさらに詳しく説明する。これら実施例は、一部の選択のみを示すものであり、いかなる意味においても本発明の範囲の限定を意図するものではない。
【００２５】
「ティーバッグ試験」法を用いる水膨潤性ホットメルト接着剤の吸水性の測定 方法
試料の調製
可能な限り気泡を含まない１ｍｍ厚みのシートを、均一に製造した接着剤試料から、適当な温度の加熱プレスにおいて製造した。これから、２つの正方形の試験片(その端部の寸法は５×５ｃｍである)を切り出し、表面積が５２ｃｍ2の試験片を得た。
【００２６】
これら試験片は、可能な限り新鮮なものであるべきであり、また、水を含まないものであるべきである。所望により、これら試験片を、乾燥キャビネットまたはデジケーター中で一晩乾燥した。
【００２７】
試験片の重量ｍtを測定した。それぞれの試験片を、濾紙から調製された市販のティーフィルター中に入れた。これを、市販のプラスチックホルダーに取付けた(例えば、Teekanne範囲のティーフィルターおよびホルダーが特に適する)。フィルターおよびホルダーの重量ｍFHを測定した。
【００２８】
測定の実施
所望の試験液を入れた６００ｍｌのビーカーに試料を浸漬した。これら試験液は、脱無機物化した水、水道水、塩水または他の水溶液であってよい。正確に１分の後に、支持体を液体から取り出し、触れることなく比較的大きなビーカー中に、しずくを５分間したたらせた。次いで、フィルター、ホルダー、試料および取込まれた水の重量ｍtotを測定し、試験片の吸水量を次のように算出した。
【数１】
吸水量ｍw [ｇ水] ＝ ｍtot − (ｍt ＋ ｍFH)
【００２９】
試験すべき生成物の膨潤能力は、次のように、水の吸収量を表面積および試料重量と関連付けることによって得ることができる。
【数２】
膨潤能力 [ｇ/(ｇ×ｃｍ2)] ＝ ｍw/(ｍt×５２)
比較のために、この値は少数第３位まで正確に示した。
【００３０】
５分間のしたたり時間および重量測定に続いて、試料を、さらなる試験期間にわたり試験液中に吊るし、上記の操作を繰返した。
【００３１】
【表１】
Figure 0004618893
【００３２】
膨潤剤の均一分布ならびに短期の水吸収後および長期の水吸収後のティーバッグ試験における膨潤挙動の両方に関して、本発明のホットメルト接着剤は、比較的粗い超吸収剤ポリマー粉末を含有する比較例のものよりも有意に良好な性質を示す。

Claims (6)

  1. 少なくとも以下の成分を含有する水膨潤性ホットメルト接着剤：
    (ａ) ロジン誘導体、ポリテルペンまたはテルペンフェノール樹脂から選択される１つの粘着付与樹脂；
    (ｂ)１５％までの酢酸ビニル含量および５００〜１０，０００の分子量を有するエチレン／酢酸ビニルコポリマーから選択される１つの水分散性ＥＶＡワックス；
    (ｃ)アクリル酸アルキルの割合が１５〜４０重量％である１つのエチレン／アクリルエステルコポリマー；
    (ｄ) ポリエチレングリコール、エチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマー、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、またはこれらと他のオレフィン性不飽和モノマーとのコポリマーから選択される１つの水溶性ホモポリマーまたはコポリマー；
    (ｅ) (メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、マレイン酸(無水物)、イタコン酸(無水物)、ビニルスルホン酸、これらの酸のヒドロキシアルキルエステルのホモポリマーおよび／またはコポリマーから選択され、酸基の０〜９５重量％が中和されており、これらのホモポリマー／コポリマーが多官能化合物により架橋し、平均粒子サイズが８０μｍ未満である１つの粉末の超吸収剤ポリマー。
  2. 超吸収剤(ｅ)の粒子サイズが６０〜２μｍである請求項１に記載の水膨潤性ホットメルト接着剤。
  3. 長さ方向の水不透過性を有する電力、通信および／または光学ケーブルを提供するための、請求項１または２に記載の水膨潤性ホットメルト接着剤の使用。
  4. パイプライン構築において長さ方向の水不透過性を有する多層パイプ構造物を提供するため、ならびに、建築工業において建築保護または建築修復の際のシーリング継手のための、請求項１または２に記載の水膨潤性ホットメルト接着剤の使用。
  5. 個人衛生物品の製造用の織物のためのバインダーとしての、請求項１または２に記載の水膨潤性ホットメルト接着剤の使用。
  6. 後に可溶性になる(リサイクル可能な)結合部のための、請求項１または２に記載の水膨潤性ホットメルト接着剤の使用。
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