JP5079321B2 - Pha接着組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも1つのポリヒドロキシアルカノエート(PHA)を含有する接着組成物、ならびに関連する方法および物品に関する。
接着組成物を使用して、2つの表面、たとえば、木材、金属、プラスチック、紙、布、哺乳類の皮膚および/または組織の表面間に結合を形成することができる。
本発明は、PHA接着組成物、ならびに関連する方法および物品に関する。
一般的に、PHA接着組成物は、1以上のPHA、および任意に1以上の追加成分(たとえば、1以上の溶媒、1以上の接着剤添加剤)を含有する。
表面タックタイム値の決定
アセトンを使用して、13.85gの質量を有する外径38.17mmおよび内径13.41mmの亜鉛めっき鋼ワッシャーを溶媒洗浄して表面グリースを除去し、続いて乾燥させた。20℃〜25℃に調節された水平なPHA表面上に鋼ワッシャーを静置し、そして60秒間表面上に置いたままにし、その後、PHA表面を反転し、そしてワッシャーに関する脱結合に要する時間を測定した。
PHA接着組成物溶液の調製
1リットルのガラスビーカーにオーバーヘッド撹拌機を備え、そして450gの酢酸ブチルを充填し、次いで25℃で強力に撹拌しながら50gのポリ(R−3−ヒドロキシブチレート コ33.5%4−ヒドロキシブチレート)(Mw=110,000)を数部分に分けて添加する。全てのPHAの溶解が観察されるまで撹拌を続ける。
DSC(加熱速度、10℃/分)によって測定した場合に+2℃のガラス転移温度および約54%のDSC結晶化度を有するポリR−3−ヒドロキシブチレート コ8%R−3−ヒドロキシバレエート(PHA1)を、ジクロロメタンに溶解し、そしてマイラ(Mylar)ポリエステルフィルム上にキャストし、そして強制エバポレーションによって溶媒を除去した。60分後、100psiの圧力下で10秒間、2枚のPHA1フィルムを一緒に積層化した。積層化温度を60℃まで高めた場合でさえも、2枚のフィルム間に接着が観察されなかった。
ポリR−3−ヒドロキシブチレート コ8%R−3−ヒドロキシバレエート(PHA1)をジクロロメタンに溶解した。この溶液の部分に、50phr(PHAの百分率)および100phrのフォラル(Foral)85(ヘラクレス パウダー カンパニー(Hercules Powder Co))、水素化木材ロジンのグリセロールエステル、ならびにフォラル(Foral)105(ヘラクレス パウダー カンパニー(Hercules Powder Co))、水素化木材ロジンのペンタエリスリトールエステルを添加した。マイラ(Mylar)ポリエステルフィルム上にフィルムをキャストし、そして強制エバポレーションによって溶媒を除去した。これらをそれぞれ実施例4、5、6および7と指定した。60分後、100psiの圧力下で10秒間、25℃で、2枚のフィルムを一緒に積層化した。これらの組成物のいずれに関しても、無視できる接着が観察された。
−60℃のガラス転移温度および50%のDSC結晶化度を有する、ユニオン カーバイド(Union Carbide)からのトーン(Tone)85、ポリカプロラクトンポリマー(PHA2)をジクロロメタンに溶解した。この溶液の部分に、0phrおよび50phrのフォラル(Foral)105(ヘラクレス パウダー カンパニー(Hercules Powder Co))、水素化木材ロジンのペンタエリスリトールエステルを添加した。マイラ(Mylar)ポリエステルフィルム上にフィルムをキャストし、そして強制エバポレーションによって溶媒を除去した。これらをそれぞれ実施例8および9と指定した。60分後、50psiの圧力下で10秒間、25℃で、2枚のフィルムを一緒に積層化した。これらの組成物のいずれに関しても、無視できる接着が観察された。
DSCによって測定した場合に−35℃のガラス転移温度および15%のDSC結晶化度を有するポリR−3−ヒドロキシオクタノエート(PHA3)を、ジクロロメタンに溶解し、そしてマイラ(Mylar)ポリエステルフィルム上にキャストし、そして強制エバポレーションによって溶媒を除去した。指で触れた時に、フィルム表面に粘着性はなかった。60分後、100psiの圧力下で10秒間、2枚のPHA3フィルムを一緒に積層化し、適度に強力な結合が形成された。積層化前にフィルムを2時間乾燥させた後でさえも、容認できる結合を形成することができた。
−35℃のガラス転移温度を有するポリR−3ヒドロキシオクタノエート(PHA4)の乳濁液を、紙上にキャストし、そして強制エバポレーションによって水を除去した。指で触れた時に、フィルム表面に粘着性はなかった。2時間後、100psiの圧力下で10秒間、2枚のPHA4フィルムを一緒に積層化した。強力な結合が形成して、紙の破損が生じた。
90℃で5秒間、2枚のPTFEシート間でポリマーをプレスして、続いて15℃で10分間冷却することによって、ポリR−3−ヒドロキシオクタノエート(PHA5)のフィルムを得た。指で触れた時に、フィルム表面に粘着性はなかった。100psiの圧力下で10秒間、一緒に積層化する前に、さらに60分間、25℃でPHA5フィルムを貯蔵した。フィルムを分離することはできなかった。
120℃で5秒間、2枚のPTFEシート間でポリマーをプレスして、続いて15℃で10分間冷却することによって、DSCによって測定した場合に−14℃のガラス転移温度および36%のDSC結晶化度を有するポリR−3−ヒドロキシブチレート コ20%4−ヒドロキシブチレート(PHA6)のフィルムを得た。指で触れた時に、フィルム表面に粘着性はなかった。50psiの圧力下で10秒間、一緒に積層化する前に、さらに60分間、25℃でPHA6フィルムを貯蔵した。フィルムを分離することはできなかった。
100℃で5秒間、2枚のPTFEシート間でポリマーをプレスして、続いて15℃で10分間冷却することによって、DSCによって測定した場合に−26℃のガラス転移温度および15%のDSC結晶化度を有するポリR−3−ヒドロキシブチレート コ35%4−ヒドロキシブチレート(PHA7)のフィルムを得た。最初に指で触れた時に、フィルムは極めてわずかに粘着性を有したが、次の15分間でこれは消滅した。軽い手の圧力下で10秒間、一緒に積層化する前に、さらに60分間、25℃でPHA7フィルムを貯蔵した。フィルムを分離することはできなかった。
DSCによって測定した場合に−26℃のガラス転移温度を有する、ポリR−3−ヒドロキシブチレート コ35%4−ヒドロキシブチレート(PHA8)を酢酸エチルに溶解し、そしてマイラ(Mylar)ポリエステルフィルム上にキャストし、そして強制エバポレーションによって溶媒を除去した。60分後、50psiの圧力下で10秒間、2枚のPHA8フィルムを一緒に積層化した。フィルムを分離することはできなかった。
140℃で5秒間、2枚のPTFEシート間でポリマーをプレスして、続いて15℃で10分間冷却することによって、DSCによって測定した場合に−10℃のガラス転移温度およびGPCによって測定した場合に352,000のポリスチレン当量重量平均分子量を有するポリR−3−ヒドロキシブチレート コ14%4−ヒドロキシブチレート(PHA9)のフィルムを得た。最初に指で触れた時に、フィルムは極めてわずかに粘着性を有したが、次の15分間でこれは消滅した。100psiの圧力下で10秒間、一緒に積層化する前に、さらに60分間、25℃でPHAフィルムを貯蔵した。フィルムを分離することはできなかった。20psiの圧力下で5秒間、PHAを積層化した場合、フィルムを分離することができた。
140℃で5秒間、2枚のPTFEシート間でポリマーをプレスして、続いて15℃で10分間冷却することによって、DSCによって測定した場合に−10℃のガラス転移温度およびGPCによって測定した場合に98,000のポリスチレン当量重量平均分子量を有するポリR−3−ヒドロキシブチレート コ14%4−ヒドロキシブチレート(PHA10)のフィルムを得た。最初に指で触れた時に、フィルムは極めてわずかに粘着性を有したが、次の15分間でこれは消滅した。20psiの圧力下で5秒間、一緒に積層化する前に、さらに60分間、25℃でPHAフィルムを貯蔵した。フィルムを分離することはできなかった。
分子量(Mw)110,000の、66.5%の3Rヒドロキシブチレートと33.5%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAポリマーを、酢酸ブチルに溶解して、13%w/wポリマー含有量の溶液を作製した。きざみ付きバーを使用して、溶液を未処理PETフィルムに適用し、均一な200ミクロン湿潤フィルムを提供した。20℃〜25℃で自然エバポレーションによって溶媒を除去した。24時間後、コートされたPET試料において溶媒を検出することはできなかった。触ってみると、PHAフィルムは粘着性がなかった。PHAがコートされたPETフィルム2枚を穏やかに接触させた(接触圧力は<1psiと推測される)直後に、PHAフィルム間の接着が観察された。フィルムを10日間老化させた後さえも、良好な自着性が観察された。
実施例18の通りであるが、分子量(Mw)350,000の、70%の3Rヒドロキシブチレートと30%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAを、酢酸ブチルに溶解して、10%固体含有量の溶液を作製した。フィルムを20℃〜25℃で24時間老化させた後、PHAフィルム間の良好な自着性が観察された。
実施例18の通りであるが、分子量(Mw)850,000の、78%の3Rヒドロキシブチレートと22%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAを、アセトンに溶解して、8%固体含有量の溶液を作製した。フィルムを60分間乾燥させた後、自着性が観察されたが、24時間後に試験した時には自着性が失われていた。
実施例18の通りであるが、PETフィルムをUCBによって供給されたセロファンフィルムに置き換えた。フィルムを20℃〜25℃で10日間老化させた後、優れた自着性が観察された。
分子量(Mw)110,000の、66.5%の3Rヒドロキシブチレートと33.5%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAポリマーを、酢酸ブチルに溶解して、13%w/wポリマー含有量の溶液を作製した。きざみ付きバーを使用して、溶液をプラスチックフィルムに適用し、均一な200ミクロン湿潤フィルムを提供した。20℃〜25℃で自然エバポレーションによって溶媒を除去した。
分子量(Mw)110,000の、66.5%の3Rヒドロキシブチレートと33.5%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAポリマーを、酢酸ブチルに溶解して、13%w/wポリマー含有量の溶液を作製した。きざみ付きバーを使用して、溶液をプラスチックフィルムに適用し、均一な200ミクロン湿潤フィルムを提供した。20℃〜25℃で自然エバポレーションによって溶媒を除去した。ヒートシール接着:セッティング2(表面温度70℃〜80℃)に設定された家庭用アイロンおよび軽い手の圧力(<5psi)を使用する、未コートフィルムの一片への、接着剤がコートされたフィルムの積層化。積層化の直後、接着結合の強度を評価した。結果を表2にまとめる。
分子量(Mw)110,000の、66.5%の3Rヒドロキシブチレートと33.5%の4ヒドロキシブチレートとを含むPHAポリマーを、酢酸ブチルに溶解して、13%w/wポリマー含有量の溶液を作製した。きざみ付きバーを使用して、溶液を架橋ポリシロキサンコートリリース紙に適用し、均一な200ミクロン湿潤フィルムを提供した。20℃〜25℃で自然エバポレーションによって溶媒を除去した。温アイロンを使用して乾燥フィルムを紙ホイルに積層化し、そしてリリース紙を取外して、接着剤がコートされた紙基板を作製した。次いで、ラベリングプロセスを真似て、未処理PET、セロファン、PLA、アルミホイル、ガラスを含む様々な基板に、コート紙を加熱積層化した。全ての場合において、良好な接着が観察され、15〜30分間で結合が仕上げられた後に粘着性が喪失した。分解された試料の紙表面に温アイロンを適用することによって、2枚の基板間に再接着が生じ、これは最初の結合と同等の接着性を有した。
Claims (22)
- 多くとも15秒の表面タックタイム値を有するPHAを含む接着組成物であって、
前記表面タックタイム値は、13.85gの質量を有する外径38.17mmおよび内径13.41mmの亜鉛めっき鋼ワッシャーを、PHAを含む接着組成物によってコートされた、水平に配置された表面上に置く工程、および前記表面を反転させる工程によって、前記ワッシャーが前記表面から落下するために必要とされる時間として測定され、
多くとも6.9×105paの圧力に暴露された時、前記接着組成物は、表面、またはそれ自体と、少なくとも10Nm−2の剥離結合強度を有する結合を形成することができ、ここで、前記剥離結合強度はインストロン引張試験機に結合表面を配置する工程ならびに90度の剥離角度および25ミリメートル/分のクロスヘッド速度を使用して表面を分離するために必要とされる力を評価する工程によって、ASTM 1995−92試験法に従って決定され、
前記PHAは、−30℃〜−5℃のガラス転移温度を有するポリ3−ヒドロキシブチレート−co−4−ヒドロキシブチレートである、接着組成物。 - PHAを、PHAに対する溶媒に溶解してPHA溶液を形成する工程;
前記PHA溶液を基材に適用する工程;および
前記溶媒を少なくとも部分的に除去する工程
を含む方法によって調製される、請求項1に記載の接着組成物。 - 前記PHA溶液は、多くとも90重量%の前記溶媒を含む、請求項2に記載の接着組成物。
- 前記溶媒は、有機溶媒を含む、請求項2に記載の接着組成物。
- 前記有機溶媒が、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、エーテル、メチル第三級ブチルエーテル(MTBE)、酢酸エチル、酢酸ブチル、塩化メチレン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、エタノール、イソプロパノールまたは2,2,2−トリフルオロエタノールを含む、請求項4に記載の接着組成物。
- 前記溶媒は、水を含む、請求項2に記載の接着組成物。
- 前記溶媒は、混合溶媒を含む、請求項2に記載の接着組成物。
- 前記混合溶媒が、水と、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、エーテル、メチル第三級ブチルエーテル(MTBE)、酢酸エチル、酢酸ブチル、塩化メチレン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、エタノール、イソプロパノールまたは2,2,2−トリフルオロエタノールを含む有機溶媒とを含む、請求項6に記載の接着組成物。
- 前記混合溶媒は、水と水非混和性有機溶媒とを含む、請求項7に記載の接着組成物。
- 前記PHAは、1,000ダルトン〜900,000ダルトンの重量平均分子量を有する、請求項1に記載の接着組成物。
- 前記PHAは、5%〜65%の結晶化度を有する、請求項1に記載の接着組成物。
- 前記組成物は、少なくとも10分のオープンタイムを有する、請求項1に記載の接着組成物。
- 前記接着組成物は、接着剤添加剤を含まない、請求項1に記載の接着組成物。
- 粘着付与剤、架橋剤、開始剤、着色剤、ワックス、安定剤および可塑剤よりなる群から選択される接着添加剤をさらに含む、請求項1に記載の接着組成物。
- 表面を有する基板と、
PHAを含む接着組成物と
を含む物品であって、
前記接着組成物は、基板の表面によって支持されており、前記組成物は、多くとも15秒の表面タックタイム値を有し、ここで、前記表面タックタイム値は、13.85gの質量を有する外径38.17mmおよび内径13.41mmの亜鉛めっき鋼ワッシャーを、PHAを含む接着組成物によってコートされた、水平に配置された表面上に置く工程、および前記表面を反転させる工程によって、前記ワッシャーが前記表面から落下するために必要とされる時間として測定され、
そして多くとも6.9×105paの圧力に暴露された時に、前記接着組成物は、第2の基板の表面と、少なくとも10Nm−2の剥離結合強度を有する結合を形成することができ、ここで、前記剥離結合強度はインストロン引張試験機に結合表面を配置する工程ならびに90度の剥離角度および25ミリメートル/分のクロスヘッド速度を使用して表面を分離するために必要とされる力を評価する工程によって、ASTM 1995−92試験法に従って決定され、
前記PHAは、−30℃〜−5℃のガラス転移温度を有するポリ3−ヒドロキシブチレート−co−4−ヒドロキシブチレートである、物品。 - 前記組成物は、少なくとも70分のオープンタイムを有する、請求項15に記載の物品。
- 前記PHAは、1,000ダルトン〜900,000ダルトンの重量平均分子量を有する、請求項15に記載の物品。
- 前記PHAは、5%〜65%の結晶化度を有する、請求項15に記載の物品。
- 表面を有する基板と、
基板の表面によって支持された接着組成物と
を含む物品であって、前記接着組成物は、−30℃〜−5℃のガラス転移温度を有するポリ3−ヒドロキシブチレート−co−4−ヒドロキシブチレートであるPHAを含む、物品。 - 前記接着組成物は、前記基板表面に層を形成する、請求項19に記載の物品。
- 前記層は、多くとも300ミクロンの厚さを有する、請求項20に記載の物品。
- 前記接着組成物を支持する前記物品の表面に接着結合された第2の基板表面をさらに含む、請求項19に記載の物品。
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