JP5789382B2 - ホットメルト接着剤 - Google Patents
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Description
ホットメルト接着剤を塗布する場合、ホットメルトアプリケーターという専用の塗布装置が用いられることが多い。ホットメルトアプリケーターは吐出口であるノズルを有しており、ホットメルト接着剤は約120〜190℃に加熱され、ノズルの先端から吐出されて被着体に塗布される。
特許文献1は、エチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体をベース樹脂とするホットメルト接着剤に、中低圧法で得られたポリエチレンを配合することを開示する(特許文献1請求項1)。特許文献2は、包装、製本及び木工等に用いられるエチレン/C3〜C20のα−オレフィン共重合体をベースポリマーとするホットメルト接着剤を開示する(特許文献2請求項1及び[0013]参照)。これらの両文献は、いずれも、ホットメルト接着剤の糸曳きを少なくすることを開示している。
さらに、ホットメルト接着剤には、糸曳きの低減だけではなく、耐熱性、熱安定性、広い温度領域での接着性も求められている。
このように、糸曳き性、耐熱性、熱安定性、広い温度領域での接着性の全てに優れたホットメルト接着剤の開発が待ち望まれている。
即ち、本発明は、一の要旨において、(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体及び(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体を含み、
(A)と(B)の合計100重量部当たり、(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体が13〜35重量部であるホットメルト接着剤を提供する。
(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、(B1)エチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体を含むホットメルト接着剤を提供する。
(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、さらに、(B2)エチレンとアクリル酸エチルとの共重合体を含むことが好ましい。
本発明は、第二の要旨において、上述のホットメルト接着剤を用いて製造される紙製品を提供する。
(A)と(B)の合計100重量部当たり、(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体が13〜35重量部である場合、
糸曳きが少なくなり、耐熱性及び熱安定性に優れ、広い温度領域で優れた接着強度を有する。
さらに、糸曳きを少なくすることができ、耐熱性や熱安定性を高め、広い温度領域で優れた接着強度を維持することができる。
糸曳きがよりいっそう少なくなり、耐熱性や熱安定性、広い温度領域での接着強度がさらに優れる。
本発明に係るホットメルト接着剤は、さらに、(C)フィッシャートロプシュワックスを含む場合、耐熱性や高温度での接着強度に優れる。
本発明に係る紙製品は、上述のホットメルト接着剤を用いることで製造されるので、ホットメルト接着剤の糸状落下物が付着することがない。本発明の紙製品は、耐熱性に優れ、広い温度領域で接着強度に優れたホットメルト接着剤で組み立てられているので、冷凍庫で保管することもでき、冷凍庫で保管した後、常温で長期間放置することも可能である。ビール等の飲料を梱包するダンボール、カートン等の厚紙に特に有効である。
尚、本明細書において「ホットメルト接着剤」とは、常温で固形であるが、加熱して融解することで流動性を有し、例えば、基材、被着体等の対象物に塗工することができ、冷却することで硬化し接着する接着剤をいう。
「炭素数3〜20のオレフィン」としては、具体的に、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、cis−2−ブテン、trans−2−ブテン、イソブチレン、cis−2−ペンテン、trans−2−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン及び2,3−ジメチル−2−ブテン等を例示できる。炭素数3〜10のオレフィンが好ましく、プロピレン、ブテン、オクテンであることがより好ましく、オクテンであることが特に好ましい。
本発明では、特に、(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体は、(A1)エチレンとオクテンとの共重合体を含むことが好ましい。(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体は、市販品を使用することができる。
(A2)エチレン、プロピレン、1−ブテンとの共重合体として、例えば、エボニックデグサ社製のベストプラスト730(商品名)、ベストプラスト708(商品名)等を例示できる。
(A4)エチレンとブテンとの共重合体として、例えば、三井石油化学社製のダフマーA4085等を例示できる。
このようなエチレンと炭素数3〜20のオレフィンとの共重合体は、単独又は組み合わせて使用することができる。
本明細書では、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの双方を表す。
本発明にとっては、エチレン性二重結合を有するカルボン酸エステルが(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルであることが好ましく、特に、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチルであることが望ましい。
本発明では、「(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体」は、エチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体、エチレンとカルボン酸ビニルとの共重合体が好ましく、特に、エチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体が最も望ましい。
エチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体としては、エチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体、エチレンとアクリル酸エチルとの共重合体、エチレンとアクリル酸ブチルとの共重合体、エチレンとメタクリル酸ブチルとの共重合体等を例示できる。
本発明では、エチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体が(B1)エチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体を含み、さらに(B2)エチレンとアクリル酸エチルとの共重合体を含むことが特に好ましい。
本発明では、「エチレン/カルボン酸共重合体」とは、エチレンとエチレン性二重結合を有するカルボン酸との共重合体をいう。
エチレン/カルボン酸共重合体の具体例として、エチレンとアクリル酸との共重合体、エチレンとメタクリル酸との共重合体を挙げられる。
「エチレン性二重結合を有するカルボン酸無水物」とは、2つのカルボキシル基が脱水縮合したカルボン酸無水物基を有する化合物であり、本発明のホットメルト接着剤を得ることができれば特に限定されることはない。具体的には、例えば、無水マレイン酸等を例示することができる。
エチレン/カルボン酸無水物共重合体の具体例としては、エチレンと無水マレイン酸との共重合体が挙げられる。
(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、15〜30重量部含まれることがより好ましく、15〜20重量部含まれることが特に好ましい。
(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体が13〜35重量部含まれる場合、ホットメルト接着剤の糸曳きが低減され、耐熱性、熱安定性、広い温度領域での接着強度が維持される。
本発明のホットメルト接着剤は、(C)フィッシャートロプシュワックスを含むことによって、耐熱性および熱安定性、さらには高温領域の接着強度に優れる。(C)フィッシャートロプシュワックスの融点は、100〜120℃であることが好ましい。フィッシャートロプシュワックスの融点は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定された値をいう。具体的には、SIIナノテクノロジー社製のDSC6220(商品名)を用い、アルミ容器に試料を10mg秤量し、昇温速度10℃/minで測定して、融解ピークの頂点の温度を融点という。
「粘着付与樹脂」は、ホットメルト接着剤に通常使用されるものであって、本発明が目的とするホットメルト接着剤を得ることができるものであれば、特に限定されることはない。
可塑剤として市販品を用いることができる。例えば、Kukdong Oil&Chem社製のWhite Oil Broom350(商品名)、出光興産社製のダイアナフレシアS32(商品名)、ダイアナプロセスオイルPW−90(商品名)、DNオイルKP−68(商品名)、BPケミカルズ社製のEnerperM1930(商品名)、Crompton社製のKaydol(商品名)、エッソ社製のPrimol352(商品名)を例示することができる。これらの可塑剤は、単独で又は組み合わせて使用することができる。
塗工方法は、例えば、接触塗工、非接触塗工に大別される。「接触塗工」とは、ホットメルト接着剤を塗工する際、噴出機を部材やフィルムに接触させる塗工方法をいい、「非接触塗工」とは、ホットメルト接着剤を塗工する際、噴出機を部材やフィルムに接触させない塗工方法をいう。接触塗工方法として、例えば、スロットコーター塗工及びロールコーター塗工等を例示でき、非接触塗工方法として、例えば、螺旋状に塗工できるスパイラル塗工、波状に塗工できるオメガ塗工やコントロールシーム塗工、面状に塗工できるスロットスプレー塗工やカーテンスプレー塗工、点状に塗工できるドット塗工、線状に塗工できるビード塗工等を例示できる。
本発明に係るホットメルト接着剤は、例えば、電子部品、木工、建築材料、衛生材料、紙製品等に幅広く利用されるが、紙製品を製造するために好適に使用することができ、紙製品用ホットメルト接着剤として有用である。
1.(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体及び(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体を含むホットメルト接着剤であって、(A)と(B)の合計100重量部当たり、(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は13〜35重量部であるホットメルト接着剤。
2.(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体は、(A1)エチレンとオクテンとの共重合体を含み、(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、(B1)エチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体を含む上記1に記載のホットメルト接着剤。
3.(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、(B2)エチレンとアクリル酸エチルとの共重合体を更に含む上記2に記載のホットメルト接着剤。
4.(C)フィッシャートロプシュワックスを、更に含む上記1〜3のいずれかに記載のホットメルト接着剤。
5.(C)フィッシャートロプシュワックスの融点は、100℃〜120℃である上記4に記載のホットメルト接着剤。
6.上記1〜5のいずれかに記載のホットメルト接着剤を用いて製造される紙製品。
(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体
(A1)エチレン/オクテン共重合体(1−オクテン含量:35〜37重量%、メルトフローレート500g/10min、ダウ・ケミカル社製のAFFINITY GA1950(商品名))
(A2)プロピレン/エチレン/1−ブテンの共重合体(ガラス転移点−28℃、軟化点124℃、190℃溶融粘度2700mPa・s、エボニックデグサ社製のVESTPLAST703(商品名))
(B1)エチレン/メタクリル酸メチル重合体(メタクリル酸メチル含量32重量%、メルトフローレート450g/10min、住友化学社製のアクリフト CM5022(商品名))
(B2)エチレン/アクリル酸エチル共重合体(アクリル酸エチル含量25重量%、メルトフローレート250g/10min、ダウ・ケミカル社製のNUC-6070(商品名))
(B3)エチレン/酢酸ビニル共重合体(酢酸ビニル含量28重量%、メルトフローレート18g/10min、東ソー社製のウルトラセン710(商品名))
(C1)フィッシャートロプシュワックス(融点108℃、針入度が2、サゾール社製のサゾールワックスH1(商品名))
融点は、発明の詳細に説明した方法で測定した。
(D)粘着付与樹脂
(D1)芳香族石油炭化水素樹脂の水素化誘導体(軟化点125℃、出光興産社製のアイマーブP125(商品名))
(E)安定化剤
(E1)テトラキス(メチレン−3−(3’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピネート)メタン(融点110〜130℃、ADEKA社製のアデカスタブ AO-60(商品名))
(E2)トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト(融点180℃、城北化学社製のJP-650(商品名))
(サンプル作製)
180℃に溶融させたホットメルト接着剤を、Kライナーダンボールに、塗工量2g/m、セットタイム10秒、オープンタイム3秒、プレス圧1kg/25cm2の条件でKライナーダンボールを貼り合わせた。
(評価方法)
作製したサンプルを60℃雰囲気下で、応力方向に300g/25cm2荷重を掛け、貼り合わせたサンプルが剥離するまでの時間を測定した。
◎ : 剥離時間が8時間より長い
○ : 剥離時間が5時間〜8時間
△ : 剥離時間が2時間以上で、5時間未満
× : 剥離時間が2時間未満
(サンプル作製)
180℃に溶融させたホットメルト接着剤を、Kライナーダンボールに、塗工量2g/m、セットタイム10秒、オープンタイム3秒、プレス圧1kg/25cm2の条件でKライナーダンボールを貼り合わせた。
(評価方法)
作製したサンプル60℃、23℃、又は−10℃に設定した恒温槽中に24時間養生し、その後、その雰囲気下にて、手剥離にて強制剥離した。全接着面積に占めるKライナーダンボールの破壊の割合を材破率(材料が破壊された割合)とし、その状態を評価した。
◎ : 材破率が80%より高い
○ : 材破率が60%〜80%
△ : 材破率が40%以上で、60%未満
× : 材破率が40%未満
(サンプル作製)
ホットメルト接着剤を70ccのガラス瓶に20g入れ、180℃恒温槽にて1週間保管し、1)粘度増減率、2)炭化物の発生について確認した。
(評価方法)
1)粘度増減率
粘度増減率は、ホットメルト接着剤の180℃での初期粘度に対し、1週間後のホットメルト接着剤の180℃での粘度が増減した割合である。
具体的には、以下の計算式にて求めた。
粘度増減率(%)=(180℃で1週間保管後の溶融粘度)×100/180℃での初期粘度)−100
◎ : 粘度増減率が5%未満
○ : 粘度増減率が5%〜10%
△ : 粘度増減率が10%より大きく、20%より小さい
× : 粘度増減率が20%以上
2)炭化物の発生
◎ : 炭化物なし
○ : 炭化物がわずかにあり
△ : 炭化物があり
× : 炭化物が著しい
ホットメルトガンの先端から20cm離れた被着体へホットメルト接着剤を垂直に間欠塗布した。ホットメルトガンと被着体との間の落下物の状態を目視にて観察し、糸曳き性を評価した。
(測定条件)
温度設定:タンク、ホース、及びノズル全て180℃
ノズル径:14/1000インチ
ノズル:1orifice(吐出口の数:1)、4orifice(吐出口の数:4)
塗出圧力:0.4MPa
塗出ショット数:1orificeは350ショット/5分間
4orificeは70ショット/1分間
◎ : 落下物の形状は粒状
○ : 落下物の形状は殆ど粒状であるが、わずかに糸状のものが混在
△ : 落下物の形状は、粒状と糸状が混在
× : 落下物の形状は糸状
比較例1〜比較例3、比較例5のホットメルト接着剤は、実施例のホットメルト接着剤と比べ、成分(B)の割合が低い。成分(B)の割合が低い場合、ホットメルト接着剤の耐熱性は著しく低下することが表2から確認された。
比較例4のホットメルト接着剤は、実施例のホットメルト接着剤と比べ、成分(B)の割合が高い。成分(B)の割合が高くなることによって、ホットメルト接着剤の熱安定性は著しく低下することが表2から確認された。
Claims (5)
- (A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体及び(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体を含むホットメルト接着剤であって、
(A)と(B)の合計100重量部当たり、(B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は13〜35重量部であり、
(A)エチレン/炭素数3〜20のオレフィン共重合体は、(A1)エチレンとオクテンとの共重合体を含む、ホットメルト接着剤。 - (B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、(B1)エチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体を含む請求項1に記載のホットメルト接着剤。
- (B)エチレン/カルボン酸エステル共重合体は、(B2)エチレンとアクリル酸エチルとの共重合体を更に含む請求項2に記載のホットメルト接着剤。
- (C)フィッシャートロプシュワックスを、更に含む請求項1〜3のいずれかに記載のホットメルト接着剤。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のホットメルト接着剤を用いて製造される紙製品。
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