JP6556138B2 - 摩擦活性化接着剤配合物及び塗布装置 - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦活性化接着剤配合物及びかかる接着剤配合物用の塗布装置(例えばグルークレヨン)に関する。
接着剤を使用することは、ありふれたことである。一般的に使用されている接着剤は、液体、半固体若しくはスティックの形態、ペースト、又は固体として提供されており、これらは使用するために水、熱又は溶媒によって活性化されなければならない。多くの接着剤では1種類以上の溶媒を使用しているが、こうした溶媒は乾燥しやすく、それにより組成物が乾いて使用できなくなる。また、塗布後の接着を確実なものとするための何らかの硬化機構が存在する場合もある。
本発明は、驚くほど向上された性能をもたらす新規な摩擦活性化接着剤配合物を提供する。本発明はまた、かかる接着剤配合物を塗布するための塗布装置も提供する。
(a)接着剤組成物100重量部当り、約50〜約100重量部の半結晶性接着剤ポリマーと、
(b)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50、一般的には好ましくは約5〜約40重量部の、少なくとも1種類の粘着付与剤と、
(c)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の結晶性添加剤と、
(d)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の充填剤と、
(e)接着剤組成物100重量部当り、0〜約30重量部の、少なくとも1種類の油と、
(f)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の界面活性剤と、の混合物を含み、
半結晶性接着剤ポリマーが、
(1)接着剤ポリマー100重量部当り、約5〜約96、一般的には好ましくは約5〜約60重量部の、炭素原子が少なくとも16個、一般的には50個以下のアルキル炭素長を有する少なくとも1種類の結晶性モノマーと、
(2)接着剤ポリマー100重量部当り、約4〜約70、一般的には好ましくは約12〜約59重量部の、約80℃未満のホモポリマーガラス転移温度(Tg)を有する少なくとも1種類の非結晶性モノマーと、
(3)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約70重量部の、炭素原子が少なくとも14個、一般的には50個以下の平均ペンダントアルキル炭素長を有する少なくとも1種類のワックス状軟質モノマーと、
(4)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約10、一般的には好ましくは約0.5〜約3重量部の、酸又は塩基官能基を有する少なくとも1種類のモノマーと、
(5)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約40、一般的には好ましくは0〜約30重量部の、約40℃〜約120℃の融点(Tm)を有する少なくとも1種類の官能性又は非官能性マクロマーと、を含む、組成物である。
以下に定義する用語については、異なる定義が「特許請求の範囲」又は本明細書中の他の箇所で与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。
効果的かつ消費者にとって使いやすいものであるためにはグルークレヨンは容易に塗布できるものでなければならない。かかる物品は、求められる接着特性を提供するとともに物理的に安定なものでなければならない。後者の条件は、グルークレヨンが使用されていないときには過度にべとつかず、使用時には手に接着剤がつかないものであることを意味する。
(a)接着剤組成物100重量部当り、約50〜約100重量部の半結晶性接着剤ポリマーと、
(b)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50、一般的には好ましくは約5〜約40重量部の、少なくとも1種類の粘着付与剤と、
(c)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の結晶性添加剤と、
(d)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の充填剤と、
(e)接着剤組成物100重量部当り、0〜約30重量部の、少なくとも1種類の油と、
(f)接着剤組成物100重量部当り、0〜約50重量部の、少なくとも1種類の界面活性剤と、の混合物を含み、
半結晶性接着剤ポリマーが、
(1)接着剤ポリマー100重量部当り、約5〜約96、一般的には好ましくは約5〜約60重量部の、炭素原子が少なくとも16個、一般的には50個以下のアルキル炭素長を有する少なくとも1種類の結晶性モノマーと、
(2)接着剤ポリマー100重量部当り、約4〜約70、一般的には好ましくは約12〜約59重量部の、約80℃未満のホモポリマーTgを有する少なくとも1種類の非結晶性モノマーと、
(3)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約70重量部の、炭素原子が少なくとも14個、一般的には50個以下の平均のペンダントアルキル炭素長を有する少なくとも1種類のワックス状軟質モノマーと、
(4)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約10、一般的には好ましくは約0.5〜約3重量部の、酸又は塩基官能基を有する少なくとも1種類のモノマーと、
(5)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜約40、一般的には好ましくは0〜約30重量部の、約35℃〜約120℃のTmを有する少なくとも1種類の官能性又は非官能性マクロマー単位と、を含む組成物である。
結晶性モノマー成分は、炭素原子が少なくとも16個、一般的には50個以下のペンダントアルキル単位を一般的に好ましくは有する1以上の反応種である。結晶性モノマーの好ましい実施形態の代表的な例としては、結晶性Cn(メタ)アクリレート、結晶性ビニルモノマー、結晶性グリシジルモノマー、結晶性カプロラクトン、結晶性ヒドロフラン、及び当業者には周知の同様の構造がある。
非結晶性モノマーの有用な実施形態としては、約80℃未満のホモポリマーTgを有する非晶質モノマーが挙げられ、一般的に好ましい実施形態は約40℃未満のホモポリマーTgを有し、最も好ましい実施形態は約25℃未満のホモポリマーTgを有する。好ましい構造としては、nが1以上である非結晶性Cn(メタ)アクリレート、少なくとも2個のペンダント原子を有する非結晶性ビニルモノマー、少なくとも2個のペンダント原子を有する非結晶性ビニルエーテル、少なくとも4個のペンダント原子を有する非結晶性ビニルエステル、少なくとも1個の繰返し単位を有する非結晶性ポリエーテル(メタ)アクリレート、少なくとも1個の繰返し単位を有する非結晶性ポリシロキサン(メタ)アクリレート、及び当業者には周知の同様の構造がある。
半結晶性ワックス状軟質モノマーの好ましい実施形態としては、少なくとも14個の炭素原子を有するペンダント鎖を有する結晶性Cn(メタ)アクリレート、少なくとも14個の炭素原子を有するペンダント鎖を有する結晶性ビニルモノマー、少なくとも14個の炭素原子を有するペンダント鎖を有する結晶性グリシジルモノマー、少なくとも14個の炭素原子を有するペンダント鎖を有する結晶性カプロラクトン、少なくとも14個の炭素原子を有するペンダント鎖を有する結晶性ヒドロフラン、及び当業者には周知の同様の構造がある。
適当な酸性コモノマーの代表的な例としては、3〜12個の炭素原子を有し、一般的に1〜4個のカルボン酸部分を有する有機カルボン酸が挙げられる。かかるモノマーの非限定的な例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、マレイン酸、b−カルボキシエチルアクリレートなどが挙げられる。
本発明の配合物はマクロマーを含有する。適当なマクロマーは、例えば、アクリル酸オクタデシル(ODA)、アクリル酸ベヘニル(BeA)並びに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(HDA)、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及びメタクリル酸ベヘニル(BeMA)の混合物などの対応するプレポリマーから、最終的なマクロマーの融点(Tm)が約35℃〜約70℃、より好ましくは約45℃〜約60℃の範囲となるように調製される。マクロマーは、本明細書に述べられるグルークレヨンポリマー用には標準的な重合法によって半結晶性ポリマー中に組み込まれる。これらの機能的反応性マクロマーとしては、上記に述べたような特定のマクロマーが挙げられるがそれらに限定されるものではない。
更に、ポリマーに粘着付与剤を混合することができ、かかる粘着付与剤としては、例えばウッドロジン、ウッドロジンエステル、テルペン、C5及びC9の脂肪族及び芳香族粘着付与剤などの、当業者には周知の任意の粘着付与剤が挙げられる。必要に応じて、可塑剤を添加することもできる。
直鎖状炭化水素に基づいた酸、二酸、アルコール、ジオール、ワックスなどの異なる官能基を有する結晶性添加剤をアクリレートポリマーに添加することによって必要な場合にグルークレヨンにより高い温度安定性を与えることができる。
特定の実施形態では、接着剤組成物は、配合物の筆記性を更に高めるために油を含む。
特定の実施形態では、接着剤組成物は、組成物の筆記性及び洗浄性を高めるために界面活性剤を含む。
炭酸カルシウム、シリカ、ベントナイト粘土、ガラススフェア及びバブル、木粉などの充填剤は、溶融混合によってグルークレヨンポリマー中に容易に混合することができる。必要に応じて染料、顔料などの着色剤を使用してもよい。熱処理の際のポリマーの退色を低減するために酸化防止剤を使用してもよい。上記に述べた充填剤、又は、Tmが38℃よりも高い高融点のアクリレートポリマー若しくはコポリマーなど、紙、紙ライナー、プラスチックフィルムなどの他の材料のようなオーバーコートを使用することによって、グルークレヨンポリマーの特性のために生じうるべたつき感を低減することができる。かかるオーバーコートは、曲げ応力に曝される際の折れに対する耐性として定義されるクレヨンの全体的(破壊)強度を高めることができる。かかる充填剤の量は、かかる充填剤と一般的に関連付けられる効果を生じるうえで有効な量である。
本発明の接着剤配合物の有利な性質のため、これらをグルークレヨンの形態、すなわち簡単な紙の包装を有する手持ち型スティックとして使用することができる。気密式のキャップを備えたプラスチック製円筒容器のような特別な容器はいっさい必要とされない。
本発明の接着剤組成物の好ましい組成比率の範囲及び代替的な異なる成分の選択を本明細書に述べる。本明細書に開示されるすべての好ましい選択(すなわち組成比率又は材料の選択)は、単独で、又は任意の1つ以上の他の好ましい選択(すなわち組成比率又は材料の選択)と同時に使用することで、例えば特定の所望の用途に合わせて性能を最適化することができる。かかる組み合わせのすべてを、本明細書によって開示しようとするものであるが、分かりやすさのため、こうした組み合わせのすべてを本明細書に具体的に記載することはしない。当業者であれば、所望の用途に合わせて最適化された本発明の接着剤組成物の特定の実施形態を容易に配合することが可能であろう。
融点:融点(Tm)は、TA instruments Q2000示差走査熱量計を使用して測定した。試料パンに約5mgの試料を入れた。試料を−20℃で平衡化し、50mL/分のN2のパージ下、10℃/分で120℃まで加熱した。融点を最初に観察された吸熱のピークとして取った。
結晶性モノマー(ODA)、ワックス状モノマー(SMA)、マクロマー(ODAmac)、アクリル酸(AA)、及び低Tgモノマー(異なるもの)の量を変えて一連の接着剤組成物を作製した。以下の3種類の低Tgモノマーを用いた。すなわち、IOA(ホモポリマー、Tg約−54℃)、BuMA(ホモポリマー、Tg約20℃)、及びBzMA(ホモポリマー、Tg約54℃)。これらの接着剤の組成を表1に示す。すべての実施例から、べたつきがあり、わずかにゴム状のものから硬くていくらか脆いものまで質感が異なる接着剤クレヨンを形成した。表2は、これらの接着剤の定性評価の結果を示したものであり、実施例1〜12が好ましい例であるのに対して、実施例13〜17はより好ましくないことを示している。
2つの更なる接着剤組成物として実施例18及び比較例C1を作製し、グルークレヨンに成形した。それぞれの組成を表3に示す。
実施例19〜22では、以下の組成(各量は重量部)を用いて半結晶性接着剤ポリマーを調製した。
実施例23〜26では、実施例19〜22の半結晶性接着剤ポリマーを混合して以下のような本発明の好ましい接着剤組成物を形成した。
Claims (3)
- 固体熱可塑性半結晶性摩擦活性化接着剤組成物であって、
(a)50〜100重量部の半結晶性接着剤ポリマーと、
(b)0〜50重量部の少なくとも1種類の粘着付与剤と、
(c)0〜50重量部の少なくとも1種類の結晶性添加剤と、
(d)0〜50重量部の少なくとも1種類の充填剤と、
(e)0〜30重量部の少なくとも1種類の油と、
(f)0〜50重量部の少なくとも1種類の界面活性剤と、の混合物を含み、
前記半結晶性接着剤ポリマーが、
(1)接着剤ポリマー100重量部当り、5〜60重量部の、炭素原子が少なくとも16個のアルキル炭素長を有する少なくとも1種類の結晶性モノマーと、
(2)接着剤ポリマー100重量部当り、12〜59重量部の、80℃未満のホモポリマーTgを有する少なくとも1種類の非結晶性モノマーと、
(3)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜70重量部の、炭素原子が少なくとも14個の平均のペンダントアルキル炭素長を有する少なくとも1種類のワックス状軟質モノマーと、
(4)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜10重量部の、酸又は塩基官能基を有する少なくとも1種類のモノマーと、
(5)接着剤ポリマー100重量部当り、0〜40重量部の、35℃〜120℃のTmを有する少なくとも1種類の官能性又は非官能性マクロマーと、を含む、接着剤組成物。 - 前記接着剤が接着剤クレヨンとして成形されている、請求項1に記載の接着剤組成物を含み、
剥離可能な包装材をさらに含む、接着剤塗布装置。 - 請求項1に記載の接着剤組成物を使用する方法であって、
(a)請求項1に記載の接着剤組成物を感圧接着剤の塊に成形する工程と、
(b)前記感圧接着剤の塊を基材上に摩擦を介して擦りつける工程と、を含み、
前記摩擦を介して擦りつける工程によって、前記基材上に粘着性の接着剤の付着物が形成される、方法。
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