JP6863961B2 - ファルネセンをベースとする粘着付与樹脂及びそれを含有する接着剤組成物 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年7月31日に出願された、「ファルネセンベースをベースとする粘着付与樹脂及びそれを含有する接着剤組成物」(FARNESENE-BASED TACKIFYING RESINS AND ADHESIVE COMPOSITIONS CONTAINING THE SAME)という発明の名称の米国出願第14/815,114号に関しそしてその利益を主張し、その内容を参照により本明細書中に取り込む。
本発明は、ファルネセンモノマーから誘導された粘着付与樹脂を含む接着剤組成物に関する。粘着付与樹脂は、フリーデル・クラフツ触媒を用いて調製された低分子量のファルネセンをベースとするホモポリマー又はコポリマーを含み、軟化点が80℃以上である。
ホットメルト接着剤などの接着剤は、典型的に完全に固体材料であり、いかなる溶媒も含まず又は含む必要がない。それは周囲室温で固体材料であるが、熱の適用によって液体又は流体の状態に転化されることができ、その状態で基材に適用することができる。冷却時に、接着剤はその固体形態を再獲得し、その凝集強さを獲得する。これに関して、ホットメルト接着剤は、蒸発、溶媒の除去、重合又は他の手段によって固体状態を達成する水性接着剤などの他のタイプの接着剤とは異なる。ホットメルト接着剤は、比較的硬く、粘着性がないように配合することができ、又は、対照的に、感圧性であるように、すなわち室温で比較的柔らかく粘着性であるように配合することができる。
本発明の第一の態様は、ファルネセン系ポリマーを含む粘着付与樹脂を提供することである。ファルネセン系ポリマーは、ファルネセンモノマー、及び、ジエン、枝分かれモノオレフィン及びビニル芳香族からなる群より選ばれる、1種以上の場合により存在するコモノマーから誘導されるモノマー単位を含み、80℃以上の軟化点を有する。
フリーデル-クラフツ触媒などの強ルイス酸を使用することにより、本発明によるファルネセンモノマーを重合すると、ポリマーの環化がモノマー付加と競合し、高い軟化点を有する低分子量樹脂が得られることを見出した。
最適な触媒活性化のために、フィードブレンド中の湿分含有量を400〜600ppmに調整した。
サンプル1を、窒素で30分間パージしたスターラを備えた丸底フラスコ(反応器)中で調製した。反応器に20gのトルエンを加え、内容物を25℃に温めた。93gのβ-ファルネセンを100gのトルエン溶媒とブレンドしてモノマーフィードを調製した。 2.25gのAlCl3を約0.75gの3つのアリコートに分割した。AlCl3の0.75gアリコートをトルエン装填物に添加し、次いで、モノマーフィードを撹拌されている反応器に4.5ml/分の速度で連続的に添加した。フィードの半量を添加したときに、0.75gAlCl3のさらなるアリコートを添加した。最後のモノマーフィードを加えた後に、0.75gAlCl3の第三のアリコートを加え、混合物をその温度で40分間攪拌した。次いで、100gの水性2-プロパノール(25%)の添加により反応をクエンチした。混合物を攪拌した後に、層を分離させる。有機相を単離し、同量の25%2-プロパノールでもう一回洗浄し、次いで、蒸留水で1回洗浄した。0.2gのテトラキス [メチレン-3-(3’,5'-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを、蒸留用に備えた3つ口丸底フラスコ中の洗浄された有機相に添加した。混合物を230℃に加熱しながら窒素でパージし、その間に揮発性有機物を回収した。温度が230℃に達したら、窒素をスチームで置き換えた。オリゴマー生成物及びスチーム凝縮物を、1gの樹脂生成物当たり約1gのスチーム蒸留物が得られるまで回収した。サンプル4の特性を表1に示す。
サンプル2を、窒素で30分間パージしたスターラを備えた丸底フラスコ(反応器)中で調製した。20gのトルエンを反応器に加え、内容物を30℃に温めた。43.6gのβ−ファルネセン、6.0gの2-メチル-2-ブテン、2.8gのα-メチルスチレン及び2.0gのピペリレン濃厚物を48.1gのMPOとブレンドしてモノマーフィードを調製した。1.0gのAlCl3を2つの0.5gアリコートに分割した。AlCl3の0.5gアリコートをトルエン装填物に添加し、次いで、モノマーフィードを撹拌されている反応器に2.5ml /分の一定速度で連続的に添加した。50mLのフィードの添加後に、0.5gのAlCl3の第二のアリコートを添加した。最後のモノマーフィードを反応混合物に添加した後に、混合物をその温度でさらに45分間撹拌した。次いで、50gの水性2-プロパノール(25%)を添加して反応をクエンチした。混合物を攪拌した後に、層を分離させた。有機相を単離し、同量の25%2-プロパノールでもう一回洗浄し、次いで、蒸留水で1回洗浄した。0.1gのテトラキス[メチレン-3-(3’,5'-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを、蒸留用に装備された3つ口丸底フラスコ中の洗浄された有機相に添加した。混合物を230℃に加熱しながら窒素でパージし、その間に揮発性有機物を回収した。温度が230℃に達したら、窒素をスチームに置き換えた。オリゴマー生成物及スチーム凝縮物を、1gの樹脂生成物当たり約1gのスチーム蒸留物が得られるまで回収した。サンプル2の特性を表1に示す。
サンプル3を、窒素で30分間パージしたスターラを備えた丸底フラスコ(反応器)中で調製した。20gのトルエンを反応器に添加し、内容物を30℃に温めた。42.1gのβ−ファルネセン、2.5gの2-メチル-2-ブテン、5.5gのα-メチルスチレン及び2.0gのピペリレン濃厚物を、48.1gのMPOとブレンドし、モノマーフィードを調製した。1.0gのAlCl3を2つの0.5gアリコートに分割した。 AlCl3の0.5gアリコートをトルエン装填物に添加し、次いで、モノマーフィードを撹拌されている反応器に2.5ml/分の一定速度で連続的に添加した。50mLのフィードの添加後に、0.5gのAlCl3の第二のアリコートを添加した。最後のモノマーフィードを反応混合物に添加した後に、混合物をその温度でさらに45分間撹拌した。次いで、50gの水性2-プロパノール(25%)を添加して反応をクエンチさせた。混合物を攪拌した後に、層を分離させる。有機相を単離し、同量の25%2-プロパノールでもう一回洗浄し、次いで、蒸留水で1回洗浄した。0.1gのテトラキス[メチレン-3-(3’,5'-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを、蒸留用に装備した3つ口丸底フラスコ中の洗浄された有機相に添加した。混合物を230℃に加熱しながら窒素でパージし、その間に揮発性有機物を回収した。温度が230℃に達したら、窒素をスチームで置き換えた。オリゴマー生成物及びスチーム凝縮物を、1gの樹脂生成物当たりに約1gのスチーム蒸留物が得られるまで回収した。サンプル3の特性を表1に示す。
サンプル4を、窒素で30分間パージしたスターラを備えた丸底フラスコ(反応器)中で調製した。30gのトルエンを反応器に加え、内容物を30℃に温めた。28.9gのファルネセン、13.2gの2-メチル-2-ブテン、7.7gのα-メチルスチレン及び40.4gのピペリレン濃厚物を111gのMPOとブレンドし、モノマーフィードを調製した。 2.5gのAlCl3を約0.6gの4つのアリコートに分けた。AlCl3の0.6gアリコートをトルエン装填物に添加し、次いで、2.5ml/分の一定速度でモノマーフィードを撹拌されている反応器に連続的に添加した。70mLのフィードの添加後に、0.6gのAlCl3のさらなるアリコートを添加した。すべての開始剤及びフィードが添加されるまでこのシーケンスを続けた。最後のモノマーフィードを添加した後に、混合物をその温度でさらに45分間撹拌した。次いで、100gの水性2-プロパノール(25%)の添加により反応をクエンチした。混合物を攪拌した後に、層を分離させる。有機相を単離し、同量の25%2-プロパノールでもう一回洗浄し、次いで、蒸留水で1回洗浄した。0.3gのテトラキス[メチレン-3-3',5'-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを、蒸留用に装備された3つ口丸底フラスコ中の洗浄された有機相に添加した。混合物を230℃に加熱しながら窒素でパージし、その間に揮発性有機物を回収した。温度が230℃に達したら、窒素をスチームで置き換えた。オリゴマー生成物及びスチーム凝縮物を、1gの樹脂生成物当たりに約1gのスチーム蒸留物が得られるまで回収した。サンプル4の特性を表1に示す。
種々のC5樹脂のファルネセン含有類似体は、スチレンブロックコポリマー(SBC)としてスチレンイソプレン直鎖トリブロックコポリマーを利用する伝統的なホットメルト感圧接着剤組成物において評価した。比較サンプルとして使用されるC5樹脂は、様々な等級のWingtack(Total Petrochemicals and Refining, Inc.製、Houston, TX)であり、主としてピペリレンからなるモノマー流から誘導された。
樹脂は、以下の成分から構成された典型的な「一般目的」配合物中でスクリーニングされた。
本開示は以下も包含する。
[1] エラストマー及び粘着付与樹脂を含む、接着剤組成物であって、
前記粘着付与樹脂はファルネセンを含むモノマーから誘導されたポリマーを含み、
前記ポリマーは、
ファルネセンモノマー及び溶媒を合わせ、そして場合により、ジエン、枝分かれモノオレフィン及びビニル芳香族化合物からなる群より選ばれる1種以上のコモノマーを添加して、モノマーフィードを提供すること、及び、
前記モノマーフィードをフリーデル-クラフツ触媒と容器内で合わせることにより該モノマーフィードを重合させること、
を含む方法により製造されたものである、接着剤組成物。
[2] 前記モノマーフィードを重合させることは前記モノマーフィード及びフリーデル-クラフツ触媒の両方を前記容器に連続的にフィードすることを含む、上記態様1記載の接着剤組成物。
[3] 前記フリーデル-クラフツ触媒はBF 3 , AlCl 3 , SnCl 4 及びTiCl 3 からなる群より選ばれる、上記態様1記載の接着剤組成物。
[4] 前記フリーデル-クラフツ触媒はAlCl 3 及びBF 3 の少なくとも1つである、上記態様1記載の接着剤組成物。
[5] 前記モノマーフィードはモノマーの総モルに基づいて0〜90モル%のコモノマーを含む、上記態様4記載の接着剤組成物。
[6] 前記モノマーフィードはモノマーの総モルに基づいて0〜40モル%のコモノマーを含む、上記態様4記載の接着剤組成物。
[7] 前記フリーデル-クラフツ触媒はAlCl 3 である、上記態様1記載の接着剤組成物。
[8] 軟化点が80℃以上である、上記態様1記載の接着剤組成物。
[9] 前記ポリマーは数平均分子量が400〜10,000g/モルである、上記態様1記載の接着剤組成物。
[10] 前記エラストマーはスチレン-イソプレンブロックコポリマー、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ランダムスチレン-ブタジエン(SBR)コポリマー、スチレン-ブタジエンブロックコポリマー、スチレン-イソプレン-ブタジエン-スチレン(SIBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマー、非晶質ポリオレフィン(APO)樹脂及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、上記態様1記載の接着剤組成物。
[11] 前記粘着付与樹脂は少なくとも部分的に水素化されたものである、上記態様1記載の接着剤組成物。
[12] ファルネセンモノマー、及び、ジエン、枝分かれモノオレフィン及びビニル芳香族化合物からなる群より選ばれる1種以上の場合により存在するコモノマーから誘導されたモノマー単位を含み、軟化点が80℃以上である、ファルネセンポリマー。
[13] 前記ファルネセンポリマーは0〜90モル%のコモノマーを含む、上記態様12記載のファルネセンポリマー。
[14] 前記ファルネセンポリマーは0〜40モル%のコモノマーを含む、上記態様12記載のファルネセンポリマー。
[15] 前記コモノマーはスチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-ドデシルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、2-エチル-4-ベンジルスチレン、4-(フェニルブチル)スチレン、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、4-メトキシスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼン、インデン、メチル-インデン、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、ミルセン、ジペンテン、イソブチレン、2-メチル-2-ブテン、2-メチル-1-ブテン、2-メチル-1-ペンテン、2-メチル-2-ペンテン、2,3-ジメチル-1-ブテン、2,3-ジメチル-2-ブテン、3,3-ジメチル-1-ブテン及び3-メチル-2-ペンテンならびにそれらの異性体からなる群より選ばれる1種以上のモノマーを含む、上記態様12記載のファルネセンポリマー。
[16] 数平均分子量が400〜10,000g/モルである、上記態様12記載のファルネセンポリマー。
[17] 前記ファルネセンポリマーは少なくとも部分的に水素化されたものである、上記態様12記載のファルネセンポリマー。
[18] エラストマー及び上記態様12記載のファルネセンポリマーを含む、接着剤組成物。
[19] 前記エラストマーはスチレン-イソプレンブロックコポリマー、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ランダムスチレンブタジエン(SBR)コポリマー、スチレン-ブタジエンブロックコポリマー、スチレン-イソプレン-ブタジエン-スチレン(SIBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマー、非晶質ポリオレフィン(APO)樹脂及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、上記態様18記載の接着剤組成物。
[20] 基材、及び、該基材の少なくとも1つの表面に適用された上記態様1記載の接着剤組成物を含み、前記基材はテープ及びラベルからなる群より選ばれる、物品。
[21] 木材、不織布及びブックバインディングのうちの少なくとも1つに適用された上記態様1記載の接着剤組成物を含む、コート化物品。
[22] 上記態様1記載の接着剤組成物をディスペンスする接着剤ステーションを含む、ケース及びカートン組立ライン。
Claims (23)
- エラストマー及び粘着付与樹脂を含む、接着剤組成物であって、
前記粘着付与樹脂はファルネセンを含むモノマーから誘導されたファルネセンポリマーであり、
前記ファルネセンポリマーは、ファルネセンモノマー自身に結合する少なくとも1つのファルネセンモノマーによって形成された環状構造を含み、
ファルネセンは、(E)−β−ファルネセン、又は(E)−β−ファルネセンの1つ以上の水素原子が別の原子又は別の原子団により置換されたものである、接着剤組成物。 - 前記ファルネセンポリマーの軟化点が80℃以上である、請求項1記載の接着剤組成物。
- 前記ファルネセンポリマーは数平均分子量が400〜10,000g/モルである、請求項1又は2記載の接着剤組成物。
- 前記エラストマーはスチレン-イソプレンブロックコポリマー、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ランダムスチレン-ブタジエン(SBR)コポリマー、スチレン-ブタジエンブロックコポリマー、スチレン-イソプレン-ブタジエン-スチレン(SIBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマー、非晶質ポリオレフィン(APO)樹脂及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項1〜3のいずれか一項記載の接着剤組成物。
- 前記粘着付与樹脂は少なくとも部分的に水素化されたものである、請求項1〜4のいずれか一項記載の接着剤組成物。
- ファルネセンモノマー、及び、ジエン、枝分かれモノオレフィン及びビニル芳香族化合物からなる群より選ばれる1種以上の任意のコモノマーから誘導されたモノマー単位を含むファルネセンポリマーであって、
前記ファルネセンポリマーは、ファルネセンモノマー自身に結合する少なくとも1つのファルネセンモノマーによって形成された環状構造を含み、
ファルネセンは、(E)−β−ファルネセン、又は(E)−β−ファルネセンの1つ以上の水素原子が別の原子又は別の原子団により置換されたものであり、
前記ファルネセンポリマーの軟化点が80℃以上である、ファルネセンポリマー。 - 前記ファルネセンポリマーは0〜90モル%のコモノマーを含む、請求項6記載のファルネセンポリマー。
- 前記ファルネセンポリマーは0〜40モル%のコモノマーを含む、請求項6記載のファルネセンポリマー。
- 前記コモノマーはスチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-ドデシルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、2-エチル-4-ベンジルスチレン、4-(フェニルブチル)スチレン、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、4-メトキシスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼン、インデン、メチル-インデン、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、ミルセン、ジペンテン、イソブチレン、2-メチル-2-ブテン、2-メチル-1-ブテン、2-メチル-1-ペンテン、2-メチル-2-ペンテン、2,3-ジメチル-1-ブテン、2,3-ジメチル-2-ブテン、3,3-ジメチル-1-ブテン及び3-メチル-2-ペンテンならびにそれらの異性体からなる群より選ばれる1種以上のモノマーを含む、請求項6〜8のいずれか一項記載のファルネセンポリマー。
- 数平均分子量が400〜10,000g/モルである、請求項6〜9のいずれか一項記載のファルネセンポリマー。
- 前記ファルネセンポリマーは少なくとも部分的に水素化されたものである、請求項6〜10のいずれか一項記載のファルネセンポリマー。
- エラストマー及び請求項6〜11のいずれか一項記載のファルネセンポリマーを含む、接着剤組成物。
- 前記エラストマーはスチレン-イソプレンブロックコポリマー、ポリアクリレート樹脂、ポリエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ランダムスチレンブタジエン(SBR)コポリマー、スチレン-ブタジエンブロックコポリマー、スチレン-イソプレン-ブタジエン-スチレン(SIBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマー、非晶質ポリオレフィン(APO)樹脂及びそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項12記載の接着剤組成物。
- エラストマー及び粘着付与樹脂を含む、接着剤組成物の製造方法であって、
前記粘着付与樹脂はファルネセンを含むモノマーから誘導されたポリマーを含み、
前記ポリマーは、ファルネセンモノマー自身に結合する少なくとも1つのファルネセンモノマーによって形成された環状構造を含み、
ファルネセンは、(E)−β−ファルネセン、又は(E)−β−ファルネセンの1つ以上の水素原子が別の原子又は別の原子団により置換されたものであり、
前記方法が、
ファルネセンモノマー及び溶媒を合わせ、そして任意に、ジエン、枝分かれモノオレフィン及びビニル芳香族化合物からなる群より選ばれる1種以上のコモノマーを添加して、モノマーフィードを提供すること、及び、
前記モノマーフィードをフリーデル-クラフツ触媒と容器内で合わせることにより該モノマーフィードを重合させること、
を含む、方法。 - 前記モノマーフィードを重合させることは前記モノマーフィード及びフリーデル-クラフツ触媒の両方を前記容器に連続的にフィードすることを含む、請求項14記載の方法。
- 前記フリーデル-クラフツ触媒はBF3, AlCl3, SnCl4及びTiCl3からなる群より選ばれる、請求項14又は15記載の方法。
- 前記フリーデル-クラフツ触媒はAlCl3及びBF3の少なくとも1つである、請求項14又は15記載の方法。
- 前記フリーデル-クラフツ触媒はAlCl 3 である、請求項14又は15に記載の方法。
- 前記モノマーフィードはモノマーの総モルに基づいて0〜90モル%のコモノマーを含む、請求項14〜18のいずれか一項記載の方法。
- 前記モノマーフィードはモノマーの総モルに基づいて0〜40モル%のコモノマーを含む、請求項14〜18のいずれか一項記載の方法。
- 基材、及び、該基材の少なくとも1つの表面に適用された請求項1〜5、12及び13のいずれか一項記載の接着剤組成物を含み、前記基材はテープ及びラベルからなる群より選ばれる、物品。
- 木材、不織布及びブックバインディングのうちの少なくとも1つに適用された請求項1〜5、12及び13のいずれか一項記載の接着剤組成物を含む、コート化物品。
- 請求項1〜5、12及び13のいずれか一項記載の接着剤組成物をディスペンスする接着剤ステーションを含む、ケース及びカートン組立ライン。
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