JP6894891B2 - 接着剤組成物 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる2015年9月30日出願の米国仮出願第62/235,185号の利益を主張する。
従来のホットメルト接着剤(HMA)配合物のための組成物は、典型的に、1/3のポリマーと、1/3の粘着付与剤と、1/3のワックスとを含有する一般的な経験則に従う。粘着付与剤の供給不足及び費用の増加により、より大きいポリマー含有量及びより少ない粘着付与剤を含有するHMA配合物の市場需要が高まっている。しかしながら、粘着付与剤の量の低減及びポリマーの量の増加は、エチレンビニルアセテート(EVA)及びエチレン系コポリマー等の従来のポリマーを使用するとき、接着力の劣化及びHMA組成物の硬化時間の増加という欠点を有する。高メルトフローレートを有するプロピレン/エチレンコポリマーを使用したHMA配合物は、より高いポリマー含有量及び十分な接着性能を有するHMA配合物へと配合され得るが、プロピレン系コポリマーの本質的に緩徐な結晶化時間に起因して、HMA配合物の硬化時間は、エチレン系コポリマーを含有する組成物よりも長い。高速ライン処理用途に適合する好適な接着特性及び迅速な硬化時間を維持しながら、粘着付与剤が低減されたHMA組成物の必要性が存在する。
改善された高温抵抗、改善された接着特性、改善された基材適合性、及び/または改善された熱安定性を有するプロピレン系ポリマーを有するHMA組成物の必要性がさらに存在する。
本開示は、接着剤用途、さらにはホルトメルト接着剤用途に好適な組成物を提供する。本開示は、組成物を提供する。一実施形態において、組成物が提供され、該組成物は、
(A)(i)0.855g/cc〜0.895g/ccの密度、及び(ii)177℃で、50,000mPa.s以下の溶融粘度を有するカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
(B)(i)0.870g/cc〜0.890g/ccの密度、及び(ii)177℃で、50,000mPa.sの以下の溶融粘度を有するプロピレン系インターポリマーと、を含む。
定義
元素周期表への言及は、CRC Press,Inc.,1990−1991によって発行されたものへの言及である。該周期表の元素の族への言及は、族の番号付与の新しい表記法による。米国特許実務の目的上、あらゆる参照される特許、特許出願、または刊行物の内容は、特に、(本開示で具体的に提供されるあらゆる定義と矛盾しない程度における)定義、及び当該技術分野の一般知識の開示に関して、参照によりその全体が組み込まれる(またはその同等な米国バージョンが参照によりそのように組み込まれる)。本明細書に開示される数値範囲は、下限から上限(それらを含む)のすべての値を含む。明確な値(例えば、1または2、または3〜5、または6、または7)を含む範囲に関して、いずれかの2つの明確な値間のいずれかの部分範囲が含まれる(例えば、1〜2、2〜6、5〜7、3〜7、5〜6等)。それに反して述べられない限り、文脈から黙示的でない限り、または当該技術分野において慣例ではない限り、すべての部及びパーセントは、重量に基づき、すべての試験方法は、本開示の出願日時点で最新である。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、該組成物を含む材料の混合物、ならびに該組成物の材料から形成された反応生成物及び分解生成物を指す。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する」という用語、及びこれらの派生語は、任意の追加の構成成分、ステップ、または手順の存在が具体的に開示されているか否かにかかわらず、それを除外することを意図しない。誤解を避けるために、「含む(comprising)」という用語を使用して特許請求されるすべての組成物は、それに反して述べられない限り、ポリマーかそうでないものかにかかわらず、任意の追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、あらゆる後続の列挙の範囲から、操作性に必要不可欠ではないものを除き、あらゆる他の構成成分、ステップ、または手順を除外する。「からなる」という用語は、具体的に描写または列挙されていないあらゆる構成成分、ステップ、または手順を除外する。「または」という用語は、特に指定のない限り、個々で、かつ任意の組み合わせで列挙されるメンバーを指す。単数形の使用は、複数形の使用を含み、その逆も同様である。
「ポリマー」は、同じかまたは異なる種類であるかにかかわらず、モノマーを重合することによって調製されたポリマー化合物である。したがって、ポリマーという一般名称は、本明細書において後に定義されるように、(微量の不純物がポリマー構造内に組み込まれ得るという理解の下で、1種類のモノマーのみから調製されるポリマーを指すために使用される)ホモポリマーという用語、及びインターポリマーという用語を包含する。微量の不純物、例えば、触媒残渣が、ポリマー内に組み込まれ得、かつ/またはポリマー内に存在し得る。コポリマーのすべての形態、例えば、ランダム、ブロック等も包含する。「エチレン/α−オレフィンポリマー」及び「プロピレン/α−オレフィンポリマー」という用語は、エチレンまたはプロピレンそれぞれと、1つ以上の付加的重合α−オレフィンモノマーとの重合から調製される上述のコポリマーを指す。ポリマーは多くの場合、1つ以上の特定のモノマー「からできている」、特定のモノマーもしくはモノマーの種類を「ベースにする」、または特定のモノマー含有量を「含有する」等と示されるが、この文脈において、「モノマー」という用語は、特定のモノマーの重合残遺物を指し、非重合種を指さないことが理解されることが留意される。一般に、本明細書に記載されるポリマーは、対応するモノマーの重合形態である「単位」に基づくことを指す。
「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーである。したがって、「インターポリマー」という一般名称は、(2つの異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを指すために使用される)コポリマー、及び3つ以上の異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを含む。
「オレフィン系ポリマー」または「ポリオレフィン」は、(ポリマーの重量に基づいて)過半量の重合オレフィンモノマー、例えば、エチレンまたはプロピレンを含有し、任意で少なくとも1つのコモノマーを含有し得るポリマーである。オレフィン系ポリマーの非限定的な例としては、エチレン系ポリマー及びプロピレン系ポリマーが挙げられる。「エチレン系ポリマー」または「エチレンポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて過半量の重合エチレンを含有し、任意で少なくとも1つのコモノマーを含み得るポリマーである。「プロピレン系ポリマー」は、ポリマーの重量に基づいて過半量の重合プロピレンを含有し、任意で少なくとも1つのコモノマーを含み得るポリマーである。「プロピレン系インターポリマー」は、重合形態で、インターポリマーの重量に基づいて過半量のプロピレン、及び少なくとも1つのコモノマーを含有するインターポリマーである。
「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」は、インターポリマーの重量に基づいて過半量の重合エチレン、及び少なくとも1つのα−オレフィンを含有するインターポリマーである。「エチレン/α−オレフィンコポリマー」は、たった2つのモノマーの種類として、コポリマーの重量に基づいて過半量の重合エチレン、及びα−オレフィンを含有するインターポリマーである。
「プロピレン/α−オレフィンインターポリマー」は、重合形態で、インターポリマーの重量に基づいて過半量のプロピレン、及び少なくとも1つのα−オレフィンを含有するインターポリマーである。「プロピレン/α−オレフィンコポリマー」は、たった2つのモノマーの種類として、重合形態で、コポリマーの重量に基づいて過半量のプロピレン、及びα−オレフィンを含有するコポリマーである。
「プロピレン/エチレンインターポリマー」は、重合形態で、インターポリマーの重量に基づいて過半量のプロピレン、及び少なくともエチレンを含有するインターポリマーである。「プロピレン/エチレンコポリマー」は、たった2つのモノマーの種類として、重合形態で、コポリマーの重量に基づいて過半量のプロピレン、及びエチレンを含有するコポリマーである。
本開示は、ホルトメルト接着剤用途に好適な組成物を提供する。該組成物は、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマー(例えば、プロピレン系プラストマーまたはエラストマー(PBPE))と、を含む。
一実施形態において、本組成物は、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマー(例えば、プロピレン系プラストマーまたはエラストマー(PBPE))と、(C)任意でエチレン系ポリマー及び/または(D)任意で粘着付与剤と、を含む。
本組成物は、本明細書で論じられる2つ以上の実施形態を含み得る。
一実施形態において、本組成物は、接着剤組成物、さらにホットメルト接着剤(HMA)組成物である。以下の開示はHMA組成物に関するが、以下の開示が、例えば、感圧接着剤組成物等の他の接着剤組成物に適用可能であることが理解される。
A.カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー
本組成物は、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む。本明細書で使用されるとき、「カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー」は、エチレン/α−オレフィンインターポリマー鎖に結合したカルボン酸系部分(例えば、エチレン/α−オレフィンインターポリマー鎖にグラフトされたカルボン酸系部分)を有するエチレン/α−オレフィンインターポリマーである。「カルボン酸系部分」は、カルボキシル基(−COOH)またはその誘導体を含有する化合物である。好適なカルボン酸系部分の非限定的な例としては、カルボン酸及びカルボン酸無水物が挙げられる。エチレン/α−オレフィンインターポリマー上にグラフトされ得る好適なカルボン酸及びカルボン酸無水物の非限定的な例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、無水マレイン酸、及び無水イタコン酸が挙げられる。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーである。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸グラフトエチレン/α−オレフィンインターポリマー(「MAH−g−エチレン/α−オレフィンインターポリマー」)である。好適なMAH−g−エチレン/α−オレフィンインターポリマーの非限定的な例としては、MAH−g−エチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから入手可能なAFFINITY(商標)GA 1000R及びAMPLIFY(商標)GR216)が挙げられる。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーである。一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボン酸グラフトエチレン/α−オレフィンインターポリマーである。
カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーのエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーの重量に基づいて、過半量の重合エチレンを含有するエチレン系インターポリマーである。一実施形態において、カルボン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーの重量に基づいて50重量%超のエチレン由来の単位、または51重量%、もしくは55重量%、もしくは60重量%、もしくは65重量%から、70重量%、もしくは75重量%、もしくは80重量%、もしくは85重量%、もしくは90重量%、もしくは95重量%、もしくは98重量%、もしくは99重量%までのエチレン由来の単位を含有する。代表的なα−オレフィンとしては、限定されないが、C3−20α−オレフィン、またはC3−10α−オレフィン、またはC4−20α−オレフィン、またはC4−10α−オレフィン、またはC4−α−オレフィンが挙げられる。代表的なα−オレフィンには、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、及び1−オクテン、好ましくは1−ブテン、1−ヘキセン、及び1−オクテンが含まれる。一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、その中で重合した芳香族コモノマーを含有しない。一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンコポリマーである。一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、MAH−g−エチレン/オクテンコポリマーである。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーの重量に基づいて、0重量%超、0.01重量%、0.02重量%、0.03重量%、0.04重量%または0.05重量%、0.06重量%、0.07重量%、0.08重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.5重量%または1重量%から、1.5重量%、2重量%、3重量%、5重量%、10重量%、15重量%または20重量%までのカルボン酸系部分を含有する。一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーの重量に基づいて、0重量%超〜1.5重量%未満のカルボン酸系部分を含有する。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.855g/cc、または0.860g/cc、または0.865g/cc、または0.870g/ccから、0.875g/cc、または0.880g/cc、または0.885g/cc、または0.890g/cc、または0.895g/ccまでの密度を有する。カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーの密度が0.895g/ccを超える場合、組成物の可撓性は悪影響を受ける。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、177℃で、2,000ミリパスカル/秒(mPa.s)、または2,500mPa.s、または3,000mPa.s、または4,000mPa.s、または4,500mPa.s、または5,000mPa.s、または6,000mPa.s、または7,000mPa.s、または8,000mPa.s、9,000mPa.s、または10,000mPa.s、または15,000mPa.sから、20,000mPa.s、または25,000mPa.s、または30,000mPa.s、35,000mPa.s、または40,000mPa.s、または45,000mPa.s、または48,000mPa.s、または50,000mPa.sまでの溶融粘度を有する。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃または65℃から、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃または140℃までの溶融点(T)を有する。さらなる実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、50℃〜90℃の溶融点(T)を有する。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、−80℃、−70℃、−60℃、−58℃または−56℃から、−54℃、−52℃、−50℃、−40℃、−30℃または−20℃までのガラス転移温度(T)を有する。さらなる実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、−58℃〜−40℃のガラス転移温度(T)を有する。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する:(i)少なくとも50重量%のエチレン由来の単位、(ii)0重量%超〜20重量%のカルボン酸系部分、(iii)0.855g/cc〜0.895g/ccの密度、(iv)177℃で2,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度、(v)25℃〜140℃の溶融点(T)、及び/または(vi)−80℃〜−20℃のガラス転移温度(T)。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸グラフトエチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する(i)少なくとも50重量%のエチレン由来の単位(ii)0重量%超〜3重量%の無水マレイン酸系部分、(iii)0.865g/cc〜0.885g/ccの密度、(iv)177℃で5,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度、(v)50℃〜80℃の溶融点(T)、及び/または(vi)−70℃〜−50℃のガラス転移温度(T)。
一実施形態において、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、本組成物中に、本組成物の総重量に基づいて1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%、または5重量%から、6重量%、または7重量%、または8重量%、または9重量%、または10重量%までの量で存在する。
本カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、本明細書で論じられる2つ以上の実施形態を含み得る。
B.プロピレン系インターポリマー
本接着剤組成物は、プロピレン系インターポリマーを含む。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンインターポリマー、またはプロピレン/α−オレフィンコポリマーから選択される。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、またはプロピレン/エチレンコポリマーから選択される。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン系プラストマーまたはエラストマーである。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン系インターポリマーの重量に基づいて、50重量%超のプロピレン由来の単位、または51重量%、もしくは55重量%、もしくは60重量%、もしくは65重量%から、70重量%、もしくは75重量%、もしくは80重量%、もしくは85重量%、もしくは90重量%、もしくは95重量%、もしくは98重量%、もしくは99重量%までのプロピレン由来の単位を含有する。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、0.01%、または0.015%から、0.025%、または0.03%までのプロピレン1モル当たりの総不飽和度を有する。プロピレン1モル当たりの総不飽和度は、以下の試験方法の部分で説明されるH NMR分析によって測定される。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、177℃で、500mPa.s、または750mPa.s、または1,000mPa.s、または2,000mPa.s、または3,000mPa.s、または5,000mPa.s、または8,000mPa.s、または9,000mPa.s、または10,000mPa.sから、11,000mPa.s、または12,000mPa.s、または15,000mPa.s、または18,000mPa.s、または20,000mPa.s、または25,000mPa.s、または30,000mPa.s、または35,000mPa.s、または40,000mPa.s、または45,000mPa.s、または50,000mPa.sまでの溶融粘度を有する。一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、177℃で800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度を有する。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、177℃で500mPa.s〜50,000mPa.s以下の溶融粘度を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、0.95、または0.99から、1.0、または1.01、または1.05までの分岐指数(g’)を有する。一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、1.0と等しい分岐指数(g’)を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、1重量%、または10重量%、または15重量%、または20重量%から、25重量%、または30重量%、または35重量%、または40重量%までの結晶化度を有する。一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、10〜40重量%、または20〜39重量%の結晶化度を有する。結晶化度は、以下の試験方法の項で記載されるように、DSC方法を介して測定される。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、40J/g、または45J/g、または50J/g、または55J/g、または60J/gから、70J/g、または75J/g、または80J/gまでの融解熱(H)を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、0.870g/cc、または0.875g/cc、または0.880g/ccから、0.885g/cc、または0.890g/ccまでの密度を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、85℃、または90℃、または95℃、または100℃から、110℃、または115℃、または120℃までの融解温度Tmを有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、20,000g/mol、または24,000g/mol、または30,000g/molから、40,000g/mol、または48,000g/mol、または50,000g/molまでの重量平均分子量(Mw)を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、2.0、または2.5から、3.5、または4.0までのMw/Mnを有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
1.B値
「B値」という用語は、ランダム性の尺度であり、プロピレン系インターポリマーのポリマー鎖にわたるプロピレン及びコモノマーの分布を測定する。プロピレン/エチレンコポリマーに関して、「B値」という用語は、ランダム性の尺度であり、プロピレン/エチレンコポリマーのポリマー鎖にわたるプロピレン及びエチレンの分布を測定する。B値は、0〜2に及ぶ。B値が高くなるほど、コポリマー中のエチレン分布はより交互になる。B値が低くなるほど、プロピレン/エチレンコポリマー中のエチレン分布は、より塊状になるか、または密集する。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、1.0未満、または0.99未満、または0.98未満、または0.97未満のB値を有する。一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、0.90、または0.92、または0.93、または0.94から、0.95、または0.96、または0.97、または0.98、または0.99までのB値を有する。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。別の実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン/α−オレフィンコポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマーである。好適なα−オレフィンの非限定的な例としては、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
ケーニッヒ(Spectroscopy of Polymers(2d ed.1999)によって記載されるB値は、以下の通り計算される。プロピレン/エチレンコポリマーに関して、Bは
Figure 0006894891
と定義され、式中、f(EP+PE)=EP及びPEダイアッド分率の合計であり、Fe及びFp=コポリマー中のエチレン及びプロピレンのそれぞれのモル分率である。ダイアッド分率は、f(EP+PE)=[EPE]+[EPP+PPE]/2+[PEP]+[EEP+PEE]/2に従ったトライアッドデータから得られ得る。B値は、個々のコポリマーダイアッドの割り当てによって、類似した様式で他のコポリマーに関して計算され得る。例えば、プロピレン/1−オクテンコポリマーに関するB値の計算は、以下の等式を使用する。
Figure 0006894891
プロピレン/エチレンインターポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。プロピレン/エチレンコポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。
2.プロピレン系インターポリマーのための好適な触媒
一実施形態において、プロピレン系インターポリマー、さらにプロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマー、及びさらにPBPEは、(i)多価アリールオキシエーテルの第IV族金属錯体である触媒、(ii)活性化剤、及び/または(iii)共触媒を用いて作製される。触媒は、分子量分布を犠牲にすることなく分子量を制御するための連鎖移動剤の使用を可能にする、0.5gポリマー/μg金属を超える触媒効率において、極端に高い分子量及びイソタクチック性を有するモノマー混合物を含有するプロピレンからポリマーを生成することが可能である。連鎖移動剤の使用なしの比較の重合と比較して、分子量の実質的な減少(>30パーセント)が生じるように、十分な量の連鎖移動剤が使用される。連鎖移動剤が水素であるとき、少なくとも0.01モルパーセント(プロピレンに基づく)が使用され、最大で2モルパーセントが使用される。なお狭い分子量分布のポリマーを提供し、かつ低レベルのアルモキサン活性化剤を使用しつつ、高度にイソタクチックなポリマーが高レベルの連鎖移動剤を用いて調製され得る。概して、より従来の触媒との高レベルの連鎖移動剤の使用は、広がった分子量分布を有するポリマーの生成をもたらす。好適な第IV族金属の非限定的な例としては、チタン、ジルコニウム、及びハフニウムが挙げられる。
多価アリールオキシエーテルの第IV族金属錯体の触媒は、本明細書に記載されるように、プロピレン系インターポリマー、さらにPBPEに独特な特性を与える。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマー、さらにプロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマー、さらにPBPEは、実質的にイソタクチックなプロピレン配列を有することを特徴とする。「実質的にイソタクチックなプロピレン配列」は、0.85を超える、または0.90を超える、または0.92を超える、または0.93を超える13C NMRによって測定されるイソタクチックトライアッド(mm)を有する配列である。イソタクチックトライアッドは、13C NMR分光法によって決定されるコポリマー分子鎖中のトライアッド単位の観点からイソタクチックな配列を指す。一実施形態において、第IV族金属錯体は、ハフニウム系多価アリールオキシエーテルである。
多価アリールオキシエーテルの好適な第IV族金属錯体の非限定的な例としては、[[2’,2’’’−[(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジイルビス(メチレンオキシ−ΚO)]ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)−5−メチル[1,1’−ビフェニル]−2−オラト−ΚO]](2−)]ジメチルハフニウム、及び[[2’,2’’’−[1,3−プロパンジイルビス(オキシ−ΚO)]ビス−{3−[9H−3,6−ジ−(1,1−ジメチルエチル)−カルバゾール−9−イル]}−5’−フルオロ−5−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オラト−ΚO]](2−)]ジメチルハフニウムが挙げられる。金属錯体は、付加重合性モノマー、特に、オレフィン(複数可)を配位、挿入、及び重合する空の配位部位を有する触媒化合物を得るための様々な方法で活性化される。本特許明細書及び添付の特許請求の範囲の目的上、「活性化剤」または「共触媒」は、上記の様式で金属錯体を活性化することができる任意の化合物もしくは構成成分または方法である。好適な活性化剤の非限定的な例としては、ルイス酸、非配位イオン活性化剤、イオン化活性化剤、有機金属化合物、及び中性金属錯体を触媒活性種に変換することが可能な上記の物質の組み合わせが挙げられる。
一実施形態において、触媒活性化は、プロトン移動、酸化、または他の好適な活性化プロセスによるカチオン、部分的カチオン、または双性イオン種の形成を伴い得る。本開示は、そのような特定可能なカチオン、部分カチオン、または双性イオン種が、「イオン化」プロセスまたは「イオン活性化プロセス」としても既知の活性化プロセス中に実際に生じるかどうかにかかわらず、操作可能かつ十分に使用可能である。
イオン化共触媒は、活性プロトン、またはイオン化化合物のアニオンと関連するが、それに配位されていないか、もしくはゆるく配位されただけのいくつかの他のカチオンを含有してもよい。非限定的な例としては、塩を含有するアンモニウムカチオン、特に、1つまたは2つのC10−40アルキル基を含有するトリヒドロカルビル置換アンモニウムカチオンを含有するもの、特に、メチルビス(オクトデシル)−アンモニウム−及びメチルビス(テトラデシル)−アンモニウム−カチオン、ならびに非配位アニオン、特に、テトラキス(ペルフルオロ)アリールボレートアニオン、特に、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが挙げられる。カチオンは、異なる長さのヒドロカルビル基の混合物を含んでもよい。例えば、プロトン化アンモニウムカチオンは、2つのC14、C16、またはC18アルキル基及び1つのメチル基の混合物を含む市販の長鎖アミン由来であった。そのようなアミンは、商品名Kemamine(商標)T9701でChemtura Corp.から、かつ商品名Armeen(商標)M2HTでAkzo−Nobelから入手可能である。一実施形態において、アンモニウム塩活性化剤は、メチルジ(C14−20アルキル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
別の好適な種類の有機金属活性化剤または共触媒は、アルキルアルミノキサンとも称されるアルモキサンである。アルモキサンは、付加重合触媒を調製するためのメタロセン型触媒化合物と使用するための周知の活性化剤である。非限定的な例としては、ルイス酸修飾アルモキサン、特に、Akzo Nobel.Inc.からMMAO−3Aとして市販されているトリ(イソブチル)アルミニウム修飾メタルモキサン、またはAkzo Nobel.Inc.からMMAO−12として市販されているトリ(n−オクチル)アルミニウム修飾メタルモキサンを含む、トリ(C3−6)アルキルアルミニウム修飾メチルアルモキサンであるアルモキサンが挙げられる。活性化剤の組み合わせ、例えば、組み合わせたアルモキサン及びイオン化活性化剤もまた、本開示によって企図される。
活性化剤または第三級の構成成分としてのアルモキサン(複数可)または修飾アルモキサン(複数可)の使用は、本開示の範囲内である。すなわち、化合物は、トリ(アルキル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート化合物、トリス(ペルフルオロアリール)化合物、ポリハロゲン化ヘテロボランアニオン、及びこれらの材料のうちの2つ以上の組み合わせ等、中性またはイオン性のいずれかで、単独で、または他の活性化剤と組み合わせて使用されてもよい。本実施形態において、アルモキサンは、実際の触媒活性化に有意に寄与しなくてもよい。上記にもかかわらず、活性化プロセス中のアルモキサンのある程度の関与が必ずしも除外されるわけではない。
好適なアルモキサンとしては、各ヒドロカルビルまたはハロゲン化ヒドロカルビル基において1〜10個の炭素を有する、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン、特に、メチルアルモキサン(MAO)、ならびにルイス酸修飾アルモキサン、特に、トリヒドロカルビルアルミニウム、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)アルミニウム、またはハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ボロン修飾アルモキサンが挙げられる。好適なルイス酸修飾アルモキサン化合物の非限定的な例は、10〜30または15〜25モルパーセントのi−ブチル含有量及び10〜20または12〜18モルパーセントのn−オクチル含有量をそれぞれ含有する、トリ(i−ブチル)アルミニウム修飾メタルモキサン及びトリ(n−オクチル)アルミニウム修飾メタルモキサンであり、モルパーセントは、総アルキル配位子含有量に基づく。一実施形態において、アルモキサンまたはルイス酸修飾アルモキサン活性化剤は、20〜200:1、または20〜150:1、または20〜80:1の共触媒:触媒のモル比で利用される。
高い触媒効率を維持しながら、比較的低いレベルのアルモキサンまたはルイス酸修飾アルモキサン共触媒において活性化される能力により、本第IV族金属錯体は、得られるポリマー中の共触媒副生成物のレベルの低減を達成することができる。これは、ポリマーが、高い透明度または低い比誘電率を必要とするような厳しい用途において採用されることを可能にする。
3.プロピレン系プラストマーまたはエラストマー(PBPE)
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、プロピレン系プラストマーまたはエラストマーである。「プロピレン系プラストマーまたはエラストマー」(または「PBPE」)は、プロピレン/エチレンコポリマーであり、プロピレン由来の少なくとも50重量パーセントの単位、及び最大で10重量%のエチレンコモノマーを含む。一実施形態において、PBPEは、1重量%、または3重量%、または4重量%、または5重量%から、7重量%、または8重量%、または9重量%、または10重量%のエチレンコモノマーを含む。一実施形態において、PBPEは、50重量%、または60重量%、または70重量%、または80重量%、または90重量%、または91重量%、または92重量%、または93重量%から、95重量%、または96重量%、または97重量%、または98重量%、または99重量%までのプロピレンコモノマーを含む。一実施形態において、PBPEは、50重量%超のプロピレンコモノマーを含む。
一実施形態において、PBPEは、0.01%、または0.015%から、0.025%、または0.03%までのプロピレン1モル当たりの総不飽和度を有する。プロピレン1モル当たりの総不飽和度は、以下の試験方法の部分で説明されるH NMR分析によって測定される。
PBPEメルトフローレートは、高すぎて測定することができない。一実施形態において、PBPEの溶融粘度は、177℃で500mPa.s、または750mPa.s、または1,000mPa.s、または2,000mPa.s、または3,000mPa.s、または5,000mPa.s、または8,000mPa.s、または9,000mPa.s、または10,000mPa.sから、11,000mPa.s、または12,000mPa.s、または15,000mPa.s、または18,000mPa.s、または20,000mPa.s、または25,000mPa.s、または30,000mPa.s、または35,000mPa.s、または40,000mPa.s、または45,000mPa.s、または50,000mPa.sまでである。一実施形態において、PBPEは、177℃で500mPa.s〜50,000mPa.s以下、または800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度を有する。一実施形態において、PBPEは、0.870g/cc、または0.875g/cc、または0.880g/ccから、0.885g/cc、または0.890g/ccまでの密度を有する。
一実施形態において、PBPEは、1重量%、または10重量%、または15重量%、または20重量%から、25重量%、または30重量%、または35重量%、または40重量%までの結晶化度を有する。一実施形態において、プロピレン/エチレンコポリマーであるPBPEは、10〜40重量%、または20〜39重量%の結晶化度を有し得る。結晶化度は、以下の試験方法の項で記載されるように、DSC方法を介して測定される。プロピレン/エチレンコポリマーは、プロピレン由来の単位、及びエチレンコモノマー由来のポリマー単位、ならびに任意でC4−10α−オレフィン由来の単位を含む。好適なコモノマーの非限定的な例としては、C、及びC−C10α−オレフィン、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
一実施形態において、PBPEは、40J/g、または45J/g、または50J/g、または55J/g、または60J/gから、70J/g、または75J/g、または80J/gまでの融解熱(H)を有する。一実施形態において、PBPEは、85℃、または90℃、または95℃、または100℃から、110℃、または115℃、または120℃までの融解温度Tmを有する。
一実施形態において、PBPEは、20,000g/mol、または24,000g/mol、または30,000g/molから、40,000g/mol、または48,000g/mol、または50,000g/molまでの重量平均分子量(Mw)を有する。一実施形態において、PBPEは、2.0、または2.5から、3.5、または4.0までのMw/Mnを有する。一実施形態において、PBPEは、0.95、または0.99から、1.0、または1.01、または1.05までの分岐指数(g’)を有する。一実施形態において、PBPEは、1.0と等しい分岐指数(g’)を有する。
一実施形態において、PBPEは、1.0未満、または0.99未満、または0.98未満、または0.97未満のケーニッヒB値を有する。B値が低くなるほど、PBPEプロピレン/エチレンコポリマー中のエチレン分布は、より塊状になるか、または密集する。多価アリールオキシエーテル触媒の第IV族金属錯体を用いて作製されたPBPEポリマーに関して、B値は、1.0未満である。一実施形態において、PBPEは、0.90、または0.92、または0.93、または0.94から0.95、または0.96、または0.97、または0.98、または0.99までのB値を有する。したがって、多価アリールオキシエーテル触媒の第IV族金属錯体を用いて作製されたPBPEに関して、所与の割合のエチレンに対して比較的長いプロピレンブロック長だけではなく、3つ以上の連続エチレン挿入のかなりの量の長い配列もまたPBPE中に存在する。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマー、さらにプロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマー、さらにPBPEは、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する:(i)少なくとも50重量%のプロピレン由来の単位、(ii)1.0未満のケーニッヒB値、(iii)0.01%〜0.03%の総mol%の不飽和度プロピレン、(iv)0.855g/cc〜0.890g/ccの密度、(v)177℃で500mPa.s〜50,000mPa.s、もしくは800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度、(vi)1重量%〜40重量%の結晶化度、(vii)20,000〜50,000g/molのMw、(viii)2.0〜4.0のMw/Mn、(ix)0.95〜1.00、もしくは1.0と等しい分岐指数(g’)、及び/または(x)13C NMRで測定する、0.85超のイソタクチックトライアッド(mm)を有する配列。さらなる実施形態において、プロピレン系インターポリマー、さらにプロピレン/エチレンインターポリマー、さらにプロピレン/エチレンコポリマー、さらにPBPEは、上記(i)〜(x)の特性のすべてを有する。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有するPBPEである:(i)少なくとも50重量%のプロピレン由来の単位及び1重量%、または5重量%から、7重量%、または10重量%までのエチレン由来の単位、(ii)1.0未満のケーニッヒB値、(iii)0.01%〜0.03%の総mol%の不飽和度プロピレン、(iv)0.875g/cc、または0.880g/ccから0.890g/ccまでの密度、(v)177℃で800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度、(vi)15重量%〜40重量%の結晶化度、(vii)20,000〜50,000g/molのMw、(viii)2.0〜3.5のMw/Mn、(ix)1.0と等しい分岐指数(g’)、及び/または(x)13C NMRで測定する、0.85超のイソタクチックトライアッド(mm)を有する配列。さらなる実施形態において、PBPEは、上記(i)〜(x)の特性のすべてを有する。
一実施形態において、プロピレン系インターポリマー、及びさらにPBPEは、本組成物中に、本組成物の総重量に基づいて45重量%、または50重量%、または55重量%、または60重量%、または65重量%、または69重量%から、70重量%、または71重量%、または75重量%、または80重量%、または85重量%、または90重量%までの量で存在する。
プロピレン系インターポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。PBPEは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含んでもよい。
C.エチレン系ポリマー
一実施形態において、本組成物は、エチレン系ポリマーを含む。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーの重量に基づいて、過半量のエチレン由来の単位を含む。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーの重量に基づいて、50重量%超のエチレン由来の単位を含む。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーの重量に基づいて、50重量%、または60重量%、または70重量%から、75重量%、または80重量%、または90重量%、または95重量%、または99重量%、または100重量%までのエチレン由来の単位を含む。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、高密度低分子量ポリエチレンワックス、副生成物ポリエチレンワックス、エチレン系ポリマーを含有するフィッシャー・トロプシュワックス、エチレン系ポリマーを含有する酸化フィッシャー・トロプシュワックス、官能化ポリエチレンワックス、及びそれらの組み合わせから選択される。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、官能化されていない。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーを含有するフィッシャー・トロプシュワックスである。エチレン系ポリマーを含有するフィッシャー・トロプシュワックスの非限定的な例としては、Sasol Wax Companyから入手可能な、SASOLWAX(商標)H1等のSASOL(商標)ワックスが挙げられる。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、0.880g/cc、または0.885g/cc、または0.890g/cc、または0.895g/cc、または0.900g/cc、または0.910g/ccから、0.915g/cc、または0.920g/cc、または0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.935g/cc、または0.940g/cc、または0.950g/ccまでの密度を有する。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、135℃で、1mPa.s、または2mPa.s、または3mPa.s、または4mPa.s、または5mPa.s、または6mPa.s、または7mPa.s、または8mPa.s、または20mPa.s、または50mPa.s、または75mPa.s、または100mPa.s、または200mPa.s、または300mPa.s、または400mPa.sから、500mPa.s、または750mPa.s、または1,000mPa.s、または1,500mPa.s、または2,000mPa.sまでの溶融粘度を有する。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、135℃で、1mPa.s、または2mPa.s、または3mPa.s、または4mPa.s、または5mPa.s、または6mPa.s、または7mPa.s、または8mPa.sから、10mPa.s、または20mPa.s、または30mPa.s、または40mPa.s、または50mPa.sまでの溶融粘度を有する。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、600g/mol、または700g/mol、または750g/mol、または800g/mol、または850g/mol、または900g/mol、または1,000g/mol、または1,500g/mol、または2,000g/mol、または2,500g/mol、または3,000g/molから、50,000g/mol、または40,000g/mol、または30,000g/mol、または20,000g/mol、または15,000g/mol、または10,000g/molまでの重量平均分子量(Mw)を有する。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、ASTM D1386/7に従って測定して、0mg KOH/g、または0.01mg KOH/gから、0.1mg KOH/g、または0.2mg KOH/gまでの酸価を有する。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する:(i)少なくとも50重量%のエチレン由来の単位、(ii)0.880g/cc〜0.950g/ccの密度、(iii)135℃で1mPa.s〜2,000mPa.s、もしくは1mPa.s〜100mPa.sの溶融粘度、(iv)600g/mol〜3,000g/molのMw、及び/または(v)0mg KOH/g〜0.2mg KOH/gの酸価。さらなる実施形態において、エチレン系ポリマーは、上記(i)〜(v)の特性のすべてを有する。
一実施形態において、エチレン系ポリマーは、本組成物中に、本組成物の総重量に基づいて1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%、または5重量%から、10重量%、または15重量%、または20重量%、または25重量%、または30重量%までの量で存在する。一実施形態において、エチレン系ポリマーは、本組成物中に、本組成物の総重量に基づいて15重量%、または17重量%、または18重量%から、20重量%、または25重量%、または30重量%までの量で存在する。
エチレン系ポリマーは、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。
D.粘着付与剤
本組成物は、任意で粘着付与剤を含む。粘着付与剤は、90℃、または93℃、または95℃、または97℃、または100℃、または105℃、または110℃から、120℃、または130℃、または140℃、または150℃までの(ASTM E 28に従って測定される)環球軟化温度を有する。粘着付与剤は、粘弾性特性(例えば、タンデルタ)、レオロジー的特性(例えば、粘度)、粘着性(例えば、くっつく能力)、感圧性、及び湿潤性等の組成物の特性を変更し得る。いくつかの実施形態において、粘着付与剤は、組成物の粘着性を改善するために使用される。他の実施形態において、粘着付与剤は、組成物の粘度を低減するために使用される。特定の実施形態において、粘着付与剤は、被着材の表面を浸潤し、かつ/または被着材の表面への接着力を改善するために使用される。
本明細書に開示される組成物に好適な粘着付与剤は、室温で固体、半固体、または液体であり得る。好適な粘着付与剤の非限定的な例としては、(1)天然及び変性ロジン(例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量化ロジン、及び重合ロジン)、(2)天然及び変性ロジンのグリセロール及びペンタエリスリトールエステル(例えば、ペールウッドロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのグリセロールエステル、重合ロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのペンタエリスリトールエステル、及びロジンのフェノール変性ペンタエリスリトールエステル)、(3)天然テルペンのコポリマー及びターポリマー(例えば、スチレン/テルペン及びアルファメチルスチレン/テルペン)、(4)ポリテルペン樹脂及び水素化ポリテルペン樹脂、(5)フェノール変性テルペン樹脂及びこれらの水素化誘導体(例えば、酸性媒体中で、二環式テルペン及びフェノールの縮合から生じる樹脂生成物)、(6)脂肪族または脂環式炭化水素樹脂及びこれらの水素化誘導体(例えば、主にオレフィン及びジオレフィンからなるモノマーの重合から生じる樹脂)、(7)芳香族炭化水素樹脂及びこれらの水素化誘導体、(8)芳香族変性脂肪族または脂環式炭化水素樹脂及びこれらの水素化誘導体、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。
ある実施形態において、粘着付与剤は、脂肪族、脂環式、及び芳香族炭化水素ならびに変性炭化水素及び水素化バージョンと、テルペンならびに変性テルペン及び水素化バージョンと、ロジンならびにロジン誘導体及び水素化バージョンと、これらの粘着付与剤のうちの2つ以上の混合物とを含む。これらの粘着付与樹脂は、70℃、または100℃から、130℃、または150℃の環球軟化点を有し、典型的には、190℃で、Brookfield粘度計を使用して測定して、1mPa.s、または100mPa.s、または500mPa.sから、1,000mPa.s、または1,500mPa.s、または2,000mPa.sまでの溶融粘度を有する。これらはまた、異なる水素化レベルまたは飽和レベルでも入手可能であり、これは別の一般に使用される用語である。好適な粘着付与樹脂の非限定的な例としては、Eastman Chemical Co.(Kingsport,Tenn.)製のEastotac(商標)H−100、H−115、及びH−130が挙げられ、これらは、それぞれ100℃、115℃、及び130℃の軟化点を有する、部分的に水素化した脂環式石油炭化水素樹脂である。これらは、異なるレベルの水素化を示すE等級、R等級、L等級、及びW等級で入手可能であり、Eが最も水素化されておらず、Wが最も水素化されている。E等級は15の臭素価、R等級は5の臭素価、L等級は3の臭素価、及びW等級は1の臭素価を有する。Eastman Chemical Co.製のEastotac(商標)H−142Rは、140℃の軟化点を有する。好適な粘着付与樹脂の他の非限定的な例としては、Escorez(商標)5300、5400、及び5637(部分的に水素化した脂肪族石油炭化水素樹脂)、ならびにEscorez(商標)5600(部分的に水素化した芳香族修飾炭化水素樹脂)(これらはすべてExxon Chemical Co.(Houston,Tex.)から入手可能である)、Goodyear Chemical Co.(Akron,Ohio)から入手可能なWingtack(商標)Extra(脂肪族芳香族石油炭化水素樹脂)、Hercules,Inc.(Wilmington,Del.)から入手可能なHercolite(商標)2100(部分的に水素化した脂環式石油炭化水素樹脂)、Cray Valley製のNorsolene(商標)炭化水素樹脂、ならびにArakawa Europe GmbHから入手可能なArkon(商標)の無色透明の水素化炭化水素樹脂が挙げられる。
一実施形態において、粘着付与剤としては、オレフィン及びジオレフィン(例えば、ExxonMobil Chemical Company(Houston,Tex.)製のESCOREZ(商標)1310LC、ESCOREZ(商標)2596、またはEastman Chemical Company(Kingsport,Tenn.)製のPICCOTAC(商標)1095、PICCOTAC(商標)9095)からなるモノマーの重合から生じる樹脂等の脂肪族炭化水素樹脂、及びこれらの水素化誘導体、脂環式石油炭化水素樹脂及びこれらの水素化誘導体(例えば、ExxonMobil Chemical Company製のESCOREZ(商標)5300及び5400シリーズ、Eastman Chemical Company製のEASTOTAC(商標)樹脂)が挙げられる。いくつかの実施形態において、粘着付与剤としては、水素化環状炭化水素樹脂(例えば、Eastman Chemical Company製のREGALREZ(商標)及びREGALITE(商標)樹脂)が挙げられる。
一実施形態において、粘着付与剤は、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーのカルボン酸系部分が反応する基を含まない。
一実施形態において、粘着付与剤は、30℃、または35℃、または40℃から、45℃または50℃までのガラス転移温度(Tg)を有する、部分的に水素化したグリセロールエステル、完全に水素化したペンタエリスリトールエステル、完全に水素化したグリセロールエステル、非水素化エステル、及びそれらの組み合わせから選択されるロジン系粘着付与剤である。
一実施形態において、粘着付与剤は、脂肪族水素化炭化水素樹脂である。さらなる実施形態において、脂肪族水素化炭化水素粘着付与剤は、水素化シクロペンタジエン系粘着付与剤である。さらなる実施形態において、脂肪族水素化炭化水素粘着付与剤は、(Eastman Chemicalから入手可能な)Eastotac(商標)H115Rの商品名で市販されている115℃の環球軟化点及び190℃で400mPa.sの溶融粘度を有する水素化シクロペンタジエン系粘着付与剤である。
粘着付与剤は、本組成物中に、本組成物の総重量に基づいて1重量%、または5重量%、または9重量%、または10重量%、または15重量%、または19重量%から、20重量%、または21重量%、または23重量%、または25重量%、または28重量%、または30重量%までの量で存在する。
E.添加剤
本組成物は、1つ以上の添加剤を含み得る。好適な添加剤の非限定的な例としては、可塑剤、油、安定剤、酸化防止剤、色素、染料、アンチブロック添加剤、ポリマー添加剤、消泡剤、防腐剤、増粘剤、レオロジー改質剤、保湿剤、充填剤、溶媒、造核剤、界面活性剤、キレート剤、ゲル化剤、加工助剤、架橋剤、中和剤、難燃剤、蛍光剤、相容化剤、抗微生物剤、及び水が挙げられる。
一実施形態において、組成物は、酸化防止剤を含む。酸化防止剤は、熱、光、または粘着付与樹脂等の原材料からの残留触媒のようなものによって誘発される酸素との反応によって引き起こされる劣化から、組成物を保護する。好適な酸化防止剤としては、硫黄及びリン酸含有フェノール等の高分子量ヒンダードフェノール及び多機能フェノールが挙げられる。代表的なヒンダードフェノールとしては、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−ベンゼン、ペンタエリスリチルテトラキス−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオナート、n−オクタデシル−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオナート、4,4’−メチレンビス(2,6−tert−ブチル−フェノール)、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−o−クレゾール)、2,6−ジ−tertブチルフェノール、6−(4−ヒドロキシフェノキシ)−2,4−ビス(n−オクチル−チオ)−l,3,5トリアジン、ジ−n−オクチルチオ)エチル3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンゾアート、及びソルビトールヘキサ[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)−プロピオナート]が挙げられる。
そのような酸化防止剤は、Ciba Specialty Chemicalsから市販されており、ヒンダードフェノールであるIrganox(商標)565、1010、1076、及び1726を含む。これらは、ラジカルスカベンジャーとしての機能を果たす一次酸化防止剤であり、単独で、またはCiba Specialty Chemicalsから入手可能なIrgafos(商標)168のような亜リン酸塩酸化防止剤等の他の酸化防止剤と組み合わせて使用されてもよい。亜リン酸塩触媒は、二次触媒と見なされ、概して単独では使用されない。これらは、過酸化物分解剤として主に使用される。他の入手可能な触媒は、Cytec Industriesから入手可能なCyanox(商標)LTDP及びAlbemarle Corp.から入手可能なEthanox(商標)330である。多くのそのような酸化防止剤は、単独で、または他のそのような酸化防止剤と組み合わせてのいずれかで使用されるように入手可能である。
一実施形態において、本組成物は、本組成物の総重量に基づいて、0.1重量%、または0.2重量%、または0.3重量%、または0.4重量%から、0.5重量%、または0.6重量%、または0.7重量%、または0.8重量%、または1.0重量%、または2.0重量%、または2.5重量%、または3.0重量%までの添加剤を含有する。
F.組成物
一実施形態において、本組成物は、接着剤組成物、さらにホットメルト接着剤(HMA)組成物であり、これは、(A)1重量%〜10重量%のカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー、(B)45重量%〜90重量%のプロピレン系ポリマー(例えば、PBPE)、(C)1重量%〜30重量%のエチレン系ポリマー、(D)1重量%〜30重量%の粘着付与剤、及び(E)0.1重量%〜1.0重量%の酸化防止剤を含み、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマーとを合わせた量は、本組成物の少なくとも50重量%と等しく、本組成物は、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する(i)177℃で300mPa.sから4,000mPa.s、もしくは5,000mPa.sまでの溶融粘度、(ii)−40℃〜60℃の温度で50%超の繊維引裂、(iii)55℃超、もしくは80℃超の熱応力、(iv)50℃〜80℃、もしくは60℃〜80℃、もしくは60℃以上、もしくは65℃以上の剥離接着破壊温度(PAFT)、(v)5秒以下の硬化時間、ならびに/または(vi)50℃超の低結晶化温度ピーク(Tc1)及び95℃超の高結晶化温度ピーク(Tc2)。
カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレン系ポリマー、PBPE、エチレン系ポリマー、粘着付与剤、及び酸化防止剤は、本明細書に開示される任意のそれぞれのカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレン系ポリマー、エチレン系ポリマー、粘着付与剤及び酸化防止剤であり得る。
一実施形態において、本組成物は、接着剤組成物、さらにホットメルト接着剤(HMA)組成物であり、これは、(A)(i)0.855g/cc〜0.895g/ccの密度、及び(ii)177℃で50,000mPa.s以下、または2,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度を有するカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)(i)0.870g/cc〜0.890g/ccの密度及び(ii)177℃で50,000mPa.s以下、または500mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度を有するプロピレン系インターポリマー(例えば、最大10重量%のエチレン由来の単位を含有するPBPE)と、を含む。一実施形態において、本組成物は、(C)(i)0.880g/cc〜0.950g/ccの密度及び(ii)135℃で1mPa.s〜2,000mPa.sの溶融粘度を有するエチレン系ポリマーをさらに含む。一実施形態において、本組成物は、(D)粘着付与剤及び/または(E)酸化防止剤をさらに含む。
一実施形態において、本組成物は、接着剤組成物、さらにホットメルト接着剤(HMA)組成物であり、これは、(A)1重量%、または5重量%〜10重量%のMAH−g−エチレン/α−オレフィンインターポリマー、(B)45重量%〜90重量%のPBPE、(C)1重量%〜25重量%、または30重量%のエチレン系ポリマー、(D)1重量%〜25重量%、または30重量%の粘着付与剤、及び(E)0.1重量%〜1.0重量%の酸化防止剤を含み、本組成物は、次の特性のうちの1つ、いくつか、またはすべてを有する:(i)177℃で300mPa.sから4,000mPa.s、もしくは5,000mPa.sまでの溶融粘度、(ii)−40℃〜60℃の温度で50%超の繊維引裂、(iii)80℃超の熱応力、(iv)60℃〜80℃、もしくは60℃以上、もしくは65℃以上の剥離接着破壊温度(PAFT)、(v)5秒以下の硬化時間、ならびに/または(vi)50℃超の低結晶化温度ピーク(Tc1)及び95℃超の高結晶化温度ピーク(Tc2)。さらなる実施形態において、本組成物は、上記(i)〜(vi)の特性のすべてを有する。さらなる実施形態において、MAH−g−エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.855g/cc〜0.885c/ccの密度、及び177℃で5,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度を有する。さらなる実施形態において、PBPEは、5重量%〜7重量%のエチレン由来の単位を含有し、PBPEは、0.880g/cc〜0.890g/ccの密度、及び177℃で800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度を有する。さらなる実施形態において、エチレン系ポリマーは、0.890g/cc〜0.910g/ccの密度、及び135℃で1mPa.s〜100mPa.sの溶融粘度を有する。
一実施形態において、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマーとを合わせた量は、本組成物の総重量に基づいて、少なくとも50重量%と等しい。一実施形態において、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマーと、を合わせた量は、本組成物の総重量に基づいて、51重量%、または55重量%から、60重量%、または65重量%、または70重量%、または75重量%、または80重量%、または85重量%、または90重量%、または95重量%、または100重量%までと等しい。
一実施形態において、本組成物は、177℃で、300mPa.s、または350mPa.s、または400mPa.s、または500mPa.s、または600mPa.s、または700mPa.s、または800mPa.s、または850mPa.s、または900mPa.s、または1,000mPa.sから、1,500mPa.s、または1,800mPa.s、または2,000mPa.s、または2,500mPa.s、または3,000mPa.s、または3,500mPa.s、または4,000mPa.s、または5,000mPa.sまでの溶融粘度を有する。
一実施形態において、本組成物は、−40℃〜60℃の温度で、50%超、または60%超、または70%超、または75%超、または80%超、または85%超、または90%超の繊維引裂を有する。一実施形態において、本組成物は、55℃超、または60℃、または65℃、または70℃、または75℃〜80℃、または85℃、または90℃、または95℃の熱応力を有する。一実施形態において、本組成物は、75℃超〜95℃の熱応力を有する。一実施形態において、本組成物は、50℃、または55℃、または60℃、または65℃から、70℃、または75℃、または80℃までの剥離接着破壊温度(PAFT)を有する。一実施形態において、本組成物は、60℃以上の剥離接着破壊温度(PAFT)を有する。一実施形態において、本組成物は、5秒以下の硬化時間を有する。さらなる実施形態において、本組成物は、0.5秒、または1.0秒、または1.5秒、または2.0秒から、3.0秒、または3.5秒、または4.0秒、または4.5秒、または4.9秒までの硬化時間を有する。
一実施形態において、本組成物は、低結晶化温度ピーク(Tc1)及び高結晶化温度ピーク(Tc2)を有する。一実施形態において、本組成物は、50℃超、または50℃超、または55℃から、57℃、または60℃、または65℃、または70℃、または75℃、または80℃、または85℃、または90℃までの低結晶化温度ピーク(Tc1)を有する。一実施形態において、本組成物は、95℃超、または95℃超、または96℃から、97℃、または98℃、または99℃、または100℃までの高結晶化温度ピーク(Tc2)を有する。
一実施形態において、本組成物は、177℃で、300mPa.sから4,000mPa.s、もしくは5,000mPa.sまでの溶融粘度、−40℃〜60℃の温度で50%超の繊維引裂、80℃超の熱応力、60℃〜80℃の剥離接着破壊温度(PAFT)、及び/または5秒以下の硬化時間を有する。
一実施形態において、(A)カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(B)プロピレン系インターポリマーと、を合わせた量は、本組成物の総重量に基づいて少なくとも50重量%と等しく、本組成物は、177℃で300mPa.s〜4,000mPa.s、もしくは5,000mPa.sまでの溶融粘度、−40℃〜60℃の温度で50%超の繊維引裂、80℃超の熱応力、60℃〜80℃の剥離接着破壊温度(PAFT)、及び/または5秒以下の硬化時間を有する。
本組成物は、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。
G.物品
本開示は、物品を提供する。該物品は、本組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む。本組成物は、上で開示される任意の組成物であり得る。一実施形態において、本組成物は、HMA組成物である。好適な物品の非限定的な例としては、HMA接合段ボール包装箱、多層物品、木材物品、及び不織物品が挙げられる。一実施形態において、該物品は、基材を含む。本組成物は、基材の少なくとも1つの表面上にある。好適な基材の非限定的な例としては、膜、シート、布、段ボール、及び木材が挙げられる。一実施形態において、該組成物は、基材の少なくとも1つの表面と別の基材の少なくとも1つの表面との間にシールを形成する。
本物品は、本明細書に開示される2つ以上の実施形態を含み得る。
試験方法
密度は、ASTM D792、方法Bに従って測定する。その結果を、グラム(g)毎立方センチメートル(g/ccまたはg/cm)で記録する。
酸価(Acid value)(または酸価(acid number))を、ASTM D1386/7に従って測定する。酸価は、最終組成物中に存在する脂肪酸の量の尺度である。酸価は、1グラムの物質(例えば、エチレン系ポリマー)中に存在する遊離脂肪酸を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数である。酸価の単位は、mg KOH/gである。
環球軟化点を、Mettler Toledo FP900 Thermosystemを用いて、ASTM E28に従って測定する。
溶融粘度を、Brookfield Viscometer Model、及びBrookfield RV−DV−II−Pro粘度計スピンドル31を使用して、PBPEに関しては177℃で、本組成物に関しては177℃で、エチレン系ポリマーに関しては135℃で測定した。試料を、チャンバ内に注入し、これを次いでBrookfield Thermosel内に挿入し、所定の位置にはめた。試料チャンバは、スピンドルが挿入されスピンしているときに、チャンバが回転することができないことを確実にするために、Brookfield Thermoselの底部に適合するV字型の刻み目を底部に有する。溶融した試料が試料チャンバの上部の1インチ下になるまで、試料(おおよそ8〜10グラムの樹脂)を、要求温度に加熱した。粘度計装置を下げ、スピンドルを試料チャンバ内に沈めた。粘度計上のブラケットがThermoselに整列するまで下げ続けた。粘度計の電源を入れ、粘度計のrpm出力に基づき、総トルク容量の40〜60パーセントの範囲のトルク測定値をもたらす、せん断速度で動作するように設定した。測定値を、15分間、または値が安定するまで、1分毎にとり、その時点で、最終測定値を記録した。
耐熱応力性(熱応力)を、the Institute of Packaging Professions(IoPP)によって立案された「Suggested Test Method for Determining the Heat Stress Resistance of Hot Melt Adhesives」の方法T−3006に従って測定した。1つの試料を調製するために、2インチ(50.8mm)×3−3/16インチ(81mm)及び2インチ(50.8mm)×5−1/2インチ(139.7mm)の寸法を有する(長さ方向に伸びるフルートで切断した)2つのボール紙クーポンを、Olinger Bond Tエステルで0.00014lb/インチの該組成物を適用することによって接合した。該組成物を、より短いクーポンの中心のフルートに対して垂直に適用し、該組成物が、長いクーポンの一端から3/4インチ(19mm)の所になるように、クーポンを接合した。それぞれの配合物に対して5つの複製物を作製した。試料を試料保持器に載せ、短いクーポンの端部を、試料保持器の縁部に整列させた。試料を所定の位置で保持し、広いプレートを蝶ナットによって固定した。200gの重しを、接合部から3.94インチ(100mm)に配置した。重し上のペグを長いクーポンに開けた穴の中に配置することによって、重しを固定した。次いで、試料保持器を、設定温度で24時間、対流式オーブン内に配置した。少なくとも80%の接合が不合格にならない場合には、試料が、試験温度での耐熱性に合格したとみなす。オーブンの温度は、最大合格耐熱応力性が決定されるまで変化させた。すべての新しい接合したクーポン試料を各試験温度に使用した。結果を熱応力温度(℃)として報告する。
Inland段ボールを使用した本組成物の繊維引裂(%)パーセント繊維引裂(FT)を、標準化法に従って決定した。Olinger Bond Tエステルを使用して、試料組成物のビーズをボール紙クーポン(5×6cm)上に適用し、第2のクーポンを迅速に試料組成物の頂部に配置した。約3秒間の軽い指の圧力を加えて、接合部を所定の位置で保持した。少なくとも4時間、室温及び50%の相対湿度で、試料を調節した。次に、5時間〜24時間、試験温度で、試料を調節した。試料(n=5)を手で引き離し、破壊モード(繊維引裂、凝集破壊、接着破壊)を記録した。
示差走査熱量計(DSC)
示差走査熱量計(DSC)は、広範な温度にわたるポリマーの溶融、結晶化、及びガラス転移挙動を測定するのに使用され得る。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)及びオートサンプラーを備えたTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を行った。試験中、50ml/分の窒素パージガス流を使用した。各試料を190℃溶融圧縮して薄膜にし、次いで、溶融した試料を室温(25℃)に空気冷却した。3〜10mg、直径6mmの試験片を冷却したポリマーから抽出し、計量し、計量アルミニウムパン(50mg)に配置し、圧着閉鎖した。次いで、分析を行って、その熱特性を判定した。
試料の熱挙動を、熱流に対する温度プロファイルを作り出すように、試料温度を上昇/減少させることによって判定した。まず、試料を180℃にまで急激に加熱し、その熱履歴を除去するために3分間等温で保持した。次に、試料を10℃/分の冷却速度で−80℃にまで冷却し、−80℃にて等温で3分間保持した。次いで、試料を10℃/分の加熱速度で180℃にまで加熱した(これは「第2の加熱」傾斜である)。冷却及び第2の加熱曲線を記録した。決定した値は、外挿溶融開始T、及び外挿結晶化開始Tである。(ジュール/グラムでの)融解熱(H)、及び以下の等式を使用したポリエチレン試料の計算した結晶化度%。
Figure 0006894891
融解熱(H)及びピーク融解温度を、第2の熱曲線から報告した。ピーク結晶化温度を、冷却曲線から決定した。
溶融点Tを、まず溶融転移の開始と終了との間に基準線を描くことによってDSC加熱曲線から決定した。次いで、溶融ピークの低温度側のデータに接線を描いた。この線が基準線と交わる場所が、外挿溶融開始(T)である。これは、Bernhard Wunderlich,The Basis of Thermal Analysis,in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92,277−278(Edith A.Turi ed.,2d ed.1997)に記載されているとおりである。
接線を結晶化ピークの高温側に描いたことを除き、結晶化温度Tを上記のDSC冷却曲線から決定した。この線が基準線と交わる場所が、外挿結晶化開始(T)である。
ガラス転移温度Tを、Bernhard Wunderlich,The Basis of Thermal Analysis,in Thermal Characterization of Polymeric Materials 92,278−279(Edith A.Turi ed.,2d ed.1997)に記載されている、試料の半分が液体熱容量を得たDSC加熱曲線から決定した。基準線を、ガラス転移領域の下及び上から描き、T領域を通して外挿した。試料熱容量がこれらの基準線の間の中間にある温度が、Tである。
分子量及び分岐指数(g’)のためのゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)
ロボット支援送達(RAD)システムを備えた、高温ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)システムを、試料調製及び試料注入のために使用した。濃度検出器は、Polymer Char Inc.(Valencia,Spain)からの赤外線検出器(IR−5)であった。Polymer Char DM 100データ収集ボックスを使用して、データ収集を実施した。担体溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)であった。システムには、Agilentからのオンライン溶媒脱気装置を備えた。カラムコンパートメントを150℃で操作した。カラムは、4つのMixed A LS 30cm、20ミクロンのカラムであった。溶媒は、約200ppmの2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)を含有する、窒素パージされた1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)であった。流速は、1.0mL/分であり、注入体積は、200μLであった。Nパージ及び予熱されたTCB(200ppmのBHTを含有する)中に、軽く撹拌しながら160℃で2.5時間、試料を溶解することによって、「2mg/mL」の試料濃度を調製した。
20個の狭分子量分布ポリスチレン標準を実施することによって、GPCカラム設定を較正した。標準の分子量(MW)は、580g/mol〜8,400,000g/molに及び、標準物は、6個の「カクテル」混合物中に含まれた。各標準混合物は、個々の分子量間に少なくとも10倍の隔たりを有した。各PS標準物の当量のポリプロピレン分子量を、ポリプロピレン(Th.G.Scholte,N.L.J.Meijerink,H.M.Schoffeleers,&A.M.G.Brands,J.Appl.Polym.Sci.,29,3763−3782(1984))、及びポリスチレン(E.P.Otocka,R.J.Roe,N.Y.Hellman,&P.M.Muglia,Macromolecules,4,507(1971))の報告されているマーク・ホーウィンク係数を用いて次の等式を使用することによって計算した。
Figure 0006894891
(等式1)、式中、MppはPP当量MWであり、MPSはPS当量MWであり、log KならびにPP及びPSのマーク・ホーウィンク係数の値を、以下に列挙する。
[表]
Figure 0006894891
溶出体積の関数として4次多項式フィットを用いて、対数分子量較正を生成した。数平均及び重量平均分子量を以下の等式に従って計算した。
Figure 0006894891
Figure 0006894891
式中、Wf及びMはそれぞれ、溶出構成成分iの重量分率及び分子量である。
質量検出器定数、レーザー光散乱検出器定数、及び粘度計検出器定数を、重量平均分子量(Mw=120,000g/mol、dn/dc=−0.104mL/g、MWD=2.9)及び固有粘度(1.873dL/g)の既知の値を用いて、標準参照物(参照ポリマーは、直鎖ポリエチレンホモポリマーである)を使用して決定した。クロマトグラフ濃度は、第2ビリアル係数効果(分子量への濃度効果)を処理することを排除するのに十分に低いと推定された。
検出器オフセットの決定の体系的なアプローチを、Balke&Mourey et.al.(Mourey&Balke,Chromatography Polym.Chpt 12,(1992))(Balke,Thitiratsakul,Lew,Cheung&Mourey,Chromatography Polym.Chpt 13,(1992))によって発表されているものと一致する様式で、2つの検出器から得たデータを使用して行う一方で、重量平均分子量(Mw=120,000g/mol、dn/dc=−0.104mL/g、MWD=2.9)及び固有粘度(1.873dL/g)の既知の値、ならびに狭ポリスチレン標準物を用いて、標準参照物(直鎖ポリエチレンホモポリマー)を分析した。この体系的なアプローチを使用して、各検出器オフセットを最適化して従来のGPC方法を使用して観察されるものにできる限り近い分子量の結果を得た。
試料の絶対重量平均分子量Mwを、次の等式を使用してLS検出器及びIR−5濃度検出器によって特徴づけた。
Figure 0006894891
式中、
Figure 0006894891
は、LS検出器の応答領域であり、
Figure 0006894891
は、IR−5検出器の応答領域であり、KLSは、重量平均分子量(Mw=120,000g/mol、dn/dc=−0.104mL/g、MWD=2.9)、固有粘度(1.873dL/g)の既知の値、ならびに濃度を用いて、標準参照物(直鎖ポリエチレンホモポリマー)を使用して決定された計器定数である。
各溶出体積の絶対分子量を、次の等式によって計算した。
Figure 0006894891
試料の固有粘度を、次の等式を使用して粘度計検出器及びIR−5濃度検出器によって特徴づけた。
Figure 0006894891
式中、
Figure 0006894891
は、粘度計検出器の応答領域であり、
Figure 0006894891
は、IR−5検出器の応答領域であり、KIVは、重量平均分子量(Mw=120,000g/mol、dn/dc=−0.104mL/g、MWD=2.9)、固有粘度(1.873dL/g)の既知の値、ならびに濃度を用いて、標準参照物(直鎖ポリエチレンホモポリマー)を使用して決定された計器定数である。
各溶出体積の固有粘度を、以下の等式によって計算した。
Figure 0006894891
各溶出分画のMLS,i及びIV値を使用して、試料のマーク・ホーウィンクプロットを生成した。
エラストマーの分岐指数(g’)値を、以下の等式によって計算した。
Figure 0006894891
式中、IVlinear reference,iは、試料としての当量絶対分子量での直鎖エラストマー参照物の固有粘度である。
直鎖エラストマー参照物を、特徴づけた樹脂中のものと「正確に」同じ量のコモノマーを有するエラストマーと定義した。この直鎖エラストマー参照物のマーク・ホーウィンクプロットは、検出されたMW範囲内の直鎖ポリエチレンホモポリマーと平行であり、この事例において低MW範囲(20,000〜30,000g/mol)でエラストマー樹脂のマーク・ホーウィンクプロットと重なる。エラストマー分子量及び固有粘度を、短鎖分岐(SCB)パラメータ:
Figure 0006894891
一方で
Figure 0006894891
を使用して以下の方法によって「補正」した。
SCBの重量分率(「SCB重量%」)及び1000個の炭素当たりのSCB(「SCB/1000C」)は、次の関係を有する。SCB重量%=[(SCB/1000C*X*14)/14000](式中、Xは、コモノマーの種類であり、この事例においては、オクテンに関してX=8であり、プロピレンに関してはX=3である)。
MWDに伴うSCB及びSCB分布は、検出器IR−5の組成モードを使用することによって得ることができる。使用した「SCB重量%」は、特にエラストマー中に複数のコモノマーが存在する場合、無矛盾であり得るが、エラストマー中のコモノマー重量分率と正確には等しくない場合がある、経験的値である。
絶対分子量及び固有粘度に「SCB補正」を導入することによって、コモノマーによって引き起こされた因子分岐指数(g’)の減少が取り除かれた。各エラストマー試料中のコモノマーレベルに基づいて、「SCB補正」は異なり得る。「SCB補正」の主な基準は、低MW画分で特徴づけられたエラストマー試料とよく重なり、これは、LCBが存在しなかったか、または非常にまれなLCBが存在したと推測する。これは、「SCB重量%」レベルの値を調節することによって達成した。
プロピレン−エチレンコポリマーに対する13C NMR実験手順
エチレン含有量、ケーニッヒB値、トライアッド分布、及びトライアッド立体規則性に関して、13C NMRが使用され、以下の通り実施する。
試料調製(プロピレン−エチレンコポリマー)−Norell 1001−7 10mm NMR管内で0.20〜0.30gの試料に、0.025MのCr(AcAc)を含有するテトラクロロエタン−d/オルトジクロロベンゼンを含有する約2.7gの50/50混合物を添加することによって、試料を調製した。加熱ブロック及びヒートガンを使用して、管及びその内容物を150℃まで加熱することによって、試料を溶解及び均質化した。均質性を確実にするために、各試料を目視検査した。
データ取得パラメータ(プロピレン−エチレンコポリマー)−データを、Bruker Dual DUL高温CryoProbeを備えたBruker 400MHz分光計を使用して収集する。120℃の試料温度で、1データファイル当たり320トランジェント、6秒のパルス繰り返し遅延、90度のフリップ角、及び逆ゲート付きデカップリングを使用して、データを取得した。ロックモードで非回転試料に対して、すべての測定を行った。データ取得前の7分間、試料を熱平衡化させた。次いで、当該技術分野で一般的に使用される方法に従って、パーセントmmの立体規則性及び重量%のエチレンを決定した。*
*参照:組成(E重量%)に関して:S.Di Martino and M.Kelchtermans;J.Appl.Polym.Sci.,V 56,1781−1787(1995)、Tacticity,detailed assignments: V.Busico,R.Cipullo;Prog.Polym.Sci.V 26,443−533(2001)。
「ケーニッヒB値」またはχ統計量は、プロピレンエチレンランダムコポリマーにおけるランダム性またはブロック性の1つの尺度である。1.0の値は、ランダムコポリマーを示し、ゼロの値は、モノマーA及びBの完全ブロックを示す。2のB値は、交互コポリマーを示す。B=[EP]/(2[P][E])であり、式中、[EP]は、EP二量体の総モル分率(EP+PEまたは(EEP+PPE+PEP+EPE))であり、[E]は、モル分率エチレンであり、[P]=1−[E]である。Jack L.Koenig,Spectroscopy of Polymers(2d ed.1999)。
H NMR 分析−プロピレン1モル当たりの総飽和度
試料を、クロミウムアセチルアセトネート(緩和剤)中0.0015Mであるテトラクロルエタン−d2/ペルクロロエチレンの約3.25gの50/50混合物を、10mm NMR管内の0.130gの試料に添加することによって調製した。管及びその内容物を110℃まで加熱することによって、試料を溶解及び均質化した。データを、Bruker Dual DUL高温CryoProbeを備えたBruker 400MHz分光計を使用して収集した。不飽和度データを、120℃の試料温度で、1データファイル当たり4スキャン、15.6秒のパルス繰り返し遅延を使用して収集した。収集を、10,000Hzのスペクトル幅及び16Kデータ点のファイルサイズを使用して実施した。予備飽和実験を、1データファイル当たり100スキャンを使用して、修正されたパルス配列、lc1prf2.zz1で実施した。以下の計算を使用した。
Figure 0006894891
剥離接着破壊温度(PAFT)
剥離接着破壊温度(PAFT)を、ASTM D4498に従って、剥離モードの100グラムの重しで試験した。試験を、室温(25℃/77°F)で開始し、温度を0.5℃/分の平均速度で上昇させた。
PAFT試験のための試料を、2枚の40ポンドのクラフト紙(それぞれ6×12インチ(152×305mm)の寸法)を用いて調製した。下方のシート上に、2つの1.75インチまたは2インチ(45mmまたは51mm)幅のマスキングテープ等の片面感圧テープ片を、縦方向及び1インチ(25mm)の間隙によって隔てられた平行の様式で接着した。試験する本組成物を、177℃(350°F)に加熱し、テープ片の間に形成した間隙の中央に均等にたらした。次いで、本組成物が過度に厚くなり得る前に、2つのガラス棒、1つの棒は即時にテープ状に乗せ、間隙の両側上に同じテープ片でシムを入れ、続いて第2の棒及び(2つの棒の間に)2枚目の紙を、シートの長さに滑らせた。これは、第1の棒がテープ片の間の間隙に本組成物を均等に広げ、第2の棒が、間隙及びテープ片の上の第2のシートを均等に圧縮するような様式で行った。したがって、単一の1インチ(25.4mm)幅の試料組成物を2つのテープ片間に作り、紙シートを接合した。このようにして接合されたシートを横方向に切断し、幅1インチ(25.4mm)及び長さ3インチ(76.2mm)の片にし、各片は、中央に1×1インチ(25×25mm)の接着剤試料接着を有する。次いで、この片を所望により、PAFT試験に採用した。
開放時間及び硬化時間
試験接合部を形成及び引裂するために使用される機械的試験装置である、Olinger Bond Tエステルを使用して、硬化時間及び開放時間特性を決定した。Olinger Bond Tエステルを350℃(177℃)まで加熱した。2.5インチ(63.5mm)×2インチ(50.8mm)の段ボールである下方の基材、は、約1/16インチ(1.6mm)〜1/8インチ(3.2mm)の幅及び1インチ(25.4mm)の長さのポリマーのビーズを送達した接着剤ポット下のトラック上を移動した。接着剤ポット圧力を増加または減少させて、一貫したビーズサイズを維持した。2バールの圧力で、2.5インチ(63.5mm)×2インチ(50.8mm)の上方の基材を下方の基材に適用した。Olingerは、硬化時間及び開放時間の可能性を最も近い秒まで測定することが可能である、2つのタイマーを有する。
開放時間測定は、75%の繊維引裂接合をもたらす、1つの基板への接着剤適用と第2の基材との接合との間の最長期間である。試験のために、圧縮時間(または硬化時間)を、100%の繊維引裂を達成するために硬化時間測定によって決定される時間に設定した。開放時間を10秒で設定し、50%未満の繊維引裂が達成されるまで10秒の間隔で増加させた。開放時間を5秒ずつ減少させ、%の繊維引裂を決定した。最後に、開放時間を1秒の間隔で変化させて、75%以上の繊維引裂を達成するための最大の許容可能な時間を決定した。
硬化時間測定は、繊維引裂接合を達成するために必要とされる最小圧縮時間である。試験のために、開放時間を2秒(sec)で設定した。接合を、上方の基材が下方の基材上に圧縮されるときに形成した。予め設定された圧縮時間後、上方の基材が下方の基材から引っ張られたときに引裂試験を実行した。次いで、視覚的評価を行って、予め設定された試験条件下で達成された繊維引裂の割合を決定した。硬化時間を1秒の間隔で変化させ、100%の繊維引裂及び75%未満の繊維引裂を達成するために時間を決定した。硬化時間を最も近い秒の最短時間として記録し、そこで、最低75%の繊維引裂を得た。
いくつかの本開示の実施形態を、これより以下の実施例で詳述する。
1.プロピレン系インターポリマーの調製
プロピレン系インターポリマー(例えば、PBPE)を、触媒A(ハフニウム、[[2’,2’’’−[(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジイルビス(メチレンオキシ−ΚO)]ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)−5−メチル[1,1’−ビフェニル]−2−オラト−ΚO]](2−)]ジメチルである多価アリールオキシエーテル触媒のハフニウム金属錯体)を利用して生成する。以下の表1は、触媒Aの名称及び構造を提供する。
Figure 0006894891
以下の手順に従って、PBPEを作製する。触媒A及び共触媒構成成分溶液をポンプ及び質量流量計を使用して計量し、触媒フラッシュ溶媒と組み合わせ、反応器の底部に導入する。使用する共触媒は、1/3のi−ブチル/メチル基のモル比を含む第三級の構成成分である、トリ(イソブチル)アルミニウム修飾メタルモキサン(MMAO)と組み合わせた、メチルジ(オクタデシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(MDB)に等しい近似化学量論の長鎖アルキルアンモニウムボレートである。触媒Aに関して、共触媒は、Hfに基づく1.2/1の、及びMMAO(25/1 Al/Hf)のモル比である。
重合プロセスは、発熱である。約900イギリス熱単位(BTU)が、1パウンド(2009kJ/kg)の重合プロピレン当たり放出され、約1,500BTUが、1パウンド(3489kJ/kg)の重合エチレン当たり放出される。主なプロセス設計の検討事項は、反応熱の除去である。3インチ(76mm)ループパイプに加えて2つの熱交換器で構成される低圧溶液重合ループ反応器において、プロピレン−エチレン(P−E)コポリマーを生成し、その総容積は、31.4ガロン(118.9リットル)である。溶媒及びモノマー(プロピレン)を液体として反応器に注入する。コモノマー(エチレン)ガスを液体溶媒中に完全に溶解する。反応器への注入前に、供給物を5℃まで冷却する。反応器は、15重量%〜20重量%のポリマー濃度で動作する。溶液の断熱温度上昇は、重合反応からの熱除去の一部を説明する。反応器内の熱交換器を利用して、残りの反応熱の除去し、反応温度における反応器温度制御を可能にする。
使用する溶媒は、商標名Isopar EでExxonから入手可能な高純度イソパラフィン画分である。溶媒、プロピレン、エチレン、及び水素を含む再循環流と混合する前に、新鮮なプロピレンを、精製のためにSelexsorb COSの床に通過させる。再循環流と混合した後、内容物を反応器に移すために高圧700psig(4826kPa)供給ポンプを使用する前に、さらなる精製のために75重量%のMolecular Sieve 13X及び25重量%のSelexsorb CDの床に通過させる。流れを750psig(5171kPa)まで圧縮する前に、新鮮なエチレンを、精製のためにSelexsorb COS床に通過させる。水素(分子量を低減するために使用されるテロゲン)及び圧縮エチレンを液体供給物中に混合/溶解する前に、それら2つを混合する。全体の流れを適切な供給温度(5℃)まで冷却する。反応器は、500〜525psig(3447〜3619kPa)で動作し、制御温度は、表1Aで報告される。触媒注入速度を制御することによって、反応器中のプロピレン変換を維持する。85℃で熱交換器のシェル側にわたる水温を制御することによって、反応温度を維持する。反応器中の滞留時間は短かい(10分)。1回の反応器通過当たりのプロピレン変換もまた、表1Aで報告される。
反応器を出た後、水及び添加剤をポリマー溶液に注入する。水は、触媒を加水分解し、重合反応を終了させる。添加剤は、酸化防止剤、すなわち、500ppmのフェノール及び1000ppmの亜リン酸塩からなり、それらは、エンドユーザの施設における後続の製造前の保管中、ポリマー内にとどまり、安定剤としての機能を果たしてポリマー分解を防止する。2段階脱蔵の調製において、反応器後の溶液を反応器温度から230℃まで過熱する。脱蔵プロセス中、溶媒及び未反応モノマーを除去する。水中ペレット切断のために、ポリマー溶融物をダイにポンプ圧送する。
脱蔵装置の頂部を出る溶媒及びモノマー蒸気を、コアレッサに送る。コアレッサは、脱蔵中に蒸気中に取り込まれたポリマーを除去する。コアレッサを出るきれいな蒸気流を、一連の熱交換器を通じて部分的に凝縮する。二相混合物は、分離ドラムに入る。凝縮された溶媒及びモノマーを精製し(これは、上記の再循環流である)、反応プロセスで再利用する。主にプロピレン及びエチレンを含有する、分離ドラムを出る蒸気をブロックフレアに送り、燃焼させる。
上記のプロセスによって生成されたPBPEのためのプロセス条件は、以下の表1Aに提供される。上記のプロセスによって生成されたPBPEに関する特性は、以下の表2に提供される。
Figure 0006894891
Figure 0006894891
A.表2のイソタクチック性を13C NMRで決定する−クロミウムアセチルアセトネート(緩和剤)中0.025Mであるテトラクロルエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの約2.6gの50/50混合物を、10mm NMR管内の0.2gの試料に添加することによって、試料を調製する。管及びその内容物を150℃まで加熱することによって、試料を溶解及び均質化した。データを、Bruker Dual DUL高温CryoProbeを備えたBruker 400MHz分光計を使用して収集した。120℃の試料温度で、1データファイル当たり160スキャン、6秒のパルス繰り返し遅延を使用して、データを取得した。25,000Hzのスペクトル幅及び32Kデータ点のファイルサイズを使用して、取得を実施した。
2.組成物の生成
組成物、さらにはホットメルト接着剤組成物を生成するために使用される材料は、以下の表3に示される。表3からの出発物質を計量し、次いで、小型ボウルのHaakeブレンダーを使用して、100rpmで30分間、177℃でブレンドする。本組成物及びそれらの適用性能データは、以下の表4に提供される。
Figure 0006894891
Figure 0006894891
表4に示すように、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー(CS3)を含まずにPBPE及びエチレン系ポリマー(SASOLWAX H1)を含有する組成物は、−40℃〜60℃の温度で50%未満の繊維引裂を呈する。驚くべきことに、PBPE及びエチレン系ポリマー(SASOLWAX H1)(実施例1)を含有する組成物内へのカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー(AFFINITY(商標)GA 1000R)の添加(カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、PBPEと、を合わせた量は、該組成物の50重量%超(59.70重量%)である)が、−40℃〜60℃の温度で80%超の繊維引裂、及び5秒未満の硬化時間をもたらす一方で、高熱応力性能(80℃超)も維持し、PAFTを60℃、または60℃超(67℃)に改善もする。
プロピレン系ポリマー(Licocene(商標)PP 6102)を含有する組成物(CS1、CS2)は、11秒以上の硬化時間を呈する。その一方、PBPE、エチレン系ポリマー(SASOLWAX H1)、及びカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー(AFFINITY(商標)GA 1000R)を含有する組成物(実施例1)は、5秒以下の硬化時間を有利に呈する。典型的には毎分30〜50箱を密閉する範囲である高速包装ラインは、箱がそのような高速で密閉されるため、接着剤が迅速に硬化することを必要とする。5秒以下の硬化時間は、接着剤組成物が高速の包装ラインに好適であることを示す。特定の理論に束縛されるものではないが、本出願者は、プロピレン系ポリマー(LICOCENE(商標)PP 6102)を含有する組成物中に存在しないエチレン系ポリマー(SASOLWAX H1)が高結晶化ピーク(Tc2)を導入したため、エチレン系ポリマー(SASOLWAX H1)の添加が、組成物の硬化時間を減少させたと考えている。
40重量%未満の合わせた量の非官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー(AFFINITY(商標)GA 1000R)及びPBPEを含有する低ポリマー含有量組成物(CS5)は、60℃未満のPAFTを呈する。その一方、50重量%超の合わせた量のカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマー(AFFINITY(商標)GA 1000R)及びPBPEを含有する組成物(実施例1)は、60℃超のPAFT、及びさらに80℃超の熱応力を有利に呈する。
Figure 0006894891
本開示は、本明細書に含まれる実施形態及び例解に限定されないだけでなく、以下の請求項の範囲内に含まれる、実施形態の一部分、及び異なる実施形態の要素の組み合わせを含む、それらの実施形態の修正された形態を含むということが具体的に意図される。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項1.
(A)
(i)0.855g/cc〜0.895g/ccの密度、及び
(ii)177℃で、50,000mPa.s以下の溶融粘度を有する、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
(B)
(i)0.870g/cc〜0.890g/ccの密度、及び
(ii)177℃で、50,000mPa.s以下の溶融粘度を有する、プロピレン系インターポリマーと、を含む、組成物。
項2.
(i)0.880g/cc〜0.950g/ccの密度、及び
(ii)135℃で、1mPa.s〜2,000mPa.sの溶融粘度を有するエチレン系ポリマーをさらに含む、項1に記載の組成物。
項3.
粘着付与剤をさらに含む、項1または2に記載の組成物。
項4.
前記組成物は、接着剤組成物である、項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
項5.
前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.855g/cc〜0.880g/ccの密度を有する、項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
項6.
前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、177℃で、2,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度を有する、項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
項7.
前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーである、項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
項8.
前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸グラフトエチレン/α−オレフィンコポリマーである、項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
項9.
前記プロピレン系インターポリマーは、177℃で、800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度を有する、項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
項10.
項1〜9のいずれか一項に記載の組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む、物品。

Claims (10)

  1. (A)
    (i)0.855g/cc〜0.895g/ccの密度、及び
    (ii)177℃で、50,000mPa.s以下の溶融粘度を有する、カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、
    (B)
    (i)0.870g/cc〜0.890g/ccの密度、
    (ii)177℃で、50,000mPa.s以下の溶融粘度、及び
    (iii)1.0未満のケーニッヒB値を有する、プロピレン系インターポリマーと、
    を含む、組成物。
  2. (i)0.880g/cc〜0.950g/ccの密度、及び
    (ii)135℃で、1mPa.s〜2,000mPa.sの溶融粘度を有するエチレン系ポリマーをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 粘着付与剤をさらに含む、請求項1または2に記載の組成物。
  4. 前記組成物は、(1)前記組成物の総重量に基づいて1重量%〜10重量%のカルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーと、(2)前記組成物の総重量に基づいて45重量%〜90重量%のプロピレン系インターポリマーとを含む接着剤組成物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.855g/cc〜0.880g/ccの密度を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、177℃で、2,000mPa.s〜50,000mPa.sの溶融粘度を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 前記カルボキシル官能化エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、無水マレイン酸グラフトエチレン/α−オレフィンコポリマーである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. 前記プロピレン系インターポリマーは、177℃で、800mPa.s〜11,000mPa.sの溶融粘度を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む、物品。
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