JP7373501B2 - 高グラフトレベルを有する官能化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマー - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09J151/06—Adhesives based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Adhesives based on derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond
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Description
A)≧1.80のポリマー鎖あたりのグラフト数、および
B)≦50,000mPa・sの(177℃における)溶融粘度、を含む。
A)≧1.80のポリマー鎖あたりのグラフト数、および
B)≦50,000mPa・sの(177℃における)溶融粘度、を含む。
本明細書に記載の一実施形態または実施形態の組み合わせにおいて、エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマー、およびさらにコポリマーは、インターポリマーの重量に基づいて、60重量%以上、さらに70重量%以上、さらに80重量%以上、さらに85重量%以上、または90重量%に等しい、重合エチレンを含む。一実施形態において、エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーは、エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーである。好適なαオレフィンには、C3-C20αオレフィン、および好ましくはC3-C10αオレフィンが含まれるが、これらに限定されない。より好ましい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、および1-オクテンが含まれ、さらにプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテン、ならびにさらに1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンが含まれる。
a)組成物は、酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーを含み、以下の特性:
A)≧1.80のポリマー鎖あたりのグラフト数、および
B)≦50,000mPa・sの(177℃における)溶融粘度、を含む。
別段の記載がない限り、すべての試験方法は本開示の出願日現在のものである。
密度
密度を、ASTM D792、方法Bに従って測定した。この結果を、1立方センチメートルあたりのグラム(g)(g/ccまたはg/cm3)で記録した。
無水マレイン酸の濃度は、波数1791cm-1における無水マレイン酸のピーク高さの、ポリマー基準ピークに対する比によって判定され、それはポリエチレンの場合において、波数2019cm-1である。無水マレイン酸含有量は、この比に適切な校正定数を乗算することによって計算される。(ポリエチレンの基準ピークを有する)マレイン酸グラフト化オレフィン系ポリマーに使用される式は、式1に示されるように、以下の形態を有する。
MAH(重量%)=A*{[FTIRピーク面積@1791cm-1]/[FTIRピーク面積2019cm-1]+B*[FTIRピーク面積@1712cm-1]/[FTIR_ピーク面積@2019cm-1]} (式1)
クロマトグラフィーシステムは、内蔵型IR5赤外線検出器(IR5)を備えた、PolymerChar GPC-IR(Valencia、Spain)高温GPCクロマトグラフからなる。オートサンプラーのオーブンコンパートメントを160℃に設定し、カラムコンパートメントを150℃に設定する。使用したカラムは、4つのAgilent「Mixed A」30cm 20ミクロンの線形混合床カラム、および20umのプレカラムである。クロマトグラフィー溶媒は、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する、1,2,4-トリクロロベンゼンである。溶媒源は、窒素散布である。使用した注入体積は、200マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分である。
鎖ごとのグラフトは、次の式Aを使用して計算される。
UVニス塗装基材または高密度段ボールを使用する組成物の繊維引き裂き(%)パーセント繊維引き裂き(FT)を、標準化された方法に従って決定した。Olinger Bond Testerを使用して、試料組成物のビーズ(0.00014lb/in)を厚紙の札(5×6cm)上に適用し、第2の札を、試料組成物の上部に素早く配置した。約3秒間、軽い指圧を適用して、結合を所定の位置に保持した。試料は、室温および50%の相対湿度で少なくとも4時間調製された。次に、試料を、試験温度で5時間~24時間調製した。試料(n=5)を手によって引き離し、破壊モード(繊維引き裂き、凝集破壊、接着破壊)および平均結果を記録した。
耐熱応力性(熱応力)を、Institute of Packaging Professions(IoPP)によって調製された「ホットメルト接着剤の耐熱応力性を測定するための推奨される試験方法(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)および2インチ(50.8mm)×5-1/2インチ(139.7mm)の寸法を有する、Inland Corrugated Cardboardから入手可能な2つの厚紙の札(長手方向に通る溝で切断する)を、Olinger Bond Tester(適用温度177℃)を使用して、0.00014lb/インチの組成物を適用することによって結合し、このテスターを、さらなる熱の適用無しで、一定圧力で札を圧縮するために使用した。組成物をより短いクーポンの中央の溝に垂直に適用し、組成物が長いクーポンの片方の端部から3/4インチ(19mm)になるようにクーポンを接合した。5つの複製物を、各組成物ごとに作成した。各クーポンは、22℃~23℃、および相対湿度50%で24時間保管された。次に、図1に示すように、短いクーポン端部を試料ホルダ(12)の端部と整列させて、試料(10)は試料ホルダ(12)に装填された。試料(10)は、試料ホルダ(10)の幅広のプレート(14)で所定の位置に保持され、プレート(14)は蝶ナット(16)によって試料ホルダ(12)に固定された。「200g」の重り(18)を、接合部から3.94インチ(100mm)の距離でクーポン(20)に取り付けた。重りに取り付けたペグを、より長いクーポンの端部に作製した孔内に置くことによって重り(18)を固定した。次いで、クーポン(20)および取り付けた重り(18)を含む試料ホルダー(12)を対流式オーブン(図示せず)内に置き、設定温度で平衡化して、24時間オーブンに放置した。24時間の最後に、接合部の少なくとも80%(すなわち、4つの接合部)が破壊されていない場合、次いで試料は試験温度での耐熱性試験に合格したものと見なされる。最大合格耐熱応力性(温度)を決定するまで、オーブンの温度を変化させた。すべての新しい接合クーポン試料を、各試験温度で使用した。結果は熱応力温度(℃)として報告される。
溶融粘度(177℃、または表記温度における)を、Brookfield Viscometer ModelおよびBrookfield RV-DV-II-Pro粘度計スピンドル31を使用して測定した。試料を、アルミ製の使い捨て管状チャンバに注入し、それを順次Brookfield Thermoselに挿入し、所定の位置に係止した。試料チャンバは、スピンドルを挿入して回転させるときに、チャンバが回転しないことを確実にするために、Brookfield Thermoselの下部に適合するノッチを下部に有する。試料(約8~10グラム)を、溶融した試料が試料チャンバの上部よりも1インチ下になるまで、必要な温度まで加熱した。粘度計装置を下降させ、スピンドルを試料チャンバの中央に沈めたが、スピンドルはチャンバの側面に触れなかった。粘度計のブラケットがThermosel上に揃うまで、下降を続けた。粘度計の電源を入れ、粘度計のrpm出力に基づいて、合計トルク容量の40~60パーセントの範囲内のトルク読み取りをもたらす定常剪断速度で作動するように設定した。読み取りを、15分間毎分行う、または値が安定するまで行い、その時点で最終読み取りを記録した。
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの融解、結晶化、およびガラス転移挙動を測定することができる。例えば、RCS(冷蔵冷却システム)およびオートサンプラーを装備するTA Instruments Q1000 DSCを使用して、この分析を実行した。試験中、50ml/分の窒素パージガス流量を使用した。各試料を薄いフィルムに190℃で溶融プレスし、次いで、溶融した試料を室温(25℃)まで空冷した。「3~10mg」、直径6mmの試験片を、冷却したポリマーから抽出し、重量を量り、軽量のアルミニウム皿(50mg)に配置し、および圧着して閉じた。その後、その熱特性を決定するために分析を行った。
剥離接着破壊温度(PAFT)を、剥離モードにおいて「100gの重り」で、ASTM D4498に従って試験した。試験は室温(25℃/77°F)で開始し、0.5℃/分の平均速度で温度を上昇させた。
1.MAH官能化エチレン/オクテンコポリマー1の調製
反応混合物を、取り扱いと供給を容易にするために、ベースポリマー、無水マレイン酸(MAH)、および鉱油(1:1)で希釈された過酸化物(POX)で構成した。POXは、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン(DBPH、CAS No.78-63-7)であり、Arkema社またはAkzo Nobel社から入手できた。MAHを、MagnaKron社から入手した。「350SUSホワイトミネラルオイル」を使用して、POXを希釈した。表1を参照されたい。グラフト反応を行い(押出機)、グラフト化ポリマーをペレット化した。
グラフト反応を、直列に配置された2つの92mm、同時回転二軸ねじ押出機で実行した。各押出機は、11のバレル(40L/D)を伴って構成され、88の合計L/D比を提供した。各押出機について、最大ねじ速度は、625rpmであり、モータ出力は、700HPであった。押出設定は、「ロスインウェイト式フィーダ」を装備し、POXおよび溶融MAHは、それぞれ第1の押出機のバレル4Bおよびバレル3Bで押出機に計量供給された。運転率は、1200~2000lbs/時であった。不活性雰囲気を維持し、酸化を最小限に抑えるために、窒素ガスを、押出機1の第1のバレル1内に、約5つの時間ごとの標準立方フート(SCFH)で注入した。押出機2のバレル10を真空(20’Hg)にした。押出機1および押出機2の操作条件を、表2に示す。押出機2の下流の「化合物設定」は、ギアポンプ、スクリーンチェンジャー、ウォータースライド、ストランドペレタイザーが含まれる。
湿式カットウォータースライド、ストランドペレタイザーが、公称0.125インチのダイスホール径開口部を有する、40のホールダイスからなる。ウォータースライドは、8つのスプレーゾーン(ゾーンあたり3つのスプレーノズル)を有し、得られたペレット/水スラリーを、スピンドライヤを使用して分離した。水温は、50°F~65°Fに維持され、水スライドするために約60gpmで汲み上げられた。カッター速度は、約1200±150rpmである。
組成物、さらにホットメルト接着剤組成物を製造するために使用される材料を以下の表3に示す。表3の開始材料の重量を測定し、次いで温度制御機能を備えた小型缶ミキサーを使用して、177℃で30分間、100rpmで溶融ブレンドする。組成物およびそれらの用途性能データを、以下の表3~5に提供する。
本願は以下の態様にも関する。
(1) 酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーを含む組成物であって、以下の特性:
A)≧1.80のポリマー鎖あたりのグラフト数と、
B)≦50,000mPa・sの(177℃における)溶融粘度と、を含む、組成物。
(2) 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーである、前記(1)に記載の組成物。
(3) 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、0.855~0.900g/ccの密度を有する、前記(1)または前記(2)に記載の組成物。
(4) 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、5,000~30,000mPa・sの溶融粘度(177℃)を有する、前記(1)~(3)のいずれかに記載の組成物。
(5) 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、無水マレイン酸グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーである、前記(1)~(4)のいずれかに記載の組成物。
(6) 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、前記組成物の重量に基づいて、5重量%~60重量%の量で存在する、前記(1)~(5)のいずれかに記載の組成物。
(7) 粘着付与剤およびワックスをさらに含む、前記(1)~(6)のいずれかに記載の組成物。
(8) 前記組成物が、UVニス塗装基材または高密度段ボールに結合されたとき、熱応力≧40℃を有する、前記(1)~(7)のいずれかに記載の組成物。
(9) 前記組成物が、UVニス塗装基材または高密度段ボールに結合されたとき、-20℃~60℃の範囲で、≧80%の繊維引き裂きを有する、前記(1)~(8)のいずれかに記載の組成物。
(10) 前記(1)~(9)のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成成分を含む物品。
Claims (9)
- 酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーを含む組成物であって、以下の特性:
A)≧1.80のポリマー鎖あたりのグラフト数と、
B)5,000~30,000mPa・sの(177℃における)溶融粘度と、を含む、接着剤組成物。 - 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンコポリマーである、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、0.855~0.900g/ccの密度を有する、請求項1または請求項2に記載の接着剤組成物。
- 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、無水マレイン酸グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーである、請求項1~3のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
- 前記酸および/または無水物グラフト化エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーが、前記組成物の重量に基づいて、5重量%~60重量%の量で存在する、請求項1~4のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
- 粘着付与剤およびワックスをさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
- 前記組成物が、UVニス塗装基材または高密度段ボールに結合されたとき、熱応力≧40℃を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
- 前記組成物が、UVニス塗装基材または高密度段ボールに結合されたとき、-20℃~60℃の範囲で、≧80%の繊維引き裂きを有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成成分を含む物品。
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