JPWO2018037849A1 - 変性ポリオレフィン系樹脂 - Google Patents

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Abstract

ポリオレフィン系基材への接着性に優れ、且つポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材との接着性に優れた変性ポリオレフィン系樹脂を提供する。変性ポリオレフィン系樹脂は、成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性してなり、変性成分が、成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに成分(C):ベンゼン環を有する化合物を含む。

Description

本発明は、変性ポリオレフィン系樹脂に関する。
ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂は、熱可塑性の汎用樹脂であり、安価で成形性、耐薬品性、耐光性、耐水性、電気特性など多くの優れた性質を有するため、従来からシート、フィルム、成形物等として、幅広い分野で使用されている。しかし、これらポリオレフィン系樹脂からなる基材(以下、「ポリオレフィン系基材」ともいう。)は、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、金属等の極性基材とは異なり、極性が低く、且つ結晶性であるため、難付着性の基材であり、極性が低い物質の接着や塗装、及び極性の高い物質の接着や塗装が困難であるという欠点を有する。
ポリオレフィン系基材の接着性を向上させる方法としては、従来から基材に対する表面処理が行われている。表面処理として、研磨による粗面化、又、酸化剤、コロナ放電、プラズマ処理、火炎処理による極性基の導入があるが、これらは接着性向上の効果が次第に低減する欠点を有するため、一般に普及していない。
そのため、基材に対し接着性を有する前処理剤を予め基材表面に塗工する方法が考案されている。このような前処理剤は、用途によって様々な呼び名があり、例えば、接着剤、バインダー、プライマー等と呼ばれる。前処理剤としては、例えば所定の性質を有する樹脂が用いられ、熱により溶融させてバインダー等とするホットメルト系、樹脂を溶剤に溶解させる溶剤系、樹脂が界面活性剤等を用いて乳化されている水系等の前処理剤が提供されている。
前処理剤の具体例としては、特開2003−321588号公報(特許文献1)に記載されたカルボキシル基含有塩素化ポリプロピレン系ランダム共重合体を含むバインダー樹脂組成物が挙げられ、この樹脂組成物をバインダー及びプライマー用のコーティング組成物として用いて、ポリオレフィン系基材と、塩化ビニル基材、ポリカーボネート(PC)系基材、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)基材、ポリアミド(ナイロン)系樹脂基材等との親和性を高め、接着性の向上を図る方法が開示されている。
また、カルボン酸やカルボン酸無水物をグラフトした非塩素系変性ポリオレフィン樹脂が開発されている。例えば特開2001−279048号公報(特許文献2)には、不飽和カルボン酸誘導体及び/又はその無水物でグラフト変性された変性ポリオレフィン樹脂組成物が開示され、この変性ポリオレフィン樹脂組成物をコーティング組成物として用いることにより、ポリプロピレン基材との親和性を高め、接着性の向上を図る方法が開示されている。
特開2003−321588号公報 特開2001−279048号公報
近年、前処理剤を多様な用途に適用するために、塩素化の有無に関係なく、各種基材への良好な接着性を発揮する樹脂組成物の開発が求められている。
しかし特許文献1では、塩素化された樹脂が使用されており、近年の環境問題の観点から脱ハロゲン化が望まれる分野に使用されるのに好ましいとされる非塩素化樹脂に関するものではない。
また特許文献2では、ポリオレフィン系基材であるポリプロピレン基材及び各種極性基材への接着性が向上しているが、ポリカーボネート系樹脂やポリスチレン(PS)系樹脂等からなる基材には未だ十分な接着性が得られていなかった。
そこで本発明の目的は、包装材等の様々な産業用途で多用されるポリオレフィン系基材への接着性に優れ、且つポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材との接着性に優れた変性ポリオレフィン系樹脂を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、ポリオレフィン系樹脂を、ベンゼン環を有する化合物を含む、特定の変性成分によりポリオレフィン樹脂を変性してなる変性ポリオレフィン系樹脂により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下を提供する。
[1] 成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性してなり、
変性成分が、成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
成分(C):ベンゼン環を有する化合物
を含む、変性ポリオレフィン系樹脂。
[2] 変性成分が、さらに
成分(D):(メタ)アクリル酸エステル
を含む、[1]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
[3] 成分(D)が、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含む、[2]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
CH=CRCOOR・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは、−C2n+1で表される基を表し、nは8〜18の整数である。)
[4] 成分(C)が、ベンジル基を有する化合物である、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
[5] 成分(A)が、プロピレン−エチレン系共重合体又はプロピレン−ブテン系共重合体である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
[6] 重量平均分子量が、5,000以上200,000未満である、[1]〜[5]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
[7] 成分(C)の含有量が、成分(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部である、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
[8] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むヒートシール剤。
[9] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含む接着剤。
[10] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むプライマー。
[11] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含む塗料用バインダー。
[12] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むインキ用バインダー。
[13] 成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性して変性ポリオレフィン系樹脂を得ることを含み、
変性成分が、
成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
成分(C):ベンゼン環を有する化合物を含む、変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
[14] 変性が、成分(B)による変性、成分(C)による変性の順で行われる、[13]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
[15] 変性成分が、成分(D):(メタ)アクリル酸エステルをさらに含む、[13]又は[14]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
[16] 成分(B)による変性及び成分(D)による変性が同時に行われる、[15]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
また本発明は、以下の態様も提供する。
[17] 成分(D)が、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含む、[15]又は[16]に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
CH=CRCOOR・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは、−C2n+1で表される基を表し、nは8〜18の整数である。)
[18] 成分(C)が、ベンジル基を有する化合物である、[13]〜[17]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
[19] 成分(A)が、プロピレン−エチレン系共重合体又はプロピレン−ブテン系共重合体である、[13]〜[18]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
[20] 成分(C)の含有量が、成分(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部である、[13]〜[19]のいずれか1つに記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
本発明によれば、ポリオレフィン系基材への接着性に優れ、且つポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材との接着性に優れた変性ポリオレフィン系樹脂を提供することができる。
1.本発明の変性ポリオレフィン系樹脂
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性してなり、
変性成分が、
成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
成分(C):ベンゼン環を有する化合物
を含む。
<変性>
本明細書において、変性には、変性成分がポリオレフィン樹脂にグラフト重合しているグラフト変性、変性成分が、ポリオレフィン樹脂又はポリオレフィン樹脂を変性している変性成分に付加している、付加変性が含まれる。
変性ポリオレフィン系樹脂は、変性成分により変性されているポリオレフィン樹脂である。
<成分(A)>
成分(A)としてのポリオレフィン樹脂は、特に限定されず、1種のオレフィンの単独重合体であっても、2種以上のオレフィンの共重合体であってよい。ポリオレフィン樹脂を構成するモノマー単位のオレフィンとしては、例えば、α−オレフィンが挙げられ、炭素数2〜6のα−オレフィン(例、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン)が好ましい。
ポリオレフィン樹脂として、例えば、エチレン又はプロピレンの単独重合体、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンとその他の1種以上のオレフィンとの共重合体、プロピレンとその他の1種以上のオレフィンとの共重合体が挙げられ、好ましくは、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンと炭素数2〜6のα−オレフィンとの共重合体、及びプロピレンと炭素数2〜6のα−オレフィンとの共重合体から選ばれる1種以上であり、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、及びエチレン−プロピレン−1−ブテン共重合体から選ばれる1種以上がより好ましい。ポリオレフィン樹脂が共重合体である場合、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。
また、成分(A)は、2種以上のポリオレフィン樹脂の組み合わせであってもよい。
<変性成分>
(成分(B))
成分(B)はα,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上である。
α,β−不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、アコニット酸、及び(メタ)アクリル酸が挙げられる。
α,β−不飽和カルボン酸の酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、無水アコニット酸、無水ハイミック酸、及び無水(メタ)アクリル酸が挙げられる。
成分(B)は、好ましくはα,β−不飽和カルボン酸の酸無水物を含み、より好ましくは無水マレイン酸を含む。成分(B)は、α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上であり、α,β−不飽和カルボン酸1種以上とその酸無水物1種以上との組み合わせ、α,β−不飽和カルボン酸2種以上の組み合わせ、α,β−不飽和カルボン酸の酸無水物2種以上の組み合わせであってもよい。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸又はアクリル酸を意味する。
変性に際して、成分(B)の配合量は成分(A)に対して、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。これにより、得られる変性ポリオレフィン系樹脂が、金属などの極性の被着体に対する良好な接着性を有するとともに、後述の成分(C)との反応性が高まる。上限は、好ましくは10重量%以下であり、より好ましくは5重量%以下であり、さらに好ましくは4重量%以下である。これにより、成分(B)が無駄なく成分(A)と反応し、また被着体に対する良好な接着性を保持することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(B)による変性重量(グラフト重量)は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。上限は、好ましくは10重量%以下であり、より好ましくは5重量%以下であり、さらに好ましくは4重量%以下である。変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(B)による変性重量(グラフト重量)は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1〜10重量%であり、より好ましくは0.5〜4重量%である。変性重量(グラフト重量)が0.1重量%以上であることにより、得られる変性ポリオレフィン系樹脂が、金属などの極性の被着体に対する良好な接着性を有し、後述の成分(C)との反応性を確保することができる。変性重量(グラフト重量)が10重量%以下であることにより、樹脂被着体に対する良好な接着性を保持することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂における成分(B)による変性重量%は、公知の方法で測定することができる。例えば、アルカリ滴定法或いはフーリエ変換赤外分光法によって求めることができる。
(成分(C))
成分(C)は、ベンゼン環を有する化合物である。成分(C)は、好ましくは、成分(A)と反応して、ポリオレフィン樹脂にベンゼン環を導入できる化合物である。ベンゼン環を有する化合物としては、例えば、アニリン、フェノール、ベンゼンチオール、ベンジル基を有する化合物(例、ベンジルアミン、ベンジルアルコール、及びベンジルメルカプタン)が挙げられる。中でも、取り扱いが容易であり、反応性が高いため、ベンジル基を有する化合物が好ましく、ベンジルアミン及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上がより好ましい。
成分(C)は、ベンゼン環を有する化合物1種であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、ポリオレフィン系基材のみならず、ポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材に対し高い接着性を有する。
その理由については、次の通りに推察される。すなわちベンゼン環はπ結合を有するために、ポリオレフィン樹脂を成分(C):ベンゼン環を有する化合物を含む変性成分により変性した場合、変性ポリオレフィン系樹脂は、その構造中にベンゼン環を含み、分子内に共役系が形成される。他方、ポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材は、構造中にベンゼン環を有する。変性ポリオレフィン系樹脂に形成された共役系と、基材の構造中に含まれるベンゼン環との相互作用により、本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、ポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材に対する接着性が高まると推察される。
変性に際して、成分(C)の配合量(含有量)は成分(A)に対して、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。これにより、十分な接着効果を発揮することができる。上限は、好ましくは20重量%以下であり、より好ましくは10重量%以下である。これにより、成分(C)が無駄なく成分(A)と反応し、また被着体に対する良好な接着性を保持することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(C)の変性(付加)重量は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。上限は、好ましくは20重量%以下であり、より好ましくは10重量%以下である。変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(C)の変性(付加)重量は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1〜20重量%であり、より好ましくは、0.5〜10重量%である。変性重量が0.1重量%以上であると、変性ポリオレフィン系樹脂が、被着体に対する良好な接着性を有する。20重量%以下であると被着体に対する接着性を良好に保持することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂における成分(C)による変性重量%は、公知の方法で測定することができる。例えば、フーリエ変換赤外分光法によって求めることができる。
(その他の変性成分)
成分(A)を変性する変性成分は、成分(B)及び成分(C)以外に、用途や目的に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。
(成分(D))
成分(A)を変性する変性成分は、好ましくは成分(D):(メタ)アクリル酸エステルを含む。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレート又はアクリレートを意味する。
成分(D)は、1種単独でも2種以上の組み合わせであってもよい。
成分(D)は、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含むことが好ましく、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルであることがより好ましい。
CH=CRCOOR ・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは、−C2n+1で表される基を表し、nは8〜18の整数である。)
成分(D)が式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、変性ポリオレフィン系樹脂の分子量が、成分(A):ポリオレフィン樹脂の分子量から低下することを抑制するとともに、変性ポリオレフィン系樹脂の溶剤溶解性、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の低温安定性、変性ポリオレフィン系樹脂と、変性ポリオレフィン系樹脂と共に接着剤等に配合される他樹脂との相溶性、変性ポリオレフィン系樹脂の接着性を向上させることができる。成分(D)が式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含む場合、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルは1種単独でも2種以上の組み合わせであってもよく、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステル2種以上を任意の割合で混合して使用してよい。
は、好ましくはメチル基を表す。nは、好ましくは8〜15の整数であり、より好ましくは8〜14の整数であり、さらに好ましくは8〜13の整数である。
式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルは、好ましくはステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、及びオクチル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上であり、より好ましくはステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、及びオクチルメタクリレートから選ばれる1種以上であり、さらに好ましくは、ラウリルメタクリレート及びオクチルメタクリレートから選ばれる1種以上である。
変性に際して、成分(D)の配合量は成分(A)に対して、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。これにより、変性ポリオレフィン系樹脂の分子量分布を十分狭い範囲に保つことができる。すなわち、高分子量部分を減少させることにより、溶剤溶解性、溶液の低温安定性及び他樹脂との相溶性を良好に保持することができる。また、低分子量部分を減少させることにより、接着力を向上させることができる。
上限は、好ましくは10重量%以下であり、より好ましくは4重量%以下である。これにより、成分(D)が未反応物として残存することを抑制し、被着体に対する接着性を良好に保持することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(D)による変性(グラフト)重量は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1重量%以上であり、より好ましくは0.5重量%以上である。上限は、好ましくは10重量%以下であり、より好ましくは4重量%以下である。したがって、変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(D)の変性(グラフト)重量は、変性ポリオレフィン系樹脂を100重量%とした場合に、好ましくは0.1〜10重量%であり、より好ましくは、0.5〜4重量%である。変性重量(グラフト重量)が0.1重量%以上であることにより、変性ポリオレフィン系樹脂の分子量分布を十分狭い範囲に保つことができる。すなわち、高分子量部分を減少させることにより、溶剤溶解性、溶液の低温安定性及び他樹脂との相溶性を良好に保持することができる。また、低分子量部分を減少させることにより、接着力を向上させることができる。変性重量(グラフト重量)が10重量%以下であることにより、樹脂被着体に対する接着性を良好に保持することができる。
成分(D)の変性(グラフト)重量%は、公知の方法で測定することができる。例えば、フーリエ変換赤外分光法或いは1H−NMRによって求めることができる。
(他の任意の変性成分)
変性成分は、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の変性成分を、1種単独で、又は2種以上の組み合わせで含んでいてもよい。
成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の変性成分としては、例えば、成分(B)及び成分(D)以外の、α,β−不飽和カルボン酸の誘導体が挙げられる。該α,β−不飽和カルボン酸の誘導体としては、例えば、α,β−不飽和カルボキサミドが挙げられる。α,β−不飽和カルボキサミドとしては、例えば、(メタ)アクリル酸のアミド(例、N−メチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン)が挙げられる。
本明細書において、(メタ)アクリルアミドとは、メタクリルアミド又はアクリルアミドを意味し、(メタ)アクリロイルとはメタクリロイル又はアクリロイルを意味する。
変性成分は、成分(E):塩素を含んでいてもよいが、変性成分は、好ましくは成分(E)を含まない。これにより、本発明の変性ポリオレフィン系樹脂を、塩素に由来する成分の残存が好ましくない物質の接着にも好適に使用できる。
変性成分が、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の変性成分を含む場合、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の変性成分による各変性重量の合計が、成分(B)による変性重量、成分(C)による変性重量、及び成分(D)による変性重量の合計を超えないことが好ましい。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、成分(A)を変性成分により変性してなるものであり、本発明の目的及び効果を阻害しない限りにおいて、変性成分のみを構成単位とするポリマー、変性成分のモノマー、変性されていないポリオレフィン樹脂などの、変性ポリオレフィン系樹脂以外の物質を含む形態であってもよい。
<変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法>
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、公知の方法により製造することができる。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂製造の際には成分(F):ラジカル発生剤を用いてもよい。
成分(F)としてのラジカル発生剤は、特に限定されず、公知のラジカル発生剤の中より適宜選択してよい。成分(F)として、有機過酸化物系化合物が好ましい。有機過酸化物系化合物としては、例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,4−ビス[(t−ブチルパーオキシ)イソプロピル]ベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート等が挙げられ、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、及びジラウリルパーオキサイドから選ばれる1種以上が好ましい。成分(F)は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂製造の際の成分(F)の配合量は、成分(B)、成分(C)、及び任意で成分(D)の配合量の合計(重量)に対し、好ましくは1〜100重量%であり、より好ましくは、10〜50重量%である。1重量%以上であることにより、十分なグラフト効率を保持することができる。100重量%以下であることにより、変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量の低下を抑制することができる。
変性ポリオレフィン系樹脂を得る方法として、例えば、成分(A)と変性成分(例、成分(B)、成分(C)、及び成分(D))との混合物を、溶媒(例、トルエン等の有機溶媒)に加熱溶解し、成分(F)を添加する溶液法、及び、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機等の混練機を使用して、成分(A)、変性成分(例、成分(B)、成分(C)、及び成分(D))、及び成分(F)を、加熱下で溶融混練して反応させる溶融混練法が挙げられる。
成分(A)を変性成分により変性する際、変性成分に含まれる各成分による変性の順序は特に限定されず、各変性成分による変性をすべて同時に行ってもよく、一部の変性成分による変性を、残りの変性成分による変性の前、又は後に行ってもよく、各変性成分による変性を、順次行ってもよい。
変性成分による成分(A)の変性は、好ましくは、成分(B)による変性、成分(C)による変性の順で行われる。
変性成分が、成分(D)を含む場合、好ましくは成分(B)による変性及び成分(D)による変性が同時に行われる。
変性成分が成分(D)を含む場合、成分(A)を、成分(B)及び成分(D)により成分(F)を用いてグラフト変性した後、成分(C)により変性する方法が好ましい。本方法では、成分(A)の変性箇所に成分(C)が付加反応により導入されると推測される。
変性ポリオレフィン系樹脂中の成分(B)による変性重量、成分(D)による変性重量、及び成分(C)による変性重量のうちのいずれかが0.1〜10重量%であることが好ましく、成分(B)による変性重量、成分(D)による変性重量、及び成分(C)による変性重量の全てが0.1〜10重量%であることがより好ましい。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは5,000〜300,000であり、より好ましくは8,000〜200,000又はより好ましくは5,000以上200,000未満であり、さらに好ましくは10,000〜150,000である。重量平均分子量が5,000以上であることにより、充分な接着強度を得ることができる。
300,000以下であることにより、溶剤への溶解が良好で、比較的良好な流動性を得ることができる。なお、実施例を含む本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(標準物質:ポリスチレン)によって測定し、算出された値である。
例えば、GPCは、下記の条件で行うことができる。
測定機器:HLC−8320GPC(東ソー株式会社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
カラム:TSKgel(東ソー株式会社製)
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂の示差走査型熱量計(以下、DSC)による融点(以下、Tmともいう。)は、使用条件にもよるが、50℃〜120℃が好ましい。融点が50℃以上であることにより、充分な接着強度を得ることができる。一方、融点が120℃以下であることにより、基材の形状の変形を発生させない比較的低温での接着性が良好であり、溶液安定性が良好であり、低温での十分な保管安定性を得ることができる。
本発明におけるDSCによるTmの測定は、例えば以下の条件で行うことができる。JIS K7121−1987に準拠し、DSC測定装置(セイコー電子工業製)を用い、約5mgの試料を150℃で10分間加熱して融解状態を保持後、10℃/分の速度で降温して−50℃で安定保持した後、更に10℃/分で150℃まで昇温して融解した時の融解ピーク温度を測定し、該温度をTmとして評価する。尚、後述の実施例におけるTmは前述の条件で測定されたものである。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、必要に応じて他の成分と組み合わせて、変性ポリオレフィン系樹脂組成物とすることができる。変性ポリオレフィン系樹脂又は変性ポリオレフィン系樹脂組成物は、ヒートシール剤、接着剤、プライマー、バインダー(例、塗料用バインダー、インキ用バインダー)として使用し得る。
他の成分としては、例えば、硬化剤、溶媒又は分散媒、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、及び無機充填剤が挙げられる。
硬化剤としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、ポリアミン化合物、ポリオール化合物、及びそれらの化合物が有する官能基が保護基で保護された硬化剤が挙げられる。
硬化剤は樹脂組成物に1種単独で配合されていてもよいし、又は2種以上の組み合わせとして配合されていてもよい。
樹脂組成物における硬化剤の配合量には、特に限定はないが、例えば、本発明の変性ポリオレフィン系樹脂中のα,β−不飽和カルボン酸又はその酸無水物による変性量により適宜選択してよい。又、硬化剤を配合する場合は、目的に応じて有機スズ化合物、第三級アミン化合物、等の触媒を併用してよい。
溶媒又は分散媒としては、特に限定はなく、例えば、芳香族炭化水素(例、トルエン、キシレン)、エステル(例、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル)、脂肪族又は脂環式炭化水素(例、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ノナン、デカン)、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール)、グリコールエーテル(例、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル)、水が挙げられる。変性ポリオレフィン系樹脂組成物が含む溶媒又は分散媒は、1種単独でも、2種以上の組み合わせでもよい。
変性ポリオレフィン系樹脂組成物は、水を含む溶媒又は分散媒を含む、水性樹脂組成物とされ得る。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂を含む樹脂組成物は、所望の効果を阻害しない範囲で、接着剤に用いられる他の成分(例、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤等の公知の接着剤)、ヒートシール剤に用いられる他の成分、プライマーに用いられる他の成分、バインダーに用いられる他の成分が配合されていてもよい。
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、ポリオレフィン系基材のみならず、極性基の少ないポリカーボネート系基材及びポリスチレン系基材との接着性に優れるので、これらを貼り合わせる接着剤又はヒートシール剤として有用である。本発明の変性ポリオレフィン系樹脂は、例えば、電子部品用エンボスキャリアテープのカバーテープの接着などに用いることができる。
2.本発明の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法
本発明の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法は、
成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性して変性ポリオレフィン系樹脂を得ることを含み、
変性成分が、
成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
成分(C):ベンゼン環を有する化合物を含む。
成分(A)、並びに変性成分である成分(B)及び成分(C)については、上記項目1.において既に説明したとおりである。
変性成分は、好ましくは成分(D):(メタ)アクリル酸エステルをさらに含む。
成分(D)については、上記項目1.において既に説明したとおりである。
成分(A)を変性成分により変性する方法は、特に限定されず、例えば、成分(A)と変性成分との混合物を溶媒(例、トルエン等の有機溶媒)に加熱溶解し、上記成分(F)を添加する溶液法、並びに成分(A)、変性成分、及び成分(F)を、加熱下で溶融混練して反応させる溶融混練法が挙げられる。
成分(F)の例及び好ましい例は、上記項目1.において既に説明したとおりである。
これらの方法を実施する装置は特に限定されず、公知の装置により実施してよい。例えば、溶融混練法では、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機等の混練機を使用し得る。
変性成分に含まれる各成分による成分(A)の変性の順序は特に限定されず、各変性成分による変性をすべて同時に行ってもよく、一部の変性成分による変性を、残りの変性成分による変性の前、又は後に行ってもよく、各変性成分による変性を、順次行ってもよい。
変性成分による成分(A)の変性は、好ましくは、成分(B)による変性、成分(C)による変性の順で行われる。
変性成分が、成分(D)を含む場合、好ましくは成分(B)による変性及び成分(D)による変性が同時に行われる。
変性成分は、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の変性成分を、1種単独で、又は2種以上の組み合わせで含んでいてもよい。成分(B)、成分(C)、及び成分(D)以外の、他の任意の変性成分については、上記項目1.において既に説明したとおりである。
本発明の製造方法により得られる変性ポリオレフィン系樹脂の、好ましい変性重量、好ましい重量平均分子量、好ましい融点については、上記項目1.において既に説明したとおりである。
本発明の製造方法により得られる変性ポリオレフィン系樹脂は、上記項目1.においてすでに説明したとおり、必要に応じて他の成分と組み合わせて、変性ポリオレフィン系樹脂組成物とすることができ、変性ポリオレフィン系樹脂又は変性ポリオレフィン系樹脂組成物は、ヒートシール剤、接着剤、プライマー、バインダー(例、塗料用バインダー、インキ用バインダー)として使用し得る。
なお、本明細書において、「剤」は「組成物」を含む。
次に本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸1重量部、ラウリルメタクリレート0.75重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド3重量部を180℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン1重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は70,000であった。
(実施例2)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸1重量部、ラウリルメタクリレート0.75重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド1.5重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は68,000であった。
(実施例3)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水イタコン酸3重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド3重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルメルカプタン5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は71,000であった。
(実施例4)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸3重量部、オクチルメタクリレート0.25重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド4重量部を160℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン1重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は72,000であった。
(実施例5)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸3重量部、オクチルメタクリレート0.25重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド3重量部を160℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は71,000であった。
(実施例6)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水シトラコン酸5重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド5重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアルコール5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は73,000であった。
(実施例7)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸5重量部、ステアリルメタクリレート3.75重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド2重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン1重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は75,000であった。
(実施例8)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水マレイン酸5重量部、ステアリルメタクリレート3.75重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド1.5重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアミン5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、減圧留去によりキシレンを除去し、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は72,000であった。
(実施例9)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水イタコン酸10重量部、ステアリルメタクリレート7.5重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド2重量部を180℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアルコール5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は78,000であった。
(実施例10)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、無水イタコン酸10重量部、ステアリルメタクリレート7.5重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド3重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアルコール10重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は78,000であった。
(比較例1)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、マレイン酸3重量部、オクチルメタクリレート2.25重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド3重量部を170℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、2時間保持した後、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は72,000であった。
(比較例2)
プロピレン−エチレン共重合体100重量部、ラウリルメタクリレート2.25重量部、及びジ−t−ブチルパーオキサイド2重量部を160℃に設定した二軸押出機を用いて混練反応した。押出機内にて減圧脱気を行い、残留する未反応物を除去して変性物を得た。得られた変性物を75重量部とキシレン45重量部とを135℃で溶解し、撹拌下、ベンジルアルコール5重量部を添加し、135℃で2時間保持した後、変性ポリオレフィン系樹脂を得た。得られた変性ポリオレフィン樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解したところ、変性ポリオレフィン系樹脂溶液の性状は、固化物が無く、流動性のある状態であり、良好であった。
得られた変性ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量は65,000であった。
(評価方法)
実施例1〜10、比較例1〜2で得られた各樹脂について、下記の方法にしたがって評価を行った。
(ヒートシール強度)
各樹脂をメチルシクロヘキサン/酢酸プロピル=70/30(V/V)の混合溶媒に固形分20%となるように溶解し、マイヤーバー#10にて延伸ポリプロピレン(oriented polypropylene:OPP)フイルム(フタムラ化学製)のコロナ処理面に塗布し、ヘアドライヤーで30秒乾燥後、一晩静置して樹脂塗工フィルムを得た。
樹脂塗工フィルムフィルムと各基材(PS板、PC板、又はPET板)とを重ね合わせ、No.276ヒートシールテスタ(安田精機製作所製)を用いヒートシールした。ヒートシールは、フィルム側のみを140℃に加温し、2kgfにて6秒間加圧することによって行った。ヒートシールの後3時間静置し、テンシロン万能試験機(エー・アンド・デイ株式会社製、RTG−1210)にて180°方向の剥離試験を実施した。剥離速度は100mm/分とした。
Figure 2018037849
Figure 2018037849
表1及び2の結果から、実施例1〜10の変性ポリオレフィン系樹脂は、成分(C)により変性されていない比較例1及び成分(B)により変性されていない比較例2の変性ポリオレフィン系樹脂と比較して、OPPフィルムと各基材(PS板、PC板、又はPET板)とをヒートシールした場合に、顕著にヒートシール強度が向上していることが分かる。
この結果は、本発明の変性ポリオレフィン系樹脂が、ポリオレフィン系基材、ポリスチレン系基材、ポリカーボネート系基材、PETなどのポリエステル系基材に対する優れた接着性を有することを示している。

Claims (16)

  1. 成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性してなり、
    変性成分が、成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
    成分(C):ベンゼン環を有する化合物
    を含む、変性ポリオレフィン系樹脂。
  2. 変性成分が、さらに
    成分(D):(メタ)アクリル酸エステル
    を含む、請求項1に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
  3. 成分(D)が、式(I)で表される(メタ)アクリル酸エステルを含む、請求項2に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
    CH=CRCOOR・・・(I)
    (式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは、−C2n+1で表される基を表し、nは8〜18の整数である。)
  4. 成分(C)が、ベンジル基を有する化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
  5. 成分(A)が、プロピレン−エチレン系共重合体又はプロピレン−ブテン系共重合体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
  6. 重量平均分子量が、5,000以上200,000未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
  7. 成分(C)の含有量が、成分(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むヒートシール剤。
  9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含む接着剤。
  10. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むプライマー。
  11. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含む塗料用バインダー。
  12. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変性ポリオレフィン系樹脂を含むインキ用バインダー。
  13. 成分(A):ポリオレフィン樹脂を変性成分により変性して変性ポリオレフィン系樹脂を得ることを含み、
    変性成分が、
    成分(B):α,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物から選ばれる1種以上、並びに
    成分(C):ベンゼン環を有する化合物を含む、変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
  14. 変性が、成分(B)による変性、成分(C)による変性の順で行われる、請求項13に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
  15. 変性成分が、成分(D):(メタ)アクリル酸エステルをさらに含む、請求項13又は14に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
  16. 成分(B)による変性及び成分(D)による変性が同時に行われる、請求項15に記載の変性ポリオレフィン系樹脂の製造方法。
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