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技術 ホットメルト接着剤組成物及びポリオレフィン材料の接着方法

出願人 積水化学工業株式会社
発明者 善木靖一
出願日 1996年9月26日 (24年3ヶ月経過) 出願番号 1996-255134
公開日 1998年4月21日 (22年8ヶ月経過) 公開番号 1998-102019
状態 未査定
技術分野 接着剤、接着方法
主要キーワード 非粘着化処理 液状テルペン樹脂 加熱配管 有機溶剤系接着剤 アモルファスポリプロピレン 薄層コーティング ホットメルトアプリケーター 脂環族石油樹脂
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この項目の情報は公開日時点(1998年4月21日)のものです。
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課題

ポリオレフィン材料に対して優れた低温接着性能高温接着性能とを発揮するホットメルト接着剤組成物及びこのホットメルト接着剤組成物を用いたポリオレフィン材料の接着方法を提供する。

解決手段

エチレン−(メタアクリル酸エステル共重合体及び/またはポリオレフィン系樹脂よりなるベースポリマー(a)、常温で液状の粘着付与樹脂及び/又は常温で固形状であって該ベースポリマーと相溶性を有する粘着付与樹脂(b)、及び常温で固形状であって該ベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)とからなる。

概要

背景

ポリエチレンポリプロピレン等のポリオレフィン材料は安価で入手が容易であり、フィルムシート発泡体、各種成形品等への加工が容易であることなどから各種の産業分野で広く用いられている。しかし、ポリオレフィン材料は表面エネルギーが低いため、接着剤による接着が困難であることも知られており、被着体との濡れ性のよい有機溶剤系接着剤を用いた接着が広く行われている。

しかしながら、環境や健康への影響の観点から有機溶剤に対する規制が厳しくなってきており、有機溶剤を使用しない接着剤による接着方法が求められている。その一つとしてホットメルト接着剤による接着が種々試みられている。一般に広く使用されているホットメルト接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体スチレン系ブロック共重合体などのベースポリマーと、該ベースポリマーに相溶性を有する粘着付与樹脂とからなり、必要に応じてワックスオイル類等が添加されたものである。

上記ホットメルト接着剤によると、特にポリオレフィン材料を接着した場合に、ベースポリマーとの相溶性を有する粘着付与樹脂を使用しているため、低温接着性高温接着性両立させることが困難であるという問題があった。即ち、低温での接着性を向上させるためにしばしば低軟化点の粘着付与樹脂が使用されるが、この場合は高温での凝集力が低下して耐熱接着性が低下し、逆に高温での接着性を向上させるために高軟化点の粘着付与樹脂を使用すると低温接着性が悪くなるという問題がある。

このような問題点の解決策として、低温接着性と高温接着性とが両立できるようなベースポリマーの改良が試みられている。例えば、特開平7−48552号公報には、エチレンn−ブチルアクリレート共重合体をベースポリマーとし、さらに粘着付与樹脂及びワックスを含有するホットメルト接着剤が開示されている。

上記公報に記載のホットメルト接着剤においても、段ボール等の紙材料に対しては良好な低温及び高温接着性を示すものの、ポリオレフィン材料を接着するためには低温接着性と高温接着性の両立が不充分であるという問題点があった。

概要

ポリオレフィン材料に対して優れた低温接着性能と高温接着性能とを発揮するホットメルト接着剤組成物及びこのホットメルト接着剤組成物を用いたポリオレフィン材料の接着方法を提供する。

エチレン−(メタアクリル酸エステル共重合体及び/またはポリオレフィン系樹脂よりなるベースポリマー(a)、常温で液状の粘着付与樹脂及び/又は常温で固形状であって該ベースポリマーと相溶性を有する粘着付与樹脂(b)、及び常温で固形状であって該ベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)とからなる。

目的

本発明は上記従来の問題点を解消し、ポリオレフィン材料に対して優れた低温接着性能と高温接着性能とを発揮するホットメルト接着剤組成物及びこのホットメルト接着剤組成物を用いたポリオレフィン材料の接着方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

エチレン−(メタアクリル酸エステル共重合体及び/またはポリオレフィン系樹脂よりなるベースポリマー(a)、常温で液状の粘着付与樹脂及び/又は常温で固形状であって該ベースポリマーと相溶性を有する粘着付与樹脂(b)、及び常温で固形状であって該ベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)とからなることを特徴とするホットメルト接着剤組成物

請求項2

常温で固形状であって該ベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)が、100〜160℃の環球式軟化温度を有するものであることを特徴とする請求項1記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項3

ポリオレフィン材料同士またはポリオレフィン材料と他の材料とを接着するにあたり、請求項1または請求項2のいずれかに記載のホットメルト接着剤組成物を使用することを特徴とするポリオレフィン材料の接着方法

技術分野

0001

本発明は、ポリオレフィン材料接着するためのホットメルト接着剤組成物及びこれを用いたポリオレフィン材料の接着方法に関する。

背景技術

0002

ポリエチレンポリプロピレン等のポリオレフィン材料は安価で入手が容易であり、フィルムシート発泡体、各種成形品等への加工が容易であることなどから各種の産業分野で広く用いられている。しかし、ポリオレフィン材料は表面エネルギーが低いため、接着剤による接着が困難であることも知られており、被着体との濡れ性のよい有機溶剤系接着剤を用いた接着が広く行われている。

0003

しかしながら、環境や健康への影響の観点から有機溶剤に対する規制が厳しくなってきており、有機溶剤を使用しない接着剤による接着方法が求められている。その一つとしてホットメルト接着剤による接着が種々試みられている。一般に広く使用されているホットメルト接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体スチレン系ブロック共重合体などのベースポリマーと、該ベースポリマーに相溶性を有する粘着付与樹脂とからなり、必要に応じてワックスオイル類等が添加されたものである。

0004

上記ホットメルト接着剤によると、特にポリオレフィン材料を接着した場合に、ベースポリマーとの相溶性を有する粘着付与樹脂を使用しているため、低温接着性高温接着性両立させることが困難であるという問題があった。即ち、低温での接着性を向上させるためにしばしば低軟化点の粘着付与樹脂が使用されるが、この場合は高温での凝集力が低下して耐熱接着性が低下し、逆に高温での接着性を向上させるために高軟化点の粘着付与樹脂を使用すると低温接着性が悪くなるという問題がある。

0005

このような問題点の解決策として、低温接着性と高温接着性とが両立できるようなベースポリマーの改良が試みられている。例えば、特開平7−48552号公報には、エチレンn−ブチルアクリレート共重合体をベースポリマーとし、さらに粘着付与樹脂及びワックスを含有するホットメルト接着剤が開示されている。

0006

上記公報に記載のホットメルト接着剤においても、段ボール等の紙材料に対しては良好な低温及び高温接着性を示すものの、ポリオレフィン材料を接着するためには低温接着性と高温接着性の両立が不充分であるという問題点があった。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は上記従来の問題点を解消し、ポリオレフィン材料に対して優れた低温接着性能と高温接着性能とを発揮するホットメルト接着剤組成物及びこのホットメルト接着剤組成物を用いたポリオレフィン材料の接着方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

請求項1記載の本発明ホットメルト接着剤組成物は、エチレン−(メタアクリル酸エステル共重合体及び/またはポリオレフィン系樹脂よりなるベースポリマー(a)、常温で液状の粘着付与樹脂及び/又は常温で固形状であって該ベースポリマーと相溶性を有する粘着付与樹脂(b)、及び常温で固形状であって該ベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)とからなることを特徴とするものである。

0009

上記ベースポリマー(a)のエチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体を構成する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチルアクリル酸エチルアクリル酸n−プロピルアクリル酸n−ブチルアクリル酸イソブチルアクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチルメタクリル酸グリシジルメタクリル酸メチルメタクリル酸エチル等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。更に、一酸化炭素無水マレイン酸等の第3成分が共重合されたものであってもよい。

0010

上記エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体中のエチレン含有量は30〜98重量%が好ましく、より好ましくは40〜90重量%である。又、上記エチレン系共重合体メルトインデックスはJIS K6730による測定値で10〜5000dg/minの範囲が好ましく、より好ましくは100〜2000dg/minである。エチレン系共重合体は2種以上が併用されてもよく、この場合は混合物のメルトインデックスが上記範囲となるように選択すればよい。

0011

ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリヘキセンポリオクテン、エチレン−プロピレン共重合体プロピレンブテン共重合体、プロピレン−ヘキセン共重合体、プロピレン−オクテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体等の結晶性もしくは非晶性ポリオレフィンを挙げることができる。

0012

上記ポリオレフィン系樹脂の溶融粘度は190℃において100〜100000mPa・sの範囲であることが好ましく、より好ましくは1000〜50000mPa・sである。2種類以上のポリオレフィン系樹脂を併用する場合でも、混合物の溶融粘度が上記範囲となるように選択することが好ましい。

0013

常温で液状の粘着付与樹脂(b)としては、液状ロジン系樹脂液状テルペン樹脂、液状脂環族系石油樹脂等が挙げられる。常温で固形状であってベースポリマーに相溶性を有する粘着付与樹脂(b)としては、ベースポリマーとの重量比が1:1である混合物のJIS K2269の測定法による曇り点が該粘着付与樹脂の環球法軟化点温度よりも低いものを指し、ロジン系樹脂テルペン系樹脂石油系樹脂クマロン系樹脂等の中からベースポリマーに応じて選択されるのが好ましい。

0014

上記ロジン系の粘着付与樹脂としては、ガムロジンウッドロジン重合ロジン不均化ロジン水添ロジン二量化ロジン;これらの各種ロジンとペンタエリスリトールグリセリンジエチレングリコール等とのエステルロジンフェノール樹脂などが挙げられる。

0015

上記テルペン系の粘着付与樹脂としては、テルペン樹脂テルペンスチレンとの共重合体、テルペンとα−メチルスチレンとの共重合体、テルペンとフェノールとの共重合体及びこれらの水添物などが例示される。

0016

又、上記石油樹脂の粘着付与樹脂としては、脂肪族石油樹脂脂環族石油樹脂芳香族石油樹脂脂肪族芳香族共重合体の石油樹脂、及びこれらの水添物などが、クマロン系樹脂の粘着付与樹脂としては、クマロン樹脂クマロンインデン樹脂等が挙げられる。粘着付与樹脂は単独で用いられてもよく、種類や軟化点の異なるものが2種以上併用されてもよい。

0017

上記粘着付与樹脂は、環球法軟化点が30〜140℃のものが好ましく、より好ましくは30〜120℃のものである。

0018

常温で固形状であってベースポリマーと非相溶性である粘着付与樹脂(c)は、ベースポリマーとの重量比が1:1である混合物のJIS K2269の測定法による曇り点が該粘着付与樹脂の環球法軟化点温度よりも高いか、もしくは200℃まで昇温しても混合物が透明にならないものを指し、前述のロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油系樹脂、クマロン系樹脂、アルキルフェノール樹脂キシレン樹脂マレイン酸樹脂ロジン変性マレイン酸樹脂等の中からベースポリマーに応じて選択される。上記粘着付与樹脂(c)は単独で用いられてもよく、種類や軟化点の異なるものが2種以上併用されてもよい。

0019

上記粘着付与樹脂(c)は、環球法軟化点が100〜180℃のものが好ましく、より好ましくは100〜160℃のものである。

0020

ベースポリマー(a)、粘着付与樹脂(b)、粘着付与樹脂(c)の配合割合は以下のようにするのが好ましい。以下、%はすべて(a)、(b)、(c)よりなる組成物中の重量%として記載する。
ベースポリマー(a):エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体の場合は20〜80%が好ましく、より好ましくは30〜60%である。20%未満では低温接着性が低下し、80%を超えると溶融粘度が高くなりすぎて作業性が悪くなる。

0021

ポリオレフィン系樹脂の場合は20〜80%が好ましく、より好ましくは40〜70%である。20%未満では低温接着性が低下し、80%を超えると高温接着性が低下する。

0022

粘着付与樹脂(b):配合割合は10〜50%が好ましく、より好ましくは10〜40%である。10%未満では低温接着性が発現せず、50%を超えると高温接着性が得られななくなる。

0023

粘着付与樹脂(c):配合割合は5〜50%が好ましく、より好ましくは10〜30%である。5%未満では高温接着性が発現せず、50%を超えると低温接着性が得られない。

0024

本発明のホットメルト接着剤組成物には、必要に応じてワックス、軟化剤充填剤酸化防止剤着色剤顔料染料)、紫外線吸収剤などが添加されてもよい。ワックスは低粘度化、固化速度の向上が必要な場合に用いられる。このようなワックスとしては、例えば、パラフィンワックスマイクロクリスタリンワックスフィッシャートロプシュワックスポリエチレンワックスポリプロピレンワックス、及びこれらを酸化分解した酸化ワックス;上記各種ワックスにマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和無水カルボン酸グラフトした酸変性ワックスなどが挙げられる。

0025

ワックスの配合割合は40%以下が好ましく、より好ましくは30%以下である。40%を超えると低温接着性が得られなくなる。

0026

軟化剤としては、ゴム展開油として知られるパラフィン系オイルナフテン酸オイルアロマ系オイル等のプロセスオイル類;フタル酸エステルリン酸エステル等の可塑剤液状ポリブテン液状ポリブタジエン及びこれらの水添物、液状ポリイソプレンなどが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。

0027

軟化剤の配合割合は40%以下が好ましく、より好ましくは30%以下である。40%を超えると高温接着性が得られなくなる。

0028

充填剤としては炭酸カルシウムクレータルクカーボンブラックシリカ等が挙げられる。

0029

酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系等の公知のものが挙げられ、これらは単独でも2種以上併用されてもよい。

0030

本発明のホットメルト接着剤組成物の製造設備は、加熱と攪拌又は混練の機能を備えたものであればよく、従来よりホットメルト接着剤の製造に用いられている設備がそのまま使用できる。このような設備の例としては、一軸もしくは二軸スクリュー押出機シグマプレートミキサーリボンミキサーバタフライミキサー、ニーダー等が挙げられる。

0031

上記ホットメルト接着剤組成物の製造方法は従来行われていた方法がそのまま採用できる。例えば、100〜250℃、好ましくは140〜200℃に加熱された上記設備に配合材料投入して加熱しながら混合することにより接着剤組成物が得られる。

0032

又、製造装置からそのまま加熱配管加熱容器を経て塗布装置に供給されてもよいが、一旦冷却して固形状として供給されてもよい。固形状として供給するには、ペレットビーズ短冊スティック、シート、フィルム、塊などの接着剤単体からなる成形物とする。この場合には固形状態粘着性のないことが望ましい。

0033

固形状態で粘着性を有する場合には、この表面に非粘着性コーティングを施して供給する。接着時には該コーティングが施されたまま使用する。上記非粘着性のコーティングとしては、例えば、シリコンオイル、ワックス、滑剤等の薄層コーティング;ポリエチレン、アモルファスポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等のフィルムによるコーティングなどが挙げられる。

0034

又、固形状の接着剤組成物が粘着性を有する場合には、除去可能な非粘着化処理を施してもよい。例えば、離型処理した紙やプラスチックフィルムで包んだ状態や、金属製や紙製などに充填された状態で供給する。

0035

次に、請求項3記載のポリオレフィン材料の接着方法について説明する。請求項3記載の発明は、ポリオレフィン材料同士またはポリオレフィン材料と他の材料とを接着するにあたり、一方の材料に請求項1または請求項2のいずれかに記載のホットメルト接着剤組成物を使用するポリオレフィン材料の接着方法である。

0036

ポリオレフィン材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のフィルム、シート、発泡シート、不織布、成形品などが挙げられる。これらポリオレフィン材料は他の材料と接着剤、熱融着共押出成形によって積層もしくはコーティングされたものであってもよい。

0037

ポリオレフィン材料以外の他の材料としては、紙;鉄、アルミニウムニッケル、錫、鉛、及びこれらの合金である金属材料;エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコールポリエステルポリ塩化ビニルポリスチレンポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリウレタンアクリル樹脂等の合成樹脂ガラスその他セラミックス材料等が挙げられ、これらのシート、フィルム、成形品などである。

0038

この接着方法には以下の方法が採用できる。
(1)一方の材料に加熱溶融状態の接着剤を塗布し、接着剤が冷却固化するまでに他の材料を貼り合わせる。具体的には、(イ)接着剤をホットメルトアプリケーター加熱溶融し、ノズルスリットを通して、点状、ピード状、面状、らせん状等に塗布する、(ロ)接着剤を加熱ロール上で溶融し、このロールで塗布する、(ハ)押出機を用いて押出しコーティングするなどの方法が採用される。

0039

(2)一方の材料に加熱溶融状態の接着剤を塗布し、一旦冷却してから他方の材料を貼り合わせる。具体的には、(イ)貼り合わせる際に接着剤を再加熱溶融状態として接着する、(ロ)接着剤が粘着性を有する場合にはそのまま貼り合わせて接着する、(ハ)接着剤が塗布されていない材料の接着面を接着剤の軟化点以上に加熱して貼り合わせるなどの方法が採用される。再加熱の方法としては熱板熱風赤外線等で接着剤又は材料を加熱する方法や、電磁誘導加熱等で接着剤又は材料を発熱させる方法がある。

0040

上記(1)(2)の場合、接着剤を塗布する際に炭酸ガス窒素ガス等を混入して発泡状態として塗布してもよい。

0041

請求項3記載のポリオレフィン材料の接着方法は、シート状又はフィルム状に成形された請求項1記載のホットメルト接着剤組成物を接着する材料間に配置し、加熱プレス等の手段で接着する。

0042

本発明のホットメルト接着剤組成物及びポリオレフィン材料の接着方法は、段ボール、カートン等の紙器の組み立てや封緘自動車部品電気電子部品衛生用品書籍雑誌等の製造等に利用される。

発明を実施するための最良の形態

0043

以下に本発明の実施例を説明する。
(実施例1〜3)(比較例1〜3)
表1に示すエチレン系共重合体、粘着付与樹脂、ワックス及び酸化防止剤を180℃で溶融混合することによりホットメルト接着剤組成物を得た。

0044

0045

尚、表中使用した成分は以下の通りである。
ベースポリマー(a):
(a)1;エチレン−アクリル酸エチル共重合体(アクリル酸エチル含有量25重量%,メルトインデックス800dg/min,三井デュポンポリケミカル社製,商品名「エバフレックスA−715」)
(a)2;エチレン−アクリル酸ブチル共重合体アクリル酸ブチル含有量35重量%,メルトインデックス400dg/min,三井デュポンポリケミカル社製,商品名「エルバクスEP−4113W」)
粘着付与樹脂(b):
(b)1;安定化ロジンエステル樹脂(軟化点115℃,荒川化学社製,商品名「スーパーエステルA115」)
(b)2;水添ロジンエステル樹脂(軟化点75℃,荒川化学社製,商品名「エステルガムH」)
粘着付与樹脂(c):ロジン変性マレイン酸樹脂(軟化点145℃,荒川化学社製,商品名「マルキードNo.5」)
ワックス:フィッシャートロプシュワックス(融点105℃,サゾール公社製,商品名「サゾールワックスH1」)
酸化防止剤:ヒンダードフェノール系(チバガイギー社製,商品名「イルガノックス1010」)

0046

上記実施例及び比較例のホットメルト接着剤組成物につき下記の性能評価を行い、その結果を表1に示した。
(1)低温接着性・剥離強度の測定
180℃に加熱溶融したホットメルト接着剤組成物を厚さ2mmのポリプロピレン板に約3g/m2 の塗布量で1本のビード状に塗布し、約2秒後に厚さ40μmのポリプロピレンフィルムを貼り合わせて試験片を作製した。島津製作所製「オートグラフAG−10TB」を用いて、ビードの方向と直角方向に引張速度300mm/minで180度剥離試験を行い、最大強度を剥離強度とした。

0047

(2)高温接着性・剪断クリープ落下時間の測定
180℃に加熱したホットプレート上で溶融したホットメルト接着剤組成物を、長さ100mm、幅20mm、厚さ2mmのポリプロピレン板の一端部に付着させ、直ちにもう1枚の同サイズのポリプロピレン板の端部に20mm×20mmの面積で重ね合わせ、この部分に約1kg/cm2 の荷重をかけて接着し、固化後にはみ出したホットメルト接着剤をナイフで除去して試験片を作製した。次に50℃のオーブン中で接着部剪断方向に1200gのおもり吊り下げ、接着部が破壊して落下するまでの時間を測定した。

0048

表1で明らかなように、実施例1〜4のものは比較例1〜4と比べて低温接着性が同等で高温接着性が著しく優れているか、あるいは高温接着性が同等で低温接着性が著しく優れている。

発明の効果

0049

本発明のホットメルト接着剤組成物は、ポリオレフィン材料に対して優れた低温接着性能と高温接着性能とを発揮する。又、このホットメルト接着剤組成物を用いたポリオレフィン材料の接着方法によると、特別な設備を必要とせず、従来から使用されている塗布装置などがそのまま使用できる。

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