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技術 接着剤組成物およびその使用

出願人 ヘンケルアイピーアンドホールディングゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 チャン、チュイワーアリスヘイズ、パトリックジェームスベルムーデス、ステファン
出願日 2013年8月16日 (6年1ヶ月経過) 出願番号 2015-531935
公開日 2015年12月3日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2015-534593
状態 特許登録済
技術分野 接着剤、接着方法
主要キーワード メタロセン触媒ポリプロピレン 二次触媒 オクラホマ州タルサ 段ボール板紙 包装業者 tertブチルフェノール 接着剤ビーズ 紙ケース
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題・解決手段

本発明は、使用温度範囲の広いホットメルト接着剤基材同士接着させたり、ケースカートン等を閉じ/密封したりするためにその接着剤を利用する方法、およびその接着剤を含む製造物品を提供する。ホットメルト接着剤は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、22wt%を超えるワックスと、粘着付与剤と、任意に添加剤とを含む。

概要

背景

ホットメルト接着剤は、溶融状態にある間に基材に塗布され、接着剤層固化させるために冷却される。ホットメルト接着剤の使用は、包装産業において、容器、例えば、厚紙ケーストレーおよびカートン密封するために広く用いられている。多くの種類の包装用途は、耐熱性でもあり、耐冷性でもある接着剤の使用を必要とする。しかし、従来のホットメルト接着剤は、上端温度及び下端温度のいずれか一方では高い接着強度を示すが、両方では示さない。耐熱性を高めるためにはポリプロピレンベースとする系が利用されてきたが、ポリプロピレンは、0℃付近では脆くなるため、十分な耐冷性を実現できない。輸送および保存中、そして季節や場所によっては、密封された容器は約−20°F〜約140°Fの温度に曝露される。従って、耐熱性および耐冷性が良好な汎用性のあるホットメルト接着剤に対する必要性が存在する。本発明は、この必要性に対処するものである。

概要

本発明は、使用温度範囲の広いホットメルト接着剤、基材同士接着させたり、ケース、カートン等を閉じ/密封したりするためにその接着剤を利用する方法、およびその接着剤を含む製造物品を提供する。ホットメルト接着剤は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、22wt%を超えるワックスと、粘着付与剤と、任意に添加剤とを含む。

目的

本発明は、使用温度範囲の広いホットメルト接着剤、基材同士を接着したり、ケースやカートン等を閉じ/密封したりするためにその接着剤を利用する方法、およびその接着剤を含む製造物品を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

a)メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、b)10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、c)22wt%を超える、DSCで測定した融点が約120°F〜約250°Fの範囲のワックスと、d)環球式軟化点が約80℃〜約110℃の粘着付与剤とを含み、wt%は接着剤の総重量を基準としたものである、ホットメルト接着剤組成物

請求項2

メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーが、ASTMD1238に従って測定した190℃、2.16kgでのメルトインデックスが約200〜約2000g/10分のエチレンオクテンコポリマーである、請求項1に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項3

接着剤が、接着剤の総重量を基準として約0.5〜約8wt%の官能化メタロセン触媒ポリエチレンを含む、請求項2に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項4

接着剤が、無水マレイン酸官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、フマル酸変性メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、無水シトラコン酸変性メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項3に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項5

官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーが、ASTMD1238に従って測定した190℃、2.16kgでのメルトインデックスが約200〜約2000g/10分の無水マレイン酸官能化エチレン−オクテンコポリマーである、請求項4に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項6

ワックスが、パラフィンミクロクリスタリンポリエチレン、副生ポリエチレン、フィッシャートロプシュおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項7

粘着付与剤が、脂肪族炭化水素脂環式炭化水素芳香族炭化水素芳香族変性脂肪炭化水素、脂環式炭化水素、およびこれらの混合物からなる群から選択される請求項1に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項8

酸化防止剤を更に含む、請求項1に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項9

a)約25〜約50wt%のメタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、b)10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、c)22wt%を超える、DSCで測定した融点が約120°F〜約250°Fの範囲のワックスと、d)約20〜約45wt%の、環球式軟化点が約80℃〜約110℃の粘着付与剤とを含み、wt%が接着剤の総重量を基準としたものであり、総wt%は100wt%になる、ホットメルト接着剤組成物。

請求項10

接着剤が、約1〜約8wt%の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを含む、請求項9に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項11

接着剤が、約25〜約40wt%のワックスを含む、請求項9に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項12

粘着付与剤の環球式軟化点が約80〜約95℃である、請求項9に記載のホットメルト接着剤組成物。

請求項13

物品を形成する方法であって、(1)請求項9に記載の接着剤組成物を325〜400°Fの温度で第一の基材の少なくとも一部に塗布するステップと、(2)第二の基材を接着剤組成物にあてがうステップと、(3)接着剤組成物を冷却するステップとを含み、それによって接着された物品を形成する、方法。

請求項14

請求項9に記載の接着剤組成物を含む物品。

請求項15

バージンクラフト紙、再生クラフト紙、高密度および低密度クラフト紙ならびに/またはチップボードを含む、請求項14に記載の物品。

請求項16

ケースカートントレーまたは袋である、請求項15に記載の物品。

技術分野

0001

本発明は、使用温度範囲が広いことで、極端な温度に曝露されるケースカートン密封する用途に特に適したものとなっているホットメルト接着剤に関する。

背景技術

0002

ホットメルト接着剤は、溶融状態にある間に基材に塗布され、接着剤層固化させるために冷却される。ホットメルト接着剤の使用は、包装産業において、容器、例えば、厚紙ケーストレーおよびカートンを密封するために広く用いられている。多くの種類の包装用途は、耐熱性でもあり、耐冷性でもある接着剤の使用を必要とする。しかし、従来のホットメルト接着剤は、上端温度及び下端温度のいずれか一方では高い接着強度を示すが、両方では示さない。耐熱性を高めるためにはポリプロピレンベースとする系が利用されてきたが、ポリプロピレンは、0℃付近では脆くなるため、十分な耐冷性を実現できない。輸送および保存中、そして季節や場所によっては、密封された容器は約−20°F〜約140°Fの温度に曝露される。従って、耐熱性および耐冷性が良好な汎用性のあるホットメルト接着剤に対する必要性が存在する。本発明は、この必要性に対処するものである。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は、使用温度範囲の広いホットメルト接着剤、基材同士接着したり、ケースやカートン等を閉じ/密封したりするためにその接着剤を利用する方法、およびその接着剤を含む製造物品を提供する。

課題を解決するための手段

0004

本発明の一態様は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、22wt%を超えるワックスと、粘着付与剤と、任意に添加剤とを含むホットメルト接着剤を提供する。得られるホットメルト接着剤は、良好な耐熱性能および耐冷性能の両方を有する。

0005

本発明の別の態様は、ケース、カートン、トレー、箱または袋を密封および/又は作製もしくは形成する方法を提供する。方法は、ホットメルト接着剤の使用を含み、ここで、接着剤は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーおよび10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを含む。

0006

本発明の更に別の態様は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーおよび10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを含むホットメルト接着剤を含む製造物品に関する。製造物品は、製品を包装するのに使用するカートン、ケース、トレーまたは袋である。物品には、こうしたホットメルト接着剤で接着した厚紙、板紙またはその他の基材が含まれ得る。別の実施形態において、接着剤は、物品、例えば、カートン、ケース、トレーまたは袋に対し、その製造中、かつ、製品の包装前に予め塗布される。

0007

本発明は、また、基材を同種または異種の基材に接着する方法であって、少なくとも一方の基材に溶融したホットメルト接着剤組成物を塗布する工程と、前記基材同士を接着させる工程とを含み、ここで、ホットメルト接着剤は、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーおよび10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを含む、方法を提供する。

0008

本明細書において引用される文献は全て、その全体が参照することによって組み込まれる。

0009

重量パーセント(wt%)は、特に注記のない限り、接着剤の総重量に基づいて計算される。

0010

高い耐熱性と良好な耐冷性を有する、使用温度範囲の広いホットメルト接着剤の使用は、包装された商品が、極端な温度に曝露される可能性の高い条件下で輸送および/または保管される場合に重要である。

0011

従来、ホットメルト接着剤の耐熱性を向上させるには、メタロセン触媒ポリプロピレンが使用され、ホットメルト接着剤の耐冷性を向上させるには、メタロセン触媒ポリエチレンが使用されてきた。一般に、高い耐熱性を付与するには、高軟化点粘着付与剤と、20wt%未満の高融点ワックスとをメタロセン触媒ポリエチレンコポリマーに配合するが、これは、低温性能の低下につながり得る。逆に、良好な低温性能を付与するには、低軟化点粘着付与剤低融点ワックスとをポリマーと組み合わせるが、得られる接着剤は、高温性能が不良となる。

0012

メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと、低濃度の官能化メタロセン触媒コポリマーとの組合せを用いると、高温性能と低温性能のバランスに優れたホットメルト接着剤が得られることが見出された。メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーとをベース接着剤ポリマーとして含むホットメルト接着剤組成物は、粘着付与剤の軟化温度およびワックスの融点にかかわらず、接着剤の高温性能および低温性能を伸ばす。

0013

メタロセン触媒ポリエチレンは、メタロセン触媒系を用いて、エチレンモノマーα−オレフィン(例えば、ブテンヘキセンオクテン)と重合することで得られる。メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、Exxon Mobil Corporationから(Exactの商品名で)、またはDow Chemicalから(Affinity polymerの商品名で)市販されている。メタロセン触媒は、シングルサイト触媒として知られている。これらの触媒反応サイトを一つしか持たず、エチレンと他のα−オレフィンとのコポリマーで短鎖分岐しか持たないものを生成し、その結果、分子量分布が非常に狭い本質的に直鎖のコポリマーを形成することができる。この触媒は更に、コモノマーポリマー鎖への極めて均一な組み込みを実現する。ただし、本発明の接着剤にとって重要な意味を持つのは、エチレンコポリマーそれ自体であって、エチレンコポリマーの製造方法ではない。シングルサイトメタロセン触媒によって触媒されたポリマーは分子量分布が非常に狭く、多分散性指数は約2.5未満である。これは、典型的には多分散性指数が約3〜6であるマルチサイトチーグラー型触媒によって触媒されたポリマーや、典型的には多分散性指数が約2.8〜4.6である過酸化物触媒によって触媒されたポリマーとは、区別できる。本発明のメタロセン触媒ポリエチレンは分子量分布が非常に狭く、多分散性指数は2.5未満、好ましくは2.3未満、より好ましくは2.0以下である。多分散性指数は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定された重量平均分子量(MW)を、同じくゲル浸透クロマトグラフィーによって測定された数平均分子量(MN)で割ったものとして計算される。

0014

メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー中に存在するその他のコモノマーは、3〜12個の炭素を有する。1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが、最も好適なコモノマーである。エチレンコポリマーにおけるその他のコモノマーの量は、約8〜30重量パーセントの範囲である。このその他のαオレフィンの量は、好ましくは約15〜25重量パーセントであり、約21〜23重量パーセントが最も好適である。

0015

適するメタロセン触媒ポリエチレンは、ASTMD1238に従って測定した190℃、2.16kgにおけるメルトインデックスが約200〜約2,000g/10分で、好ましくは約500〜約1750cPの範囲である。有用なメタロセン触媒ポリエチレンとしては、結晶化度が20%で、350°Fでのブルックフィールド粘度が13,000cPのエチレンコポリマーが挙げられる。

0016

メタロセンポリエチレンコポリマーは、ベース接着剤ポリマー成分として、典型的には約20wt%〜約60wt%、より好ましくは約25wt%〜約50wt%の量で使用されることになる。

0017

メタロセンポリエチレンコポリマーに官能基グラフトさせて官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを形成する。このプロセスは、反応器または押出機中でメタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを官能化成分と混合することによって実施してもよい。様々な官能基をメタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと反応させて官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを得てもよいことは、当業者には理解されることである。本発明の実施において使用することができる官能基としては、アクリル酸酢酸塩スルホン酸塩無水マレイン酸フマル酸無水シトラコン酸などが挙げられる。接着剤にとって有用な官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーとしては、アクリル酸官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、酢酸塩官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、スルホン酸塩官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、無水マレイン酸官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマー、などが挙げられる。一実施形態において、官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、無水マレイン酸変性メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーである。別の実施形態において、官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、フマル酸変性メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーである。更なる実施形態において、官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、無水シトラコン酸変性メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーである。

0018

官能化メタロセン触媒エチレンコポリマーにおける官能基は、典型的にはコポリマー全体にランダム分布する。本発明の接着剤の特に好適な実施形態は、メタロセンポリエチレン触媒コポリマーの重量を基準として、官能基を約0.3〜約8wt%、より具体的には約0.5〜約5wt%含む官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを含むことになる。

0019

本発明に適する官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、2,000ダルトンを超える分子量を有する。官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーは、官能化された変性ワックスとは異なる。コポリマーは2,000ダルトンより大きい分子量を有するのに対し、官能化された変性ワックスは、典型的には2,000ダルトン未満の分子量を有することは、当業者には理解されるところである。官能化エチレンコポリマーの結晶化度は、10〜30%の範囲である。官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーの粘度は、350°Fで10,000cPから20,000cPの範囲である。適する官能化メタロセン触媒ポリエチレンは、ASTMD1238に従って測定した190℃、2.16kgにおけるメルトインデックスが約200〜約2,000g/10分で、好ましくは約500〜約1750の範囲である。1つの例示的な官能化メタロセン触媒ポリエチレンは、Dow(登録商標)のAFFINITY(商標)GA1000Rである。

0020

官能化メタロセンポリエチレンコポリマーは、典型的には接着剤の約0.5wt%〜10wt%、より好ましくは約1wt%〜約8wt%、または約7wt%、または約6wt%、または約5wt%の量で使用される。10wt%を超える量の使用は、相分離や接着剤のその他の成分との不相溶につながることがある。

0021

本発明の接着剤組成物は、粘着力強化されていることが好ましい。粘着付与剤成分は、通常約10wt%〜約60wt%、より好ましくは約20wt%〜約50wt%、更に好ましくは約20wt%〜約45wt%の量で存在する。粘着付与樹脂は、典型的にはASTM法E28によって測定した環球式軟化点が約70℃と150℃の間、より典型的には約80℃と110℃の間、更には100℃、99℃、98℃、97℃、96℃、および95℃未満である。配合物によっては、二種以上の粘着付与樹脂の混合物が望ましいこともある。

0022

一部の実施形態において、粘着付与剤は、合成炭化水素樹脂である。合成炭化水素樹脂には、脂肪族または脂環式炭化水素芳香族炭化水素芳香族変性脂肪族または脂環式炭化水素、およびそれらの混合物が含まれる。上記合成炭化水素樹脂を水素化したものも含まれる。

0023

非制限的例としては、脂肪族オレフィン由来樹脂、例えばWingtack(商標)Extraの商品名でCray Valleyから入手可能なもの、およびExxonから入手可能なEscorez(商標)2203Lシリーズが挙げられる。このクラスの一般的なC5炭化水素由来の粘着付与剤樹脂は、軟化点が80℃を上回るピペリレン2−メチル−2−ブテンジエンオレフィンコポリマーである。この樹脂は、Wingtack95の商品名で市販されている。

0024

同様に有用なのは、C9芳香族変性C5炭化水素由来の粘着付与剤である。このような粘着付与剤は、Sartomer and Cray ValleyからNorsoleneの商品名で、およびRutgersからTK芳香族炭化水素樹脂のシリーズが入手可能である。Norsolene M1090は、環球式軟化点が95〜110℃の低分子量熱可塑性炭化水素ポリマーであり、Cray Valleyから市販されている。

0025

本発明における使用に適するワックスとしては、パラフィンワックスミクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックスポリプロピレンワックス、副生ポリエチレンワックス、およびフィッシャートロプシュワックスが挙げられる。高密度低分子量ポリエチレンワックス、副生ポリエチレンワックス、およびフィッシャー−トロプシュワックスは、当技術分野では従来より合成高融点ワックスと呼ばれている。テキサスヒュストンのShell Lubricantsから入手可能なCallista(登録商標)122、158、144、435、および152、コネチカットシェルトンのSasol−SA/Moore&Mungerから入手可能なParaflint(登録商標)C−80ならびにParaflint(登録商標)H−1、H−4およびH−8フィッシャー−トロプシュワックスも、本発明の実施における使用に好適なワックスである。

0026

本発明の実施において使用可能なパラフィンワックスとしては、テキサス州ヒューストンのCitgo Petroleum,Co.から入手可能なPacemaker(登録商標)30、32、35、37、40、42、45および53、ジョージア州ドラビルのAstor Wax Corporationから入手可能なOkerin(登録商標)236TP、テキサス州ヒューストンのPennzoil Products Co.から入手可能なPenreco(登録商標)4913、コネチカット州シェルトンのMoore&Mungerから入手可能なR−7152 Paraffin Wax、カナダオンタリオ州のInternational Waxes,Ltd.から入手可能なParaffin Wax 1297、Moore and Mungerから入手可能なR−2540、およびその他のパラフィン系ワックス、例えばCP Hall(オハイオ州ストウ)から入手可能な製品名1230、1236、1240、1245、1246、1255、1260、および1262でCP Hallから入手可能なものが挙げられる。

0027

ここで有用なミクロクリスタリンワックスは、炭素長が30から100の間のシクロアルカンまたは分岐アルカンを50重量パーセント以上有するものである。これらは一般にパラフィンワックスおよびポリエチレンワックスよりも結晶度が低く、融点が約70℃より高い。例としては、オクラホマ州タルサにあるPetrolite Corp.から入手可能な融点70℃のワックスであるVictory(登録商標)Amber Wax、イリノイシカゴのBarecoから入手可能な融点70℃のワックスであるBareco(登録商標)ES−796 Amber Wax、Astor Wax Corp.から入手可能な融点80℃のワックスであるOkerin(登録商標)177、融点80℃および90℃のミクロクリスタリンワックスで、両方ともオクラホマ州タルサのPetrolite Corp.から入手可能なBesquare(登録商標)175および195 Amber Wax、ペンシルニア州スメスポートにあるIndustrial Raw Materialsから入手可能な融点90℃のワックスであるIndramic(登録商標)91、およびニューヨーク州ニューヨークにあるPetrowax Pa.,Inc.から入手可能な融点90℃のワックスであるPetrowax(登録商標)9508 Lightが挙げられる。

0028

この範疇に入る高密度低分子量ポリエチレンワックスの例としては、Petrolite,Inc.(オクラホマ州タルサ)からPolywax500、Polywax(商標)1500、およびPolywax(商標)2000として入手可能なエチレンホモポリマーが挙げられる。Polywax(商標)2000は分子量が約2000、Mw/Mnが約1.0、16℃での密度が約0.97g/cm3、融点が約126℃である。

0029

ワックスは、典型的には接着剤の配合物中に、接着剤の総重量を基準として20wt%を超える量、好ましくは約22wt%、約23wt%、約24wt%を超える量、最も好ましくは約25wt%を超え約40wt%までの量で存在する。多量、典型的には20wt%を超える量のワックスが接着剤の低温抵抗に悪影響を及ぼすことは、広く理解されている。意外にも、20%を超えるワックスを接着剤に使用すると、メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーと官能化メタロセン触媒ポリエチレンコポリマーを用いて形成した接着剤の低温抵抗が向上する。

0030

好適なワックスは、溶融温度が120°Fと250°Fの間、より好ましくは150°Fと230°Fの間、最も好ましくは180°Fと220°Fの間である。ワックスの溶融温度は当技術分野で周知の様々な手段によって測定できるが、本明細書において報告する溶融温度の値は、DSCによって判定したものである。すなわち、ワックスを10℃/分の割合で溶融温度より約20℃高くなるまで加熱し、約3分間等温に維持、次いで100℃/分の割合で−50℃まで急冷し、次いで10℃/分の割合で再加熱して、DSCの二回目加熱曲線最高ピークをDSC溶融温度とみなした。

0031

当然ながら、他の高分子添加剤を必要に応じて接着剤配合物に添加してもよい。本発明の接着剤は、安定剤または酸化防止剤を更に含有してもよい。これらの化合物は、熱、光、または粘着付与樹脂などの原料に由来する残存触媒といったものによって誘発される酸素との反応に起因する劣化から接着剤を保護するために添加される。本明細書において適用可能な安定剤または酸化防止剤としては、高分子量ヒンダードフェノール、および多官能フェノール、例えば硫黄およびリン含有フェノールが挙げられる。ヒンダードフェノールは当業者にはよく知られており、そのフェノール性ヒドロキシル基に非常に接近した位置に立体的かさ高いラジカルをも含有するフェノール性化合物特徴づけられるものであってもよい。特に、第3級ブチル基は一般に、ベンゼン環上のフェノール性ヒドロキシル基に対するオルト位置の少なくとも一つで置換されている。これらヒドロキシル基近接する立体的にかさ高い置換ラジカルの存在は、その伸縮振動数、そしてそれに対応してその反応性を抑制する役割を果たす。従って、この阻害は、フェノール性化合物にその安定化特性を与えるものである。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)−1,3,5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;およ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。

0032

これらの酸化防止剤の性能を、これらと共に周知の共力剤、例えば、チオジプロピオン酸エステル、および亜リン酸塩を利用して更に強化してもよい。チオジプロピオン酸ジステアリルが特に有用である。これらの安定剤は、使用する場合、一般に約0.1〜1.5重量パーセント、好ましくは0.25〜1.0重量パーセントの量で存在する。

0033

こうした酸化防止剤はBASFから市販されており、ヒンダードフェノールであるIrganox(登録商標)565、1010および1076が挙げられる。これらはラジカル補足剤として作用する一次酸化防止剤であり、単独で使用しても、他の酸化防止剤、例えばBASFから入手可能なIrgafos(登録商標)168のような、亜リン酸塩酸化防止剤と組み合わせて使用してもよい。亜リン酸塩触媒は二次触媒であると考えられ、一般に単独では使用されない。これらは主に過酸化物分解剤として使用される。他の利用可能な触媒は、コネチカット州スタフォードのCytec Industriesから入手可能なCyanox(登録商標)LTDP、およびルイジアナ州バトンルージュのAlbemarle Corp.から入手可能なEthanox(登録商標)1330である。こうした酸化防止剤の多くは、単独で使用するために、または他のこうした酸化防止剤と組み合わせて使用するために利用できる。これらの化合物は、ホットメルトに少量添加され、他の物理的性質には影響しない。添加できる他の化合物で物理的性質にも影響しないものは、数種のみ挙げると、着色する顔料、または蛍光剤である。このような添加剤は、当業者には周知である。接着剤の意図する最終用途によっては、従来よりホットメルト接着剤に添加されている他の添加剤、例えば、可塑剤、顔料、染料およびフィラーが含まれてもよい。加えて、少量の追加の粘着付与剤および/またはワックス、例えば、ミクロクリスタリンワックス、水素化ヒマシ油、および酢酸ビニル変性合成ワックスを小量、即ち、最大で10重量%程度本発明の配合物に組み込んでもよい。

0034

本発明の接着剤組成物は、約275°Fを超える温度、典型的には約300°Fで溶融状態の成分を均質ブレンド物が得られるまでブレンドすることによって調製される。当技術分野では様々なブレンド方法が知られており、均質なブレンド物を製造するいずれの方法でも十分である。例えば、Cowles撹拌機は、こうした組成物を調製するのに効果的な混合を実現する。

0035

本発明の接着剤組成物は、典型的には粘度が350°Fで約500cP(センチポアズ)〜約1500cPの範囲である。

0036

本発明のホットメルト接着剤は、耐冷性に加えて並外れて高い耐熱性が重要なケース密封用途において、即ち、熱間充填包装用途において、例えば、その後に冷蔵または冷凍に供される、溶融チーズアイスクリームヨーグルトまたは焼きたての商品の包装に使用されるカートン、ケースまたはトレーの、ならびに配送および保存中に高い応力および不利な環境条件に供されることの多い段ボールケースの、密封および閉じ作業において特に有用である。

0037

典型的には、接着剤の高温性能を高めるのに高融点ワックスおよび/または高軟化点粘着付与剤が通例使用されるが、低温での接着剤の接着には難点がある。逆に、低融点ワックスおよび/または低軟化点粘着付与剤の使用は、接着剤の低温接着性能を向上させるのに用いられることが多いが、高温での接着に難点がある。高温接着性は、130°F以上で測定され、低温接着性は、0°F以下で測定されたものである。本発明の接着剤は、10wt%未満の官能化メタロセン触媒ポリエチレンの添加により、粘着付与剤およびワックスの溶融温度および軟化温度にかかわらず、接着剤の高温接着性と低温接着性の両方が向上している。本発明の接着剤は、使用温度範囲を低温、高温の両方に驚くほど拡大している。接着剤は、ホットメルト接着剤の温度範囲を約−20°F〜約140°Fへと広げている。こうした新規なホットメルト接着剤は、極端な使用温度範囲の性能要件を満たしながら、接着剤をより少ない種類の接着剤に簡素化することから、包装用途に汎用性を提供するものである。

0038

本発明のホットメルト接着剤は、包装、加工、タバコ製造、製本、袋端処理(bag ending)、および不織布の市場においても用途が見出される。この接着剤は、ケース、カートン、およびトレー形成用接着剤として、及び熱密封用途を含む密封用接着剤として、例えば、シリアルクラッカーおよびビール製品の包装に特に用途が見出される。本発明が包含するのは、容器、例えば、カートン類、ケース類箱類袋類、トレー類などであり、その場合、接着剤はその製造業者によって包装業者に出荷する前に塗布される。包装後、容器はヒートシールされる。接着剤は、不織物品の製造にも特に有用である。接着剤は、建設用接着剤として、位置決め用接着剤として、更に、例えば、おむつ、女性用衛生パッド(従来の生理用ナプキンおよびパンティライナーを含む)の製造における弾性付着(elastic attachment)用途に使用してもよい。

0039

接着される基材としては、バージンクラフト紙および再生クラフト紙、高密度および低密度クラフト紙、チップボード、ならびに様々な種類の処理済および被覆済クラフト紙およびチップボードが挙げられる。アルコール飲料の包装などの包装用途には複合材料も使用される。こうした複合材料として、フィルム材料、例えばポリエチレンマイラー、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデンエチレン酢酸ビニル、および他の様々な種類のフィルムに更に積層されたアルミニウム箔に積層したチップボードが挙げられる。加えて、これらのフィルム材料は、チップボードまたはクラフト紙に直接接着されていてもよい。包装産業では非常に多種多様な基材、特に複合材料が実用的であるので、上述の基材は、決して網羅的なリストを示すものではない。

0040

包装用ホットメルト接着剤は一般に、ピストンポンプまたはギヤポンプ押し出し装置を用いて基材上にビーズ状に押し出される。ホットメルト塗布装置は、Nordson、ITWおよびSlautterbackを含む幾つかの供給業者から入手可能である。ホットメルト接着剤の塗布には、ホイール塗布機も通常使用されるが、押し出し装置に比べると使用頻度は低い。

0041

当業者には明らかなように、本発明の多くの変更および変形が、その精神および範囲から逸脱することなく可能である。本明細書で説明した特定の実施形態は、一例としてのみ記載したものであり、本発明は、請求の範囲に与えられる均等物の全範囲と共に、添付の請求の範囲の文言によってのみ制限されるべきものである。

0042

以下の実施例は、例示のみを目的として提示されるものである。配合物における部は全て重量基準である。

0043

実施例は全て、表1に挙げた成分を金属容器中で混ぜ合わせ、ステンレス鋼混合羽根を用いて350°Fにて均質な接着剤混合物が形成されるまで混合することによって調合した。

0044

次いで、接着剤を、指定塗布温度にて圧縮ビーズ幅1/2インチで二枚のクラフト紙基材の間に塗布した。

0045

接着剤の曇点を接着剤が固まり始める温度として測定する。これは、以下のように測定した。接着剤を規定の塗布温度にまで加熱した。温度計を接着剤に浸漬し、平衡させた。次いで温度計を取り出し、直後に回転させ、温度計の球部に接着剤の小球を保持した。曇点を、小球が曇り始めた温度として記録した。

0046

粘度は、スピンドル27番を備えたブルックフィールド粘度計で350°Fにて測定した。

0047

熱応力は、応力を加えられた結合部が破壊する温度であると定義する。熱応力テストを、特定の寸法の二枚の段ボール板紙の間に接着剤の複合構造(1/2インチ圧縮)を形成することによって実施した。少なくとも三つのテストサンプルを準備した。テストサンプルを室温にて24時間調整した。次いで、特定の温度にて、この複合体を形成する接着剤ビーズを、約100グラムカンチレバー応力下に24時間置いた。接着剤が熱応力に対して持ちこたえた最高温度を記録した。

0048

繊維断裂テストは、以下のように判定した。1/2インチ幅の接着剤のビーズを規定塗布温度で2インチ×3インチの二重溝付き段ボールに塗布し、直後に第二の段ボールに接触させて結合部を形成した。直後に200グラムの重りを結合部の上に10秒間置いて圧縮した。準備した試料は、室温にて24時間調整し、更に規定温度にて24時間調整した。結合部を手で分離し、結果生じた繊維断裂を記録した(値が高いほど接着性が良好であることを示す)。繊維断裂は、接着剤の表面に残った繊維の量として算出したが、これは、基材内の破壊を示し、接着剤と基材との間の界面における破壊を示すものではない。三つの試料に対してテストを行い、繊維断裂の平均パーセントを得た。

実施例

0049

高軟化点粘着付与剤と高融点ワックスを用いた比較例1の接着剤は、高温度(135°F以上)で高い接着強度を示したが、低温度での接着性は低かった。一方、低軟化点粘着付与剤を用いた比較例2は、高温性能および低温性能が低いという結果であった。接着剤への官能化メタロセン触媒ポリエチレンの添加は、高温性能および低温性能の両方を著しく向上させた。

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