JP2017512873A

JP2017512873A - バイオベースホットメルト接着剤

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Publication number: JP2017512873A
Application number: JP2016559859A
Authority: JP
Inventors: イグナティアスエー．カドマ，; チェン‐チャンチャン，; マイケルディー．クランドール，; ヨンケー．ウー，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2017-05-25
Also published as: EP3126464A4; KR20160140718A; WO2015153226A1; EP3126464A1; CN106133101A; US20170037218A1

Abstract

約１０００〜約４００００ダルトンの分子量を有するポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有するエステルを含む可塑剤と、を含む、ホットメルト接着剤であって、ホットメルト接着剤組成物の粘度は、３５０°Ｆで約５００〜約１５，０００ｃＰｓであり、ホットメルト接着剤組成物は粘着付与樹脂を実質的に含まない、ホットメルト接着剤。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

［背景］
ホットメルト接着剤（ＨＭＡ）は、室温で固体であるが、加熱すると、液体接着剤層を形成し、それが冷却して基材に迅速に結合するものである。ＨＭＡは、高速製造、並びに結合汎用性、大きな空隙充填及び最小収縮が求められる用途に有用であり得る。ＨＭＡは、有機溶剤又は水などのキャリア流体を必要としないことから、基材に塗布した後に液体接着剤層を乾燥させる必要性がない。乾燥工程をなくすことにより、溶剤使用量が減り、生産ラインスピードが向上し、輸送コストが低減する。

ＨＭＡ組成物は、歴史的に、石油由来ポリマーをベースにしており、これらの組成物は、石油原料と天然原料（木材、ゴム及びトール油ロジン及びテルペンなど）の両方から得ることができる様々な樹脂、油及びワックスで、更に粘着性を付与され、可塑化され、補強される。

これらのＨＭＡ組成物は、全ての石油由来材料に共通する周期的な価格サイクルの影響を受け、また、一般的に、ＨＭＡ組成物が用いられる物品（ボール箱など）を廃棄した場合、極めて分解されにくい。

再生可能な天然源に由来する原材料で製造されたＨＭＡ組成物は、土壌と接触することで自然に分解又は堆肥化され得る。例えば、本明細書中ＰＬＡとも称するポリ（ラクチド）（乳酸の２分子環状エステル）のホモポリマー又はコポリマーから作製されたＨＭＡ組成物は、多くの結合用途にて有用であり得る。

［概要］
本開示は、ＨＭＡ組成物に関し、各種実施形態において、少なくとも５０重量％、又は少なくとも７５重量％、又は少なくとも８５重量％、又は少なくとも９５重量％の再生可能な天然源に由来する構成成分を含む。ＨＭＡ組成物は、堆肥化又は土壌と接触すると、ある程度の自然分解を示す原材料を使用する。ＨＭＡ組成物は、ベースポリマーとして、非石油原料に由来するポリ（乳酸）を使用する。ポリ（乳酸）ポリマーは、分子量が高く、ＨＭＡ組成物における使用、すなわち、多量の石油由来の粘着付与樹脂、希釈剤又は他の改質剤との配合が求められるこれらの用途での使用に適するものではないと以前は考えられていた。

一態様において、本開示は、ポリ（乳酸）ポリマーの分子量を、弱酸、アルコール、塩基、アミン又はこれらの組み合わせなどの分子量低減化合物を用いて、調整するための方法に関し、これにより、ＨＭＡ用途に適した低溶融粘度材料を提供することができる。

本開示の方法は、従来の技術とは異なるものであり、従来の技術のＨＭＡ組成物は、分子鎖を増大させるために低分子量のラクチドとコモノマーから製造されるか、又は高分子量ベースポリマーに依存しており、所望のＨＭＡ性能レベルを達成するためには、再生可能でない資源に由来する粘着付与剤及び他の改質添加剤を多量に必要とし得るが、本開示の方法は、分子量分布が調整されたベースポリマーを製造することができ、いくつかの実施形態では、粘着付与剤を必要とせず、いくつかの実施形態では、少量の改質添加剤しか必要とせずに、ＨＭＡとしての良好な性能を得ることができる。

別の態様において、本開示は、良好なホットタック特性を有し、かつ粘着付与剤を全く、又は少量の粘着付与剤／化合物しか必要としない、低溶融粘度のＨＭＡ組成物に関する。ＨＭＡ組成物は、３００〜３７５°Ｆ（１５０〜１９０℃）の適用温度におけるＨＭＡの典型的な所望の濡れ特性を達成するために、最少量の可塑剤及び／又は希釈剤を必要とする。

一態様において、本開示は、ホットメルト接着剤に関し、このホットメルト接着剤は、約１０００〜約４００００ダルトンの分子量（Ｍｎ）を有するポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有するエステルを含む可塑剤と、を含み、ホットメルト接着剤組成物の粘度は、３５０°Ｆ（１７７℃）で約５００〜約１５，０００ｃＰｓであり、ホットメルト接着剤組成物は粘着付与樹脂を実質的に含まない。

更に別の態様において、本開示は、ホットメルト接着剤に関し、このホットメルト接着剤は、約１０００〜約４００００ダルトンの分子量を有する、６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有する、１重量％〜４０重量％のエステルを含む可塑剤と、１重量％〜２５重量％のエポキシ樹脂とを含む。

別の態様において、本開示は、ホットメルト接着剤組成物に関し、このホットメルト接着剤組成物は、６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有する、１重量％〜４０重量％のエステルを含む可塑剤と、０重量％〜２５重量％のエポキシ樹脂と、０．１重量％〜１０重量％の、弱酸、アミン、強塩基、アルコール、ルイス酸及びこれらの組み合わせから選択される分子量低減化合物とを含み、ホットメルト接着剤は粘着付与樹脂を実質的に含まない。

更に別の態様において、本開示は、ホットメルト接着剤の製造方法に関し、この製造方法は、６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有する、１重量％〜４０重量％のエステルを含む可塑剤と、弱酸、アミン、ルイス酸及びこれらの組み合わせから選択される、０．１重量％〜１０重量％の分子量低減化合物とを含むホットメルト接着剤組成物を、１８０℃〜２１０℃の温度に加熱することを含む。

本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の説明で示す。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

実施例１のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）を用いた、実施例１のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例２のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例２のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例３のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例３のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例４のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例４のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例５のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例５のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例６のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例６のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例７のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。実施例７のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例８のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例８のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例９のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例９のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１０のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例１０のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１１のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施１１のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１２のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例１２のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１３のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例１３のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１４のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。ＳＥＣを用いた、実施例１４のＨＭＡ組成物に関する分子量分布のプロットである。実施例１〜２のＨＭＡ組成物及び種々の純ＰＬＡポリマー及びエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）ＨＭＡ組成物に関する弾性率（Ｇ’）対温度のプロットである。実施例１５のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。実施例１６のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。実施例１７のＨＭＡ組成物に関する溶融粘度測定のプロットである。

図中の同じ記号は同じ要素を示している。

［詳細な説明］
一態様において、本開示は、ポリラクチド化合物（乳酸の２分子環状エステル；本明細書中ＰＬＡとも呼ぶ）又はグリコリド及びカプロラクトンなどの他のラクトンとのそのコポリマー、可塑剤、弱有機酸及び任意の添加剤を含む、ＨＭＡ組成物に関する。いくつかの実施形態において、ＨＭＡ組成物は、粘着付与樹脂を実質的に含まず、これは、本出願において、ＨＭＡ組成物が５重量％未満、又は１重量％未満、又は０．５重量％未満、又は０．１重量％未満の粘着付与樹脂を含むか、粘着付与樹脂が０％であることを意味する。高耐荷重の結合を目的とする他の実施形態において、ＨＭＡ組成物は、２５重量％未満、又は１５重量％未満、又は１０重量％未満のエポキシ粘着付与樹脂を含み得る。本明細書で使用する粘着付与樹脂という用語は、基材へのタック、又は粘着性、又は接着性を向上させるために、ＨＭＡ組成物中に包含される物質を意味する。粘着付与樹脂は、接着性の向上に加えて、ＨＭＡ組成物の硬化を迅速化するか又は硬化の生じる温度を上げることができ、これによりＨＭＡ製品に迅速に凝集力が形成される。

ＨＭＡ組成物の主な構成成分は、組成物の約６０重量％〜約９９重量％の量で存在し、本明細書中、概してＰＬＡと呼ぶ、ポリ（乳酸）（次式）のホモポリマー又はコポリマーを含む。

ラクチドは、キラル分子であり、２つの異なる光学活性体であるＬ−ラクチドとＤ−ラクチドの形態で存在し、重合すると結晶性ポリマーが形成され得る。Ｌ−ラクチドとＤ−ラクチドのモノマー単位のラセミ混合物を重合すると、ポリ−Ｄ，Ｌ−ラクチド（ＰＤＬＬＡ）が形成される。これは、非晶質であり、ガラス転移温度は５５〜６０℃である。また、ポリ（ラクチド）ポリマーの結晶化度もポリマー中のＤエナンチオマーとＬエナンチオマーの比率を変えることによって調整することができる。ＰＬＡの立体化学の選択は、ポリマー特性、加工性及び生分解性に大きな影響を与え得る。いくつかの実施形態において、ポリ（Ｌ−ラクチド）又はＰＬＬＡがＨＭＡ前駆体組成物に使用される。これは、ポリ（Ｌ−ラクチド）又はＰＬＬＡが、自然に生じる立体異性体であるＬ（＋）−乳酸単位に分解され、環境中でより早く分解されることが期待されるためである。

好適なポリラクチドポリマーには、例えば、（Ｌ−ラクチド）、（Ｄ−ラクチド）及び（メソ−ラクチド）モノマー単位からなるホモポリマー又はコポリマーを挙げることができる。上述した通り、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）及びポリ（メソ−ラクチド）は、本質的に非晶質であるのに対し、ポリ（Ｌ−ラクチド、ＰＬＬＡ）又はポリ（Ｄ−ラクチド、ＰＤＬＡ）は、本質的に結晶性であり、分子量及び立体純度に応じて、約１８６℃の結晶融点を有する。いくつかの実施形態において、ＨＭＡ前駆体組成物中のＰＬＡポリマーは、主たる量の（Ｌ−ラクチド）及び（Ｄ−ラクチド）モノマー単位を含み、いくつかの実施形態において、ＰＬＡポリマーは、（Ｌ−ラクチド）及び（Ｄ−ラクチド）モノマー単位を含む結晶性ホモポリマー又はコポリマーである。他の実施形態において、ＰＬＡポリマーは、（Ｌ−ラクチド）モノマー単位を含む結晶性ホモポリマーである。

いくつかの非限定的な実施形態において、ＨＭＡ組成物にて使用するのに好適なＰＬＡは、約１００，０００〜約２００，０００ダルトンの数平均分子量（Ｍｎ）、及び３５０°Ｆ（１７７℃）で約１×１０^６ｃＰの粘度を有する。本出願において、総分子量とは、指示がない限り、数平均分子量（Ｍｎ）を指す。

例えば、ポリ（ラクチド）ポリマーは、乳酸の２分子環状エステルを、ＰｂＯ、ＳｎＣｌ_２、ＳｎＣｌ_４、ＺｎＣｌ_２、ＳｂＦ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３又はトリエチルアミンなどの酸触媒又は塩基触媒とともに、溶液法、沈殿法又は溶融法を用いて開環重合することによって調製することができる。あるいは、ポリ（ラクチド）ポリマーは、例えば、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ，ＬＬＣ（Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ，ＭＮ）から商品名ＰＬＡ４０６０Ｄ及び６２５２Ｄで、又はＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈＣｏｒｐ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から商標名ＲＥＳＯＭＥＲ（例えばＲＥＳＯＭＥＲ２０６、２０２及び２０３など）で市販されているものを入手してもよい。

上述したポリ（Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｄ−ラクチド）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）、及びポリ（メソ−ラクチド）のホモポリマー及びコポリマーに加えて、ＨＭＡ組成物に使用するのに好適なポリマーは、ポリラクチドと、グリコリド又はカプロラクトンなどの他のラクトンとの共重合によっても調製することができる。

Ｌ−ラクチドとＤＬ−ラクチドの両方を共重合に用いることができ、ラクチドに対するラクトンの比率を異なる組成にすると、得られるコポリマー（次式）の結晶化度を制御することが可能となる。

等モル量のラクチド及びグリコリド構成成分を含有する、好適なポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）ポリマーは、ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈからＲＥＳＯＭＥＲの商標名で入手可能であり、ＲＧ５０２、５０３、５０４、５０５及び５０６が挙げられる。加えて、ＲＥＳＯＭＥＲＲＧ６５３（ラクチド構成成分６５％含有）又はＲＥＳＯＭＥＲＲＧ７５２、７５５及び７５６（ラクチド構成成分７５％含有）、並びにＲＥＳＯＭＥＲ８５８（８５％ラクチド含有）などのポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）ポリマーもまた、ＨＭＡ組成物にて使用するのに好適である。

ＨＭＡ組成物は、組成物の総重量を基準にして、約０．１重量％〜約４０重量％、又は約１重量％〜約２０重量％の可塑剤を更に含み、いくつかの実施形態において、可塑剤は、バイオベース可塑剤である。本出願において、可塑剤という用語は、ポリ（ラクチド）ベースポリマーの溶媒和により、最終ＨＭＡ製品の可撓性及び／又は強靱性を増大させる物質を指す。本出願において、バイオベースという用語は、可塑剤が、生分解性である及び／又は石油由来でない再生可能材料から作られた材料を５０％超〜最大１００％含むことを意味する。

いくつかの実施形態において、可塑剤は、ＨＭＡ組成物の３５０°Ｆ（１７７℃）での粘度を、約５００〜約１５，０００ｃＰｓ、又は約８００〜約３０００ｃＰｓに低下させるのに十分な量で用いる必要がある。有用な市販のバイオベース可塑剤には、ＭｏｒｆｌｅｘＩｎｃ．（Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，ＮＣ）から入手可能な商標名ＣＩＴＲＯＦＬＥＸ２、ＣＩＴＲＯＦＬＥＸＡ−２、ＣＩＴＲＯＦＬＥＸ４及びＣＩＴＲＯＦＬＥＸＡ−４；ＨａｌｌＳｔａｒ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）から入手可能な商標名ＨＡＬＬＧＲＥＥＮＲ−３０００、Ｒ−３０１０、Ｒ−３０２０、Ｒ−４０１０、Ｒ−４０２８、Ｒ−８０１０及びＲ−９０１０などのエステル可塑剤；並びにＳｅｇｅｔｉｓ（ＧｏｌｄｅｎＶａｌｌｅｙ，ＭＮ）から入手可能なＳＧＰ９３００Ｄなどが挙げられるが、これらに限定されない。

ＨＡＬＬＧＲＥＥＮバイオベース可塑剤は、２００２年農業法（ＦａｒｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＲｕｒａｌＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＡｃｔｏｆ２００２）により創出され、２００８年農業法（Ｆｏｏｄ，Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ａｎｄＥｎｅｒｇｙＡｃｔｏｆ２００８）によって拡充されたＵＳＤＡＢｉｏＰｒｅｆｅｒｒｅｄプログラムに基づいて定義されたＵＳＤＡバイオベース製品として、米国農務省による認定を受けている。例えば、ＨＡＬＬＧＲＥＥＮ可塑剤は、約５０％〜約１００％又は約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有するエステルであり、これは、エステルが主に農業、林業若しくは水産業による材料からなる、かつ／又はこれらの材料に由来し、環境内で自然に分解されることが期待されることを意味する。

バイオベース可塑剤は、単独で、又は他の石油由来可塑剤と組み合わせて使用してもよいが、石油系可塑剤の量は、ＨＭＡ組成物の生分解特性を維持するために、制限するのが好ましい。好適な追加の可塑剤には、例えば、Ｍｏｎｓａｎｔｏ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）からのＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ１６０及びＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ１５４ｔ−ブチルジフェニルホスフェート；Ｄｅｇｕｓｓａ（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）からのＤＹＮＡＣＯＬ７２０液体可塑剤；Ｃ．Ｐ．Ｈａｌｌ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）からの液体ポリマー可塑剤；エステル化されたヒドロキシル基がモル分率０．５〜０．９５である、全てＶｅｌｓｉｃｏｌ（Ｒｏｓｅｍｏｎｔ，ＩＬ）からのＢＥＮＺＯＦＬＥＸ３５２１，４−シクロヘキサンジメタノールジベンゾエート、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ５０ジエチレングリコール／ジプロピレングリコールジベンゾエート、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸＰ２００ポリエチレングリコールジベンゾエート、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ９〜８８及びＢＥＮＺＯＦＬＥＸ２０８８ジプロピレングリコールジベンゾエート、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ４００ポリプロピレングリコールジベンゾエート、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ２〜４５ジエチレングリコールジベンゾエート；ＩＣＩ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）からのＰＹＣＡＬ９４ＰＥＧのフェニルエーテル、ＰＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ．）からのＭＡＣＯＬ２０６ＥＭエトキシル化ビスフェノールＡ、ＨｕｎｔｓｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）からのＳｕｌｆｏｎｉｃＤＮＰジオニルフェノールエトキシレート；ＵｎｉｔｅｘＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐ．（Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，ＮＣ）からのＵＮＩＰＬＥＸ２８０スクロースベンゾエート及びＵＮＩＰＬＥＸ２１４及びＵＮＩＰＬＥＸ１０８トルエンスルホンアミド；ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）からのＫＥＴＪＥＮＦＬＥＸ８；Ｈｅｒｃｕｌｅｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）からのＨＥＲＣＯＬＹＮＤ水素添加ロジンのメチルエステル；並びにＤｏｗ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から商標名ＣＡＲＢＯＷＡＸＳＥＮＴＲＹで入手可能なポリエチレングリコール；更には、植物油及び動物油、例えば脂肪酸のグリセリルエステル及びこれらの重合生成物などが挙げられるが、これらに限定されない。

ＨＭＡ組成物は、組成物の総重量を基準にして、約０．１重量％〜約１０重量％の少なくとも１つの分子量低減化合物を更に含む。分子量低減化合物は、上述した可塑剤とともに使用したとき、ポリ（乳酸）ポリマー又はコポリマーの分子量を低減する任意の化合物又は化合物の組み合わせから選択され得る。

いくつかの実施形態において、分子量低減化合物は、ポリ（乳酸）ポリマーの分子量を低減し、ＨＭＡとして機能するのに十分に低い溶融粘度を有するＨＭＡ組成物を提供する。いくつかの実施形態において、分子量低減化合物は、ＨＭＡ前駆体組成物中のポリ（乳酸）ホモポリマー又はコポリマーの分子量（Ｍｎ）を約１０００〜約４０，０００ダルトン、又は約１０００〜約２０，０００ダルトンに低減する。

いくつかの実施形態において、分子量低減化合物は、ＨＭＡ組成物の３５０°Ｆ（１７７℃）での粘度を約５００〜約１５，０００ｃＰｓ、又は約８００〜約２０００ｃＰｓに低下させる。

一実施形態において、分子量低減化合物は、弱有機酸又は弱無機酸である。好適な弱有機酸には、クエン酸、シュウ酸、アジピン酸、ウンデカン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好適な弱無機酸には、リン酸、ホウ酸、ルイス酸、例えばＭｇＣｌ_２などが挙げられるが、これらに限定されない。各種実施形態において、分子量低減化合物は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２などの強塩基、例えば、ウンデカン−１−オールなどのアルコール、又は例えば、ジエタノールアミン若しくはトリエタノールアミンなどのアミン、及びこれらの組み合わせであり得る。

凝集力の形成、硬化速度の向上、又は高耐荷重の結合用途における硬化温度の上昇のために、いくつかの実施形態において、ＨＭＡ組成物に、約１重量％〜約２０重量％、又は約５重量％〜約１５重量％、又は約８重量％〜約１０重量％の粘着付与樹脂を含めて、架橋を向上させてもよい。好適な樹脂架橋剤には、例えば、低分子量ＰＬＡのヒドロキシル末端基及びカルボン酸末端基と反応することができるジ−及びポリエポキシド、加えて、ジカーボネート、ポリカーボネート、二無水物、ポリ無水物、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。好適な例には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＭ、ノボラック、メラミン、ポリグリコール及びこれらの変性誘導体のジグリシジルエーテルなどのジ−及びポリエポキシド、並びにポリオレフィン及び植物油のエポキシドが挙げられる。ジ−及びポリ無水物、ジ−及びポリカーボネート、メチロール化尿素及びアミン並びに他のＰＬＡ反応性鎖延長剤も用いることができる。

例えば、いくつかの実施形態において、好適なエポキシドには、次式のビスフェノールＡジグリシジルエーテルを挙げることができ、式中、ｎは、重合サブユニットの数を示し、約０〜約２５である。

いくつかの実施形態において、エポキシドは、ビスフェノールＦジグリシジルエーテルエポキシ樹脂：

又はエポキシ化ノボラック、例えば、典型的な平均エポキシド官能性がおよそ２〜６であるエポキシフェノールノボラック及びエポキシクレゾール（次式）であってよい。

他の例示的実施形態において、以下のものなどのグリシジルエポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシド及びジエポキシドを用いることができる。

エポキシ樹脂は、液体、固体又はこれらの組み合わせであってよく、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から商標名ＥＰＯＮで入手可能なエポキシが挙げられるが、これらに限定されない。好適な例には、ＥＰＯＮ８２８などの二官能性ビスフェノールＡ／エピクロロヒドリン由来液体エポキシ樹脂、ＥＰＯＮ２００４などの固体ビスフェノールＡ／エピクロロヒドリン樹脂及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

各種実施形態において、ＰＬＡは、上述した分子量低減化合物の存在下で、約１８０℃〜約１９５℃に加熱され得、粘着付与剤は、可塑剤の添加前又は添加後に、添加して反応させることができる。各種実施形態において、この方法で調製したＨＭＡは、より良い接着性及び凝集力を有し、熱安定性がある程度向上し得る。

ＨＭＡ組成物は、任意に、その接着剤結合特性を顕著に低下させることなく、ＨＭＡの溶融粘度又は凝集性を下げるために、ワックス希釈剤を更に含み得る。これらのワックスは、感圧特性を示さない接着剤に使用されることが多い。好適なワックスには、１２−ヒドロキシステアロアミドワックス、硬化ヒマシ油、酸化合成ワックス、重量平均分子量が約１０００を上回るポリ（エチレンオキシド）、官能化合成ワックス、例えば、Ｅｘｘｏｎからのカルボニル含有ＥｓｃｏｍｅｒＨ１０１が挙げられる。いくつかのＨＭＡ組成物は、ワックスと可塑剤の両方の構成成分を含み得、そのため、一方又は他方の存在は互いに排他的でないことが認識される。

ＨＭＡ組成物は、任意に、安定剤又は酸化防止剤、例えば、高分子量ヒンダードフェノール並びにイオウ含有及びリン含有フェノールなどの多官能フェノールなどを更に含み得る。代表的なヒンダードフェノールには、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；ペンタエリスリトールテトラキス−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート；ｎ−オクタデシル３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート；４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−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−オクタデシル−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート；２−（ｎ−オクチルチオ）−エチル３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート；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）プロピオネート］が挙げられる。

ＨＭＡ組成物の特定の特性を変更するために、任意の添加剤をＨＭＡ組成物に組み込んでもよい。これらの添加剤の中でも、二酸化チタンなどの着色剤、並びにタルク及び粘土などの充填剤などを含めることができる。

また、少量（例えば、約２０重量％未満、好ましくは５〜２０重量％）の特定の熱可塑性ポリマー、例えば、１２〜５０％ビニルアセテートを含有するエチレンビニルアセテート、エチレンアクリル酸、エチレンメチルアクリレート及びエチレンｎ−ブチルアクリレートコポリマー並びにカプロラクトンポリマーが、ＨＭＡ組成物中に存在してもよい。いくつかの実施形態において、これらのポリマーは、ＨＭＡに可撓性、強靱性及び強度を付与することができる。あるいは及び特に、最大２０重量％の特定の親水性ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルメチルエーテル、ポリ（エチレンオキシド）又はポリ（ヒドロキシブチレート／ヒドロキシバレレート）をＨＭＡ組成物に組み込むのが望ましい場合がある。これにより、いくつかの用途にて望ましい接着剤の水感受性を向上させることができる。

別の態様において、本開示は、上述したＨＭＡ組成物に由来するＨＭＡに関する。いくつかの実施形態において、ＨＭＡの粘度は、３５０°Ｆ（１７７℃）で、約５００〜約１５，０００ｃＰｓ、又は約８００〜約２０００ｃＰｓである。いくつかの実施形態において、ＨＭＡ中のポリ（乳酸）ホモポリマー又はコポリマーの分子量は、約１０００〜約４０，０００ダルトン、又は約１０００〜約２０，０００ダルトンである。

一例示的実施形態において、ＨＭＡは、約１０００〜約４０，０００ダルトン又は約１０００〜約２０，０００ダルトンの分子量を有する、１０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマー（Ｌ−、Ｄ−及び−Ｄ、Ｌ若しくはメソ又はこれらの混合物）と、１重量％〜５０重量％のバイオベースエステル可塑剤と、０重量％〜２０重量％のエポキシ樹脂と、０重量％〜３０重量％のワックス希釈剤と、０重量％〜３重量％の安定剤とを含む。

別の例示的実施形態において、非感圧ＨＭＡ組成物は、約１０００〜約４０，０００ダルトン又は約１０００〜約２０，０００ダルトンの分子量を有する、２０重量％〜７０重量％のポリラクチドのホモポリマー又はコポリマーと、１重量％〜２０重量％のバイオベース可塑剤と、０重量％〜１０重量％のエポキシ樹脂と、０重量％〜３重量％の安定剤とを用いて調製することができる。

各種最終用途に有用な接着剤、例えば、ある程度の初期タックが必要であるが、残留感圧特性は必要とされない使い捨て製品用の構成用接着剤などの接着剤を製造するには、可塑剤をより低濃度で用いてもよい。

更に別の例示的実施形態において、非感圧接着剤は、約１０００〜約４０，０００ダルトン又は約１０００〜約２０，０００ダルトンの分子量を有する、２０重量％〜９８重量％のポリラクチドのホモポリマー又はコポリマーと、１重量％〜２０重量％の可塑剤と、０重量％〜１０重量％のエポキシ樹脂と、０重量％〜３重量％の安定剤とを用いて調製することができる。

更に別の態様において、本開示は、上述したＨＭＡ組成物からＨＭＡを製造するための方法に関する。この方法において、ポリ（乳酸）ポリマー、可塑剤、任意の粘着付与剤、及び任意選択の追加の添加剤を、攪拌しながらミキサーの中に入れ、約１８０℃〜約２１０℃又は約１９０℃〜約２００℃の温度に加熱する。弱有機酸を加え、所望の粘度を有する滑らかで均質なＨＭＡが形成されるのに十分な時間、混合物を加熱する。反応時間は、大きく変動し得るが、典型的には、約０．１時間〜約２時間又は約１時間〜２時間がＨＭＡの形成に用いられる。

ＨＭＡは、スティック、ペレット、ブロック、ピローなどに形成され得る。

本明細書に開示するＨＭＡは、多種多様な用途、例えば、包装及びカートン封止用途、製本作業、又は例えばワイプ、紙タオル、トイレ用ティッシュ及び他の民生用若しくは工業用最終用途などの個別若しくはロールでの使用用途で用いられるような積層ティッシュ及び／若しくはスクリーン補強されたティッシュ層の積層に採用され得る。接着剤は、種々の使い捨て用途、限定するものではないが、生理用ナプキン、使い捨ておむつ、病院用ガウン、ベッドパッドなどの組み立て又は構成に使用することができる。特に、接着剤は、少なくとも１つの可撓性フィルム基材が少なくとも１つのティッシュ、不織布、ポリオレフィン又は他の軟質ポリマーフィルム基材に結合される、マルチライン構成技術を用いる使い捨て物品の組み立てに有用である。更に、接着剤は、例えば、伸び耐性を有するひだを付与するように、ポリエチレン、ポリプロピレン又は不織布基材に弾性体を結合するのに有用であり得る。接着剤はまた、需要は少ないが、末端部又は外周部の封止用などの使い捨て構成用途に利用することもできる。

本開示の組成物及び方法について、以下の非限定的な実施例によって更に説明する。

ＰＬＡは、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ（Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ，ＭＮ）から入手した。

Ｈａｌｌｇｒｅｅｎ可塑剤は、ＨａｌｌＳｔａｒ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）から入手した。

ＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤は、Ｓｅｇｅｔｉｓ（ＧｏｌｄｅｎＶａｌｌｅｙ，ＭＮ）から入手した。

エポキシは、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から入手した。

分子量分布を測定するために、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）を次の通り用いた。およそ５０ｍｇの試験材料を１０ｍＬのジクロロメタン中に溶解させた。得られた溶液を０．４５マイクロメートルのシリンジフィルタに通し、ＳＥＣにより分析した。ＳＥＣシステムは、次の条件下で操作した。

サンプル：ジクロロメタン１ｍＬ当たり５ｍｇのサンプルを５０μＬ注入（サンプルは０．４５マイクロメートル膜に通して濾過）
移動相：ジクロロメタン、ＡＣＳＨＰＬＣ等級
流量：１．０ｍＬ／分
システム：Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ（Ａｇｉｌｅｎｔ１１００ポンプ／オートサンプラー、ＭＡＩＤ＃１２１５）
検出器：Ａｇｉｌｅｎｔ１２６０屈折率検出器（ＭＡＩＤ＃１２２９）
カラム：ＰＬＧｅｌ１０マイクロメートルＭｉｘｅｄ−Ｂ（公称ＭＷ範囲５００〜１×１０^７ダルトン）２本、ＰＬＧｅｌ５マイクロメートルＭｉｘｅｄ−Ｄ（公称ＭＷ範囲２００〜４００，０００ダルトン）１本。全て７．８×３００ｍｍ。カラムは４０℃に維持した。
標準：ポリスチレン、狭分散度；６．８７×１０^−６の範囲、Ｍｐ５８０；（３次多項式フィッティング）
シリンジフィルタータイプ：０．４５マイクロメートルＰＴＦＥ

分子量の値は、システムを分子量の狭いポリスチレン標準に対して校正することによって特定した。相対分子量及び多分散性の値を記載した。また各実施例のクロマトグラムのプロットも記載する。各結果は、２回の注入の平均である。明瞭を期すために、サンプルの最初の注入のみをクロマトグラムに示している。

出発物質及び反応混合物の溶融粘度をモニタするために、ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＮｅｗＣａｓｔｌｅ，ＤＥ）のＡＲ−Ｇ２レオメーターを使用した。ギャップが１．１ｍｍであるレオメーターの２つの回転平行プレートの間に、約３グラムの試験材料を置いた。上側プレートの直径寸法は２０ｍｍであり、下側プレートの直径寸法は１００ｍｍであった。下側プレートは、ペルチェ温度制御したプレートであり、１７７℃の一定温度に保持した。上側プレートを用いて、各サンプルに、周波数を１Ｈｚ〜１０Ｈｚで変化させながら、５％固定微小振幅の振動応力をかけた。次いで、この振動応力に対する試験材料の応答を、Ｐａ・ｓｅｃ単位の複素粘度として記録した。

実施例１：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−６５−２の調製
メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、１４４ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ８０１０可塑剤（Ｈａｌｌｓｔａｒ，Ｃｈｉｃａｇｏ、ＩＬ）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、７６ｇのＰＬＡ４０６０Ｄ、続けて１５２ｇのＰＬＡ６２５２Ｄをゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら反応させた。少量のサンプルを取り出し、１７７℃での粘度を、ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＮｅｗＣａｓｔｌｅ，ＤＥ）のレオメーターモデルＡＲ−Ｇ２により、５，０００〜１０，０００ｃｐｓの所望の粘度に達するまでモニタした。次いで、３．８ｇの炭酸カルシウムを加え、もう１時間反応させた後、反応を停止した。得られたポリマーをホットメルト接着剤の用途に関して評価した。溶融粘度測定及びＳＥＣ分析の結果を図１及び図２にまとめる。また、相対分子量及び多分散性の値を表１に示す。

結果から、ＰＬＡの溶融粘度が、可塑剤によって１００万をはるかに超える値から１１０，０００まで低減され、クエン酸との反応によって反応時間９０分で約５，０００まで更に効果的に低減したことが示された。

実施例２：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−９１−１の調製
メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、９５ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ８０１０可塑剤を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、９３．１ｇのＰＬＡ４０６０Ｄ、続けて１８６．２ｇのＰＬＡ６２５２Ｄをゆっくりと投入した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのシュウ酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら反応させた。少量のサンプルを取り出し、１７７℃での粘度を、ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＮｅｗＣａｓｔｌｅ，ＤＥ）のレオメーターモデルＡＲ−Ｇ２により、２，０００〜３，０００ｃｐｓの所望の粘度に達するまでモニタした。次いで、３．８ｇの炭酸カルシウムを加え、もう１時間反応させた後、反応を停止した。

溶融粘度測定及びＳＥＣ分析の結果をそれぞれ図３及び図４にまとめる。また、相対分子量及び多分散性の値を表２に示す。

ＰＬＡの溶融粘度は、クエン酸をシュウ酸に置き換えると、所望のレベルに３０分で到達した。これは、実施例１よりもかなり速い速度である。

実施例３：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−３３−１の調製
ＰＬＡ接着剤を、６９ｇのＰＬＡ６２５２、１３７ｇのＰＬＡ４０６０、４６ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ８０１０、２２ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及びそれぞれ１９ｇのクエン酸を使用した以外は、前述の実施例と同様に調製した。溶融粘度が約６００ｃｐｓに達したら、別の６９ｇのＰＬＡ６２５２Ｄを加え、１９０℃で溶解させ、最終生成混合物を得た。レオメーター及び排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図５）及び分子量分布（図６）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表３に示す。

実施例４：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−１１５−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２９６．４ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのクエン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、３．８ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら５分間反応させた。次いで、残りの１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加し、混合した。内容物が溶液になったら、残りの３．８ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図７）及び分子量分布（図８）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表４に示す。

実施例５：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−１１６−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２９６．４ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのクエン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、７．６ｇの全てのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。次いで、残りの１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加し、混合して溶液にした。熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図９）及び分子量分布（図１０）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表５に示す。

実施例６：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６２４５５−１１６−２の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２９６．４ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのクエン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、２２２．３ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、７．６ｇの全てのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。次いで、残りの７４．１ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加し、混合して溶液にした。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図１１）及び分子量分布（図１２）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表６に示す。

実施例７：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−７−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、３１１．６ｇのＰＬＡ６２５２、５７ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び１１．４ｇのクエン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、５７ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１０３．９ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、３．８ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら５分間反応させた。次いで、残っているＰＬＡ６２５２のうちの１０３．９ｇをゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、３．８ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら５分間反応させた。次いで、残りの１０３．９ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの３．８ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図１３）及び分子量分布（図１４）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表７に示す。

実施例８：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−１０−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、３１５．４ｇのＰＬＡ４０６０、５７ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのクエン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、５７ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、７８．８５ｇのＰＬＡ４０６０をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら５分間反応させた。次いで、残っているＰＬＡ４０６０のうちの７８．８５ｇをゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、再び混合物を攪拌しながら５分間反応させた。次いで、残っているＰＬＡ４０６０のうちの７８．８５ｇをゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、再び混合物を攪拌しながら５分間反応させた。残りの７８．８５ｇのＰＬＡ４０６０をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの１．９ｇのクエン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーにより溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図１５）及び分子量分布（図１６）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表８に示す。

実施例９：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−２２−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、３０２．１ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び１．９ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１５１．０５ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、０．９５ｇの水酸化ナトリウムをゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。残りの１５１．０５ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの０．９５ｇの水酸化ナトリウムをゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図１７）及び分子量分布（図１８）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表９に示す。

実施例１０：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−２１−２の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２８５ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び１９ｇのウンデカン−１−オールを用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４２．５ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１９ｇの全てのウンデカン−１−オールをゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら１時間反応させた。熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図１９）及び分子量分布（図２０）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表１０に示す。

実施例１１：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−１８−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２９６．４ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのウンデカン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、３．８ｇのウンデカン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。残りの１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの３．８ｇのウンデカン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１時間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図２１）及び分子量分布（図２２）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表１１に示す。

実施例１２：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−１６−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、３００．２ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び３．８ｇのｐ−トルエンスルホン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１５０．１ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、１．９ｇのｐ−トルエンスルホン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。残りの１５０．１ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの１．９ｇのｐ−トルエンスルホン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１時間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図２３）及び分子量分布（図２４）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表１２に示す。

実施例１３：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−２８−１の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２８２．７ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び１５．２ｇのステアリン酸を用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４１．３５ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、７．６ｇのステアリン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。残りの１４１．３５ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの７．６ｇのステアリン酸をゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約４時間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図２５）及び分子量分布（図２６）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表１３に示す。

実施例１４：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−２８−２の調製
ＰＬＡ接着剤組成物を、２９６．４ｇのＰＬＡ６２５２、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）及び７．６ｇのジエタノールアミンを用いて調製した。メカニカルスターラー、温度計及び冷却器を取り付けた５００ｍＬの三口フラスコに、７６ｇのＳＧＰ９３００Ｄ可塑剤（Ｓｅｇｅｔｉｓから入手）を投入し、１９０℃まで加熱した。次いで、１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、３．８ｇのジエタノールアミンをゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。残りの１４８．２ｇのＰＬＡ６２５２をゆっくりと添加した。内容物が溶液になったら、残りの３．８ｇのジエタノールアミンをゆっくりと導入し、混合物を攪拌しながら約１０分間反応させた。次いで、熱を除去し、実験を終えた。サンプルを収集し、レオメーター及びサイズ排除クロマトグラフィーによりそれぞれ溶融粘度及び分子量を測定した。

結果を、レオロジー（図２７）及び分子量分布（図２８）により示す。また、相対分子量及び多分散性の値を表１４に示す。

ホットタックに関するレオロジー分析
レオメーターモデルＡＲ−Ｇ２を用いて、以下のサンプルをホットタックに関して分析した。
（１）実施例２のＨＭＡ組成物、（２）実施例１のＨＭＡ組成物、（３）３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商標名ＳｃｏｔｃｈＷｅｌｄ３７６２ＬＭで入手可能なエチレンビニルアセテートホットメルト接着剤、（４）３Ｍから商標名ＳｃｏｔｃｈＷｅｌｄ３７６２で入手可能なエチレンビニルアセテートホットメルト接着剤（３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）、（５）結晶質等級のＰＬＡ６２５２、及び（６）非晶質等級のＰＬＡ４０６０。

ＡＲ−Ｇ２レオメーターを用いて、各サンプルをレオメーターの２つのプレートの間に保持した（８ｍｍのスピンドル及び寸法８０ｍｍの加熱したホットプレート、６５０マイクロメートルのギャップ）。次いで、それぞれのサンプルに、温度を毎分５℃の速度で１８０℃から４５℃に漸減させながら、並行して５％の正弦波ひずみを加えた。次いで、機器により、Ｐａ単位の弾性率（Ｇ’）のデータを１０秒間隔で得た。これらのデータを図２９に示す。

図２９に示すように、高温から低温へ温度を変えると、室温まで冷却されるにつれて、ポリマーサンプルがどの程度の結合強度を確立するかが捉えられる。高温では、サンプルは、低弾性率を有する必要があり、これにより、サンプルを塗布する基材を十分に湿らすことができる。使用したホットメルトサンプルが冷却するにつれて、弾性率が生じ始め、これは、基材との結合強度の確立と解釈される。冷却段階に沿った特定の比較的狭い温度範囲で、結合強度の有意な確立を表す弾性率の著しい上昇がある。この領域は、ホットタック領域と呼ばれている。このホットタック領域が生じる温度が高ければ高いほど、サンプルと基材との結合強度の確立が速くなる。

図２９から、結合強度のより速い確立と相関するホットタック領域の開始が、実施例２及び実施例１のサンプルで最も高いことが示されている。サンプルＰＬＡ４０６０及びＰＬＡ６２５２は、高温であっても高弾性であるため、基材の十分な濡れをもたらすことができず、したがって、基材に対する粘着を確立することができないことから、有効なホットメルト接着剤としての機能は限られる。

実施例１５：ホットメルト接着剤組成物１６５１６１−７２−１の調製
ＢｒａｂｅｎｄｅｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（ＳｏｕｔｈＨａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪ）のＣＡＭブレードを備えるタイプ６溶融ミキサーを用いた。溶融ミキサーを１８０℃に加熱し、ＣＡＭブレードを速度６５ｒｐｍでの混合に設定した。ＣＡＭブレードを備える混合ボウルに、４４．４ｇのＰＬＡ４０６０ペレットをゆっくり添加し、ＣＡＭブレードを回転させて、全てのポリマーが確実に溶融して十分混合するようにし、その後、次の工程に移った。次いで、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇ，ＮＪ）から入手した試薬等級のトリエタノールアミン０．６ｇを３ｍＬのプラスチックピペットで５秒毎に数滴ゆっくりと添加した。内容物が視覚的に十分混合されたら、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から入手したＣＡＲＢＯＷＡＸＳＥＮＴＲＹポリエチレングリコール−８０００粉末９．０ｇをゆっくりと添加し、完全に溶解させ、十分混合して溶融ポリマーにした。最後に、溶融したポリマーに６．０ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ−８０１０をゆっくりと添加し、完全に溶解させ、混合物にした。次いで、分析のために、混合物を混合ボウルからアルミニウムトレイに出した。

得られたポリマーをホットメルト接着剤の用途に関して評価した。ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＮｅｗＣａｓｔｌｅ，ＤＥ）のレオメーターモデルＡＲ−Ｇ２により溶融粘度を測定した。結果を図３０にまとめる。

実施例１６：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−７２−２の調製
ＢｒａｂｅｎｄｅｒのＣＡＭブレードを備えるタイプ６溶融ミキサーを１８０℃に加熱し、ＣＡＭブレードを速度６５ｒｐｍでの混合に設定した。ＣＡＭブレードを備える混合ボウルに、４１．４ｇのＰＬＡ４０６０ペレットをゆっくり添加し、ＣＡＭブレードを回転させて、全てのポリマーが確実に溶融して十分混合するようにし、その後、次の工程に移った。次いで、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手した試薬等級のトリエタノールアミン０．６ｇを３ｍＬのプラスチックピペットで５秒毎に数滴ゆっくりと添加した。内容物が視覚的に十分混合されたら、ＣＡＲＢＯＷＡＸＳＥＮＴＲＹポリエチレングリコール−８０００粉末６．０ｇをゆっくりと添加し、完全に溶解させ、十分混合して溶融ポリマーにした。Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から入手した液体エポキシ樹脂ＥＰＯＮ８２８３．０ｇを添加し、完全にブレンドして溶融物にした。最後に、溶融したポリマーに９．０ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ−８０１０をゆっくりと添加し、完全に溶解させ、混合物にした。次いで、分析のために、混合物を混合ボウルからアルミニウムトレイに出した。

得られたポリマーを、ホットメルト接着剤としての使用に関して評価した。ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのレオメーターモデルＡＲ−Ｇ２により溶融粘度を測定した。結果を図３１にまとめる。

実施例１７：ＰＬＡホットメルト接着剤組成物１６５１６１−７２−３の調製
ＢｒａｂｅｎｄｅｒのＣＡＭブレードを備えるタイプ６溶融ミキサーを１８０℃に加熱し、ＣＡＭブレードを速度６５ｒｐｍでの混合に設定した。ＣＡＭブレードを備える混合ボウルに、４１．４ｇのＰＬＡ４０６０ペレットをゆっくり添加し、ＣＡＭブレードを回転させて、全てのポリマーが確実に溶融して十分混合するようにし、その後、次の工程に移った。次いで、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手した試薬等級のトリエタノールアミン０．６ｇを３ｍＬのプラスチックピペットで５秒毎に数滴ゆっくりと添加した。内容物が視覚的に十分混合されたら、ＣＡＲＢＯＷＡＸＳＥＮＴＲＹポリエチレングリコール−８０００粉末３．０ｇをゆっくりと添加し、完全に溶解させ、十分混合して溶融ポリマーにした。Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から入手した液体エポキシ樹脂ＥＰＯＮ８２８３．０ｇを添加し、完全にブレンドして溶融物にした。更に、同様にＭｏｍｅｎｔｉｖｅから入手した固体エポキシ樹脂ＥＰＯＮ２００４３．０ｇを添加し、完全にブレンドして溶融物にした。最後に、溶融したポリマーに９．０ｇのＨａｌｌｇｒｅｅｎＲ−８０１０をゆっくりと添加し、完全に溶解させ、混合物にした。次いで、分析のために、混合物を混合ボウルからアルミニウムトレイに出した。

得られたポリマーをホットメルト接着剤の用途における使用に関して評価した。レオメーターモデルＡＲ−Ｇ２により溶融粘度を測定した。結果を図３２にまとめる。

本発明の様々な実施形態について説明してきた。これら及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。

Claims

約１０００〜約４００００ダルトンの分子量を有するポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、
約５０％〜約１００％のバイオベース含有量を有するエステルを含む可塑剤と、を含む、ホットメルト接着剤であって、
前記ホットメルト接着剤組成物の粘度は、３５０°Ｆで約５００〜約１５，０００ｃＰｓであり、前記ホットメルト接着剤組成物は粘着付与樹脂を実質的に含まない、ホットメルト接着剤。
前記可塑剤が、９９％のバイオベース含有量を有するエステルを含む、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、（Ｌ−ラクチド）、（Ｄ−ラクチド）及び（メソ−ラクチド）モノマー単位を含む、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、ポリ（Ｌ−ラクチド、ＰＬＬＡ）又はポリ（Ｄ−ラクチド、ＰＤＬＡ）を含む、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、ホモポリマー、又は主たる量のＬ−ラクチド及びＤ−ラクチドモノマー単位を含むコポリマーである、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、Ｌ−ラクチドモノマー単位を含むホモポリマーである、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
約１重量％〜約２５％のエポキシ樹脂を更に含む、請求項１に記載のホットメルト接着剤。
約１０００〜約４００００ダルトンの分子量を有する、６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、
約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有するエステルを含む、１重量％〜４０重量％の可塑剤と、
１重量％〜２５重量％のエポキシ樹脂と、を含む、ホットメルト接着剤。
前記可塑剤が、９９％のバイオベース含有量を含む、請求項８に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、ホモポリマー、又は主たる量のＬ−ラクチド及びＤ−ラクチドモノマー単位を含むコポリマーである、請求項８に記載のホットメルト接着剤。
前記ポリ（ラクチド）が、Ｌ−ラクチドモノマー単位を含むホモポリマーである、請求項８に記載のホットメルト接着剤。
６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、
約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有する、１重量％〜４０重量％のエステルを含む可塑剤と、
０重量％〜２５重量％のエポキシ樹脂と、
弱有機酸、アミン、強塩基、アルコール、ルイス酸及びこれらの組み合わせから選択される、０．１重量％〜１０重量％の分子量低減化合物と、を含み、ホットメルト接着剤組成物であって、
前記ホットメルト接着剤は粘着付与樹脂を実質的に含まない、ホットメルト接着剤組成物。
前記ポリ（ラクチド）が、ホモポリマー、又は主たる量のＬ−ラクチド及びＤ−ラクチドモノマー単位を含むコポリマーである、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
前記ポリ（ラクチド）が、Ｌ−ラクチドモノマー単位を含むホモポリマーである、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
前記弱有機酸が、クエン酸、シュウ酸、アジピン酸、ウンデカン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
前記弱有機酸がクエン酸を含む、請求項１５に記載のホットメルト接着剤組成物。
前記可塑剤が、９９％のバイオベース含有量を含む、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
約１重量％〜約１５重量％のエポキシ樹脂を含む、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
約５重量％〜約１０重量％のエポキシ樹脂を含む、請求項１２に記載のホットメルト接着剤組成物。
６０重量％〜９９重量％のポリ（ラクチド）ホモポリマー又はコポリマーと、
約５０％〜約９９％のバイオベース含有量を有する、１重量％〜４０重量％のエステルを含む可塑剤と、
弱有機酸、アミン、ルイス酸、塩基及びこれらの組み合わせから選択される、０．１重量％〜１０重量％の分子量低減化合物と、を含む、ホットメルト接着剤組成物を、１８０℃〜２１０℃の温度に加熱することを含む、ホットメルト接着剤の製造方法。
前記ホットメルト接着剤組成物が、３５０°Ｆで約１０００〜約１５，０００ｃＰｓの粘度を有するホットメルト接着剤を提供するのに十分な時間加熱される、請求項２０に記載の方法。
前記ホットメルト接着剤前駆体組成物が、約０．１〜約２時間加熱される、請求項２１に記載の方法。
前記分子量低減化合物が弱有機酸である、請求項２０に記載の方法。
前記弱有機酸が、クエン酸、シュウ酸、アジピン酸、ウンデカン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ステアリン酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
前記弱有機酸がクエン酸である、請求項２４に記載の方法。
前記ホットメルト接着剤組成物が、約１重量％〜約２５重量％のエポキシ樹脂を更に含む、請求項２０に記載の方法。
請求項８に記載のホットメルト接着剤を基材に塗布することを含む方法。