JPH04227982A - エチレン三元共重合体をベースとするホットメルト接着剤およびそれを用いた接着方法 - Google Patents
エチレン三元共重合体をベースとするホットメルト接着剤およびそれを用いた接着方法Info
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- JPH04227982A JPH04227982A JP11314791A JP11314791A JPH04227982A JP H04227982 A JPH04227982 A JP H04227982A JP 11314791 A JP11314791 A JP 11314791A JP 11314791 A JP11314791 A JP 11314791A JP H04227982 A JPH04227982 A JP H04227982A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明はホットメルト接着剤に関し
、さらに詳しくは、エチレン、アルキルアクリレートも
しくはアルキルビニルエーテルおよび一酸化炭素もしく
は二酸化硫黄の三元共重合体から調製されるホットメル
ト接着剤に関する。 【0002】 【発明の技術的背景】エチレンの種々の共重合体は、ホ
ットメルト接着剤に用いられることが知られている。こ
れらのうち最も広く知られ用いられているエチレン共重
合体は、様々な粘度および酢酸ビニル含量を有する酢酸
ビニルとの共重合体である。エチレン酢酸ビニルメタク
リル酸共重合体もまた接着剤の用途について開示されて
いる。他のエチレン共重合体例えばエチレンとアクリル
酸およびエチレンと無水マレイン酸との共重合体もこの
用途に関して知られている。エチレン酢酸ビニル共重合
体は、酢酸ビニル部分があるために、350°F(17
7℃)を越える適用温度においてあまり熱安定性がない
。より安定なエチレン共重合体接着剤が開示されている
。エチレンブチルアクリレート共重合体は、Bardy
等に与えられた米国特許第4,816,306 号明
細書に記載されており、「エチレン酢酸ビニル共重合体
の同様に調製された配合物と比較してより優れた美的特
性および熱安定特性」を示している。これらの重合体の
より良好な溶融安定性および低温特性は、’Adhes
ive Age’,1989 年11月の論文にも記載
されており、この論文によれば、エチレン/n−ブチル
アクリレート接着剤調製物は350°F(177℃)で
より良好にその流動性を保持し、また100°F以上高
い温度で加工することができた。 【0003】一酸化炭素はエチレンおよび酢酸ビニルも
しくはアルキルアクリレートと重合させてエチレン酢酸
ビニル一酸化炭素三元共重合体およびエチレンアルキル
アクリレート一酸化炭素三元共重合体を生成する。この
ような重合体はHammerらに与えられた米国特許第
3,780,140 号明細書にPVCとの重合体配合
物を構成する可塑剤として記載されている。 【0004】Brugelらに与えられた米国特許第4
,434,261号明細書には、200〜350°F(
94〜177℃)の適用温度で自己支持性であるホット
メルト接着シートが記載されており、このシートはそれ
自体で切断し、被着体の形に合わせて成形することがで
きる。これらのシートは「予備溶融された熱い流動体と
して溶融形態で適用しなければならない従来のホットメ
ルト接着剤」と区別される。このシートにおける自己支
持の性質は、充填剤20〜80%(最も好ましくは50
〜60%)を可塑剤2〜30%(最も好ましくは12〜
18%)と組み合わせて種々のエチレン共重合体のいず
れかに添加することによって得られる。エチレン/酢酸
ビニルが重合体成分として例示されている。この特許に
開示されてはいるものの例示されていない多くの他のエ
チレン共重合体のうちには、酢酸ビニルもしくはアルキ
ルアクリレートおよび一酸化炭素もしくは二酸化硫黄と
の三元共重合体がある。これらのシートは布様構造物、
特にポリエステル不織布およびポリプロピレン不織布に
積層できることが記載されている。 【0005】Lancaster らに与えられた米国
特許第4,600,614 号明細書には、多層マイク
ロ波包装が記載されており、この場合、同じ「電磁線シ
ール可能な材料」の2つの層を互いにシール可能に接触
させる。電磁線シール可能な材料は、多数の共重合体お
よび三元共重合体のいずれであってもよく、これらのも
のは0.01〜50重量%の一酸化炭素を含有する必要
がある。一酸化炭素は重合体を高周波数電磁線(マイク
ロ波エネルギー)によって加熱できるようにする。三元
モノマーが存在する場合は、これは酢酸ビニル、アクリ
ル酸、メタクリル酸、そのエステルまたは塩であってよ
い。 【0006】Lancaster らに与えられた米国
特許第4,601,948 号明細書には、ホットメル
ト接着剤として使用できる新規な三元共重合体が開示さ
れている。これら三元共重合体はエチレン、一酸化炭素
およびアクリル酸もしくはメタクリル酸の三元共重合体
であって、最後の2成分はそれぞれ1〜40重量%の範
囲にある。酸は遊離酸の形であり、酸のエステルではな
い。エチレン/メタクリル酸共重合体がホットメルト接
着剤に用いられることはよく知られている。 【0007】三井デュポンに譲渡された特開平2−73
828 号公報(1990年3 月13日公開)には、
ナイロンがグラフトしたエチレンブチルアクリレート一
酸化炭素三元共重合体の高性能接着剤が開示されている
。この公報では、不十分な高温接着性能を有する比較例
に三元共重合体単独の使用が記載されている。 【0008】被着体のタイプ、即ち最終用途に関して広
い適用性を有し、そして普通市販の低剪断力ホットメル
ト適用装置に適用できる熱安定性の良好なホットメルト
接着剤に対する要求がなお残っている。 【0009】 【発明の概要】本発明は、多種多様な被着体、例えば金
属、極性および非極性プラスチックスならびに木および
紙製品に接着するのに用いることができ、そして普通の
低剪断力ホットメルト接着剤適用装置を用いた経済的な
手段に適用することのできる熱安定な接着剤組成物を提
供することによって上記の要求を満足させる。すなわち
この接着剤組成物は、ホットメルト接着剤として適用す
るために加熱すると、溶融液体の形をとり、これは押出
し可能または自己支持性であると言うには流動性が高す
ぎるが、従来のホットメルト用としては理想的に適用す
ることができる。 【0010】従って、本発明の一つの態様は、エチレン
約40〜87重量%、第2のモノマーであるアルキルア
クリレートもしくはアルキルビニルエーテル約5〜50
重量%および一酸化炭素もしくは二酸化硫黄約3〜30
重量%を含有するエチレン三元共重合体(上記の重量%
は三元共重合体の重量に基づく)、および相溶性の粘着
性付与剤約5〜80重量%(三元共重合体と粘着付与剤
とを加えた重量に基づく)から本質的に構成され、適用
温度で液体である熱安定なホットメルト接着剤組成物を
提供する。ただし第2のモノマーが約5〜10重量%の
間で存在する場合には、可塑剤が必ず少なくとも約4重
量%存在する。この組成物中には、相溶性のワックスが
所望により存在していても良い。 【0011】本発明の他の態様は、本発明の接着剤組成
物を、この組成物が溶融液体に変換するように上昇させ
た温度において、金属、極性および非極性プラスチック
ス、木および紙製品からなる群から選ばれた任意の被着
体に塗布し、該被着体に適用された該組成物が溶融液体
の形態にある間に、塗布された組成物を第2の被着体と
接触させ、次いで得られた複合構造物を冷却させる方法
である。 【0012】 【発明の具体的説明】本発明の接着剤組成物の三元共重
合体成分は、この組成物に凝集強度、接着強度および熱
安定性を与える。 【0013】アルキルアクリレートまたはアルキルビニ
ルエーテルは三元共重合体の第2のモノマーと考えるこ
とができる。アルキルアクリレートの例は、アルキル基
が1〜8個の炭素原子を有するものである。このような
例には、アルキルアクリレートおよびメタクリレート例
えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソブ
チルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチ
ルヘキシルアクリレートおよび対応するメタクリレート
が包含される。 【0014】三元共重合体のガラス転移温度を低下させ
る第2のモノマーは、所定の分子量に関する三元共重合
体の粘度を低下させる傾向を有し、そして室温および適
度の低温においてより強靱で強度の大きな重合体を保証
する。n−ブチルアクリレートはこの点で特に有用であ
り、従って好ましい第2のモノマーである。低級アルキ
ルアクリレート例えばメチルアクリレートを用いる場合
には、適当な可塑剤を添加することが有利である。 【0015】接着剤組成物が強力な接着を引き出せるよ
うに、三元共重合体の少なくとも約5重量%はアルキル
アクリレートからなるべきである。アクリレートモノマ
ーの最大量は一般に、エチレンおよび第3のモノマーと
共重合できる最大量によって支配される。一般にこの最
大量は約50重量%である。 【0016】第2のモノマーとしてのアルキルビニルエ
ーテルは、好ましくはアルキル基中に1〜8個の炭素原
子を有し、アルキルアクリレートコモノマーの代わりに
用いることができ、アルキルアクリレートと同じ特性を
接着剤組成物に付与する。アルキルビニルエーテルの例
には、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、
イソブチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル
、2−エチルヘキシルビニルエーテルが包含される。 【0017】酢酸ビニルと比較して、アルキルアクリレ
ートおよびアルキルビニルエーテルモノマーは、より大
きな熱安定性を組成物に与える。本発明の接着剤組成物
、従ってそれに用いられる重合体はまず第一に、重合体
がホットメルト装置を用いて塗布等の適用を行うのに十
分に液体である温度において、十分な熱安定性を有する
ことが必要である。安定性の要件は、適用温度において
しばしば延長された保持時間を伴うので、押出し可能な
または予備成形された接着剤に要求されるそれよりも一
般に厳しい。 【0018】一酸化炭素または二酸化硫黄は、三元共重
合体の第3のモノマーと考えることができる。このコモ
ノマーは三元共重合体、従って組成物の接着剤融通性を
向上させるので、これは多種多様な被着体に接着するこ
とができる。三元共重合体の少なくとも約3重量%は、
この融通性効果を与えるために一酸化炭素または二酸化
硫黄であるべきである。これらの三元モノマーは極性で
あり、三元共重合体にこの極性が付与されるので、本発
明の接着剤組成物を極性ならびに非極性プラスチック被
着体に接着できる。三元共重合体中のこれらの三元モノ
マーが約30重量%より多いと、三元共重合体の熱安定
性に不利な影響を及ぼすことがある。 【0019】ここで用いられる第3のモノマーは、抗酸
化剤が存在する場合でさえも、COまたはSO2 を含
有するエチレン酢酸ビニル三元共重合体の熱安定性を破
壊する。驚くべきことに、本発明の三元共重合体は、は
るかに優れた熱安定性を有するため、これらの三元共重
合体が溶融液体状態で接着剤として適用されるホットメ
ルト接着剤組成物において有利な有用性を達成できる。 熱安定性の一つの特色は、適用温度で液体状態に保たれ
ている間での組成物の耐酸化性である。 【0020】本発明の好ましい接着剤組成物は、エチレ
ン約45〜80重量%、アルキルアクリレート約10〜
40重量%および一酸化炭素約3〜20重量%を含有す
る三元共重合体(上記の量は三元共重合体の重量に基づ
く)、および粘着付与剤約30〜80重量%(三元共重
合体と粘着付与剤との合計重量に基づく)から本質的に
構成される。 【0021】本発明の重合成分は、米国特許第3,78
0,140 号明細書に記載された方法により調製でき
、この方法は本明細書に組み入れられている。本発明の
粘着付与剤成分は、多種多様の材料、例えば下記のもの
から選択することができる。 【0022】a)ウッドロジン酸、ガムロジン酸および
トール油ロジン酸。これらのものは水素化され、不均化
され、または軽度に重合されていてよい。b)さまざま
な級の上記ロジン酸のエステル。これらのエステルを製
造するのに適するアルコールには、モノ−およびポリエ
チレングリコール、グリセロール、ペンタエリスリトー
ルおよび関連生成物が包含される。 【0023】c)テルペン樹脂。d)ジシクロペンタジ
エン−芳香族炭化水素樹脂、例えばHercules
Inc. により製造された’Piccovar’樹脂
を含む米国特許第3,023,200 号明細書に記載
のもの。 【0024】e)スチレンおよび/または置換スチレン
を基礎とする低分子量樹脂。粘着付与剤は、三元共重合
体成分と相溶性であるように選ばれる。この相溶性は、
溶融状態で互いに混和可能な三元共重合体と粘着付与剤
とによって得られる。組成物内での組成物相溶性は、組
成物が室温に冷却した際に、外観上曇らずに透明である
ことおよび脆くなく柔軟であることの両方によって観察
される。 【0025】粘着付与剤の割合および種類は、三元共重
合体と混合して、一般に約250〜400°F(121
〜204℃)以内にあるホットメルト適用温度において
所望の流動性を生じさせるように選ばれる。本発明の接
着剤組成物の流動性は、本明細書では、350°F(1
77℃)におけるブルックフィールド粘度で記載される
。 【0026】本発明の接着剤組成物に要求される低い粘
度は、比較的高い粘度の三元共重合体から出発し、そし
てかなりの量の粘着付与剤および相溶性可塑剤(使用す
る場合)および/またはワックスを用いて粘度を要求さ
れるレベルに低下させるか、あるいはよりいっそう低い
粘度の三元共重合体から出発し、そしてより少量の粘着
付与剤、可塑剤および/またはワックスを用いるかのい
ずれかによって達成することができる。三元共重合体の
粘度は、メルトインデックスとして記載することができ
る。三元共重合体成分のメルトインデックスは、190
℃で測定して1〜3000g/10分であってよい。本
発明のホットメルト接着剤の粘度は177℃で少なくと
も約1000cpsであるべきで、一般に177℃で5
0000cpsより大きい必要はない。これらの粘度は
約10000〜200g/10分のメルトインデックス
にほぼ相当する。 【0027】三元共重合体成分の分子量を低下させると
その粘度が低下するが、これは三元共重合体自体の強度
の低下を伴う。しかしながら、これはフォーミュレーシ
ョンにおいて、低分子量の粘度希釈剤(粘着付与剤、可
塑剤および/またはワックス)の必要量がより少量でよ
いことを意味する。最終調製物の強度は、通常は三元共
重合体成分の粘度と、粘着付与剤および可塑剤(使用し
た場合には)の量との折衷である。著しく高い分子量の
三元共重合体を用い、そして過剰量の相溶性粘着付与剤
、および可塑剤またはワックスで粘度が低下するように
調製すると、不十分な凝集力を有する組成物となること
がある。組成物が十分な強度特性を有するためには、少
なくとも約20重量%の三元共重合体が必要である。 【0028】本発明の組成物はまた、適用温度における
組成物の流動性を調整するとともに、接着剤および用い
られる適用装置における他の特性を調整する目的で、相
溶性の可塑剤および/またはワックスを含有することが
できる。 【0029】一般に粘着付与剤はいっそうガラス様であ
る傾向を有し、調製物の粘着性を高めることができるが
、可塑剤は低いガラス転移温度を有する低分子量液体で
ある傾向がある。本発明の接着剤組成物に用いることの
できる可塑剤の例には、フタレート、アゼレート、アジ
ペート、トリクレジルホスフェートおよびポリエステル
、例えばポリ塩化ビニルの軟質化に用いられるもの、ア
ルキル化フェノール、フェノール変性クマロンインデン
、テルペンおよび合成テルペンおよび石油由来のプロセ
ス油から作られた低分子量樹脂が包含される。 【0030】ワックスとの相溶性は通常、多くのホット
メルト接着剤を調製する際に重要であると考えられる。 なぜならばワックスは粘度を低下させる安価な手段を提
供することができ、耐熱性の改善にある程度寄与し、風
乾時間または適用後に重合体が粘着性である時間を減少
させることができるからである。これは次いで迅速な適
用時間に導く。加えて、ワックスはぬれを促進し、ブロ
ッキングを防止することができる。 【0031】ホットメルト接着剤に普通に用いられるパ
ラフィンワックスは、COまたはSO2 コモノマーに
より三元共重合体に与えられた極性のために、所望の融
通性を有する本発明の接着剤組成物とは一般に相溶性で
ない。カルナウバワックスのような他のワックスは本発
明の接着剤組成物に用いることができる。 【0032】適用を変化させるために、接着剤の調製を
行う者は、広範囲の可能な調製物成分、例えば粘着付与
剤および所望によりワックスおよび/または可塑剤の中
から選択し、組成物中のそれらの濃度も選択するであろ
う。調製を行う者が所定の用途に好適な組成物を見出す
助けに利用できる多くのガイドラインがある。これらの
変数がどのように相互作用するかについての優れた記載
は、1989年9月オハイオ州クリーブランドで開催さ
れた接着剤およびシール剤会議大会における接着剤短期
講座で呈示され、そして付随する接着剤短期講座ノート
ブックにおいて出版されたPaul P Pulett
i著“Hot Melts−Yesterday,To
day and Tomorrow”にある。従って、
接着剤調製における当業者はこれらの変数が釣り合った
好適な調製物を得ることができると共に、種々の成分の
コストが課する経済上の拘束を調整することができる。 【0033】本発明の接着剤組成物に用いられる三元共
重合体に加えて、少量の共重合体、例えばエチレン/酢
酸ビニルまたはエチレン/アルキルアクリレートまたは
エチレン/メタクリル酸を組成物の三元共重合体成分と
混合することができる。 【0034】抗酸化剤は、一般にエチレン共重合体ホッ
トメルト接着剤の調製物において用いられるが、これら
のものは本発明の調製物の最良の性能にとって望ましい
ことが見出された。好適な抗酸化剤には、典形的なヒン
ダートフェノール類、例えばブチル化ヒドロキシトルエ
ン(BHT)、’Etyl’330 、チバガイギー’
Irganox’1010 または1098、ならびに
ホスファイト類、桂皮酸ブチルが包含される。ヒンダー
トフェノールである’Irganox’1010 は特
に有利であることが認められた。抗酸化剤を用いる場合
には、三元共重合体の酸化安定性以上でそれを越える所
望の酸化安定性を与えるのに有効な量で用いられる。 【0035】本発明の接着剤組成物は、成分を従来法で
溶融配合して混和性溶融物を生成させることによって製
造することができる。次いでこの溶融物はホットメルト
接着剤として適用することができる。それ自体で用いる
場合、この接着剤は溶剤が存在せず、そして溶剤の接着
補助効果がないために溶剤型接着剤と異なる。これは、
従来のホットメルト接着剤が接着しようとする基質に関
して極めて選択的であるためである。 【0036】液体状態で適用される従来のホットメルト
接着剤がそうであるように、本発明のホットメルト接着
剤も酸化安定性を包む熱安定性に対する厳しい要求に直
面する。ホットメルト接着剤成分は容器中で溶融配合し
、接着剤として適用されるまで加熱された溶融状態に保
持することができる。調製される組成物の溶融物が非常
に粘稠である場合には、例えばバンバリーミキサーまた
はPerkins Sigma ブレードミキサー等の
公知の装置が溶融配合工程に有利に用いることができる
。得られた組成物を溶融状態に保持する時間は、容器の
大きさおよび組成物を接着剤として適用する速度に依存
しうる。この時間の間、組成物は大気およびそれによる
酸化に露されることになる。本発明の接着剤組成物は酸
化安定であると共に熱分解に対する安定性をも有し、あ
るいは組成物における抗酸化剤の使用が所望の付加的な
酸化安定性を与え得るのに十分な熱安定性を有する。 【0037】本発明の接着剤組成物はまた、米国特許第
4,434,261 号明細書に開示された押出し可能
な自己支持性シートとも異なり、これらのシートは接着
剤として適用するときだけ加熱され、それ故に長期間加
熱の分解作用に露されず、そして液体または溶融状態に
する加熱にも全く露されない。 【0038】驚くべきことに、本発明の組成物は、極性
および非極性の両方の多種多様な被着体への適用という
点でホットメルト接着剤としての卓越した融通性を有し
、そしてこの目的に有用であるほど十分な熱安定性を有
するホットメルト接着剤を提供する。 【0039】本発明の接着剤組成物は、液体状態で用い
られるホットメルト接着剤のための従来の手段で適用さ
れる。この接着剤組成物を溶融液体の形で被着体に塗布
し、続いてこの第1の被着体上のまだ溶融液体状態にあ
る接着剤組成物を第2の被着体と接触させ、そして得ら
れた複合構造物を冷却して接着層を生成させる。被着体
は通常室温にあり、接触工程は通常被着体間で接着剤組
成物の一様な分布を得るのに十分な圧力をかけて行われ
る。 【0040】本発明の接着剤組成物により互いに接着さ
せることのできる被着体または基体は、同じまたは異な
る材料、例えば金属、木、紙、極性及び非極性のプラス
チックスであってよい。プラスチックスの例には、ポリ
エチレン、ポリカーボネートを含むポリエステル、ポリ
メチルメタクリレートを含むポリアクリレート、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニルおよびABS重合体が包含され
る。金属の例には、アルミニウムおよびステンレス鋼が
包含される。 【0041】 【発明の効果】本発明のホットメルト接着剤組成物は、
適用温度で溶融液体状態にあり、優れた熱安定性および
酸化安定性を有し、金属、木、紙、極性および非極性プ
ラスチックス等の広範囲の被着体を良好に接着させるこ
とができる。本発明のホットメルト接着剤組成物は従来
のホットメルト接着剤アプリケーターにより適用できる
。 【0042】 【実施例】これらの実施例において、試験された接着剤
組成物を作る操作は次のとおりでった。350°F(1
77℃)に加熱されたブロックに入れた1パイント塗料
カン中で、少量の接着剤調製物を製造した。まず粘着付
与剤、可塑剤(用いる場合)および抗酸化剤を加え、溶
融したのち三元共重合体を徐々に加えた。これらの混合
物を、市販の3枚羽根プロペラ攪拌器を用い、空気駆動
モーターで三元共重合体が溶融し、完全に溶解するまで
攪拌した。 【0043】これらの実施例における接着試験は次のよ
うに行った。用いた基板は寸法が3×1×1/4インチ
のパネルであった。接着力はいわゆる「ボタンテスト」
を用いて試験した。これは次のように行った。約177
℃の接着剤を室温下1方の基板に塗布し、次いで同様に
室温下第2の基板を接着剤の上に置き、2個の基板を指
の圧力を用いて互いに加圧した。2個の基板を、全接着
面積が約1平方インチになるように互いに横方向に加圧
した。接着剤が冷却固化したのち、基板をInstro
n テスターで0.5インチ/分で引き離すことにより
接着力を試験した。接着を破壊するのに必要な力を記録
した。 【0044】熱安定性は、7スピンドルを用いたブルッ
クフィールド粘度計、モデルRVTを用いて測定した。 粘度は粘度計中で種々の時間後に測定した。酸化安定性
は、約177℃のエアオーブンに入れた直径2インチの
開放容器中に接着剤組成物を指示された時間放置するこ
とによって測定した。この容器に、溶融材料が約1/4
インチの深さになるのに十分な材料を充填した。次いで
冷却した熱風バクロ材料を177℃のブルックフィール
ド粘度計に移送することによって粘度を測定した。 【0045】本発明の実施例についての以下の記載にお
いて、部および%は特に指示しない限り重量による。 【0046】 【実施例1〜10および比較例C1〜C3】これらの例
では、本発明の組成物および比較調製物の良好な熱安定
性および酸化安定性を説明する。抗酸化剤はエチレン共
重合体ホットメルト接着剤に一般に用いられる。ここで
は’Irganox’1010 を用いた。熱安定性の
結果を表1に、酸化安定性の結果を表2に示す。三元共
重合体の安定性がより良好であることは、調製した接着
剤の熱安定性がより良好であることを意味し、これはよ
り良好な加工融通性を与える。実施例1〜4は、エチレ
ンとアクリレートおよび一酸化炭素または二酸化硫黄と
の種々の三元共重合体を用いた調製物が、3時間後には
不安定であるエチレン酢酸ビニル一酸化炭素三元共重合
体よりもいっそう熱安定であることを示す。換言すれば
、EVA(C1)と共重合したターモノマーはこの三元
共重合体の熱安定性をほぼ破壊したが、三元共重合体が
COを含有する本発明の組成物は極めて熱安定であった
。実施例1の組成物は比較的高い粘度を有した。これは
より大きい割合の粘着付与剤、あるいは適用温度でより
大きな流動性を与える異なる粘着剤を使用すること、お
よび/または相溶性可塑剤および/またはワックスを組
成物に添加することにより減少させることができる。実
施例5〜7および比較例C2は、エチレンn−ブチルア
クリレート一酸化炭素三元共重合体が驚くべきことに、
一酸化炭素を含有しないエチレンn−ブチルアクリレー
ト重合体と全く同様に安定であることを示す。一酸化炭
素はこの濃度では熱安定性を害することがなく、そして
後の例から知られるように、一酸化炭素は接着剤の質を
改善する。実施例8〜10および比較例C3は、本発明
の組成物の酸化安定性を示す。指示された濃度のCOの
存在は酸化安定性に有意な影響を及ぼさない。安定性は
比較例C3の場合と同様に良好である。 【0047】 【表1】 【0048】表 1熱 安 定 性(調製物:
実施例1〜4および比較例C1では40部の重合体、6
0部のForal 105 、1部の’Irganox
’1010 。実施例5〜7および比較例C2では35
部の重合体、65部のForal 105 、0.2部
の’Irganox’1010 ) 例番号
樹 脂 176℃の粘度
、センチポイズ×10−2
(重量%) 初期 3時間 24時間
48時間 72時間 96時間─────────
─────────────────────────
── 1 E/iBA/CO
(54/37.4/8.6)
2000 2000 2920
2 E/MA/CO
(63.7/26.3/10) 105
102.5 190 3
E/EA/CO (51.6/31
.9/16.5) 160 160
230 4 E/nBA/SO
2 (61.4/29.3/9.3
) 95 93 90
C1 E/VAc/CO
(66/24/10)
157 1000 5 E/
nBA/CO (63/19
/12) 32.8
39.7 41.2 43.9 4
8 6 E/nBA/CO
(66/25/9)
38.6 42.6 5
0 68 7 E/n
BA/CO (71/25/
4) 44.6 5
6 59 58 65
C2 E/nBA
(80/20) 3
7.2 45.5 49.
1 53 55.5 【0049】 【表2】 【0050】表 2酸 化 安 定 性(調
製物:35部の重合体、65部のForal 105
、0.2部の’Irganox’1010 ) 例番号 樹 脂
350°Fでの粘度
(重量%) 初期 24時間 48時間
72時間 96時間───────────────
─────────────────────
8 E/nBA/CO
(69/19/12) 32.8
28.2 28.4 27.2
27.4 9 E/nBA/C
O (66/25/9)
38.6 29.8 26
26 27.7 10
E/nBA/CO
(71/25/4) 44.6 3
7.2 29.8 29.4 29
C3 E/nBA
(80/20) 37.2
43.2 49.5 62
67.5 ’Irganox’1010,CAS
登録6683−19−8【0051】 【実施例11〜13および比較例C4】実施例11〜1
3および比較例C4は、E/nBAとE/nBA/CO
とを比較した種々の範囲の粘着付与剤との相溶性を説明
する。粘着付与剤の有用性を評価するに際しては、最終
組成物は相溶性であると共に脆くなくて柔軟であること
が必要である。表3に示す試験結果は、25重量%のn
BAを含む2種の三元共重合体および26重量%のnB
Aを含む共重合体に関しては、CO濃度が低かろうが(
4%)高かろうが(9%)、三元共重合体の相溶性が実
質的により大きいことを示す。三元共重合体成分を実施
例13におけるようにさらに変えると、比較例C4と比
較して相溶性を示す組成物がより多く得られる。広範囲
の粘着付与剤との有用な相溶性は、組成物を融通性のあ
るものにする。不透明は非相溶性の徴候である。 【0052】 【表3】 【0053】C=相溶性、I=非相溶性、F=柔軟、B
=脆い、 O=不透明(1)Hercules In
c. 製ロジン酸(2)Hercules Inc.
製ロジンエステル(3)Hercules Inc.
製ロジンエステル(4)Reinchhold Che
m.製テルペンフェノール樹脂(5)Hercules
Inc. 製純粋モノマー芳香族樹脂(6)Herc
ules Inc. 製炭化水素樹脂(7)Nevil
le Chem. 製芳香族炭化水素(8)Reich
hold Chem. 製テルペンフェノール樹脂(9
)Goodyear Tire and Rubber
Co.製合成ポリテルペン(10)Arizona
Chem. 製ロジンエステル(11)Hercule
s Inc. 製重合α− ピネン(12)Hercu
les Inc. 製変性ロジンエステル【0054】 【実施例14〜27および比較例C5〜C10】実施例
14〜27および比較例C5〜C10は、異なる型の粘
着付与剤を用いて調製された種々の三元共重合体が、様
々な基板の全てに接着力を示し、この接着力がエチレン
酢酸ビニルまたはエチレンブチルアクリレート樹脂調製
物よりも一般に優れていることを示す。三元共重合体が
極性の性質を有するにもかかわらず、ポリエチレンのよ
うな非極性樹脂に対する接着力さえもさらに顕著に良好
である。エチレン酢酸ビニル一酸化炭素三元共重合体は
良好な接着力を与えるが、先にみられたように、熱に不
安定である。実施例26および27は、可塑剤も存在す
るならば極めて低濃度の第2のモノマーが種々の基板に
十分な接着力を与えることを示す。実施例27は、第2
のモノマーのこの低濃度において、可塑剤の濃度を高め
ると、接着挙動が改善されることを示す。結果を表4に
示す。大部分の場合に粘度を測定しなかったが、すべて
の調製物は適用温度において液体であった。 【0055】 【表4】 【0056】 【表5】 【0057】NM 測定せずNT 試験せずT1=
Foral 105 、T2=Kristolex 3
070P1=Plastal 550 、C.P.Ha
ll,Company製可塑剤1.アルミニウム2.高
密度ポリエチレン3.’Lexan’ ポリカーボネー
ト樹脂4.’Lucite’アクリル樹脂5.ポリスチ
レン樹脂6.硬質ポリ塩化樹脂7.アクリロニトリルブ
タジエンスチレン樹脂8.134の値は得られる最高の
読みであった。 【0058】本発明の多くの著しく異なる態様をその精
神および範囲からそれることなく行うことができるので
、本発明は特許請求の範囲で特定された以外はその特別
の態様に限定されるものではないと理解すべきである。
、さらに詳しくは、エチレン、アルキルアクリレートも
しくはアルキルビニルエーテルおよび一酸化炭素もしく
は二酸化硫黄の三元共重合体から調製されるホットメル
ト接着剤に関する。 【0002】 【発明の技術的背景】エチレンの種々の共重合体は、ホ
ットメルト接着剤に用いられることが知られている。こ
れらのうち最も広く知られ用いられているエチレン共重
合体は、様々な粘度および酢酸ビニル含量を有する酢酸
ビニルとの共重合体である。エチレン酢酸ビニルメタク
リル酸共重合体もまた接着剤の用途について開示されて
いる。他のエチレン共重合体例えばエチレンとアクリル
酸およびエチレンと無水マレイン酸との共重合体もこの
用途に関して知られている。エチレン酢酸ビニル共重合
体は、酢酸ビニル部分があるために、350°F(17
7℃)を越える適用温度においてあまり熱安定性がない
。より安定なエチレン共重合体接着剤が開示されている
。エチレンブチルアクリレート共重合体は、Bardy
等に与えられた米国特許第4,816,306 号明
細書に記載されており、「エチレン酢酸ビニル共重合体
の同様に調製された配合物と比較してより優れた美的特
性および熱安定特性」を示している。これらの重合体の
より良好な溶融安定性および低温特性は、’Adhes
ive Age’,1989 年11月の論文にも記載
されており、この論文によれば、エチレン/n−ブチル
アクリレート接着剤調製物は350°F(177℃)で
より良好にその流動性を保持し、また100°F以上高
い温度で加工することができた。 【0003】一酸化炭素はエチレンおよび酢酸ビニルも
しくはアルキルアクリレートと重合させてエチレン酢酸
ビニル一酸化炭素三元共重合体およびエチレンアルキル
アクリレート一酸化炭素三元共重合体を生成する。この
ような重合体はHammerらに与えられた米国特許第
3,780,140 号明細書にPVCとの重合体配合
物を構成する可塑剤として記載されている。 【0004】Brugelらに与えられた米国特許第4
,434,261号明細書には、200〜350°F(
94〜177℃)の適用温度で自己支持性であるホット
メルト接着シートが記載されており、このシートはそれ
自体で切断し、被着体の形に合わせて成形することがで
きる。これらのシートは「予備溶融された熱い流動体と
して溶融形態で適用しなければならない従来のホットメ
ルト接着剤」と区別される。このシートにおける自己支
持の性質は、充填剤20〜80%(最も好ましくは50
〜60%)を可塑剤2〜30%(最も好ましくは12〜
18%)と組み合わせて種々のエチレン共重合体のいず
れかに添加することによって得られる。エチレン/酢酸
ビニルが重合体成分として例示されている。この特許に
開示されてはいるものの例示されていない多くの他のエ
チレン共重合体のうちには、酢酸ビニルもしくはアルキ
ルアクリレートおよび一酸化炭素もしくは二酸化硫黄と
の三元共重合体がある。これらのシートは布様構造物、
特にポリエステル不織布およびポリプロピレン不織布に
積層できることが記載されている。 【0005】Lancaster らに与えられた米国
特許第4,600,614 号明細書には、多層マイク
ロ波包装が記載されており、この場合、同じ「電磁線シ
ール可能な材料」の2つの層を互いにシール可能に接触
させる。電磁線シール可能な材料は、多数の共重合体お
よび三元共重合体のいずれであってもよく、これらのも
のは0.01〜50重量%の一酸化炭素を含有する必要
がある。一酸化炭素は重合体を高周波数電磁線(マイク
ロ波エネルギー)によって加熱できるようにする。三元
モノマーが存在する場合は、これは酢酸ビニル、アクリ
ル酸、メタクリル酸、そのエステルまたは塩であってよ
い。 【0006】Lancaster らに与えられた米国
特許第4,601,948 号明細書には、ホットメル
ト接着剤として使用できる新規な三元共重合体が開示さ
れている。これら三元共重合体はエチレン、一酸化炭素
およびアクリル酸もしくはメタクリル酸の三元共重合体
であって、最後の2成分はそれぞれ1〜40重量%の範
囲にある。酸は遊離酸の形であり、酸のエステルではな
い。エチレン/メタクリル酸共重合体がホットメルト接
着剤に用いられることはよく知られている。 【0007】三井デュポンに譲渡された特開平2−73
828 号公報(1990年3 月13日公開)には、
ナイロンがグラフトしたエチレンブチルアクリレート一
酸化炭素三元共重合体の高性能接着剤が開示されている
。この公報では、不十分な高温接着性能を有する比較例
に三元共重合体単独の使用が記載されている。 【0008】被着体のタイプ、即ち最終用途に関して広
い適用性を有し、そして普通市販の低剪断力ホットメル
ト適用装置に適用できる熱安定性の良好なホットメルト
接着剤に対する要求がなお残っている。 【0009】 【発明の概要】本発明は、多種多様な被着体、例えば金
属、極性および非極性プラスチックスならびに木および
紙製品に接着するのに用いることができ、そして普通の
低剪断力ホットメルト接着剤適用装置を用いた経済的な
手段に適用することのできる熱安定な接着剤組成物を提
供することによって上記の要求を満足させる。すなわち
この接着剤組成物は、ホットメルト接着剤として適用す
るために加熱すると、溶融液体の形をとり、これは押出
し可能または自己支持性であると言うには流動性が高す
ぎるが、従来のホットメルト用としては理想的に適用す
ることができる。 【0010】従って、本発明の一つの態様は、エチレン
約40〜87重量%、第2のモノマーであるアルキルア
クリレートもしくはアルキルビニルエーテル約5〜50
重量%および一酸化炭素もしくは二酸化硫黄約3〜30
重量%を含有するエチレン三元共重合体(上記の重量%
は三元共重合体の重量に基づく)、および相溶性の粘着
性付与剤約5〜80重量%(三元共重合体と粘着付与剤
とを加えた重量に基づく)から本質的に構成され、適用
温度で液体である熱安定なホットメルト接着剤組成物を
提供する。ただし第2のモノマーが約5〜10重量%の
間で存在する場合には、可塑剤が必ず少なくとも約4重
量%存在する。この組成物中には、相溶性のワックスが
所望により存在していても良い。 【0011】本発明の他の態様は、本発明の接着剤組成
物を、この組成物が溶融液体に変換するように上昇させ
た温度において、金属、極性および非極性プラスチック
ス、木および紙製品からなる群から選ばれた任意の被着
体に塗布し、該被着体に適用された該組成物が溶融液体
の形態にある間に、塗布された組成物を第2の被着体と
接触させ、次いで得られた複合構造物を冷却させる方法
である。 【0012】 【発明の具体的説明】本発明の接着剤組成物の三元共重
合体成分は、この組成物に凝集強度、接着強度および熱
安定性を与える。 【0013】アルキルアクリレートまたはアルキルビニ
ルエーテルは三元共重合体の第2のモノマーと考えるこ
とができる。アルキルアクリレートの例は、アルキル基
が1〜8個の炭素原子を有するものである。このような
例には、アルキルアクリレートおよびメタクリレート例
えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソブ
チルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチ
ルヘキシルアクリレートおよび対応するメタクリレート
が包含される。 【0014】三元共重合体のガラス転移温度を低下させ
る第2のモノマーは、所定の分子量に関する三元共重合
体の粘度を低下させる傾向を有し、そして室温および適
度の低温においてより強靱で強度の大きな重合体を保証
する。n−ブチルアクリレートはこの点で特に有用であ
り、従って好ましい第2のモノマーである。低級アルキ
ルアクリレート例えばメチルアクリレートを用いる場合
には、適当な可塑剤を添加することが有利である。 【0015】接着剤組成物が強力な接着を引き出せるよ
うに、三元共重合体の少なくとも約5重量%はアルキル
アクリレートからなるべきである。アクリレートモノマ
ーの最大量は一般に、エチレンおよび第3のモノマーと
共重合できる最大量によって支配される。一般にこの最
大量は約50重量%である。 【0016】第2のモノマーとしてのアルキルビニルエ
ーテルは、好ましくはアルキル基中に1〜8個の炭素原
子を有し、アルキルアクリレートコモノマーの代わりに
用いることができ、アルキルアクリレートと同じ特性を
接着剤組成物に付与する。アルキルビニルエーテルの例
には、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、
イソブチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル
、2−エチルヘキシルビニルエーテルが包含される。 【0017】酢酸ビニルと比較して、アルキルアクリレ
ートおよびアルキルビニルエーテルモノマーは、より大
きな熱安定性を組成物に与える。本発明の接着剤組成物
、従ってそれに用いられる重合体はまず第一に、重合体
がホットメルト装置を用いて塗布等の適用を行うのに十
分に液体である温度において、十分な熱安定性を有する
ことが必要である。安定性の要件は、適用温度において
しばしば延長された保持時間を伴うので、押出し可能な
または予備成形された接着剤に要求されるそれよりも一
般に厳しい。 【0018】一酸化炭素または二酸化硫黄は、三元共重
合体の第3のモノマーと考えることができる。このコモ
ノマーは三元共重合体、従って組成物の接着剤融通性を
向上させるので、これは多種多様な被着体に接着するこ
とができる。三元共重合体の少なくとも約3重量%は、
この融通性効果を与えるために一酸化炭素または二酸化
硫黄であるべきである。これらの三元モノマーは極性で
あり、三元共重合体にこの極性が付与されるので、本発
明の接着剤組成物を極性ならびに非極性プラスチック被
着体に接着できる。三元共重合体中のこれらの三元モノ
マーが約30重量%より多いと、三元共重合体の熱安定
性に不利な影響を及ぼすことがある。 【0019】ここで用いられる第3のモノマーは、抗酸
化剤が存在する場合でさえも、COまたはSO2 を含
有するエチレン酢酸ビニル三元共重合体の熱安定性を破
壊する。驚くべきことに、本発明の三元共重合体は、は
るかに優れた熱安定性を有するため、これらの三元共重
合体が溶融液体状態で接着剤として適用されるホットメ
ルト接着剤組成物において有利な有用性を達成できる。 熱安定性の一つの特色は、適用温度で液体状態に保たれ
ている間での組成物の耐酸化性である。 【0020】本発明の好ましい接着剤組成物は、エチレ
ン約45〜80重量%、アルキルアクリレート約10〜
40重量%および一酸化炭素約3〜20重量%を含有す
る三元共重合体(上記の量は三元共重合体の重量に基づ
く)、および粘着付与剤約30〜80重量%(三元共重
合体と粘着付与剤との合計重量に基づく)から本質的に
構成される。 【0021】本発明の重合成分は、米国特許第3,78
0,140 号明細書に記載された方法により調製でき
、この方法は本明細書に組み入れられている。本発明の
粘着付与剤成分は、多種多様の材料、例えば下記のもの
から選択することができる。 【0022】a)ウッドロジン酸、ガムロジン酸および
トール油ロジン酸。これらのものは水素化され、不均化
され、または軽度に重合されていてよい。b)さまざま
な級の上記ロジン酸のエステル。これらのエステルを製
造するのに適するアルコールには、モノ−およびポリエ
チレングリコール、グリセロール、ペンタエリスリトー
ルおよび関連生成物が包含される。 【0023】c)テルペン樹脂。d)ジシクロペンタジ
エン−芳香族炭化水素樹脂、例えばHercules
Inc. により製造された’Piccovar’樹脂
を含む米国特許第3,023,200 号明細書に記載
のもの。 【0024】e)スチレンおよび/または置換スチレン
を基礎とする低分子量樹脂。粘着付与剤は、三元共重合
体成分と相溶性であるように選ばれる。この相溶性は、
溶融状態で互いに混和可能な三元共重合体と粘着付与剤
とによって得られる。組成物内での組成物相溶性は、組
成物が室温に冷却した際に、外観上曇らずに透明である
ことおよび脆くなく柔軟であることの両方によって観察
される。 【0025】粘着付与剤の割合および種類は、三元共重
合体と混合して、一般に約250〜400°F(121
〜204℃)以内にあるホットメルト適用温度において
所望の流動性を生じさせるように選ばれる。本発明の接
着剤組成物の流動性は、本明細書では、350°F(1
77℃)におけるブルックフィールド粘度で記載される
。 【0026】本発明の接着剤組成物に要求される低い粘
度は、比較的高い粘度の三元共重合体から出発し、そし
てかなりの量の粘着付与剤および相溶性可塑剤(使用す
る場合)および/またはワックスを用いて粘度を要求さ
れるレベルに低下させるか、あるいはよりいっそう低い
粘度の三元共重合体から出発し、そしてより少量の粘着
付与剤、可塑剤および/またはワックスを用いるかのい
ずれかによって達成することができる。三元共重合体の
粘度は、メルトインデックスとして記載することができ
る。三元共重合体成分のメルトインデックスは、190
℃で測定して1〜3000g/10分であってよい。本
発明のホットメルト接着剤の粘度は177℃で少なくと
も約1000cpsであるべきで、一般に177℃で5
0000cpsより大きい必要はない。これらの粘度は
約10000〜200g/10分のメルトインデックス
にほぼ相当する。 【0027】三元共重合体成分の分子量を低下させると
その粘度が低下するが、これは三元共重合体自体の強度
の低下を伴う。しかしながら、これはフォーミュレーシ
ョンにおいて、低分子量の粘度希釈剤(粘着付与剤、可
塑剤および/またはワックス)の必要量がより少量でよ
いことを意味する。最終調製物の強度は、通常は三元共
重合体成分の粘度と、粘着付与剤および可塑剤(使用し
た場合には)の量との折衷である。著しく高い分子量の
三元共重合体を用い、そして過剰量の相溶性粘着付与剤
、および可塑剤またはワックスで粘度が低下するように
調製すると、不十分な凝集力を有する組成物となること
がある。組成物が十分な強度特性を有するためには、少
なくとも約20重量%の三元共重合体が必要である。 【0028】本発明の組成物はまた、適用温度における
組成物の流動性を調整するとともに、接着剤および用い
られる適用装置における他の特性を調整する目的で、相
溶性の可塑剤および/またはワックスを含有することが
できる。 【0029】一般に粘着付与剤はいっそうガラス様であ
る傾向を有し、調製物の粘着性を高めることができるが
、可塑剤は低いガラス転移温度を有する低分子量液体で
ある傾向がある。本発明の接着剤組成物に用いることの
できる可塑剤の例には、フタレート、アゼレート、アジ
ペート、トリクレジルホスフェートおよびポリエステル
、例えばポリ塩化ビニルの軟質化に用いられるもの、ア
ルキル化フェノール、フェノール変性クマロンインデン
、テルペンおよび合成テルペンおよび石油由来のプロセ
ス油から作られた低分子量樹脂が包含される。 【0030】ワックスとの相溶性は通常、多くのホット
メルト接着剤を調製する際に重要であると考えられる。 なぜならばワックスは粘度を低下させる安価な手段を提
供することができ、耐熱性の改善にある程度寄与し、風
乾時間または適用後に重合体が粘着性である時間を減少
させることができるからである。これは次いで迅速な適
用時間に導く。加えて、ワックスはぬれを促進し、ブロ
ッキングを防止することができる。 【0031】ホットメルト接着剤に普通に用いられるパ
ラフィンワックスは、COまたはSO2 コモノマーに
より三元共重合体に与えられた極性のために、所望の融
通性を有する本発明の接着剤組成物とは一般に相溶性で
ない。カルナウバワックスのような他のワックスは本発
明の接着剤組成物に用いることができる。 【0032】適用を変化させるために、接着剤の調製を
行う者は、広範囲の可能な調製物成分、例えば粘着付与
剤および所望によりワックスおよび/または可塑剤の中
から選択し、組成物中のそれらの濃度も選択するであろ
う。調製を行う者が所定の用途に好適な組成物を見出す
助けに利用できる多くのガイドラインがある。これらの
変数がどのように相互作用するかについての優れた記載
は、1989年9月オハイオ州クリーブランドで開催さ
れた接着剤およびシール剤会議大会における接着剤短期
講座で呈示され、そして付随する接着剤短期講座ノート
ブックにおいて出版されたPaul P Pulett
i著“Hot Melts−Yesterday,To
day and Tomorrow”にある。従って、
接着剤調製における当業者はこれらの変数が釣り合った
好適な調製物を得ることができると共に、種々の成分の
コストが課する経済上の拘束を調整することができる。 【0033】本発明の接着剤組成物に用いられる三元共
重合体に加えて、少量の共重合体、例えばエチレン/酢
酸ビニルまたはエチレン/アルキルアクリレートまたは
エチレン/メタクリル酸を組成物の三元共重合体成分と
混合することができる。 【0034】抗酸化剤は、一般にエチレン共重合体ホッ
トメルト接着剤の調製物において用いられるが、これら
のものは本発明の調製物の最良の性能にとって望ましい
ことが見出された。好適な抗酸化剤には、典形的なヒン
ダートフェノール類、例えばブチル化ヒドロキシトルエ
ン(BHT)、’Etyl’330 、チバガイギー’
Irganox’1010 または1098、ならびに
ホスファイト類、桂皮酸ブチルが包含される。ヒンダー
トフェノールである’Irganox’1010 は特
に有利であることが認められた。抗酸化剤を用いる場合
には、三元共重合体の酸化安定性以上でそれを越える所
望の酸化安定性を与えるのに有効な量で用いられる。 【0035】本発明の接着剤組成物は、成分を従来法で
溶融配合して混和性溶融物を生成させることによって製
造することができる。次いでこの溶融物はホットメルト
接着剤として適用することができる。それ自体で用いる
場合、この接着剤は溶剤が存在せず、そして溶剤の接着
補助効果がないために溶剤型接着剤と異なる。これは、
従来のホットメルト接着剤が接着しようとする基質に関
して極めて選択的であるためである。 【0036】液体状態で適用される従来のホットメルト
接着剤がそうであるように、本発明のホットメルト接着
剤も酸化安定性を包む熱安定性に対する厳しい要求に直
面する。ホットメルト接着剤成分は容器中で溶融配合し
、接着剤として適用されるまで加熱された溶融状態に保
持することができる。調製される組成物の溶融物が非常
に粘稠である場合には、例えばバンバリーミキサーまた
はPerkins Sigma ブレードミキサー等の
公知の装置が溶融配合工程に有利に用いることができる
。得られた組成物を溶融状態に保持する時間は、容器の
大きさおよび組成物を接着剤として適用する速度に依存
しうる。この時間の間、組成物は大気およびそれによる
酸化に露されることになる。本発明の接着剤組成物は酸
化安定であると共に熱分解に対する安定性をも有し、あ
るいは組成物における抗酸化剤の使用が所望の付加的な
酸化安定性を与え得るのに十分な熱安定性を有する。 【0037】本発明の接着剤組成物はまた、米国特許第
4,434,261 号明細書に開示された押出し可能
な自己支持性シートとも異なり、これらのシートは接着
剤として適用するときだけ加熱され、それ故に長期間加
熱の分解作用に露されず、そして液体または溶融状態に
する加熱にも全く露されない。 【0038】驚くべきことに、本発明の組成物は、極性
および非極性の両方の多種多様な被着体への適用という
点でホットメルト接着剤としての卓越した融通性を有し
、そしてこの目的に有用であるほど十分な熱安定性を有
するホットメルト接着剤を提供する。 【0039】本発明の接着剤組成物は、液体状態で用い
られるホットメルト接着剤のための従来の手段で適用さ
れる。この接着剤組成物を溶融液体の形で被着体に塗布
し、続いてこの第1の被着体上のまだ溶融液体状態にあ
る接着剤組成物を第2の被着体と接触させ、そして得ら
れた複合構造物を冷却して接着層を生成させる。被着体
は通常室温にあり、接触工程は通常被着体間で接着剤組
成物の一様な分布を得るのに十分な圧力をかけて行われ
る。 【0040】本発明の接着剤組成物により互いに接着さ
せることのできる被着体または基体は、同じまたは異な
る材料、例えば金属、木、紙、極性及び非極性のプラス
チックスであってよい。プラスチックスの例には、ポリ
エチレン、ポリカーボネートを含むポリエステル、ポリ
メチルメタクリレートを含むポリアクリレート、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニルおよびABS重合体が包含され
る。金属の例には、アルミニウムおよびステンレス鋼が
包含される。 【0041】 【発明の効果】本発明のホットメルト接着剤組成物は、
適用温度で溶融液体状態にあり、優れた熱安定性および
酸化安定性を有し、金属、木、紙、極性および非極性プ
ラスチックス等の広範囲の被着体を良好に接着させるこ
とができる。本発明のホットメルト接着剤組成物は従来
のホットメルト接着剤アプリケーターにより適用できる
。 【0042】 【実施例】これらの実施例において、試験された接着剤
組成物を作る操作は次のとおりでった。350°F(1
77℃)に加熱されたブロックに入れた1パイント塗料
カン中で、少量の接着剤調製物を製造した。まず粘着付
与剤、可塑剤(用いる場合)および抗酸化剤を加え、溶
融したのち三元共重合体を徐々に加えた。これらの混合
物を、市販の3枚羽根プロペラ攪拌器を用い、空気駆動
モーターで三元共重合体が溶融し、完全に溶解するまで
攪拌した。 【0043】これらの実施例における接着試験は次のよ
うに行った。用いた基板は寸法が3×1×1/4インチ
のパネルであった。接着力はいわゆる「ボタンテスト」
を用いて試験した。これは次のように行った。約177
℃の接着剤を室温下1方の基板に塗布し、次いで同様に
室温下第2の基板を接着剤の上に置き、2個の基板を指
の圧力を用いて互いに加圧した。2個の基板を、全接着
面積が約1平方インチになるように互いに横方向に加圧
した。接着剤が冷却固化したのち、基板をInstro
n テスターで0.5インチ/分で引き離すことにより
接着力を試験した。接着を破壊するのに必要な力を記録
した。 【0044】熱安定性は、7スピンドルを用いたブルッ
クフィールド粘度計、モデルRVTを用いて測定した。 粘度は粘度計中で種々の時間後に測定した。酸化安定性
は、約177℃のエアオーブンに入れた直径2インチの
開放容器中に接着剤組成物を指示された時間放置するこ
とによって測定した。この容器に、溶融材料が約1/4
インチの深さになるのに十分な材料を充填した。次いで
冷却した熱風バクロ材料を177℃のブルックフィール
ド粘度計に移送することによって粘度を測定した。 【0045】本発明の実施例についての以下の記載にお
いて、部および%は特に指示しない限り重量による。 【0046】 【実施例1〜10および比較例C1〜C3】これらの例
では、本発明の組成物および比較調製物の良好な熱安定
性および酸化安定性を説明する。抗酸化剤はエチレン共
重合体ホットメルト接着剤に一般に用いられる。ここで
は’Irganox’1010 を用いた。熱安定性の
結果を表1に、酸化安定性の結果を表2に示す。三元共
重合体の安定性がより良好であることは、調製した接着
剤の熱安定性がより良好であることを意味し、これはよ
り良好な加工融通性を与える。実施例1〜4は、エチレ
ンとアクリレートおよび一酸化炭素または二酸化硫黄と
の種々の三元共重合体を用いた調製物が、3時間後には
不安定であるエチレン酢酸ビニル一酸化炭素三元共重合
体よりもいっそう熱安定であることを示す。換言すれば
、EVA(C1)と共重合したターモノマーはこの三元
共重合体の熱安定性をほぼ破壊したが、三元共重合体が
COを含有する本発明の組成物は極めて熱安定であった
。実施例1の組成物は比較的高い粘度を有した。これは
より大きい割合の粘着付与剤、あるいは適用温度でより
大きな流動性を与える異なる粘着剤を使用すること、お
よび/または相溶性可塑剤および/またはワックスを組
成物に添加することにより減少させることができる。実
施例5〜7および比較例C2は、エチレンn−ブチルア
クリレート一酸化炭素三元共重合体が驚くべきことに、
一酸化炭素を含有しないエチレンn−ブチルアクリレー
ト重合体と全く同様に安定であることを示す。一酸化炭
素はこの濃度では熱安定性を害することがなく、そして
後の例から知られるように、一酸化炭素は接着剤の質を
改善する。実施例8〜10および比較例C3は、本発明
の組成物の酸化安定性を示す。指示された濃度のCOの
存在は酸化安定性に有意な影響を及ぼさない。安定性は
比較例C3の場合と同様に良好である。 【0047】 【表1】 【0048】表 1熱 安 定 性(調製物:
実施例1〜4および比較例C1では40部の重合体、6
0部のForal 105 、1部の’Irganox
’1010 。実施例5〜7および比較例C2では35
部の重合体、65部のForal 105 、0.2部
の’Irganox’1010 ) 例番号
樹 脂 176℃の粘度
、センチポイズ×10−2
(重量%) 初期 3時間 24時間
48時間 72時間 96時間─────────
─────────────────────────
── 1 E/iBA/CO
(54/37.4/8.6)
2000 2000 2920
2 E/MA/CO
(63.7/26.3/10) 105
102.5 190 3
E/EA/CO (51.6/31
.9/16.5) 160 160
230 4 E/nBA/SO
2 (61.4/29.3/9.3
) 95 93 90
C1 E/VAc/CO
(66/24/10)
157 1000 5 E/
nBA/CO (63/19
/12) 32.8
39.7 41.2 43.9 4
8 6 E/nBA/CO
(66/25/9)
38.6 42.6 5
0 68 7 E/n
BA/CO (71/25/
4) 44.6 5
6 59 58 65
C2 E/nBA
(80/20) 3
7.2 45.5 49.
1 53 55.5 【0049】 【表2】 【0050】表 2酸 化 安 定 性(調
製物:35部の重合体、65部のForal 105
、0.2部の’Irganox’1010 ) 例番号 樹 脂
350°Fでの粘度
(重量%) 初期 24時間 48時間
72時間 96時間───────────────
─────────────────────
8 E/nBA/CO
(69/19/12) 32.8
28.2 28.4 27.2
27.4 9 E/nBA/C
O (66/25/9)
38.6 29.8 26
26 27.7 10
E/nBA/CO
(71/25/4) 44.6 3
7.2 29.8 29.4 29
C3 E/nBA
(80/20) 37.2
43.2 49.5 62
67.5 ’Irganox’1010,CAS
登録6683−19−8【0051】 【実施例11〜13および比較例C4】実施例11〜1
3および比較例C4は、E/nBAとE/nBA/CO
とを比較した種々の範囲の粘着付与剤との相溶性を説明
する。粘着付与剤の有用性を評価するに際しては、最終
組成物は相溶性であると共に脆くなくて柔軟であること
が必要である。表3に示す試験結果は、25重量%のn
BAを含む2種の三元共重合体および26重量%のnB
Aを含む共重合体に関しては、CO濃度が低かろうが(
4%)高かろうが(9%)、三元共重合体の相溶性が実
質的により大きいことを示す。三元共重合体成分を実施
例13におけるようにさらに変えると、比較例C4と比
較して相溶性を示す組成物がより多く得られる。広範囲
の粘着付与剤との有用な相溶性は、組成物を融通性のあ
るものにする。不透明は非相溶性の徴候である。 【0052】 【表3】 【0053】C=相溶性、I=非相溶性、F=柔軟、B
=脆い、 O=不透明(1)Hercules In
c. 製ロジン酸(2)Hercules Inc.
製ロジンエステル(3)Hercules Inc.
製ロジンエステル(4)Reinchhold Che
m.製テルペンフェノール樹脂(5)Hercules
Inc. 製純粋モノマー芳香族樹脂(6)Herc
ules Inc. 製炭化水素樹脂(7)Nevil
le Chem. 製芳香族炭化水素(8)Reich
hold Chem. 製テルペンフェノール樹脂(9
)Goodyear Tire and Rubber
Co.製合成ポリテルペン(10)Arizona
Chem. 製ロジンエステル(11)Hercule
s Inc. 製重合α− ピネン(12)Hercu
les Inc. 製変性ロジンエステル【0054】 【実施例14〜27および比較例C5〜C10】実施例
14〜27および比較例C5〜C10は、異なる型の粘
着付与剤を用いて調製された種々の三元共重合体が、様
々な基板の全てに接着力を示し、この接着力がエチレン
酢酸ビニルまたはエチレンブチルアクリレート樹脂調製
物よりも一般に優れていることを示す。三元共重合体が
極性の性質を有するにもかかわらず、ポリエチレンのよ
うな非極性樹脂に対する接着力さえもさらに顕著に良好
である。エチレン酢酸ビニル一酸化炭素三元共重合体は
良好な接着力を与えるが、先にみられたように、熱に不
安定である。実施例26および27は、可塑剤も存在す
るならば極めて低濃度の第2のモノマーが種々の基板に
十分な接着力を与えることを示す。実施例27は、第2
のモノマーのこの低濃度において、可塑剤の濃度を高め
ると、接着挙動が改善されることを示す。結果を表4に
示す。大部分の場合に粘度を測定しなかったが、すべて
の調製物は適用温度において液体であった。 【0055】 【表4】 【0056】 【表5】 【0057】NM 測定せずNT 試験せずT1=
Foral 105 、T2=Kristolex 3
070P1=Plastal 550 、C.P.Ha
ll,Company製可塑剤1.アルミニウム2.高
密度ポリエチレン3.’Lexan’ ポリカーボネー
ト樹脂4.’Lucite’アクリル樹脂5.ポリスチ
レン樹脂6.硬質ポリ塩化樹脂7.アクリロニトリルブ
タジエンスチレン樹脂8.134の値は得られる最高の
読みであった。 【0058】本発明の多くの著しく異なる態様をその精
神および範囲からそれることなく行うことができるので
、本発明は特許請求の範囲で特定された以外はその特別
の態様に限定されるものではないと理解すべきである。
Claims (8)
- 【請求項1】 エチレン約40〜87重量%、アルキ
ルアクリレートおよびアルキルビニルエーテル(ここに
アルキルは1〜8個の炭素原子を有する)からなる群か
ら選ばれた第2のモノマー約5〜50重量%、一酸化炭
素および二酸化硫黄からなる群から選ばれた第3のモノ
マー約3〜30重量%を含有するエチレン三元共重合体
(上記の量は三元共重合体の重量に基づく)、相溶性の
粘着付与剤約5〜80重量%(三元共重合体と粘着付与
剤の合計重量に基づく)、および相溶性の可塑剤0〜3
0重量%(ただし、第2のモノマーが10重量%以下で
存在する場合には、可塑剤のレベルは約4重量%以上で
ある)から本質的に構成される適用温度において、溶融
液体であるホットメルト接着剤組成物。 - 【請求項2】 177℃における溶融液体の粘度が約
50,000cps以下である請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 第2のモノマーが15〜40重量%の
量で存在し、第3のモノマーが一酸化炭素である請求項
1記載の組成物。 - 【請求項4】 粘着付与剤が30〜70重量%の量で
存在する請求項3記載の組成物。 - 【請求項5】 相溶性のワックスを含有する請求項1
記載の組成物。 - 【請求項6】 有効量の抗酸化剤を含有する請求項1
記載の組成物。 - 【請求項7】 請求項1記載の接着剤組成物を、この
組成物が溶融液体に変換するように高められた温度にお
いて、金属、木、紙、厚紙、極性および非極性のプラス
チック材料からなる群から選ばれた任意の被着体に適用
し、該組成物が溶融液体状態にある間に、適用された組
成物を第2の被着体と接触させ、そして得られた複合構
造物を冷却する接着方法。 - 【請求項8】 該プラスチック材料がポリエチレン、
ポリエステル、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニルおよびアクリロニトリルブタジエンスチレン
共重合体からなる群から選ばれる請求項7記載の接着方
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52537890A | 1990-05-17 | 1990-05-17 | |
| US07/525378 | 1990-05-17 | ||
| US67091491A | 1991-03-13 | 1991-03-13 | |
| US07/670914 | 1991-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04227982A true JPH04227982A (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=27061772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11314791A Withdrawn JPH04227982A (ja) | 1990-05-17 | 1991-05-17 | エチレン三元共重合体をベースとするホットメルト接着剤およびそれを用いた接着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04227982A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001524385A (ja) * | 1997-12-01 | 2001-12-04 | エイチ・ビー・フラー・ライセンシング・アンド・ファイナンシング・インコーポレイテッド | 熱可塑性コーティングの製造方法及びこれより形成された製品 |
| US7358289B2 (en) | 2002-10-22 | 2008-04-15 | 3M Innovative Properties Company | Heat-curable adhesive composition |
| JP2021115788A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | 三井・ダウポリケミカル株式会社 | 積層体 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11314791A patent/JPH04227982A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001524385A (ja) * | 1997-12-01 | 2001-12-04 | エイチ・ビー・フラー・ライセンシング・アンド・ファイナンシング・インコーポレイテッド | 熱可塑性コーティングの製造方法及びこれより形成された製品 |
| US7358289B2 (en) | 2002-10-22 | 2008-04-15 | 3M Innovative Properties Company | Heat-curable adhesive composition |
| JP2021115788A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | 三井・ダウポリケミカル株式会社 | 積層体 |
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