JPH05239285A - 良好な開放時間を有し、そして薄層に塗布した場合に耐クリープ性接合を形成するホットメルト組成物 - Google Patents

良好な開放時間を有し、そして薄層に塗布した場合に耐クリープ性接合を形成するホットメルト組成物

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JPH05239285A
JPH05239285A JP4336255A JP33625592A JPH05239285A JP H05239285 A JPH05239285 A JP H05239285A JP 4336255 A JP4336255 A JP 4336255A JP 33625592 A JP33625592 A JP 33625592A JP H05239285 A JPH05239285 A JP H05239285A
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substrate
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adhesive
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JP4336255A
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English (en)
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Dennis D Hansen
デニス・ドナルド・ハンセン
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/
アクリル酸n-ブチルコポリマーおよび粘着化樹脂を必須
成分として含有するホットメルト組成物であって、室温
の基材上に薄層として付着させた場合に少なくとも５秒
の制限された開放時間を有する組成物。 【効果】 室温の基材上に薄膜として付着させた場合
に、少なくとも５秒の制限された開放時間および耐クリ
ープ性を示すホットメルト組成物が提供された。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはホットメル
ト組成物に関し、特に、エチレン/酢酸ビニル(EVA)コポ
リマー、エチレン/アクリル酸n-ブチル(EnBA)コポリマ
ーおよび粘着化樹脂(tackifying resins)ベースのホッ
トメルト組成物に関する。本発明によるホットメルト組
成物は良好な開放時間を有し、そして薄層に塗布した場
合に耐クリープ性接合を形成する。
【０００２】
【従来の技術】ホットメルト組成物は、室温では固体で
あるが加熱することにより容易に溶融して粘調な液体に
なる熱可塑性材料を含有すると一般的には理解されてい
る。溶融組成物は基材に塗布され、その基材は第二の表
面と貼り合わされる。組成物は冷却すると急速に固形化
し、ついで結晶化もしくは「凝固(sets up)」し、そのこ
とにより基材と第二の表面との間に接合を形成する。従
って「凝固時間(set time)」という用語は、ホットメルト
組成物が結晶化して基材と第二の表面とが貼り合わされ
た後に、基材と第二の表面との間の接合が形成するのに
必要な時間を定義するために採用される。
【０００３】「セットタイム」は「開放時間」(ここでは、
時には「粘着接合範囲」と呼ばれる)とは区別すべきであ
り、後者は加熱しない室温(約20℃〜22℃)の基材に塗布
した後、ホットメルト組成物が粘着性のままである時間
を言う。ひとたび「開放時間」が過ぎるとホットメルト組
成物は粘着しなくなり、基材と第二の表面は、組成物が
再活性化可能でなければ(例えば、組成物に再び粘着性
を与えことができる)、うまく貼り合わせることはでき
ない。
【０００４】ホットメルト組成物の典型的な使用には、
書籍の装丁および梱包操作のような低強度製品の高速自
動化装置が含まれる。ホットメルト組成物は伝統的に、
基材に液滴として塗布される。液滴の形で塗布される場
合は、現在知られているホットメルト組成物は、少なく
とも５秒の開放時間および比較的短いセットタイムとい
う二つの有利な性質を提供する。少なくとも５秒の開放
時間は接合すべき表面と貼り合わせるのに充分な時間を
与え、一方短いセットタイムは、貼り合わせた表面がす
ぐにクランプまたは共に保持する必要がない程度に結晶
化することを示す。短いセットタイムは、書籍の装丁お
よび段ボール箱組立装置をその最高速度で運転すること
を可能にする。
【０００５】この様な組成物が示す他の特徴は、その
「耐クリープ性」接合を形成する能力である。「耐クリー
プ性」とは、接合が一定のひずみ(strain)の下に一定の
負荷に耐える接合の能力のことである。「クリープ」する
接合はひずみのもとに徐々に移動する。「クリープ」し易
い接着剤で共に接合した物体は移動し、正しい場所に留
まらず、剥落する(fail)こともある。「耐クリープ性」接
合はこの傾向に抵抗する。
【０００６】しかしながら、ホットメルト組成物を液滴
として塗布することが常に望ましいとは限らない。接着
剤の液滴が基材上に付着し、第二の表面がそれに貼り合
わされると、液滴は圧縮され、基材と第二の表面との間
に広がる。ある場合には、組成物は貼り合わせた表面の
末端を越えて押し出され、汚い美観を損なう外観を呈す
る。一方、組成物が貼り合わせた表面の末端に充分広が
らなければ、基材と第二の表面との間の脱ラミネーショ
ンの機会が増える「エッジギャップ」といわれる状態をつ
くりだす。一般に、組成物の液滴を圧縮することにより
ホットメルト組成物が基材と第二の表面の間に分布する
場合は、基材を均一に覆い全体にわたり実質的に等しい
厚さの組成物の層を得ることは困難である。この様な分
布を得ることができなければ、ホットメルト組成物の不
均一な塗布が基材全体に伝般する(すなわち、ホットメ
ルト組成物の不均一な塗布が目視で明瞭になる)ため
に、比較的薄い基材を接合する場合に問題が生じる。
【０００７】ホットメルト組成物の液滴としての塗布
は、他の望ましくない現象と関連する。液滴は、特に基
材が薄い場合、基材全体を歪ませる。また、液滴は多孔
質基材を不可逆的に汚染する。
【０００８】従って、基材に薄層で実用的に塗布できる
ホットメルト組成物に対して、かなりの必要性がある。
この様なホットメルト組成物は、液滴として塗布される
ホットメルト組成物に対して非常な利点を提供する。例
えば、組成物を実質的に一定の厚さの層で基材の全表面
に均一に塗布することができる。組成物が基材の末端を
越えて押し出されたり、その末端に充分に広がらない可
能性は大きく減少する。同様に薄層が基材に伝般し、歪
ませ、または基材を永久的に汚染することがより少なく
なる。
【０００９】現在知られているホットメルト組成物は、
室温の基材上に薄層として広がる場合に結晶化して耐ク
リープ性接合を形成する。望ましくないことに、これら
の組成物もまた１〜２秒台のきわめて短い開放時間を示
す。この様な短い持続の開放時間は、貼り合わせる表面
が付着した接着剤と１〜２秒以内に合わされる高速自動
段ボール箱封印操作のような特定の用途には許容される
が、他の場合には少なくとも５秒の開放時間を有するこ
とが望ましい。例えば、標識、公告看板および(段ボー
ル箱の封印に比べて)比較的大きな表面積を有する他の
製品の組立では、接着剤が粘着性である間に製品の組立
を完了するに充分な時間を提供するために、比較的開放
時間の長い接着剤が要求される。
【００１０】凸版印刷、ダイカット部品、衣装宝石箱の
ような他の産業では、接着接合すべき二つの部分はお互
いに注意深く、正確に位置決めしなければならない。少
なくとも５秒の開放時間を有する接着剤は、この様な部
品の組立作業者に接合部分を正確に位置決めし、必要な
らばそれらが正しく配置するまで再位置決めするのに充
分な時間を提供する。薄膜状に広げられた場合に、現在
知られているホットメルト接着剤によって与えられる１
〜２秒の開放時間は、精密な設置をするためには単に短
かすぎる(接着剤は部品が正しく位置決めされる前に非
粘着性となる。)。
【００１１】感圧接着剤は室温で本質的かつ永久に粘着
性である部類の材料であり、実質的に無限の開放時間を
有する。感覚的には、実質的に無限の開放時間を有する
材料は表面積の大きい製品、または精密部品の組立に、
その間にこれらの製品の組立を完了することのできる長
い時間の故に適している様に思われる。しかしながら必
ずしもそうではない。接着剤の開放時間が増加するにつ
れて、塵や他の物質が接着表面を汚染する機会が、粘着
性接着剤が容易にそれらを保持するために増大する。汚
染は、特に衣装宝石箱のような製品では美観的に不愉快
である。より重要なことは、接合前に接着表面に付着し
た汚染物は、接着剤が利用できる表面積を減少させるこ
とにより、接合の最終的な強度を弱め得る。
【００１２】感圧接着剤の実質的に無限の開放時間はま
た、長期保存や在庫管理の問題を生じる。例えば標識や
広告板のようなある種の製品の製造には、仕上がり製品
を提供するために数個のパネルを積層する工程が含まれ
る。パネルの数とタイプは製品の最終サイズ、製品が置
かれる場所、および顧客の好みに依存する。従ってこの
様な製品の製造者にとっては、顧客の要請により仕上が
りパネルの迅速な組立を促進するために、接着剤がプレ
コートされたパネルの在庫を維持することが望ましい。
しかしながらこれらのパネルが感圧接着剤で塗布されて
いる場合は、本質的かつ永久的に粘着性である表面が容
易に塵やゴミを保持し、プレコートされたパネルの有用
な保存を実質的に不可能にする。また、プレコートされ
たパネルを積み重ねると隣り合ったパネルに接着するた
めに、(高価で扱いにくい剥離ライナーを使用しなけれ
ば)便利に積み重ねることができない。
【００１３】従ってこの様なパネルのプレコートに使用
される接着剤は、パネルを容易に前もって製作し保存す
る事ができる様に、制限された開放時間を有することが
望ましい。もちろん接着剤は、仕上げられた製品の組立
が引続き完成できる様に再活性化(すなわち、粘着性条
件へ再生されること)が可能でなければならない。
【００１４】さらに、感圧接着剤組成物(ホットメルト
感圧接着剤と考えられるものでも)は、薄層状に広げら
れた場合耐クリープ性接合を形成しない。上述の様に、
クリープし易い接着剤で接合された対象物は移動し、そ
の場所に留まらず、剥落することもある。精密部品の接
合では、耐クリープ性接着剤は部品の正確な位置決めを
乱す移動の防止を補助する。
【００１５】従って、ホットメルト組成物は、薄層状に
広げられたとき制限された開放時間、つまり、約５秒を
上回る(通常のホットメルト組成物を越える様に)が、実
質的に無限ではない(通常の感圧接着剤で生じる様な塵
汚染の機会を減らす様に)開放時間を有することが望ま
しい。
【００１６】ホットメルト組成物はしばしば、通常「グ
ルーガン(glue guns)」と呼ばれるディスペンサーで塗布
される。この様な装置では組成物は、装置の後方にある
電気的に加熱されたウエルまたはチャンバー中に、空気
力学的または機械的に駆動される比較的固い固形スティ
ックまたはロッドの形で提供される。現在知られている
組成物の大部分では、組成物を溶融しその粘度を下げる
ためにウエルが少なくとも約350〜400゜F(177〜204℃)に
加熱されていることが必要である。溶融した組成物は装
置の樽状部分から押し込まれ、その反対の端から出て基
材に塗布される。吐出される溶融組成物の温度は、典型
的には約330〜380゜F(166〜193℃)である。
【００１７】約350〜400゜F(177〜204℃)で塗布しなけれ
ばならないホットメルト組成物は、液滴または薄層とし
て付着するいづれの場合でも特有の問題を生じる。例え
ば、この様な温度でホットメルト組成物を不注意に使用
すると、それと接触してひどい火傷をする。またこの様
な組成物を比較的熱に敏感な基材(例えば伸延ポリスチ
レン)と組み合わせて使用することは、それが溶融する
ためにできない。さらに、この様なホットメルト組成物
は塗布することがより困難である。比較的高い溶融温度
の故に、接着剤ロッドを溶融させるためには大きな電力
が必要であり、携帯用電源(例えばバッテリー等)を使用
する可能性を制約する。同様に、グルーガンを適当な操
作温度に加熱するのに必要な時間が増加する。
【００１８】ホットメルト用途におけるEVAコポリマー
の使用は幾つかの文献において述べられている。1971年
５月26日に発行されたチイサム(Cheetham)らに付与され
た英国特許明細書第1,233,797号には以下のように記載
されている。「紙材料を接合するために知られているホ
ットメルト接着剤は、例えば、エチレン/酢酸ビニルコ
ポリマー、樹脂およびワックスからなる固形分100％系
である。・・・しかしながら、このような接着剤で形成
された紙基材は約50℃の温度において許容できないクリ
ープまたは不完全部分(part completely)を示す。この
ような接着剤でできたパックは熱帯保存条件において不
良である。」(第１頁、第15〜38行)。
【００１９】1980年に、アドヘシブズ・エイジ(Adhesiv
es Age)、1980年３月、第37〜41頁にダンカン(Duncan)
らにより報告された「ホットメルトPSAのためのEVAおよ
びEVAコポリマーには、以下のように述べられている。
「エチレン/酢酸ビニル(EVA)コポリマーはホットメルト
パッケージ封止接着剤用のベースポリマーとしてよく用
いられている。」ダンカンらは、感圧接着剤を提供する
ために種々の粘着化樹脂と混合しうるEVAコポリマーを
開示している。得られる接合の開放時間または粘着接合
範囲および耐クリープ性は議論されていないが、この文
献は、エステル樹脂または芳香族炭化水素と組み合わせ
てEVAを用いることにより、「感圧テープおよびラベルに
適したホットメルトを処方しうるが、これらは構造用途
に必要とされる剪断強度に欠ける。」と結論づけてい
る。
【００２０】アリナイ(Aliani)らに付与された米国特許
第4,613,632号には、粘着性付与剤として機能し、濡れ
を補助する樹脂を含有するEVAベースのホットメルト接
着剤が記載されている。アリナイらの接着剤はワックス
を含有しうるけれども、好ましくはワックスを含有しな
い。このEVAは、ワックスを含有しないホットメルト系
において11〜40重量％の酢酸ビニル含有量と700〜10,00
0の溶融指数とを有する。
【００２１】現在知られている他の文献では、ホットメ
ルト用途へのEnBAコポリマーの使用に言及している。例
えば、D.ウィーリンスキ(Wielinski)による「EnBA樹脂は
ホットメルトに熱および油に対する耐性を付与する」(ア
ドヘシブ・エイジ(AdhesiveAge))、11月、1989年、第30
頁〜)には、エチレン/酢酸ビニル組成物において酢酸ビ
ニルをアクリル酸n-ブチルへ置換することができ、その
ことにより改良された低温可撓性、油耐性および熱安定
性のような特定の改良された樹脂特性が得られることを
記載している。n-ブチルアクリレートは酢酸ビニルと比
較して高い塗布温度で用いることができ、種々の粘着化
樹脂およびワックスとより広い適合性を有することが記
載されている。
【００２２】この文献は400以下の溶融指数を有するEnB
Aコポリマーについてのみ記載している。そして、400を
上回る溶融指数を有するEnBAコポリマーが有用であるこ
とについての示唆はない。高い溶融指数を有するコポリ
マーは低い溶融指数を有するそれらと比較してより低い
温度で用いることができる。上述のように、より低い温
度で用いうるホットメルト組成物には多くの利点があ
る。さらに、より高い溶融指数のコポリマーは与えられ
た温度において低粘性である傾向にあり、そのことによ
り、より容易に流動し、より良好な基材に対する濡れを
提供する。一般に、これらの組成物は使用が容易であり
安全でもある。
【００２３】共にブラディー(Brady)らに付与された米
国特許第4,816,306号およびこの分割米国特許第4,874,8
04号「エチレン/アクリル酸N-ブチルに基づくホットメル
ト接着剤」には、EnBAコポリマーに基づくホットメルト
接着剤が開示されている。これらの特許には、本質的に
35〜45重量％のEnBAコポリマー、35〜55重量％のテルペ
ンフェノール性粘着化樹脂および10〜20重量％の高融点
合成ワックスからなるホットメルト組成物を開示してお
り、これらはラピッド-ファイヤー自動化カードボード
ケース(rapid-fire automated cardboard case)および
カートン封止装置に高速において特に有用である。この
接着剤組成物は175℃の床において塗布され、その後、
圧迫される。
【００２４】フラナガン(Flanagan)らに付与され、1971
年10月26日に発行された米国特許第3,615,106号「ハード
カバー本の製造」には、38％のEnBA、20％のパラフィン
ワックス、35％の粘着化樹脂および７％のポリエチレン
を含有するホットメルト接着剤を開示している。この組
成物は強固に綴じられた本を製造するのに有用である。
好ましくは、このEnBAは約1.0〜20.0の範囲の溶融指数
を有する。この組成物は約300〜400゜Fの温度で塗布され
ることにより、厚さ５〜30ミルの湿潤被覆を提供する。
【００２５】従って薄層状に広げられたとき、少なくと
も５秒の制限された開放時間を有するホットメルト組成
物が必要である。少なくとも５秒の開放時間を有する組
成物は、表面積の大きい基材や精密部品を接合する場合
に必要である。しかしながらこの様な組成物の開放時間
は制限されなければならない。即ち、基材の末端への塵
汚染の可能性と、接合前に塵が粘着性表面を汚染する場
合に生じる接合強度の劣化を減少させるために、それら
は感圧接着剤が有するような実質的に無限の開放時間を
有してはならない。
【００２６】この様な組成物が特に精密部品の接合に使
用される場合は、耐クリープ性であれば有利である。
【００２７】他のいくつかの特性がホットメルト組成物
の有用性に寄与している。例えば、手による圧力を上回
る圧を加えないで、もしくは手による圧力付加により発
生する以上の熱を与えないで接合が形成されるならば好
ましい。この様な接合形成特性を有する組成物は、きわ
めて使い易いであろう。大きく厄介なヒートプレスは部
品を組み立てる際に不要となる。
【００２８】現在知られているEVAコポリマーまたはEnB
Aコポリマーのいずれかベースのホットメルト組成物は
加熱しない(すなわち、室温の)基材上に薄膜として付着
させた場合に、少なくとも５秒の制限された開放時間お
よび耐クリープ性の両方を示さない。さらに現在知られ
ているこれらの組成物は、熱または手による圧力を上回
る圧を加えないで接合を形成する能力と組み合わせたこ
れらの特徴を示さない。
【００２９】
【発明の要旨】本発明はホットメルト組成物を提供す
る。この組成物は加熱していない(すなわち、ほぼ室温
の)基材上に設けることにより約50〜250μmの厚さの薄
層を形成する。この組成物は、限定された開放時間を有
し、それは室温(約20〜22℃)において少なくとも５秒で
ある。そしてこの組成物は熱または手による圧力を上回
る圧力を加えることなく耐クリープ性の接合を形成す
る。
【００３０】さらに詳しくは、本発明のホットメルト組
成物は、エチレン/酢酸ビニル(EVA)コポリマー、エチレ
ン/アクリル酸n-ブチル(EnBA)コポリマーおよび粘着化
樹脂を必須成分として含有する。
【００３１】好ましくは、EVAコポリマーは約14〜35％
の酢酸ビニルを含有し、少なくとも150の溶融指数を有
する。好ましくは、EnBAコポリマーは約25〜40％のアク
リル酸n-ブチルを含有し、少なくとも約400の溶融指数
を有する。EVAおよびEnBAコポリマーは、50〜200部の粘
着化樹脂(合計コポリマー重量100部に対して)と配合さ
れる。
【００３２】粘着化樹脂は、ポリテルペン樹脂、水素化
ウッドロジン、水素化炭化水素、芳香族炭化水素などお
よびそれらのブレンドからなる群から選択されうる。好
ましくは、粘着化樹脂は、約80〜125℃にボール軟化点
(ball softening point)を有しており、約0.5〜50モル
％の芳香族およびオレフィンを組み合わせた含有量を有
する。
【００３３】ホットメルト組成物にはEVAコポリマーが
広範に用いられているけれども、EnBAコポリマーは、EV
Aコポリマーが有しない熱安定性等に関する特徴を有す
る。本発明によるEVAおよびEnBAコポリマーのブレンド
は、それぞれの有利な特性を組合わせる。
【００３４】例えば、本発明による新規なホットメルト
組成物は加熱していない(すなわち、室温、約20〜22℃)
の基材上に広がるように溶解し得、少なくとも５秒、好
ましくは少なくとも30秒の制限された開放時間を示す。
その開放時間は、感圧接着剤のように実質的に永遠では
ない。数分以内にこの組成物は結晶化し、接合は耐クリ
ープ性となる。本発明の組成物は非常に容易に使用で
き、耐クリープ性を示す従来のホットメルト接着剤より
も著しく低温において薄層に広げることができる。
【００３５】
【発明の構成】本発明は、エチレン/酢酸ビニル(EVA)コ
ポリマー、エチレン/アクリル酸n-ブチル(EnBA)コポリ
マーおよび粘着化樹脂ベースのホットメルト組成物に関
する。好ましい形態では、本発明による組成物はホット
メルト接着剤として使用される。以下の記述は組成物の
ホットメルト接着剤としての使用に焦点を当てている
が、それらはまたホットメルト被覆剤および封止剤とし
ても有用であることは理解されるであろう。
【００３６】本発明によるホットメルト組成物は、単一
EVAベースまたはEnBAベースのホットメルト組成物には
従来見られなかった望ましい性質の組み合せを示す。本
発明による組成物は制限された開放時間または粘着接合
範囲(約20〜22℃の室温で組成物が粘着性のままである
時間)を有する。即ち、本発明による組成物は実質的に
無限でなく、５秒を越える開放時間を有する。従って本
発明による組成物は、これまでに詳細に説明された様に
塵の取り込みの劣化効果や他の問題を最小にして、表面
積の大きい基材、および精密部品の接合に充分な時間を
提供する。
【００３７】ここに説明される新規組成物は最終的には
結晶化して耐クリープ性接合(例えば安定な耐剥落性接
合(failure-resistant bonds))を形成する。本発明によ
る組成物で形成される接合は、手による圧力を上回る圧
を、若しくは手による圧力付加由来の熱を上回る熱を加
えることなく形成される。驚くべきことに、これらの性
質は組成物が薄膜(厚さ約50〜250μ)として加熱しない
(例えば室温の)基材上に広げられた場合でも達成され、
これは現在知られているホットメルト組成物とは大いに
対照的である。
【００３８】これら全ての利点に加えて、本発明による
組成物は通常のアプリケーターで塗布できるが、現在知
られているホットメルト組成物の大部分が約350〜400゜F
(177〜204℃)の範囲の塗布温度を有するのに対し、約26
0゜F(127℃)以下の比較的低温である。従って本発明によ
るホットメルト組成物は、現在知られているものの大部
分とは対照的に、使用者に火傷をさせることが少なく、
熱に敏感な基材に使用することができる。
【００３９】このEVAコポリマーは、好ましくは500より
大きい、より好ましくは500〜2500の範囲の溶融指数を
有する。溶融指数が約500未満であれば、それから作製
されたホットメルト組成物は260゜F(127℃)以下の塗布温
度で、通常のホットメルト組成物ディスペンサーを用い
て基材上に容易に押し出しまたは塗布するには粘度が高
すぎる。より高い溶融指数のコポリマーの使用は、コス
トおよび市販品の入手の要素から実用的には制約される
が、本発明により使用されるEVAコポリマーの溶融指数
には有効な上限が無いと考えられている。
【００４０】EVAコポリマーの酢酸ビニル含有量は約14
〜35％、より好ましくは約23〜30％の範囲である必要が
ある。約35％を実質的に上回るVA含有量では、組成物は
柔らかすぎ非結晶性であり耐クリープ性の接合を強く形
成する能力を失う。しかしながら、VA含有量が実質的に
約14％未満であれば、薄層状に広げられた際にホットメ
ルト組成物は充分に粘着性でなくなる(すなわち、開放
時間が短すぎるようになる)。
【００４１】EVAコポリマーには少量の他の物質、例え
ば安定化剤、抗酸化剤、溶融指数調整剤(例えば、イソ
ブチレンおよびプロピレン)、およびコポリマーの物理
的性質を改変するのに有用なアクリル酸およびメタクリ
ル酸のような種々の反応性モノマーを含んでもよい。好
ましくは、これらの「他の物質」は全コポリマーの10重量
％未満を占める。
【００４２】有用なEVAコポリマーの代表例を以下に示
す。
【００４３】 見かけ 見かけ 商標 供給元 ％VA* 溶融指数* EP 4969-6W E.I.デュポン** 28 1000 EP 4957-1W E.I.デュポン 28 800 EP 4969-2W E.I.デュポン 28 800 エスコレン(ESCORENE) エクソン化学*** 28 500 UL7710 エスコレンMV02528 エクソン化学 27.5 2500 ウルトラセン クオンタム化学+ 28 950 (ULTRATHENE)647-35 エスコレンMV02514 エクソン化学 14 2500 AC400 アライド化学++ 15 未詳 *製造業者または販売業者の報告通り **E.I. duPont de Nemours & Co. ***Exxon Chem. Co. +Quantum Chem. Corp. ++Allied Chem. Corp.
【００４４】このEnBAコポリマーは、好ましくは400よ
り大きい、より好ましくは約700の溶融指数を有する。
溶融指数が実質的に約400未満であれば、それから作製
されたホットメルト組成物は260゜F(127℃)以下の塗布温
度で、通常のホットメルト組成物ディスペンサーを用い
て基材上に容易に押し出しまたは塗布するには粘度が高
すぎる。より高い溶融指数のコポリマーの使用は、コス
トおよび市販品の入手の要素から実用的には制約される
が、本発明により使用されるEnBAコポリマーの溶融指数
には有効な上限が無いと考えられている。
【００４５】EnBAコポリマーのアクリル酸n-ブチル(BA)
含有量は約25〜40％、より好ましくは約30〜38％の範囲
である必要がある。約40％を実質的に上回るBA含有量で
は、組成物は柔らかすぎ非結晶性であり耐クリープ性の
接合を強く形成する能力を失う。しかしながら、BA含有
量が実質的に約25％未満であれば、薄層状に広げられた
際にホットメルト組成物は充分に粘着性でなくなる(す
なわち、開放時間が短すぎるようになる)。
【００４６】EnBAコポリマーには少量の他の物質、例え
ば安定化剤、抗酸化剤、溶融指数調整剤(例えば、イソ
ブチレンおよびプロピレン)、およびコポリマーの物理
的性質を改変するのに有用なアクリル酸およびメタクリ
ル酸のような種々の反応性モノマーを含んでもよい。好
ましくは、これらの「他の物質」は全コポリマーの10重量
％未満を占める。
【００４７】有用なEnBAコポリマーの代表例を以下に示
す。
【００４８】 見かけ 見かけ No. 商標 供給元 ％BA* 溶融指数* A EA-89882 クオンタム化学** 35 400 B E-61382-48 E.I.デュポン*** 30 750 C E-63952-100B E.I.デュポン 25 750 D E-63952-100C E.I.デュポン 35 750 E E-63952-100D E.I.デュポン 40 750 *製造業者または販売業者の報告通り **Quantum Chem. Corp. ***E.I. duPont de Nemours & Co.
【００４９】市販のEnBAコポリマーB、C、DおよびEは、
少量(約１〜２％)のメタクリル酸を含有する。酸変性
(例えばメタクリル酸を使用して)コポリマーは増大した
耐熱性と高温強度が望まれる場合に特に有用であり、低
融点粘着化樹脂と共に使用するのに特に適する。
【００５０】本発明によれば、多様な粘着化樹脂(ここ
では、時には粘着化剤と呼ばれる)が使用される。代表
的な粘着化剤、および/または以下の実施例を調製する
ために使用された粘着化剤を以下の表に挙げる。
【００５１】 芳香族/オレフィン 見かけ 含有量 軟化点 No. 商標 供給元 (モル％) (℃) 備考 A クレアロン 安原油脂* 2.8 85 水素化ホ゜リテルヘ゜ン (CLEARON)P-85 B クレアロンP-115 安原油脂 2.8 115 水素化ホ゜リテルヘ゜ン C クリスタレックス ヘラクレス社** 68.1 85 メチルスチレン (KRISTALEX)3085 D ハーコタック ヘラクレス社 42.9 93 芳香族炭化水素 (HERCOTAC)LA95 E レガルレツ (LEGALREZ)1094 ヘラクレス社 0 94 水素化炭化水素 F ピッコライト ヘラクレス社 40 105 芳香族変性テルヘ゜ン (PICCOLYTE)HM106 G エスコレツ エクソン化学 評価せず 120 水素化炭化水素 (ESCOREZ)5320 H エスコレツ149A エクソン化学 16 105 芳香族変性 脂肪族炭化水素 I アルコン アラカワ*** 20 135 水素化炭化水素 (ARKON)M135 J ピッコライトHM90 ヘラクレス社 25 90 芳香族変性テルヘ゜ン *Yashuhara Yushi Kogyo Co., Ltd **Hercules Inc. ***Arakawa
【００５２】それぞれの粘着化樹脂の飽和脂肪族含有量
は、100％と上記芳香族/オレフィン含有量との差であ
る。組成物が薄膜として塗布された場合の室温における
延長された(protoracted)粘着性および耐クリープ性接
合という上記の優れた組み合せを提供するためには、粘
着化樹脂と、エチレン、酢酸ビニルおよびアクリル酸n-
ブチル部分のそれぞれの間にある種の相溶性がなければ
ならないと考えられている。
【００５３】粘着化樹脂とEVAおよびEnBAコポリマーの
エチレン部分との間の好ましい相溶性は、粘着化樹脂
が、炭素-13NMR分析(核磁気共鳴吸収、磁気共鳴イメー
ジングとしても知られている)で測定された少なくとも
0.5モル％の芳香族およびオレフィンを組み合わせた含
有量を有する場合実現する。しかしながら、芳香族/オ
レフィン含有量が実質的に約50モル％を越えた場合は、
粘着化樹脂はEnBAコポリマーの酢酸ビニルおよびアクリ
ル酸n-ブチル部分と充分に相溶性でなくなる。好ましい
芳香族/オレフィン含有量は２〜30モル％の範囲であ
る。相溶性が増すと美観上の目的に対する接着剤の透明
性が改善されるので、透明性が重要な場合は、粘着化樹
脂の飽和脂肪族含有量の50モル％以下が脂環式であるべ
きである。芳香族/オレフィン含有量は炭素-13NMR以外
の分析手法でも求められるが、異なる手法による結果が
相互に矛盾しないことが要請される。
【００５４】粘着化樹脂の見かけの(nominal)リングお
よびボール軟化点(見かけ軟化点)(ASTM試験法E-28で測
定)は、好ましくは80℃以上、より好ましくは80〜115℃
である。
【００５５】EVAおよびEnBAコポリマーのブレンドと組
合わせて用いるのに好ましい粘着化樹脂にはポリテルペ
ン樹脂、水素化ウッドロジン、および約80〜125℃の間
の見かけリングおよびボール軟化点を有するウオーター
ホワイト水素化ポリテルペン樹脂類のようなそれらの誘
導体が含まれる。上記一覧表の他に本発明に有用な粘着
化樹脂の例には、クレアロン(CLEARON)P-105およびクレ
アロンP-125(安原(Yashuhara)油脂工業社製)およびHM9
0、レガルレツ1078、レガライトM-355およびレガライト
7070(ヘラクレス社(Hercules Inc.))が挙げられる。
【００５６】好ましくは、100部のEVA/EnBAコポリマー
ブレンドに対して120〜170部の粘着化樹脂が用いられ
る。170部を越えるとこの新規なホットメルト接着剤か
ら作製される接合は対衝撃性に劣り、逆に120部を下回
るとこの接着剤の形成された層は粘着性に劣る。
【００５７】本発明のホットメルト組成物はEVAとEnBA
コポリマーとを粘着化樹脂とともにブレンドすることに
より処方しうる。一般に、このようなブレンドに用いら
れるEVAおよびEnBAコポリマーは上述したコポリマーの
基準を個々に満足するべきである。EVAおよびEnBAコポ
リマーのブレンドは個々の成分が保持する特定の特性の
利点を有する。例えば、EVAコポリマーに基づくホット
メルト組成物は周知であるけれどもEnBAコポリマーに基
づく組成物は異なる特性を提供しうる。このような異な
る特性には、高温におけるより優れた接合強度、高温に
おけるより良好な全体的な特性、それらで形成された接
合の増大された機械的可撓性およびより強力なタックが
包含される。EnBAと適当な粘着化樹脂とからのみ形成さ
れた接着剤組成物は柔らかいので取り扱いは容易である
けども、比較的硬くまたは合成の接着剤のロッドが要求
される接着用途においては柔らかすぎる場合がある。他
の場合には、市販されている１種または２種の組成物を
このブレンドに用いうる。
【００５８】EnBAコポリマーおよび粘着化樹脂の他に
も、本発明によるホットメルト組成物は少量の他の添加
剤を含有しうる。これは、この組成物を改変するために
ホットメルト処方中に用いられる。例えば、酸化防止
剤、安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、フィラー、粘度低
減剤(例えば、可塑剤など)、ポリマーバブル、ポリマー
中空粒子、ガラスバブルまたはビース、セラミックバブ
ルおよびメタル被覆セラミックまたはガラスバブルが包
含される。これらの添加剤は粘着接合範囲、最終接合強
度または組成物の耐熱性に材料的に悪影響を与えない範
囲の量でのみ存在させるべきである。典型的には、この
ような添加剤な合計量はホットメルト組成物の約25重量
％を上回らない範囲である。
【００５９】本発明によるホットメルト組成物は、不活
性雰囲気下、その軟化点より幾分高い温度でその成分を
混合して調製される。得られるホットメルト組成物はロ
ッド状、円筒状、スラグ状、ビレットまたはペレット状
に変えられ、既知の溶融容器バルクホットメルトアプリ
ケーターまたはペイルアンローダーから直接分注され
る。それらはまたフォームウエブにスプレーまたはブロ
ーされる。別法では、それらは剥離ライナー上に被覆、
押し出され、再活性化可能なフィルムを形成する。
【００６０】好ましくは、ホットメルト組成物は、それ
ぞれヅジキ(Dziki)の米国特許第4,621,748号および同第
4,457,457号に説明される様な「グルーガン(glue gun)」
タイプのディスペンサーの加熱されたウエルまたはチャ
ンバーに、機械的または空気力学的に供給されるスティ
ックまたはロッドとして提供される。「グルーガン」へ供
給できるスティックまたはロッドに容易に成形するには
柔らかすぎる本発明による組成物もまた、当業者によっ
て理解される様に、より好ましくは50〜125μmの厚さ
に、その組成物を含むカートリッジを使用してグルーガ
ンから分注される。
【００６１】好ましくは、ホットメルト組成物は約260゜
F(127℃)以下の温度で薄膜(約50〜250μ、好ましくは50
〜125μ)状に基材に塗布されるが、これを超える温度も
特定のホットメルト組成物の物理的性質によっては必要
となる。(これらの温度は分注された接着剤の実際の温
度のことではなく、むしろホットメルト「グルーガン」ア
プリケーターのサーモスタット温度である。)一旦組成
物が基材に塗布されると、基材は接着剤が粘着性である
間に第二の表面と貼り合わされる。基材と第二の表面は
手による圧力を上回る圧を付加せず、または手による圧
力付加に由来する熱を上回る熱を与えずに(ここでは時
には「手による圧力」付加という)充分貼り合わせて、耐
クリープ性接合を形成することができる。
【００６２】基材と第二の表面との間の接合を形成する
に必要な熱は、最初の段階でホットメルト組成物を塗布
または活性化するに必要な熱とは区別される。本発明の
ホットメルト組成物は、現在知られているものと同様
に、基材に粘調な液体として供給される様に加熱し、活
性化しなければならない(活性化熱)固体材料として提供
される。この熱は典型的には 「グルーガン」のようなホ
ットメルトアプリケーターによって提供される。
【００６３】好ましいことに、一度本発明のホットメル
ト組成物が加熱しない(室温の)基材に塗布されると、単
に手による圧力(または手による圧力により得られる熱
以上の熱)を加えることで第二の表面との接合が形成さ
れる。現在知られている他のホットメルト組成物は、一
度組成物が基材上に付着した後に接合を形成するために
かなりの熱および/または圧力を加えることが必要であ
る。
【００６４】本発明によるホットメルト組成物はまた、
手で塗布することのできるスティックとして調合され
る。スティックそのものは非接着性であるが、加熱しな
い基材にこすりつけると、少なくとも５秒の開放時間を
有する接着剤の薄層を付着する。活性化熱は、スティッ
クを基材にこすりつけることによる摩擦で発生する。そ
れに基づく第二の表面に対する接合は、単に手による圧
力を加えることで形成する。この様な接合は紙を引き裂
くに充分な強度を有する。これらのハンドスティックに
は、ホットメルト組成物を活性化するための比較的少量
の熱しか必要でないので、付着した接着剤の薄層は容易
に再活性化される。即ち、ひとたび接着剤が基材上に付
着すると、その開放時間を過ぎた後は非粘着性となる。
しかしながらこの様な接着剤は、単に付着層をこするだ
けで容易に粘着状態に復元することができる。ひとたび
接着剤が粘着性状態に戻ると、第二の表面に対する接合
が、ここに記載される様な通常の方法で形成される。
【００６５】本発明の組成物は、基材に対する非粘着性
被覆として使用される。基材に塗布後、被覆が非粘着性
になる場合、それに接合すべき材料と接触前または接触
後、加熱またはこすることにより引続き再活性化され
る。この様に機能するホットメルト組成物は、広告ディ
スプレー等に関して先に述べた様に、最終的な組立前に
中間的な保存をするための表面積の大きいパネルを製作
するのに特に有用である。
【００６６】本発明によるホットメルト組成物は、加熱
しない基材上に暑さ約50〜250μの層で付着させた場合
に、少なくとも５秒の粘着接合範囲を示す。しかしなが
ら、このホットメルト組成物は感圧接着剤が有する様な
実質的に無限の開放時間を有さない。従って、本発明に
よるホットメルト組成物は、少なくとも５秒の制限され
た開放時間を有すると考えられる。
【００６７】粘着接合範囲は、ホットメルト組成物の厚
さ約100μ、幅1.9センチメーター(cm)の層を約260゜F(12
7℃)で(サーモスタット温度)、特に言及しない限り室温
(約20〜22℃)の通常の白色、20ポンドのボンドタイプ用
紙に付着することで測定した(層の厚さは、塗布技術の
若干の差異のために幾分変動した。)。同じ紙の第二の
シートを付着層の上に置き、2.2キログラム(kg)のロー
ラーを一度、7.5cm/秒の速度でシートの上を通過させ
た。接合したシートを、分離速度30cm/分で180゜剥離に
供した。紙の脱ラミネーション、または引き裂きは約12
ニュートンで生じた。層の付着と、紙を引き裂く結果と
なるローラーの通過との間の最大時間は、組成物の開放
時間または粘着接合範囲である。従って、粘着接合範囲
は、室温の基材に塗布された後、接着剤が粘着性である
時間の目安である。
【００６８】本発明によるホットメルト組成物で形成さ
れた接合は、最終的には結晶化し耐クリープ性となる。
クリープとは、材料が持続的な負荷の下にあるとき、時
間の関数として材料が受ける寸法変化のことである。
(クリープする材料は応力(stress)の下、徐々に移動す
る。)耐クリープ性接着剤で基材に接合された製品は正
しい場所に留まり、移動も滑りもしないが、これは精密
部品を接合するための特に重要な性質である。耐クリー
プ性は、接着剤がホットメルト接着剤ディスペンサーか
らポリエステルフィルム上に厚さ約100μの層で付着
し、フィルムから懸垂した重りが１kgであること以外
は、ASTM試験法D3654と同様にして測定された(塗布技術
の多少の相異に起因して、層の厚さはいくらかばらつい
た。)。何らの剥落も生じない場合は、試験は時には10,
000分後に中断される。耐クリープ性接合は1,000分でも
剥落せず、好ましくは10,000分でも剥落しない。
【００６９】本発明によるホットメルト組成物の粘着性
および耐クリープ性は、組成物の剪断保存弾性率(shear
storage modulus)(G')(圧縮弾性率)でも評価される。
剪断保存弾性率とは、組成物のひずみ(strain)に対する
応力の比である。接着剤の約50μの厚さの層は、その剪
断保存弾性率が１×106ダイン/cm2未満である場合は、
室温における通常の手による圧力下で接合を形成するの
に充分な粘着性であり、その剪断保存弾性率が７×105
ダイン/cm2未満である場合はより容易にそうである。接
着剤層の剪断保存弾性率が約５×106ダイン/cm2に増加
した後に、接着剤が粘着性である際に形成した接合は耐
クリープ性である。優れた耐クリープ性を保証するため
には、最終的な剪断保存弾性率は少なくとも１×107ダ
イン/cm2でなければならない。剪断保存弾性率の議論に
関しては、サタス(Satas)の「感圧接着剤技術ハンドブッ
ク(Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technol
ogy)」、バン・ノストランド・ラインホールド社(Van No
strand Reinhold Co.)、ニューヨーク、1982年、第82〜
83頁を参照のこと。
【００７０】
【実施例】本発明は、ホットメルト組成物の独自の特徴
を述べることを意図する、以下の説明的かつ比限定的実
施例を参照してより充分に理解されるであろう。実施例
中、部(量)は特に特定しない限り重量基準である。
【００７１】
【一般的な調製】以下の実施例のために種々のホットメ
ルト組成物を調製した。一般に、EVAコポリマー、EnBA
コポリマーおよび粘着化樹脂を窒素雰囲気下、手で撹拌
して149℃に加熱した。この温度で約５分後、溶融物を
モールドにそそぎ、冷却して米国特許第4,621,748号(ジ
ズキ(Dizki))に示される様な歯状ロッド(toothed rod)
を提供した。粘着接合範囲および耐クリープ性につい
て、上記手順にしたがって種々の実施例を試験した。実
施例の組成物は通常の市販ホットメルトアプリケーター
を用いて付着させた。
【００７２】
【実施例１〜３】表１に示すように、EVAコポリマーAと
EnBAコポリマーBとを異なる割合(１:３、１:１および
３:１の割合)でブレンドすることにより一般的調製にし
たがって一連のホットメルト組成物を調製した。100部
のこれらの種々のブレンドを105部の粘着化樹脂Aと組み
合わせた。結果を以下の表１に示す。
【００７３】実施例１〜３のホットメルト組成物を非粘
着性スティックに処方し、これは、通常のタイプ用紙の
一片にこすりつけた際に約５秒の開放時間を有する接着
剤の薄層を付着した。同種類の紙の第二片を接着剤に接
合した場合に、得られた接合は紙を引き裂くのに十分強
かった。
【００７４】
【表１】
【００７５】
【実施例４〜１４】一般的調製にしたがってEVAコポリ
マーAと種々のEnBAコポリマーとの等量部を含有する一
連のホットメルト組成物を調製した。100部のコポリマ
ーメルトに対するそれぞれのコポリマーブレンドのメル
トおよび150部の種々の粘着化樹脂を歯状ロッド(toothe
d rods)に調製し、評価した。結果を以下の表２に示
す。
【００７６】
【表２】
【００７７】表２の結果は、EVAおよびEnBAコポリマー
の等量、および粘着化樹脂を含有するホットメルト組成
物は室温において５秒を越える粘着接合範囲を有し、耐
クリープ性接合を形成するように結晶化しうることを示
す。好ましくは、この粘着性付与剤は約80〜125℃の軟
化点と約0.5〜50モル％(より好ましくは２〜30モル％)
の芳香族オレフィン含有量を有する。好ましくは、EnBA
コポリマーは約25〜40％のアクリル酸n-ブチルを有す
る。
【００７８】
【実施例１５】75部のEVAコポリマーA、25部のEnBAコポ
リマーA、および35部の粘着化樹脂F、52.5部の粘着化樹
脂Gおよび52.5部の粘着化樹脂Hを含有する粘着化樹脂、
を含有する接着剤組成物を調製した。この組成物は35秒
の粘着接合範囲を示し、10,000分を上回る耐クリープ性
を示す。本実施例の結果は、異なる粘着化樹脂のブレン
ドも用いうることを示す。
【００７９】特許請求の範囲で規定される本発明の目的
から逸脱することなく、上記明細書および図面の範囲内
で合理的な変更および変形は可能である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチ
    レン/アクリル酸n-ブチルコポリマーおよび粘着化樹脂
    を必須成分として含有するホットメルト組成物であっ
    て、室温の基材上に薄層として付着させた場合に少なく
    とも５秒の制限された開放時間を有する組成物。
  2. 【請求項２】 前記層が約50〜250μmの厚さを有する、
    請求項１記載のホットメルト組成物。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のホットメルト組成物を含
    有する接着ロッド。
JP4336255A 1991-12-17 1992-12-16 良好な開放時間を有し、そして薄層に塗布した場合に耐クリープ性接合を形成するホットメルト組成物 Pending JPH05239285A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/809,004 US5310803A (en) 1988-05-04 1991-12-17 Hot-melt composition that have good open time and form creep-resistant bonds when applied in thin layers
US809004 1991-12-17

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