JPH0774329B2 - 硬質セルロース性基板と他の硬質セルロース性基板とを接着する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、種々のケースおよびカートン密封用並びにト
レイ作製用の選択された噴霧可能なホットメルト接着剤
の使用に関するものである。

ケース密封およびカートン密封およびトレイ作製は、以
下の性質を有するホットメルト接着剤を必要とする。即
ち、高い耐熱性、低い粘度（10,000cps未満）、紙素材
に対する優れた接着性および速い硬化速度を有するホッ
トメルト接着剤を必要とする。加えて、ホットメルトの
噴霧塗布は、使用されるホットメルトが溶融接着剤流の
微細化または分割を補うための長い開放時間を有すると
いうことが必要である。この微細化または分割は、接着
剤を連続ビーズが施された場合より速い硬化時間とな
る。

ケースおよびカートンの密封並びにトレイ作製に使用す
るホットメルト接着剤の噴霧塗布は、接着剤の使用量を
増加することなしにより広い断面適用範囲を認めるので
有利である。この噴霧パターンをウェブに結び付けるこ
とができるが、押出成形によって施された通常のパター
ンがビーズまたはドットを利用できる。後者のパターン
は、充分な断面適用範囲を与えない。

（発明が解決しようとする課題） 長い開放時間とトレイ作製およびケース並びにカートン
密封に必要な前記の性質との組合せは、公知のエチレン
−ビニルアセテート（EVA）、ポリエチレン、エチレン
−ｎ−ブチルアクリレート（ENB）、スチレン−ブタジ
エン−スチレン（SBS）、スチレン−イソプレン−スチ
レン（SIS）またはスチレン−エチレン−ブチレン−ス
チレン（SEBS）に基づくホットメルト接着剤では達成す
ることができない。

（課題を解決するための手段） 本発明は、今まで不可能であったもの、即ち、接着剤を
塗布するのに必要とされる高い耐熱性、低い粘度、優れ
た接着力、良好な熱安定性、迅速な硬化および長い開放
時間を与えるということを達成するためのアイソタクチ
ックポリブチレン（Shell社の商標名Duraflex ）の新
規コポリマーを使用することからなるものである。ポリ
ブチレンがホットメルト接着剤に対する長い開放時間の
コポリマーとして提案されているが、本発明者等の研究
は、特定の希釈剤および増粘性樹脂の硬化が長い開放時
間および高い耐熱性、低い粘度、優れた接着力、良好な
熱安定性および迅速な硬化の望ましい組合せを与えるの
に必要とされることを示している。

ポリブチレン樹脂それ自身は、上記の所望の性質を与え
るものではない。本発明者等の研究は、ポリブチレンが
高い軟化点の非晶質希釈剤および増粘性樹脂の定義され
た群から選ばれる増粘性樹脂或いはこれらの組合せと一
緒に使用されなければならないということを確認してい
る。少量の共希釈剤を使用してもよい。

本発明者等は、噴霧可能であり且つ種々の構造用途にお
いて硬質基板を接着するのに適するホットメルト接着剤
組成物が約5.5〜約10重量％のエチレンを含有する25〜5
0重量％のアイソタクチック熱可塑性ポリブテン−1/エ
チレン コポリマー;20〜60重量％の水素化されたウッ
ドロジンまたはロジンエステル、80〜150℃の軟化点を
有するポリテルペン樹脂類、80〜160℃の環球式軟化点
を有する脂肪族石油炭化水素樹脂および水素化された炭
化水素樹脂からなる群から選ばれる増粘剤；非晶質希釈
剤として15〜30重量％の90℃以上の軟化点を有するポリ
プロピレンまたは90℃以上の軟化点を有する非晶質ポリ
アルファオレフィン;0〜２重量％の酸化防止剤；および
０〜10重量％のワックスまたはオイルから製造できるこ
とを見出した。

本発明の接着剤は、175℃において、10,000cps未満、好
ましくは、6000cps未満の溶融粘度;115゜Ｆまたはそれ
以上の熱応力値;130゜Ｆまたはそれ以上の剥離値;160゜
Ｆまたはそれ以上の剪断値；市販接着剤付着レベルにお
いて噴霧および良好な紙素材に対する接着力を認めるの
に充分な開放時間を有するように配合される。

本発明において使用されるポリブチレンコポリマーは、
エチレン含有量が該コポリマーの約5.5〜10重量％の範
囲であるポリブテン−１とエチレンとのコポリマーであ
る。適用できるアイソタクチックポリブチレン類は、比
較的硬質であるが、可塑性の形態で、加熱時に容易に流
動する。「メルトインデックス」の表現で表示する分子
量において、本発明の接着剤に使用される適用可能なア
イソタクチックポリブチレン類は、約５〜2000dg/分、
好ましくは、約400〜2000dg/分のメルトインデックスを
示さなければならない。後者のメルトフロー値は、ASTM
D1238に記載された方法によって測定され、分子量と反
比例する。即ち、メルトインデックスが低い程、分子量
が大きくなる。これらのポリマーは、Duraflex8310、84
10、8510および8910のようなDuraflexの商標名でShell
Chemical Company社から購入でき、上記8910は、約700
のメルトインデックスを有しており本発明に使用するの
に好ましいグレードである。これらのコポリマーの混合
物も利用することができる。

アイソタクチックポリブチレンの接着力を拡大するのに
使用することができる増粘性樹脂としては、（１）水素
化されたウッドロジンまたはロジンエステル；（２）AS
TM E28−58−Ｔで測定された80〜150℃の軟化点を有す
るポリテルペン樹脂類、後者のポリテルペン樹脂は、一
般にフリーデル−クラフツ触媒の存在下にやや低い温度
でテルペン炭化水素を重合することにより生じ、芳香属
に変性された後者樹脂を含み；この型の市販樹脂の例
は、Reichhold Chemical社より販売されるNirez樹脂
類、Arizona社より販売されるZonatac樹脂類、Hercules
Chemical社より販売されるＳ−10、Ｓ−25、Ｓ−40、
Ｓ−85、Ｓ−100、Ｓ−115、Ｓ−125およびＳ−135樹脂
類がある；（３）80〜160℃の環球式軟化点を有する脂
肪族石油系炭化水素樹脂、主に炭素原子数５のオレフィ
ン類およびジオレフィン類からなるモノマー類を重合す
ることによって得られ、芳香族に変性された後者樹脂類
を含み；この型の市販樹脂の例は、the Goodyear Tire
and Rubber Company社より販売されるWingtack95および
Wingtack ExtraおよびExxon Chemical社より販売される
Escorez1000シリーズの樹脂類がある；および（４）水
素化された炭化水素樹脂、例えば、Eastman社のResin H
−130、Exxon社のEscorez5000シリーズおよびHercules
社のRegalrez等が挙げられる。

本発明の接着剤組成物に必要とされ且つ存在する非晶質
希釈剤としては、（アタックチック）非晶質ポリプロピ
レンまたは他の同様な高軟化点（即ち、90℃以上）、低
結晶性希釈剤（例えば、非晶質ポリアルファオレフィン
類）を含む。これらの希釈剤は、15〜30重量％のレベル
で使用され、好ましくは、約20〜25重量％のレベルで使
用される。

本発明において利用される好適な安定剤または酸化防止
剤には、高分子量ヒンダードフェノール類および硫黄−
および燐−含有フェノール類等の多官能フェノール類が
含まれる。代表的なヒンダードフェノール類としては、
1,3,5−トリメチル2,4,6−トリス（3,5−ジ−tert−ブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）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）プロピオネート;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；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）−プロピオネート］が挙げられる。

これらの酸化防止剤の性能を、これらと関連して例え
ば、チオジプロピオネートエステル類およびホスフィッ
ト類等の公知相乗剤を利用して更に改良することができ
る。ジステアリルチオジプロピオネートが特に有効であ
る。

これらの安定剤は、一般には約２重量％までの量で存在
し、好ましくは、0.25〜1.0重量％である。

（１）低分子量（600〜3000）液体ポリブテン；（２）
約55〜75℃の融点を有するパラフィンワックスおよび約
60〜90℃の融点を有する微細結晶ワックス等の石油系ワ
ックス；後者融点はASTM D127−60によって測定され
た；（３）約80〜100℃の軟化点およびASTM D−1321に
よって測定された約60〜120℃の硬度値を有するポリエ
チレングリース；（４）水素化されたタロー、ラード、
ソーサ油（soya oil）、綿実油、蓖麻子油、ニシン油お
よび肝油等の水素化された動物性、魚性および植物性脂
肪およびオイル；（５）鉱油；および（６）フイッシャ
ー−トロプスワックス（Fischer−Tropsch wax）等の一
酸化炭素と水素との重合によって製造された合成ワック
ス類等の少量（即ち、配合物の約10重量％未満）を加え
ることも可能である。

加えて、比較的に少量の（約５％未満）のアイソタクチ
ックポリプロピレンを強化剤として使用することができ
る。

充填材、可塑剤、流動調整剤、顔料、染料等のその他の
添加剤を、種々の意図された最終使用のためにホットメ
ルト型接着剤に通常に加えることができ、そして本発明
の配合物に少量添加することがもきる。

この接着剤組成物は、均一な混合物が得られるまで約２
時間約130〜200℃の温度で溶融状態で混合することによ
って製造される。種々の混合方法は、当該技術分野にお
いて公知であり、均一な混合物を製造する何れの方法も
充分である。このような方法の例としては、ポリブチレ
ン コポリマー、非晶質希釈剤、酸化防止剤（類）およ
び１部分のオイル（存在する場合）を、好ましくは不活
性ガス環境の下に、ジャケット付き混合ケトル中、好ま
しくは撹拌器が付されたBaker−PerkinsまたはDayタイ
プのジャケット付きヘビーデューティーミキサー中に配
置し、そしてその上で温度を約120〜180℃の範囲に上昇
させることを含む。この混合物を均一な稠度にまで素練
する場合、増粘性樹脂および残りの成分を、塊の形成を
回避するために一定期間に渡ってゆっくりと添加する。
混合および加熱を、平滑な、均一の塊が得られるまで続
け、その時点で増粘性樹脂およびオイルをよく均一にこ
れと混合する。

本発明の接着剤を工業界において通常に使用されている
技術によって塗布することができるだけでなく、本発明
の接着−剤が長い開放時間および高い耐熱性を有するの
で、好適な装置およびノズルにから噴霧することによっ
て塗布することもできるという利点がある。本発明の接
着剤を、噴霧と比較して多量の接着剤粒子を運搬する
「スパッター塗布」によって塗布することもできる。噴
霧またはスパッタリングを利用する場合、当業者は、特
定の最終使用に好適な接着を形成するのに要するホット
メルトの量を容易に決定することができる。殆どの例に
おいて、929cm³（1.0立方フィート）につき約２〜５グ
ラムの接着剤が充分である。

本発明の接着剤を利用して種々のカートンおよびケース
被覆並びにトレイ製造用途における種々の硬質基板に接
着することができる。一般に、本発明において最も普通
に接着される上記基板は、セルロース製、例えば、厚
紙、段ボールおよびチップボード等である。接着される
上記基板は、同一の材質のものであってもよく或いは異
なる材質のものであってもよい。従って、本発明に記載
する接着剤を使用して段ボール製の運搬用のカートンお
よびケースを製造することができる。通常、段ボール製
であり、種々の製品を運搬するのに適するトレイも上記
の噴霧可能な接着剤を用いて製造することができる。

（実施例） 以下の実施例は、本発明の実施態様を更に説明する。下
記の実施例において、他に断りのない限りは全ての部
は、重量で与えられる。

実施例１ この実施例は、本発明に有効なホットメルト型接着剤組
成物の製造を説明するものである。

150℃に加熱され、そして撹拌翼を付されたケトルに、2
0部の非晶質ポリアルファオレフィン（Rextac X−900,E
l Paso Chemical）、35部のポリブチレン（Duraflex 89
10,Shell）および130℃の軟化点を有する脂肪族炭化水
素系増粘剤である45部のResin H−130（Eastman）をチ
ャージした。次いで、ヒンダードフェノール系酸化防止
剤である0.5部のIrganox1010（Chiba−Geigy）を加え
た。この混合物を均一な塊が得られるまで加熱および撹
拌を続けて完全に溶解した。

上記の均一なホットメルト型組成物（接着剤Ａと呼ぶ）
は、20r.p.m.においてNo.27スピンドルを使用したブル
ックフィールド粘度計によって測定したところ350゜Ｆ
において5,975センチポイズ（cps）を有していた。

また、接着剤Ｂ〜Ｄと称する付加的な配合物を上記方法
を使用して製造し、第１表に示す。

得られた接着剤配合物を、下記の方法を使用して上首尾
な工業的用途に要する性質を模索実験する種々のテスト
に併した。試験結果を下記の第２表に示す。

試験方法 溶融粘度−ホットメルト型接着剤の溶融粘度を350゜Ｆ
において20r.p.m.においてスピンドルNo.27を使用したB
rookfield Model RVT Thermosel粘度計によって測定し
た。

開放時間−メルト（175℃）からの５ミルフィルムをク
ラフト紙のレベルシートにキャストし、次いで延長期間
の後に上記フィルムと接触した第２のシートに配置する
ことによって測定。この延長期間（開放時間）は、１秒
から繊維裂けボンドがもはや示されなくなるまで（50％
繊維裂けが必要とされる）増加する。繊維裂けがもはや
達成されない際に、開放時間を記録する。得られた正確
な値は、接着剤の塗布量に非常に依存する。従って、実
験室試験において得られた開放時間は、得られ開放時間
或いは工業的に要求される開放時間とは等しくないが、
工業的な値に平行である。実験室試験において、開放時
間の値は、噴霧器の開放時間要求に適するために約10秒
大きいくなければならない。

高温剥離および高温剪断−高温剥離および高温剪断強度
を測定する試験検体を以下の如く製造する。即ち、幅１
インチの接着パターンを175℃で50ポンドの幅１インチ
×長さ３インチのクラフト紙この紙の幅を横切って塗布
した。同一の寸法のクラフト紙の第２片を第１片を覆っ
て配置し、そして200gの重りを複合構成物の頂部に配置
した。圧縮された接着剤の厚さは、１インチとした。

高温剥離および高温剪断値を100gの重りを各検体に付着
させ、上記の検体をフォースド−ドラフトオーブンに配
置することによって測定した。この温度を38℃から5.5
℃（10゜Ｆ）上昇割合で上昇させた。検体を与えられた
温度で15秒間、条件付けのために保持した。加熱サイク
ルを最終結合が破損するまで行った。各剥離および剪断
検体を製造して、２回試験する。示された高温剥離およ
び高温剪断値は、２つの結合に関する破壊の平均温度で
ある。

接着力−接着性質２インチ×３インチ部分に切断した段
ボール素材に約2.5g/立方フィートの収束（coverge）密
度で試験接着剤の均一噴霧を施すことによって測定し
た。同一サイズの素材の第２試験片を被覆された片で迅
速に一体化して（mated）、そして500gを負荷の上記複
合構成体に付与した。３日間の室温劣化の後、上記結合
された基板を更に24時間室温、40゜Ｆまたは０゜Ｆのい
ずれかの温度で劣化させた。この期間の終了の際に、混
合基板を結合を破壊するように手で結合線にそって剥離
ないし押圧した。上記結合が繊維裂けなしで破壊される
か否かの測定を、行った。50％未満の繊維裂けを「繊維
裂けなし」（FTなし）と称し、一方50％以上の繊維裂け
を「繊維裂け有り」（FT）と称した。

熱応力−熱応力を測定するための試験検体を以下の如く
製造した。即ち、接着剤を、端部から１インチ離れた地
点に集中させた幅を横切って幅3/4インチの接着パター
ンにおいて２インチ×６インチの２重段ボール素材（27
5lbs/立方フィートの破裂強度）に塗布した。段ボール
素材の別の片（２インチ×６インチ）を、２インチの重
なりがあるように第１の素材に施した。一晩劣化させた
後に、該集成体の底部を、ブロックの端部による線にお
ける接着パターンの中央で高さ約３インチの立方体ブロ
ック上にとめ、300gの重りを接着パターン中心から４イ
ンチの距離で該集成体に配置する。とめられた集成体お
よび重りを115゜Ｆの温度で24時間、恒温オーブンに配
置する。上記集成体が破壊されない（接着点における破
壊）場合、別の１組の集成体を先の温度より５℃高い温
度で上記オーブン中に配置し、上記の方法を繰り返す。
最高の「合格」温度または最低の「不合格」温度を記録
する。115゜Ｆまたはそれ以上の熱応力が本発明におけ
る接着剤に必要とされる。参考図１は、300gの重りによ
りとめられた接着集成体の側面図である。参考図１は、
寸法を記載していない。

熱安定性−接着剤の熱安定性を60gサンプルの試験接着
剤をガラスジャーに配置し、次いでアルミニウム箔によ
り被覆することによって測定する。被覆されたジャーを
72時間350゜Ｆでオーブン硬化する。この期間の終了時
に、この接着剤を色、スキンニングおよびゲル化につい
て検査した。350゜Ｆにおける溶融粘度を上記の如く得
た。粘度の著しい損失は、望ましくない。

結果を第２表に示す。

試験の結果は、工業的なケースおよびカートン被覆およ
びトレイ製造用途に要求される特定の性質が本発明に記
載された組成物のみを使用して得られることを示してい
る。

実施例２ この実施例は、本発明において使用するのに好適な別の
具体的接着剤（接着剤１）並びに本発明の範囲外であ
り、要求された性質を示すことができなかった接着剤
（接着剤２〜５）を説明するものである。

５種類の接着剤を実施例１に示した一般法に従って、以
下の配合物を使用して製造した。接着剤１ 重量部 ポリブチレン（Duraflex 8910） 35.0 非晶質希釈剤 （Afax 600 Himont） 15.0 （Afax 500 Himont） 10.0 増粘剤（Resin H−130） 40.0 酸化防止剤（Irganox 1010,Chiba−Geigy） 0.4 接着剤２ エチレン−ビニルアセテートコポリマー （Evax 240,DuPont 28％エチレン， 50メルトインデックス） 24.0 （Evax 240,DuPont 28％エチレン， 400メルトインデックス） 3.0 合成ワックス（軟化点105℃） 21.0 炭化水素樹脂 （Wingtack Extra） 30.0 （Kristalex 3085,Hercules） 22.0 酸化防止剤 0.2 接着剤３ エチレン−ビニルアセテートコポリマー （Evax 240,Dupont 28％エチレン， 400メルトインデックス） 7.5 SBSコポリマー（Sol T 163,Enichem） 22.0 SISコポリマー（Sol T 193A,Enichem） 8.0 パラフィンワックス（軟化点160゜Ｆ） 28.0 ロジンエステル増粘剤 34.5 （Permalyn 85,Hercules） 酸化防止剤 1.35接着剤４ SBSコポリマー（Stereon 840A,Firestone） 21.0 増粘剤（Zonatac 105,Arizona） 60.0 鉱油 19.0 酸化防止剤 0.3 接着剤５ SISコポリマー（Sol T 193A） 23.0 増粘剤 Regalrez6108 35.0 Regalrez3102 20.0 Kristalex540 5.0 鉱油 17.0 酸化防止剤 1.0 得られた接着に上記の試験をし、試験結果を第３表に示
した。

得られた結果は、再び本発明の最終使用用途に要求され
る性質を得るために本発明における接着剤を配合するこ
との臨界性を示している。接着剤１のみが全ての要求性
質を満足し、一方その他の接着剤は、上記試験の１また
はそれ以上に合格しなかった。

本発明は、特許請求の範囲に記載の各請求項に関するも
のであるが、以下に記載の発明を実施態様として包含し
ている。

（１） 接着剤において使用される該アイソタクチック
ポリブテン−1/エチレン コポリマーが５〜2000dg/分
のメルトインデックスを有する請求項１に記載の方法。

（２） 該増粘用樹脂が水素化された炭化水素樹脂であ
る請求項１記載の方法。

（３） 該増粘用樹脂が80〜160℃の環球式軟化点を有
する脂肪族石油炭化水素であり、かつ該接着剤に存在す
る酸化防止剤がヒンダードフェノールである請求項１に
記載の方法。

（４） 該接着剤中に、低分子量液体ポリブテン；約50
〜75℃の融点を有する石油ワックス類；約60〜90℃の融
点を有する微細結晶性ワックス；約80〜100℃の軟化点
および約60〜120の硬度値を有するポリエチレングリー
ス；水素化された動物性、魚性および植物性脂肪および
オイル；鉱油および合成ワックス類からなる群から選ば
れた少量のワックスおよびオイルが付加的に存在する請
求項１に記載の方法。

（５） 該接着剤中に、約５重量％までのアイソタクチ
ックポリプロピレンが付加的に存在する請求項１に記載
の方法。

（６） 該接着剤が20〜25重量％の非晶質ポリアルファ
−オレフィンを含有し、175℃において6000cps未満の溶
融粘度および130゜Ｆまたはそれ以上の剥離値を有する
請求項１に記載の方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硬質セルロース性基板と他の硬質セルロー
   ス基板とを接着する方法において、そのための接着剤と
   して 5.5〜10重量％のエチレンを含有するアイソタクティッ
   ク熱可塑性ポリブテン−1/エチレン コポリマー 25
   〜50重量％； 水素化されたウッドロジンまたはロジンエステル、80〜
   150℃の軟化点を有するポリテルペン樹脂類、80〜160℃
   の環球式軟化点を有する脂肪族石油炭化水素樹脂および
   水素化された炭化水素樹脂からなる群から選ばれる増粘
   剤 20〜60重量％； 90℃以上の軟化点を有する非晶質ポリプロピレンまたは
   90℃以上の軟化点を有する非晶質ポリアルファオレフィ
   ンから選ばれる非晶質希釈剤 15〜30重量％； 酸化防止剤 ０〜２重量％；および ワックスまたはオイル ０〜10重量％ からなる噴霧可能なホットメルト型接着剤を使用するこ
   とを特徴とする、上記方法。
2. 【請求項２】硬質セルロース性基板が、カートン、ケー
   スまたはトレイを作製するための段ボールである、請求
   項１記載の方法。