JPH101655A - ホットメルト接着剤及びポリオレフィン材料の接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スチレン系ブロック共重合体を使用せずに、
ポリオレフィン材料に対して優れた接着性能を発揮する
ホットメルト接着剤及びホットメルト接着剤を用いたポ
リオレフィン材料の接着方法を提供する。 【解決手段】 エチレン系共重合体及び粘着付与樹脂か
らなり、スチレン系共重合体を含まないホットメルト接
着剤であって、該接着剤シートの、剪断法による粘弾性
スペクトロメーターによって、０℃、１４Ｈｚの周波数
で測定される剪断貯蔵弾性率が１×１０⁶ 〜５×１０⁷
Ｐａである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホットメルト接着剤
及びポリオレフィン材料の接着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリプロピレン等のよう
なポリオレフィン材料は、入手が容易であること、フィ
ルム、シート、発泡シート、各種成形品等への加工が容
易であること、等から各種の産業分野で広く用いられて
いる。しかし、ポリオレフィン材料は表面エネルギーが
低いため、接着剤による接着が困難であることも知られ
ており、濡れ性の良好な有機溶剤系接着剤を用いた接着
が広く行われている。

【０００３】しかしながら、環境や健康への影響の観点
から、有機溶剤に対する規制が厳しくなってきており、
有機溶剤を使用しない接着剤による接着方法が求められ
ている。その方法の一つとして、ホットメルト接着剤に
よる接着が種々試みられている。しかしながら、一般に
広く使用されているエチレン系共重合体をベースポリマ
ーとするホットメルト接着剤では、ポリオレフィン材料
への接着性が悪いという問題点がある。

【０００４】上記問題点の解決策として、例えば、特開
昭６２−７７７６号公報には、エチレン系共重合体とス
チレン系ブロック共重合体とを併用し、さらに粘着付与
樹脂及びワックスを含有するホットメルト接着剤が開示
されている。しかしながら、エチレン系共重合体、粘着
付与樹脂及びワックスからなる組成では、全成分が加熱
によって溶融するため、製造時の攪拌は緩やかでもよい
が、スチレン系ブロック共重合体としてブロックゴムを
使用すると、剪断力をかけないと溶融しないため、製造
する際に高剪断力をかけることができる設備が必要とな
る。また、スチレン系ブロック共重合体が、ＳＩＳブロ
ック共重合体の場合は、長時間の加熱によるＳＩＳ共重
合体の分子切断によって溶融粘度の低下が起こり、塗工
性が変化したり、接着性能が変化するという問題点があ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するものであって、その目的は、スチレン系ブロ
ック共重合体を使用せずに、ポリオレフィン材料に対し
て優れた接着性能を発揮するホットメルト接着剤及びこ
のホットメルト接着剤を用いたポリオレフィン材料の接
着方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明（以
下、第１発明という）のホットメルト接着剤は、エチレ
ン系共重合体及び粘着付与樹脂からなり、スチレン系共
重合体を含まないホットメルト接着剤であって、該接着
剤シートの、剪断法による粘弾性スペクトロメーターに
よって、０℃、１４Ｈｚの周波数で測定される剪断貯蔵
弾性率が１×１０⁶ 〜５×１０⁷ Ｐａであることを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

【０００７】請求項２記載の発明（以下、第２発明とい
う）のポリオレフィン材料の接着方法は、ポリオレフィ
ン材料を接着する際に、請求項１記載のホットメルト接
着剤を使用することを特徴とし、そのことにより上記目
的が達成される。

【０００８】第１発明のホットメルト接着剤シートの、
０℃、１４Ｈｚの周波数における剪断貯蔵弾性率は１×
１０⁶ 〜５×１０⁷ Ｐａである。剪断貯蔵弾性率が１×
１０⁶ Ｐａ未満では、接着剤の凝集力が不足して接着強
度が発現せず、５×１０⁷ Ｐａを超えると、被着体表面
から剥がれ易くなって接着強度が発現せず、特に衝撃力
などによって簡単に剥離するようになる。

【０００９】上記剪断貯蔵弾性率は、粘弾性スペクトル
測定によって、Ｇ’として表される値である。実際の測
定は、粘弾性スペクトロメーターを用いて、０℃で、
１，２，４，７，１０，２０，４０Ｈｚの各周波数にて
測定したＧ’値を用い、下式に基づいて回帰計算を行
い、１４Ｈｚの周波数におけるＧ’値を算出した。 ｌｏｇ（Ｇ’_f ) ＝ａ^* ｌｏｇ(f)³＋ｂ^* ｌｏｇ(f)²＋
ｃ^* ｌｏｇ(f) ＋ｄ ここで、ｆは周波数、Ｇ’_f は周波数ｆにおけるＧ
^' 値、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。

【００１０】第１発明のホットメルト接着剤は、エチレ
ン系共重合体及び粘着付与樹脂からなり、スチレン系共
重合体を含まない。上記エチレン系共重合体としては、
例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ア
クリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸エス
テル−一酸化炭素共重合体等が挙げられる。

【００１１】上記アクリル酸エステルとしては、例え
ば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソ
ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２
−ヒドロキシエチル等が挙げられ、これらは単独で使用
されてもよく、２種以上が併用されてもい。

【００１２】上記エチレン系共重合体中のエチレン含有
量は、３０〜９８重量％が好ましく、より好ましくは５
０〜９０重量％である。また、上記エチレン系共重合体
中のメルトインデックスは、ＪＩＳ Ｋ６７３０による
測定値として、１０〜５，０００ｄｇ／ｍｉｎが好まし
く、より好ましくは１００〜２，０００ｄｇ／ｍｉｎで
ある。なお、上記エチレン系共重合体は２種以上が併用
されてもよく、２種以上のエチレン系共重合体を併用す
る場合は、メルトインデックスが上記範囲に入るように
選択するのが好ましい。

【００１３】上記粘着付与樹脂としては、ロジン系、テ
ルペン系、石油樹脂系及びクマロン樹脂系のものが挙げ
られる。上記ロジン系の粘着付与樹脂としては、ガムロ
ジン、ウッドロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水添
ロジン、二量化ロジン；前記各種ロジンと、ペンタエリ
スリトール、グルセリン、ジエチレングリコール等との
エステル；ロジンフェノール樹脂などが例示される。

【００１４】上記テルペン系の粘着付与樹脂としては、
テルペン樹脂、テルペンとスチレンとの共重合体、テル
ペンとα−メチルスチレンとの共重合体、テルペンとフ
ェノールとの共重合体及びれらの水添物などが例示され
る。

【００１５】上記石油樹脂系の粘着付与樹脂としては、
脂肪族石油樹脂、脂環族石油樹脂、芳香族石油樹脂、脂
肪族−芳香族共重合体の石油樹脂及びこれらの水添物な
どが例示される。

【００１６】上記クマロン樹脂系の粘着付与樹脂として
は、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂等が挙げら
れる。また、上記以外に、キシレン樹脂等が粘着付与樹
脂として使用される。上記粘着付与樹脂は、単独で用い
られてもよく、種類や軟化点の異なるものが２種以上併
用されてもよい。

【００１７】上記粘着付与樹脂としては、環球法軟化点
３０〜１６０℃のものが好ましく、より好ましくは環球
法軟化点６０〜１２０℃のものである。また、常温で液
状のものは、単独使用すると接着剤の凝集力を低くし過
ぎるため好ましくないが、常温で固形のものとの併用に
より使用することができる。

【００１８】第１発明のホットメルト接着剤には、必要
に応じて、ワックスが添加されてもよい。ワックスは、
低粘度化、固化速度の向上が必要な場合に用いられる。

【００１９】このようなワックスとしては、例えば、パ
ラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フ
ィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワック
ス、ポリプロピレンワックス、及びこれらを酸化分解し
た酸化ワックス；前記ワックスに、マレイン酸、無水マ
レイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸等の不
飽和（無水）カルボン酸をグラフトした酸変性ワックス
などが挙げられる。

【００２０】第１発明のホットメルト接着剤における、
エチレン系共重合体、粘着付与樹脂及びワックスの配合
割合は下記の通りである。

【００２１】エチレン系共重合体の配合割合は３０〜８
０重量％が好ましく、より好ましくは４０〜６０重量％
である。３０重量％未満では、剪断貯蔵弾性率を請求項
１記載の範囲に納めることが難しくなり、８０重量％を
超えると溶融粘度が高くなり過ぎて作業性が悪くなる。

【００２２】粘着付与樹脂の配合割合は１０〜６０重量
％が好ましく、より好ましくは２０〜５０重量％であ
る。１０重量％未満では、十分な接着性が発現せず、６
０重量％を超えると剪断貯蔵弾性率を請求項１記載の範
囲に納めることが難しくなる。

【００２３】ワックスの配合割合は４０重量％以下が好
ましく、より好ましくは３０重量％以下である。４０重
量％を超えると剪断貯蔵弾性率を請求項１記載の範囲に
納めることが難しくなる。

【００２４】上記ホットメルト接着剤には、さらに必要
に応じて、軟化剤、充填剤、酸化防止剤、着色剤（顔
料、染料）、紫外線吸収剤などが添加されてもよい。上
記軟化剤としては、ゴム展開油として知られるパラフィ
ン系オイル、ナフテン系オイル、アロマ系オイル等のプ
ロセルオイル類；フタル酸エステル、リン酸エステル等
の可塑剤；液状ポリブテン、液状ポリブタジエン及びこ
れらの水添物、液状ポリイソプレン及びその水添物や、
液状ロジン樹脂、液状テルペン樹脂等の液状粘着樹脂な
どが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２
種以上が併用されてもよい。但し、剪断貯蔵弾性率が請
求項１記載の範囲に納まるように選択するのが好まし
い。

【００２５】上記充填剤としては、炭酸カルシウム、ク
レー、タルク、カーボンブラック、シリカ等が挙げられ
る。上記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール
系、ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系等の公知の
酸化防止剤が挙げられ、これらは単独で用いられてもよ
く、２種以上が併用されてもよい。

【００２６】上記ホットメルト接着剤の製造設備として
は、加熱と攪拌又は混練の機能を備えたものであればよ
く、従来よりホットメルト接着剤の製造に用いられてい
る設備がそのまま使用可能である。このような製造設備
としては、例えば、一軸又は二軸スクリュー押出機、シ
グマブレードミキサー、リボンミキサー、バタフライミ
キサー、ニーダー等が挙げられる。

【００２７】上記ホットメルト接着剤の製造手順として
は、従来の製造手順が採用可能であり、例えば、１００
〜２５０℃、好ましくは１４０〜２００℃に加熱された
上記設備に、上述のホットメルト接着剤構成成分を投入
して加熱、混合することにより得られる。

【００２８】上記ホットメルト接着剤は、製造装置から
そのまま加熱配管や加熱容器を経て塗布装置に供給され
てもよいが、通常ホットメルト接着剤で行われているよ
うに、冷却されて固形の状態で供給されてもよい。固形
の状態での供給方法としては、接着剤単体からなる、ペ
レット、ビーズ、短冊、スティック、シート、フィル
ム、塊等の形状の成形物が挙げられる。この場合には接
着剤自体に粘着性のないことが好ましい。

【００２９】接着剤表面が粘着性を有する場合は、接着
剤表面に非粘着性のコーティングを施し、ペレット、ビ
ーズ、短冊、スティック、シート、フィルム、塊等の形
状の成形物として供給される。接着時には、この非粘着
性のコーティングが施されたままの状態で使用される。
上記非粘着性のコーティングとしては、例えば、シリコ
ンオイル、ワックス、滑剤等の薄層コーティング；ポリ
エチレン、アモルファスポリプロピレン、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合
体等のフィルムによるコーティングなどが挙げられる。

【００３０】また、上記接着剤が粘着性を有する場合
は、除去可能な非粘着化処理を施してもよい。このよう
な例としては、離型処理した紙やプラスチックのフィル
ムで包んだ状態；離型処理した紙やプラスチックから作
られた容器に充填した状態が挙げられる。容器内で直接
溶融できるような状態で充填されたものとして、金属
缶、金属製や紙製のドラムに充填された状態で供給され
る。

【００３１】次に、第２発明について説明する。第２発
明の接着方法では、第１発明のホットメルト接着剤を用
いて、ポリオレフィン材料を接着する。

【００３２】上記ホットメルト接着剤を用いて、上記ポ
リオレフィン材料同士、ならびにポリオレフィン材料と
他の材料とを接着する方法としては、次の方法が挙げら
れる。（１）一方の材料に加熱溶融状態の接着剤を塗布
し、接着剤が固形化するまでの間に他の材料を貼り合わ
せる方法： （イ）接着剤をホットメルトアプリケーターで加熱、溶
融し、ノズルやスリットを通して、点状、ビード状、ら
せん状、面状に塗布する方法、（ロ）接着剤を加熱ロー
ル上で溶融してロール塗布する方法、（ハ）押出機を用
いて押出コーティングする方法等が挙げられる。

【００３３】（２）一方の材料に加熱溶融状態の接着剤
を塗布し、一旦冷却してから他方の材料を貼り合わせる
方法： （イ）貼り合わせる際に接着剤を再加熱して溶融する方
法、（ロ）接着剤が粘着性を有する場合にはそのまま貼
り合わせる方法、（ハ）接着剤の塗布されていない材料
の接着面を接着剤の軟化点以上に加熱して貼り合わせる
方法が挙げられる。再加熱の方法としては、熱板、熱
風、赤外線等で接着剤又は材料を加熱する方法や、電磁
波誘導加熱等で接着剤又は材料を発熱させる方法等が挙
げられる。

【００３４】（３）シート状又はフィルム状に成形され
た接着剤を両方の材料間に挿入し、加熱プレス等の手段
で接着する方法。

【００３５】さらに、接着剤を塗布する際に、炭酸ガ
ス、窒素ガス等を混入して発泡状態として塗布してもよ
い。

【００３６】上記ポリオレフィン材料としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のフィルム、シート、発泡シ
ート、不織布、成形品などが挙げられる。また、これら
のポリオレフィン材料と他の材料とを接着剤、熱融着、
共押出によってラミネートしたものでもよく、ポリオレ
フィン材料に他の材料をコーティングしたものであって
もよい。

【００３７】上記他の材料としては、例えば、紙；鉄、
アルミニウム、ニッケル、錫、鉛及びこれらの合金を含
む金属材料；エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の合成
樹脂；ガラスを含むセラミックス材料等、のフィルム、
シート、成形品などが挙げられる。

【００３８】本発明のホットメルト接着剤は、段ボー
ル、カートン等の紙器の組立てや封緘；自動車部品、電
気・電子部品、衛生用品、書籍、雑誌等が挙げられる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に実施例を掲げて本発明を更
に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。

【００４０】（実施例１，２、比較例１〜３）表１に示
す配合量の、エチレン系共重合体、粘着付与樹脂、ワッ
クス及び酸化防止剤を、１８０℃にて溶融混合すること
によりホットメルト接着剤を調製した。

【００４１】上記ホットメルト接着剤につき下記の性能
評価を行い、その結果を表１に示した。 （Ｉ）剪断貯蔵弾性率 岩本製作所製「粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ−ＦＩ
ＩＩ」を使用し、シート状の２ｍｍ厚ホットメルト接着
剤を試験片として、次の測定条件で、０℃、各周波数に
おける剪断貯蔵弾性率（Ｇ’ _f )値を測定した。 測定条件：剪断法、周波数分散、測定温度：０℃ 測定周波数：１，２，４，７，１０，２０，４０Ｈｚ 上記の各周波数で測定したＧ’ _f値を用いて、次式に基
づいて回帰計算を行い、１４Ｈｚの周波数におけるＧ^'
値を算出した。 ｌｏｇ（Ｇ’_f ) ＝ａ^* ｌｏｇ(f)³＋ｂ^* ｌｏｇ(f)²＋
ｃ^* ｌｏｇ(f) ＋ｄ ここで、ｆは周波数、Ｇ’_f は周波数ｆにおけるＧ
^' 値、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。

【００４２】（II）剥離強度の測定 ２ｍｍ厚のポリロピレン板に１８０℃に加熱されたホッ
トメルト接着剤を約３ｇ／ｍの塗布量で１本のビード状
に塗布し、約２秒後に４０μｍ厚のポリロピレンフィル
ムを貼り合わせて、試験片を作製した。次いで、島津製
作所製「オートグラフＡＧ−１０ＴＢ」を用いて、ビー
ドの方向と直角に引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで１８０
度剥離試験を行い、ピーク強度を剥離強度とした。

【００４３】(III)溶融粘度比率 ＪＩＳ Ｋ６８６２に準拠して、接着剤の調製直後と１
８０℃のオーブン中で２４時間放置した後の、１８０℃
における溶融粘度を測定し、次式に基づいて溶融粘度比
率を算出した。 溶融粘度比率＝１８０℃放置後の溶融粘度／調製直後の
溶融粘度

【００４４】

【表１】

【００４５】尚、表中使用した成分を下記の通りであ
る。 〔エチレン系共重合体〕 ・エチレン−アクリル酸エチル共重合体：三井デュポン
ポリケミカル社製「エバフレックスＡ−７１５」 アクリル酸エチル含有量＝２５重量％ メルトインデックス＝８００ｄｇ／ｍｉｎ ・ＳＩＳ共重合体：シェル化学社製「クレイトンＴＲ１
１０７」 〔粘着付与樹脂〕 ・ロジンエステル樹脂（Ａ）：荒川化学社製「エステル
ガムＨ」、軟化点７５℃ ・ロジンエステル樹脂（Ｂ）：荒川化学社製「スーパー
エステルＡ−１１５」、軟化点１１５℃ ・フィッシャートロプシュワックス：サゾール公社（南
ア）製「サゾールワックスＨ１」、融点１０５℃ ・パラフィンワックス：日本精蝋社製「パラフィンワッ
クス１３５' Ｆ」、融点５６℃ 〔酸化防止剤〕 チバガイギー社製「イルガノックス１０１０」、ヒンダ
ードフェノール系酸化防止剤

【００４６】

【発明の効果】第１発明のホットメルト接着剤は、ＳＩ
Ｓ共重合体のようなブロックゴムを使用しなくても、エ
チレン系共重合体をベースポリマーとして使用し、接着
剤の剪断貯蔵弾性率を一定の範囲に制限することによっ
て、ポリオレフィン材料を良好に接着することができ
る。また、ＳＩＳ共重合体のようなブロックゴムを使用
していないため、製造する際に高剪断をかけるための特
別の設備を必要とせず、長時間の加熱によりＳＩＳ共重
合体の分子切断によって溶融粘度の低下、塗工性が変化
したり、接着性能が変化するという問題点がない。

【００４７】第２発明のポリオレフィン材料の接着方法
は、第１発明のホットメルト接着剤を使用して、従来の
接着方法によって、ポリオレフィン材料を良好に接着す
ることができるので、段ボール、カートン等の紙器の組
立てや封緘、自動車部品、電気・電子部品等の組み立て
などに適用可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレン系共重合体及び粘着付与樹脂か
   らなり、スチレン系共重合体を含まないホットメルト接
   着剤であって、剪断法による粘弾性スペクトロメーター
   によって、０℃、１４Ｈｚの周波数で測定される、該接
   着剤シートの剪断貯蔵弾性率が１×１０⁶ 〜５×１０⁷
   Ｐａであることを特徴とするホットメルト接着剤。
2. 【請求項２】 ポリオレフィン材料を接着する際に、請
   求項１記載のホットメルト接着剤を使用することを特徴
   とするポリオレフィン材料の接着方法。