JPH10168416A - ホットメルト接着剤 - 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低温接着性能を発揮
しうるホットメルト接着剤を提供する。 【解決手段】 エチレン系共重合体（ａ）及び粘着付与
樹脂（ｂ）を主成分とするホットメルト接着剤におい
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、剪断貯蔵弾性率
が１×１０⁶ 〜８×１０⁷ 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
剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン材料は、入手が容易であり、しかも、
フィルム、シート、発泡シート、各種成形品等への加工
が容易であることから、各種の産業分野で広く使用され
ている。

【０００３】しかし、ポリオレフィン材料は、表面エネ
ルギーが低く、接着剤による接着が困難であるため、一
般に濡れ性の良好な有機溶剤系接着剤を用いた接着が広
く行われれいる。しかしながら、有機溶剤の使用に対す
る規制が厳しくなってきており、有機溶剤を使用しない
接着剤による接着が種々試みられている。その方法の一
つとして、例えば、ホットメルト接着剤による接着が試
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−酢酸ビニル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に対す
る接着性が十分ではないという問題点があった。

【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。

【０００５】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物では、全成分が加
熱によって溶融するため、製造時の撹拌は緩やかでもよ
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で
あった。特に、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、長時間の加熱によってＳＩ
Ｓブロック共重合体の分子切断が起こり、溶融粘度が低
下するため、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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、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低温接着性能を発揮しうるホットメ
ルト接着剤を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のホットメルト接
着剤は、エチレン系共重合体（ａ）及び粘着付与樹脂
（ｂ）を主成分とするホットメルト接着剤において、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、剪断貯蔵弾性率が１×
１０⁶ 〜８×１０⁷ Ｐａであることを特徴とする。

【０００８】本発明のホットメルト接着剤の、剪断法に
よる粘弾性スペクトロメーターによって、０℃、１４Ｈ
ｚの周波数で測定される剪断貯蔵弾性率が１×１０⁶ 〜
８×１０⁷ 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、８×１０⁷ 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、特に衝撃力等によっ
て簡単に剥離するようになる。

【０００９】上記剪断貯蔵弾性率は、剪断法による粘弾
性スペクトル測定によって、Ｇ' で表される値である。
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
数で測定されたＧ' 値を用いて、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＊ｌｏ
ｇ（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は定数を、それぞれ表す。

【００１０】本発明のホットメルト接着剤は、エチレン
系共重合体（ａ）及び粘着付与樹脂（ｂ）を主成分とす
る。上記エチレン系共重合体（ａ）としては、例えば、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）ア
クリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）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】上記エチレン系共重合体（ａ）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５０〜９０重量％である。

【００１２】上記（メタ）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、アクリル酸イソオクチ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸グリシジル等が挙げられ、これらは単独で用いら
れてもよく、二種以上が併用されてもよい。

【００１３】上記エチレン系共重合体（ａ）のメルトイ
ンデックス（ＪＩＳ Ｋ６７３０による測定値）は、１
０〜５，０００ｇ／１０ｍｉｎが好ましく、より好まし
くは１００〜２，０００ｇ／１０ｍｉｎである。上記エ
チレン系共重合体（ａ）として、二種以上のエチレン系
共重合体が併用される場合は、その混合物のメルトイン
デックスが上記範囲に入るように選定することが好まし
い。

【００１４】上記粘着付与樹脂（ｂ）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。

【００１５】上記ロジン系の粘着付与樹脂としては、例
えば、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、グリセリン、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
挙げられる。

【００１６】上記テルペン系の粘着付与樹脂としては、
例えば、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これらの水添物等が
挙げられる。

【００１７】上記石油樹脂系の粘着付与樹脂としては、
例えば、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
水添物などが挙げられる。

【００１８】上記クマロン樹脂系の粘着付与樹脂として
は、例えば、クマロン樹脂、クマロン・インデン樹脂な
どが挙げられる。また、上記以外に、キシレン樹脂が粘
着付与樹脂として使用可能である。

【００１９】上記粘着付与樹脂は、単独で使用されても
よく、種類や軟化点の異なるものが二種以上併用されて
もよい。また、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。

【００２０】上記粘着付与樹脂が常温で液状の場合は、
単独で使用すると接着剤の凝集力が低くなり過ぎること
があるので、常温で固形の粘着付与樹脂と併用すること
が好ましい。

【００２１】本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。このワックス
は、低粘度化、固化速度の向上が必要な場合に用いるの
好ましい。

【００２２】上記ワックスとしては、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等が
挙げられる。

【００２３】本発明のホットメルト接着剤において、上
記エチレン系共重合体（ａ）の配合割合は、３０〜８０
重量％が好ましく、より好ましくは４０〜６０重量％で
ある。配合割合が、３０重量％未満では、ホットメルト
接着剤の剪断貯蔵弾性率を上記範囲に収めることが難し
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。

【００２４】上記粘着付与樹脂（ｂ）の配合割合は、１
０〜６０重量％が好ましく、より好ましくは２０〜５０
重量％である。配合割合が、１０重量％未満では十分な
接着性が発現せず、６０重量％を超えるとホットメルト
接着剤の剪断貯蔵弾性率を上記範囲に収めることが難し
くなる。

【００２５】上記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。
配合割合が、４０重量％を超えると、ホットメルト接着
剤の剪断貯蔵弾性率を上記範囲に収めることが難しくな
る。

【００２６】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。

【００２７】上記軟化剤としては、例えば、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スオイル類；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、液状ロジン樹脂、液状テルペン
樹脂等の液状粘着樹脂等が挙げられ、これらは単独で用
いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。

【００２８】上記充填剤としては、例えば、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、例えば、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、二種以上が併用されてもよい。

【００２９】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。

【００３０】上記ホットメルト接着剤の製造手順は、従
来の製造手順が採用可能であり、例えば、１００〜２５
０℃が好ましく、より好ましくは１４０〜２００℃に加
熱された上記設備に、上記ホットメルト接着剤の構成成
分を投入して加熱、混合することにより得られる。

【００３１】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、塊状等の形状の成形物が例示される。この場合、ホ
ットメルト接着剤自体に粘着性のないことが好ましく、
粘着性がある場合は、上記形状の接着剤表面に非粘着性
のコーティングが施された状態で出荷され、接着時には
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。

【００３２】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。

【００３３】上記ホットメルト接着剤が粘着性を有する
場合は、使用時に除去可能な非粘着化処理を施してもよ
い。このような非粘着化処理としては、離型処理した紙
やプラスチックフィルムで包んだ状態；離型処理した紙
やプラスチックフィルムで作られた容器に充填した状態
等が挙げられる。容器内で直接溶融できるような状態で
充填されるものとして、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ものがある。

【００３４】本発明のホットメルト接着剤を使用して、
ポリオレフィン材料同士、又は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、下記（１）〜（３）の
方法が挙げられる。

【００３５】（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
てロールで塗布する方法、（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。

【００３６】（２）一方の材料に加熱溶融状態の接着剤
を塗布し、一旦冷却させてから他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
法等が挙げられる。再加熱の方法としては、熱板、熱
風、赤外線加熱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。

【００３７】（３）シート状又はフィルム状に形成され
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：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。

【００３８】また、本発明のホットホットメルト接着剤
を使用すれば、ポリオレフィン材料に対する表面処理や
予熱などの前処理は、必ずしも必要としないが、予熱や
コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射、酸エッチ
ング、サンドブラスト、研磨処理、シランカップリング
剤処理などの表面処理、あるいはプライマー等の接着性
向上剤を表面にコーティングするような前処理を施すこ
とによって、さらに良好な接着性を得ることが可能とな
る。

【００３９】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、成形品等が挙げられる。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。

【００４０】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材料等のフィルム、シー
ト、成形品等が挙げられる。

【００４１】本発明のホットメルト接着剤の適用される
用途しては、段ボール、カートン等の紙器の組み立てや
封緘の他、自動車部品、電気・電子部品、衛生用品、書
籍、雑誌などが挙げられる。

【００４２】

【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。

【００４３】（実施例１〜５、比較例１〜３）ホットメルト接着剤の調製 表１及び２に示した配合量の、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。

【００４４】ホットメルト接着剤の性能評価 上記実施例及び比較例で得られた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及び２に
示した。 （イ）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厚のホットメルト接
着剤を試験片とし、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 上記各周波数で測定された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は定数を、それぞれ表す。

【００４５】（ロ）剥離強度 ２ｍｍ厚のポリプロピレン板に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厚のポリプロピレン
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、０℃で、ビードの方向と直角方向における１８０度
剥離試験（引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ）を行い、ピー
ク強度を剥離強度とした。

【００４６】（ハ）溶融粘度変化率 ＪＩＳ Ｋ６８６２に準拠して、ホットメルト接着剤の
調製直後と１８０℃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
て溶融粘度変化率を算出した。溶融粘度変化率＝１８０
℃放置後の溶融粘度／調製直後の溶融粘度

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】尚、上記表中で使用した成分は下記に示し
たものである。 （１）エチレン系共重合体 ・ＥＥＡ−１：三井デュポンポリケミカル社製エチレン
−アクリル酸エチル共重合体「エバフレックスＥＥＡ
Ａ−７１５」、アクリル酸エチル含有量２５重量％、Ｍ
Ｉ＝８００ｇ／１０ｍｉｎ ・ＥＥＡ−２：三井デュポンポリケミカル社製エチレン
−アクリル酸エチル共重合体「エバフレックスＥＥＡ
Ａ−７０４」、アクリル酸エチル含有量２５重量％、Ｍ
Ｉ＝２７５ｇ／１０ｍｉｎ ・ＥＢＡ ：三井デュポンポリケミカル社製エチレン
−アクリル酸ブチル共重合体「エバフレックスＥＰ４１
１３Ｗ」、アクリル酸ブチル含有量３５重量％、ＭＩ＝
４００ｇ／１０ｍｉｎ

【００５０】（２）粘着付与樹脂 ・Ａ ：荒川化学工業社製、ロジンエステル樹脂「エス
テルガムＨ」軟化点７５℃ ・Ｂ ：荒川化学工業社製、ロジンエステル樹脂「スー
パーエステルＡ−１１５」、軟化点１１５℃ （３）ワックス ・サゾール公社（南ア）製、フィッシャートロプシュワ
ックス「サゾールワックスＨ１」、融点１０５℃ （４）酸化防止剤 ・チバガイギー社製、ヒンダードフェノール系「イルガ
ノックス１０１０」

【００５１】

【発明の効果】本発明のホットメルト接着剤は、上述の
構成であるので、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に対して優
れた接着性を発揮する。また、スチレン−イソプレン−
スチレン（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、製造工程で高剪断をかけるための特
別の設備を必要とせず、かつ長時間の加熱により分子切
断によって溶融粘度の低下することがないので、塗工性
が変化したり、接着性能が変化することがない。従っ
て、上記ホットメルト接着剤は、段ボール、カートン等
の紙器の組み立てや封緘、自動車部品、電気・電子部品
等の組み立て等に好適に使用される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレン系共重合体（ａ）及び粘着付与
   樹脂（ｂ）を主成分とするホットメルト接着剤におい
   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、剪断貯蔵弾性率
   が１×１０⁶ 〜８×１０⁷ Ｐａであることを特徴とする
   ホットメルト接着剤。