(57)【要約】本発明は、ホットメルト接着剤として使用するためのポリプロピレンカーボネートに基づく樹脂組成物に関する。具体的には、ポリプロピレンカーボネート樹脂に基づくホットメルト接着剤の極性表面だけでなく非極性表面に対する接着力も高めたホットメルト接着剤の組成を提供することを目的とする。本発明で提供するホットメルト接着剤組成物は、完全に均一な相を有するように原材料間の相溶性に優れ、接着剤としての凝集エネルギーが高く、極性または非極性表面の両方に対する接着力に優れているという特徴を有する利点がある。【選択図】図１
2014505141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレンカーボネート樹脂と、フェノール変性テルペン樹脂と、を含む、ホットメルト組成物。
【請求項２】
前記ポリプロピレンカーボネート樹脂の重量平均分子量が５，０００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌであることを特徴とする、請求項１に記載のホットメルト組成物。
【請求項３】
前記ポリプロピレンカーボネートは、二酸化炭素とプロピレンオキサイドの重合反応によって取得されることを特徴とする、請求項１に記載のホットメルト組成物。
【請求項４】
下記化学式１〜４で表される化合物から選択される一つ以上の化合物を可塑剤として含むことを特徴とする、請求項１に記載のホットメルト組成物。
【化１】
2014505141.tif 000008
【化２】
2014505141.tif 000009
【化３】
2014505141.tif 000010
【化４】
2014505141.tif 000011
前記式中、
ａは０〜３の整数であり、
ｂ〜ｃは１〜５の整数であり、
ｄは０〜４の整数であり、
ｅは１〜５の整数である。
【請求項５】
前記可塑剤は、樹脂の全含量１００重量部に対して２〜２０重量部を添加することを特徴とする、請求項４に記載のホットメルト組成物。
【請求項６】
前記フェノール変性テルペン樹脂は、軟化点が９５〜１１５℃であることを特徴とする、請求項１に記載のホットメルト組成物。
【請求項７】
使用温度が１９０℃以下であることを特徴とする、請求項１に記載のホットメルト組成物。
【請求項８】
請求項１に記載のホットメルト組成物を含む、ホットメルト接着剤。
【請求項９】
請求項３に記載のホットメルト組成物を含む、ホットメルト接着剤。
【請求項１０】
請求項４に記載のホットメルト組成物を含む、ホットメルト接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリプロピレンカーボネート樹脂をホットメルト樹脂として利用してホットメルトのライフサイクルアセスメント（ＬＣＡ）（炭素排出量分析）における低炭素発生を実現し、かつ極性表面に対する接着力を確保し、変性テルペン樹脂を利用して非極性表面に対する接着力を補完することで二つの表面に対する接着力を有するホットメルト樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホットメルト接着剤は、熱によって溶融させて適用する接着剤であり、揮発性有機溶剤の排出が極めて少ないため環境にやさしい接着剤としての使用が増加している。最近、人体に対して有害性のある揮発性有機化合物の排出以外にも地球温暖化を防止するための努力が環境保護の点から制度化されている。このような世界各国の努力の一環として、二酸化炭素排出の少ない、すなわち、ＬＣＡ値の低い樹脂の使用が要求されている。ポリプロピレンカーボネートは、二酸化炭素を原料として製造され、ＬＣＡ値が１．３と計算される。これは、ポリエチレンやポリプロピレンのような他の高分子樹脂より著しく低い値である。これにより、ポリプロピレンカーボネート樹脂を利用してホットメルト接着剤を製造することでホットメルト接着剤の製造過程における炭素排出量を低減する方法を提供することができる。ポリプロピレンカーボネートは極性の高い樹脂であり、Ｏｗｅｎｓの計算によって４８ｄｙｎｅ／ｃｍに至る表面エネルギーを有する。このような表面の極性により、ポリプロピレンカーボネートは極性表面に対して優れた接着力を有する。ポリプロピレンカーボネートに対する接着力が高い極性表面としては、木材内極性のセルロースのようなものが挙げられるが、これらに対する接着力は非常に大きいためガラスのようなものの表面に接着する際に界面剥離が発生しないという利点がある。しかし、極性の低いポリ塩化ビニルシート表面などに対しては接着力を十分に発揮することが困難であるためその改善が必要である。
【０００３】
通常、ホットメルトは、エチレンビニルアセテートと同じ量の粘着剤と、粘度を低減するためのワックスとで構成される。
【０００４】
最も一般的な前記ホットメルトの組成は、エチレンビニルアセテート４０重量％、粘着剤４０重量％、ワックス２０％からなるが、エチレンビニルアセテートは、ビニルアセテートの割合が２０〜４０重量％であることが一般的であり、粘着剤としては、ガムロジン、ロジンエステル、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂、クマロン樹脂、アクリル変性石油樹脂などが挙げられ、ワックスとしては、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。このような組成を有する既存のホットメルト接着剤は、多様な材料に対する接着力を有しているが、エポキシ接着剤やウレタン接着剤ほどの接着力を発揮しておらず、低温での柔軟性と接着力が低いため様々な用途の接着剤としての使用が制限される。
【０００５】
ポリプロピレンカーボネートは、極性表面に対する接着力が既存のエチレンビニルアセテートより極めて高く、接着剤組成物として接着性能を十分に確保する方法を提供する。しかし、非極性表面や極性の低い極性表面に対して接着力を向上させる粘着剤を配合する必要がある。ポリプロピレンカーボネート樹脂は様々な極性樹脂に対して相溶性を有するが、ロジン、石油樹脂などの極性の低い粘着剤に対しては相溶性がなく、混合しておいても連続相と分散相の二つの相として存在するため、結果、ホットメルト配合の機械的強度を低減する。ポリプロピレンカーボネートを多用途のホットメルト接着剤として使用するためには、相溶性に優れた粘着剤を使用して接着力を向上し、かつ引張強度のような機械的強度を向上する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のような問題点を解決するために各種の粘着剤に関する鋭意研究の結果、ポリプロピレンカーボネートに対する相溶性に優れ、非極性表面に対する接着力を高めるための粘着剤を確保し、ホットメルト配合に適用する際に、広い温度範囲における接着力と柔軟性に優れ、接着剤として十分な機械的強度を有するポリプロピレンカーボネートを利用したホットメルト接着剤組成物を提供することができた。
【０００７】
本発明の目的は、炭素排出量の低い二酸化炭素に基づく樹脂をホットメルト接着剤に適用し、これと相溶性の高い樹脂を粘着剤として使用することで、表面の極性に依存しすぎない環境にやさしいホットメルト接着剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の技術的課題を解決するためのポリプロピレンカーボネート樹脂に基づく樹脂組成物に関し、本発明に係るホットメルト接着剤組成物のビヒクルとして使用されるポリプロピレンカーボネートは、二酸化炭素とプロピレンオキサイドの重合反応によって取得されたことを特徴とし、前記ポリプロピレンカーボネートの重量平均分子量は５，０００〜１００，０００程度が好ましい。分子量が１００，０００より大きいポリプロピレンカーボネート樹脂は、溶融温度での高い粘度の面において好ましくなく、分子量が５，０００より低いポリプロピレンカーボネート樹脂は、接着剤としての凝集エネルギーが低くて強度の面において好ましくないことがある。前記範囲の分子量を有するポリプロピレンカーボネートは、接着剤としての強い凝集力と低い溶融粘度を有する面において利点がある。上述のポリプロピレンカーボネート樹脂を利用して極性表面に対する接着力を確保し、この樹脂との相溶性に優れたフェノール変性テルペン樹脂の粘着剤を提供することで、非極性表面に対しても高い接着力を付与する方法を提供する。
【０００９】
前記ポリプロピレンカーボネートとフェノール変性テルペン樹脂のホットメルト接着剤は、多様な表面に対する接着力に優れているが、低温での柔軟性が低くて低温での安定した接着力と機械的強度を高める必要がある。これを解決するために、ポリプロピレンカーボネートとフェノール変性テルペン樹脂の両方に対して相溶性を有する可塑剤を添加することができる。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明の可塑剤としてはポリプロピレンカーボネート樹脂だけでなくフェノール変性テルペン樹脂とも相溶性があるものを使用しなければならず、使用用途に応じて可塑剤の量を適切に増減してもよい。通常、可塑化効率に応じて樹脂１００重量部に対して最大２０重量部まで添加することができるが、添加量が２重量部以下の場合には硬度の高いホットメルト接着剤として使用され、２重量部を超える場合には柔軟で耐衝撃性の高いホットメルト接着剤として使用される。上述の２０重量部を超えて添加する場合、適切な機械的強度を確保することが難しく、粘性が低下しすぎる可能性があり、特に接着力が減少する問題が発生して好ましくない恐れがある。
【００１２】
ポリプロピレンカーボネートとフェノール変性テルペン樹脂に基づくホットメルト接着剤の可塑剤は、下記化学式１で表されるグリセロールカーボネート、化学式２で表されるエチレングリコールおよび化学式３で表されるプロピレングリコールにエチレンオキサイドを最大７モル付加し、末端をメチル基で封鎖した構造を有する。
【００１３】
【化１】
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【００１４】
【化２】
2014505141.tif 000004
【００１５】
【化３】
2014505141.tif 000005
【００１６】
前記式中、ａは０〜３の整数であり、ｂ〜ｃは１〜５の整数である。
【００１７】
他の形態の可塑剤として、下記化学式４で表される二塩基酸骨格にエチレングリコールオリゴマを付着した構造を有するものを使用してもよい。
【００１８】
【化４】
2014505141.tif 000006
【００１９】
前記式中、ｄは０〜４の整数であり、ｅは１〜５の整数である。
【００２０】
前記化学式１〜４の可塑剤は、ポリプロピレンカーボネートとフェノール変性テルペン粘着剤の両方に対して相溶性を有するものであり、ポリプロピレンカーボネートとテルペン樹脂の均一な混合を提供する。
【００２１】
前記テルペン樹脂の軟化点は９５〜１１５℃であることが、接着剤組成物の軟化点を下げる点と、ポリプロピレンカーボネート樹脂との相溶性の点において有利でありうる。軟化点が９５℃より低い場合には接着剤組成物の軟化点が低くなりすぎ、溶融時にポリプロピレンより過度に速く溶融されて相分離が発生する。また、軟化点が高すぎる場合には接着剤組成物の軟化点がともに高くなって溶融点もまた高くなるという不都合な事項が発生しうる。
【００２２】
このような本発明により製造されたホットメルト接着剤は、使用温度が１９０℃を超えないことが熱安定性を確保し、適正粘度を保持する点において好ましい。
【００２３】
このように製造されるホットメルト接着剤は、木工用、紙箱用、製本用などに使用してもよく、これは一つの例示にすぎず、これに限定されない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、ポリプロピレンカーボネートと、ポリプロピレンカーボネートとの相溶性を有するフェノール変性テルペン樹脂と、これら二つの樹脂の完璧な混合を保障する可塑剤と、からなるホットメルト接着剤を製造するものである。この三つを配合したホットメルトは、二酸化炭素を原料として製造され、炭素排出を低減するとともに極性表面に対する接着力を実現し、フェノール変性テルペン樹脂によって非極性表面に対する接着力も確保し、かつ二つの樹脂に対する相溶性に優れておりポリプロピレンカーボネートとフェノール変性テルペン樹脂の均一な混合を可能にする。このように完全に均一な混合は、本発明のホットメルト接着剤の接着力と機械的強度の両方を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】木材とＰＶＣシートとの間にホットメルト試料を接着して接着力を測定する概略的な構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を下記の実施例に基づいてより詳細に説明する。ただし、下記実施例は本発明を例示するためのものであって、本発明は下記実施例によって限定されない。
【００２７】
［実施例１］
重量平均分子量が３０，０００ｇ／ｍｏｌのポリプロピレンカーボネート樹脂（エスケーエナジー社製、ＧｅｅｎＰｏｌＴＭ）に可塑剤としてグリセロールカーボネート（メトキシトリエチレングリコール）エーテルを１０重量部（ｐｈｒ）添加し、軟化点が９５℃のフェノール変性テルペン樹脂（ＤＲＴ社製、ＤＳ１０５）を２０重量部添加して、ブラベンダーミキサーで１６０℃の温度で５分間混合した。加熱プレスで押圧して厚さが０．７ｍｍのシートを製造し、様々なダンベル状サンプルを製造して引張強度と伸率を測定した。また、図１のように木材とＰＶＣシートとの間に２５ｍｍ×１０ｍｍサイズの試料を１４０℃の温度で１分間接着し、ＵＴＭを利用して接着力を測定した。また、二つのＰＶＣシートを同様に接着して接着力を測定した。テストスピードは５０ｍｍ/ｍｉｎとした。前記可塑剤とサンプルで前記のようなテストを行い、その結果を下記表１に整理した。
【００２８】
［実施例２］
実施例１で可塑剤としてグリセロールカーボネート（メトキシトリエチレングリコール）エーテルの代りにジ（トリエチレングリコールモノメチルエーテル）グルタラートを使用する以外は同一の方法でホットメルト組成物を製造した。
【００２９】
［実施例３］
実施例１で可塑剤を使用することなく、同一の方法でサンプルを準備して評価した。
【００３０】
［実施例４］
実施例１で粘着剤を使用することなく、ホットメルト組成物を製造した。
【００３１】
［実施例５］
実施例１で可塑剤としてグリセロールカーボネート（メトキシトリエチレングリコール）エーテルの代わりに化学式２の２‐［２‐［２‐［２‐（２‐メトキシプロポキシ）エトキシ］エトキシ］エトキシ］エチルメチルエーテルを使用して同一の方法でホットメルト組成物を製造した。
【００３２】
［実施例６］
実施例１で可塑剤としてグリセロールカーボネート（メトキシトリエチレングリコール）エーテルの代わりに化学式３のテトラエチレングリコールジメチルエーテルを使用して同一の方法でホットメルト組成物を製造した。
【００３３】
［実施例７］
実施例１で可塑剤を２０重量部の含量で添加して同一の方法で評価した。
【００３４】
［実施例８］
実施例１で重量平均分子量が８０，０００ｇ／ｍｏｌのポリプロピレンカーボネート樹脂（ＧｒｅｅｎＰｏｌ、エスケーエナジー社製の重量平均分子量８０，０００の試料）を使用して同一の方法でホットメルト組成物を製造した。
【００３５】
［実施例９］
実施例１で軟化点が１１５℃のフェノール変性テルペン樹脂（ＤＳ１１５）を使用して同一の方法でホットメルト組成物を製造した。
【００３６】
［比較例１］
ビニルアセテート含量が２０％のエチレンビニルアセテート４０重量部［ビニルアセテート２０重量部、エチレンビニルアセテート４０重量部］、ロジンエステル４０重量部、パラフィンワックス２０重量部を混合してホットメルトを製造し、実施例１と同様な方法で評価した。
【００３７】
［比較例２］
比較例１でエチレンビニルアセテートの代わりに実施例１のポリプロピレンカーボネートを添加してホットメルトを製造し、実施例１と同様な方法で評価した。
【００３８】
前記の実験結果を下記表１に整理した。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
前記表１の結果から分かるように、本発明のホットメルト樹脂組成物は、極性のセルロース表面である木材‐木材間の接着力とＰＶＣ‐ＰＶＣ間の接着力の両方が、エチレンビニルアセテート系ホットメルトやポリプロピレンカーボネートのみからなるホットメルト組成物より高い。また、ポリプロピレンカーボネート樹脂単独のものもエチレンビニルアセテート系ホットメルト組成物より極性の木材‐木材間の接着力が著しく高いことが分かる。これは、本発明で達成しようとする接着力のバランスが、ポリプロピレンカーボネートから極性表面に対する接着力を確保し、フェノール変性テルペン樹脂から非極性表面に対する接着力を確保するということを説明する。
【００４１】
本発明のフェノール変性テルペン樹脂以外のロジン、ロジンエステル、石油樹脂のような粘着剤は、部分的にまたは全体的にポリプロピレンカーボネートとの相分離が発生するため接着剤の凝集エネルギーを減少させて機械的強度が低下する。本発明に開示された可塑剤は、ポリプロピレンとフェノール変性テルペン樹脂の両方に対して完璧な相溶性を提供することで、本発明が達成しようとする機械的強度および接着力確保の目的を果たすことができる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、添付の請求範囲に定義された本発明の思想および範囲から外れず、本発明を多様に変形して実施することができる。したがって、本発明は上記の実施例に限定されない。
【図１】
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【国際調査報告】
2014505141.tif 000013
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