説明

粘着付与樹脂エマルジョンおよびその製造方法並びに水系粘・接着剤組成物

【目的】本発明は乳化工程で溶剤や可塑剤などを使用することなく、軟化点80〜160℃の粘着付与樹脂エマルジョンを安定的に高い収率で提供することを目的とする。
【解決手段】軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させ、エマルジョン中に含まれる有機溶剤の量が50ppm以下で、体積平均粒子径が0.7μm以下である、粘着付与樹脂エマルジョンを得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粘着付与樹脂エマルジョンおよびその製造方法並びに水系粘・接着剤組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境負荷を低減できるということから水系型粘・接着剤が広く用いられるようになったが、水系用途が拡大するにつれて、求められる性能も高度なものとなり、かかる要求性能としては保持力や定荷重剥離性が重要視されるようになってきた。これらを解決する方法の一つとして、高軟化点の粘着付与樹脂エマルジョンを用いることが考えられる。しかし、高軟化点の樹脂をエマルジョン化するには、種々の問題点があった。
【0003】
従来、粘着付与樹脂エマルジョンの製造法としては、高圧乳化法と転相乳化法が用いられていた。前者は、粘着付与樹脂をトルエンなどの有機溶剤に溶解して溶液とし、これに適当な乳化剤と水を添加し、次いで高せん断力乳化機(例えば高圧乳化機)を使用し強制乳化させて水中油型エマルジョンとする方法であり、後者は、加熱溶融した粘着付与樹脂に適当な乳化剤を添加した後、水を添加して一旦油中水型エマルジョンとなし、これに更に水を添加して転相せしめることにより水中油型エマルジョンを得る方法である。
【0004】
高圧乳化法では、樹脂の軟化点に関わらず、作業上の問題なく安定なエマルジョンが得られるが、有機溶剤を使用するために粘着付与樹脂エマルジョンの製造時に、労働安全衛生上好ましくないという問題があった。また、溶剤を減圧蒸留により除去する工程が必須となるため、多くのエネルギーを消費するうえ、溶剤を完全に除去することは困難であり、溶剤が残留するという問題があった。さらに、使用する有機溶剤としては、作業性やコストの観点からトルエン等の芳香族系有機溶剤が一般的であるが、近年その環境に対する影響から芳香族系有機溶剤の使用が敬遠されるようになってきている。
【0005】
他方、転相乳化法では、粘着付与樹脂エマルジョンの製造時に溶剤を使用しないため、粘着付与樹脂エマルジョンの中に溶剤を一切含有しないという利点があるが、従来の方法では低軟化点の樹脂については、安定なエマルジョンを得る技術が確立されているものの、高軟化点樹脂については分散性が悪いため、凝固物が多量に副生し、収率やろ過時の作業性が著しく低下するなどの問題を抱えていた。
【0006】
その改良方法として、特許文献1では、重量平均分子量が500〜5万のアクリル系オリゴマーを可塑剤成分として用い、粘着付与樹脂として軟化点120〜190℃のロジン系樹脂を1MPa以下の圧力条件下で乳化する方法が提案されているが、実質的に粘着付与樹脂の軟化点が低下するため、得られる粘接着剤の保持力や定荷重剥離性を著しく低下させるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−330436号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は乳化工程で溶剤や可塑剤などを使用することなく、良好な保持力と定荷重剥離性を付与しうる、軟化点80〜160℃の粘着付与樹脂エマルジョンを安定的に高い収率で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、粘着付与樹脂の種類と乳化装置内の圧力に着目し、特定の石油系樹脂を用いて特定範囲の加圧下で乳化を行うことで、上記課題を解決することが出来ることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
即ち、本発明は、
軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下で、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させて得られた粘着付与樹脂エマルジョン;有機溶剤の含有量が50ppm以下で、体積平均粒子径が0.7μm以下である、前記粘着付与樹脂エマルジョン;全乳化剤成分の10重量%以上が高分子量乳化剤である前記粘着付与樹脂エマルジョン;全乳化剤成分の80重量%以上が高分子量乳化剤である前記粘着付与樹脂エマルジョン;高分子量乳化剤が(メタ)アクリルアミド系モノマーを50モル%以上用いて得られるアクリルアミド系ポリマーである前記粘着付与樹脂エマルジョン;前記粘着付与樹脂エマルジョンを含有してなる水系粘・接着組成物;軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下で、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させることを特徴とする粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法、に関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンは、貯蔵安定性が良好であり、また当該粘着付与樹脂エマルジョンを用いて得られる粘・接着剤組成物は従来のものに比較して、特に保持力や定荷重剥離性が良好である。また、本発明の粘着付与樹脂エマルジョンは、中にも有機溶剤を含有しないため、粘着付与樹脂エマルジョンおよび粘・接着剤の製造者、および粘・接着剤を使用する者の安全衛生面において好ましい。特に、保持力や定荷重剥離性の要求が高く、製品中の残留溶剤の基準が厳しい建材・自動車用粘・接着剤に、好適に使用できる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法は、軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させて得られる。
【0013】
本発明に用いられる石油系樹脂としては、軟化点が80〜160℃のものであれば、特に限定されず、公知のものを使用することができる。石油系樹脂としては、例えば、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等のナフサのC5留分から得られるC5系石油樹脂;インデン、メチルインデン、ビニルトルエン、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン等のナフサのC9留分から得られるC9系石油樹脂;前記C5留分、C9留分から得られるC5−C9共重合系石油樹脂;スチレン等を主成分として重合して得られるピュアモノマー樹脂;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエンから得られるDCPD系石油樹脂;これらの石油樹脂の水素化物等が挙げられる。
【0014】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンは、前記石油系樹脂を乳化することにより得られる。
石油系樹脂を乳化する際には、通常、乳化剤を用いる。使用する乳化剤としては、特に限定されず公知の乳化剤を用いることができる。具体的には、ビニルモノマーを重合させて得られる高分子量乳化剤、低分子量アニオン性乳化剤、低分子量ノニオン性乳化剤などが挙げられる。これらは一種を単独で用いても、数種を併用してもよい。本発明では、特に高分子量乳化剤を用いることが接着性能(特に保持力)、及び機械的安定性を向上させることができるため好ましい。
【0015】
高分子量乳化剤の製造に用いられるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、ポリオキシアルキレン(メタ)アクリル酸エステル、等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー類;(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸系ビニルモノマー類;マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ムコン酸等のジカルボン酸系ビニルモノマー類;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の有機スルホン酸系ビニルモノマー類;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジフェニル−2(メタ)アクリロイルオキシホスフェート等のリン酸エステル系ビニルモノマー等のリン酸系ビニルモノマー類;およびこれら各種有機酸のナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、有機塩基類の塩;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系モノマー類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル系モノマー類;酢酸ビニル等のビニルエステル系モノマー類;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマー類;メチルビニルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、炭素数6〜22のα−オレフィン、ビニルピロリドン等のその他のモノマー類などが挙げられ、これらの1種または2種以上を公知の方法で重合させたものがあげられる。
【0016】
これらのモノマー成分の共重合方法としては、溶液重合、懸濁重合、後述する高分子量乳化剤以外の反応性乳化剤、高分子量乳化剤以外の非反応性乳化剤などを用いた乳化重合などがあげられる。
【0017】
このようにして得られた高分子量乳化剤の重量平均分子量(ゲルパーメーションクロマトグラフィー法による、ポリスチレン換算値)は特に限定されないが、通常1000〜500000程度とすることが乳化能と得られる粘着付与樹脂エマルジョンの性能において好ましい。また、(メタ)アクリルアミド系モノマーを50モル%以上用いて得られる(メタ)アクリルアミド系ポリマーを用いることが、粘着剤の塗工性能や保持力、接着剤の初期接着性の点で好ましい。
【0018】
高分子量乳化剤以外の反応性乳化剤としては、例えば、スルホン酸基、カルボキシル基などの親水基と、アルキル基、フェニル基などの疎水基を有する界面活性剤であって、分子中に炭素−炭素二重結合を有するものをいう。炭素−炭素二重結合としては、たとえば、(メタ)アリル基、1−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、ビニル基、イソプロペニル基、(メタ)アクリロイル基等の官能基があげられる。反応性乳化剤の具体例としては、たとえば、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルエーテル、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンフェニルエーテル、およびそれらのスルホコハク酸エステル塩や硫酸エステル塩があげられ、さらに、前記官能基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、およびそのスルホコハク酸エステル塩、その硫酸エステル塩、そのリン酸エステル塩、その脂肪族もしくは芳香族カルボン酸塩があげられるほか、酸性リン酸(メタ)アクリル酸エステル系乳化剤、ロジングリシジルエステルアクリレートの酸無水物変性物(特開平4−256429号公報参照)、特開昭63−23725号公報、特開昭63−240931号公報、特開昭62−104802号公報に記載の乳化剤等の各種のものがあげられる。
【0019】
さらには前記反応性乳化剤中のポリオキシエチレンを、ポリオキシプロピレンまたはポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンをブロック共重合またはランダム共重合したものに代えたものもあげられる。なお、これらの市販品としては、例えば、「KAYAMER PM−1」、「KAYAMER PM−2」、「KAYAMER PM−21」(以上、日本化薬(株)製)、「SE−10N」、「NE−10」、「NE−20」、「NE−30」、「アデカリアソープSR−10」、「アデカリアソープSR−20」、「アデカリアソープER−20」(以上、(株)ADEKA製)、「ニューフロンティアA229E」、「ニューフロンティアN117E」、「ニューフロンティアN250Z」、「アクアロンRN−10」、「アクアロンRN−20」、「アクアロンRN−50」、「アクアロンHS−10」、「アクアロンKH−05」、「アクアロンKH−10」(以上、第一工業製薬(株)製)、「エレミノールJS−2」(三洋化成工業(株)製)、「ラテムルK−180」(花王(株)製)等がその代表例としてあげられる。
【0020】
これら高分子量乳化剤以外の反応性乳化剤としては、重合性、得られる高分子乳化剤の乳化性の点からポリオキシエチレンアルキルエーテル系のものが好ましく、(メタ)アリル基を分子中に少なくとも1つ有するポリオキシエチレンアルキルエーテルの硫酸エステル塩を用いることが特に好ましい。これらの市販品としては、「アデカリアソープSR−10」、「アデカリアソープSR−20」(商品名、(株)ADEKA製)、「アクアロンKH−05」、「アクアロンKH−10」(第一工業製薬(株)製)が好ましい。
【0021】
高分子量乳化剤以外の非反応性乳化剤としては、例えばジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテルスルホコハク酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等のアニオン性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン性乳化剤が挙げられる。
【0022】
これら高分子量乳化剤以外の乳化剤は1種を単独でまたは2種以上を適宜選択して使用することができる。これらの中では、アニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤を用いることが、粘・接着剤組成物に用いられるベースポリマーとの相溶性・混合安定性の点から好ましい。
【0023】
なお、乳化剤の使用量は、通常、石油系樹脂100重量部に対し、固形分換算で1〜10重量部程度、好ましくは2〜8重量部である。乳化剤の使用量を1重量部以上とすることにより、確実な乳化を行うことができ、また、10重量部以下とすることにより、高い耐水性、粘着性能を確保することができる点で好ましい。また、全乳化剤成分中の少なくとも10重量%以上、好ましくは80重量%以上を高分子量乳化剤とすることにより、保持力をさらに向上させることができるため好ましい。
【0024】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法は、溶剤を使用せずに石油系樹脂を溶融攪拌し、1〜2.8MPaの加圧下で乳化剤および水を所定量ずつ添加し、石油系樹脂が連続相であり水が分散相であるエマルジョンを形成させ、次いで水を添加して該エマルジョンを相反転させて石油系樹脂が分散相であり水が連続相であるエマルジョンとすることを特徴とするものである。
【0025】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法における、前記乳化分散時の加圧条件(例えば、乳化装置内の圧力)を1〜2.8MPaの範囲内とすることにより、分散性が良好なものが得られ、凝固物の発生を抑え、収率良く、貯蔵安定性に優れたエマルジョンを得ることができる。加圧条件が1MPa未満の場合は、分散性が悪くなり、その結果、凝固物が多量に発生し、収率を大幅に低下させることとなる。また、加圧条件が2.8MPaを超える場合にも、分散性が低下し、粗大粒子の生成が多く認められるようになり、収率やエマルジョンの貯蔵安定性が低下する。さらに、分散性乳化装置に使用しているシール材等の耐圧性の許容範囲を超える場合があり、設備的な不具合を発生させ易く、また長時間の連続運転に耐えることが出来ない等の生産性に問題がある。
【0026】
なお、本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法において、攪拌条件や、乳化剤および水の添加条件は、それぞれ適宜に決定できる。
【0027】
本発明の粘着付与樹脂エマルジョンの製造で用いる乳化装置としては、攪拌翼を供えたオートオートクレーブ等を用いることが出来るが、その他にも、高せん断型回転式乳化機等を用いることができる。
【0028】
攪拌翼を供えたオートクレーブとしては、各種サイズ、攪拌形式のものが市販されている。例えばナックドライブ式攪拌機(ナックオートクレーブ(株)製)、磁力誘導攪拌式オートクレーブLCシリーズ、FCシリーズ((株)東洋高圧製)、電磁誘導回転攪拌式オートクレーブMK型((株)栗原製作所)、スターラーリアクター(HES(株))、加圧バッチ反応装置(コスモエンジニアリング(株))等が例示できる。
【0029】
高せん断回転式型乳化機としては、T.K.ホモミクサー、T.K.フィルミックス(プライミクス(株)製)、ホモミキサー(みづほ工業(株)製、等)、クレアミックス(エム・テクニック(株)製)、シャーポンプ(フリスタンポンプジャパン(株)製)、オンレーター、ロータリーミキサー((株)櫻製作所製)、マイルダー((株)荏原製作所製)、ペンタックスミキサー(ブランルーベ社製)、キャビトロン((株)ユーロテック製)等が例示できる。
【0030】
このようにして得られた粘着付与樹脂エマルジョンの固形分濃度は特に限定されないが、通常20〜70重量%程度となるように適宜に調整して用いる。また、得られたエマルジョンの体積平均粒子径は、通常0.1〜2μm程度であり、大部分は1μm以下の粒子として均一に分散しているが、当該体積平均粒子径を0.7μm以下とすることが、貯蔵安定性の点から好ましい。また、該エマルジョンは白色ないし乳白色の外観を呈し、pHは2〜10程度で、粘度は通常10〜1000mPa・s程度(25℃、固形分濃度50%において)、また、乳化分散工程に有機溶剤を使用しないため、有機溶剤の含有率が50ppm以下である。
【0031】
本発明の水系粘・接着剤組成物は、アクリル系重合体エマルジョン、ゴム系ラテックスおよび合成樹脂系エマルジョンからなる群より選ばれる少なくとも一種のベースポリマーに、前記粘着付与樹脂エマルジョンを配合してなるものであり、これら水系粘・接着剤組成物の固形分濃度は通常40〜70重量%程度であり、好ましくは55〜70重量%である。
【0032】
アクリル系重合体エマルジョンとしては、一般に各種のアクリル系粘・接着剤に用いられているものを使用でき、(メタ)アクリル酸エステル等のモノマーの一括仕込み重合法、モノマー逐次添加重合法、乳化モノマー逐次添加重合法、シード重合法等の公知の乳化重合法により容易に製造することができる。
【0033】
使用される(メタ)アクリル酸エステルとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等をあげることができ、これらを単独でまたは二種以上を混合して用いる。また、得られるエマルジョンに貯蔵安定性を付与するため前記(メタ)アクリル酸エステルに代えて(メタ)アクリル酸を少量使用してもよい。さらに所望により(メタ)アクリル酸エステル重合体の接着特性を損なわない程度において、たとえば、酢酸ビニル、スチレン等の共重合可能なモノマーを併用できる。なお、アクリル系重合体エマルジョンに用いられる乳化剤にはアニオン系乳化剤、部分ケン化ポリビニルアルコール等を使用でき、その使用量は重合体100重量部に対して0.1〜5重量部程度、好ましくは0.5〜3重量部である。
【0034】
アクリル系重合体エマルジョンと粘着付与樹脂エマルジョンの使用割合は、特に限定されないが、粘着付与樹脂エマルジョンによる改質の効果が十分に発現でき、かつ、過剰使用による保持力、定荷重剥離性の低下を引き起こさない適当な使用範囲としては、アクリル系重合体エマルジョン100重量部(固形分換算)に対して、粘着付与樹脂エマルジョンを通常2〜40重量部程度(固形分換算)とするのがよい。
【0035】
また、ゴム系ラテックスとしては、水系粘・接着剤組成物に用いられる各種公知のものを使用できる。例えば天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、クロロプレンラテックス等が挙げられる。
【0036】
ゴム系ラテックスと粘着付与樹脂エマルジョンの使用割合は、特に限定されないが、粘着付与樹脂エマルジョンによる改質の効果が十分に発現でき、かつ、過剰使用による保持力、オレフィン接着力の低下を引き起こさない適当な使用範囲としては、ゴム系ラテックス100重量部(固形分換算)に対して、粘着付与樹脂エマルジョンを通常10〜150重量部程度(固形分換算)とするのがよい。
【0037】
合成樹脂系エマルジョンとしては、水系接着剤組成物に用いられる各種公知のものを使用でき、例えば酢酸ビニル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、ウレタン系エマルジョン等の合成樹脂エマルジョンがあげられる。
【0038】
合成樹脂系エマルジョンと粘着付与樹脂エマルジョンの使用割合は、特に限定されないが、粘着付与樹脂エマルジョンの改質の効果が十分に発現でき、かつ、過剰使用による保持力、定荷重剥離性の低下を引き起こさない適当な使用割合としては、合成樹脂系エマルジョン100重量部(固形分換算)に対して、粘着付与樹脂エマルジョンを通常2〜40重量部程度(固形分換算)とするのがよい。
【0039】
本発明の水系粘・接着剤組成物は、ベースポリマーとして、アクリル系重合体エマルジョン、ゴム系ラテックスおよび合成樹脂系エマルジョンを併用することもでき、さらに必要に応じて消泡剤、増粘剤、充填剤、酸化防止剤、耐水化剤、造膜助剤等を使用することもできる。
【実施例】
【0040】
以下に実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。各例中、部および%は特記しない限りすべて重量基準である。なお、得られた高分子乳化剤、粘着樹脂エマルジョンの分析は次の方法によって実施した。
【0041】
(粘着付与樹脂エマルジョンの収率)
得られた粘着付与樹脂エマルジョンの収率は、下記式により求めた。
【0042】
[式]
収率=得られたエマルジョン重量×不揮発分濃度÷仕込み固形分重量×100
【0043】
(粘着付与樹脂エマルジョン中の溶剤含有量)
ガスクロマトグラフィー((株)島津製作所製、商品名「GC−14A」、カラム:J&W製、商品名「DB−5」)により測定し、既知溶剤濃度水溶液を用いた検量線によりエマルジョン中の溶剤含有量を求めた。本測定による有機溶剤の検出限界(n.d.)は、10ppmである。
【0044】
(粘着付与樹脂エマルジョンの体積平均粒子径)
レーザー回折式粒度測定装置((株)島津製作所製、商品名「SALD−2000」)を用い、屈折率1.70−0.20i、吸光度0.06の条件で測定した。
【0045】
(粘着付与樹脂エマルジョンの貯蔵安定性評価)
得られた粘着付与樹脂エマルジョンを25℃で10日間放置し、沈降物の有無を目視で判定した。結果を表1に示す。
○:良好 △:少量の沈降あり ×:多量の沈降物あり
【0046】
製造例1 [スチレン系高分子乳化剤の製造]
撹拌装置、温度計、還流冷却管、および窒素導入管を備えた反応容器に、窒素ガス気流下、ポリオキシエチレンフェニルエーテル系の反応性乳化剤(商品名「アクアロンRN−50」:第一工業製薬(株)製)を固形分換算で25部、スチレン12.5部、メタクリル酸メチル12.5部、メタクリル酸40部およびスチレンスルホン酸ソーダ10部を仕込み、さらに水20部を加えて前記仕込み成分を透明な均一系とした。次いで、これにドデカンチオール1部、ベンゾイルパーオキシド2部および水300部を混合し重合を開始した。65℃で2時間攪拌した後、28%アンモニア水29部を添加し、さらに65℃で6時間攪拌して重合を終了した後に常温まで冷却した。不揮発分22.5%、重量平均分子量50,000の共重合体の水溶液を得た。
【0047】
製造例2 [アクリルアミド系高分子乳化剤の製造]
撹拌装置、温度計、還流冷却管、および窒素導入管を備えた反応容器に、アクリルアミド25.1部(単量体の総モル和の39.1モル%、以下同様)、イタコン酸50部(42.5モル%)、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸9.2部(4.9モル%)、アクリル酸ブチル15.7部(13.5モル%)、ラウリルメルカプタン5部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩(アニオン性乳化剤:商品名「ハイテノール073」:第一工業製薬(株)製)5部、過硫酸アンモニウム5部及び水400部を混合・加熱し、80℃で5時間反応を行い共重合体の水溶液を得た。その後冷却し、60℃で2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸と等モルの水酸化ナトリウムを加えて1時間攪拌して、濃度15%、重量平均分子量35000の共重合体の水溶液を得た。
【0048】
製造例3 [アクリルアミド系高分子乳化剤の製造]
撹拌装置、温度計、還流冷却管、および窒素導入管を備えた反応容器に、アクリルアミド57.7部(単量体の総モル和の73モル%、以下同様)、イタコン酸21.7部(15モル%)、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸9.2部(4モル%)、アクリル酸ブチル11.4部(8モル%)、ラウリルメルカプタン5部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩(アニオン性乳化剤:商品名「ハイテノール073」:第一工業製薬(株)製)5部、過硫酸アンモニウム5部及び水400部を混合・加熱し、80℃で5時間反応を行い共重合体の水溶液を得た。その後冷却し、60℃で2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸と等モルの水酸化ナトリウムを加えて1時間攪拌して、濃度15%、重量平均分子量40000の共重合体の水溶液を得た。
【0049】
製造例4 [ベースポリマーエマルジョンの製造]
撹拌装置、温度計、還流冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応容器に、窒素ガス気流下、水43.4部およびポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩(アニオン性乳化剤:商品名「ハイテノール073」:第一工業製薬(株)製)0.92部からなる水溶液を仕込み、70℃に昇温した。次いで、アクリル酸ブチル90部、アクリル酸2−エチルヘキシル7部およびアクリル酸3部からなる混合物と、過硫酸カリウム(重合開始剤)0.24部、pH調整剤(重曹)0.11部および水8.83部からなる開始剤水溶液の各々の1/10量を反応容器に添加し、窒素ガス気流下にて70℃、30分間予備重合応を行った。次いで、前記混合物と前記開始剤水溶液の残りの9/10量を2時間にわたり反応容器に添加して乳化重合を行い、その後70℃で1時間保持して重合反応を完結させた。こうして得られたアクリル系重合体エマルジョンを室温まで冷却した後100メッシュ金網を用いてろ過し、固形分47.8%のアクリル系重合体エマルジョンを得た。
【0050】
実施例1 [粘着付与樹脂エマルジョンの製造]
攪拌機、冷却管、温度計および滴下ロートを備えた加圧バッチ反応装置(コスモエンジニアリング(株)製)に、粘着付与樹脂である軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)100部を仕込み、170℃にて約1時間溶融した。その後、反応装置を窒素で1MPaまで加圧し、加圧下でアニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)5部(固形分換算)を攪拌しながら添加し、系内を170℃に保ちながら滴下ロートを用いて熱水15部を添加することによりクリーム状の油中水型エマルジョンを得た。次いで、激しく攪拌しながら170℃の熱水を54部添加し転相させ水中油型エマルジョンとし、さらに熱水で濃度50%まで希釈した。該エマルジョンを25℃まで冷却し、250メッシュ金網でろ過して粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0051】
実施例2〜8
用いた粘着付与樹脂および乳化剤、ならびに乳化装置の圧力条件を表1のように変更した他は実施例1と同様にして粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0052】
実施例9
用いた加圧バッチ反応装置にホモミキサーを設置し、乳化剤および熱水を添加する際に回転数500rpmで運転した他は実施例1と同様にして粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0053】
比較例1
実施例1と同様の加圧バッチ反応装置に、粘着付与樹脂である軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)100部を仕込み、160℃にて約1時間溶融した。その後、反応装置を窒素で0.4MPaまで加圧し、加圧下でアニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)5部(固形分換算)を攪拌しながら添加したところ、系内温度は140℃まで低下した。0.2MPaを保ちながら滴下ロートから熱水15部を添加することによりクリーム状の油中水型エマルジョンを得た。次いで、激しく攪拌しながら120℃の熱水を54部添加し転相させ水中油型エマルジョンとし、さらに熱水で濃度50%まで希釈した。次いで、該エマルジョンを冷却したところ、冷却途中で異音がし、攪拌が停止した。底排弁よりエマルジョンを抜き出し、250メッシュ金網でエマルジョンをろ過した。得られたエマルジョンの体積平均粒子径は2.00μmであった。また、乳化装置内には凝固物が多量に発生し、収率は15%であった。
【0054】
比較例2
実施例1と同様の加圧バッチ反応装置に、粘着付与樹脂である軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)100部を仕込み、180℃にて約1時間溶融した。その後、反応装置を窒素で3.0MPaまで加圧し、加圧下でアニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)5部(固形分換算)を攪拌しながら添加し、系内を180℃に保ちながら滴下ロートから熱水15部を添加することによりクリーム状の油中水型エマルジョンを得た。次いで、激しく攪拌しながら180℃の熱水を54部添加し転相させ水中油型エマルジョンを得ようとしたところ、熱水を添加する途中で攪拌軸及び底排弁より漏れが生じた。そのまま熱水で濃度50%まで希釈した後、該エマルジョンを25℃まで冷却し、250メッシュ金網でろ過して粘着付与樹脂エマルジョンを得た。得られたエマルジョンの体積平均粒子径は0.73μmであった。また、凝固物も多く発生し、収率は70%であった。
【0055】
比較例3
用いた粘着付与樹脂および乳化剤、ならびに乳化装置の圧力条件を表1のように変更した他は実施例1と同様にして粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0056】
比較例4
実施例1と同様の加圧バッチ反応装置に、粘着付与樹脂である軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)80部と、ガラス転移温度−71℃、重量平均分子量1600のアクリル酸ブチル系ポリマー(商品名「ARUFON UP−1021」、東亞合成(株)製)20部を仕込み、160℃にて約1時間溶融し、軟化点90℃の粘着付与樹脂混合物を得た。その後、120℃まで冷却し、反応装置を窒素で0.2MPaまで加圧し、加圧下でアニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)5部(固形分換算)を攪拌しながら添加し、系内を120℃に保ちながら滴下ロートから熱水15部を添加することによりクリーム状の油中水型エマルジョンを得た。次いで、激しく攪拌しながら120℃の熱水を54部添加し転相させ水中油型エマルジョンとし、さらに熱水で濃度50%まで希釈した。該エマルジョンを25℃まで冷却し、250メッシュ金網でろ過して粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0057】
比較例5
粘着付与樹脂である軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)100部をトルエン60部に100℃にて約1時間溶解した後、80℃まで冷却してアニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)を3部(固形分換算)および水160部を添加し、75℃にて1時間強撹拌し、予備乳化を行った。得られた予備乳化物を高圧乳化機(マントンガウリン社製)により30MPaの圧力で高圧乳化して乳化物を得た。次いで、減圧蒸留装置に前記乳化物を仕込み、50℃、130hPaの条件下に6時間減圧蒸留を行い、固形分50%の粘着付与樹脂エマルジョンを得た。
【0058】
(水系粘着剤組成物の評価方法)
製造例4で得られたアクリル系重合体エマルジョン100部(固形分換算)に、前記実施例および比較例で得られた粘着付与樹脂エマルジョン10部(固形分換算)を混合した調製物に、さらに増粘剤(商品名「プライマルASE−60」、日本アクリル化学(株)製)0.5部を添加し粘着剤組成物を得た。
【0059】
(粘着性能試験)
上記水系粘着剤組成物を厚さ38μmのポリエステルフィルム(商品名「S−100」、三菱化学ポリエステルフィルム(株)製)にサイコロ型アプリケーター(大佑機材(株)製)にて乾燥膜厚が25μm程度となるように塗布し、次いで105℃の循風乾燥機中で5分間乾燥させて試料テープ用フィルムを作成した。以下の試験方法により粘着特性を評価した。評価結果は表2に示す。なお、各評価例の番号は、水系粘着剤組成物の実施例の番号に対応する。
【0060】
(1)保持力
前記試料テープ用フィルムから試料テープ(巾25mm×長さ25mm)を作成し、これをステンレス板に貼り付け、60℃で1kgの荷重をかけ、落下時間(時間)を測定した。
(2)定荷重剥離性
前記試料テープ用フィルムから試料テープ(巾25mm×長さ150mm)を作成し、これをポリプロピレン板に重ね合わせ、重量2kgのローラーで2往復させて貼り合せた。その後直ちに、試料テープ末端に200gの荷重をかけ、90°剥離となるように固定し、23℃で1時間あたりの剥離距離(mm)を測定した。
【0061】
【表1】

【0062】
表中、n.d.は検出限界(10ppm)以下であることを示す。
樹脂a:軟化点145℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー140」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)
樹脂b:軟化点160℃のC9系石油樹脂(商品名「日石ネオポリマー170S」、JX日鉱日石エネルギー(株)製)
樹脂c:軟化点86℃のC5−C9系石油樹脂(商品名「クイントンU185」、日本ゼオン(株)製)
樹脂d:軟化点100℃のC9系水素化石油樹脂(商品名「アルコンM−100」、荒川化学工業(株)製)
樹脂e:軟化点115℃のC5−C9系石油樹脂(商品名「クイントンG115」、日本ゼオン(株)製)
樹脂f:軟化点70℃のC5系石油樹脂(商品名「クイントンB170」、日本ゼオン(株)製)
樹脂g:重量平均分子量1600のアクリル酸ブチル系ポリマー(商品名「ARUFON UP−1021」、東亞合成(株)製)
乳化剤a:アニオン系乳化剤(商品名「ネオハイテノールF−13」、第一工業製薬(株)製)
【0063】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下で、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させて得られる粘着付与樹脂エマルジョン。
【請求項2】
有機溶剤の含有量が50ppm以下で、体積平均粒子径が0.7μm以下である、請求項1に記載の粘着付与樹脂エマルジョン。
【請求項3】
全乳化剤成分の10重量%以上が高分子量乳化剤である請求項1または2に記載の粘着付与樹脂エマルジョン。
【請求項4】
全乳化剤成分の80重量%以上が高分子量乳化剤である請求項3に記載の粘着付与樹脂エマルジョン。
【請求項5】
高分子量乳化剤が(メタ)アクリルアミド系モノマーを50モル%以上用いて得られるアクリルアミド系ポリマーである請求項3または4に記載の粘着付与樹脂エマルジョン。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の粘着付与樹脂エマルジョンを含有してなる水系粘・接着組成物。
【請求項7】
軟化点80〜160℃の石油系樹脂を、無溶剤かつ乳化剤成分の存在下で、1〜2.8MPaの加圧下で水中に分散させることを特徴とする粘着付与樹脂エマルジョンの製造方法。


【公開番号】特開2012−140500(P2012−140500A)
【公開日】平成24年7月26日(2012.7.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−292540(P2010−292540)
【出願日】平成22年12月28日(2010.12.28)
【出願人】(000168414)荒川化学工業株式会社 (301)
【Fターム(参考)】