JP2001019855A - 高周波融着用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波により発熱する特性を有し、対象とな
る基材表面に層を形成するか、又は、対象となる材料中
に混入することにより、種々の部材又は材料を高周波融
着可能なものとすることが出来ると共に、高周波印加部
分のみを融着し得る選択性融着剤としても使用出来る高
周波融着用組成物を提供することを課題とする。 【解決手段】 分子内に３級炭素構造及び不飽和二重結
合を有する重合性単量体（ａ）と、少なくとも１種類の
他の重合性単量体（ｂ）とが共重合されてなることを特
徴とする高周波融着用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波によって発
熱し、ポリオレフィン等に融着する特性を有する高周波
融着用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題の高まりの中で、ポリ塩
化ビニル代替材料としてポリオレフィン材料が着目さ
れ、食品包装用、農業用、医療用、産業資材用、文具
用、雑貨用等あらゆる分野で使用されている。

【０００３】しかしながら、ポリオレフィン材料はポリ
塩化ビニルと異なり、その分子中に極性基を有しないた
め、高周波やマイクロ波を利用した融着が困難であっ
た。そこで、例えば、特開平６−１８２８７６号公報に
は、ポリオレフィン材料にフェライトなどの電波吸収体
を配合及び／又は塗布することにより、ポリオレフィン
材料に高周波吸着性を持たせる方法が開示されており、
又、特開平９−２６３６５７号公報には、水酸基を有す
る化合物からなる熱可塑性樹脂組成物を用いる方法が開
示されている。

【０００４】しかしながら、水酸基を有する熱可塑性樹
脂組成物を用いる場合には、この組成物は、高周波によ
り発熱はするものの、ポリオレフィンとの極性の違いに
起因して融着が不充分という問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、高周波により発熱する特性を有し、対象となる基材
表面に層を形成するか、又は、対象となる材料中に混入
することにより、種々の部材又は材料を高周波融着可能
なものとすることが出来ると共に、高周波印加部分のみ
を融着し得る選択性融着剤としても使用出来る高周波融
着用組成物を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
（以下、「本発明１」と記す）による高周波融着用組成
物は、分子内に３級炭素構造及び不飽和二重結合を有す
る重合性単量体（ａ）と、少なくとも１種類の他の重合
性単量体（ｂ）とが共重合されてなることを特徴とす
る。

【０００７】請求項２に記載の発明（以下、「本発明
２」と記す）による高周波融着用組成物は、上記本発明
１による高周波融着用組成物において、他の重合性単量
体（ｂ）が、分子内にカルボキシル基、水酸基、アミノ
基、アミド基、ニトリル基、エポキシ基及びイソシアネ
ート基からなる群から選択される少なくとも１種類の官
能基を有する重合性単量体であることを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明（以下、「本発明
３」と記す）による高周波融着用組成物は、上記本発明
１又は本発明２による高周波融着用組成物において、分
子内に３級炭素構造及び不飽和二重結合を有する重合性
単量体（ａ）が、分子内にｔ−ブチル基を有する重合性
単量体であることを特徴とする。

【０００９】又、請求項４に記載の発明（以下、「本発
明４」と記す）による高周波融着用組成物は、上記本発
明１〜本発明３に記載のうちの少なくとも１種類の高周
波融着用組成物と、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−アクリル酸
アルキルエステル共重合体からなる群から選択される少
なくとも１種類のオレフィン系ポリマーとが混合されて
なることを特徴とする。

【００１０】請求項１〜請求項４に記載の発明（以下、
「本発明」と記す）による高周波融着用組成物の原料と
して用いられる、分子内に３級炭素構造及び不飽和二重
結合を有する重合性単量体（ａ）としては、特に限定さ
れるものではないが、例えば、ｔ−ブチルアクリレー
ト、ｔ−ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルフェニルア
クリレート等のような分子内にｔ−ブチル基を有する
（メタ）アクリレート；Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミ
ド、Ｎ−ｔ−ブチルメタクリルアミド等のような分子内
にｔ−ブチル基を有する（メタ）アクリルアミド；ｔ−
ブチルアミノエチルメタクリレート等のような分子内に
ｔ−ブチル基を有するアミノアルキル（メタ）アクリレ
ート等が挙げられ、好適に用いられる。

【００１１】上記分子内に３級炭素構造及び不飽和二重
結合を有する重合性単量体（ａ）は、単独で用いられて
も良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１２】本発明１による高周波融着用組成物の原料
として用いられる、他の重合性単量体（ｂ）としては、
特に限定されるものではないが、例えば、分子内に３級
炭素構造を有しない（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ルや、分子内にカルボキシル基、水酸基、アミノ基、ア
ミド基、ニトリル基、エポキシ基、イソシアネート基等
の官能基を有する各種重合性単量体等が挙げられ、好適
に用いられる。

【００１３】上記他の重合性単量体（ｂ）は、単独で用
いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１４】上記分子内に３級炭素構造を有しない（メ
タ）アクリル酸アルキルエステルとしては、特に限定さ
れるものではないが、例えば、メチル（メタ）アクリレ
ート、エチル（メタ）アクリレート、ｎープロピル（メ
タ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレー
ト、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル
（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリ
レート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、イソオク
チル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メ
タ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、
ラウリル（メタ）アクリレート等が挙げられ、好適に用
いられる。

【００１５】上記分子内に３級炭素構造を有しない（メ
タ）アクリル酸アルキルエステルは、単独で用いられて
も良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１６】本発明２においては、他の重合性単量体
（ｂ）として、分子内にカルボキシル基、水酸基、アミ
ノ基、アミド基、ニトリル基、エポキシ基及びイソシア
ネート基からなる群から選択される少なくとも１種類の
官能基を有する重合性単量体が用いられる。

【００１７】上記分子内にカルボキシル基、水酸基、ア
ミノ基、アミド基、ニトリル基、エポキシ基及びイソシ
アネート基からなる群から選択される少なくとも１種類
の官能基を有する重合性単量体（ｂ）は、単独で用いら
れても良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１８】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にカルボキシル基を有するものとしては、特に限定され
るものではないが、例えば、（メタ）アクリル酸、イタ
コン酸、クロトン酸、（無水）マレイン酸、（無水）フ
マル酸、カルボキシエチルアクリレート等が挙げられ、
好適に用いられる。

【００１９】上記分子内にカルボキシル基を有する重合
性単量体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類
以上が併用されても良い。

【００２０】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
に水酸基を有するものとしては、特に限定されるもので
はないが、例えば、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ
エチルエステル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピ
ルエステル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル
エステル、カプロラクトン変性（メタ）アクリレート、
ポリオキシエチレンオキシド変性（メタ）アクリレート
等が挙げられ、好適に用いられる。

【００２１】上記分子内に水酸基を有する重合性単量体
（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併
用されても良い。

【００２２】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にアミノ基を有するものとしては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、ジメチルアミノメチル（メタ）ア
クリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレー
ト、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジ
エチルアミノエチル（メタ）アクリレート等が挙げら
れ、好適に用いられる。

【００２３】上記分子内にアミノ基を有する重合性単量
体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類以上が
併用されても良い。

【００２４】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にアミド基を有するものとしては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、（メタ）アクリルアミド、ジメチ
ル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）ア
クリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルア
ミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド
等が挙げられ、好適に用いられる。

【００２５】上記分子内にアミド基を有する重合性単量
体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類以上が
併用されても良い。

【００２６】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にニトリル基を有するものとしては、特に限定されるも
のではないが、例えば、（メタ）アクリロニトリル等が
挙げられ、好適に用いられる。

【００２７】上記分子内にニトリル基を有する重合性単
量体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類以上
が併用されても良い。

【００２８】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にエポキシ基を有するものとしては、特に限定されるも
のではないが、例えば、グリシジル（メタ）アクリレー
ト等が挙げられ、好適に用いられる。

【００２９】上記分子内にエポキシ基を有する重合性単
量体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種類以上
が併用されても良い。

【００３０】上記重合性単量体（ｂ）であって、分子内
にイソシアネート基を有するものとしては、特に限定さ
れるものではないが、例えば、（メタ）アクリロイルイ
ソシアネート等が挙げられ、好適に用いられる。

【００３１】上記分子内にイソシアネート基を有する重
合性単量体（ｂ）は、単独で用いられても良いし、２種
類以上が併用されても良い。

【００３２】本発明３では、本発明１又は本発明２によ
る高周波融着用組成物において、前記分子内に３級炭素
構造及び不飽和二重結合を有する重合性単量体（ａ）と
して、分子内にｔ−ブチル基を有する重合性単量体
（ａ）が用いられる。

【００３３】分子内にｔ−ブチル基を有する重合性単量
体（ａ）を用いることにより、得られる高周波融着用組
成物の高周波融着性が著しく向上する。

【００３４】上記分子内にｔ−ブチル基を有する重合性
単量体（ａ）としては、特に限定されるものではない
が、例えば、ｔ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルメタ
クリレート、ｔ−ブチルフェニルアクリレート、Ｎ−ｔ
−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルメタクリルア
ミド、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート等が挙げ
られ、好適に用いられる。

【００３５】上記分子内にｔ−ブチル基を有する重合性
単量体（ａ）は、単独で用いられても良いし、２種類以
上が併用されても良い。

【００３６】本発明１〜本発明３においては、得られる
高周波融着用組成物のガラス転移温度、極性、融着性
（接着性）等の物性を調整するために、本発明の課題達
成を阻害しない範囲で必要に応じて、前記分子内に３級
炭素構造及び不飽和二重結合を有する重合性単量体
（ａ）及び前記少なくとも１種類の他の重合性単量体
（ｂ）以外の他のビニル系単量体が共重合されていても
良い。

【００３７】上記他のビニル系単量体としては、特に限
定されるものではないが、例えば、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、スチレン等のような芳香族系単量
体；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イ
ソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル系単量体；
Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロイルモルホリン等のよ
うな分子内にアミノ基、アミド基、ニトリル基及びイソ
シアネート基以外の窒素含有基を有するビニル単量体；
酢酸ビニル等が挙げられ、好適に用いられる。

【００３８】上記他のビニル系単量体は、単独で用いら
れても良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００３９】本発明１〜本発明３の高周波融着用組成物
は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合等の公知
の方法を用いて製造することが出来るが、通常、トルエ
ン、酢酸エチル等の溶媒中で溶液重合することにより容
易に製造することが出来る。

【００４０】次に、本発明４の高周波融着用組成物は、
上述した本発明１〜本発明３のうちの少なくとも１種類
の高周波融着用組成物と、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−アク
リル酸アルキルエステル共重合体からなる群から選択さ
れる少なくとも１種類のオレフィン系ポリマーとが混合
されてなる。

【００４１】上記オレフィン系ポリマーは、本発明の課
題達成を阻害しない範囲で必要に応じて、例えば（メ
タ）アクリル酸や（無水）マレイン酸のような他の重合
性単量体が共重合されて変性されたものであっても良
い。

【００４２】又、上記オレフィン系ポリマーは、単独で
用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００４３】本発明１〜本発明３のうちの少なくとも１
種類の高周波融着用組成物と上記少なくとも１種類のオ
レフィン系ポリマーとを混合して高周波融着用組成物を
得る方法を採ることにより、例えばオレフィンシート層
と高周波融着用組成物層との多層成形を行うことも可能
となる。

【００４４】本発明の高周波融着用組成物には、本発明
の課題達成を阻害しない範囲で必要に応じて、例えば、
粘着付与樹脂、軟化剤、可塑剤、充填剤、安定剤、酸化
防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤等
の公知の各種添加剤の１種もしくは２種以上が含有され
ていても良い。

【００４５】本発明の高周波融着用組成物を使用して、
種々の基材を高周波融着可能なものとするには、融着し
ようとする基材の表面に上記高周波融着用組成物の層を
形成するか、又は、融着しようとする材料中に上記高周
波融着用組成物を混入した後、目的とする製品を作製す
れば良い。

【００４６】基材の表面に上記高周波融着用組成物の層
を形成する方法としては特に限定されず、例えば、上記
高周波融着用組成物を含む溶剤系、水系の溶液を調製し
た後、この溶液をスプレーし、又は、ロールコーター等
を用いて塗布する方法、基材作製時に共押出しにより基
材と一体化した表面層を形成する方法（共押出し方
法）、熱板により押圧する熱ラミネート方法、基材上に
押し出して積層する押し出しラミネート方法等が挙げら
れる。

【００４７】融着しようとする材料中に上記高周波融着
用組成物を混入する方法としては、例えば、バンバリー
ミキサー等のミキサー、ミキシングロール、ブラベンダ
ープラストグラフ、ニーダー、単軸押出し機等で混練す
る方法等が挙げられる。次いで、これら混練された組成
物を熱ロールでさらに溶融混練し、プレスすることによ
り高周波融着性を有するシートを作製することが出来
る。又、単軸押出し機等により作製されたペレットを用
いて押出し成形することにより、同じく高周波融着性を
有するフィルム、シート、ブロック、異形品、チュー
ブ、ネット等を作製することも出来る。さらに、射出成
形、ブロー成型等を用いて高周波融着性を有する製品を
作製することも出来る。

【００４８】

【作用】本発明の高周波融着用組成物は、上述したよう
に、溶液として塗布する方法、又は、共押出し方法、熱
ラミネート方法、押し出しラミネート方法等各種の方法
により、基材の融着させようとする部分に当該組成物層
を形成することにより優れた高周波融着効果を示す。従
って、上記高周波融着用組成物は、接着剤及び改質剤と
して、自動車等の車両部品、食品用、医療用等の包装材
料、文具、雑貨、家電等の電気部品、各種産業用資材等
の幅広い分野で有用である。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例をあげて
本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみ
に限定されるものではない。尚、下記の実施例及び比較
例において、「部」は、「重量部」を意味する。

【００５０】（実施例１〜４）及び（比較例１〜３）

【００５１】（１）高周波融着用組成物の作製 攪拌器、冷却器、温度計及び窒素ガス導入口を備えたセ
パラブルフラスコに、下記の表１に示す割合のモノマー
の混合物と、トルエン７０部と酢酸エチル３０部とから
なる重合溶剤とを配合し、モノマー混合溶液を調製し
た。尚、モノマー組成は、共重合体のガラス転移温度が
ほぼ等しくなるように調整した。

【００５２】

【表１】

【００５３】次に、このモノマー混合溶液を２０分間窒
素ガスを用いてバブリングすることにより溶存酸素を除
去した後、セパラブルフラスコ内を窒素ガスで置換して
昇温させた。冷却管に還流液が確認された時点で重合開
始剤としての１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−
３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（商品名「パー
ヘキサＴＭＨ」、日本油脂社製）０．０１部を投入する
ことにより沸点重合を開始した。重合を開始してから１
時間後に再度「パーヘキサＴＭＨ」０．０２部を投入し
た。又、重合を開始してから２時間後、３時間後及び４
時間後に、ジ−（３，５，５−トリメチルヘキサノイ
ル）パーオキシド（商品名「パーロイル３５５」、日本
油脂社製）０．０２部、０．１部及び０．３部をそれぞ
れ投入した。沸点重合を７時間行うことによりアクリル
系共重合体溶液（高周波融着用組成物）が得られた。

【００５４】（２）評価方法 高周波融着性の評価−Ａ 実施例１〜４及び比較例１〜３で得られた組成物の揮発
分を８０℃で減圧乾燥した後、プレス加工機を用いて、
残った固形分をプレスし、厚み３００μｍのシートを作
製した。次いで、得られたシート同士を重ね合わせ、高
周波ウェルダー機（精電舎電子社製）を用いて、４０．
６８ＭＨｚの高周波を出力１ＫＷで印加し、シート面同
士が材料破壊する最短時間を測定して、高周波融着時間
（秒）とした。その結果は表２に示すとおりであった。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２から明らかなように、本発明による実
施例１〜４の高周波融着用組成物は、いずれも短時間で
シート面同士の材料破壊が起こっており、優れた高周波
融着性を示した。

【００５７】これに対し、分子内に３級炭素構造及び不
飽和二重結合を有する重合性単量体（ａ）を含有しない
混合モノマーを用いて作製した比較例１〜３の高周波融
着用組成物は、いずれもシート面同士が材料破壊するま
での時間が長く、高周波融着性が劣っていた。

【００５８】（実施例５〜８）実施例１で得られた高周
波融着用組成物の固形分と下記オレフィン系ポリマーと
を１／１（重量比）で混合し、プラストミルを用いて１
８０℃で１０分間混練して、高周波融着用組成物を得
た。 実施例５ ポリエチレン（旭化成工業社製） 実施例６ エチレン−酢酸ビニル共重合体（住友化学工
業社製） 実施例７ エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（住
友化学工業社製） 実施例８ エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイ
ン酸共重合体（住友化学工業社製）

【００５９】高周波融着性の評価−Ｂ 実施例５〜８で得られた組成物をプレス加工機を用いて
プレスし、厚み約３００μｍのシートを作製した。次い
で、得られたシートと厚み約１００μｍのポリエチレン
フィルムとを重ね合わせ、高周波ウェルダー機（精電舎
電子社製）を用いて、４０．６８ＭＨｚの高周波を出力
１ＫＷで印加し、シート面とポリエチレンフィルム面と
が材料破壊する最短時間を測定して、高周波融着時間
（秒）とした。その結果は表３に示すとおりであった。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３から明らかなように、実施例１の高周
波融着用組成物（固形分）とオレフィン系ポリマーとを
混合して作製した実施例５〜８の高周波融着用組成物
は、いずれもポリエチレンフィルムと高周波融着した時
の材料破壊時間が短く、優れた高周波融着性を示した。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の高周波融着
用組成物は、高周波により発熱する特性を有し、対象と
なる基材表面に層を形成するか、又は、対象となる材料
中に混入することにより、種々の部材又は材料を高周波
融着可能なものとすることが出来る。又、オレフィン系
ポリマーと混合することにより、オレフィン系基材に対
しても優れた高周波融着性を発揮する。さらに、高周波
印加部分のみを融着し得る選択性融着剤としても好適に
用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 33/02 Ｃ０８Ｌ 33/02 33/14 33/14 33/20 33/20 33/24 33/24 35/00 35/00 37/00 37/00 39/00 39/00 Ｆターム(参考） 4F071 AA04A AA04X AA15B AA15X AA20B AA28X AA33A AA33X AA35A AA76A AA76B AF53A AF58A AF59A AG14 AH04 AH07 AH12 4J002 BB03X BB06X BB07X BB12X BF03X BG04W BG04X BG05W BG07W BG13W CD19W GA00 GB00 GG02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子内に３級炭素構造及び不飽和二重結
   合を有する重合性単量体（ａ）と、少なくとも１種類の
   他の重合性単量体（ｂ）とが共重合されてなることを特
   徴とする高周波融着用組成物。
2. 【請求項２】 他の重合性単量体（ｂ）が、分子内にカ
   ルボキシル基、水酸基、アミノ基、アミド基、ニトリル
   基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群から選
   択される少なくとも１種類の官能基を有する重合性単量
   体であることを特徴とする請求項１に記載の高周波融着
   用組成物。
3. 【請求項３】 分子内に３級炭素構造及び不飽和二重結
   合を有する重合性単量体（ａ）が、分子内にｔ−ブチル
   基を有する重合性単量体であることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の高周波融着用組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３に記載のうちの少な
   くとも１種類の高周波融着用組成物と、ポリエチレン、
   ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエ
   チレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体からなる
   群から選択される少なくとも１種類のオレフィン系ポリ
   マーとが混合されてなることを特徴とする高周波融着用
   組成物。