JP6311016B2 - ブロック共重合体のクラム及び粘接着剤組成物 - Google Patents
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Description
重量平均分子量が2万〜100万であり、
下記(a)〜(c)の要件を満たす、ブロック共重合体のクラム。
(a)比表面積が0.000001m2/g以上0.3m2/g未満、
(b)細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積が0.05mL/g以上1.0mL/g未満、
(c)平均細孔半径が0.00001μm以上1.5μm以下。
前記成分(A)が、少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素を主体とする重合体ブロックと少なくとも1つの共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックを含有し、重量平均分子量が2万以上、50万以下であり、
前記成分(B)が、少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素を主体とする重合体ブロックと少なくとも1つの共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックを含有し、重量平均分子量が3万以上、100万以下であり、
成分(A)と成分(B)の重量平均分子量の比(成分(B)の重量平均分子量)/(成分(A)の重量平均分子量)が1.3〜10である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
前記成分(B)が10重量%以上、80重量%以下である、上記12に記載のブロック共重合体のクラム。
粘着付与剤20〜500質量部と、
軟化剤0〜300質量部と、
を含有する、粘接着剤組成物。
本実施形態のブロック共重合体のクラムは、少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロックと、少なくとも1つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロックとを含有し、
重量平均分子量が2万〜100万であり、
下記(a)〜(c)の要件を満たす。
(a)比表面積が0.000001m2/g以上、0.3m2/g未満であり(以下、「要件(a)」と記載することもある)、
(b)細孔半径が1〜100μmである細孔の累積細孔容積が0.05mL/g以上、1.0mL/g未満であり(以下、「要件(b)」と記載することもある)、
(c)平均細孔半径が0.00001μm以上、1.5μm以下である(以下、「要件(c)」と記載することもある)。
本明細書において、本実施形態のブロック共重合体のクラムのことを、単に「クラム」と記載することもある。
本実施形態のクラムを構成するブロック共重合体は、少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(以下、「重合体ブロックAr」とも記載する)と少なくとも1つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(以下、「重合体ブロックD」とも記載する)を含有し、重量平均分子量が20,000以上、1,000,000以下であり、好ましくは50,000以上であり、より好ましくは70,000以上である。また、上限は、好ましくは500,000以下である。
(Ar−D)n ・・・(i)
D−(Ar−D)n ・・・(ii)
Ar−(D−Ar)n ・・・(iii)
Ar−(D−Ar)n−X ・・・(iv)
[(Ar−D)k]m−X ・・・(v)
[(Ar−D)k−Ar]m−X ・・・(vi)
(上記式(i)〜(vi)中、Arはビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)を表し、Dは共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を表し、Xは、カップリング剤の残基又は多官能有機リチウム等の重合開始剤の残基を表し、m、n及びkは、1以上の整数を表し、1〜6の整数であることが好ましく、複数存在する場合のArはビニル芳香族炭化水素単量体の種類及び分子量が同じであっても異なってもよく、複数存在する場合のDは共役ジエン化合物単量体の種類及び分子量が同じであっても異なってもよい。)
本実施形態のクラムは、粘接着特性と低溶融粘度特性のバランス改善の観点から、下記成分(A)と成分(B)の2つの異なる構造を有するブロック共重合体を含むブロック共重合体組成物のクラムであることが好ましい。このとき、成分(A)と成分(B)の重量平均分子量の比〔(成分(B)の重量平均分子量)/(成分(A)の重量平均分子量)〕が1.3〜10であることが好ましい。
前記成分(B)は、少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)と少なくとも1つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を含有するブロック重合体であり、重量平均分子量が30,000以上、1,000,000以下であることが好ましい。
(成分(A))
成分(A)は、少なくとも一つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)と少なくとも一つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)と、を含有することが好ましい。また、成分(A)は、ビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)と少なくとも一つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)とを含有し、かつ、重合体ブロックArが1つであるブロック共重合体であることがより好ましい。
(Ar−D)n ・・・(i)
D−(Ar−D)n ・・・(ii)
Ar−(D−Ar)n ・・・(iii)
Ar−(D−Ar)n−X ・・・(iv)
[(Ar−D)k]m−X ・・・(v)
[(Ar−D)k−Ar]m−X ・・・(vi)
(上記式(i)〜(vi)中、Arはビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)を表し、Dは共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を表し、Xは、カップリング剤の残基又は多官能有機リチウム等の重合開始剤の残基を表し、m、n及びkは、1以上の整数を表し、1〜6の整数であることが好ましく、複数存在する場合のArはビニル芳香族炭化水素単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよく、複数存在する場合のDは共役ジエン化合物単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよい。)
成分(B)は、少なくとも一つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)と少なくとも一つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)と、を含有することが好ましい。また、成分(B)は、少なくとも2つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)と少なくとも一つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)とを含有することがより好ましく、成分(B)中の重合体ブロック(Ar)は2つ以上であることが好ましい。
(Ar−D)e ・・・(vii)
D−(Ar−D)e ・・・(viii)
Ar−(D−Ar)g ・・・(ix)
[Ar−(D−Ar)g]f−X ・・・(x)
[D−(Ar−D)g]f−X ・・・(xi)
[(Ar−D)g]f−X ・・・(xii)
[(Ar−D)g−Ar]f−X ・・・(xiii)
(上記式(vii)〜(xiii)中、Arはビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)を表し、Dは共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を表し、Xは、カップリング剤の残基又は多官能有機リチウム等の重合開始剤の残基を表し、eおよびfは2以上の整数、gは1以上の整数を表し、gは6以下の正の整数であることが好ましく、複数存在する場合のArはビニル芳香族炭化水素単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよく、複数存在する場合のDは共役ジエン化合物単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよい。)
ブロック共重合体のクラムは、特に限定されないが、例えば、炭化水素溶媒中、有機リチウム化合物を重合開始剤として、少なくとも共役ジエン化合物単量体とビニル芳香族炭化水素単量体を重合させて、重合体を得る重合工程、ブロック共重合体を含む溶液の溶媒を脱溶剤する脱溶剤工程、脱溶剤されたブロック共重合体をクラム化するクラム化工程を順次行い、製造することができる。また、重合工程の後に得られた重合体の共役ジエン化合物単量体単位中の二重結合を水素添加する水素添加工程があってもよく、水素添加工程は、重合工程の後であり、かつ脱溶剤工程の前に行うのが好ましい。ブロック共重合体の重量平均分子量は、例えば後述するカップリング剤の種類や添加量を制御することによって調整することができる。また、後述する重合開始剤の添加量と添加回数を制御して、複数回に分けて添加することによっても、重量平均分子量を調整することができる。また、後述する失活剤の添加量を制御して一度失活工程を行い、さらに重合反応を続けることによっても、重量平均分子量を調整することができる。
重合工程は、炭化水素溶媒中、有機リチウム化合物を重合開始剤として、少なくとも共役ジエン化合物単量体とビニル芳香族炭化水素単量体を含む単量体を重合させて重合体を得る工程である。
上述したように、重合工程においては、炭化水素溶媒を用いるのが好ましい。炭化水素溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、イソペンタン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。炭化水素溶媒は1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
重合工程においては、重合開始剤として、少なくとも有機リチウム化合物を用いるのが好ましい。有機リチウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、分子中に一個以上のリチウム原子を結合した有機モノリチウム化合物、有機ジリチウム化合物、有機ポリリチウム化合物が挙げられる。より具体的には、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウム等が挙げられる。重合開始剤は1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
共役ジエン化合物単量体は、1対の共役二重結合を有するジオレフィンである。共役ジエン化合物単量体としては、特に限定されないが、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられる。このなかでも、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましい。また、粘接着剤組成物の保持力改良の観点から、1,3−ブタジエンがより好ましい。共役ジエン化合物単量体は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
重合工程においては、活性末端を有するビニル芳香族−共役ジエンブロック共重合体を含有する溶液に、その活性末端に対して官能基が1モル当量未満となる量で、前記式(iv)〜(vi)、(x)〜(xiii)においてXで表される構造を有するカップリング剤を添加してもよい。
重合工程においては、失活剤を添加してもよい。失活剤としては、特に限定されないが、水又はアルコールなどが知られている。このなかでも失活効率の観点から、アルコールが好ましい。失活剤は重合工程のどのタイミングで添加してもよい。添加する失活剤が活性末端の100mol%より少ない量であれば、失活剤の添加後に共役ジエン化合物単量体及び/又はビニル芳香族炭化水素単量体をさらに続けて添加してもよい。こうすることにより失活していない活性末端と共役ジエン化合物単量体及び/又はビニル芳香族炭化水素単量体との重合反応が継続し、異なる分子量の重合体を含む重合体溶液を得ることができる。
ブロック共重合体の製造方法は、水素添加工程を含んでもよい。水素添加工程は、重合工程で得られた重合体の少なくとも共役ジエン化合物単量体中の二重結合を水素添加反応により水素添加物とする工程である。具体的には、不活性溶媒中で水素添加触媒の存在下に水素添加して水素添加されたブロック共重合体溶液を得ることができる。その際、ブロック共重合体の水素添加率は、反応温度、反応時間、水素供給量、触媒量などを調整することにより制御することができる。
脱溶剤工程は、重合体を含む溶液の炭化水素溶媒を脱溶剤する工程である。脱溶剤方法としては、特に限定されないが、例えばスチームストリッピング法や直接脱溶媒法により脱溶剤する方法が挙げられる。スチームストリッピング法を用いると、最終的に得られるクラムの比表面積;細孔半径が1〜100μmである細孔の累積細孔容積;平均細孔半径;細孔半径1μm以上、100μm以下におけるログ微分細孔圧入容積の最大値を、細孔半径0.001μm以上1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値で除した値((細孔半径1μm以上、100μm以下におけるログ微分細孔圧入容積の最大値)/(細孔半径0.001μm以上、1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値));及び細孔半径が1〜100μmである細孔の累積細孔容積を、細孔半径が0.001μm以上100μmである細孔の累積細孔容積で除した値((細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積)/(細孔半径が0.001μm〜100μmである細孔の累積細孔容積))の制御を行いやすくたるため好ましい。
スチームストリッピング法等により、得られるブロック共重合体のクラムが水中に分散した水性スラリーは、以下の工程を経て脱水・乾燥処理を施すことにより、ブロック共重合体のクラムを回収することができる。
<工程1>においては、上記スチームストリッピング法等により得られた水性スラリーを脱水処理し、含水率が40質量%を超え70質量%以下であるクラムを得ることが好ましい。<工程1>を経た後のクラムの含水率は、42質量%〜68質量%であることがより好ましく、44質量%〜65質量%であることがさらに好ましい。かかる<工程1>における脱水処理は、例えば、回転式スクリーン、振動スクリーン、遠心脱水機等により行うことができる。 得られるクラムの含水率が40質量%を超えると、後述する<工程2>における押出機内でのポリマー流動性の低下を抑制でき、また含水率が70質量%以下とすると、後述する工程2における押出機内での、重合体クラムに対する熱負荷を抑制できる。
上述したように、<工程1>により脱水処理され、所定の含水率となったクラムは、<工程2>において脱水処理及び乾燥処理を行い、後述する<工程3>に移送するのが好ましい。当該<工程2>を経た後のクラムの含水率は3〜25質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましく、3〜19質量%であることがさらに好ましく、3.2〜18質量%であることがよりさらに好ましい。前記脱水処理と乾燥処理は、それぞれ独立した装置により行ってもよいし、脱水処理手段と乾燥処理手段とを具備し、これらが連通している構造の、いわゆる一体型の押出式乾燥機を用いて行ってもよい。前記押出式乾燥機は、脱水処理及び乾燥処理を行う装置であり、脱水処理手段と乾燥処理手段とを具備し、脱水処理手段としては押出機(押出機型水搾り機)、乾燥処理手段としてはニーダー型乾燥機、スクリュー型エキスパンダー式乾燥機等が採用される。特に、脱水処理手段として一軸又は二軸等の多軸スクリュー型押出機を具備し、乾燥処理手段としてスクリュー型乾燥機を具備する構成のものが、脱水効率及び作業性の観点で好ましい。クラムの脱水を緩やかに制御するには、一軸のスクリュー型押出機、スクリュー型乾燥機の組み合わせが特に好ましい。
上述したように、<工程2>で得られたクラムを、<工程3>においては熱風乾燥機で乾燥処理を行い、含水率1質量%以下のクラムとするのが好ましい。当該<工程3>を経た後のクラムの含水率は、1質量%以下であることが好ましく、0.95質量%以下であることがより好ましく、0.9質量%以下であることがさらに好ましい。<工程3>により乾燥したクラムの含水率を1質量%以下とすることにより、粘接着剤組成物の製造時における発泡を防止できるなどといった効果がある。
本実施形態の粘接着剤組成物は、上述したブロック共重合体のクラムを含む重合体100質量部と、粘着付与剤20〜500質量部と、軟化剤0〜300質量部と、を含有する。本実施形態の粘接着剤組成物は、優れた粘着力、タック、及び保持力を有し、粘着特性及び低粘度特性、風合いに優れ、それらのバランスも優れる。
粘着付与剤は、得られる粘接着剤組成物の用途、要求性能によって、多種多様に選択することができる。なお、本明細書において、粘着付与剤は、本実施形態のブロック共重合体のクラムを含む重合体には該当しないものとする。粘着付与剤としては、特に限定されないが、例えば、天然ロジン、変性ロジン、天然ロジンのグリセロールエステル、変性ロジンのグリセロールエステル、天然ロジンのペンタエリスリトールエステル、変性ロジンのペンタエリスリトールエステル、水素添加ロジン、水素添加ロジンのペンタエリスリトールエステルなどのロジン系化合物;天然テルペンのコポリマー、天然テルペンの3次元ポリマー、芳香族変性テルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂の水素添加誘導体、テルペンフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂の水素添加誘導体、テルペン樹脂(モノテルペン、ジテルペン、トリテルペン、ポリペルテン等)、水素添加テルペン樹脂、などのテルペン系化合物;脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系樹脂)、脂肪族石油炭化水素樹脂の水素添加誘導体、芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)、芳香族石油炭化水素樹脂の水素添加誘導体、ジシクロペンタジエン系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂の水素添加誘導体、C5/C9共重合系樹脂、C5/C9共重合系樹脂の水素添加誘導体、環状脂肪族石油炭化水素樹脂、環状脂肪族石油炭化水素樹脂の水素添加誘導体などの石油炭化水素系化合物を例示することができる。これらの粘着付与剤は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色のし難さや臭気の低さの観点からは、粘着付与樹脂は、水素添加誘導体が好ましい。水素添加誘導体としては、特に限定されないが、例えば、芳香族変性テルペン樹脂の水素添加誘導体、テルペンフェノール樹脂の水素添加誘導体;脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系樹脂)の水素添加誘導体、芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)の水素添加誘導体、ジシクロペンタジエン系樹脂の水素添加誘導体、C5/C9共重合系樹脂の水素添加誘導体、環状脂肪族石油炭化水素樹脂の水素添加誘導体が挙げられる。このなかでも特に芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)の水素添加誘導体、ジシクロペンタジエン系樹脂の水素添加誘導体等が好ましい。このような水素添加誘導体の市販品としては、特に限定されないが、荒川化学社製のアルコンP90、アルコンP100、アルコンP115、アルコンP125、アルコンP140(商品名)、アルコンM90、アルコンM100、アルコンM115、アルコンM135(商品名)、エステルガムH、エステルガムHP(商品名)、ハイペール(商品名)、イーストマンケミカル社製のリガライトR1010、リガライトR1090、リガライトR1100、リガライトS5100、リガライトR7100、リガライトC6100(商品名)、イーストタックC100W、イーストタックC100L、イーストタックC100R、イーストタックC115W、イーストタックC115R(商品名)、ステペライトE(商品名)、フォーラルAXE(商品名)、ステペライトエステル10E(商品名)、ヤスハラケミカル社製のクリアロンP(商品名)、クリアロンM(商品名)、クリアロンK(商品名)、YSポリスターUH(商品名)、エクソン社製のエスコレッツ5340、エスコレッツ5320、エスコレッツ5300、エスコレッツ5380、エスコレッツ5400、エスコレッツ227E、エスコレッツ5600、エスコレッツ5690(商品名)、日本ゼオン社製のクイントンA100、クイントンB170、クイントンM100、クイントンR100、クイントンS195、クイントンD100、クイントンU185、クイントンDX395、クイントン390N、クイントンN180、クイントンG100B、クイントンG115、クイントンE200SN、クイントンD200、クイントン1105、クイントン1325、クイントン1340(商品名)出光興産社製のアイマーブS100、アイマーブS110、アイマーブP100、アイマーブP125、アイマーブP140(商品名)、理化ファインテク社製のリカロジンF(商品名)等が挙げられる。
水素添加誘導体以外の粘着付与剤としては、特に限定されないが、例えば、天然ロジン、変性ロジン、天然ロジンのグリセロールエステル、変性ロジンのグリセロールエステル、天然ロジンのペンタエリスリトールエステル、変性ロジンのペンタエリスリトールエステル;天然テルペンのコポリマー、天然テルペンの3次元ポリマー、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペン樹脂;脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系樹脂)、芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)、ジシクロペンタジエン系樹脂、C5/C9共重合系樹脂、環状脂肪族石油炭化水素樹脂が挙げられる。このなかでも、脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系)、芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)、C5/C9共重合系樹脂、環状脂肪族石油炭化水素樹脂、テルペン樹脂、天然及び変性ロジンエステル、並びに、それらの混合物が好ましい。市販品としては、荒川化学社製エステルガムAA−L、エステルガムA、エステルガムAAV、エステルガム、エステルガム105、エステルガムAT、ベンセルA、ベンセルAZ、ベンセルC、ベンセルD125、ベンセルD160(商品名)、スーパーエステル(商品名)、タマノル(商品名)、パインクリスタル(商品名)、アラダイム(商品名)、CrayValley社製のWingtack10、Wingtack95、Wingtack98、WingtackExtra、WingtackRWT−7850、WingtackPLUS、WingtackET、WingtackSTS、Wingtack86(商品名)、Norsolnene(製品名)、イーストマンケミカル社製のPiccotac8095、Piccotac1095、Piccotac1098、Piccotac1100(商品名)、エクソンモービルケミカル社製のエスコレッツ1102、エスコレッツ1202、エスコレッツ1204LS、エスコレッツ1304、エスコレッツ1310、エスコレッツ1315、エスコレッツ224、エスコレッツ2101、エスコレッツ213、エスコレッツ807(商品名)、アリゾナケミカル社製のSylvagum(商品名)およびSylvalite(商品名)、およびアッシュランド製のPiccolyte(商品名)、ヤスハラケミカル社製のYSレジンPX(商品名)、YSレジンPXN(商品名)、YSポリスターU(商品名)、YSポリスターT(商品名)、YSポリスターS(商品名)、YSポリスターG(商品名)、YSポリスターN(商品名)、YSポリスターK(商品名)、YSポリスターTH(商品名)、YSレジンTO(商品名)、YSレジンTR(商品名)、YSレジンSX(商品名)、丸善石油化学社製のマルカレッツM(商品名)等が挙げられる。
高い粘着性、高い保持力を有する粘接着剤組成物を得ること、及び経済性の観点からは、粘着付与剤として、脂肪族系粘着付与剤を用いることが好ましい。脂肪族系粘着付与剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系樹脂)、脂肪族石油炭化水素樹脂(C5系樹脂)の水素添加誘導体、C5/C9共重合系樹脂、C5/C9共重合系樹脂の水素添加誘導体、環状脂肪族石油炭化水素樹脂、環状脂肪族石油炭化水素樹脂の水素添加誘導体が挙げられる。なお、脂肪族系粘着付与剤とは、脂肪族炭化水素基の含有量が、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは80質量%以上であり、よりさらに好ましくは88質量%以上であり、さらにより好ましくは95質量%以上である粘着付与剤をいう。脂肪族炭化水素基の含有量が上記範囲内であることにより、粘着性、保持力及び経済性がより向上する傾向にある。
高い接着力、高い塗工性を有する粘接着剤組成物を得るという観点からは、粘着付与剤として、芳香族系粘着付与剤を用いることが好ましい。芳香族系粘着付与剤としては、特に限定されないが、例えば、芳香族石油炭化水素樹脂(C9系樹脂)及びC5/C9共重合系樹脂が挙げられる。なお、芳香族系粘着付与剤とは、芳香族系炭化水素基の含有量が、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは80質量%以上であり、よりさらに好ましくは88質量%以上であり、さらにより好ましくは95質量%以上である粘着付与剤をいう。芳香族系炭化水素基の含有量が上記範囲内であることにより、粘着力、塗工性がより向上する傾向にある。
粘接着剤組成物として、高い接着性、接着強度の経時変化あるいはクリープ性能(値が小さい方が良好)、低い溶融粘度、耐熱性等やそれらの良好なバランスの観点から、粘接着剤組成物中に、ブロック共重合体の非ガラス相のブロック(通常は中間ブロック)に親和性のある粘着付与剤を20〜75質量%、且つブロック共重合体のガラス相のブロック(通常は外側ブロック)に親和性のある粘着付与剤を0.1〜30質量%含有することが好ましい。ここで、ブロック共重合体としては、上述の成分(A)及び(B)を含むことが好ましい。
「軟化剤」とは、粘接着剤組成物の硬度を下げ、粘度を低下させる働きを有するものをいう。なお、本明細書において、軟化剤は、本実施形態のブロック共重合体のクラムを含む重合体には該当しないものとする。軟化剤としては、特に限定されないが、例えば、公知のパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、エキステンダーオイル及びこれらの混合オイル等の石油系オイル類;植物性油;可塑剤;合成液体オリゴマー;並びに、これらの混合物が挙げられる。
本実施形態の粘接着剤組成物は、必要に応じて、上記ブロック共重合体のクラム〔所定の単量体単位を含み、重量平均分子量が2万〜100万であり、要件(a)、(b)、及び(c)を満たすブロック共重合体ブロックのクラム〕以外のその他の重合体、ワックス、極性基含有重合体、安定剤、及び微粒子充填剤、帯電防止剤、滑材等を含んでもよい。
その他の重合体としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系共重合体、ビニル芳香族系エラストマー、その他ゴムが挙げられる。なお、本明細書において、「その他の重合体」とは、本実施形態のブロック共重合体として説明した重量平均分子量が2万〜100万であり、要件(a)、(b)、及び(c)を満たすブロック共重合体ブロックのクラムに該当しない重合体のことを意味する。
粘接着剤を被着体に張り付け、それを剥がしたときの糊残りの低減、接着強度の経時変化抑制あるいはクリープ性(値が小さい方が良好)、耐熱性、耐候性等の観点からは、水素添加ビニル芳香族系エラストマーを用いることができる。水素添加ビニル芳香族系エラストマーとしては、特に限定されないが、例えば、S−EB−S(S:ポリスチレンブロック、EB:エチレン/ブチレン共重合体ブロック)等の構造を有する水素添加スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体;S−EP−S(S:ポリスチレンブロック、EP:エチレン/プロピレン共重合体ブロック)等の構造を有する水素添加スチレン−イソプレン系ブロック共重合体;S−EEP−S(S:ポリスチレンブロック、EEP:エチレン/エチレン/プロピレン共重合体ブロック)等の構造を有する水素添加スチレン−ブタジエン−イソプレン系ブロック共重合体等が挙げられる。このなかでも、水素添加スチレン−ブタジエン系ブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレン系ブロック共重合体が好ましい。
粘接着剤組成物として、高い柔軟性、高い接着性、ゲル化の抑制あるいは高い経済性等の観点からは、粘接着剤組成物は、非水素添加ビニル芳香族系エラストマーを含んでもよい。非水素添加ビニル芳香族系エラストマーとしては、特に限定されないが、例えば、スチレン−エチレン系ブロック共重合体;S−B−S、(S−B)nX(S:ポリスチレンブロック、B:ポリブタジエンブロック、X:カップリング剤の残基)などの構造を有するスチレン−ブタジエン系ブロック共重合体;スチレン−プロピレン系ブロック共重合体;S−I−S、(S−I)nX(S:ポリスチレンブロック、I:ポリイソプレンブロック、X:カップリング剤の残基)などの構造を有するスチレン−イソプレン系ブロック共重合体;(S−(I/B))nX、S−(I/B)−S(S:ポリスチレンブロック、I/B:イソプレン/ブタジエン共重合体ブロック(イソプレンとブタジエンは任意の割合で交互にならんでもよく、その割合は一定でなくてもよい)、X:カップリング剤の残基)などの構造を有するスチレン−ブタジエン−イソプレン系ブロック共重合体が挙げられる。この中でも、(S−I)nX、(S−B)nX、(S−(I/B))nXが好ましく、ラジアル構造を有することがより好ましい。これらは、1種単独で用いても、2種以上併用してもよい。
粘接着剤組成物として、経済性やタックの観点からは、粘接着剤組成物は、非水素添加イソプレン単量体単位を有するイソプレン系ブロック共重合体を含んでもよい。イソプレン系ブロック共重合体としては、特に限定されないが、例えば、(S−I)n、(S−I)n−S、(S−I)nX(S:ポリスチレンブロック、I:ポリイソプレンブロック、n:1以上の整数、好ましくは1〜6の整数、X:カップリング剤の残基)等の構造を有するスチレン−イソプレン系ブロック共重合体が好ましい。これらは、1種単独で用いても、2種以上併用してもよい。
加工性、180℃以下における低い溶融粘度や良好なタックや粘着力、接着性、ダイカット性の観点からは、粘接着剤組成物は、共役ジエン系ゴムを含むことができる。共役ジエン系ゴムとしては、特に限定されないが、例えば、イソプレン−イソブチレンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、プロピレン−ブチレンゴム等が挙げられる。
粘接着剤組成物として、高い低温塗工性、クリープ、高強度あるいは高伸度等が必要な場合には、重合体をアイオノマーの状態で使用してもよい。アイオノマーとしては、特に限定されないが、例えば、金属イオンにより中和されるかまたは部分的に中和されるカルボキシレート、スルホネートまたはホスホネートを含む単独重合体又は共重合体が好ましい。アイオノマーの含有量は、粘接着剤組成物の総量に対して、好ましくは5質量%以下である。
粘接着剤組成物として、高温貯蔵安定性、高伸度、あるいは粘接着剤組成物中の粘着付与樹脂量を低減する(組成物中の55質量%以下、さらに45質量%以下)等の観点からは、ポリオレフィン系樹脂を用いることができる。ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、α−オレフィンとそれ以外のオレフィンの共重合体、あるいはプロピレン単独重合体を用いることが好ましい。これらのポリマーの融点(条件:DSC測定、5℃/分)は、好ましくは110℃以下であり、より好ましくは100℃以下であり、さらに好ましくは60℃〜90℃である。これらのポリマーは樹脂であってもエラストマーであってもよい。
粘接着剤組成物が、ポリオレフィン系樹脂を含む場合は、液状成分(オイル等)も含有することが好ましい。液状成分の含有量は、粘接着剤組成物100質量%に対して、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは25質量%以上である。また、伸度が必要な場合は、オレフィン系エラストマーを併用することが好ましく、−10℃以下にTgを有するオレフィン系エラストマーを併用することがより好ましい。
粘接着剤組成物は、必要に応じて、ワックスを含有してもよい。ワックスの添加量は、粘接着剤組成物100質量%に対して、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは2〜10質量%であり、さらに好ましくは5〜10質量%である。ワックスの添加量が上記範囲内であることにより、溶融粘度、特に140℃以下での溶融粘度がより低下する傾向にある。
粘接着剤組成物は、必要に応じて、窒素、酸素、ケイ素、リン、硫黄、スズなどからなる群より選ばれる原子を含む極性基含有重合体を含んでもよい。極性基含有重合体としては、特に限定されないが、例えば、ブロック共重合体に結合した変性重合体や、ブロック共重合体成分を無水マレイン酸等の変性剤で変性した変性ブロック共重合体、側鎖や末端をアミンやエポキシ、カルボン酸、カルボン酸無水物などで変性したオイル、などが挙げられる。極性基含有重合体を用いることにより、高吸水性高分子(SAP)、アクリル樹脂、塩化ビニル、ナイロンなどといった樹脂やその架橋物、及びガラス、金属、などといった高いSP値を有する被着体に対する粘接着特性がより向上する傾向にある。
粘接着剤組成物は、必要に応じて、安定剤を含んでもよい。「安定剤」とは、ホットメルト接着剤の熱による分子量低下、ゲル化、着色、臭気の発生等を防止して、ホットメルト接着剤の安定性を向上するために配合されるものであり、特に制限されるものではない。安定剤として、例えば酸化防止剤及び光安定剤などを例示することができる。酸化防止剤及び光安定剤は、一般的に使い捨て製品に使用されるものであって、後述する目的とする使い捨て製品を得ることができるものであると好ましく、特に制限されるものではない。
粘接着剤組成物は酸化防止剤を含んでもよい。「酸化防止剤」は、ホットメルト接着剤の酸化劣化を防止するために使用される。酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,4−ビス〔(オクチルチオ)メチル〕−0−クレゾール、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルべンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−〔1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル〕フェニルアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)]アクリレート等のフェノール系酸化防止剤;ジラウリルチオジプロビオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネートペンタエリスリトールーテトラキス(β−ラウリルチオプロピオネート)等のイオウ系酸化防止剤;トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
粘接着剤組成物は、必要に応じて酸化防止剤を含んでもよい。「光安定剤」は、ホットメルト接着剤の耐光性を改善するために使用される。光安定剤としては、特に限定されないが、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤;ベンゾエート系紫外線吸収剤;トリアジン系紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系光安定剤;ラクトン系安定剤;HALS;微粒子酸化セリウム等の無機紫外線吸収剤等を挙げることができる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。より高い耐光性の点で、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やヒンダードアミン系光安定剤が好ましく、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤とヒンダードアミン系光安定剤の併用がより好ましい。
静電気の発生を防止する時には、本実施形態の粘接着剤組成物に、帯電防止剤を添加することが好ましい。帯電防止剤としては、特に限定されないが、例えば界面活性剤、導電性樹脂、導電性フィラーなどが挙げられる。
本実施形態の粘接着剤組成物には、プラスチックの成型加工時および成型加工後の製品表面の滑り性を向上させるため、滑剤を用いてもよい。滑剤としては、特に限定されないが、例えば、ステアリン酸アミド、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。
粘接着剤組成物は微粒子充填剤を含んでもよい。微粒子充填剤としては、特に限定されないが、例えば、雲母、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、酸化チタン、ケイソウ土、尿素系樹脂、スチレンビーズ、焼成クレー、澱粉、亜鉛華、活性亜鉛華形質炭酸マグネシウム、水酸化シリカゲル、珪藻土、硫酸バリウム等が挙げられる。これらの形状は、好ましくは球状であり、その寸法(球状の場合は直径)については特に限定されるものではない。
本実施形態の粘接着剤組成物の性能は、後述する実施例において示される条件により作製される粘着テープを用い、実施例中に示された測定条件に従って測定することができる。
本実施形態の粘接着剤組成物は、公知の方法により、上述したブロック共重合体のクラムと、粘着付与剤と、軟化剤と、必要に応じてその他の成分と、を混合することにより製造することができる。混合方法としては、特に限定されないが、例えば、ブロック共重合体のクラムと、粘着付与剤と、軟化剤とを、混合機、ニーダー、1軸押出機、2軸押出機、又はバンバリーミキサー等で、加熱しながら均一混合する方法が挙げられる。
粘接着剤組成物を塗布する方法は、目的とする製品を得ることができる限り、特に制限されるものではなく、例えば、粘接着剤組成物を溶媒に溶かし、溶液塗工する方法や粘接着剤組成物を溶融させて塗工するホットメルト塗工法等で塗工する方法が挙げられる。
本実施形態の粘接着剤組成物は、良好な溶解性及び塗工性、吐出安定性、表面肌を有し、粘着性及び粘着力に優れ、かつこれらの粘接着特性バランスも良好である。このような特徴を生かして、各種粘着テープ・ラベル類、感圧性薄板、感圧性シート、表面保護シート・フィルム、各種軽量プラスチック成型品固定用裏糊、カーペット固定用裏糊、タイル固定用裏糊、接着剤等に利用でき、特に粘着性テープ用、粘着性シート・フィルム用、粘着性ラベル用、表面保護シート・フィルム用、衛材用の粘接着剤用として好適に用いることができる。
<(1−1)重量平均分子量>
ブロック共重合体クラムの重量平均分子量は、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して、クロマトグラムのピークの分子量に基づいて、求めた。ブロック共重合体が成分(A)と成分(B)の2つの異なる構造を有するブロック共重合体からなるブロック共重合体組成物の場合、重量平均分子量の最も小さいピークを成分(A)、成分(A)の次に重量平均分子量の大きいピークを成分(B)として、同様に求めた。なお、成分(A)及び成分(B)は各成分のピーク面積を総ピーク面積で除した値((成分(A)又は成分(B)のピーク面積)/(総ピーク面積))が0.1以上であるとする。測定ソフトとしては、HLC−8320EcoSEC収集を用い、解析ソフトとしては、HLC−8320解析を用いた。ピーク面積は後述する方法で測定した。
GPC :HLC−8320GPC(東ソー株式会社製)
検出器 :RI
検出感度 :3mV/分
サンプリングピッチ:600msec
カラム :TSKgel superHZM−N(6mmI.D×15cm)4本(東ソー株式会社製)
溶媒 :THF
流量 :0.6mm/分
濃度 :0.5mg/mL
カラム温度 :40℃
注入量 :20μL
ブロック共重合体が成分(A)と成分(B)の2つの異なる構造を有するブロック共重合体からなるブロック共重合体組成物の場合、上記(1−1)で測定した溶出曲線の総ピーク面積に対する成分(A)のピーク面積の割合を成分(A)の含有量とした。また、上記(1−1)で測定した溶出曲線の総ピーク面積に対する成分(B)のピーク面積の割合を成分(B)の含有量とした。なお、面積比については、解析ソフトにHLC−8320解析を用いて各ピーク間曲線の変曲点での垂直分割により求めた。
一定量のブロック共重合体をクロロホルムに溶解し、紫外分光光度計(島津製作所製、UV−2450)を用いて、溶解液中のビニル芳香族化合物成分(スチレン)に起因する吸収波長(262nm)のピーク強度を測定した。得られたピーク強度から、検量線を用いてビニル芳香族炭化水素単量体単位(スチレン)の含有量を算出した。
重合反応後の反応液(水素添加する場合は水素添加反応前の反応液)に、大量のメタノールを添加することで、ブロック共重合体を沈殿させて回収した。次いで、得られたブロック共重合体をアセトンで抽出し、ブロック共重合体を真空乾燥した。これを、1H−NMR測定のサンプルとして用いて、ビニル結合量を測定した。
(測定条件)
測定機器 :JNM−LA400(JEOL製)
溶媒 :重水素化クロロホルム
測定サンプル :ポリマーを水素添加する前後の抜き取り品
サンプル濃度 :50mg/mL
観測周波数 :400MHz
化学シフト基準:TMS(テトラメチルシラン)
パルスディレイ:2.904秒
スキャン回数 :64回
パルス幅 :45°
測定温度 :26℃
ブロック共重合体クラムを80℃、真空ゲージ圧0.095MPaで12時間乾燥させたのちに、窒素吸着法(BET多点法)により比表面積を求めた。
測定条件を以下に示す。
前処理方法:25℃で8時間、真空脱気
測定方法:定容法を用いて、窒素による吸着脱離等温線を測定
吸着温度:77K
飽和蒸気圧:実測
吸着質断面積:0.162nm2
吸着質:窒素
測定装置:BELSORP−mini(日本ベル(株)製)
前処理装置:BELPREP−vacII(日本ベル(株)製)
ブロック共重合体クラムを80℃、真空ゲージ圧0.095MPaで12時間乾燥させたのちに、水銀圧入法により、累積細孔容積;平均細孔半径;細孔半径1μm以上、100μm以下におけるログ微分細孔圧入容積の最大値を、細孔半径0.001μm以上1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値で除した値((細孔半径1μm〜100μmにおけるログ微分細孔圧入容積の最大値)/(細孔半径0.001μm以上1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値));細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積;細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積を、細孔半径が0.001μm以上100μmである細孔の累積細孔容積で除した値((細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積)/(細孔半径が0.001μm〜100μmである細孔の累積細孔容積))を求めた。
前処理方法:室温一昼夜、真空乾燥
測定方法:水銀圧入法による細孔分布測定
細孔半径はWashnurnの式を用いて算出した。
Washburnの式:PD=−4σcosθ
P:圧力
D:細孔直径
σ:水銀の表面張力
θ:水銀と試料との接触角
水銀の表面張力:480dynes/cm
水銀と試料との接触角:140degrees
測定点数:細孔半径 0.001μm以上〜0.01μm未満;25点
細孔半径 0.01μm以上〜0.1μm未満;12点
細孔半径 0.1μm以上〜1μm未満;11点
細孔半径 1μm以上〜10μm未満;10点
細孔半径 10μm以上〜100μm以下;9点
測定装置:オートポアIV9520(micromeritics社製)
測定ソフト:Auto PoreIV9500 V.109
ブロック共重合体クラムを、ハロゲン水分計にて150℃で8分間加熱し、その質量減少量を求め、下記式により算出した。
含水率(質量%)=〔加熱前後における質量減少量(クラム中の含水量)/加熱前のブロック共重合体クラムの質量〕×100
ブロック共重合体のクラムを200mLメスシリンダを使い100mL分いれ、その重量で運搬性を判断した。クラムはメスシリンダの底から27cmの高さから自由落下させた。3回平均をとり23g/100mL以上である物を運搬性が良い(〇)とし、それを下回るものを運搬性が悪い(×)とした。
(粘接着剤組成物(配合α、配合β)の作製)
ブロック共重合体クラム100質量部に対して、粘着付与剤であるQuintoneR100(日本ゼオン(株)製)を140質量部と、軟化剤であるダイアナプロセスオイルNS−90S(出光興産(株)製)を30質量部とを配合し、オイルバスを用いて加熱しながら、ミキサー(型式:L5M−A、シルバーソンニッポン(株)、パドル型4枚翼)により180℃×60分間溶融混練し、ホットメルト型粘接着剤組成物(配合α)を得た。
温度180℃でブルックフィールド型粘度計(ブルックフィールド社製 DV−III)により測定した。得られた値に基づいて溶融粘度を下記の基準により評価した。評価は、良い順から◎、〇、×とする。
溶融粘度(180℃)(Pa・s)≦50 :◎
50<溶融粘度(180℃)(Pa・s)≦150 :〇
150<溶融粘度(180℃)(Pa・s) :×
温度140℃でブルックフィールド型粘度計(ブルックフィールド社製 DV−III)により測定した。得られた値に基づいて溶融粘度を下記の基準により評価した。評価は、良い順から◎、〇、△、×とする。
溶融粘度(140℃)(mPa・s)≦1500 :◎
1500<溶融粘度(140℃)(mPa・s)≦3000 :〇
3000<溶融粘度(140℃)(mPa・s)≦6000 :△
6000<溶融粘度(140℃)(mPa・s) :×
粘接着剤組成物の低臭気特性は、官能試験により評価した。特定量の粘接着剤組成物を14cm×8cmのPE袋に入れて封をした10分後に、袋内のにおいをかぎ、においを感じたものを臭気ありとした。得られた結果に基づいて低臭気特性を下記の基準により評価した。評価は、良い順から◎、〇、△、×とする。
粘接着剤組成物が20g以上でも臭気を感じた:◎
粘接着剤組成物が10g以上、20g未満で臭気を感じた:〇
粘接着剤組成物が5g以上、10g未満で臭気を感じた:△
粘接着剤組成物が5g未満で臭気を感じた:×
粘接着剤組成物の溶解性評価は、溶融混練後の粘接着剤組成物中にポリマーの溶け残りがあるかどうか確認することで行った。追加の溶融混練時間を10分としたときに溶け残りが確認されなくなったものについては「微量」、追加の溶融混練時間が10分では溶け残りが確認されたが、20分としたときに溶け残りが確認されなくなったものについては「少量」、追加の溶融混練時間が20分でも溶け残りが確認されそれを超えた混練時間が必要なものについては「多量」とした。溶融混練時に溶け残りが存在する場合、粘着テープ作成時にも溶け残りを確認できた。
溶融させた粘接着剤組成物を室温まで冷却し、これをトルエンに溶かした。得られたトルエン溶液をアプリケーターでPETフィルムにコーティングし、その後、室温で30分間、70℃のオーブンで7分間保持し、トルエンを完全に蒸発させて、粘着層の厚さ40μmの粘着テープを作製した。
250mm長×15mm幅のループ状の粘着テープを用い、被着体としてはステンレス板を用いて、接触面積15mm×50mm、接着時間3秒、接着及び引き剥がし速度500mm/minで測定した。評価は、良い順から◎、○、△、×とする。
ループタック(N/15mm)≧20 :◎
20>ループタック(N/15mm)≧15 :〇
15>ループタック(N/15mm)≧10 :△
10>ループタック(N/15mm) :×
粘接着剤組成物プローブタックはASTM D2979に準じて測定した。温度23℃にて、粘着テープをウェイト(荷重10g)に張り付けた後、プローブ(5mmφ)を1mm/secの速さで粘着テープに接触させる。1秒後に1mm/secの速さでプローブを引き剥がし、そのときの最大値を測定し、タックを評価した。評価は、良い順から◎、○、△、×とする。
プローブタック(N/5mmφ)≧2.0 :◎
2.0>プローブタック(N/5mmφ)≧1.2 :〇
1.2>プローブタック(N/5mmφ)≧0.6 :△
0.6>プローブタック(N/5mmφ) :×
25mm幅の粘着テープをSUS板に貼り付け、引き剥がし速度300mm/minで引き剥がし、その際の180°剥離力を測定した。得られた剥離力に基づいて下記の基準により粘接着剤組成物の粘着力を評価した。評価は、良い順から◎、○、△、×とする。
13≦粘着力(N/10mm) :◎
7≦粘着力(N/10mm)<13 :○
4≦粘着力(N/10mm)<7 :△
粘着力(N/10mm)<4 :×
SUS板に15mm×15mmの面積が接するように粘着テープを貼り付け、50℃において1kgの荷重を与えて粘着テープがずれ落ちるまでの時間を測定した。得られた時間に基づいて、下記の基準により粘接着剤組成物の保持力を評価した。評価は、良い順から◎、○、△、×とする。
300≦保持力(50℃)(分) :◎
130≦保持力(50℃)(分)<300 :〇
70≦保持力(50℃)(分)<130 :△
保持力(50℃)(分)<70 :×
SUS板に25mm×25mmの面積が接するように粘着テープを貼り付け、40℃において1kgの荷重を与えて粘着テープがずれ落ちるまでの時間を測定した。得られた時間に基づいて、下記の基準により粘接着剤組成物の保持力を評価した。評価は、良い順から◎、○、△、×とする。
1000≦保持力(40℃)(分) :◎
500≦保持力(40℃)(分)<1000:〇
250≦保持力(40℃)(分)<500 :△
保持力(40℃)(分)<250 :×
後述する実施例及び比較例において、水素添加ブロック共重合体またはその混合物を作製する際に用いる水素添加触媒を、下記の方法により調製した。攪拌装置を具備する反応容器を窒素置換しておき、これに、乾燥、精製したシクロヘキサンを1L仕込んだ。次に、ビス(η5−シクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド100mmolを添加した。これを十分に攪拌しながら、トリメチルアルミニウム200mmolを含むn−ヘキサン溶液をさらに添加して、室温にて約3日間反応させた。これにより水素添加触媒を得た。
<ブロック共重合体溶液1>
攪拌機及びジャケット付きの内容量40Lのステンレス製オートクレーブを、洗浄、乾燥、窒素置換し、シクロヘキサン5960gを仕込み、ジャケットに温水を通水して内容物を70℃に設定した。N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(以下、TMEDAと称する)2.5g及びn−ブチルリチウムシクロヘキサン溶液(純分で3.79g)を添加し、スチレンを含むシクロヘキサン溶液(純分で430g)を連続的に添加した。スチレンの重合転化率は100%であった。引き続き、1,3−ブタジエンを含むシクロヘキサン溶液(純分で2600g)を連続的に添加して重合を継続した。ブタジエンの重合転化率は100%であった。その後に、カップリング剤4.84gを添加し、カップリング反応させた。カップリング剤としてはエポトートZX−1059(新日鉄住金化学株式会社)とシクロヘキサンを質量比で、90:10で混合したものを用いた。カップリング剤添加後、メタノール0.70gを加えて失活させた。得られた溶液の一部を抜出し、分析したところ、得られたブロック共重合体組成物は、スチレンの含有量が14質量%であり、ブタジエン部の平均ビニル結合量が38質量%であった。また、得られたブロック共重合体中の成分(A)の含有量は48質量%であり、重量平均分子量は115,000であり、成分(B)の含有量は52質量%であり、重量平均分子量は228,000であった。
ブロック共重合体溶液1に、上記のようにして調製した水素添加触媒を、ブロック共重合体100質量部当たり、Ti基準で100重量ppm添加し、水素添加反応を行い、ブロック共重合体溶液2を得た。得られたブロック共重合体溶液2の一部を抜出し、分析したところ、得られた水素添加ブロック共重合体組成物における共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合のトータル水素添加率は52mol%であった。
TMEDA,n−ブチルリチウム、スチレン、1,3−ブタジエン、カップリング剤、及びメタノールの量をそれぞれ表1に示すように変更したこと以外はブロック共重合体溶液1と同様にして、ブロック共重合体溶液8を得た。得られた溶液の一部を抜出し、分析した結果を表1に示す。
ブロック共重合体溶液1に代えてブロック共重合体溶液8を用いたこと以外はブロック共重合体溶液2と同様にしてブロック共重合体溶液9を得た。得られた溶液の一部を抜出し、分析した結果を表1に示す。
TMEDA,n−ブチルリチウム、スチレン、1,3−ブタジエン、カップリング剤、及びメタノールの量をそれぞれ表1に示すように変更したこと以外はブロック共重合体溶液1と同様にして、ブロック共重合体溶液を得た。得られた溶液の一部を抜出し、分析した結果を表1に示す。ここで得られたブロック共重合体溶液を用いたこと以外はブロック共重合体溶液2と同様にしてブロック共重合体溶液3〜7を得た。得られた溶液の一部を抜出し、分析した結果を表1に示す。
撹拌機及びジャケットを付けた温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、窒素ガス雰囲気下において、不純物を除去したスチレン45質量部、TMEDA0.03質量部のシクロヘキサン溶液を調整し、反応機内温を60℃に保持した後、重合開始剤としてn−ブチルリチウム0.19質量部を反応器に供給して重合した。次にブタジエン55質量部を供給して重合し、その後にカップリング剤0.14質量部を添加し、カップリング反応をさせた。カップリング剤としてはエポトートZX−1059(新日鉄住金化学株式会社)とシクロヘキサンを質量比で、90:10で混合したものを用いた。カップリング剤添加後、メタノール0.055質量部を加えて失活させた。得られた溶液の一部を抜出し、分析したところ、得られたブロック共重合体組成物は、スチレンの含有量が45質量%であり、ブタジエン部の平均ビニル結合量が10質量%であった。また、得られたブロック共重合体中の成分(A)の含有量は70質量%であり、重量平均分子量は55,000であり、成分(B)の含有量は30質量%であり、重量平均分子量は110,000であった。
撹拌機及びジャケットを付けた温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、窒素ガス雰囲気下において、不純物を除去したスチレン23質量部、TMEDA0.09質量部のシクロヘキサン溶液を調整し、反応機内温を60℃に保持した後、重合開始剤としてn−ブチルリチウム0.18質量部を反応器に供給して重合した。次にブタジエン77質量部を供給して重合し、その後にカップリング剤0.08質量部を添加し、カップリング反応をさせた。カップリング剤としてはテトラエトキシシランを用いた。カップリング剤添加後、メタノール0.055質量部を加えて失活させた。得られた溶液の一部を抜出し、分析したところ、得られたブロック共重合体組成物は、スチレンの含有量が23質量%であり、ブタジエン部の平均ビニル結合量が31質量%であった。また、得られたブロック共重合体中の成分(A)の含有量は75質量%であり、重量平均分子量は70,000であり、成分(B)の含有量は25質量%であり、成分(B)として含まれる(Ar−D)2X、(Ar−D)3X、及び(Ar−D)4Xの構造を有するブロック共重合体の重量平均分子量は、それぞれ、140,000、210,000、及び280,000であった。得られた共重合体溶液を用い、上記のようにして調製した水素添加触媒を、ブロック共重合体100質量部当たり、Ti基準で100重量ppm添加し、水素添加反応を行い、ブロック共重合体溶液11を得た。得られたブロック共重合体溶液11の一部を抜出し、分析したところ、得られた水素添加ブロック共重合体組成物における共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合のトータル水素添加率は55mol%であった。
撹拌機及びジャケットを付けた温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、窒素ガス雰囲気下において、不純物を除去したスチレン15質量部、TMEDA0.03質量部のシクロヘキサン溶液を調整し、反応機内温を60℃に保持した後、重合開始剤としてn−ブチルリチウム0.062質量部を反応器に供給して重合した。次にブタジエン70質量部を供給して重合した。次に不純物を除去したスチレン15質量部を供給して重合し、メタノール0.016質量部を加えて失活させ、スチレン−ブタジエン−スチレン構造のブロック共重合体を得た。得られた溶液の一部を抜出し、分析したところ、得られたブロック共重合体組成物は、スチレンの含有量が30質量%であり、ブタジエン部の平均ビニル結合量が50質量%であり、重量平均分子量は300,000であった。得られた共重合体溶液を用い、上記のようにして調製した水素添加触媒を、ブロック共重合体100質量部当たり、Ti基準で100重量ppm添加し、水素添加反応を行い、ブロック共重合体溶液12を得た。得られたブロック共重合体溶液12の一部を抜出し、分析したところ、得られた水素添加ブロック共重合体組成物における共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合のトータル水素添加率は100mol%であった。
ブロック共重合体溶液2に、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、上記ブロック共重合体100質量部に対して0.3質量部添加し、充分混合した。この水素添加ブロック共重合体溶液を95℃、1時間スチームストリッピングした。スチームストリッピングはクラム化剤として、スチレン−無水マレイン酸共重合体Na塩を添加して実施した。
まず、一軸スクリュー押し出し機型水絞り機に供給し、スクリュー回転数約90rpmで押し出して脱水処理を行った(<工程2>の一段目)。当該一軸スクリュー押し出し機型水絞り機の出口温度は109℃であった。
次に、前記で得られた水素添加ブロック共重合体クラムを、一軸スクリューエキスパンダー乾燥機に供給し、スクリュー回転数約80rpmで押し出して乾燥処理をした(<工程2の二段目>)。当該一軸スクリュー型エキスパンダー乾燥機の出口温度および得られたクラムの含水率はそれぞれ149℃、5.2質量%であった。
用いるブロック共重合体溶液、<工程1>出口におけるクラムの含水率、<工程2>の一段目の出口温度、<工程2>の二段目における出口温度とクラムの含水率を表2に示すように変更した以外は製造例1と同様の方法でブロック共重合体クラムを得た。ブロック共重合体のクラムについて、製造例1と同様の方法で測定した結果を表2に示す。
ブロック共重合体溶液9を用いて、製造例1と同様の条件でクラム化を行った。得た水素添加ブロック共重合体クラムを、40mm単軸押し出し機および、一軸ペレタイザーを用いてペレット化した。押し出し機は溶融温度210〜220℃、ダイス温度210℃とした。得られたペレットを製造例1と同様の方法で測定した結果を表2に示す。
ブロック共重合体溶液10に、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを、上記ブロック共重合体100質量部に対して0.3質量部添加し、充分混合した。このブロック共重合体溶液を95℃、1時間スチームストリッピングした。スチームストリッピングはクラム化剤として、スチレン−無水マレイン酸共重合体Na塩を添加して実施した。
ブロック共重合体溶液10の代わりに表2に示したブロック共重合体溶液を用いた以外は製造例11と同様の方法でブロック共重合体クラムを得た。製造例1と同様の方法で測定した結果を表2に示す。
ブロック共重合体溶液10の代わりに表2に示したブロック共重合体溶液を用いた以外は製造例11と同様の方法でブロック共重合体クラムを得た。製造例1と同様の方法で測定した結果を表2に示す。
ブロック共重合体溶液10の代わりに表2に示したブロック共重合体溶液を用いた以外は製造例11と同様の方法でブロック共重合体クラムを得た。製造例1と同様の方法で測定した結果を表2に示す。
製造例1のブロック共重合体組成物を用い、上述した粘接着剤組成物の作製方法により、ホットメルト型粘接着剤組成物(配合α)を得た。更に、上述した粘着テープの作製方法により粘着テープを得た。これらの粘接着剤組成物及び粘着テープを使って上述した粘接着剤組成物の物性の測定及び評価を行った。これらの結果を表3に示す。
製造例1のブロック共重合体組成物に代えて、製造例2〜3、4〜5のブロック共重合体組成物を用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、粘接着剤組成物及び粘着テープをそれぞれ作製し、特性を評価した。これらの結果を表3に示す。
製造例6のブロック共重合体組成物を用い、上述した粘接着剤組成物の作製方法により、ホットメルト型粘接着剤組成物(配合β)を得た。更に、上述した粘着テープの作製方法により粘着テープを得た。これらの粘接着剤組成物及び粘着テープを使って上述した粘接着剤組成物の物性の測定及び評価を行った。これらの結果を表4に示す。
製造例6のブロック共重合体組成物に代えて、製造例7〜8、11〜12、9〜10、13〜14のブロック共重合体組成物を用いたこと以外は実施例4と同様の操作を行い、粘接着剤組成物及び粘着テープをそれぞれ作製し、特性を評価した。これらの結果を表4に示す。なお、比較例4および比較例5については計100分間溶融混練した。比較例4は溶け残りがなくなったが、比較例5は溶け残りが確認された。比較例4については粘接着剤組成物及び粘着テープを作成し、特性を評価した。
Claims (23)
- 少なくとも1つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロックと、少なくとも1つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロックとを含有し、
重量平均分子量が2万〜100万であるブロック共重合体のクラムであって、
前記ブロック共重合体が、成分(A)と成分(B)を含むブロック共重合体組成物であり、
前記成分(A)が、下記式(i)〜(vi)に示されるいずれかの構造を有し、重量平均分子量が2万以上、50万以下、
前記成分(B)が、下記式(vii)〜(xiii)に示されるいずれかの構造を有し、重量平均分子量が3万以上、100万以下であり、
下記(a)〜(c)の要件を満たす、ブロック共重合体のクラム:
(a)比表面積が0.000001m2/g以上0.3m2/g未満、
(b)細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積が0.05mL/g以上1.0mL/g未満、
(c)平均細孔半径が0.00001μm以上1.5μm以下。
(Ar−D)n ・・・(i)
D−(Ar−D)n ・・・(ii)
Ar−(D−Ar)n ・・・(iii)
Ar−(D−Ar)n−X ・・・(iv)
[(Ar−D)k]m−X ・・・(v)
[(Ar−D)k−Ar]m−X ・・・(vi)
(上記式(i)〜(vi)中、Arはビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)を表し、Dは共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を表し、Xは、カップリング剤の残基又は重合開始剤の残基を表し、m、n及びkは、1以上の整数を表し、1〜6の整数であることが好ましく、複数存在する場合のArはビニル芳香族炭化水素単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよく、複数存在する場合のDは共役ジエン化合物単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよい。)
(Ar−D)e ・・・(vii)
D−(Ar−D)e ・・・(viii)
Ar−(D−Ar)g ・・・(ix)
[Ar−(D−Ar)g]f−X ・・・(x)
[D−(Ar−D)g]f−X ・・・(xi)
[(Ar−D)g]f−X ・・・(xii)
[(Ar−D)g−Ar]f−X ・・・(xiii)
(上記式(vii)〜(xiii)中、Arはビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロック(Ar)を表し、Dは共役ジエン単量体単位を主体とする重合体ブロック(D)を表し、Xは、カップリング剤の残基又は重合開始剤の残基を表し、e及びfは2以上の整数、gは1以上の整数を表し、6以下の正の整数であることが好ましい。また、複数存在する場合のArはビニル芳香族単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよく、複数存在する場合のDは共役ジエン単量体の種類や分子量が同じであっても異なってもよい。) - 前記比表面積が0.000001m2/g以上0.2m2/g以下である、請求項1に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記平均細孔半径が1.0μm以下である、請求項1又は2に記載のブロック共重合体のクラム。
- 細孔半径1μm以上、100μm以下におけるログ微分細孔圧入容積の最大値を、細孔半径0.001μm以上1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値で除した値((細孔半径1μm〜100μmにおけるログ微分細孔圧入容積の最大値)/(細孔半径0.001μm以上1μm未満におけるログ微分細孔圧入容積の最大値))が0.1〜2である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 累積細孔容積が0.0001mL/g以上、0.6mL/g未満である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 累積細孔容積が0.0001mL/g以上、0.4mL/g未満である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積が0.08mL/g以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 細孔半径が1〜100μmである細孔の累積細孔容積を、細孔半径が0.001μm以上100μm以下である細孔の累積細孔容積で除した値((細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積)/(細孔半径が0.001μm〜100μmである細孔の累積細孔容積))が0.30以上0.80以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 細孔半径が1〜100μmである細孔の累積細孔容積を、細孔半径が0.001μm以上100μmである細孔の累積細孔容積で除した値((細孔半径が1μm〜100μmである細孔の累積細孔容積)/(細孔半径が0.001μm〜100μmである細孔の累積細孔容積))が0.40以上0.77以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の
ブロック共重合体のクラム。 - ブロック共重合体中のビニル芳香族炭化水素単量体単位の含有量が5質量%以上、20質量%未満である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- ブロック共重合体中のビニル芳香族炭化水素単量体単位の含有量が20質量%以上、50質量%以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(A)と前記成分(B)の重量平均分子量の比(成分(B)の重量平均分子量)/(成分(A)の重量平均分子量)が1.3〜10である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(A)が20重量%以上、90重量%以下、前記成分(B)が10重量%以上、80重量%以下である、請求項12に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(A)の重量平均分子量が20万未満である、請求項12又は13に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(A)の重量平均分子量が7万以上、50万以下である、請求項12又は13に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(A)の重量平均分子量が2万以上、12万以下である、請求項12又は13に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(B)の重量平均分子量が14万以上、100万以下である、請求項12〜16のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(B)の重量平均分子量が20万以上、100万以下である、請求項12〜17のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 前記成分(B)の重量平均分子量が3万以上、20万以下である、請求項12又は13に記載のブロック共重合体クラム。
- 前記成分(B)が2つのビニル芳香族炭化水素単量体単位を主体とする重合体ブロックと、少なくとも1つの共役ジエン化合物単量体単位を主体とする重合体ブロックとを含有する、請求項12〜19のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合の水素添加率H(モル%)が5%以上である、請求項1〜20のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合の水素添加率H(モル%)が90%以下である、請求項1〜21のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラム。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載のブロック共重合体のクラムを含む重合体100質量部と、
粘着付与剤20〜500質量部と、
軟化剤0〜300質量部と、
を含有する、粘接着剤組成物。
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