JP6621045B2 - 熱可塑性樹脂組成物、ホットメルト接着剤、自動車部材、及び衛生材料部材 - Google Patents
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Description
しかしながら、上述の特許文献1乃至3に記載の粘接着剤組成物では、伸縮性は十分なものではなかった。
[1]オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、前記オレフィン系重合体(a)において、示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解熱量(ΔH)が80J/g未満であり、前記水添ブロック共重合体(b)が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(A)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(B)からなるブロック共重合体の水素添加物であり、前記水添ブロック共重合体(b)における前記重合体ブロック(A)の含有量が1〜60質量%であり、前記重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合が50〜95モル%であり、前記熱可塑性樹脂組成物中の前記水添ブロック共重合体(b)の含有量が、前記オレフィン系重合体(a)及び前記水添ブロック共重合体(b)の合計100質量部に対して1〜30質量部であり、前記オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶している、熱可塑性樹脂組成物。
[2]前記オレフィン系重合体(a)の前記結晶融解熱量(ΔH)が1J/g以上80J/g未満である、上記[1]の熱可塑性樹脂組成物。
[3]前記オレフィン系重合体(a)が、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィン及びポリオレフィンエラストマーから選ばれる少なくとも1種のオレフィン系重合体である、上記[1]又は[2]の熱可塑性樹脂組成物。
[4]前記オレフィン系重合体(a)が、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィンである、上記[1]〜[3]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[5]前記水添ブロック共重合体(b)の重量平均分子量が30,000〜500,000である、上記[1]〜[4]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[6]前記水添ブロック共重合体(b)の分子量分布が1.0〜1.5である、上記[1]〜[5]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[7]前記水添ブロック共重合体(b)の、JIS K7210−1:2014に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定したメルトフローレートが0.1〜90g/10分である、上記[1]〜[6]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[8]前記水添ブロック共重合体(b)における前記重合体ブロック(A)の含有量が5〜9質量%である、上記[1]〜[7]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[9]前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)が、イソプレンとブタジエンとの混合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロックであり、イソプレンとブタジエンとの混合比率[イソプレン/ブタジエン](モル比)が10/90〜90/10である、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[10]前記熱可塑性樹脂組成物の動的粘弾性の温度分散測定において、−70〜0℃の温度範囲にある損失弾性率(G”)の極大ピーク数が1つである、上記[1]〜[9]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[11]粘着付与剤をさらに含む、上記[1]〜[10]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物。
[12]上記[1]〜[11]のいずれかの熱可塑性樹脂組成物を含むホットメルト接着剤。
[13]上記[12]のホットメルト接着剤を含有してなる自動車部材。
[14]上記[12]のホットメルト接着剤を含有してなる衛生材料部材。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、
前記オレフィン系重合体(a)において、示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解熱量(ΔH)が80J/g未満であり、
前記水添ブロック共重合体(b)が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(A)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(B)からなるブロック共重合体の水素添加物であり、前記水添ブロック共重合体(b)における前記重合体ブロック(A)の含有量が1〜60質量%であり、前記重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合が50〜95モル%であり、
前記熱可塑性樹脂組成物中の前記水添ブロック共重合体(b)の含有量が、前記オレフィン系重合体(a)及び前記水添ブロック共重合体(b)の合計100質量部に対して1〜30質量部であり、前記オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶していることを特徴とする。
図3に実施例1の熱可塑性樹脂組成物シート表面のSEM写真を示す。該熱可塑性樹脂組成物シート表面の200μm×150μmの領域を観察したところ、長辺が10μm以上の大きさの凹部は観察されず、該シート表面は均一であることが分かる。また、図4に比較例2の熱可塑性樹脂組成物シート表面のSEM写真を示す。該熱可塑性樹脂組成物シート表面の200μm×150μmの領域を観察したところ、長辺が10μm以上の大きさの凹部が多数観察された。
例えば本発明の熱可塑性樹脂組成物と配合物との混合物を上記と同様にSEM観察した場合、分子レベルで相溶していない配合物が長辺10μm以上の大きさの凹部として観察されることがあるが、この場合であっても、オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶していれば良好な物性が得られる。
例えば、オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶していることを確認する場合は、配合物を含まない、オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)のみからなる熱可塑性樹脂組成物をSEM観察することにより、確認することができる。
特に、前記重合体ブロック(B)が、イソプレンとブタジエンとの混合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロックであり、イソプレンとブタジエンとの混合比率[イソプレン/ブタジエン](モル比)が10/90〜90/10であり、前記重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合が50〜95モル%であり、前記重合体ブロック(B)の水素添加率が85モル%以上である場合に、オレフィン系重合体(a)と重合体ブロック(B)の相溶性が特に高まり、前記オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)をより容易に分子レベルで相溶させることができる。
前記SP値は、重合体の構造に基づいてHoy法によって算出することができる。前記Hoy法については、詳しくは「Properties of Polymers(4th Edition): D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis; Elsevier Science, 2009」に記載されている。また、前記Hoy法により計算できない場合は、重合体が既知の溶媒に対して溶解するか否かの判定による実験法で溶解度パラメータを算出することができる。前記実験法については、詳しくは「Polymer handbook (4th Edition): J. Brandrup, E.H. Immergut, E.A. Grulke (Eds.); Wiley, New York, 1999」に記載されている。
本発明で用いるオレフィン系重合体(a)は、示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解熱量(ΔH)が80J/g未満である。ΔHが80J/g以上では熱可塑性樹脂組成物の伸縮性がなくなり、また、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用する際に接着力が低くなる。オレフィン系重合体(a)のΔHは、伸縮性や耐熱性などそれぞれの観点から80J/g未満の範囲において適宜設定してもよく、例えば伸縮性を高める観点からは、ΔHは好ましくは1J/g以上80J/g未満、より好ましくは2〜40J/g、さらに好ましくは5〜25J/gである。また、耐熱性の観点からは、ΔHは好ましくは5〜70J/g、より好ましくは10〜60J/g、さらに好ましくは15〜50J/gである。
上記結晶融解熱量(ΔH)は、示差走査熱量計(DSC)により試料を加熱速度10℃/分で30℃から180℃まで昇温して(加熱工程1)融解させた後、180℃から−70℃まで冷却して結晶化させ(冷却工程)、さらに加熱速度10℃/分で−70℃から180℃まで昇温する(加熱工程2)際に現れる加熱工程2における吸熱ピークを解析したものである。
また、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィン(APAO、アモルファスポリα−オレフィン)の市販品としては、例えば、REXtac社製のREXtac RT2115、RT2180、RT2215、RT2280、RT2304、RT2315、RT2535、RT2585、RT2730、RT2780、RT2788、RT6825、E101、RT9720;EVONIK社製のVestoplast 508、703、704、708、750、751、792、828、888、EP X55;EASTMAN社製のEastoflex E1016PL−1、P1010、P1023、E1060、E1200、D−178、M1058が挙げられる。
ポリオレフィンエラストマー(POE)の市販品としては、例えば、Dow Chemical Company製のENGAGE 8000番台シリーズ、7000番台シリーズ;Dow Chemical Company製のAFFINITY GA 1900、1950、1875、1000R;ExxonMobil社製のVistamaxx 8380、8780、8880、6102、6202、6502、3000、3020、3588FL、3980FL;三井化学社製のTAFMER DFシリーズ、Aシリーズ、Pシリーズ、XMシリーズが挙げられる。
また、前記オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)の合計100質量部に対するオレフィン系重合体(a)の含有量は、好ましくは70〜99質量部であり、より好ましくは75〜98質量部であり、さらに好ましくは75〜95質量部であり、よりさらに好ましくは78〜95質量部であり、特に好ましくは80〜95質量部である。オレフィン系重合体(a)の含有量が上記範囲内であれば、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用する際にホットメルト塗工性に優れる。
本発明で用いる水添ブロック共重合体(b)は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(A)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(B)からなるブロック共重合体の水素添加物である。
重合体ブロック(A)は、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「芳香族ビニル化合物単位」と略称することがある。)を主体とする。ここで言う「主体とする」とは、重合体ブロック(A)の合計質量に基づいて芳香族ビニル化合物単位を50質量%を超えて含むことをいう。該重合体ブロック(A)中の芳香族ビニル化合物単位の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の伸縮性が高くなり、また、ヘーズが低下して透明性に優れる観点から、重合体ブロック(A)の合計質量に基づいて、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、よりさらに好ましくは95質量%以上であり、実質的に100質量%であってもよい。
中でも、製造コストと物性バランスの観点から、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、及びこれらの混合物が好ましく、スチレンがより好ましい。
重合体ブロック(A)における前記他の不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下、よりさらに好ましくは0質量%である。
なお、ブロック共重合体における重合体ブロック(A)の含有量は、1H−NMR測定により求めた値であり、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
前記重合体ブロック(B)は、共役ジエン化合物に由来する構造単位(以下、「共役ジエン化合物単位」と略称することがある。)を主体とする。ここで言う「主体とする」とは、重合体ブロック(B)の合計質量に基づいて共役ジエン化合物単位を50質量%を超えて含むことをいう。該重合体ブロック(B)中の共役ジエン化合物単位の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の成分であるオレフィン系重合体(a)と該重合体ブロック(B)との相溶性が高まり、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用した際に伸縮性と接着力が向上する観点から、重合体ブロック(B)の合計質量に基づいて、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、よりさらに好ましくは95質量%以上であり、実質的に100質量%であってもよい。
ブロック共重合体において、重合体ブロック(B)中の3,4−結合単位及び1,2−結合単位の含有量の合計(ビニル結合量)の割合は、50〜95モル%である。ビニル結合量の割合が50モル%未満ではオレフィン系重合体(a)と該重合体ブロック(B)との相溶性が低くなり、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用した際に伸縮性と接着力を高めることができない。これは、ビニル結合量の割合を50モル%以上とすることで、該重合体ブロック(B)とオレフィン系重合体(a)とのSP値(溶解パラメータ)が近くなり、相溶性に寄与するためと推測される。また、ビニル結合量の割合が95モル%を超えると該重合体ブロック(B)のガラス転移温度が高くなり、室温での柔軟性が低下する。このような観点から、ビニル結合量の割合は好ましくは55〜90モル%、より好ましくは56〜80モル%、さらに好ましくは58〜70モル%である。
ここで、ビニル結合量の割合は、実施例に記載の方法に従って、1H−NMR測定によって算出した値である。
なお、重合体ブロック(B)がブタジエンのみからなる場合には、前記の「3,4−結合単位及び1,2−結合単位の含有量」とは「1,2−結合単位の含有量」と読み替えて適用する。
なお、ブロック共重合体における重合体ブロック(B)の含有量は、1H−NMR測定により求めた値であり、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
該他の重合性の単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン及びビニルアントラセンなどの芳香族ビニル化合物;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル;メチルビニルエーテル、N−ビニルカルバゾール、イソブチレン、β−ピネン、メンテン、ジペンテン、メチレンノルボルネン、2−メチレンテトラヒドロフランなどからなる群から選択される少なくとも1種の化合物が好ましく挙げられる。中でも、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンが好ましく、スチレンがより好ましい。
重合体ブロック(B)が、共役ジエン化合物以外の他の重合性の単量体に由来する構造単位を含有する場合、その具体的な組み合わせとしては、好ましくは、イソプレンとスチレン、ブタジエンとスチレン、イソプレンとブタジエンとスチレンであり、より好ましくはイソプレンとスチレン、イソプレンとブタジエンとスチレンであり、さらに好ましくは、イソプレンとスチレンである。
重合体ブロック(B)が、共役ジエン化合物以外の他の重合性の単量体に由来する構造単位を含有する場合、その結合形態は特に制限はなく、ランダム、テーパー状、完全交互のいずれでもよいが、ランダムが好ましい。
ブロック共重合体は、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とが結合している限りは、その結合形式は限定されず、直鎖状、分岐状、放射状、またはこれらの2つ以上が組合わさった結合様式のいずれでもよい。中でも、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の結合形式は直鎖状であることが好ましく、その例としては重合体ブロック(A)をAで、また重合体ブロック(B)をBで表したときに、A−Bで示されるジブロック共重合体、A−B−AまたはB−A−Bで示されるトリブロック共重合体、A−B−A−B、A−B−B−A、B−A−A−BまたはA−A−B−Bで示されるテトラブロック共重合体、A−B−A−B−AまたはB−A−B−A−Bで示されるペンタブロック共重合体、(A−B)nX型共重合体(Xはカップリング剤残基を表し、nは3以上の整数を表す)などを挙げることができる。中でも、直鎖状のトリブロック共重合体、またはジブロック共重合体が好ましく、A−B−A型のトリブロック共重合体が、柔軟性、製造の容易性などの観点から好ましく用いられる。
ここで、本明細書においては、同種の重合体ブロックが二官能のカップリング剤などを介して直線状に結合している場合、結合している重合体ブロック全体は一つの重合体ブロックとして取り扱われる。これに従い、上記例示も含め、本来、厳密にはY−X−Y(Xはカップリング残基を表す)と表記されるべき重合体ブロックは、特に単独の重合体ブロックYと区別する必要がある場合を除き、全体としてYと表示される。本明細書においては、カップリング剤残基を含むこの種の重合体ブロックを上記のように取り扱うので、例えば、カップリング剤残基を含み、厳密にはA−B−X−B−A(Xはカップリング剤残基を表す)と表記されるべきブロック共重合体はA−B−Aと表記され、トリブロック共重合体の一例として取り扱われる。
オレフィン系重合体(a)と水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)との相溶性が高まる観点から、重合体ブロック(B)が有する炭素−炭素二重結合の50モル%以上が水素添加(以下、水添と略称することがある。)されていることが好ましく、70モル%以上が水添されていることがより好ましく、80モル%以上が水添されていることがさらに好ましく、85モル%以上が水添されていることがよりさらに好ましく、90モル%以上が水添されていることが特に好ましい。なお、該値を水素添加率(水添率)と称することがある。水素添加率の上限値に特に制限はないが、上限値は99モル%であってもよく、98モル%であってもよい。
なお、上記の水素添加率は、重合体ブロック(B)中の共役ジエン化合物由来の構造単位中の炭素−炭素二重結合の含有量を、水素添加後の1H−NMR測定によって求めた値であり、より詳細には実施例に記載の方法に従って測定した値である。
本発明において、分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnより算出した値である。
前記水添ブロック共重合体(b)は、溶液重合法、乳化重合法または固相重合法などにより製造することができる。中でも溶液重合法が好ましく、例えば、アニオン重合、カチオン重合などのイオン重合法、ラジカル重合法などの公知の方法を適用できる。中でも、アニオン重合法が好ましい。アニオン重合法では、溶媒、アニオン重合開始剤、及び必要に応じてルイス塩基の存在下、芳香族ビニル化合物と、共役ジエン化合物とを添加して、ブロック共重合体を得、必要に応じてカップリング剤を添加して反応させ、次いでブロック共重合体を水素添加することにより、水添ブロック共重合体(b)を得ることができる。
粘着付与剤としては、例えば、クマロン・インデン樹脂等のクマロン樹脂;p−t−ブチルフェノール・アセチレン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、テルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂等のフェノール系樹脂及びテルペン系樹脂;芳香族系石油樹脂、脂肪族系石油樹脂、脂環式系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、変性脂環式系石油樹脂等の石油樹脂;ロジンのペンタエリスリトールエステル及びロジンのグリセロールエステル等に代表されるロジンエステル、水素添加ロジン、水素添加ロジンのメチルエステル、重合ロジンのペンタエリスリトールエステル、水素添加ロジンエステル、高融点エステル系樹脂、重合ロジン、硬化ロジン、特殊ロジンエステル等のロジン系樹脂などが挙げられる。中でも、テルペン系樹脂、石油樹脂、ロジン系樹脂が好ましく、石油樹脂がより好ましい。粘着付与剤は、1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
一般的に、例えばホットメルト接着剤は、使用者の目的に応じて、熱可塑性樹脂組成物に粘着付与剤やオイル、ワックスなどの配合物が配合され、適宜物性を調整して用いられる。本発明の熱可塑性樹脂組成物であれば、配合物が配合されても、該熱可塑性樹脂組成物の有する良好な物性が反映され、配合物配合後の物性も良好となる。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、JIS L1086:2013に準拠してT型剥離試験によって剥離強さを測定した接着力が、好ましくは25N/25mm以上、より好ましくは30N/25mm以上、さらに好ましくは40N/25mm以上である。
本発明のホットメルト接着剤は上述の熱可塑性樹脂組成物を含む。これにより、該ホットメルト接着剤は、伸縮性に優れ、高い接着力及び透明性を有する。
本発明のホットメルト接着剤は種々の用途に使用できる。例えば、塗装外板、ホイール、ミラー、ウィンドウ、ライト、ライトカバー、内装用加飾フィルム、外装用加飾フィルム、ドアモール、天井、ダッシュボード、インストルメントパネル、シート、リアトレイ、座席シート、内装表皮部材、フロアマット、トランク床、ダッシュサイレンサーなどの吸音部材、ヘッドランプ、テールランプなどの自動車部材の接着又はシーリング用途;使い捨ておむつ、女性用サニタリーナプキン、不織布、ポリエチレン製フィルムなどの衛生材料部材の接着用途;ヒートシール性包装フィルム等の包装材料;衣料用ホットメルト接着シート;壁紙、カーペット、タイル、合板パネル、屋根葺き材等建築部材、外壁、断熱材等の建築部材の接着又はシーリング用途;ダンボール箱やカートンケースなどの製函・封緘用途;エアコン、空気清浄器等のエアフィルターのプリーツ加工用途及び枠固定用途;表面保護フィルム用途(例えば、基材と粘着層の中間にあるバインダー層用樹脂、粘着層用樹脂等);手術用ドレープ等の医療用具;食品トレイ;テープ、ラベル等の粘・接着製品;積層体の接着層用樹脂;液晶ディスプレイ等の電化製品;製本用接着剤;木工細工用接着剤;舗装道路用アスファルト改質剤;フロアマットやバスマット等のマットの滑り止め材;飲料パックのストローアタッチメント等の包装用接着剤;ヒートシール性包装用フィルム等のヒートシール層用樹脂等として好適に用いることができる。
下記に記載のオレフィン系重合体を用いた。
・オレフィン系重合体(a)−1:プロピレン単独重合体(RT2180、REXtac社製、結晶融解熱量ΔHが23.7J/gのポリα−オレフィン)
・オレフィン系重合体(a)−2:エチレン−プロピレン共重合体(RT2280、REXtac社製、低エチレンコポリマーであり結晶融解熱量ΔHが16.0J/gのポリα−オレフィン)
・オレフィン系重合体(a)−3:エチレン−プロピレン共重合体(RT2585、REXtac社製、高エチレンコポリマーであり結晶融解熱量ΔHが6.8J/gのポリα−オレフィン)
・オレフィン系重合体(a)−4:プロピレン−1−ブテンランダム共重合体(RT2780、REXtac社製、結晶融解熱量ΔHが4.7J/g未満のポリα−オレフィン)
・オレフィン系重合体(a)−5:エチレン−プロピレン共重合体(Vistamaxx 3588FL、ExxonMobil社製、エチレン含有量が4質量%のエチレンコポリマーであり結晶融解熱量ΔHが51.7J/gのポリオレフィンエラストマー)
・水添ブロック共重合体(b)−1:下記製造例1で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(b)−2:下記製造例2で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(b)−3:下記製造例3で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(b)−4:下記製造例4で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(x)−1:下記比較製造例1で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(x)−2:下記比較製造例2で製造した水添ブロック共重合体
・水添ブロック共重合体(x)−3:下記比較製造例3で製造した水添ブロック共重合体
乾燥した窒素で置換された耐圧容器に、シクロヘキサン及びスチレン(A1)を仕込んだ。この溶液に、sec−ブチルリチウム(10質量%、シクロヘキサン溶液)を加え、60℃で1時間重合させた。次いで、この反応混合物にテトラヒドロフランを加えた後、イソプレンとブタジエンの混合物を加えて2時間重合を行い、さらにスチレン(A2)を加えて1時間重合させることにより、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレンのトリブロック共重合体を含む反応液を得た。前記反応に用いた原料の使用量を表1−1に示す。
この反応液に、オクチル酸ニッケル及びトリメチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水添触媒を水素雰囲気下で添加し、水素圧力1.0MPa、80℃の条件で5時間反応させた。続いて反応液を放冷及び放圧させた後、水洗により上記触媒を除去し、真空乾燥させることにより、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水添物(以下、「水添ブロック共重合体(b)−1」ともいう)を得た。得られた水添ブロック共重合体(b)−1について、分析及び物性評価を後述の方法に従って行った。その結果を表1−1に示す。
原料の使用量を表1−1に記載のとおり変更したこと以外は、製造例1と同様にして、水添ブロック共重合体(b)−2、比較水添ブロック共重合体(x)−1及び(x)−2を製造した。得られた水添ブロック共重合体(b)−2、比較水添ブロック共重合体(x)−1及び(x)−2について、分析及び物性評価を後述の方法に従って行った。その結果を表1−1に示す。
原料の使用量を表1−2に記載のとおり変更したこと以外は、製造例1と同様にして、水添ブロック共重合体(b)−3、及び(b)−4を製造した。得られた水添ブロック共重合体(b)−3、及び(b)−4について、分析及び物性評価を後述の方法に従って行った。その結果を表1−2に示す。
テトラヒドロフランの代わりにN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを用いたことと、原料の使用量を表1−3に記載のとおり変更したこと以外は、製造例1と同様にして、比較水添ブロック共重合体(x)−3を製造した。得られた比較水添ブロック共重合体(x)−3について、分析及び物性評価を下記方法に従って行った。その結果を表1−3に示す。
(1)ピークトップ分子量(Mp)及び分子量分布(Mw/Mn)
下記条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により、各共重合体、重合体ブロック(A)及び重合体ブロック(B)のポリスチレン換算のピークトップ分子量(Mp)を求めた。また、分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算分子量として求めた重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)から算出した。
・装置 :GPC装置「HLC−8320」(東ソー株式会社製)
・分離カラム :カラム「TSKgel Super HZ4000」(東ソー株式会社製)を2本直列に接続
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :0.35mL/分
・サンプル濃度:5mg/10mL
・カラム温度 :40℃
・検出器:示差屈折率(RI)検出器
・検量線:標準ポリスチレンを用いて作成
水素添加前のブロック共重合体をCDCl3に溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、1H−NMRスペクトルを測定し、スチレンに由来するピーク面積とイソプレン及びブタジエンに由来するピーク面積の比率から重合体ブロック(A)及び重合体ブロック(B)の含有量を算出した。
水素添加前後のブロック共重合体をCDCl3に溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、1H−NMRスペクトルを測定し、水素添加前後の共役ジエン重合体ブロックの炭素−炭素二重結合に由来するピーク面積比の減少率から水素添加率を求めた。
水素添加前のブロック共重合体をCDCl3に溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、1H−NMRスペクトルを測定し、イソプレン及びブタジエン由来の構造単位の全ピーク面積と、イソプレン構造単位における3,4−結合単位と1,2−結合単位及びブタジエン構造単位における1,2−結合単位の全ピーク面積の比率からビニル結合量(3,4−結合単位と1,2−結合単位の含有量の合計)の割合を算出した。
JIS K7121:2012に準拠し、セイコー電子工業社製、示差走査型熱量計「DSC6200」を用いて、10℃/分の昇温速度にて−120℃から100℃まで昇温し、得られたDSC曲線からガラス転移温度を求めた。なお、水添ブロック共重合体(b)及び比較水添ブロック共重合体(x)の場合、重合体ブロック(B)に由来するガラス転移温度が観測される。
JIS K7210−1:2014に準拠し、メルトインデクサ(TAKARA L241、テクノ・セブン社製)を用いて、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定した。
重合体ブロック(B)の構造に基づいて、「Properties of Polymers(4th Edition): D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis; Elsevier Science, 2009」に記載のHoy法によって、重合体ブロック(B)の溶解度パラメータ(SP値)を算出した。
表3〜6に記載の種類及び配合量の各成分をミキサー(ブラベンダー社製、プラストグラフEC)を用いて、温度170℃、回転数80rpmにて30分間溶融混練することにより、熱可塑性樹脂組成物を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物について、物性評価を下記方法に従って行った。その結果を表3〜6に示す。なお、表3〜6中、空欄は配合なしを表す。
比較例1、4〜7で用いたオレフィン系重合体(a)について、物性評価を下記方法に従って行った。その結果を表3、表4、及び表6に示す。
熱可塑性樹脂組成物を温度180℃、圧力10MPa、プレス時間2分間の条件で熱プレスし、厚さ1mm、300μm及び100μmのシートを作製した。
熱可塑性樹脂組成物を温度140℃、圧力10MPa、プレス時間2分間の条件で熱プレスし、厚さ1mm、300μm及び100μmのシートを作製した。
(1)損失弾性率(G”)
前記の方法で得られた熱可塑性樹脂組成物のシート(厚さ1mm)から直径8mm、厚さ1mmの円盤状に切り出した試験片について、ARES−G2レオメーター(TA Instruments社製)を用いて、下記条件で動的粘弾性測定を行い、−70℃〜0℃の温度範囲にある損失弾性率(G”)の極大ピーク数及び極大ピーク温度を求めた。
なお、実施例1及び比較例2の動的粘弾性測定チャートを図1及び図2に示す。
・平行プレート:直径8mm
・振動モード :ねじり振動
・歪み量 :0.1%
・周波数 :1Hz
・測定温度 :−70〜0℃
・昇温速度 :3℃/分
JIS K7121:2012及びJIS K7122:2012に準拠し、セイコー電子工業社製、示差走査型熱量計「DSC6200」を用いて、下記の加熱工程1、冷却工程、加熱工程2の順に温度を変化させて測定した。結晶化温度については、実施例1〜6、実施例8、実施例13〜15、参考例1〜3、5、比較例1〜5、比較例7及び比較例8は、冷却工程で得られるDSC曲線から求め、実施例7、参考例4及び比較例6については、加熱工程2で得られるDSC曲線から求めた。また、ガラス転移温度、融点及び結晶融解熱量(ΔH)については、加熱工程2で得られるDSC曲線から求めた。
・加熱工程1:加熱速度10℃/分で30℃から180℃まで加熱
・冷却工程:冷却速度10℃/分で180℃から−70℃まで冷却
・加熱工程2:加熱速度10℃/分で−70℃から180℃まで加熱
前記の方法で得られた熱可塑性樹脂組成物のシート(厚さ300μm)から25mm×150mm×厚さ300μmの試験片を切り出し、引張試験機(インストロン社製、3345型)を用いて、チャック間距離40mm、300mm/分の速度で歪み100%まで伸ばし、直後に同じ速度にて元に戻す操作を同じ試験片に対して2回繰り返して行った。JIS K7312:1996の11.2.4に記載の計算方法により、1回目の応力−歪曲線から求めたヒステリシス損失をヒステリシス損失−1とし、2回目の応力−歪曲線から求めたヒステリシス損失をヒステリシス損失−2とした。また、1回目の応力−歪曲線での歪み100%の応力をM100とした。なお、ヒステリシス損失の数値が低いほど、伸縮性に優れる。
前記の方法で得られた熱可塑性樹脂組成物のシート(厚さ1mm)について、JIS K7136:2000に準拠して、ヘーズメーター(村上色彩研究所社製、HR−100)を用いて、ヘーズを求めた。
前記の方法で得られた熱可塑性樹脂組成物のシート(厚さ100μm)から25mm×150mm×厚さ100μmの試験片を切り出し、それを2枚の布地(ユニクロ社製、カラーTシャツ、綿66%、ポリエステル34%)で挟んで下記の接着条件にて接着した。
(接着条件)
実施例1〜3、実施例8、実施例13、実施例14、参考例1、比較例1〜3、比較例8:145℃、30秒、0.06MPa
実施例4、実施例5、参考例2、比較例4:135℃、30秒、0.06MPa
実施例6、参考例3、比較例5:105℃、30秒、0.06MPa
実施例7、参考例4、比較例6:85℃、30秒、0.06MPa
実施例15、参考例5、比較例7:158℃、30秒、0.06MPa
得られた布地/熱可塑性樹脂組成物/布地からなる積層体について、JIS L1086:2013に準拠してT型剥離試験によって剥離強さを測定して接着力を求めた。また、剥離試験後の試験片の剥離面を目視によって観察し、剥離面の状態を下記表2に示す判定基準により判定した。剥離試験の際に布地が破断した場合は、「基材破壊」と判定した。「基材破壊」は、基材の強度よりも強く接着していることを意味する。
前記の方法にて厚さ1mmのシートを溶剤のテトラヒドロフランに5分間浸漬してエッチング処理を行った後、走査型電子顕微鏡(SEM)(JEOL社製、JSM−6510)を用いてモルフォロジーを観察した。200μm×150μmの観察領域において、長辺が10μm以上の大きさの凹部が観察される場合を「非相溶」、観察されない場合を「相溶」と判定した。
なお、実施例1及び比較例2のSEM写真を図3及び図4に示す。
前記の方法にて作製した厚さ1mmのシートの中央部について、下記の断面作製条件にて面出しを行い、その1日後に下記のSPM測定条件にてSPM観察を行った。実施例1及び比較例2の観察結果を図5及び図6に示す。
(断面作製条件)
装置:Leica社製UC−7
試料・ナイフ・雰囲気:−100℃
切削厚み:150nm
スピード:0.3mm/s
使用ナイフ:ガラスナイフ
(SPM測定条件)
装置:エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製走査型プローブ顕微鏡(SPM)
測定温度:25℃
測定モード:タッピングモード
カンチレバー:SI−DF20
また、共役ジエン化合物がイソプレンとブタジエンの混合物である実施例1、2と、共役ジエン化合物がイソプレンである実施例8とを比較すると、実施例1、2の方が透明性により優れることがわかる。
また、実施例4、5、14、においては、オレフィン系重合体(a)−2と水添ブロック共重合体(b)−1、又は(b)−4の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶しており、オレフィン系重合体(a)−2単体の比較例4に対して伸縮性、接着性及び透明性がいずれも改善されていることがわかる。
また、実施例6においては、オレフィン系重合体(a)−3と水添ブロック共重合体(b)−1、又は(b)−4の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶しており、オレフィン系重合体(a)−3単体の比較例5に対して伸縮性、接着性及び透明性がいずれも改善されていることがわかる。
また、実施例7においては、オレフィン系重合体(a)−4と水添ブロック共重合体(b)−1、又は(b)−4の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶しており、オレフィン系重合体(a)−4単体の比較例6に対して伸縮性及び接着性を改善しながら、透明性についても実用上問題の無い数値であった。
また、実施例15においては、オレフィン系重合体(a)−5と水添ブロック共重合体(b)−1、又は(b)−4の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶しており、オレフィン系重合体(a)−5単体の比較例7に対して伸縮性、接着性及び透明性がいずれも改善されていることがわかる。
以上のことから、実施例1〜8、13〜15の熱可塑性樹脂組成物は、いずれもオレフィン系重合体(a)と水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが相溶しており、伸縮性に優れるとともに、高い接着力及び透明性を有することが示された。特に、共役ジエン化合物がイソプレンとブタジエンとの混合物である場合、伸縮性及び接着力に加え透明性にもより優れることが分かる。
Claims (14)
- オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)を含有する熱可塑性樹脂組成物であって、
前記オレフィン系重合体(a)において、示差走査熱量測定における加熱速度10℃/分で測定される結晶融解熱量(ΔH)が80J/g未満であり、
前記水添ブロック共重合体(b)が、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(A)及び共役ジエン化合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロック(B)からなるブロック共重合体の水素添加物であり、前記水添ブロック共重合体(b)における前記重合体ブロック(A)の含有量が5〜60質量%であり、前記重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合が50〜95モル%であり、
前記熱可塑性樹脂組成物中の前記水添ブロック共重合体(b)の含有量が、前記オレフィン系重合体(a)及び前記水添ブロック共重合体(b)の合計100質量部に対して1〜30質量部であり、前記オレフィン系重合体(a)と前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)とが分子レベルで相溶している、熱可塑性樹脂組成物。 - 前記オレフィン系重合体(a)の前記結晶融解熱量(ΔH)が1J/g以上80J/g未満である、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記オレフィン系重合体(a)が、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィン及びポリオレフィンエラストマーから選ばれる少なくとも1種のオレフィン系重合体である、請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記オレフィン系重合体(a)が、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィンである、請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体(b)の重量平均分子量が30,000〜500,000である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体(b)の分子量分布が1.0〜1.5である、請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体(b)の、JIS K7210−1:2014に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定したメルトフローレートが0.1〜90g/10分である、請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体(b)における前記重合体ブロック(A)の含有量が5〜9質量%である、請求項1〜7のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)が、イソプレンとブタジエンとの混合物に由来する構造単位を主体とする重合体ブロックであり、イソプレンとブタジエンとの混合比率[イソプレン/ブタジエン](モル比)が10/90〜90/10である、請求項1〜8のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂組成物の動的粘弾性の温度分散測定において、−70〜0℃の温度範囲にある損失弾性率(G”)の極大ピーク数が1つである、請求項1〜9のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 粘着付与剤をさらに含む、請求項1〜10のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を含むホットメルト接着剤。
- 請求項12に記載のホットメルト接着剤を含有してなる自動車部材。
- 請求項12に記載のホットメルト接着剤を含有してなる衛生材料部材。
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