JP2003523473A - 改良された接着特性を有する熱可塑性エラストマー - Google Patents
改良された接着特性を有する熱可塑性エラストマーInfo
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Abstract
Description
ラストマーは、従来の加硫ゴムとは違って、熱可塑性物質のように加工された後
、再循環され、しかも使用温度で加硫ゴムと同じ様な諸特性及び性能を有するゴ
ム様物質として広く定義される。本発明は、更に具体的には、特定のビニル芳香
族ブロックコポリマーの添加により改質された熱可塑性エラストマーに関する。
本発明の組成物は、ポリマー支持体に対し、そして特にエンジニアリングサーモ
プラスチックスに対して改良された接着特性を有する。
、エラストマーが熱可塑性樹脂の連続相内で離散粒子相として密接に且つ均一に
分散される様に熱可塑性樹脂をエラストマー物質と組み合わせることによって得
られる。エラストマー相の加硫に関する初期の研究は、動的加硫と同様、静的加
硫も開示している米国特許第3,037,954号に見られ、この特許では、加
硫性エラストマーは樹脂質熱可塑性ポリマーの中に分散され、そのブレンドが連
続的に混合されて、剪断作用を受けながらそのエラストマーが硬化(架橋)する
。
ポリマーゴムを含み、動的加硫により製造される熱可塑性エラストマー組成物を
開示しており、この場合、ゴム成分は、従来のゴム溶剤に本質的に不溶となる程
度まで加硫される。この組成物の接着特性に関する詳細は明らかにされていない
が、非改質非極性熱可塑性エラストマーは、一般的に、エンジニアリング樹脂に
接着しないことが知られている。
マーの接着特性を改良する努力が行なわれてきた。1つの試みは、官能化ポリオ
レフィンを添加して金属と極性ポリマーに対する接着性を改良することを開示し
ている米国特許第4,957,968号に記載されている。米国特許第5,84
3,577号は、ポリアミドに対する接着性を改良するためにポリアミドと官能
化ポリオレフィンのコポリマーを組み入れることを記載している。米国特許第5
,852,118号は、官能化オレフィン、熱可塑性ポリウレタン、コポリエス
テル又はコポリアミド、及びイソシアネートのブロックコポリマーの添加を開示
している。
持体に対する熱可塑性エラストマーの良好な接着を達成する問題は、これらの試
みによって解決されておらず、或いはそれらの技術は、実用化するには複雑すぎ
る。
中に、ビニル芳香族モノマーのブロック、及びジエンとビニル芳香族モノマーの
ブロックから構成され、特定の分子構造を有する柔軟なブロックコポリマーを組
み入れられることにより提供されるという発見に基づいている。詳しくは、本発
明は、 (a)約25乃至約90重量%の熱可塑性エラストマー、 (b)約10乃至約75重量%の、ビニル芳香族モノマーの硬質ブロック(S
)及びジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロック(B/S)を含有する、
少なくともブロック構造S−B/S−Sを含むブロックコポリマーであって、ジ
エン含量は全ブロックコポリマーの約40重量%未満であり、非硬質ブロックB
/Sは全ブロックコポリマーの少なくとも約50重量%に達するブロックコポリ
マー を含有する熱可塑性エラストマー組成物に関する。
り得て、熱可塑性オレフィンポリマー及びオレフィンゴムは、ゴム成分を少なく
とも部分的に加硫(架橋)する加硫剤の存在で加熱と剪断の条件下でブレンドさ
れて、熱可塑性加硫物(TPV)を生成する。熱可塑性エラストマー成分(a)
は、スチレン系ブロックコポリマー、又はオレフィン系熱可塑性エラストマーと
スチレン系熱可塑性エラストマーとの混合物でもよい。
とができる。
晶性ポリオレフィンホモポリマー及びコポリマーが含まれる。それらは、望まし
くは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、1−
ヘキセン、1−オクテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテ
ン、5−メチル−1−ヘキセンのような2乃至7の炭素原子を有するモノオレフ
ィンモノマー、それらの混合物、及びそれらとアクリレートもしくはメタクリレ
ート及び/又は酢酸ビニルとのコポリマーから製造される。しかし、好ましいの
は、3乃至6の炭素原子を有するモノマーであり、プロピレンが最も好ましい。
本明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、用語、ポリプロピレンには、プ
ロピレンのホモポリマー及び、約1乃至30重量%のエチレン及び/又は4乃至
16個の炭素原子のα−オレフィンコモノマー、及びそれらの混合物を含有し得
るプロピレンの反応器及び/又はランダムコポリマーが含まれる。ポリプロピレ
ンは、アイソタクチック又はシンジオタクチックのような異なるタイプの結晶質
構造、及び高割合の“弾性の”ポリプロピレンのような非晶質構造を有する物質
を含む異なる結晶度を有し得る。本発明で使用できる更なるポリオレフィンは、
高、低、線状−低及び極低密度のポリエチレン、並びにエチレンとアクリレート
もしくはメタクリレート及び/又は酢酸ビニルとのコポリマーである。
系を用いて製造することができる。本発明の実施において市販のポリオレフィン
を使用することができる。
ポリオレフィンの量は、ポリオレフィンとオレフィン系混合物の合計量が熱可塑
性ポリオレフィン、オレフィンゴム及び任意の添加剤の全重量を基準として約3
5重量%であるという条件で、一般的に、約8乃至90重量%である。熱可塑性
ポリオレフィン含量は、約10乃至約60重量%の範囲が好ましい。
リエン、普通はジエン、と共重合した2種類以上のα−モノオレフィンの非極性
ゴム状コポリマーが含まれる。飽和モノオレフィンコポリマーゴム、例えばエチ
レン−プロピレンコポリマーゴム(EPM)、を使用し得る。しかし、EPDM
ゴムのような不飽和モノオレフィンゴムが、より適している。EPDMは、エチ
レン、プロピレンと非共役ジエンとのターポリマーである。満足できる非共役ジ
エンには、5−エチルインデン−2−ノルボルネン(ENB);1,4−ヘキサ
ジエン;5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);1,6−オクタジエン;
5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン
;1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;ジシクロペンタ
ジエン(DCPD);及びビニルノルボルネン(VNB)が含まれる。
許請求の範囲で使用されるとき、ブチルゴムという用語には、イソオレフィンと
共役モノオレフィンとのコポリマー、イソオレフィンと、共役モノオレフィンと
又は共役モノオレフィンなしで、1つ又は複数のジビニル芳香族モノマーとのタ
ーポリマー並びに前記コポリマー及びターポリマーのハロゲン化誘導体が含まれ
る。本発明のオレフィンゴムの範囲内で別の適するコポリマーは、C4−7イソ
モノオレフィンとp-アルキルスチレンのコポリマー、好ましくはそのハロゲン
化誘導体である。コポリマー中の、主としてパラアルキルスチレン中の、ハロゲ
ンの量は約0.1乃至約10重量%である。好ましい例は、イソブチレンとp-
メチルスチレンの臭素化コポリマーである。天然ゴムも、熱可塑性エラストマー
組成物において使用するのに適するオレフィンゴムである。
オレフィンゴムの合計量がポリオレフィンゴム及び任意の添加剤の重量を基準と
して少なくとも約35重量%であることを条件として、一般的に、約70乃至約
10重量%の範囲である。好ましくは、オレフィンゴム含量は、約50乃至約1
0重量%の範囲内である。
化防止剤、安定剤、ゴムプロセス油、エキステンダー油、潤滑油、粘着防止剤、
帯電防止剤、ワックス、発泡剤、顔料、難燃剤、及びゴム配合技術において知ら
れている他の加工助剤を含有し得る。そのような添加剤は、全組成物の約65重
量%以下、より好ましくは約50重量%以下を含有し得る。用いることができる
充填剤及びエキステンダーには、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、タルク、二
酸化チタン、カーボンブラック等のような従来の無機物質が含まれる。ゴムプロ
セル油は、一般的に、石油留分から誘導されるパラフィン系、ナフテン系又は芳
香族油である。それらの油は、本組成物中に存在する特定のゴム又はゴム成分と
一緒に通常使用される油から選ばれる。
したポリオレフィンマトリックス中で微細な、即ちミクロンサイズの粒子として
含まれるが、熱可塑性樹脂に対するゴムの量、及びもしあるとすればゴムの加硫
度によって、共連続(co−continuous)形態又は転相も考えられる
。ゴムは、少なくとも部分的に加硫されるのが好ましく、完全に加硫(架橋)さ
れるのが最も好ましい。
のブレンドに適切なゴム加硫剤を添加し、加硫条件下で望ましい程度までゴムを
加硫することによって達成することができる。ゴムは動的加硫プロセスによって
架橋されることが好ましい。明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、動的
加硫という用語は、ゴムがポリオレフィン成分の融点より高い温度で剪断条件下
で加硫される加硫又は架橋(硬化)プロセスを意味する。
、並びに条件を評価するであろう。エラストマー成分にとって加硫条件下で適し
、そして組成物の熱可塑性オレフィンポリマー成分と適合できる限り、いずれの
既知の架橋系も使用できる。架橋(硬化)剤には、促進剤及び架橋助剤(co−
agents)を用いて又は用いずに、硫黄、硫黄供与剤、金属酸化物、フェノ
ール樹脂系、マレイミド、過酸化物系、ヒドロシリル化系、高エネルギー放射線
等が含まれる。
語は、組成物のオレフィンゴム成分が、熱可塑性エラストマー組成物は別として
、架橋ゴムのエラストマー特性が従来の加硫状態のゴムのエラストマー特性と同
じ程度である状態にまで架橋されることを意味する。このゴムの架橋(又は硬化
)の程度は、ゲル含量、架橋密度又はゴム溶剤によって抽出できる未架橋ゴムの
量で表すことができる。これら全ての記載は当業者によく知られている。
剤又は架橋系が使用される。
スチレンのブロックコポリマーであり、共役ジエンは任意に充分に又は部分的に
ハロゲン化されているか又はその混合物である。一般的に、このブロックコポリ
マーは、前記ブロックコポリマーを基準として、約10乃至約50重量%、更に
好ましくは約25乃至約35重量%のスチレン及び約90乃至約50重量%、更
に好ましくは約75乃至約35重量%の共役ジエンを含有し得る。しかし、最も
好ましいのは、約30重量%のスチレン及び約70重量%の共役ジエンを含有す
るブロックコポリマーである。共役ジエンは、ブタジエン、イソプレン又はそれ
らの混合物から選ばれる。スチレン/共役ジエン/スチレンタイプの具体的なブ
ロックコポリマーは、SBS、SIS、SIBS、SEBS及びSEPSブロッ
クコポリマーである。これらのブロックコポリマーは、本技術分野でよく知られ
ており、市販されている。
れらの混合物を更に配合し得る。従って、スチレン系熱可塑性エラストマーは、
任意に更に、ブロックコポリマー及びポリオレフィン及び/又は添加剤の全重量
を基準として、約60重量%以下のそのようなポリオレフィンホモポリマーもし
くはコポリマー、又は添加剤もしくはそれらの混合物を含有する。スチレン系熱
可塑性エラストマーは少なくとも10重量%のポリオレフィンを含有するのが好
ましい。熱可塑性ポリオレフィンは、オレフィン系熱可塑性エラストマーについ
て先に記載した前記ポリオレフィンから選ばれる。
(ポリオレフィン、ゴム及び任意の添加剤を含有する)と、スチレン系熱可塑性
エラストマー(ブロックコポリマー、任意のポリオレフィン及び/又は添加剤を
含有する)とのブレンドであることができる。好ましいブレンドは、熱可塑性エ
ラストマー成分の全重量を基準として、各々、約5乃至約95重量%のオレフィ
ン系熱可塑性エラストマー及び約95乃至約5重量%のスチレン系熱可塑性エラ
ストマーを含有する。これらのブレンドは、本技術分野で知られた普通のブレン
ドプロセスによって製造することができる。
び柔軟なブロックコポリマーの全重量を基準として、約25乃至約90重量%の
量存在する。その成分は、好ましくは約25乃至約85重量%、そして最も好ま
しくは約50乃至約75重量%存在する。
物の中に含ませることができる。TPU成分は、TPUが本来的に熱可塑性であ
るという要件以外にその配合に関して制約はなく、そのことは、TPUが実質的
に二官能性成分、即ち有機ジイソシアネート及び活性水素含有基において実質的
に二官能性である成分から製造されることを意味する。しかし、二を超える官能
性を含む小割合の成分がしばしば使用され得る。このことは、グリセロール、ト
リメチロールプロパン等のようなエキステンダーを使った時に特に当てはまる。
本技術分野で知られたいずれのTPU物質も本発明の範囲内で使用することがで
きる。
種類のポリマージオール及び少なくとも1種類の二官能性エキステンダーを含有
する混合物から製造されるポリマーである。TPUは、プレポリマー、準プレポ
リマー又は本技術分野で使用されるワンショット(one−shot)方法によ
って製造されることができる。
全量を基準として、約10乃至約50重量%、そして好ましくは約15乃至約3
5重量%の範囲の量で組み入れることが可能である。
ル芳香族モノマーの硬質ブロック(S)と、ジエン/ビニル芳香族モノマーの統
計的非硬質中間ブロック(B/S)を含有するブロックコポリマーから構成され
る。それらのブロックコポリマーは、少なくともブロック構造S−B/S−Sを
含有する。ブロックSのガラス転移温度(Tg)は一般的に25℃より高く、ブ
ロックB/Sのガラス転移温度(Tg)は一般的に25℃未満である。B/Sブ
ロックは、約75乃至30重量%のビニル芳香族モノマーと約25乃至70重量
%のジエンモノマーから構成される。特に好ましい柔軟なB/Sブロックは、約
60乃至40重量%の含量のビニル芳香族モノマーと約40乃至60重量%のジ
エンモノマー含量を有する。全ブロックコポリマー成分に関して、ジエン含量は
約40重量%未満、好ましくは約35重量%未満であり、非硬質B/Sブロック
の部分は、少なくとも約50重量%、好ましくは約70重量%に達する。ブロッ
クコポリマー成分は、高い伸びとともに低度の弾性率及び降伏強さを有する。
アルキル置換スチレン、ビニルトルエン、並びに前記モノマーの混合物も含まれ
る。好ましいモノマーはスチレンである。適するジエンモノマーには、1,3−
ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、フェニルブタジエン及び前記モノマーの
混合物が含まれる。好ましいモノマーは1,3−ブタジエンである。共役ジエン
モノマーは、又、完全に又は部分的に水素化することができる。
本技術分野において知られており、更にカナダ国特許第2,193,264号、
国際特許出願WO 96/20248、WO 96/23823、WO 98/1
2240及びWO 99/46330に記載されている。これらは一般的に、ブ
チルリチウムで開始される逐次アニオン重合によって製造されるが、S−B/S
リビングジブロックのカップリング又は二官能性開始も知られた方法である。
ー成分、添加剤及び柔軟なブロックコポリマー成分を含有する組成物の全重量を
基準として、一般的に、約10乃至約75重量%の範囲である。柔軟なブロック
コポリマーの好ましい量は、約15乃至約75重量%の範囲であり、約25乃至
約50重量%が最も好ましい。
組成物は、バンバリーミキサー、Farrel連続式ミキサー、等のようなその
他の従来の混合装置も満足できるが、一般的な熱可塑性配合用二軸スクリュー押
出機で製造した。ブロックコポリマーのペレットを熱可塑性エラストマー成分と
プレブレンドした後、このブレンドを、重量減少ベルトフィーダーを使って押出
機へ加えた。押出は、少なくとも約180℃であるが、約220℃以下の溶融温
度に達するように設定した。押出機の1つのベントを真空孔として使用し、極く
微量の揮発分も除去し、押出組成物における多孔性を防いだ。組成物は水中ペレ
タイザーを使って球形ペレットに仕上げた。ペレットにしたのち、この組成物を
、物理的諸特性の測定用のプラックに成形するか、又は剥離試験で使用するため
に下記のように成形した。
ての基準を満たす、約50%以下の残留伸び値を有するゴム状物質である。好ま
しい組成物は、約65以下のショアーA硬度及び/又は約270psi以下の引
張弾性率(100%)を有する。
リマー(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ABS/PCアロイ及びブレン
ド、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリフェニレ
ンオキシド(PPO)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリブチレン
テレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロ
ニトリルスチレンアクリル樹脂(ASA)、ポリプロピレン、ポリエチレン及び
その他のオレフィン系ポリマー、これらのポリマーのブレンド及びアロイ、これ
らのガラス及び鉱物充填した変種のような熱可塑性支持体に対して予期しない改
良された接着性を有する。従って、本組成物は、同時射出成形、同時押出成形、
同時吹き込み成形(射出と押出)、積層、カレンダーリング、圧縮と射出による
オーバー成形(overmolding)、インサート成形、及びオーバー押出
(over−extrusion)のような従来のプロセスよる、造型品の製造
方法において使用することができる。これらのプロセスによって得られる造型品
は、少なくとも1層のポリマー支持体及び少なくとも1層の本発明による接着剤
組成物を含む多層物品である。接着剤組成物並びにそれから製造される成形物品
、造型品は、滑り止め掴み具、柔軟性タッチラベルと塗布剤、消費者向け電子製
品、器具及び家庭電気器具部品のような種々の用途において有用である。
ISO 37、タイプ2) ショアー硬度−ASTM D2240 引裂強さ−ASTM D624 比重−ASTM D792 本発明の組成物の接着性は、ASTM D1876に従って標準化された剥離
試験によって測定したが、2個の非硬質支持体の代わりに硬質及び非硬質の支持
体を使用する修正方法であった。また、接着は、本発明の組成物による支持体界
面で得られるので、別の接着層は存在しない。インサート成形条件の評価には、
より硬い熱可塑性支持体を“L”形の金型キャビティーの中で製造し、次に、取
り出して周囲温度まで冷却させた。次に、キャビティーの半分を塞ぐように、こ
の成形したプラスチック形材を、“T”形のキャビティーを有する別の金型にイ
ンサートした。次に本発明の溶融組成物を、存在する“L”の上に注入成形して
“Tバー”の物品を製造した。圧縮成形条件の評価の場合には、熱可塑性“L”
を前述のように作るが、金型から取り出さない。金型キャビティーを次のステー
ションへ回転させるか、又は滑り可動側型板(sliding core pla
te)を使用することにより、成形した“L”を直ちに“T”キャビティーに入
れ、本発明の溶融組成物を注入する。次いで、上側の“T”の各タブを別の掴み
具の中に入れることにより、標準張力計を使って“Tバー”の剥離値を測定する
。次にこの掴み具を180度の方向に引き剥がす。形材の下向き方向の剥離距離
でもあるクロスヘッドの移動距離に対して剥離する力をプロットした。この曲線
は、典型的に、ピークに達し、次に降下して平坦になる。この平坦な値を接着力
として記録して、線形インチ(linear inch)当たりのポンド(pli
)として表す。
に示している。
%のStyroflex BX6105柔軟性ブロックコポリマーとブレンドす
ることにより本発明の接着剤組成物を製造した。種々のポリマー支持体に対する
接着力を前述のインサート成形技術によって試験した。剥離強度の結果を表3に
示す。接着様式の説明の中で“凝集性”という表記は、剥離又は破壊が支持体又
は本発明の熱可塑性エラストマーのどちらかの物体内で発生することを意味する
。“接着性”という表記は、剥離又は破壊が支持体と本発明の熱可塑性エラスト
マーとの間の界面で発生することを意味する。
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) SP8211−55W237 − ポリプロピレン及び加硫されたEPDMゴム
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) SP9911−45W237 − ポリプロピレン及び加硫されたEPDMゴム
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) Styroflex(登録商標)BX6105 − 柔軟なスチレン−ブタジエ
ンブロックコポリマー(BASF Aktiengesellschaft) Septon(登録商標)4055 − 熱可塑性エラストマーSEPSブロッ
クコポリマー(Kuraray Co.,Ltd.) Elastollan(登録商標)1185 − ポリエステル系熱可塑性ポリ
ウレタン(BASF Corp.) Elastollan(登録商標)C85A − ポリエステル系熱可塑性ポリ
ウレタン(BASF Corp.) Themolast K(商標) − SEBSに基づく配合されたTPE(G
ummiwerk Kraiburg) ABS − アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー樹脂(Cy
colac(登録商標)5600−GE) PC − ポリカーボネート樹脂(GE)
ラストマーは、従来の加硫ゴムとは違って、熱可塑性物質のように加工された後
、再循環され、しかも使用温度で加硫ゴムと同じ様な諸特性及び性能を有するゴ
ム様物質として広く定義される。本発明は、更に具体的には、特定のビニル芳香
族ブロックコポリマーの添加により改質された熱可塑性エラストマーに関する。
本発明の組成物は、ポリマー支持体に対し、そして特にエンジニアリングサーモ
プラスチックスに対して改良された接着特性を有する。
、エラストマーが熱可塑性樹脂の連続相内で離散粒子相として密接に且つ均一に
分散される様に熱可塑性樹脂をエラストマー物質と組み合わせることによって得
られる。エラストマー相の加硫に関する初期の研究は、動的加硫と同様、静的加
硫も開示している米国特許第3,037,954号に見られ、この特許では、加
硫性エラストマーは樹脂質熱可塑性ポリマーの中に分散され、そのブレンドが連
続的に混合されて、剪断作用を受けながらそのエラストマーが硬化(架橋)する
。
ポリマーゴムを含み、動的加硫により製造される熱可塑性エラストマー組成物を
開示しており、この場合、ゴム成分は、従来のゴム溶剤に本質的に不溶となる程
度まで加硫される。この組成物の接着特性に関する詳細は明らかにされていない
が、非改質非極性熱可塑性エラストマーは、一般的に、エンジニアリング樹脂に
接着しないことが知られている。
マーの接着特性を改良する努力が行なわれてきた。1つの試みは、官能化ポリオ
レフィンを添加して金属と極性ポリマーに対する接着性を改良することを開示し
ている米国特許第4,957,968号に記載されている。米国特許第5,84
3,577号は、ポリアミドに対する接着性を改良するためにポリアミドと官能
化ポリオレフィンのコポリマーを組み入れることを記載している。米国特許第5
,852,118号は、官能化オレフィン、熱可塑性ポリウレタン、コポリエス
テル又はコポリアミド、及びイソシアネートのブロックコポリマーの添加を開示
している。
持体に対する熱可塑性エラストマーの良好な接着を達成する問題は、これらの試
みによって解決されておらず、或いはそれらの技術は、実用化するには複雑すぎ
る。
中に、ビニル芳香族モノマーのブロック、及びジエンとビニル芳香族モノマーの
ブロックから構成され、特定の分子構造を有する柔軟なブロックコポリマーを組
み入れられることにより提供されるという発見に基づいている。詳しくは、本発
明は、 (a)+(b)の全重量を基準として、 (a)25乃至90重量%の熱可塑性エラストマー、 (b)10乃至75重量%の、25℃より低いガラス転移温度T g を有する、ビ
ニル芳香族モノマーの硬質ブロック(S)及び25℃より低いガラス転移温度T gを有する、 ジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロック(B/S)を含有
する、少なくともブロック構造S−B/S−Sを含むブロックコポリマーであっ
て、ジエン含量は全ブロックコポリマーの40重量%未満であり、非硬質ブロッ
クB/Sは全ブロックコポリマーの少なくとも50重量%に達するブロックコポ
リマー を含有する熱可塑性エラストマー組成物に関する。
ピレン−非共役ジエンターポリマーゴムとのブレンドを含有する熱可塑性エラス トマー並びに (b)25乃至50重量%の、25℃より高いガラス転移温度T g を有する、ス チレンの硬質ブロック及び25℃より低いガラス転移温度T g を有する、1,3 −ブタジエンとスチレンの非硬質ブロックを含有し、少なくともブロック構造の スチレン−1,3−ブタジエン/スチレン−スチレンを含むブロックコポリマー であって、1,3−ブタジエン含量は全ブロックコポリマーの40重量%未満で あり、非硬質ブロックは全ブロックコポリマーの少なくとも50重量%に達する ブロックコポリマー を含有する接着剤組成物に関する。
り得て、熱可塑性オレフィンポリマー及びオレフィンゴムは、ゴム成分を少なく
とも部分的に加硫(架橋)する加硫剤の存在で加熱と剪断の条件下でブレンドさ
れて、熱可塑性加硫物(TPV)を生成する。熱可塑性エラストマー成分(a)
は、スチレン系ブロックコポリマー、又はオレフィン系熱可塑性エラストマーと
スチレン系熱可塑性エラストマーとの混合物でもよい。
とができる。
晶性ポリオレフィンホモポリマー及びコポリマーが含まれる。それらは、望まし
くは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、1−
ヘキセン、1−オクテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテ
ン、5−メチル−1−ヘキセンのような2乃至7の炭素原子を有するモノオレフ
ィンモノマー、それらの混合物、及びそれらとアクリレートもしくはメタクリレ
ート及び/又は酢酸ビニルとのコポリマーから製造される。しかし、好ましいの
は、3乃至6の炭素原子を有するモノマーであり、プロピレンが最も好ましい。
本明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、用語、ポリプロピレンには、プ
ロピレンのホモポリマー及び、1乃至30重量%のエチレン及び/又は4乃至1
6個の炭素原子のα−オレフィンコモノマー、及びそれらの混合物を含有し得る
プロピレンの反応器及び/又はランダムコポリマーが含まれる。ポリプロピレン
は、アイソタクチック又はシンジオタクチックのような異なるタイプの結晶質構
造、及び高割合の“弾性の”ポリプロピレンのような非晶質構造を有する物質を
含む異なる結晶度を有し得る。本発明で使用できる更なるポリオレフィンは、高
、低、線状−低及び極低密度のポリエチレン、並びにエチレンとアクリレートも
しくはメタクリレート及び/又は酢酸ビニルとのコポリマーである。
系を用いて製造することができる。本発明の実施において市販のポリオレフィン
を使用することができる。
ポリオレフィンの量は、ポリオレフィンとオレフィン系混合物の合計量が熱可塑
性ポリオレフィン、オレフィンゴム及び任意の添加剤の全重量を基準として35 重量% であるという条件で、一般的に、8乃至90重量%である。熱可塑性ポリ
オレフィン含量は、10乃至60重量%の範囲が好ましい。
リエン、普通はジエン、と共重合した2種類以上のα−モノオレフィンの非極性
ゴム状コポリマーが含まれる。飽和モノオレフィンコポリマーゴム、例えばエチ
レン−プロピレンコポリマーゴム(EPM)、を使用し得る。しかし、EPDM
ゴムのような不飽和モノオレフィンゴムが、より適している。EPDMは、エチ
レン、プロピレンと非共役ジエンとのターポリマーである。満足できる非共役ジ
エンには、5−エチルインデン−2−ノルボルネン(ENB);1,4−ヘキサ
ジエン;5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);1,6−オクタジエン;
5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン
;1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;ジシクロペンタ
ジエン(DCPD);及びビニルノルボルネン(VNB)が含まれる。
許請求の範囲で使用されるとき、ブチルゴムという用語には、イソオレフィンと
共役モノオレフィンとのコポリマー、イソオレフィンと、共役モノオレフィンと
又は共役モノオレフィンなしで、1つ又は複数のジビニル芳香族モノマーとのタ
ーポリマー並びに前記コポリマー及びターポリマーのハロゲン化誘導体が含まれ
る。本発明のオレフィンゴムの範囲内で別の適するコポリマーは、C4−7イソ
モノオレフィンとp-アルキルスチレンのコポリマー、好ましくはそのハロゲン
化誘導体である。コポリマー中の、主としてパラアルキルスチレン中の、ハロゲ
ンの量は0.1乃至10重量%である。好ましい例は、イソブチレンとp-メチ
ルスチレンの臭素化コポリマーである。天然ゴムも、熱可塑性エラストマー組成
物において使用するのに適するオレフィンゴムである。
オレフィンゴムの合計量がポリオレフィンゴム及び任意の添加剤の重量を基準と
して少なくとも35重量%であることを条件として、一般的に、70乃至10重 量% の範囲である。好ましくは、オレフィンゴム含量は、50乃至10重量%の
範囲内である。
化防止剤、安定剤、ゴムプロセス油、エキステンダー油、潤滑油、粘着防止剤、
帯電防止剤、ワックス、発泡剤、顔料、難燃剤、及びゴム配合技術において知ら
れている他の加工助剤を含有し得る。そのような添加剤は、全組成物の65重量 % 以下、より好ましくは50重量%以下を含有し得る。用いることができる充填
剤及びエキステンダーには、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、タルク、二酸化
チタン、カーボンブラック等のような従来の無機物質が含まれる。ゴムプロセル
油は、一般的に、石油留分から誘導されるパラフィン系、ナフテン系又は芳香族
油である。それらの油は、本組成物中に存在する特定のゴム又はゴム成分と一緒
に通常使用される油から選ばれる。
したポリオレフィンマトリックス中で微細な、即ちミクロンサイズの粒子として
含まれるが、熱可塑性樹脂に対するゴムの量、及びもしあるとすればゴムの加硫
度によって、共連続(co−continuous)形態又は転相も考えられる
。ゴムは、少なくとも部分的に加硫されるのが好ましく、完全に加硫(架橋)さ
れるのが最も好ましい。
のブレンドに適切なゴム加硫剤を添加し、加硫条件下で望ましい程度までゴムを
加硫することによって達成することができる。ゴムは動的加硫プロセスによって
架橋されることが好ましい。明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、動的
加硫という用語は、ゴムがポリオレフィン成分の融点より高い温度で剪断条件下
で加硫される加硫又は架橋(硬化)プロセスを意味する。
、並びに条件を評価するであろう。エラストマー成分にとって加硫条件下で適し
、そして組成物の熱可塑性オレフィンポリマー成分と適合できる限り、いずれの
既知の架橋系も使用できる。架橋(硬化)剤には、促進剤及び架橋助剤(co−
agents)を用いて又は用いずに、硫黄、硫黄供与剤、金属酸化物、フェノ
ール樹脂系、マレイミド、過酸化物系、ヒドロシリル化系、高エネルギー放射線
等が含まれる。
語は、組成物のオレフィンゴム成分が、熱可塑性エラストマー組成物は別として
、架橋ゴムのエラストマー特性が従来の加硫状態のゴムのエラストマー特性と同
じ程度である状態にまで架橋されることを意味する。このゴムの架橋(又は硬化
)の程度は、ゲル含量、架橋密度又はゴム溶剤によって抽出できる未架橋ゴムの
量で表すことができる。これら全ての記載は当業者によく知られている。
は架橋系が使用される。
スチレンのブロックコポリマーであり、共役ジエンは任意に充分に又は部分的に
ハロゲン化されているか又はその混合物である。一般的に、このブロックコポリ
マーは、前記ブロックコポリマーを基準として、10乃至50重量%、更に好ま
しくは25乃至35重量%のスチレン及び90乃至50重量%、更に好ましくは 75乃至35重量% の共役ジエンを含有し得る。しかし、最も好ましいのは、3 0重量% のスチレン及び70重量%の共役ジエンを含有するブロックコポリマー
である。共役ジエンは、ブタジエン、イソプレン又はそれらの混合物から選ばれ
る。スチレン/共役ジエン/スチレンタイプの具体的なブロックコポリマーは、
SBS、SIS、SIBS、SEBS及びSEPSブロックコポリマーである。
これらのブロックコポリマーは、本技術分野でよく知られており、市販されてい
る。
れらの混合物を更に配合し得る。従って、スチレン系熱可塑性エラストマーは、
任意に更に、ブロックコポリマー及びポリオレフィン及び/又は添加剤の全重量
を基準として、60重量%以下のそのようなポリオレフィンホモポリマーもしく
はコポリマー、又は添加剤もしくはそれらの混合物を含有する。スチレン系熱可
塑性エラストマーは少なくとも10重量%のポリオレフィンを含有するのが好ま
しい。熱可塑性ポリオレフィンは、オレフィン系熱可塑性エラストマーについて
先に記載した前記ポリオレフィンから選ばれる。
(ポリオレフィン、ゴム及び任意の添加剤を含有する)と、スチレン系熱可塑性
エラストマー(ブロックコポリマー、任意のポリオレフィン及び/又は添加剤を
含有する)とのブレンドであることができる。好ましいブレンドは、熱可塑性エ
ラストマー成分の全重量を基準として、各々、5乃至95重量%のオレフィン系
熱可塑性エラストマー及び95乃至5重量%のスチレン系熱可塑性エラストマー
を含有する。これらのブレンドは、本技術分野で知られた普通のブレンドプロセ
スによって製造することができる。
び柔軟なブロックコポリマーの全重量を基準として、25乃至90重量%の量存
在する。その成分は、好ましくは25乃至85重量%、そして最も好ましくは5 0乃至75重量% 存在する。
物の中に含ませることができる。TPU成分は、TPUが本来的に熱可塑性であ
るという要件以外にその配合に関して制約はなく、そのことは、TPUが実質的
に二官能性成分、即ち有機ジイソシアネート及び活性水素含有基において実質的
に二官能性である成分から製造されることを意味する。しかし、二を超える官能
性を含む小割合の成分がしばしば使用され得る。このことは、グリセロール、ト
リメチロールプロパン等のようなエキステンダーを使った時に特に当てはまる。
本技術分野で知られたいずれのTPU物質も本発明の範囲内で使用することがで
きる。
種類のポリマージオール及び少なくとも1種類の二官能性エキステンダーを含有
する混合物から製造されるポリマーである。TPUは、プレポリマー、準プレポ
リマー又は本技術分野で使用されるワンショット(one−shot)方法によ
って製造されることができる。
全量を基準として、10乃至50重量%、そして好ましくは15乃至35重量% の範囲の量で組み入れることが可能である。
ル芳香族モノマーの硬質ブロック(S)と、ジエン/ビニル芳香族モノマーの統
計的非硬質中間ブロック(B/S)を含有するブロックコポリマーから構成され
る。それらのブロックコポリマーは、少なくともブロック構造S−B/S−Sを
含有する。ブロックSのガラス転移温度(Tg)は一般的に25℃より高く、ブ
ロックB/Sのガラス転移温度(Tg)は一般的に25℃未満である。B/Sブ
ロックは、75乃至30重量%のビニル芳香族モノマーと25乃至70重量%の
ジエンモノマーから構成される。特に好ましい柔軟なB/Sブロックは、60乃 至40重量% の含量のビニル芳香族モノマーと40乃至60重量%のジエンモノ
マー含量を有する。全ブロックコポリマー成分に関して、ジエン含量は40重量 % 未満、好ましくは35重量%未満であり、非硬質B/Sブロックの部分は、少
なくとも50重量%、好ましくは70重量%に達する。ブロックコポリマー成分
は、高い伸びとともに低度の弾性率及び降伏強さを有する。
アルキル置換スチレン、ビニルトルエン、並びに前記モノマーの混合物も含まれ
る。好ましいモノマーはスチレンである。適するジエンモノマーには、1,3−
ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、フェニルブタジエン及び前記モノマーの
混合物が含まれる。好ましいモノマーは1,3−ブタジエンである。共役ジエン
モノマーは、又、完全に又は部分的に水素化することができる。
本技術分野において知られており、更にカナダ国特許第2,193,264号、
国際特許出願WO 96/20248、WO 96/23823、WO 98/1
2240及びWO 99/46330に記載されている。これらは一般的に、ブ
チルリチウムで開始される逐次アニオン重合によって製造されるが、S−B/S
リビングジブロックのカップリング又は二官能性開始も知られた方法である。
ー成分、添加剤及び柔軟なブロックコポリマー成分を含有する組成物の全重量を
基準として、一般的に、10乃至75重量%の範囲である。柔軟なブロックコポ
リマーの好ましい量は、15乃至75重量%の範囲であり、25乃至50重量% が最も好ましい。
組成物は、バンバリーミキサー、Farrel連続式ミキサー、等のようなその
他の従来の混合装置も満足できるが、一般的な熱可塑性配合用二軸スクリュー押
出機で製造した。ブロックコポリマーのペレットを熱可塑性エラストマー成分と
プレブレンドした後、このブレンドを、重量減少ベルトフィーダーを使って押出
機へ加えた。押出は、少なくとも180℃であるが、220℃以下の溶融温度に
達するように設定した。押出機の1つのベントを真空孔として使用し、極く微量
の揮発分も除去し、押出組成物における多孔性を防いだ。組成物は水中ペレタイ
ザーを使って球形ペレットに仕上げた。ペレットにしたのち、この組成物を、物
理的諸特性の測定用のプラックに成形するか、又は剥離試験で使用するために下
記のように成形した。
ての基準を満たす、50%以下の残留伸び値を有するゴム状物質である。好まし
い組成物は、65以下のショアーA硬度及び/又は1.86MPa(270psi ) 以下の引張弾性率(100%)を有する。
リマー(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ABS/PCアロイ及びブレン
ド、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリフェニレ
ンオキシド(PPO)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリブチレン
テレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロ
ニトリルスチレンアクリル樹脂(ASA)、ポリプロピレン、ポリエチレン及び
その他のオレフィン系ポリマー、これらのポリマーのブレンド及びアロイ、これ
らのガラス及び鉱物充填した変種のような熱可塑性支持体に対して予期しない改
良された接着性を有する。従って、本組成物は、同時射出成形、同時押出成形、
同時吹き込み成形(射出と押出)、積層、カレンダーリング、圧縮と射出による
オーバー成形(overmolding)、インサート成形、及びオーバー押出
(over−extrusion)のような従来のプロセスよる、造型品の製造
方法において使用することができる。これらのプロセスによって得られる造型品
は、少なくとも1層のポリマー支持体及び少なくとも1層の本発明による接着剤
組成物を含む多層物品である。接着剤組成物並びにそれから製造される成形物品
、造型品は、滑り止め掴み具、柔軟性タッチラベルと塗布剤、消費者向け電子製
品、器具及び家庭電気器具部品のような種々の用途において有用である。
ISO 37、タイプ2) ショアー硬度−ASTM D2240 引裂強さ−ASTM D624 比重−ASTM D792 本発明の組成物の接着性は、ASTM D1876に従って標準化された剥離
試験によって測定したが、2個の非硬質支持体の代わりに硬質及び非硬質の支持
体を使用する修正方法であった。また、接着は、本発明の組成物による支持体界
面で得られるので、別の接着層は存在しない。インサート成形条件の評価には、
より硬い熱可塑性支持体を“L”形の金型キャビティーの中で製造し、次に、取
り出して周囲温度まで冷却させた。次に、キャビティーの半分を塞ぐように、こ
の成形したプラスチック形材を、“T”形のキャビティーを有する別の金型にイ
ンサートした。次に本発明の溶融組成物を、存在する“L”の上に注入成形して
“Tバー”の物品を製造した。圧縮成形条件の評価の場合には、熱可塑性“L”
を前述のように作るが、金型から取り出さない。金型キャビティーを次のステー
ションへ回転させるか、又は滑り可動側型板(sliding core pla
te)を使用することにより、成形した“L”を直ちに“T”キャビティーに入
れ、本発明の溶融組成物を注入する。次いで、上側の“T”の各タブを別の掴み
具の中に入れることにより、標準張力計を使って“Tバー”の剥離値を測定する
。次にこの掴み具を180度の方向に引き剥がす。形材の下向き方向の剥離距離
でもあるクロスヘッドの移動距離に対して剥離する力をプロットした。この曲線
は、典型的に、ピークに達し、次に降下して平坦になる。この平坦な値を接着力
として記録して、線形インチ(linear inch)当たりのポンド(pli
)[メートル当りニュートン(N/m)]として表す。
に示している。
%のStyroflex BX6105柔軟性ブロックコポリマーとブレンドす
ることにより本発明の接着剤組成物を製造した。種々のポリマー支持体に対する
接着力を前述のインサート成形技術によって試験した。剥離強度の結果を表3に
示す。接着様式の説明の中で“凝集性”という表記は、剥離又は破壊が支持体又
は本発明の熱可塑性エラストマーのどちらかの物体内で発生することを意味する
。“接着性”という表記は、剥離又は破壊が支持体と本発明の熱可塑性エラスト
マーとの間の界面で発生することを意味する。
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) SP8211−55W237 − ポリプロピレン及び加硫されたEPDMゴム
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) SP9911−45W237 − ポリプロピレン及び加硫されたEPDMゴム
に基づくSantoprene(登録商標)熱可塑性エラストマー(Advan
ced Elastomer Systems,L.P.) Styroflex(登録商標)BX6105 − 柔軟なスチレン−ブタジエ
ンブロックコポリマー(BASF Aktiengesellschaft) Septon(登録商標)4055 − 熱可塑性エラストマーSEPSブロッ
クコポリマー(Kuraray Co.,Ltd.) Elastollan(登録商標)1185 − ポリエステル系熱可塑性ポリ
ウレタン(BASF Corp.) Elastollan(登録商標)C85A − ポリエステル系熱可塑性ポリ
ウレタン(BASF Corp.) Themolast K(商標) − SEBSに基づく配合されたTPE(G
ummiwerk Kraiburg) ABS − アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー樹脂(Cy
colac(登録商標)5600−GE) PC − ポリカーボネート樹脂(GE)
Claims (18)
- 【請求項1】 (a)+(b)の全重量を基準として、 (a)約25乃至約90重量%の熱可塑性エラストマー並びに (b)約10乃至約75重量%の、ビニル芳香族モノマーの硬質ブロック(S
)及びジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロック(B/S)を含有し、少
なくともブロック構造S−B/S−Sを含むブロックコポリマーであって、ジエ
ン含量は全ブロックコポリマーの約40重量%未満であり、非硬質ブロックB/
Sは全ブロックコポリマーの少なくとも約50重量%に達するブロックコポリマ
ー を含有することを特徴とする接着剤組成物。 - 【請求項2】 更に(a)+(b)+(c)の全重量を基準として、約10乃
至約50重量%の熱可塑性ポリウレタン(c)を含有する、請求項1記載の組成
物。 - 【請求項3】 熱可塑性エラストマー(a)が、任意の添加剤とともに熱可塑
性オレフィンホモポリマー又はコポリマーとオレフィンゴムとのブレンドを含有
する、請求項1載の組成物。 - 【請求項4】 前記ブレンドが、ポリエチレン及びポリプロピレンから成る群
から選ばれる熱可塑性オレフィンポリマー、並びにエチレン−プロピレンコポリ
マーゴム及びエチレン−プロピレン−非共役ジエンターポリマーゴムから成る群
から選ばれるオレフィンゴムを含有する、請求項3記載の組成物。 - 【請求項5】 オレフィンゴムが少なくとも部分的に加硫されている、請求項
3記載の組成物。 - 【請求項6】 熱可塑性エラストマー(a)が、スチレン/共役ジエン/スチ
レンのスチレン系ブロックコポリマーを含有する、請求項1記載の組成物。 - 【請求項7】 ブロックコポリマー(b)が、スチレンの硬質ブロック、及び
1,3−ブタジエンとスチレンの非硬質ブロックを含有する、請求項1記載の組
成物。 - 【請求項8】 ビニル芳香族モノマーの硬質ブロックのガラス転移温度Tgが
約25℃より高く、ジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロックのガラス転
移温度Tgが約25℃未満である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項9】 ASTM D412により測定されるときに約50%以下の残
留伸びを有する、請求項1記載の組成物。 - 【請求項10】 (a)+(b)の全重量を基準として、 (a)約50乃至約75重量%の、ポリプロピレンと動的加硫されたエチレン
−プロピレン−非共役ジエンターポリマーゴムとのブレンドを含有する熱可塑性
エラストマー並びに (b)約25乃至約50重量%の、スチレンの硬質ブロック及び1,3−ブタ
ジエンとスチレンの非硬質ブロックを含有し、少なくともブロック構造のスチレ
ン−1,3−ブタジエン/スチレン−スチレンを含むブロックコポリマーであっ
て、1,3−ブタジエン含量は全ブロックコポリマーの約40重量%未満であり
、非硬質ブロックは全ブロックコポリマーの少なくとも約50重量%に達するブ
ロックコポリマー を含有することを特徴とする接着剤組成物。 - 【請求項11】 請求項1記載の前記組成物と少なくとも部分的に接着性接触
している少なくとも1層の熱可塑性支持体を含有する造形品。 - 【請求項12】 熱可塑性エラストマーを、ビニル芳香族モノマーの硬質ブロ
ック(S)及びジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロック(B/S)を含
有し、少なくともブロック構造S−B/S−Sを含むブロックコポリマーとブレ
ンドする工程を含む接着剤組成物の製造方法であって、ジエン含量が全ブロック
コポリマーの少なくとも約40重量%未満であり、非硬質ブロックB/Sが前記
全ブロックコポリマーの少なくとも約50重量%に達する、方法。 - 【請求項13】 熱可塑性エラストマーが、任意の添加剤とともに熱可塑性オ
レフィンホモポリマー又はコポリマー及びオレフィンゴムとのブレンドを含有す
る、請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 熱可塑性エラストマーが、ポリエチレン及びポリプロピレン
から成る群から選ばれる熱可塑性オレフィンポリマー、並びにエチレン−プロピ
レンコポリマーゴム及びエチレン−プロピレン−非共役ジエンターポリマーゴム
から成る群から選ばれるオレフィンゴムを含有することを特徴とする請求項12
記載の方法。 - 【請求項15】 熱可塑性エラストマーが、動的加硫により少なくとも部分的
に加硫されたオレフィンゴムの離散粒子を内部に分散している熱可塑性オレフィ
ンマトリックスを含有する、請求項13記載の方法。 - 【請求項16】 前記熱可塑性エラストマーが、スチレン/共役ジエン/スチ
レンのスチレン系ブロックコポリマーを含有する、請求項12記載の方法。 - 【請求項17】 前記ブロックコポリマーが、スチレンの硬質ブロック及び1
,3−ブタジエンとスチレンの非硬質ブロックを含有する、請求項12記載の方
法。 - 【請求項18】 ビニル芳香族モノマーの硬質ブロックのガラス転移温度Tg が約25℃より高く、ジエンとビニル芳香族モノマーの非硬質ブロックのガラス
転移温度Tgが約25℃未満である、請求項12記載の方法。
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