JP2008291117A - 耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱性が良好でありながら、伸縮性、高速成形性に優れる耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物を提供する。
【解決手段】 Ａ−（Ｂ−Ａ）_ｎ（Ａはモノビニル置換芳香族炭化水素の重合体ブロック、Ｂは共役ジエン単位からなる重合体ブロック、ｎは１〜５の整数）で示される水素添加されたスチレン系熱可塑性エラストマーであり、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量４０％以上で重量平均分子量１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）と、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量４０％未満で重量平均分子量１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）とを（Ｂ）が５０質量％以下となるように混合した混合熱可塑性エラストマー１００質量部に対し、動粘度（４０℃）が２０〜３００ｃＳｔの炭化水素系ゴム用軟化剤５〜１００質量部、ポリプロピレン系樹脂１０〜６０質量部添加して得られる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、耐熱性が良好でありながら、伸縮性、高速成形性に優れる耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物に関する。

従来、紙おむつにて排泄物などの横漏れを防ぐためのギャザーは、伸縮性を有するフィルムを不織布にラミネートしてなる多層フィルムを用い、該多層フィルムを引き伸ばした状態で紙おむつの本体部分にホットメルト接着剤で接着し、その接着後に該多層フィルムが収縮することによって形成されている。該伸縮性を有するフィルムとしては、ウレタン系熱可塑性エラストマーが一般に使用される。しかし、ウレタン系熱可塑性エラストマーは、成形時の引き取り速度が遅いため、高速成形性に劣るものであった。またウレタン系熱可塑性エラストマーは、その燃焼時に有毒ガスを発生させる可能性がある。
ここで、特許文献１には、スチレン系熱可塑性エラストマーのトリブロック共重合体とジブロック共重合体の混合物に炭化水素系ゴム用軟化剤とポリオレフィン系樹脂を配合した組成物が開示されている。該組成物は、伸縮性を有するうえ、高速成形性に適するものである。
特開平８−５９９０３号公報

ところが、上記従来の組成物は、耐熱性に劣るものであり、紙おむつのギャザーを形成する際、ホットメルト接着剤の処理温度に耐えられないという問題があった。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、ホットメルト接着に耐え得る程度に耐熱性が良好でありながら、伸縮性、高速成形性に優れる耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物の発明は、一般式 Ａ−（Ｂ−Ａ）_ｎ（Ａはモノビニル置換芳香族炭化水素の重合体ブロックであり、Ｂは共役ジエン単位からなる重合体ブロックであり、ｎは１〜５の整数である）で示される水素添加されたスチレン系熱可塑性エラストマーであって、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％以上で重量平均分子量が１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）と、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％未満で重量平均分子量が１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）とを、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）が０質量％を超えて５０質量％以下の量となるように混合した混合熱可塑性エラストマー１００質量部に対し、４０℃における動粘度が２０〜３００ｃＳｔの炭化水素系ゴム用軟化剤を５〜１００質量部、ポリプロピレン系樹脂を１０〜６０質量部添加したことを要旨とする。
上記構成によれば、耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物は、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）およびスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）からなる混合熱可塑性エラストマーの１００質量部に対し、炭化水素系ゴム用軟化剤を５〜１００質量部、ポリプロピレン系樹脂を１０〜６０質量部添加してなる。該組成によってなる耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物は、ホットメルト接着に耐え得る程度に耐熱性が良好でありながら、伸縮性、高速成形性に優れるものとなる。

本発明によれば、ホットメルト接着に耐え得る程度に耐熱性が良好でありながら、伸縮性、高速成形性に優れるものとすることができる。

本発明を以下に詳細に説明する。
本発明の耐熱性熱可塑性エラストマー組成物の成分は、（ａ）熱可塑性エラストマー、（ｂ）炭化水素系ゴム用軟化剤および（ｃ）ポリプロピレン系樹脂である。

（ａ）熱可塑性エラストマー
本発明で使用する熱可塑性エラストマーは、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）と、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）という２つのスチレン系熱可塑性エラストマーを混合した混合熱可塑性エラストマーである。該スチレン系熱可塑性エラストマーは、一般式 Ａ−（Ｂ−Ａ）_ｎで示されるものであり、この一般式において、Ａはモノビニル置換芳香族炭化水素の重合体ブロックであり、Ｂは共役ジエン単位からなる重合体ブロックであり、ｎは１〜５の整数であることを示す。また該スチレン系熱可塑性エラストマーは、水素添加されたものである。
スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）は、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％以上で重量平均分子量が１〜１５万のものである。スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）は、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％未満で重量平均分子量が１〜１５万のものである。また、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）及びスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）を混合して混合熱可塑性エラストマーとするに際し、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）は、０質量％を超えて５０質量％以下の量となるように混合する。
ここで、上記スチレン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントであるスチレンブロックと、ソフトセグメントである共役ジエン重合体の水素添加ブロックとを有し、低温条件下では加硫ゴム状物性を示すと共に、加熱条件下では加熱溶融して流動性を示すものが望ましい。該スチレン系熱可塑性エラストマーの具体例として、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン・（エチレン−エチレン／プロピレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）等が挙げられる。
（ｂ）炭化水素系ゴム用軟化剤
本発明では、炭化水素系ゴム用軟化剤が添加される。該炭化水素系ゴム用軟化剤の具体例として、パラフィン系、ナフテン系、アロマティック系等の鉱物油、ひまし油、大豆油、綿実油、あまに油、菜種油、パーム油、やし油、落花生油、木ろう、パインオイル、オリーブ油等の植物油、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェイト等の可塑剤、１−デセン等のα−オレフィン等が挙げられる。
該炭化水素系ゴム用軟化剤は、４０℃における動粘度が２０〜３００ｃＳｔである。そして、該炭化水素系ゴム用軟化剤の添加量は、上記混合熱可塑性エラストマー（スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）＋スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ））が１００質量部に対し、５〜１００質量部である。該炭化水素系ゴム用軟化剤の添加量が５質量部未満の場合、得られる組成物の弾性が乏しく、かつ硬くなり、高速成形の引き取り時に切れてしまう可能性が高い。添加量が１００質量部を超える場合、得られる組成物の伸縮性が乏しくなる。
（ｃ）ポリプロピレン系樹脂
本発明では、ポリプロピレン系樹脂が添加される。該ポリプロピレン系樹脂の具体例として、プロピレンホモポリマー、プロピレン−エチレン共重合体等のプロピレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−イソプレン共重合体、プロピレン−ブタジエン共重合体等のプロピレン−ジエン系モノマー共重合体等が挙げられ、なかでもメタロセンポリプロピレンが望ましい。
該ポリプロピレン系樹脂の添加量は、上記混合熱可塑性エラストマー（スチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）＋スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ））が１００質量部に対し、１０〜６０質量部である。該ポリプロピレン系樹脂の添加量が１０質量部未満の場合、得られる組成物が所望の耐熱性を有さず、添加量が６０質量部を超える場合、伸縮性が悪くなる。
（ｄ）その他
上記成分以外の成分として、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、充填材、顔料、染料等を添加してもよい。

以下に本発明の実施例および比較例によって更に具体的に説明する。
〔実施例および比較例〕
〈ペレットの製造〉
表１〜３の実施例１〜５、比較例１〜９に示す組成のペレットを作製した。
ペレットの作成においては、（ａ）熱可塑性エラストマーと（ｃ）ポリプロピレン系樹脂をドライブレンドし、これに（ｂ）炭化水素系ゴム用軟化剤を含浸させて混合物を作製した後、該混合物を押出機（テクノベル製、ＫＺＷ３２ＴＷ−６０ＭＧ−ＮＨ）にて、シリンダー温度１８０〜２２０℃、スクリュー回転数３００ｒｐｍの条件下で溶融混練した。
〈射出成形〉
上記ペレットを用い、耐熱性熱可塑性エラストマー組成物からなる成形物を射出成形した。
射出成形においては、射出成形機（三菱重工業製、１００ＭＳIII −１０Ｅ）を用い、射出成形温度１７０℃、射出圧力３０％、射出時間１０ｓｅｃ、金型温度４０℃の条件下で行った。成形物としては、厚さ２ｍｍ、１辺１２５ｍｍの正方形状のテストプレートと、厚さ６ｍｍ、巾２５ｍｍ、長さ１２５ｍｍの塊状のテストバーを成形した。

〈原料〉
本実施例において使用した原料は下記の通りである。
（ａ）熱可塑性エラストマー
（ａ−１）
ＳＥＢＳ
スチレン含有量２９質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）１０．９万
共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量３７％
（ａ−２）
ＳＥＢＳ
スチレン含有量３１質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）１７．３万
共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量３７％
（ａ−３）
ＳＥＢＳ
スチレン含有量２２質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）１２．９万
共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量７５％
（ａ−４）
ＳＥＢＳ
スチレン含有量２２質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）１３．５万
共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量６５％
（ａ−５）
ＳＥＢＳとＳＥＢの混合物
質量割合 ＳＥＢＳ（トリブロック）：ＳＥＢ（ジブロック）＝７０：３０
スチレン含有量１３質量％、重量平均分子量（Ｍｗ）１１．８万
共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量４３％

なお、上記（ａ−１）〜（ａ−５）について、各物性は次のようにして測定したものである。
・重量平均分子量
［ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフ）法によるポリスチレン換算分子量測定］
測定条件
ａ）測定機器：ＳＩＣ Ａｕｔｏｓａｍｐｌｅｒ Ｍｏｄｅｌ０９
Ｓｕｇａｉ Ｕ−６２０ ＣＯＬＵＭＮ ＨＥＡＴＥＲ
ＴＹＰＥ ３０ＶＰ
Ｕｎｉｆｌｏｗｓ ＵＦ−３００５Ｓ２Ｂ２
ｂ）検出器：ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ Ｗａｔｅｒｓ４１０
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ
ｃ）カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＫＦ８０６Ｍ×２本
ｄ）オーブン温度：４０℃
ｅ）溶離液：ＴＨＦ １．０ｍｌ／ｍｉｎ
ｆ）標準試料：ポリスチレン
ｇ）注入量：１００μｌ
ｈ）濃度：０．０２０ｇ／１０ｍｌ
ｉ）試料調製：２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−フェノール（ＢＨＴ）を０．２重量％を添加したＴＨＦを溶媒とし、室温で攪拌して溶解させた。
但し、重量平均分子量は次に示す方法の他、光散乱法、粘度法、超遠心法等によっても測定される。
・共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量
測定機器にＶＡＲＩＡＮ社製のＩＮＯＶＡ ＡＳ６００を使用した^１Ｈ ＮＭＲ分析によって測定。

（ｂ）炭化水素系ゴム用軟化剤
（ｂ−１）
パラフィンオイル
[ＰＷ３８０（出光石油化学製 商品名）]
動粘度（４０℃）３８３．４ｃＳｔ
（ｂ−２）
パラフィンオイル
[ＰＷ９０（出光石油化学製 商品名）]
動粘度（４０℃）８４．０ｃＳｔ

（ｃ）ポリプロピレン系樹脂
（ｃ−１）
ポリプロピレン（ＰＰ）
[ＰＷＨ００Ｎ（サンアロマー製 商品名）]
曲げ弾性率 測定不能
メルトフローレート（ＭＦＲ）（ＪＩＳ Ｋ ６９２１−２準拠） ５００ g/10min
（ｃ−２）
ＰＰ
[ＰＨ９４３Ｂ（サンアロマー製 商品名）]
曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９２１−２準拠） ４７０ＭＰａ
ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ ６９２１−２準拠） ２１ g/10min
（ｃ−３）
メタロセンＰＰ
[ウインテックＷＦＸ４Ｔ（日本ポリプロ製 商品名）]
曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１準拠） ７００ＭＰａ
ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ ７２１０準拠） ７．０ g/10min

（ｅｘ）比較用樹脂
（ｅｘ−１）
低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
[ＬＣ８００（日本ポリエチ製 商品名）]
曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９２２−２準拠） ９７ＭＰａ
ＭＦＲ（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８準拠） ２０ g/10min（１９０℃、２．１６kgf）

〈評価〉
実施例１〜６、比較例１〜８について下記の測定を行い、評価した。その結果を表１〜３に示す。
・硬さ測定：試料として上記〈射出成形〉で得たテストバーを用い、ＪＩＳ Ｋ ６２５３Ａに準拠して行った。
・永久伸び測定：上記〈射出成形〉で得たテストプレートから、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定の３号試験片を打ち抜いた。標線間は２０ｍｍとした。そして、該３号試験片を引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで３００％の伸び率となるまで引っ張り、１分間保持した後、元の状態に戻した直後、再び３００％の伸び率となるまで引っ張った後、元の状態に戻し、はじめの標線との差を測定した。なお永久伸びは、５ｍｍ以下が望ましい。永久伸びが５ｍｍを超えると、紙おむつのギャザー等とするために耐熱性エラストマー組成物からフィルムを成形した場合、該フィルムとしての伸縮性に欠けるため望ましくない。
・メルトテンション及び引取速度測定：測定機器（東洋精機製のメルトテンションスター）を用い、オリフィス長さ１０ｍｍ、オリフィス穴径１．０ｍｍ、シリンダー径９．５５ｍｍ、ピストンスピード２０ｍｍ／ｍｉｎを条件として得られるストランドについて、引取速度を自動で上げつつ、ストランドが切れるまでの最大メルトテンションと、ストランドが切れたときの引取速度を測定した。なお最大メルトテンションは、５．０ｍＮ以下が好ましい。５．０ｍＮを超えると、紙おむつのギャザー等とするために耐熱性エラストマー組成物からフィルムを成形した場合、該フィルムの薄肉成形がしづらくなる。また引取速度は、少なくとも１００ｍｍ／ｍｉｎ以上が好ましい。１００ｍｍ／ｍｉｎ未満では紙おむつのギャザー等とするために耐熱性エラストマー組成物からフィルムを成形する場合、該フィルムの高速成形ができなくなる。
・溶融粘度：測定機器（東洋精機製のキャピログラフ）を用い、上記〈射出成形〉で得たテストプレートについて測定温度２４０℃にて評価した。評価は、剪断速度が１０^３ｓｅｃ^−１における粘度を測定し、該粘度が１×１０^２Ｐａ・ｓ未満の場合に成形性を○と評価し、該粘度が１×１０^２Ｐａ・ｓ以上で２×１０^２Ｐａ・ｓ未満の場合に押出機に負荷が加わり成形しづらくなるため成形性を△と評価し、該粘度が２×１０^２Ｐａ・ｓ以上の場合に押出機がトルクオーバーとなって成形できなくなるため成形性を×と評価した。
・ビカット軟化点：荷重２５０ｇ、昇温速度５０℃／ｈｒを条件とし、上記〈射出成形〉で得たテストプレートに針を刺し、該針が１ｍｍ侵入したときの温度を測定した。なおビカット軟化点は６０℃以上であることが好ましい。６０℃未満の場合、耐熱性が悪く、実用性に欠ける。

〈結果〉
実施例１〜６については、所望とする良好な組成物が得られた。
実施例２と比較例１から、スチレン系熱可塑性エラストマーとして重量平均分子量が１５万を超えるものを用いた場合、メルトテンションが高まり、引取速度が低下するため、生産性を落とす要因となる。
実施例２と比較例２から、スチレン系熱可塑性エラストマーとしてトリブロック共重合体とジブロック共重合体の混合物を用いた場合、ビカット軟化点が低くなり、耐熱性が低下する。
実施例２と比較例３から、混合熱可塑性エラストマー中におけるスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）の含有量が５０質量％を超えると、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が低下するので、メルトテンションおよび溶融粘度が高くなり、引取速度が低下して生産性を落とす要因となる。
実施例２と比較例４から、４０℃における動粘度が３８０ｃＳｔを超える炭化水素系ゴム用軟化剤を用いた場合、引取速度が低下し、生産性を落とす要因となる。
実施例２と比較例８から、ＰＰに代えてポリエチレン（ＰＥ）を用いた場合、永久伸びが悪化し、伸縮性に欠けるとともに、ビカット軟化点も低下し、耐熱性が悪化する。

本発明では、耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物がホットメルト接着に耐え得る程度に耐熱性が良好であり、伸縮性、高速成形性に優れているため、大量生産される紙おむつのギャザーの材料に好適である。

Claims (1)

1. 一般式 Ａ−（Ｂ−Ａ）_ｎ（Ａはモノビニル置換芳香族炭化水素の重合体ブロックであり、Ｂは共役ジエン単位からなる重合体ブロックであり、ｎは１〜５の整数である）で示される水素添加されたスチレン系熱可塑性エラストマーであって、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％以上で重量平均分子量が１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ａ）と、共役ジエン部分の１，２ビニル結合含量が４０％未満で重量平均分子量が１〜１５万のスチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）とを、スチレン系熱可塑性エラストマー（Ｂ）が０質量％を超えて５０質量％以下の量となるように混合した混合熱可塑性エラストマー１００質量部に対し、
   ４０℃における動粘度が２０〜３００ｃＳｔの炭化水素系ゴム用軟化剤を５〜１００質量部、
   ポリプロピレン系樹脂を１０〜６０質量部
   添加した
   ことを特徴とする耐熱性スチレン系熱可塑性エラストマー組成物。