JP2015196757A - ホットメルト粘接着剤組成物 - Google Patents

ホットメルト粘接着剤組成物 Download PDF

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貞治 橋本
亮二 小田
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亮二 小田
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Abstract

【課題】比較的に低温での塗工が容易であり、しかも、耐熱クリープ性に優れる、ホットメルト粘接着剤を提供すること。
【解決手段】特定の構造を有するブロック共重合体Aおよび別の特定の構造を有するブロック共重合体Bからなるブロック共重合体組成物と、粘着付与樹脂とを含有してなるホットメルト粘接着剤組成物であって、
ブロック共重合体組成物におけるブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとの重量比(A/B)が10/90〜90/10であり、
さらに、ガラス転移温度が90℃以上で、重量平均分子量が2000〜20000である芳香族ビニル重合体樹脂を含有してなる
ホットメルト粘接着剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ホットメルト粘接着剤組成物に関し、さらに詳しくは、紙おむつや生理用品などを構成するための部材を接着するためや、粘着ラベルなどの粘着剤として好適に用いられる、比較的に低温での塗工が容易であり、しかも、耐熱クリープ性に優れる、ホットメルト粘接着剤組成物に関する。
ホットメルト粘接着剤は、短時間で固化することから、種々の製品を効率的に接着させることが可能であり、しかも、溶剤を必要としないことから、人体への安全性が高い接着剤であるので、様々な分野で用いられている。例えば、紙おむつや生理用品などの衛生用品を製造する際には、それらを構成するための部材を接着させるために、ホットメルト粘接着剤が賞用されている。また、各種の粘着テープや事務用や工業用のラベルなどに用いられる粘着剤としても、ホットメルト粘接着剤は賞用されている。
ホットメルト粘接着剤を構成するためのベースポリマーとしては、種々の重合体が用いられる。衛生用品を製造するために用いられるホットメルト粘接着剤としては、衛生用品の部材の材料としてよく用いられるポリオレフィンの接着性に優れる、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)やスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)などの芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体をベースポリマーとするホットメルト粘接着剤が多く用いられている。
ところで、衛生用品を製造するために用いられるホットメルト粘接着剤には、種々の性能が要求されるが、なかでも、比較的に低温での塗工が容易であることが強く要求されている。このような要求性能を達成すべく、芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体をベースポリマーとするホットメルト粘接着剤について、様々な研究がなされている。
例えば、特許文献1には、2つの芳香族ビニルブロックの分子量が異なる芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体を用いて、ホットメルト接着剤を構成することにより、低温接着力に優れ、溶融時の粘度が低く、高接着力・高タック力を備えるホットメルト接着剤が得られることが開示されている。この特許文献1に記載されたホットメルト接着剤は、160℃での粘度は低いものの、それ以下の温度では、急激に粘度が高くなるため、より低温での塗工は困難であり、また、塗工後のオープンタイムが充分ではないという問題があった。
また、特許文献2には、分岐状の芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体と、線状の芳香族ビニル−イソプレンブロック共重合体と、ポリイソプレンとを含有してなるエラストマー組成物が、良好な保持力および初期接着力(タック性)を有し、比較的に低温での粘度が低いホットメルト接着剤として用いられることが開示されている。この特許文献2に記載されたエラストマー組成物によれば、比較的に低温での粘度を低くすることが可能であるものの、その改良の程度が十分であるとはいえず、さらなる改良が望まれていた。
また、特許文献3には、2つの芳香族ビニル重合体ブロックが異なる重量平均分子量を有する非対称な芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体と、これと異なる特定の構成を有する芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体と、を特定の割合で配合して、ブロック共重合体組成物を構成し、これに芳香族単量体単位を特定量含有してなる粘着付与樹脂を配合すれば、比較的に低温での溶融粘度が低いことなど、多くの点で優れた特性を有するホットメルト粘接着剤組成物が得られることが開示されている。
特開平8−283685号公報 特開2006−274158号公報 特開2010−254983号公報
しかしながら、特許文献3に開示されたホットメルト粘接着剤組成物を用いた場合であっても、その使用条件によっては、塗工容易性が不足する場合があり、さらなる改良が望まれていた。また、特許文献3に開示されたホットメルト粘接着剤組成物では、例えば、糸ゴムのような弾性体とポリエチレンのような樹脂とを接着させ、比較的高温で長時間一定の力をかけた場合などにおいては、被着体同士のクリープ特性の違いにより被着体同士の接着面からの剥離を生じることがあったことから、耐熱クリープ性の改良も望まれていた。
そこで、本発明は、比較的に低温での塗工が容易であり、しかも、耐熱クリープ性に優れる、ホットメルト粘接着剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特許文献3に開示されるようなホットメルト粘接着剤組成物に、さらに、特定の条件を満たす芳香族ビニル重合体樹脂を配合すると、比較的に低温での塗工がより容易であり、しかも、耐熱クリープ性にも優れるホットメルト粘接着剤組成物が得られることを見出した。本発明は、この知見に基づいて完成するに至ったものである。
かくして、本発明によれば、下記の一般式(A)で表されるブロック共重合体Aおよび下記の一般式(B)で表されるブロック共重合体Bからなるブロック共重合体組成物と、粘着付与樹脂とを含有してなるホットメルト粘接着剤組成物であって、ブロック共重合体組成物におけるブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとの重量比(A/B)が10/90〜90/10であり、さらに、ガラス転移温度が90℃以上で、重量平均分子量が2000〜20000である芳香族ビニル重合体樹脂を含有してなるホットメルト粘接着剤組成物が提供される。
Ar1−D−Ar2 (A)
(Ar−D−X (B)
一般式(A)および(B)において、Ar1およびArは、それぞれ、重量平均分子量が6000〜20000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、Ar2は、重量平均分子量が22000〜400000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、DおよびDは、それぞれ、ビニル結合含有量が1〜20モル%の共役ジエン重合体ブロックであり、Xは単結合またはカップリング剤の残基であり、nは2以上の整数である。
上記のホットメルト粘接着剤組成物は、ブロック共重合体組成物が、ブロック共重合体組成物中の重合体成分をなす全単量体単位に対して芳香族ビニル単量体単位が占める割合が13〜85重量%であることが好ましい。
上記のホットメルト粘接着剤組成物は、さらに、軟化剤を含有してなることが好ましい。
本発明によれば、比較的に低温での塗工が容易であり、オープンタイムが長く、しかも、保持力やタック性に優れる、ホットメルト粘接着剤が得られる。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、少なくとも2種のブロック共重合体からなるブロック共重合体組成物と、粘着付与樹脂とを含有してなるものである。本発明で用いられるブロック共重合体組成物を構成する2種のブロック共重合体の一方であるブロック共重合体Aは、下記の一般式(A)で表される、互いに異なる重量平均分子量を持つ2つの芳香族ビニル重合体ブロックを有する芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体である。
Ar1−D−Ar2 (A)
上記の一般式(A)において、Ar1は、重量平均分子量が6000〜20000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、Ar2は、重量平均分子量が22000〜400000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、Dは、ビニル結合含有量が1〜20モル%の共役ジエン重合体ブロックである。
また、本発明で用いられるブロック共重合体組成物を構成する2種のブロック共重合体の他方であるブロック共重合体Bは、下記の一般式(B)で表される芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体である。
(Ar−D−X (B)
上記の一般式(B)において、Arは、重量平均分子量が6000〜20000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、Dは、ビニル結合含有量が1〜20モル%の共役ジエン重合体ブロックであり、Xは単結合またはカップリング剤の残基であり、nは2以上の整数である。
ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bの芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1,Ar2,Ar)は、芳香族ビニル単量体単位により構成される重合体ブロックである。芳香族ビニル重合体ブロックの芳香族ビニル単量体単位を構成するために用いられる芳香族ビニル単量体としては、芳香族ビニル化合物であれば特に限定されないが、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、4−ブロモスチレン、2−メチル−4,6−ジクロロスチレン、2,4−ジブロモスチレン、ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらのなかでも、スチレンを用いることが好ましい。これらの芳香族ビニル単量体は、各芳香族ビニル重合体ブロックにおいて、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、各芳香族ビニル重合体ブロックにおいて、同じ芳香族ビニル単量体を用いても良いし、異なる芳香族ビニル単量体を用いても良い。なお、本発明において、「芳香族ビニル」は、厳密な意味でのビニル基(−CH=CH)を有することを必須とする概念ではなく、ビニル基の水素原子の少なくとも1つが他の基で置換されている場合をも含む概念である。
ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bの芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1,Ar2,Ar)は、それぞれ、芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を含んでいても良い。芳香族ビニル重合体ブロックに含まれ得る芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を構成する単量体としては、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)などの共役ジエン単量体、α,β−不飽和ニトリル単量体、不飽和カルボン酸または酸無水物単量体、不飽和カルボン酸エステル単量体、非共役ジエン単量体が例示される。各芳香族ビニル重合体ブロックにおける芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位の含有量は、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、実質的に0重量%であることが特に好ましい。
ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D,D)は、共役ジエン単量体単位により構成される重合体ブロックである。共役ジエン重合体ブロックの共役ジエン単量体単位を構成するために用いられる共役ジエン単量体としては、共役ジエン化合物であれば特に限定されないが、例えば、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、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。これらの中でも、1,3−ブタジエンおよび/またはイソプレンを用いることが好ましく、イソプレンを用いることが特に好ましい。共役ジエン重合体ブロックをイソプレン単位で構成することにより、得られるホットメルト粘接着剤組成物が、接着性と柔軟性に優れるものとなる。これらの共役ジエン単量体は、各共役ジエン重合体ブロックにおいて、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、各共役ジエン重合体ブロックにおいて、同じ共役ジエン単量体を用いても良いし、異なる共役ジエン単量体を用いることもできる。さらに、各共役ジエン重合体ブロックの不飽和結合の一部に対し、水素添加反応を行っても良い。
ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D,D)は、それぞれ、共役ジエン単量体単位以外の単量体単位を含んでいても良い。共役ジエン重合体ブロックに含まれ得る共役ジエン単量体単位以外の単量体単位を構成する単量体としては、スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル単量体、α,β−不飽和ニトリル単量体、不飽和カルボン酸または酸無水物単量体、不飽和カルボン酸エステル単量体、非共役ジエン単量体が例示される。各共役ジエン重合体ブロックにおける共役ジエン単量体単位以外の単量体単位の含有量は、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、実質的に0重量%であることが特に好ましい。
ブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体Aは、上記一般式(A)で表されるように、比較的小さい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1)、特定のビニル結合含有量を有する共役ジエン重合体ブロック(D)および比較的大きい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar2)が、この順で連なって構成される非対称な芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体である。比較的小さい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1)の重量平均分子量(Mw(Ar1))は、6000〜20000であり、7000〜18000であることが好ましく、8000〜16000であることがより好ましい。Mw(Ar1)が小さすぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が保持力の低いものとなるおそれがあり、大きすぎると、ホットメルト粘接着剤組成物の溶融粘度が著しく高くなるおそれがある。また、比較的大きい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar2)の重量平均分子量(Mw(Ar2))は、22000〜400000であり、25000〜370000であることが好ましく、30000〜350000であることがより好ましい。Mw(Ar2)が小さすぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が、保持力が低く、比較的に低温での溶融粘度が高いものとなるおそれがあり、Mw(Ar2)が大きすぎるブロック共重合体Aは、製造が困難である場合がある。
なお、本発明において、重合体(樹脂)や重合体ブロックの重量平均分子量は、高速液体クロマトグラフィの測定による、ポリスチレン換算の値として求めるものとする。
ブロック共重合体Aにおいて、比較的大きい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar2)の重量平均分子量(Mw(Ar2))と、比較的小さい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1)の重量平均分子量(Mw(Ar1))との比(Mw(Ar2)/Mw(Ar1))は、特に限定されないが、通常1.5〜67であり、2〜40であることが好ましく、3〜35であることがより好ましい。ブロック共重合体Aをこのように構成することによって、得られるホットメルト粘接着剤組成物が、比較的に低温での溶融粘度が低く、しかも、オープンタイムが長い、塗工性に優れるものとなる。
ブロック共重合体Aの共役ジエン重合体ブロック(D)のビニル結合含有量(全共役ジエン単量体単位において、1,2−ビニル結合と3,4−ビニル結合が占める割合)は、1〜20モル%であり、2〜15モル%であることが好ましく、3〜10モル%であることがより好ましい。このビニル結合含有量が高すぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が硬質すぎるものとなり、接着力に劣るものとなるおそれがある。
ブロック共重合体Aの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量(Mw(D))は、特に限定されないが、通常20000〜200000であり、30000〜150000であることが好ましく、35000〜100000であることがより好ましい。
ブロック共重合体Aの全単量体単位に対する芳香族ビニル単量体単位の含有量は、特に限定されないが、35重量%以上であることが好ましく、41重量%以上であることがより好ましく、45〜87重量%であることがさらに好ましく、50〜85重量%であることが最も好ましい。ブロック共重合体Aの全単量体単位に対する芳香族ビニル単量体単位の含有量をこの範囲にすることにより、得られるホットメルト粘接着剤組成物が保持力に優れるものとなる。
ブロック共重合体A全体としての重量平均分子量は、特に限定されないが、通常70000〜500000であり、80000〜470000であることが好ましく、90000〜450000であることがより好ましい。
本発明で用いるブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体Bは、上記一般式(B)で表されるように、特定の重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar)と特定のビニル結合含有量を有する共役ジエン重合体ブロック(D)とが結合してなるジブロック体(Ar−D)が、2個以上、直接単結合でもしくはカップリング剤の残基を介して結合することにより構成されるブロック共重合体である。ブロック共重合体Bを構成する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar)の重量平均分子量(Mw(Ar))は、6000〜20000であり、7000〜18000であることが好ましく、8000〜16000であることがより好ましい。Mw(Ar)が小さすぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が保持力の低いものとなるおそれがあり、大きすぎると、ホットメルト粘接着剤組成物の溶融粘度が著しく高くなるおそれがある。ブロック共重合体Bが複数有する芳香族ビニル重合体ブロックの重量平均分子量(Mw(Ar))は、上記の範囲内であれば、それぞれ等しいものであっても、互いに異なるものであっても良いが、実質的に等しいものであることが好ましい。また、これらの芳香族ビニル重合体ブロックの重量平均分子量(Mw(Ar))は、ブロック共重合体Aの比較的小さい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1)の重量平均分子量(Mw(Ar1))と、実質的に等しいことがより好ましい。
ブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D)のビニル結合含有量は、1〜20モル%であり、2〜15モル%であることが好ましく、3〜10モル%であることがより好ましい。このビニル結合含有量が高すぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が硬質すぎるものとなり、接着力に劣るものとなるおそれがある。また、ブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D)のビニル結合含有量は、ブロック共重合体Aの共役ジエン重合体ブロック(D)のビニル結合含有量と実質的に等しいことが好ましい。
ブロック共重合体Bは、芳香族ビニル重合体ブロック(Ar)と共役ジエン重合体ブロック(D)とが結合してなるジブロック体(Ar−D)が、直接単結合で、またはカップリング剤の残基を介して、結合してなるものである。なお、カップリング剤の残基を構成するカップリング剤の例としては、後述するものが挙げられる。ジブロック体(Ar−D)が結合する数(すなわち、一般式(B)におけるn)は、2以上であれば特に限定されず、異なる数でジブロック体が結合したブロック共重合体Bが混在していても良い。一般式(B)におけるnは、2以上の整数であれば特に限定されないが、通常2〜8の整数であり、好ましくは2〜4の整数である。
ブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量(Mw(D))は、特に限定されないが、通常20000〜200000であり、30000〜150000であることが好ましく、35000〜100000であることがより好ましい。また、ブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量(Mw(D))は、ブロック共重合体Aの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量(Mw(D))と実質的に等しいことが好ましい。なお、ブロック共重合体Bとして、カップリング剤を使用せずに製造した芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体を用いる場合、それに含まれる共役ジエン重合体ブロックは全ての単量体単位が直接結合したものとなり、実体上、2つの共役ジエン重合体ブロック(D)からなるものであるとは言えない。但し、本発明では、そのような共役ジエン重合体ブロックであっても、概念上、実質的に等しい重量平均分子量を有する2つの共役ジエン重合体ブロック(D)が単結合で結合されたものであるとして、取扱うものとする。したがって、例えば、カップリング剤を使用せずに製造した芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体であるブロック共重合体Bにおいて、共役ジエン重合体ブロックが全体として100000の重量平均分子量を有する場合、そのMw(D)は、50000であるとして取扱うものとする。
ブロック共重合体Bの全単量体単位に対する芳香族ビニル単量体単位の含有量は、特に限定されないが、通常10〜35重量%であり、12〜32重量%であることが好ましく、15〜30重量%であることがより好ましい。また、ブロック共重合体B全体としての重量平均分子量も、特に限定されないが、通常50000〜400000であり、60000〜350000であることが好ましく、70000〜300000であることがより好ましい。
本発明で用いるブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bを構成する各重合体ブロックの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、特に限定されないが、それぞれ、通常1.1以下であり、好ましくは1.05以下である。
本発明で用いるブロック共重合体組成物に含有されるブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとの重量比(A/B)は、10/90〜90/10であり、25/75〜85/15であることが好ましく、36/64〜80/20であることがより好ましい。このような比で各ブロック共重合体が含有されることにより、得られるホットメルト粘接着剤組成物が、比較的に低温での溶融粘度が低い塗工性に優れるものとなり、しかも、接着後の保持力が高いものとなる。一方、この比が小さすぎると、低温での溶融粘度が高くなるおそれがあり、この比が大きすぎると、保持力に劣るものとなるおそれがある。
本発明で用いるブロック共重合体組成物は、ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bのみを重合体成分として含むものであって良いが、ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体B以外の重合体成分を含むものであっても良い。本発明で用いるブロック共重合体組成物に含まれ得るブロック共重合体Aおよびブロック共重合体B以外の重合体成分としては、ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体B以外の芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体、芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体、芳香族ビニル単独重合体、共役ジエン単独重合体、芳香族ビニル−共役ジエンランダム共重合体、およびこれらの分岐型重合体あるいは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリフェニレンエーテルなどの熱可塑性樹脂などが挙げられる。ただし、後述する粘着付与樹脂、芳香族ビニル重合体樹脂および軟化剤は、このブロック共重合体組成物を構成する重合体成分とは区別するものとする。本発明で用いるブロック共重合体組成物において、ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体B以外の重合体成分の含有量は、重合体成分全体に対して、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましい。
本発明で用いるブロック共重合体組成物において、ブロック共重合体組成物中の重合体成分をなす全単量体単位に対して芳香族ビニル単量体単位が占める割合(以下の記載において、全体の芳香族ビニル単量体単位含有量ということがある)を調節することにより、得られるホットメルト粘接着剤組成物の接着力と保持力とのバランスを調節することが可能である。この全体の芳香族ビニル単量体単位含有量は、特に限定されるものではないが、13〜85重量%であることが好ましく、18〜70重量%であることがより好ましく、20〜60重量%であることがさらに好ましい。全体の芳香族ビニル単量体単位含有量が小さすぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が保持力に劣るものとなるおそれがあり、全体の芳香族ビニル単量体単位含有量が大きすぎると、得られるホットメルト粘接着剤組成物が硬質すぎるものとなり、接着力に劣るものとなるおそれがある。この全体の芳香族ビニル単量体単位含有量は、ブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体A、ブロック共重合体Bおよびこれら以外の重合体成分、それぞれの芳香族ビニル単量体単位の含有量を勘案し、それらの配合量を調節することにより、容易に調節することが可能である。なお、ブロック共重合体組成物を構成する全ての重合体成分が、芳香族ビニル単量体単位および共役ジエン単量体単位のみにより構成されている場合であれば、Rubber Chem. Technol.,45,1295(1972)に記載された方法に従って、ブロック共重合体組成物の重合体成分をオゾン分解し、次いで水素化リチウムアルミニウムにより還元すれば、共役ジエン単量体単位部分が分解され、芳香族ビニル単量体単位部分のみを取り出せるので、容易に全体の芳香族ビニル単量体単位含有量を測定することができる。
本発明で用いるブロック共重合体組成物を構成する重合体成分全体の重量平均分子量は、特に限定されないが、通常50000〜500000であり、60000〜450000であることが好ましく、70000〜400000であることがより好ましい。また、本発明で用いるブロック共重合体組成物を構成する重合体成分全体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、特に限定されないが、通常1.01〜10であり、1.03〜5であることが好ましく、1.05〜3であることがより好ましい。
また、本発明で用いるブロック共重合体組成物のメルトインデックスも、特に限定されないが、ASTM D−1238(G条件、200℃、5kg)に準拠して測定される値として、通常1〜70g/10分であり、2〜65g/10分であることが好ましく、3〜60g/10分であることがより好ましい。
本発明で用いるブロック共重合体組成物を得る方法は特に限定されない。例えば、従来のブロック共重合体の製法に従って、ブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとをそれぞれ別個に製造し、必要に応じて、他の重合体成分などを配合した上で、それらを混練や溶液混合などの常法に従って混合することにより、製造することができる。ただし、特に望ましい構成を有するブロック共重合体組成物をより生産性よく得る観点からは、次に述べる製造方法が好適である。
すなわち、本発明で用いるブロック共重合体組成物は、下記の(1)〜(5)の工程からなる製造方法を用いて製造することが好ましい。
(1):溶媒中で重合開始剤を用いて、芳香族ビニル単量体を重合する工程
(2):上記(1)の工程で得られる活性末端を有する芳香族ビニル重合体を含有する溶液に、共役ジエン単量体を添加する工程
(3):上記(2)の工程で得られる活性末端を有する芳香族ビニル−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、カップリング剤を添加し、ブロック共重合体Bを形成する工程
(4):上記(3)の工程で得られる溶液に、芳香族ビニル単量体を添加し、ブロック共重合体Aを形成する工程
(5):上記(4)の工程で得られる溶液から、ブロック共重合体組成物を回収する工程
上記のブロック共重合体組成物の製造方法では、まず、溶媒中で重合開始剤を用いて、芳香族ビニル単量体を重合する。用いられる重合開始剤としては、一般的に芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体とに対し、アニオン重合活性があることが知られている有機アルカリ金属化合物、有機アルカリ土類金属化合物、有機ランタノイド系列希土類金属化合物などを用いることができる。有機アルカリ金属化合物としては、分子中に1個以上のリチウム原子を有する有機リチウム化合物が特に好適に用いられ、その具体例としては、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、t−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム、ジアルキルアミノリチウム、ジフェニルアミノリチウム、ジトリメチルシリルアミノリチウムなどの有機モノリチウム化合物や、メチレンジリチウム、テトラメチレンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、イソプレニルジリチウム、1,4−ジリチオ−エチルシクロヘキサンなどの有機ジリチウム化合物、さらには、1,3,5−トリリチオベンゼンなどの有機トリリチウム化合物などが挙げられる。これらのなかでも、有機モノリチウム化合物が特に好適に用いられる。
重合開始剤として用いる有機アルカリ土類金属化合物としては、例えば、n−ブチルマグネシウムブロミド、n−ヘキシルマグネシウムブロミド、エトキシカルシウム、ステアリン酸カルシウム、t−ブトキシストロンチウム、エトキシバリウム、イソプロポキシバリウム、エチルメルカプトバリウム、t−ブトキシバリウム、フェノキシバリウム、ジエチルアミノバリウム、ステアリン酸バリウム、エチルバリウムなどが挙げられる。また、他の重合開始剤の具体例としては、ネオジム、サマリニウム、ガドリニウムなどを含むランタノイド系列希土類金属化合物/アルキルアルミニウム/アルキルアルミニウムハライド/アルキルアルミニウムハイドライドからなる複合触媒や、チタン、バナジウム、サマリニウム、ガドリニウムなどを含むメタロセン型触媒などの有機溶媒中で均一系となり、リビング重合性を有するものなどが挙げられる。なお、これらの重合開始剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
重合開始剤の使用量は、目的とする各ブロック共重合体の分子量に応じて決定すればよく、特に限定されないが、使用する全単量体100gあたり、通常、0.01〜20ミリモル、好ましくは、0.05〜15ミリモル、より好ましくは、0.1〜10ミリモルである。
重合に用いる溶媒は、重合開始剤に不活性なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、鎖状炭化水素溶媒、環式炭化水素溶媒またはこれらの混合溶媒が使用される。鎖状炭化水素溶媒としてはn−ブタン、イソブタン、1−ブテン、イソブチレン、トランス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1−ペンテン、トランス−2−ペンテン、シス−2−ペンテン、n−ペンタン、イソペンタン、neo−ペンタン、n−ヘキサンなどの、炭素数4〜6の鎖状アルカンおよびアルケンを例示することができる。また、環式炭化水素溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物;を挙げることができる。これらの溶媒は、1種類を単独で使用しても2種以上を混合して使用してもよい。
重合に用いる溶媒の量は、特に限定されないが、重合反応後の溶液における全ブロック共重合体の濃度が、通常、5〜60重量%、好ましくは10〜55重量%、より好ましくは20〜50重量%になるように設定する。
ブロック共重合体組成物を得る際に、各ブロック共重合体の各重合体ブロックの構造を制御するために、重合に用いる反応器にルイス塩基化合物を添加してもよい。このルイス塩基化合物としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのエーテル類;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、キヌクリジンなどの第三級アミン類;カリウム−t−アミルオキシド、カリウム−t−ブチルオキシドなどのアルカリ金属アルコキシド類;トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類;などが挙げられる。これらのルイス塩基化合物は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられ、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
また、重合反応時にルイス塩基化合物を添加する時期は特に限定されず、目的とする各ブロック共重合体の構造に応じて適宜決定すれば良い。例えば、重合を開始する前に予め添加しても良いし、一部の重合体ブロックを重合してから添加しても良く、さらには、重合を開始する前に予め添加した上で一部の重合体ブロックを重合した後さらに添加しても良い。
重合反応温度は、通常10〜150℃、好ましくは30〜130℃、より好ましくは40〜90℃である。重合に要する時間は条件によって異なるが、通常、48時間以内、好ましくは0.5〜10時間である。重合圧力は、上記重合温度範囲で単量体および溶媒を液相に維持するに充分な圧力の範囲で行えばよく、特に限定されない。
以上のような条件で、溶媒中で重合開始剤を用いて、芳香族ビニル単量体を重合することにより、活性末端を有する芳香族ビニル重合体を含有する溶液を得ることができる。この活性末端を有する芳香族ビニル重合体は、ブロック共重合体組成物を構成する、ブロック共重合体Aの比較的小さい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar1)とブロック共重合体Bのビニル重合体ブロック(Ar)を構成することとなるものである。したがって、この際用いる芳香族ビニル単量体の量は、これらの重合体ブロックの目的とする重量平均分子量に応じて決定される。
次の工程は、以上のようにして得られる活性末端を有する芳香族ビニル重合体を含有する溶液に、共役ジエン単量体を添加する工程である。この共役ジエン単量体の添加により、活性末端から共役ジエン重合体鎖が形成され、活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)を含有する溶液が得られる。この際用いる共役ジエン単量体の量は、得られる共役ジエン重合体鎖が、目的とするブロック共重合体Bの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量を有するように決定される。
次の工程では、以上のようにして得られる活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)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、カップリング剤を添加する。
添加されるカップリング剤は、特に限定されず、2官能以上の任意のカップリング剤を用いることができる。2官能のカップリング剤としては、例えば、ジクロロシラン、モノメチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシランなどの2官能性ハロゲン化シラン;ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどの2官能性アルコキシシラン;ジクロロエタン、ジブロモエタン、メチレンクロライド、ジブロモメタンなどの2官能性ハロゲン化アルカン;ジクロロスズ、モノメチルジクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、モノエチルジクロロスズ、ジエチルジクロロスズ、モノブチルジクロロスズ、ジブチルジクロロスズなどの2官能性ハロゲン化スズ;ジブロモベンゼン、安息香酸、CO、2―クロロプロペンなどが挙げられる。3官能のカップリング剤としては、例えば、トリクロロエタン、トリクロロプロパンなどの3官能性ハロゲン化アルカン;メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシランなどの3官能性ハロゲン化シラン;メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどの3官能性アルコキシシラン;などが挙げられる。4官能のカップリング剤としては、例えば、四塩化炭素、四臭化炭素、テトラクロロエタンなどの4官能性ハロゲン化アルカン;テトラクロロシラン、テトラブロモシランなどの4官能性ハロゲン化シラン;テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどの4官能性アルコキシシラン;テトラクロロスズ、テトラブロモスズなどの4官能性ハロゲン化スズ;などが挙げられる。5官能以上のカップリング剤としては、例えば、1,1,1,2,2−ペンタクロロエタン,パークロロエタン、ペンタクロロベンゼン、パークロロベンゼン、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテルなどが挙げられる。これらのカップリング剤は、1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
添加されるカップリング剤の量は、ブロック共重合体組成物を構成するブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとの比に応じて決定され、重合体の活性末端に対してカップリング剤の官能基が1モル当量未満となる量であれば特に限定されないが、通常、重合体の活性末端に対してカップリング剤の官能基が0.10〜0.90モル当量となる範囲であり、0.15〜0.70モル当量となる範囲であることが好ましい。
以上のように、活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)を含有する溶液に、その活性末端に対して官能基(重合体の活性末端と反応しうる官能基)が1モル当量未満となる量で、カップリング剤を添加すると、活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)のうちの一部の共重合体において、共役ジエン重合体ブロック同士がカップリング剤の残基を介して結合され、その結果、ブロック共重合体組成物のブロック共重合体Bが形成される。そして、活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)の残り一部は、未反応のまま溶液中に残ることとなる。
次の工程では、以上のようにして得られる溶液に、芳香族ビニル単量体を添加する。溶液に芳香族ビニル単量体を添加すると、カップリング剤と反応せずに残った活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)の末端から、芳香族ビニル重合体鎖が形成される。この芳香族ビニル重合体鎖は、ブロック共重合体組成物を構成する、ブロック共重合体Aの比較的大きい重量平均分子量を有する芳香族ビニル重合体ブロック(Ar2)を構成することとなるものである。したがって、この際用いる芳香族ビニル単量体の量は、芳香族ビニル重合体ブロック(Ar2)の目的とする重量平均分子量に応じて決定される。この芳香族ビニル単量体を添加する工程により、ブロック共重合体Aを構成することとなる、非対称な芳香族ビニル−共役ジエン−芳香族ビニルブロック共重合体が形成され、その結果、ブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bを含有する溶液が得られる。なお、この芳香族ビニル単量体を添加する工程の前に、カップリング剤と反応しなかった活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)を含む溶液に、共役ジエン単量体を添加しても良い。このように共役ジエン単量体を添加すると、添加しない場合に比べて、ブロック共重合体Aの共役ジエン重合体ブロック(D)の重量平均分子量を大きくすることができる。また、カップリング剤と反応しなかった活性末端を有する芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体を含む溶液に、活性末端の当量より少ない量で重合停止剤(水、メタノールなど)を添加してもよい。このように重合停止剤を添加すると、芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)の活性末端が失活し、それにより得られる芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体(ジブロック体)が、ブロック共重合体組成物に含有されることとなる。
次の工程では、以上のようにして得られるブロック共重合体Aおよびブロック共重合体Bを含有する溶液から、目的とするブロック共重合体組成物を回収する。回収の方法は、常法に従えばよく、特に限定されない。例えば、反応終了後に、必要に応じて、水、メタノール、エタノール、プロパノール、塩酸、クエン酸などの重合停止剤を添加し、さらに必要に応じて、酸化防止剤などの添加剤を添加してから、溶液に直接乾燥法やスチームストリッピングなどの公知の方法を適用することにより、回収することができる。スチームストリッピングなどを適用して、ブロック共重合体組成物がスラリーとして回収される場合は、押出機型スクイザーなどの任意の脱水機を用いて脱水して、所定値以下の含水率を有するクラムとし、さらにそのクラムをバンドドライヤーあるいはエクスパンション押出乾燥機などの任意の乾燥機を用いて乾燥すればよい。以上のようにして得られるブロック共重合体組成物は、常法に従い、ペレット形状などに加工してから、ホットメルト粘接着剤組成物の製造に供しても良い。
以上の製造方法によれば、ブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとを同じ反応容器内で連続して得ることができるので、それぞれのブロック共重合体を個別に製造し混合する場合に比して、極めて優れた生産性で目的のブロック共重合体組成物を得ることができる。しかも、得られるブロック共重合体組成物は、各ブロック共重合体の各重合体ブロックの重量平均分子量が、本発明のホットメルト粘接着剤組成物を得るために特に望ましいバランスを有するものとなるので、特に、塗工性に優れ、さらには、保持力と接着力とのバランスに優れたホットメルト粘接着剤組成物を得ることができる。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、必須の成分として、粘着付与樹脂を含有してなるものである。本発明で用いる粘着付与樹脂としては従来公知の粘着付与樹脂が使用できる。具体的には、ロジン;不均化ロジン、二量化ロジンなどの変性ロジン類;グリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールとロジンまたは変性ロジン類とのエステル化物;テルペン系樹脂;脂肪族系、芳香族系、脂環族系または脂肪族−芳香族共重合系の炭化水素樹脂またはこれらの水素化物;フェノール樹脂;クマロン−インデン樹脂などが挙げられる。これらの粘着付与樹脂のなかでも、ブロック共重合体組成物の重合体成分と相溶性がよいことから、脂肪族系または脂肪族−芳香族共重合系の炭化水素樹脂が好適に用いられ、芳香族単量体単位含有量が1〜70重量%である脂肪族−芳香族共重合系の炭化水素樹脂が特に好適に用いられる。なお、粘着付与樹脂は1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明で用いられる粘着付与樹脂の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、通常300〜6000の範囲であり、好ましくは、500〜5000の範囲である。また、粘着付与樹脂の軟化点も特に限定されるものではないが、通常50〜160℃の範囲であり、好ましくは60〜120℃の範囲であり、より好ましくは70〜110℃の範囲である。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物における粘着付与樹脂の含有量は、特に限定されないが、ブロック共重合体組成物100重量部当り、好ましくは50〜400重量部であり、より好ましくは60〜350重量部であり、さらに好ましくは70〜300重量部である。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、さらに、必須の成分として、ガラス転移温度が90℃以上で、重量平均分子量が2000〜20000である芳香族ビニル重合体樹脂を含有してなるものである。本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、この芳香族ビニル重合体樹脂が含有されることにより、優れた耐熱クリープ性を発揮する。
芳香族ビニル重合体樹脂は、芳香族ビニル単量体単位により構成される重合体からなる樹脂である。この芳香族ビニル単量体単位を構成するために用いられる芳香族ビニル単量体の例としては、芳香族ビニル化合物であれば特に限定されないが、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、4−ブロモスチレン、2−メチル−4,6−ジクロロスチレン、2,4−ジブロモスチレン、ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらのなかでも、芳香族ビニル重合体樹脂のガラス転移温度を十分なものとする観点から、α−メチルスチレンおよび/または4−メチルスチレンを用いることが好ましい。これらの芳香族ビニル単量体は、芳香族ビニル重合体樹脂を得るための単量体として、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
芳香族ビニル重合体樹脂は、芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を含んでいても良い。芳香族ビニル重合体ブロックに含まれ得る芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を構成する単量体としては、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)などの共役ジエン単量体、α,β−不飽和ニトリル単量体、不飽和カルボン酸または酸無水物単量体、不飽和カルボン酸エステル単量体、非共役ジエン単量体が例示される。芳香族ビニル重合体樹脂における芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位の含有量は、10重量%以下であることが好ましく、5重量%以下であることがより好ましい。
芳香族ビニル重合体樹脂は、そのガラス転移温度が90℃以上であり、95〜130℃であることが好ましく、100〜120℃であることがより好ましい。芳香族ビニル重合体樹脂のガラス転移温度がこの範囲にあることにより、得られるホットメルト粘接着剤組成物の耐熱クリープ性が特に良好なものとなる。
芳香族ビニル重合体樹脂は、その重量平均分子量が2000〜20000であり、
2500〜15000であることが好ましく、3000〜12000であることがより好ましい。芳香族ビニル重合体樹脂の重量平均分子量がこの範囲にあることにより、ブロック共重合体組成物と芳香族ビニル重合体樹脂との相溶性が良好なものとなり、得られるホットメルト粘接着剤組成物が比較的に低温での塗工が容易なものとなり、しかも、耐熱クリープ性に優れたものとなる。
芳香族ビニル重合体樹脂の軟化点は、特に限定されるものではないが、通常100〜180℃の範囲であり、好ましくは、110〜170℃の範囲であり、より好ましくは120〜170℃の範囲である。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物における芳香族ビニル重合体樹脂の含有量は、特に限定されないが、ブロック共重合体組成物100重量部当り、好ましくは5〜100重量部であり、より好ましくは10〜90重量部であり、さらに好ましくは15〜80重量部である。
芳香族ビニル重合体樹脂は、常法にしたがって、芳香族ビニル単量体を重合することにより製造することができる。また、芳香族ビニル重合体樹脂として、市販の芳香族ビニル重合体樹脂を利用することも可能であり、例えば、イーストマンケミカル社製の「エンデックス160」などが好適に使用できる。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、さらに軟化剤を含有してなるものであることが好ましい。軟化剤としては従来公知の軟化剤が使用できる。具体的には、通常ホットメルト粘接着剤組成物に添加される、芳香族系、パラフィン系またはナフテン系のプロセスオイル;ポリブテン、ポリイソブチレンなどの液状重合体などを使用することができる。軟化剤の使用量は、特に限定されないが、ブロック共重合体組成物100重量部当り、500重量部以下であり、好ましくは10〜350重量部であり、より好ましくは30〜250重量部である。なお、軟化剤は1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物には、必要に応じ酸化防止剤を添加することができる。その種類は特に限定されず、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス[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]、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールなどのヒンダードフェノール系化合物;ジラウリルチオプロピオネートなどのチオジカルボキシレートエステル類;トリス(ノニルフェニル)ホスファイトなどの亜燐酸塩類;を使用することができる。酸化防止剤の使用量は、特に限定されないが、ブロック共重合体組成物100重量部当り、通常10重量部以下であり、好ましくは0.5〜5重量部である。なお、酸化防止剤は、1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
また、本発明のホットメルト粘接着剤組成物には、さらに、熱安定剤、紫外線吸収剤、充填剤など、その他の配合剤を添加することができる。なお、本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、溶剤を含まない、無溶剤の組成物であることが好ましい。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物を得るにあたり、ブロック共重合体組成物、粘着付与樹脂、芳香族ビニル重合体樹脂および必要に応じて配合される他の成分を混合する方法は特に限定されず、例えば、各成分を溶剤に溶解し均一に混合した後、溶剤を加熱などにより除去する方法、各成分をニーダーなどで加熱溶融混合する方法を挙げることができる。
本発明のホットメルト粘接着剤を用いるにあたり、各種部材への塗布方法は特に限定されないが、例えば、Tダイコーティング、ロールコーティング、マルチビードコーティング、スプレーコーティング、フォームコーティングなどの手法により、塗布を行なうことができる。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、比較的に低温での塗工が容易であり、しかも、耐熱クリープ性に優れるものである。したがって、本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、種々の部材の接着に簡便に適用することが可能であり、しかも、省エネルギーで、生産性よく、高温時において、クリープ特性の異なる材料同士を接着後、一定荷重で長時間においても接着状態を維持することができる。さらに、本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、せん断破壊温度が高いものとなり、高温下における接着強度にも優れるものである。
本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、種々の用途に適用することが可能であり、その用途は限定されるものではないが、比較的に低温での塗工性が良好であることから、高温下での燃焼や劣化のおそれがある部材のホットメルト接着に好適に使用され、特に、使い捨ておむつや生理用ナプキンの製造において、弾性体(糸ゴムまたは平ゴム)とシート、あるいは、熱可塑性樹脂シートや不織布の接着に好適に使用することができる。
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。なお、各例中の部および%は、特に断りのない限り、重量基準である。
各種の測定については、以下の方法に従って行った。
〔ブロック共重合体およびブロック共重合体組成物の重量平均分子量〕
流速0.35ml/分のテトラヒドロフランをキャリアとする高速液体クロマトグラフィによりポリスチレン換算分子量として求めた。装置は、東ソー社製HLC8220、カラムは昭和電工社製Shodex KF−404HQを3本連結したもの(カラム温度40℃)、検出器は示差屈折計および紫外検出器を用い、分子量の較正はポリマーラボラトリー社製の標準ポリスチレン(500から300万)の12点で実施した。
〔ブロック共重合体中の各ブロック共重合体の重量比〕
上記の高速液体クロマトグラフィにより得られたチャートの各ブロック共重合体に対応するピークの面積比から求めた。
〔スチレン重合体ブロックの重量平均分子量〕
Rubber Chem. Technol.,45,1295(1972)に記載された方法に従い、ブロック共重合体をオゾンと反応させ、水素化リチウムアルミニウムで還元することにより、ブロック共重合体のイソプレン重合体ブロックを分解した。具体的には、以下の手順で行なった。すなわち、モレキュラーシーブで処理したジクロロメタン100mlを入れた反応容器に、試料を300mg溶解した。この反応容器を冷却槽に入れ−25℃としてから、反応容器に170ml/minの流量で酸素を流しながら、オゾン発生器により発生させたオゾンを導入した。反応開始から30分経過後、反応容器から流出する気体をヨウ化カリウム水溶液に導入することにより、反応が完了したことを確認した。次いで、窒素置換した別の反応容器に、ジエチルエーテル50mlと水素化リチウムアルミニウム470mgを仕込み、氷水で反応容器を冷却しながら、この反応容器にオゾンと反応させた溶液をゆっくり滴下した。そして、反応容器を水浴に入れ、徐々に昇温して、40℃で30分間還流させた。その後、溶液を撹拌しながら、反応容器に希塩酸を少量ずつ滴下し、水素の発生がほとんど認められなくなるまで滴下を続けた。この反応の後、溶液に生じた固形の生成物をろ別し、固形の生成物は、100mlのジエチルエーテルで10分間抽出した。この抽出液と、ろ別した際のろ液とをあわせ、溶媒を留去することにより、固形の試料を得た。このようにして得られた試料につき、上記の重量平均分子量の測定法に従い、重量平均分子量を測定し、その値をスチレン重合体ブロックの重量平均分子量とした。
〔イソプレン重合体ブロックの重量平均分子量〕
それぞれ上記のようにして求められた、ブロック共重合体の重量平均分子量から、対応するスチレン重合体ブロックの重量平均分子量を引き、その計算値に基づいて、イソプレン重合体ブロックの重量平均分子量を求めた。
〔ブロック共重合体のスチレン単位含有量〕
上記の高速液体クロマトグラフィの測定における、示差屈折計と紫外検出器との検出強度比に基づいて求めた。なお、予め、異なるスチレン単位含有量を有する共重合体を用意し、それらを用いて、検量線を作成した。
〔ブロック共重合体組成物のスチレン単位含有量〕
プロトンNMRの測定に基づき求めた。
〔イソプレン重合体ブロックのビニル結合含有量〕
プロトンNMRの測定に基づき求めた。
〔ブロック共重合体組成物のメルトインデックス〕
ASTM D−1238(G条件、200℃、5kg)に準拠して測定した。
〔粘着付与樹脂の芳香族単量体単位含有量〕
プロトンNMRの測定に基づき求めた。
〔芳香族ビニル重合体樹脂の重量平均分子量〕
流速1.5ml/分のテトラヒドロフランをキャリアとする高速液体クロマトグラフィにより、標準ポリスチレン換算値として求めた。カラムは東ソー TSKgel HタイプG4000XL,G3000XL,G2000XLを連結したもの(カラム温度40℃)を用いた。
〔粘着付与樹脂および芳香族ビニル重合体樹脂の軟化点〕
JIS K 2531に従い、環球法により測定した。
〔芳香族ビニル重合体樹脂のガラス転移温度〕
JIS K7121(DSC法、加熱速度10℃/min)に準拠して求めた。測定装置としては、エスアイアイ ナノテクノロジー社製「EXSTAR DSC6220」を用いた。
〔ホットメルト粘接着剤組成物の50℃保持力〕
試料を幅10mmの粘着テープとし、被着体として硬質ポリエチレンを使用して、PSTC−6(米国粘着テープ委員会による保持力試験法)に準じ、接着部が10×25mm、負荷が3.92×10Pa、温度50℃にて、剥がれるまでの時間(分)により、保持力を評価した。値が大きいものほど、耐熱クリープ性に優れる。
〔ホットメルト粘接着剤組成物のせん断破壊温度(SAFT)〕
被着体としてステンレス鋼を使用し接着部が10×25mm、負荷が1.96×10Pa、温度上昇速度0.5℃/minにてせん断破壊温度(SAFT)を測定した。値が大きいものほど、高温での接着力に優れる。
〔ホットメルト粘接着剤組成物の溶融粘度〕
試料を加熱溶融させ、150℃における溶融粘度(mPa・s)を、ローターNo.27を使用し、サーモセル型ブルックフィールド粘度計により測定した。値が小さいものほど、塗工容易性に優れる。
〔参考例1〕
耐圧反応器に、シクロヘキサン23.3kg、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)2.6ミリモルおよびスチレン1.43kgを添加し、40℃で攪拌しているところに、n−ブチルリチウム176.2ミリモルを添加し、50℃に昇温しながら1時間重合した。スチレンの重合転化率は100重量%であった。引き続き、50〜60℃を保つように温度制御しながら、反応器にイソプレン6.30kgを1時間にわたり連続的に添加した。イソプレンの添加を完了した後、さらに1時間重合した。イソプレンの重合転化率は100%であった。次いで、カップリング剤としてジメチルジクロロシラン61.7ミリモルを添加して2時間カップリング反応を行い、ブロック共重合体Bとなるスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体を形成させた。この後、50〜60℃を保つように温度制御しながら、スチレン2.07kgを1時間にわたり連続的に添加した。スチレンの添加を完了した後、さらに1時間重合し、ブロック共重合体Aとなるスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体を形成させた。スチレンの重合転化率は100%であった。この後、重合停止剤としてメタノール352.4ミリモルを添加してよく混合し反応を停止した。なお、反応に用いた各試剤の量は、表1にまとめた。得られた反応液の一部を取り出し、各ブロック共重合体およびブロック共重合体組成物の重量平均分子量、ブロック共重合体中の各ブロック共重合体の重量比、各スチレン重合体ブロックの重量平均分子量、各イソプレン重合体ブロックの重量平均分子量、各ブロック共重合体のスチレン単位含有量、ブロック共重合体組成物のスチレン単位含有量ならびにイソプレン重合体ブロックのビニル結合含有量を求めた。これらの値は、表2に示した。以上のようにして得られた反応液100部(重合体成分を30部含有)に、酸化防止剤として、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール0.3部を加えて混合し、混合溶液を少量ずつ85〜95℃に加熱された温水中に滴下して溶媒を揮発させて析出物を得て、この析出物を粉砕し、85℃で熱風乾燥することにより、参考例1のブロック共重合体組成物を回収した。得られたブロック共重合体組成物については、メルトインデックスを測定した。測定値は、表2に示した。
Figure 2015196757
Figure 2015196757
〔参考例2,3〕
スチレン、n−ブチルリチウム、TMEDA、イソプレン、ジメチルジクロロシランおよ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参考例1と同様にして、参考例2および参考例3のブロック共重合体組成物を回収した。参考例2および参考例3のブロック共重合体組成物については、参考例1と同様の測定を行った。その結果を表2に示す。
〔参考例4〕
耐圧反応器に、シクロヘキサン23.3kg、TMEDA2.2ミリモルおよびスチレン1.85kgを添加し、40℃で攪拌しているところに、n−ブチルリチウム148.2ミリモルを添加し、50℃に昇温しながら1時間重合した。スチレンの重合転化率は100%であった。引き続き、50〜60℃を保つように温度制御しながら、反応器にイソプレン6.30kgを1時間にわたり連続的に添加した。イソプレンの添加を完了した後、さらに1時間重合した。イソプレンの重合転化率は100%であった。さらに引き続き、50〜60℃を保つように温度制御しながら、スチレン1.85kgを1時間にわたり連続的に添加した。スチレンの添加を完了した後、さらに1時間重合し、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体を形成させた。スチレンの重合転化率は100%であった。この後、重合停止剤としてメタノール296.4ミリモルを添加してよく混合し反応を停止した。得られた反応液の一部を取り出し、参考例1と同様の測定を行なった。これらの値は、表2に示した。以下の操作は、参考例1と同様にして、参考例4のブロック共重合体組成物を回収した。
〔参考例5〕
スチレン、n−ブチルリチウム、TMEDA、イソプレン、ジメチルジクロロシランおよ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参考例1と同様にして、参考例5のブロック共重合体組成物を回収した。参考例5のブロック共重合体組成物については、参考例1と同様の測定を行った。その結果を表2に示す。
〔実施例1〕
参考例1で得られたブロック共重合体組成物100部を攪拌翼型混練機に投入し、これに粘着付与樹脂(商品名「クイントン DX390N」、日本ゼオン社製、軟化点93℃で芳香族単量体単位含有量30重量%の脂肪族−芳香族共重合系の炭化水素樹脂)248部、芳香族ビニル重合体樹脂(商品名「エンデックス 160」、イーストマンケミカル社製、重量平均分子量8600、ガラス転移温度110℃で軟化点160℃のα−メチルスチレンと4−メチルスチレンとの共重合体)30部、軟化剤(商品名「サンピュアN−90S」、日本サン石油社製、ナフテン系プロセスオイル)57部および酸化防止剤(商品名「イルガノックス1010」、BASF社製)3部を添加して系内を窒素ガスで置換したのち、160〜180℃で1時間混練することにより、実施例1のホットメルト粘接着剤組成物を調製した。得られたホットメルト粘接着剤組成物は、厚さ50μmのポリエステルフィルムに30μmの厚さで塗工して放冷し、これにより得られた試料について、50℃保持力、せん断破壊温度および溶融粘度を評価した。その結果を表3に示す。
Figure 2015196757
〔実施例2〜5,比較例1〜4〕
用いるブロック共重合体組成物の種類および量、ならびに、粘着付与樹脂、芳香族ビニル重合体樹脂および軟化剤の量を表3に示す通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5および比較例1〜4のホットメルト粘接着剤組成物を調製した。得られたホットメルト粘接着剤組成物は、実施例1と同様に評価を行なった。その結果を表3に示す。
表3から、以下のようなことが分かる。すなわち、本発明のホットメルト粘接着剤組成物は、50℃における保持力が高いことから耐熱クリープ性に優れ、150℃での溶融粘度が低いことから、比較的低い温度での塗工が容易であり、さらに、せん断破壊温度にも優れる(実施例1〜5)。

Claims (2)

  1. 下記の一般式(A)で表されるブロック共重合体Aおよび下記の一般式(B)で表されるブロック共重合体Bからなるブロック共重合体組成物と、粘着付与樹脂とを含有してなるホットメルト粘接着剤組成物であって、
    ブロック共重合体組成物におけるブロック共重合体Aとブロック共重合体Bとの重量比(A/B)が10/90〜90/10であり、
    さらに、ガラス転移温度が90℃以上で、重量平均分子量が2000〜20000である芳香族ビニル重合体樹脂を含有してなる
    ホットメルト粘接着剤組成物。
    Ar1−D−Ar2 (A)
    (Ar−D−X (B)
    (一般式(A)および(B)において、Ar1およびArは、それぞれ、重量平均分子量が6000〜20000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、Ar2は、重量平均分子量が22000〜400000の芳香族ビニル重合体ブロックであり、DおよびDは、それぞれ、ビニル結合含有量が1〜20モル%の共役ジエン重合体ブロックであり、Xは単結合またはカップリング剤の残基であり、nは2以上の整数である。)
  2. さらに、軟化剤を含有してなる請求項1に記載のホットメルト粘接着剤組成物。
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