JP3153550B2 - ラジアルブロック共重合体、ホットメルト接着剤組成物、及びそれから作られる物品 - Google Patents
ラジアルブロック共重合体、ホットメルト接着剤組成物、及びそれから作られる物品Info
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Description
ck copolymers)、ホットメルト接着剤組成物(hot−me
lt adhesive compositions)、及びこれから作られる物
品に関する。具体的には、本発明は、樹脂ポリスチレン
ブロックセグメント及び樹脂ポリジエンブロックセグメ
ント、特に、ポリイソプレンブロック又はポリブタジエ
ン含有のポリイソプレンを主体とするブロックからなる
ラジアル(放射状)ブロック共重合体に関する。また、
本発明は、前記ブロック共重合体から作られるホットメ
ルト接着剤組成物、特に使い捨て物品(disposable art
icles)のアッセンブリに有用な接着剤の改良に関する
もので、ホットメルト接着剤組成物は、ポリエチレン又
はポリプロピレンの基材を、ティッシュ、不織布又は脱
脂綿等に接着させて使い捨て物品を作るのに使用され
る。
ソプレン−ポリスチレン及びポリスチレン−ポリブタジ
エン−ポリスチレンブロック共重合体から作ることは知
られている。米国特許出願第393,545号には、線状(lin
ear)ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブ
ロック共重合体、これらブロック共重合体に基づくホッ
トメルト接着剤組成物、これら接着剤から作られる物品
について開示されている。この出願に開示された線状ポ
リスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロック共
重合体、つまり線状pS−pI−pSブロック共重合体は、次
の式の何れかによって表わされることを特徴としてい
る:(1)pI−(pS−pI)n、但し、nは2であるか又
は2よりも大きい;(2)pS−(pI−pS)n、但し、n
は1であるか又は1よりも大きい;(3)(pS−pI)
n、但し、nは2であるか又は2よりも大きい;ここ
で、(1)(2)(3)のどの式の場合も、pSは、平均
分子量が約12,000〜約20,000、望ましくは約14,000〜約
19,000のポリスチレンブロックであり、pIは、平均分子
量が約30,000〜約70,000、望ましくは約35,000〜約60,0
00のポリイソプレンブロックであり、ブロック共重合体
の全分子量は、約60,000〜約110,000、望ましくは約70,
000〜約95,000であり、ポリスチレンブロックpS成分
は、ブロック共重合体の重量100部に対して、約27〜約5
0重量部、望ましくは約35重量部〜約45重量部である。p
S−pI−pSブロック共重合体は、どの実施例において
も、2つのpSブロック、つまりポリスチレンブロック
(これらブロックは末端のブロックでもよいし、そうで
なくてもよい)の間にpIブロック、つまりポリイソプレ
ンブロックが配置されていることを特徴としている。こ
のように、pS−pI−pSブロック共重合体は、3ブロック
共重合体でも、多ブロック共重合体でもどちらでもよい
が、3ブロック共重合体が望ましい。
重合体、相溶性(compatible)の一次粘着付与樹脂、望
ましくはさらに二次粘着付与剤又は可塑化用樹脂又は可
塑化用オイル、及び安定剤からなる。これらブロック共
重合体は、これら成分と所定の割合でブレンドされる
と、得られる接着剤は、剪断保持力が高く、剪断接着破
壊温度が高く、全体分子量は低粘度を得るのに十分に低
い。これら接着剤は、例えば、はけ塗り、スプレー、エ
アー注入器(air−extrusion)により、接合すべき部材
間に連続相又は非連続相として接着剤が施される使い捨
て物品、特に、接着剤が細く平行な帯状に、又は接着剤
の小滴がドット模様に施される多層構造(multi−line
construction)の使い捨て物品、例えばおむつ(diape
r)のように、耐水性のポリエチレン又はポリプロピレ
ンの外シートと、吸水性の内シートつまりティッシュを
接合するのに特に適していることがわかった。それら
は、生理用ナプキン、ベッドパッドを作るのにも適して
おり、その他の材料を追加する場合でも、また追加しな
い場合でも、パッケージングやカートンのシーリング、
雑誌や本の内張り、製本等の用途として、又は汎用の弾
性接着剤として有用である。
着剤は、例えば、「多層(マルチライン)」(又はマル
チドット)構造の製品を作るのに特に適していることが
わかった。細く平行な帯状(又はドット模様)に施され
るホットメルト接合剤は、高い接合強度を付与するため
に十分な接着力と凝集力を備えているから、応力を受け
ても、接合体は容易に分離することはない。さらに、接
着剤は、高い混合温度及び適用温度に耐えることがで
き、熱劣化及び接着特性の低下を招くことはなく、また
時刻後の耐熱性及び耐酸化性も良好である。これら接着
剤は、中位(moderate)の温度でもすぐれた性能を発揮
する。この特性が必要とされるのは、使い捨て物品は身
体に着用され、体温の毛で使用されるからである。これ
ら接着剤は、より高温でも良好な性能を発揮する。この
特性が必要とされるのは、製品が倉庫の保管中及び運送
中に高温におかれるためである。さらに又、これらのホ
ットメルト接着剤の粘度は低いから、接着剤が施される
べきポリエチレン又はポリプロピレン基材の歪を避ける
ために、低温で接着剤を用いることができる。それで
も、製本に有用なホットメルト接着剤、一般的な弾性接
着剤、多層構造のアッセンブリに有用なホットメルト接
着剤組成物、改良されたホットメルト接着剤組成物から
形成される多層構造の使い捨て用品に対する要請が依然
としてある。
ることを本発明の第1の目的とする。
メント及びポリジエンブロックセグメント、即ち、ポリ
イソプレンブロック又はポリブタジエン含有ポリイソプ
レンブロックからなる新規なラジアルブロック共重合
体、並びに、使い捨て用品、特に前記ラジアルブロック
共重合体から形成される多層構造の使い捨て用品の製造
に対して有用な改良されたホットメルト接着剤組成物に
関する。
れ、低粘度で破壊までの静的時間が長く、剥離接着強さ
が高く、タックが良好で、ポリエチレン又はポリプロピ
レンの基材に損傷を与える温度よりも低い温度にて、該
基材に対する接合力が良好なホットメルト接着剤組成物
を提供することにある。
はポリプロピレンの基材が、改良されたホットメルト接
着剤組成物の使用を介して、ティッシュ、又は不織ポリ
エチレン又はポリプロピレンの基材の一方又は両方に対
して接合される使い捨て用品、特に多層構造又はマルチ
ドット構造の使い捨て用品を提供することにある。
ることにより達成されるもので、本発明は、樹脂ポリス
チレンブロックセグメントと、樹脂ポリジエンブロック
セグメント、望ましくは、ポリイソプレンブロック又は
比較的少量のポリブタジエンを含有しポリイソプレンを
主体とするブロックからなる新規なラジアルブロック共
重合体によって具体化される。また、本発明は、前記の
新規な共重合体、相溶性の一次粘着付与樹脂、望ましく
は更に二次粘着付与樹脂又は可塑化オイル、及び安定剤
からなる新規なホットメルト接着剤組成物によって具体
化される。ホットメルト接着剤組成物の中で、特に、ラ
ジアルブロック共重合体は、ポリスチレンブロックの平
均分子量が十分に高いから、なかんずく、相溶性の粘着
付与樹脂、必要に応じて二次粘着付与樹脂又は可塑化オ
イル、及び安定剤と所定の割合にてブレンドされると、
剪断保持力が高く、剪断接着破壊温度が高く、全体の分
子量は、低粘度を得るのに十分に低いものが得られる。
スチレン−ポリイソプレン/ポリブタジエンブロック共
重合体は、次の式によって表わされることを特徴として
いる: (1) (pS−pI)nX (2) (pS−pI)nX ここで、pSはポリスチレン、pIはポリイソプレン、pBは
ポリブタジエン、Xはラジアルブロック共重合体の製造
に使用される多官能結合剤(multifunctional coupling
agent)の残留物であり、nは2よりも大きい数であっ
て、Xに付加(appended)される枝(branches)の数を
表わす。(pS−pI)nXのブロック共重合体の場合、nは
平均範囲が約2〜約6、望ましくは、約3〜約5であ
る;(pS−pI−pB)nXブロック共重合体の場合、nは、
平均範囲が約3〜約7、望ましくは、約3.5〜約4であ
る。式(1)又は(2)のどちらの場合も、pSは、分子
量の平均値(average number)が約10,000〜約25,000、
望ましくは約14,000〜約20,000のポリスチレンブロック
であり、pIは、分子量の平均値が約20,000〜約70,000、
望ましくは約20,000〜約40,000のポリイソプレンブロッ
クである。式(2)において、pS−pBは、ポリイソプレ
ン/ポリブタジエンブロック、又は末端にブタジエン又
はポリブタジエンを含むポリイソプレンブロックであ
り、pS−pB成分は、分子量の全平均値が約20,000〜約7
0,000、望ましくは約20,000〜約40,000である。式
(1)又は式(2)のラジアルブロック共重合体の平均
分子量の全体値(overall number)は、約90,000〜約38
0,000、望ましくは約100,000〜約240,000、より望まし
くは約120,000〜約200,000である。ポリスチレンブロッ
クpS成分の量は、ラジアルブロック共重合体の重量100
部に対して、約25〜約50重量部、望ましくは約27重量
部、約45重量部である。
チレンブロックセグメントと、樹脂ポリジエンブロック
セグメント、具体的には、式(1)に基づくポリイソプ
レンpI、又は式(2)に基づくポリイソプレン及びポリ
ブタジエンpI−pBから構成される。スチレンは、(pS−
pI)nX及び(pS−pI−pB)nXの両方のブロック共重合体
の樹脂pSブロックセグメントを作るために使用される。
式(1)において、イソプレンは、樹脂pIブロックセグ
メントを作るのに使用され、(pS−pI)ポリマーの鎖は
イソプレンのpSとの逐次的重合によって形成される。
(pS−pI)重合体の鎖、例えば、pS−pI−Liのリビング
ポリマー鎖(living polimer chains)は、炭素−リチ
ウム結合に対して反応性のサイト(sites)を3以上、
望ましくは4以上有する結合剤、例えばSiCl4と結合さ
れ、放射状又は多ブロック(pS−pI)nX共重合体を形成
する。式(2)で表わされる放射状つまり多ブロック共
重合体、(pS−pI−pB)nXを形成する際、pS−pI−pB−
Li重合体鎖は、pS−pI−Liのリビング重合体鎖をブダジ
エンと逐次的に重合させることにより形成される。同じ
ように、放射状又はマルチブロックの(pS−pI−pB)nX
共重合体は、pS−pI−pB−Liのリビング重合体鎖を、多
官能性又は4官能性の結合剤SiCl4と結合することによ
り作られる。このように、スチレンは重合されてpSが形
成され、次にイソプレンが導入されてpS−pIが形成され
る。次にブダジエンが導入されてpS−pI−pBが形成され
る。pS−pI−pB鎖は次に4官能性結合剤と結合され、
(pS−pI−pB)nXの放射状又は多ブロック重合体を形成
する。(pS−pI−pB)nX重合体のpI−pBセグメントにお
いて、ポリイソプレンは、重合体に対して、ブダジエン
又はポリブタジエン特性ではなく、主としてポリイソプ
レン特性を付与するのに十分な量が存在する。このよう
に、重合体のpI−pBセグメントにおいて、ポリイソプレ
ンの重量は、重合体のジエンの合計重量の50%を越えて
おり、pI/(pI+pB)>50wt.%である。これとは逆に、
ブダジエン又はポリブタジエンの重量は、重合体の中の
ジエンの合計重量の50%よりも少なく、pB/(pI+pB)
<50wt.%である。ジエンセグメントのポリブタジエン
部分は、(pI+pB)の合計重量、つまり重合体のジエン
成分に対して、望ましくは10%よりも少なく、最も望ま
しくは5%よりも少ない量である。
エンは、少量の含有によって、重合体の生成における結
合反応を高める効果があり、枝数の多い放射状重合体が
得られる。このプロセスをさらに説明すれば、発明の特
徴はより容易に理解されるであろう。この発明の放射状
重合体は、まず最初に、スチレン重合体を、シクロヘキ
サン等の不活性希釈剤の存在下で、第2ブチルリチウム
の如き反応開始剤と接触させることにより合成される。
次に、pS−Liによって表わされるリビングポリマーが形
成される。ポリスチレンのリビングポリマーpS−pIは、
次にイソプレンモノマーと接触させられ、pS−pI−Liに
よって表わされる製品が得られる。リビングポリマー
は、pS−pI−Liを、多官能性結合剤、つまりSiCl4のよ
うに3以上のサイトを有する結合剤と反応させることに
よって結合され(pS−pI)nXとして表わされる放射状構
造又は枝分れ構造の重合体を生成する。なお、Xは多官
能性結合剤と残留物であり、nは2よりも大きい数であ
る。或はまた、リビングポリマーpS−pI−Liは、少量の
ブダジエンモノマーと接触させることにより、pS−pI−
pB−Liの構造を有するリビングポリマーを生成する。こ
こで、pBはブダジエン又はポリブタジエンを表わす。pS
−pI−pB−Liを結合剤と結合することにより、(pS−pI
−pB)nXの構造を有する枝分かれした(branched)ブロ
ック共重合体を生成する。SiCl4を結合剤として用いて
作られる放射状重合体は、平均的には、nの値がおおよ
そ4の(pS−pI−pB)nX重合体を生成する。これに対
し、(pS−pI)nX重合体を別の同じ様な方法で作る際、
nは3に非常に近くなる。重合体鎖のpIセグメントのpI
セグメントの末端全部に少なくとも1分子のブダジエン
を配備するのに必要な量だけ(示唆されているように、
より多くの量を添加できるけれども)、添加する必要が
ある。この発明のラジカルブロック共重合体は、どちら
の場合も、適当な粘着付与剤、可塑剤オイル及び酸化防
止剤と合成するとき、予期し得ぬほど良好なホットメル
ト接着剤を生成することがわかった。
のサイトを3以上、望ましくは4個有するものである。
適当な結合剤は、式X(L)nで表わされる組成物であ
り、Xは結合部分の残部、Lは適当なリービンググルー
プ(leaving group)を表わす。この種結合剤として、S
iCl4の如きハロゲン化シリカ、つまり、1又は2以上の
ハロゲン化物が、メチルトリクロロシランの如きヒドロ
カルビル基;エポキシド化された亜麻仁油、エポキシド
化された大豆油の如きエポキシ化合物;四アクリル酸ペ
ンタエリトリットの如きアクリル酸マルチエステル;エ
ポキシシラン;ジビニルベンゼン等のジビニル化合物、
と置換されたシラン化合物を例示することができる。
ブロック共重合体の重量に対して、約15%〜約35%、望
ましくは約20%〜約30%の範囲のラジアルブロック共重
合体を含んでおり、pI成分又はpI−pB成分は、夫々、平
均分子量が約20,000〜約70,000、望ましくは約20,000〜
40,000であり、pS成分は、平均分子量が約10,000〜約2
5,000、望ましくは約14,000〜約20,000のポリスチレン
であり、ブロック共重合体の全体の分子量は、約90,000
〜約380,000、望ましくは約100,000〜約240,000であ
り、pS成分の量は、ラジアルブロック共重合体の重量10
0部につき、約25〜約50重量部、望ましくは約27〜約45
重量部であり、該接着剤組成物は、さらに次のものを有
している;ホットメルト接着剤組成物の重量に基づい
て、約45〜約70%、望ましくは約50〜約60%の相溶性一
次粘着付与樹脂;ホットメルト接着剤組成物の重量に基
づいて、0〜約30%、望ましくは約5〜約20%の可塑剤
オイル又は二次粘着付与樹脂の1種又は2種;及び、ホ
ットメルト接着剤組成物の重量に基づいて、約0.1〜約
2%、望ましくは約0.5〜約1.5%の安定剤。
pI)nX又は(pS−pI−pB)Xのラジアルブロック共重合
体は、比較的高いスチレン成分の中間で、全体の分子量
が低く、一次粘着付与樹脂、二次粘着付与樹脂又は可塑
化オイル及び安定剤が添加されたもので、使い捨て物品
を作るのに非常に適した特性を有していることがわかっ
た。使い捨て物品は、接合すべき基材間に、接着剤がス
プレー、エアー注入器によって連続相又は非連続相とし
て施され、特に、接着剤が、細く平行な帯状、渦巻き状
に、又は接着剤の小滴がドット模様に施される多層構造
であり、例えばおむつ製造において、耐水性のポリエチ
レン又はポリプロピレンの外シートと、吸水性の内シー
ト又はティッシュを接合するのに使用することができ
る。これらの接着剤組成物は、生理用ナプキン、ベッド
パッドの作製用としても適しており、その他の材料を追
加する場合でも、また追加しない場合でも、パッケージ
ングやカートンのシーリング、雑誌や本の内張り、製本
等の用途として、又は汎用の弾性接着剤として有用であ
る。これらのホットメルト接着剤組成物は溶融すること
ができ、比較的低温から高温まで、熱劣化を起こすこと
なく、窒素ガス雰囲気中で維持することができる。組成
物は、例えば、細い線状又はたくさんのドット模様のよ
うに、連続又は非連続フィルムとして、流動体の形態に
て、ポリエチレン及びポリプロピレンの基材に適用する
ことができ、ポリエチレン又はポリプロピレンの基材を
損傷する虞れはない。これらのホットメルト接着剤組成
物は、生理用ナプキンを作るのに必要な外側シート、又
は吸収パッドが重ねられたラッパーを接合する際、構造
的機能を果たす。流動体として施されるホットメルト接
着材組成物は、重なり領域に浸透し、ラッパーとして供
される外側シートの内側にある吸収パッドを接合してシ
ールする。
は、炭化水素樹脂、合成ポリテルペン、ロジンエステル
及び天然テルペンを挙げることができる。これらは、周
囲温度では半固体又は固体であり、一般的には約70℃〜
約135℃、望ましくは約85℃〜約120℃の温度では軟らか
く液状になる。一次粘着付与樹脂の例として、(1)天
然及び改質(modified)ロジン、例えば、ガムロジン、
ウッドロジン、トール油、蒸留ロジン、水素添加(hydr
ogenated)ロジン、二量重合ロジン及び重合ロジン等;
(2)グリセロール及びペンタエリトリットエステル、
例えば、ペールロジン、ウッドロジンのグリセロールエ
ステル、水素添加ロジンのグリセロールロジン、重合ロ
ジンのグリセロールエステル、水素添加ロジンのペンタ
エリトリットエステル及びロジンのフェノール改質ペン
タエリトリットエステル;(3)天然テルペンの共重合
体及び三量体、例えば、スチレン/テルペン及びアルフ
ァメチルスチレン/テルペン;(49ASTM法E28−58Tによ
って決定される軟化点が約80℃〜約150℃のポリテルペ
ン樹脂;後者のピリテルペン樹脂は、一般的には、適度
に低い温度にてフリーデル−クラフツ触媒の存在下でピ
ーネンとして知られている二環モノテルペンの如きテル
ペン炭化水素の重合によって生じる。また、水素添加ポ
リテルペン樹脂も含まれている。;(5)フェノール改
質テルペン樹脂及び水素添加誘導体、例えば、酸化媒体
中で二環テルペン及びフェノールの凝縮(condensatio
n)によって生じる樹脂生成物;(6)ボール&リング
軟化点が約70℃〜約135℃の脂肪族系石油炭化水素樹
脂;後者の樹脂は、主としてオレフィンとジオレフィン
からなるモノマーの重合によって生じるもので、水素添
加脂肪族系石油炭化水素樹脂;(7)芳香族系石油炭化
水素樹脂、芳香族と脂肪族パラフィン炭化水素樹脂の混
合物、及びその水素添加誘導体;(8)芳香族改質石油
炭化水素樹脂及びその水素添加誘導体;(9)脂環式石
油炭化水素樹脂及びその水素添加誘導体、が挙げられ
る。この発明の実施に使用される一次粘着付与樹脂の望
ましい例は、上記(1)(3)(7)である。適当な二
次粘着付与樹脂は、常温で液体の種類の樹脂である。
ることができる。可塑化オイルは、二次粘着付与剤に代
えて使用してよいし、又は二次粘着付与剤と共に使用し
て、粘度を低下させて粘着特性を改善することができ
る。使用に適した可塑化オイルとして、植物油、動物油
及びそれらの誘導体(derivatives)だけでなく、オレ
フィンオリゴマー、低分子重量ポリマーを挙げることが
できる。石油から得られたオイルを使用することもでき
るが、芳香族系炭化水素の割合が少ない(オイルの30%
未満が望ましく、15%未満がより望ましい)、比較的沸
点の高い物質であらねばならない。或はまた、オイルは
全体的に非芳香性のものでもよい。オリゴマーは、ポリ
プロピレン、ポリブチレン、水素添加ポリイソプレン、
水素添加ポリブタジエン、ポリピペリレン、ピペリレン
とイソプレンの共重合体等、平均分子量が約350〜約10,
000のものである。植物油と動物油として、通常の脂肪
酸と、その重合生成物を挙げることができる。
oxidant)は、イオウ及びリン含有フェノールの如き高
分子量の束縛フェノール(hindered phenols)及び多官
能性フェノールを挙げることできる。束縛フェノール
は、当該分野の技術者にとって周知であり、フェノール
化合物として特徴づけられ、フェノールヒドロキシル基
に非常に近い立体的バルキー基(sterically bulky rad
icals)をも含んでいる。特に、第3ブチル基は、一般
的には、ベンゼン環の中で、フェノールヒドロキシ基に
関するオルト位置の少なくとも1個と置換される。これ
ら立体的にバルキー置換されたラジカルがヒドロキシル
基の近傍に存在すると、そのストレッチング周波数を遅
らせ、それに対応してその反応性を遅らせる働きがあ
る。この立体障害(steric hindrance)により、フェノ
ール化合物はその安定化特性がもたらされる。代表的な
束縛フェノールとして、1,3,5−トリメチル2,4,6−トリ
ス(3,5−di−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジ
ル)ベンゼン;ペンタエリトリットテトラキス−3(3,
5−ジ−第3ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピ
オネート;n−オクタデシル−3,3,5−di−tert−ブチル
−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート;4,4′−
メチルエンビス(2,6−tert−ブチルフェノール);4,
4′−チオビス(6−tert−ブチル−o−クレゾール);
2,6−di−tert−ブチルフェノール;6−(4−ヒドロキ
シフェノキシ)−2,4−ビス(n−オクチル−チオ)−
1,3,5,21トリアジン;di−n−オクタデシル3,5−di−te
rt−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルフォスフォネ
ー;2−(n−オクチルチオ)エチル3,5−di−tert−ブ
チル−4−ヒドロキシ−ベンゾエート;ソルビトール
[ヘクス3−(3,5−di−tert−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)−プロピオネート]、を挙げることができ
る。
合体を、一次粘着付与樹脂、二次粘着付与樹脂又は可塑
化オイル、及び安定剤とブレンドすることにより調製さ
れる。接着剤組成物の調製において、これら物質の添加
順序は任意であり、同時に添加することもできる。商業
的規模で実施する場合、一次粘着付与樹脂と共重合体
は、二次粘着付与樹脂又は可塑化オイルと安定剤を同時
に添加するときも添加しないときも、一次粘着付与樹脂
と共重合体は、十分高い温度でブレンドされて、流動溶
融物(fluid melt)を生成する。例えば、共重合体は、
約130℃〜約200℃、望ましくは約150℃〜約180℃の温度
にて、固体の相溶性一次粘着付与樹脂とブレンドし、流
動溶融物を生成する。二次液体粘着付与樹脂、つまり可
塑化オイルと安定剤は、溶融物(メルト)に添加するこ
とができる。或はまた、流動溶融物は、最初から存在す
る接着剤組成物の全ての成分を用いて調製することがで
きる。
かにする。なお、実施例は本発明を限定するものではな
い。なお、特に特定しない限り、すべて重量単位で示す
ものとする。
るために調製されたニートラジアル(neat radial)と
線状ブロック共重合体の組成及び特性は、技術「a」
「b」「c」によって求めた。前記ラジアル、及び線状
ブロック共重合体から作られた接着剤組成物の性能特性
の評価は、試験方法「d」乃至「f」を用いて行なっ
た。
成分は、プロトンnmrスペクトラから求めた。サンプル
は、重水素化テトラクロロエタン/テトラクロロエチレ
ンの混合物の中で溶解し、Bruker90MHzのスペクトロメ
ータで分析した。スチレン成分は、V.D.Mochel,Rubber
Chem.and Tech.34 40,1200(1967)の方法にによるスペ
クトラから計算した。
は、J.R.Runyon.et al.J.Polym.Sci.13,2359(1969)に
記載された方法を用いて、GPCにより求めた。
流量(MFR)は、条件「G」(200℃、5Kg重量)を用い
て、ASTM法D−1238−82により求めた。
は、Brookfieldのサーモセル粘度計を用いて、130℃の
温度で測定した。マルチライン、スプレー及び繊維化装
置の処理には、接着剤の粘度は低いものでなければなら
ない。また、ポリオレフィンの支持体(backing)が歪
まないようにするために、粘度は、比較的低い処理温度
で小さくなければならない。
emperature,SAFT)は、剪断モードにて一定の圧力下で
接合部を引っ張り、10゜F/15分の昇温速度に耐え得る接
着力を測定するものである。ステンレス鋼の試験板に、
4.5ポンド(1b.)のゴムローラを用いて、マイラー(ポ
リエステル)基材を接着し、1インチ×1インチの接合
部を形成した。試験板は、32℃のオーブン内で垂直方向
に吊るし、平衡に達するまで放置した。接着剤テープの
自由端から1kgのおもりを吊るし、温度を10゜F/15分の
速度で上昇させた。テープとおもりが試験板から落下し
たときの温度を記録した。3回の測定値の平均を、SAFT
の結果として示している。使い捨て用品のように、保管
及び運送中にしばしば高温におかれる物品に対しては、
接着剤の破壊温度は高くなければならない。さらに、こ
れらの物品は体温で使用(着用)される。
するまでの静的時間のテスト)。
及びASTM D−3654に記載されている一般的な手順に基づ
いて求めた。ステンレス鋼の試験板に、4.5ポンド(1
b.)のゴムローラを用いて、1インチ×0.5インチの接
合部を形成した。試験板は、垂直方向に吊るして、35℃
の温度で平衡させた。接着剤テープの自由端から1kgの
おもりを吊るした。テープおともりが試験板から落下し
たときの時間を記録した。4回の測定値の平均を、剪断
保持力(単位は分)として示している。破損までの時間
が長いことは接合力が強いことを意味するから、使い捨
て用品のように、使用中、局部的にかなりの応力を受け
る物品は、この時間が長い方が望ましい。
は、本発明の(pS−pI−pB)nXの放射状重合体の合成と
特性について記述するものである。一方、実施例5乃至
実施例7は、(pS−pI)nXの放射状重合体の合成と特性
について記述するものである。比較例9は、アメリカ特
許出願第393,545号に記載された種類のもので、線状pS
−pI−pSの線状ブロック共重合体である。;接着剤に作
られたときの性能は、本発明のラジアルブロック共重合
体のものと実質的に同じである。比較例8は、放射状ス
チレン−ブダジエンブロック共重合体であり、そのスチ
レン成分は本発明のものと近似しているが、得られる接
着剤はSAFTの性能が本発明の放射状重合体よりも劣って
いる。比較例10乃至比較例12は、市販の重合体から接着
剤組成物に調合したもので、さらに比較テストを実施し
た。比較例10は、シェル・ケミカル・カンパニー製の放
射状ポリスチレン−ポリブタジエン共重合体から作った
接着剤組成物の性能特性を示している。比較例11は、フ
ィアストン・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー線の
線状マルチブロックポリスチレン−ポリブタジエン共重
合体から調合した接着剤組成物である。比較例12は、エ
ニケム・アメリカズ・インコーポレイテッド製の線状ポ
リスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンから作った
接着剤組成物である。
られたブロック共重合体の調製、及びブロック共重合体
の特性は次の通りである。
12.6kgのシクロヘキサンと、905gのスチレンを加えた。
反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシクロ
ヘキサン溶液0.28Mを147gを加えた。50分間に亘って、
重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで冷却
し、イソプレンを1148g加えた。イソプレンを32分間、
重合し、その間、反応温度の最高温度は68℃に達した。
32分間の終りに、ブダジエン34gを添加し、更に30分間
重合した。次に、14gのSiCl4を11分かけてゆっくりと加
えた。反応をさらに15分間継続し、過剰のイソプロパノ
ールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキルを冷却
した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に添加
し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時間か
けて液化した。
ィー(size exclusion chromatography)は2つのピー
クを示した。高分子量のピークは、放射状又は星形重合
体が全重合体の78%であり、低分子量のピークは、全重
合体の22%であり、SiCl4を用いて鎖の末端を結合する
前にジブロックを作るブロックである。ゲル浸透(gel
−permeation)マクロトグラフィーGPCから、放射状重
合体の各腕(アーム)は、分子量18,000のポリスチレン
ブロックと、分子量22,800のポリジエンからなることが
わかった。メルトの流量(Melet Flow Rate)は61.8で
あった。物質の最終引張強度は、2763psiであった。
12.6kgのシクロヘキサンと、718gのスチレンを加えた。
反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシクロ
ヘキサン溶液0.317Mを134.6gを加えた。60分間に亘っ
て、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで冷
却し、イソプレンを1328g加えた。イソプレンを25分
間、重合し、その間、反応温度の最高温度は77℃に達し
た。25分間の終わりに、ブダジエン34gを添加し、更に1
8分間重合いた。次に、13gのSiCl4を6分かけてゆっく
りと加えた。反応をさらに19分間継続した後、過剰のイ
ソプロパノールを反応混合物に添加し、残留Liアルキル
を冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に
添加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時
間かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の86%であり、低分子量
のピークは、全重合体の14%であり、SiCl4を用いて鎖
の末端を結合する前にジブロックを作るブロックであ
る。GPCから、放射状重合体の各アームは、分子量16,56
0のポリスチレンブロックと、分子量30,620のポリジエ
ンから構成されていることがわかった。メルトの流量は
18.7であった。物質の最終引張強度は、4430psiであっ
た。
12.6kgのシクロヘキサンと、970gのスチレンを加えた。
反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシクロ
ヘキサン溶液0.317Mを139.0gを加えた。88分間に亘っ
て、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで冷
却し、イソプレンを1086g加えた。イソプレンを39分
間、重合し、その間、反応温度の最高温度は66℃に達し
た。39分間の終りに、ブダジエン34gを添加し、更に33
分間重合した。次に、13gのSiCl4を8分かけてゆっくり
と加えた。反応をさらに18分間継続し、過剰のイソプロ
パノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキルを
冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に添
加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時間
かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の87%であり、低分子量
のピークは、全重合体の13%であり、SiCi4を用いて鎖
の末端を結合する前にジブロックを作るブロックであ
る。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量20,960の
ポリスチレンブロックと、分子量23,440のポリジエンか
らなることがわかった。メルトの流量は29.4であった。
物質の最終引張強度は、3316psiであった。
12.6kgのシクロヘキサンと、851gのスチレンを加えた。
反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシクロ
ヘキサン溶液0.317Mを121.8gを加えた。54分間に亘っ
て、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで冷
却し、イソプレンを1200g加えた。イソプレンを31分
間、重合し、その間、反応温度の最高温度は74℃に達し
た。31分間の終りに、ブダジエン34gを添加し、更に20
分間重合した。次に、12gのSiCl4を6分かけてゆっくり
と加えた。反応をさらに16分間継続し、過剰のイソプロ
パノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキルを
冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に添
加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時間
かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の87%であり、低分子量
のピークは、全重合体の13%であり、SiCi4を用いて鎖
の末端を結合する前にジブロックを作るブロックであ
る。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量20,730の
ポリスチレンブロックと、分子量29,200のポリジエンか
らなることがわかった。メルトの流量は21.9であった。
物質の最終引張強度は、3500psiであった。
12.6kgのシクロヘキサンと、901gのスチレンを加えた。
反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシクロ
ヘキサン溶液0.317Mを129.0gを加えた。55分間に亘っ
て、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで冷
却し、イソプレンを1147.1g加えた。イソプレンを31分
間、重合し、その間、反応温度の最高温度は69℃に達し
た。31分間の終りに、23.7gのSiCl4を6分かけてゆっく
りと加えた。反応をさらに30分間継続し、過剰のイソプ
ロパノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキル
を冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に
添加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時
間かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の82.2%であり、低分子
量のピークは、全重合体の17.8%であり、SiCi4を用い
て鎖の末端を結合する前にジブロックを作るブロックで
ある。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量21,021
のポリスチレンブロックと、分子量26,755のポリイソプ
レンからなることがわかった。メルトの流量は8.1g/10
であった。物質の最終引張強度は、3620psiであった。
12.6kgのシクロヘキサンと、714.8gのスチレンを加え
た。反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシ
クロヘキサン溶液0.317Mを111.7gを加えた。53分間に亘
って、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで
冷却し、イソプレンを1327.4g加えた。イソプレンを41
分間、重合し、その間、反応温度の最高温度は74℃に達
した。41分間の終りに、20.5gのSiCl4を6分かけてゆっ
くりと加えた。反応をさらに30分間継続し、過剰のイソ
プロパノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキ
ルを冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液
に添加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3
時間かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の78.7%であり、低分子
量のピークは、全重合体の21.3%であり、SiCi4を用い
て鎖の末端を結合する前にジブロックを作るブロックで
ある。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量19,138
のポリスチレンブロックと、分子量35,541のポリイソプ
レンからなることがわかった。メルトの流量は5.7g/10
であった。物質の最終引張強度は、4210psiであった。
12.6kgのシクロヘキサンと、964.2gのスチレンを加え
た。反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシ
クロヘキサン溶液0.317Mを118.5gを加えた。53分間に亘
って、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで
冷却し、イソプレンを1087.3g加えた。イソプレンを35
分間、重合し、その間、反応温度の最高温度は69℃に達
した。35分間の終りに、21.8gのSiCl4を6分かけてゆっ
くりと加えた。反応をさらに32分間継続し、過剰のイソ
プロパノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキ
ルを冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液
に添加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3
時間かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の84.8%であり、低分子
量のピークは、全重合体の15.2%であり、SiCi4を用い
て鎖の末端を結合する前にジブロックを作るブロックで
ある。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量24,534
のポリスチレンブロックと、分子量27,666のポリジエン
からなることがわかった。メルトの流量は8.9g/10分で
あった。物質の最終引張強度は、3340psiであった。
12.5kgのシクロヘキサンと、911.6gのスチレンを加え
た。反応器の温度を50℃にし、第2ブチルリチウムのシ
クロヘキサン溶液0.317Mを170.8gを加えた。46分間に亘
って、重合を継続して行なった。反応混合物を50℃まで
冷却し、ブタジエンを1123g加えた。ブタジエン46分
間、重合し、その間、反応温度の最高温度は69℃に達し
た。46分間の終りに、21.5gのSiCl4を10分かけてゆっく
りと加えた。反応をさらに17分間継続し、過剰のイソプ
ロパノールを反応混合物に添加した後、残留Liアルキル
を冷却した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に
添加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時
間かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、放
射状又は星形重合体が全重合体の76.3%であり、低分子
量のピークは、全重合体の23.7%であり、SiCi4を用い
て鎖の末端を結合する前にジブロックを作るブロックで
ある。GPCから、放射状重合体の各腕は、分子量15,635
のポリスチレンブロックと、分子量19,264のポリジエン
からなることがわかった。メルトの流量は28.8g/10であ
った。
5.8gのスチレンモノマーを加えた。混合物は60℃まで加
熱され、第2ブチルリチウムの反応開始剤の0.70モルの
シクロヘキサン溶液を7.8mlを加えた。41分間、反応温
度を58℃まで下げてから、イソプレンを118.5g加えた。
39分後、1,2−ジブロモエタンのシクロヘキサン0.12Mを
32ml、11分間かけて添加して、スチレン−イソプレンの
ジブロックのリビングポリマーを結合させて、線状スチ
レン−イソプレン−スチレンのトリブロックポリマーを
生成した。束縛フェノール酸化防止剤を重合体溶液に添
加し、次に、100℃の真空オーブンの窒素中で、3時間
かけて液化した。
ィーは2つのピークを示した。高分子量のピークは、線
状のトリブロック重合体が重合体の86.5%であり、低分
子量のピークは、全重合体の13.5%であり、DBEを用い
て鎖の末端を結合する前にジブロックを作るブロックで
ある。GPCから、スチレンブロックの分子量は16,660、
ポリイソプレンのミッドブロックの分子量は42,580であ
ることがわかった。メルトの流量は50g/l0分であった。
一次粘着付与樹脂(Zonatac 105L,アリゾナ・ケミカ
ル)220部、Tufflo 6056(可塑剤オイル,ライオンデル
・ペトロリアム・カンパニー)を80部、Irganox 1010
(安定剤,チバ・ガイギー)を3部、組み合わせること
により、均質な接着剤ブレンドを生成した。接着剤は、
厚さ2milのマイラー(ポリエステル)の支持体の上にコ
ーティングし、厚さ1.5milの接着剤フィルムを形成し
た。
している。表中、(pS−pI−pB)nX及び(pS−pI)nXの
ラジアルブロック共重合体の接着剤調合物、つまり、本
発明の「ゴム(rubbers)」は、実施例1乃至実施例7
として示しており、本発明のものではないゴムから調製
した接着剤調合物は、比較例8乃至比較例12として示し
ている。表の第1欄と第2欄は、供試例とゴムの種類を
示している。第3欄〜第6欄は、夫々、MFR(メルトの
流量)、ゴム中のスチレン成分の合計量(重量%)、ゴ
ム中のポリスチレン(pS)ブロック成分の分子量、及び
ゴム中のポリイソプレン(pI)ブロック成分の分子量で
ある。第7欄〜第9欄は、接着剤調合物に実施した試験
の結果であり、夫々、接着剤の粘度、SAFT、及び保持力
を表わしている。本発明の接着剤組成物、つまり実施例
1〜実施例7は、SAFT(高温抵抗性)と保持力(破壊ま
での静的時間)にすぐれていることがわかる。
ジアルブロック重合体から作られた接着剤組成物の性能
を示している。重合体中のスチレン、ポリスチレン分子
量、及びポリジエン分子量は全て、本発明を実施するた
めに必要とされるラジアルブロック共重合体の望ましい
範囲内である。すぐれた接着特性を得るためには、これ
らのパラメータはどれも規定範囲内にあらねばならな
い。比較例8は、本発明のものではない放射状スチレン
−ブタジエン共重合体の接着剤組成物の性能特性を示す
もので、共重合体のスチレン成分及びメルト流量は本発
明の放射状ポリマーと同等であるが、性能は不十分であ
る。その剪断による接着破壊SAFTは非常に悪い。スチレ
ン−イソプレン共重合体は、同じ分子量のスチレン−ブ
ダジエン共重合体よりも本来的に粘度が低いから、スチ
レン−イソプレン共重合体は、より高い分子量のpSブロ
ックから作ることができる点においてよりすぐれてい
る。その結果、スチレン−イソプレン共重合体を作るの
に、よりすぐれたSAFTを用いることができる。比較例9
は、前掲米国特許出願第393,545号に記載された線状pS
−pI−pS共重合体から作られた接着剤組成物の性能特性
を示している。比較例10、11及び12は、市販の共重合体
から作られた接着剤組成物を表わしており、これら共重
合体の特性は、すぐれたホットメルト接着剤を得るため
に必要な前記要件から逸脱するものである。比較例10
(Kraton D 1122)は放射状の(pS−pI)nXブロック共
重合体、比較例11(Stereon 34 840A)は(pS−pB)n
−pSの線状多ブロック共重合体、そして比較例12(Euro
prene SOL T 193B)は線状pS−pI−pSブロック共重合体
である。表に示されるように、実施例1乃至実施例7
は、粘度が低く、SAFTが高く、35℃での保持力が高い。
ホットメルト接着剤組成物から調製することができる。
これは、ホットメルト接着剤組成物の重量に対して、炭
化水素つまり石油から作られるワックス0〜約5%、望
ましくは約0.5〜約5%を、ホットメルト接着剤組成物
に添加すればよい。石油から作られたワックスとして、
融点が約55℃〜約110℃のパラフィン、ミクロクリスタ
リンワックスのほか、低分子量ポリエチレン及びフィッ
シャートロップシュワックスを挙げることができる。
形をなし得ることは明らかであろう。
Claims (12)
- 【請求項1】ポリスチレンブロックセグメントと、末端
がブタジエンであるポリイソプレンブロックセグメント
を含むラジアルブロック共重合体であって、該共重合体
は、次式 (pS−pI−pB)nX によって表されることを特徴としており、 ここで、pSはポリスチレン、pIはポリイソプレン、pBは
ポリブタジエン、Xはラジアルブロック共重合体の製造
に使用される多官能性結合剤の残留物、nは2よりも大
きな数であって、Xに付加される枚の数を表わし、 pSは分子量の平均値が10,000〜25,000、pI−pBは分子量
の平均値が20,000〜70,000、ブロック共重合体の平均分
子量の全体値は90,000〜38,000であり、pSの量は、ラジ
アルブロック共重合体の重量100部につき、少なくとも2
0〜50部であり、更にpI−pBブロックにおけるポリイソ
プレンの重量は、50重量パーセントよりも多い。 - 【請求項2】ラジアルブロック共重合体のうち、pI+pB
の分子量の平均値は20,000〜40,000、pSの分子量の平均
値は14,000〜20,000、共重合体の平均分子量の全体値は
100,000〜240,000であり、pSの量は、共重合体の重量10
0部につき、27部〜45部である、請求項1のラジアルブ
ロック共重合体。 - 【請求項3】nは3以上である、請求項1乃至請求項2
の何れかのラジアルブロック共重合体。 - 【請求項4】Xは−Siである、請求項1乃至請求項3の
何れかのラジアルブロック共重合体。 - 【請求項5】pI−pBブロックにおけるポリブタジエンの
重量は10重量パーセントよりも少ない、請求項1乃至請
求項4の何れかのラジアルブロック共重合体。 - 【請求項6】pI−pBブロックにおけるポリブタジエンの
重量は5重量パーセントよりも少ない、請求項1乃至請
求項5の何れかのラジアルブロック共重合体。 - 【請求項7】粘着付与樹脂、安定剤及び請求項1乃至請
求項6の何れかのラジアルブロック共重合体を含んでい
る、接着剤組成物。 - 【請求項8】組成物中、重量%にて、共重合体15%〜35
%、相溶性一次粘着付与樹脂45%〜70%、可塑化オイル
又は二次粘着付与樹脂5%〜20%、及び安定剤0.1%〜
2%を含んでいる、請求項7の接着剤組成物。 - 【請求項9】接着剤組成物の中に、炭化水素ワックス5
重量%以下をさらに含んでいる、請求項7又は8の接着
剤組成物。 - 【請求項10】ポリエチレン又はポリプロリレンの基材
が、請求項7〜9の何れかの接着材組成物を用いて、テ
ィッシュ、水分吸収シート、不織布又は吸収綿に接合さ
れている使い捨て物品。 - 【請求項11】使い捨て物品は、おむつ、生理用ナプキ
ン及びベッドパッドから選択される請求項10の物品。 - 【請求項12】使い捨て物品の接着剤要素は、連続若し
くは非連続の相として施されるか、細く平行な帯状若し
くは渦巻き形に施されるか、又は接着剤小滴のドット模
様として施される、接着剤10の物品。
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