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

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 Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物、ホットメルト接着剤、自動車部材、及び衛生材料部材に関する。
ホットメルト接着剤のベースポリマーとして、その用途に応じてEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)、EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)、EAA(エチレン−アクリル酸共重合体)、EMMA(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体)等のエチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、APAO(アモルファスポリα−オレフィン)、POE(ポリオレフィンエラストマー)、オレフィンブロック共重合体(OBC)等のオレフィン系樹脂、SIS(スチレン−イソプレン−スチレン共重合体)、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体)及びそれらの水添物等の合成ゴムの他、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂、ウレタン系樹脂等が用いられている。
上記ベースポリマーを用いた粘接着剤組成物として、例えば、ポリα−オレフィン、低粘度のスチレン系ブロックコポリマー及び粘着付与樹脂のブレンドを含む非感圧接着剤組成物や、特定の非晶性α−オレフィン系共重合体及び特定のスチレン系ブロック共重合体を含む粘着剤組成物等が提案されている(特許文献1乃至3参照)。
また、ホットメルト接着剤は、加熱溶融状態で圧着した後に冷却することで固化して接着する特性(ホットメルト接着性)を有し、無溶剤で安全性が高く、瞬間接着及び高速接着が可能であることから、紙加工、木工、衛生材料及び電子分野等の幅広い分野で使用されている。
特許第6001685号公報 特開2012−236895号公報 特許第6039693号公報
例えば、伸縮性が求められる衛生材料部材の接着や異種材料同士の接着では、用いられるホットメルト接着剤に伸縮性が要求される。
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。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、伸縮性に優れ、高い接着力及び透明性を有する熱可塑性樹脂組成物、ホットメルト接着剤、自動車部材、並びに衛生材料部材を提供することを目的とする。
本発明者は、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、下記の発明により当該課題を解決できることを見出した。
すなわち、本願開示は、以下に関する。
[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。
本発明によれば、伸縮性に優れ、高い接着力及び透明性を有する熱可塑性樹脂組成物、ホットメルト接着剤、自動車部材、並びに衛生材料部材を提供することができる。
実施例1の熱可塑性樹脂組成物シートの動的粘弾性測定チャートである。 比較例2の熱可塑性樹脂組成物シートの動的粘弾性測定チャートである。 実施例1の熱可塑性樹脂組成物シート表面のSEM写真である。 比較例2の熱可塑性樹脂組成物シート表面のSEM写真である。 実施例1の熱可塑性樹脂組成物シートのSPM観察結果である。 比較例2の熱可塑性樹脂組成物シートのSPM観察結果である。
[熱可塑性樹脂組成物]
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。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、前記オレフィン系重合体(a)と共に前記水添ブロック共重合体(b)を特定の割合で含むことにより、該オレフィン系重合体(a)と、該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する。これにより、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、優れた伸縮性とともに、高い接着力及び透明性を有することとなる。
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は、例えば、該オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)からなる熱可塑性樹脂組成物を熱プレスして得られる厚さ1mmのシートをテトラヒドロフランに5分間浸漬してエッチング処理した後、該シート表面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することにより確認することができる。分子レベルで相溶している場合、熱可塑性樹脂組成物シート表面は前記エッチング処理後も凹凸の少ない均一な表面となる。一方、分子レベルで相溶していない場合、前記エッチング処理により水添ブロック共重合体(b)が溶解して除かれるため、熱可塑性樹脂組成物シート表面には、長辺が10μm以上の大きさの凹部が発生する。
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。
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場合、凹部の長辺の大きさは10μm未満である。熱可塑性樹脂組成物の接着力、伸縮性及びヘーズのバランスが良好となることから、凹部の長辺の大きさは8μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。また、凹部の長辺の大きさの下限値は特に限定されないが、0.1μm以上であってもよい。特に好ましくは0μm、すなわち前記エッチング処理による熱可塑性樹脂組成物シート表面が実質的に変化せず、SEM写真において凹部が観察されない状態であり、この状態が、分子レベルの相溶が最も良好である。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物が例えば接着剤として用いられる場合、一般的に、該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ることがあるが、このような場合であっても、本発明においては、該熱可塑性樹脂組成物と該配合物とは必ずしも分子レベルで相溶していなくてもよく、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、配合物を配合後も良好な物性を付与することができる。
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。
また、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状態は、オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)からなる熱可塑性樹脂組成物の走査型プローブ顕微鏡(SPM)によっても観察できる場合がある。図5に実施例1の熱可塑性樹脂組成物シートのSPM観察結果を、図6に比較例2の熱可塑性樹脂組成物シートのSPM観察結果を示す。分子レベルで相溶していない図6では、オレフィン系重合体(a)の島と前記水添ブロック共重合体(b)の島がそれぞれ区別して観察される一方、分子レベルで相溶している図5では、全体が均一な状態として観察される。
また、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することにより、本発明の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”)の極大ピーク数は1つとなる傾向にある。これは、該オレフィン系重合体(a)と該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することで、動的粘弾性の温度分散測定により−70〜0℃の温度範囲に観測される、オレフィン系重合体(a)の損失弾性率(G”a)の極大ピーク位置と、水添ブロック共重合体(b)の重合体ブロック(B)由来の損失弾性率(G”b)の極大ピーク位置の両方が、それぞれシフトして重なり合うことによる。
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)とを分子レベルで相溶させるには、例えば、オレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)の種類、使用量の調節、重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合の調節、オレフィン系重合体(a)の粘度及び水添ブロック共重合体(b)の粘度の調節などが挙げられる。中でもビニル結合量の割合の調節が分子レベルで相溶させるのに特に有効である。
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。
また、前記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)、及び前記重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合は、重合体ブロック(B)の溶解度パラメータ(SP値)を指標に調整することができる。オレフィン系重合体(a)と重合体ブロック(B)の相溶性が高まる観点から、重合体ブロック(B)のSP値は、17.25MPa1/2以下が好ましく、17.15MPa1/2以下がより好ましく、17.13MPa1/2以下がさらに好ましく、17.11MPa1/2以下が特に好ましい。また、重合体ブロック(B)のSP値は、16.00MPa1/2以上であってもよく、16.40MPa1/2以上であってもよく、16.85MPa1/2以上であってもよく、17.00MPa1/2以上であってもよい。
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。
〔オレフィン系重合体(a)〕
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。
前記オレフィン系重合体(a)は、上記結晶融解熱量(ΔH)が80J/g未満であれば特に限定されないが、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高くなる観点から、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィン(アモルファスポリ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ことが好ましく、非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィンであることがより好ましい。
非晶性又は低結晶性ポリα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体等が挙げられる。中でも、透明性の観点から、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体が好ましい。
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)としては、例えば、ポリエチレン系エラストマー、ポリプロピレン系エラストマー等が挙げられる。ここで、ポリエチレン系エラストマーとはエチレンを50質量%以上含むエラストマーのことをいい、ポリプロピレン系エラストマーとはプロピレンを50質量%以上含むエラストマーのことをいう。中でもポリエチレン系エラストマーを用いることが好ましい。ポリエチレン系エラストマーを用いると低温特性に優れる。一方、耐熱性が求められる場合には、ポリプロピレン系エラストマーを用いることが好ましい。また、α−オレフィン、酢酸ビニル、アルキル(メタ)アクリレートなどの共重合可能な単量体を共重合させた変性ポリオレフィンエラストマーを用いることができる。
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。
前記オレフィン系重合体(a)の含有量は、熱可塑性樹脂組成物全量に対し、好ましくは5〜99質量部であり、より好ましくは10〜90質量部、さらに好ましくは20〜80質量部、よりさらに好ましくは25〜75質量部である。
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。
〔水添ブロック共重合体(b)〕
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))
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。
前記芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、2,6−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチル−o−メチルスチレン、α−メチル−m−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、β−メチル−o−メチルスチレン、β−メチル−m−メチルスチレン、β−メチル−p−メチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、α−メチル−2,6−ジメチルスチレン、α−メチル−2,4−ジメチルスチレン、β−メチル−2,6−ジメチルスチレン、β−メチル−2,4−ジメチルスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、α−クロロ−o−クロロスチレン、α−クロロ−m−クロロスチレン、α−クロロ−p−クロロスチレン、β−クロロ−o−クロロスチレン、β−クロロ−m−クロロスチレン、β−クロロ−p−クロロスチレン、2,4,6−トリクロロスチレン、α−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、α−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,6−ジクロロスチレン、β−クロロ−2,4−ジクロロスチレン、o−t−ブチルスチレン、m−t−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−クロロメチルスチレン、m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、o−ブロモメチルスチレン、m−ブロモメチルスチレン、p−ブロモメチルスチレン、シリル基で置換されたスチレン誘導体、インデン、ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物は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。
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。
但し、本発明の目的及び効果の妨げにならない限り、重合体ブロック(A)は芳香族ビニル化合物以外の他の不飽和単量体に由来する構造単位(以下、「他の不飽和単量体単位」と略称することがある。)を50質量%以下の割合で含有していてもよい。該他の不飽和単量体としては、例えば、イソプレン、ブタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、ミルセン、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘプタジエン、1,3−シクロオクタジエン等の共役ジエン化合物;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種が挙げられる。重合体ブロック(A)が該他の不飽和単量体単位を含有する場合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。
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。
前記ブロック共重合体は、前記重合体ブロック(A)を少なくとも1つ有していればよい。ブロック共重合体が重合体ブロック(A)を2つ以上有する場合には、それら重合体ブロック(A)は、同一であっても異なっていてもよい。なお、本明細書において「重合体ブロックが異なる」とは、重合体ブロックを構成するモノマー単位、重量平均分子量、立体規則性、及び複数のモノマー単位を有する場合には各モノマー単位の比率及び共重合の形態(ランダム、テーパー状、完全交互)のうち少なくとも1つが異なることを意味する。
前記ブロック共重合体が有する前記重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は、特に制限はないが、ブロック共重合体が有する前記重合体ブロック(A)のうち、少なくとも1つの重合体ブロック(A)の重量平均分子量が好ましくは2,000〜60,000、より好ましくは4,000〜50,000である。ブロック共重合体が、前記範囲内の重量平均分子量である重合体ブロック(A)を少なくとも1つ有することにより、熱可塑性樹脂組成物の伸縮性を発現する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲に記載の「重量平均分子量」は全て、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定によって求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。ブロック共重合体が有する各重合体ブロック(A)の重量平均分子量は、製造工程において各重合体ブロックの重合が終了する都度、サンプリングした液を測定することで求めることができる。また、例えば、A1、B、A2の順でブロック共重合して得られるA1−B−A2構造を有するトリブロック共重合体の場合、最初の重合体ブロックA1の重量平均分子量は、重合体ブロックA1の重合が終了した際にサンプリングした液をGPC測定することにより求めることができる。また、重合体ブロックBの重量平均分子量は、重合体ブロックBの重合が終了した際にサンプリングした液をGPC測定してA1−B構造を有するジブロック共重合体の重量平均分子量を求め、その値から前記方法によって求めた重合体ブロックA1の重量平均分子量を引き算することにより求めることができる。さらに、重合体ブロックA2の重量平均分子量は、重合体ブロックA2の重合が終了した際にサンプリングした液をGPC測定してA1−B−A2構造を有するトリブロック共重合体の重量平均分子量を求め、その値から前記方法によって求めたA1−B構造を有するジブロック共重合体の重量平均分子量を引き算することにより求めることができる。また、他の方法として、A1−B−A2構造を有するトリブロック共重合体の場合、トリブロック共重合体の重量平均分子量とH−NMR測定で確認するトリブロック共重合体中の重合体ブロック(A)の合計含有量から重合体ブロック(A)の合計の重量平均分子量を算出し、次にトリブロック共重合体のGPC測定において微量の失活成分として確認される重合体ブロックA1の重量平均分子量を算出し、これを前記方法によって求めた重合体ブロック(A)の合計の重量平均分子量から引き算することによって重合体ブロックA2の重量平均分子量を求めることもできる。
前記ブロック共重合体における重合体ブロック(A)の含有量(複数の重合体ブロック(A)を有する場合はそれらの合計含有量である。)は1〜60質量%である。重合体ブロック(A)の含有量が1質量%未満であると、熱可塑性樹脂組成物の凝集力が低下し、変形させた後の復元性が低下したり、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用する際に接着力が低下したりする。一方、60質量%を超えると、熱可塑性樹脂組成物の伸縮性が低下し、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被着体への密着性が低下するおそれがある。同様の観点から、上記重合体ブロック(A)の含有量は、好ましくは2〜40質量%、より好ましくは3〜20質量%、さらに好ましくは4〜15質量%、よりさらに好ましくは5〜9質量%であり、特に好ましくは6〜9質量%である。また、熱可塑性樹脂組成物の透明性を向上させる観点からは、上記重合体ブロック(A)の含有量は、好ましくは3〜15質量%、より好ましくは3〜9質量%、さらに好ましくは3〜5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、H−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。
(重合体ブロック(B))
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。
前記共役ジエン化合物としては、イソプレン、ブタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、ミルセン、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘプタジエン、1,3−シクロオクタジエンなどを挙げることができる。中でも、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)とを分子レベルで相溶させ、伸縮性を向上させる観点から、イソプレン、ブタジエン、イソプレンとブタジエンとの混合物が好ましく、イソプレン、イソプレンとブタジエンとの混合物がより好ましい。また、透明性を向上させる観点から、イソプレンとブタジエンとの混合物が好ましい。イソプレンとブタジエンとの混合物の場合、それらの混合比率[イソプレン/ブタジエン](モル比)に特に制限はないが、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは30/70〜80/20、さらに好ましくは40/60〜70/30、よりさらに好ましくは45/55〜60/40であり、特に好ましくは45/55〜50/50である。
重合体ブロック(B)が2種以上の構造単位を有している場合は、それらの結合形態はランダム、テーパー状、完全交互、またはそれらの2種以上の組み合わせからなることができる。
重合体ブロック(B)を構成する構成単位が、イソプレン単位、ブタジエン単位、イソプレン及びブタジエンの混合物単位のいずれかである場合、イソプレン及びブタジエンそれぞれの結合形態としては、ブタジエンの場合には1,2−結合、1,4−結合を、イソプレンの場合には1,2−結合、3,4−結合、1,4−結合をとることができる。
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、H−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。
前記ブロック共重合体における重合体ブロック(B)の含有量(複数の重合体ブロック(B)を有する場合はそれらの合計含有量である。)は40〜99質量%が好ましい。重合体ブロック(B)の含有量が99質量%を超えると、熱可塑性樹脂組成物の凝集力が低下し、変形させた後の復元性が低下したり、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として使用する際に接着力が低下したりする場合がある。一方、40質量%未満であると、熱可塑性樹脂組成物の伸縮性が低下し、熱可塑性樹脂組成物ホットメルト接着剤として使用する際に被着体への密着性が低下する場合がある。同様の観点から、上記重合体ブロック(B)の含有量は、好ましくは60〜98質量%、より好ましくは80〜97質量%、さらに好ましくは85〜96質量%、よりさらに好ましくは91〜95質量%であり、特に好ましくは91〜94質量%である。また、熱可塑性樹脂組成物の透明性を向上させる観点からは、上記重合体ブロック(B)の含有量は、好ましくは85〜97質量%、より好ましくは91〜97質量%、さらに好ましくは95〜97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(B)の含有量は、H−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。
なお、重合体ブロック(B)は、本発明の目的及び効果の妨げにならない限り、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していてもよい。この場合、重合体ブロック(B)において、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の含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下、よりさらに好ましくは20質量%以下である。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の含有量の下限値に特に制限はないが、0モル%であってもよいし、5モル%であってもよいし、10モル%であってもよい。
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、上記重合体ブロック(B)を少なくとも1つ有していればよい。ブロック共重合体が重合体ブロック(B)を2つ以上有する場合には、それら重合体ブロック(B)は、同一であっても異なっていてもよい。
(重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)の結合様式)
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。
前記水添ブロック共重合体(b)は、上記ブロック共重合体の水素添加物である。
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H−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。
前記水添ブロック共重合体(b)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算で求めた重量平均分子量(Mw)は、好ましくは30,000〜500,000、より好ましくは50,000〜400,000、さらに好ましくは80,000〜300,000、よりさらに好ましくは100,000〜200,000であり、150,000〜200,000が特に好ましい。水添ブロック共重合体(b)の重量平均分子量が30,000以上であれば、熱可塑性樹脂組成物の伸縮性が高くなり、500,000以下であれば、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用いた際にホットメルト塗工性に優れる。
前記水添ブロック共重合体(b)の分子量分布(Mw/Mn)は、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として用いた際に、耐熱性が高くなり、また、被着体へのブリードアウト(染み出し)が少なくなる観点から、好ましくは1.0〜1.5、より好ましくは1.0〜1.3であり、さらに好ましくは1.0〜1.2であり、特に好ましくは1.0〜1.1であり、1.0〜1.05が最も好ましい。
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)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(MFR)は、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用いた際にホットメルト塗工性に優れる観点から、好ましくは0.1〜90g/10分、より好ましくは1〜80g/10分、さらに好ましくは2〜60g/10分、よりさらに好ましくは5〜40g/10分であり、特に好ましくは10〜30g/10分である。
(水添ブロック共重合体(b)の製造方法)
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。
本発明の熱可塑性樹脂組成物中に含まれる前記水添ブロック共重合体(b)の含有量は、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質量部である。水添ブロック共重合体(b)の含有量が1質量部未満では、伸縮性を高めることができず、30質量部を超えると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下する。このような観点から、水添ブロック共重合体(b)の含有量は、好ましくは2〜25質量部であり、より好ましくは5〜25質量部であり、さらに好ましくは5〜22質量部であり、特に好ましくは5〜20質量部である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、粘着付与剤をさらに含むことが接着力を高める観点から好ましい。
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。
粘着付与剤の軟化点は、好ましくは70〜160℃であり、より好ましくは80〜140℃であり、さらに好ましくは85〜120℃である。粘着付与剤の軟化点が70℃以上であれば、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として用いた際に、耐熱性が高くなり、また、被着体へのブリードアウト(染み出し)が少なくなる傾向にあり、160℃以下であれば、ホットメルト塗工性や加工性が良好となる傾向にある。
本発明の熱可塑性樹脂組成物が粘着付与剤を含む場合、その配合量は、熱可塑性樹脂組成物全量に対し、好ましくは1〜50質量部、より好ましくは5〜40質量部であり、さらに好ましくは10〜30質量部である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じてさらに、パラフィン系オイル等の可塑剤、ワックス、着色剤、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐加水分解性向上剤、防かび剤、抗菌剤、安定剤等の各種添加剤;ガラス繊維、ポリエステル繊維等の各種繊維;タルク、シリカ、木粉等の充填剤などの任意の成分を含有していてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の調製方法に特に制限はなく、公知の手段を利用して調製することができる。例えば、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)、必要に応じてその他の成分をヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダー、コニカルブレンダー等の混合機を用いて混合することによって製造するか、またはその後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、撹拌式混合装置等の混練機を用いて80〜250℃で溶融混練又は溶融混合することにより、本発明の熱可塑性樹脂組成物を調製することができる。また、各成分[少なくともオレフィン系重合体(a)及び水添ブロック共重合体(b)]が可溶な溶媒に各成分を溶解させて混合し、溶媒を除去することによって熱可塑性樹脂組成物を調製することもできる。
(熱可塑性樹脂組成物の物性)
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。
本発明の熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−15〜−50℃、より好ましくは−20〜−40℃である。ガラス転移温度(Tg)が上記範囲内であれば、低温での伸縮性が高く、且つ、熱可塑性樹脂組成物をホットメルト接着剤として用いた場合に接着力が高くなる。
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。
本発明の熱可塑性樹脂組成物のヘーズは、透明性の観点から、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは30%以下、よりさらに好ましくは27%以下、特に好ましくは25%以下である。上記ヘーズは、JIS K7136:2000に準拠した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。
[ホットメルト接着剤]
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。
次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。本実施例及び比較例において使用した各成分は以下のとおりである。
<オレフィン系重合体(a)>
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)>
・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
<比較水添ブロック共重合体(x)>
・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
[製造例1]水添ブロック共重合体(b)−1の製造
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。
[製造例2、比較製造例1〜2]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の製造
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。
[製造例3及び4]水添ブロック共重合体(b)−3、及び(b)−4の製造
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。
[比較製造例3]比較水添ブロック共重合体(x)−3の製造
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。
〔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)の物性の測定方法〕
(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。
(GPC測定装置及び測定条件)
・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
(2)重合体ブロック(A)及び重合体ブロック(B)の含有量
水素添加前のブロック共重合体をCDClに溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、H−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。
(3)共重合体の水素添加率
水素添加前後のブロック共重合体をCDClに溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、H−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。
(4)重合体ブロック(B)のビニル結合量の割合
水素添加前のブロック共重合体をCDClに溶解して、装置:「ULTRASHIELD 400 PLUS」(Bruker社製)を用いて測定温度:50℃で、H−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。
(5)ガラス転移温度
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。
(6)メルトフローレート(MFR)
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。
(7)重合体ブロック(B)の溶解度パラメータ(SP値)
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。
(実施例1〜8、13〜15、参考例1〜5、比較例2、3、8)
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)
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。
[実施例1〜5、実施例8実施例13、実施例14、参考例1、2、比較例1〜4、比較例8]
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。
[実施例6、実施例7、実施例15、参考例3〜5、比較例5〜7]
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。
<熱可塑性樹脂組成物の物性評価>
(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。
(動的粘弾性測定装置及び測定条件)
・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
(2)結晶化温度、ガラス転移温度、融点、結晶融解熱量(ΔH)
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
(3)引張ヒステリシス損失、M100
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。
(4)ヘーズ
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。
(5)接着力
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。
(6)モルフォロジーの判定基準
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。
(7)熱可塑性樹脂組成物の走査型プローブ顕微鏡(SPM)観察
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


実施例1〜3、813、においては、オレフィン系重合体(a)−1と水添ブロック共重合体(b)−1〜(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、(a)−1単体の比較例1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、非相溶の比較例2、3、8においても比較例1に対して伸縮性、接着性及び透明性がいずれも改善されるが、水添ブロック共重合体(b)を同じ配合比で含む実施例1、2、8おいては、比較例2、3、8よりもさらに接着性が大きく改善されていることがわかる。
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、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方が透明性により優れることがわかる。
また、実施例4、514、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)

  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。
  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、請求項1に記載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、請求項1又は2に記載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、請求項1〜3のいずれかに記載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、請求項1〜4のいずれかに記載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、請求項1〜5のいずれかに記載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、請求項1〜6のいずれかに記載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、請求項1〜7のいずれかに記載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、請求項1〜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、請求項1〜のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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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