JP6912142B2 - 水添ブロック共重合体、制振材、遮音材、ダムラバー、靴底材料、床材および積層体 - Google Patents
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Description
また、ポリビニルブチラールからなり、一定の耐衝撃性および遮音性を有する合わせガラス用中間膜および合わせガラスが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
エアコンの使用を抑える方法としては、自動車内の温度上昇を抑えることができる遮熱性の高い合わせガラスを自動車の窓ガラスに用いる方法が挙げられる。自動車を軽量化する工夫としては、窓ガラスまたは鋼板を軽量化する方法が挙げられる。
窓ガラスを軽量化するには、合わせガラスを薄くする必要がある。鋼板を軽量化するには、板の厚みを薄くしたり、鋼をアルミや樹脂で代替したりするなどの方法がある。しかし、いずれの場合にも、軽くすることによって遮音性が低下するという問題がある。
そこで、本発明の課題は、あらゆる厚みの合わせガラスにおいて遮音性を高めることができる水添ブロック共重合体を提供すること、並びに、該水添ブロック共重合体を用いて得られる、制振材、遮音材、ダムラバー、靴底材料、床材、積層体を提供することにある。
そこで、これら[(1)コインシデンス効果によってSTLが低下する周波数と、水添ブロック共重合体のtanδのピーク周波数との関係、(2)STLの低下の程度の低減、および(3)コインシデンス限界周波数の高周波数化]を調整することによって、いかなる厚みの合わせガラスに用いたとしても効率的に遮音性を高めることができる材料の開発を行った。具体的には、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を所定量含有する重合体ブロック(A)と、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位を所定量含有する重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体の水素添加物であって、特定条件を満たす水添ブロック共重合体であれば、前記課題を解決し得ることが判明し、本発明に至った。
[1]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を70モル%超含有する重合体ブロック(A)と、イソプレンとスチレンの混合物、ブタジエンとスチレンの混合物、およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位を30モル%以上含有する重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体の水素添加物であって、
下記成形条件に従って成形して得られる厚さ1mmのフィルムのモルフォロジーが、スフィア(球状)またはシリンダー(柱状)のミクロ相分離構造を有し、
[成形条件:温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧する。]
前記重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、主鎖のエチレン単位1つ当たりが有する側鎖の置換基定数(ν)の平均値が0.30〜0.55であり、
下記条件(1)および(2)を満たす水添ブロック共重合体。
条件(1):前記ブロック共重合体における重合体ブロック(A)の含有量が1〜20質量%である。
条件(2):重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値が1.0〜6.0である。
[2]前記重合体ブロック(B)における水素添加率が80〜99モル%である、上記[1]の水添ブロック共重合体。
[3]前記条件(2)において、共役ジエン化合物に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値が1.5〜3.0である、上記[1]又は[2]の水添ブロック共重合体。
[4]JIS K7244−10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数1Hz、測定温度−70〜200℃、昇温速度3℃/分の条件で測定したtanδのピークトップ強度が0.5以上である、上記[1]〜[3]のいずれかの水添ブロック共重合体。
[5]下記成形条件に従って成形して得られる厚さ1mmのフィルムのモルフォロジーが、スフィア(球状)のミクロ相分離構造を有する、上記[1]〜[4]のいずれかの水添ブロック共重合体。
成形条件:温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧する。
[6]下記の通りに定義されるMD方向の収縮率が15%以下である、上記[1]〜[5]のいずれかの水添ブロック共重合体。
MD方向の収縮率:230℃、無延伸という条件で押出成形して得られるリボンシート(MD/TD=4.0cm/3.5cm、1mm)を230℃で1週間タルク上に静置した後のMD方向の長さをy、初期のMD方向の長さ(4.0cm)をxとしたとき、MD方向の収縮率={(x−y)/x}×100(%)とする。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなる制振材。
[8]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなる遮音材。
[9]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなるダムラバー。
[10]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなる靴底材料。
[11]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなる床材。
[12]上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体を含有してなるX層と、該X層の少なくとも一方の面に積層されたY層とを有する積層体。
[13]前記X層と、複数の前記Y層とを有し、複数の前記Y層のうちの少なくとも1つが、上記[1]〜[6]のいずれかの水添ブロック共重合体とは異なる熱可塑性樹脂(i)を含有してなる層である、上記[12]の積層体。
本発明は、
芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を70モル%超含有する重合体ブロック(A)と、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位を30モル%以上含有する重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体の水素添加物であって、下記条件(1)および(2)を満たす水添ブロック共重合体である。
条件(1):前記ブロック共重合体における重合体ブロック(A)の含有量が1〜30質量%である。
条件(2):重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値が1.0〜6.0である。
本発明の水添ブロック共重合体であれば、あらゆる厚みの合わせガラスにおいて、特に薄い(例えば、厚み2.5mm以下)ガラスを用いた合わせガラスにおいても、効率的に遮音性を高めることができる。これは、コインシデンス効果によって音響透過損失(STL)が低下する周波数と、水添ブロック共重合体のtanδのピーク周波数との関係が調整され、さらに場合によっては、音響透過損失の低下の程度自体を低減し、コインシデンス効果が発生する最低周波数(いわゆるコインシデンス限界周波数)を高周波数化させることができたためであると推測される。
以下、本発明の水添ブロック共重合体について詳細に説明する。
(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70モル%超含有し、機械的特性の観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上であり、実質的に100モル%であってもよい。
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10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、さらに好ましくは0モル%である。
<条件(1)>
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。)が1〜30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、水添ブロック共重合体のペレットを形成することが困難となる。一方、30質量%を超えると、柔軟性に乏しくなり、且つtanδピークトップ強度が低下し、低シュリンク性および成形性に乏しくなる。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2〜27質量%、より好ましくは2〜18質量%、さらに好ましくは3〜18質量%、特に好ましくは3.5〜18質量%、最も好ましくは3.5〜15質量%である。また、後述するスフィアのミクロ相分離構造を形成しやすい点も考慮すると、3〜15質量%が好ましく、3.5〜11質量%がより好ましく、3.5〜4.5質量%がさらに好ましい。フィルムの取扱性および機械物性を考慮すると、6〜18質量%が好ましく、6〜15質量%がより好ましく、8〜15質量%がさらに好ましく、10〜15質量%が特に好ましい。
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、1H−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)は、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位を30モル%以上含有し、好ましくは50モル%以上、より好ましくは65モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上含有する。
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を30モル%以上含有していてもよいし、イソブチレンに由来する構造単位を30モル%以上含有していてもよいし、共役ジエン化合物とイソブチレンとの混合物に由来する構造単位を30モル%以上含有していてもよい。また、重合体ブロック(B)は、共役ジエン化合物1種に由来する構造単位を30モル%以上含有していてもよいし、共役ジエン化合物2種以上に由来する構造単位を30モル%以上含有していてもよい。
前記共役ジエン化合物としては、イソプレン、ブタジエン、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、ミルセンなどを挙げることができる。中でも、イソプレン、ブタジエン、イソプレンとブタジエンの混合物が好ましく、イソプレンがより好ましい。ブタジエンとイソプレンの混合物の場合、それらの混合比率[イソプレン/ブタジエン](質量比)に特に制限はないが、好ましくは5/95〜95/5、より好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは40/60〜70/30、特に好ましくは45/55〜65/35である。なお、該混合比率[イソプレン/ブタジエン]をモル比で示すと、好ましくは5/95〜95/5、より好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは40/60〜70/30、特に好ましくは45/55〜55/45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、完全交互、一部ブロック状、ブロック、またはそれらの2種以上の組み合わせからなっていることができる。
(重合体ブロック(B)のメチレン連鎖長の平均値)
本発明では、重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値(以下、平均メチレン連鎖長と称することがある。)が1.0〜6.0である。ここで、メチレン連鎖長とは、−CH2−で表されるメチレン基がどの程度連続して結合しているかを表すものである。
平均メチレン連鎖長が6.0を超えると、結晶化しやすくなり、制振性が低下し、また、合わせガラスに用いた場合に遮音性が低下する。同様の観点から、該平均メチレン連鎖長は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜4.0、さらに好ましくは1.0〜3.5、よりさらに好ましくは1.5〜3.5、特に好ましくは1.5〜3.0、最も好ましくは1.5〜2.2である。
平均メチレン連鎖長について、以下に構造を示しながら説明する。
(重合体ブロック(B)における主鎖のエチレン単位1つ当たりが有する側鎖の置換基定数(ν)の平均値)
本発明では、重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、主鎖のエチレン単位1つ当たりが有する側鎖の置換基定数(ν)の平均値(以下、平均置換基定数と称することがある。)が0.25〜1.1であることが好ましい。ここで、主鎖のエチレン単位1つ当たりが有する側鎖の平均置換基定数とは、側鎖になっている置換基の嵩高さの平均値を示すものであり、置換基定数(ν)については、「Journal of the American Chemical Society」(1975年)、第97巻、p.1552-1556を参照することができる。該平均置換基定数が0.25以上であることにより、制振性が高くなると共に、積層体(例えば、合わせガラス)に用いた場合に遮音性が高くなり、1.1以下であることにより、主鎖の剛直性が出ることを抑制でき、制振性が高くなり、積層体(例えば、合わせガラス)に用いた場合に遮音性が高くなる。同様の観点から、該平均置換基定数は、より好ましくは0.30〜0.55、さらに好ましくは0.33〜0.55、特に好ましくは0.33〜0.50である。
置換基定数(ν)について、具体例を下記表1に示すが、これ以外にも、「Journal of the American Chemical Society」(1975年)、第97巻、p.1552-1556および「Journal of Organic Chemistry 」(1976年)、第41巻、p.2217-2220に記載の値を利用することができる。
(重合体ブロック(B)のビニル結合量)
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、イソプレンおよびブタジエンの混合物単位のいずれかである場合、イソプレンおよ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は、重合体ブロック(B)中の3,4−結合単位および1,2−結合単位の含有量(以下、ビニル結合量と称することがある。)の合計が好ましくは20モル%以上、より好ましくは40モル%以上、さらに好ましくは50モル%以上である。また、特に制限されるものではないが、重合体ブロック(B)中のビニル結合量は、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下である。ここで、ビニル結合量は、実施例に記載の方法に従って、1H−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−結合単位および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。
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、ビニルナフタレンおよびビニルアントラセンなどの芳香族ビニル化合物、並びにメタクリル酸メチル、メチルビニルエーテル、N−ビニルカルバゾール、β−ピネン、8,9−p−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、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、共役ジエン化合物およびイソブチレン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であり、より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、共役ジエン化合物およびイソブチレン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、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。
耐熱性、耐候性、制振性および積層体(例えば、合わせガラス)としたときの遮音性の観点から、重合体ブロック(B)が有する炭素−炭素二重結合の80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、85モル%以上が水添されていることがより好ましく、89モル%以上が水添されていることがさらに好ましく、90モル%以上が水添されていることがよりさらに好ましく、93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1H−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。
水添ブロック共重合体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15,000〜800,000、より好ましくは50,000〜700,000、さらに好ましくは70,000〜600,000、特に好ましくは90,000〜500,000、最も好ましくは130,000〜450,000である。ブロック共重合体の重量平均分子量が15,000以上であれば、耐熱性が高くなり、800,000以下であれば、成形性が良好となる。
本発明の水添ブロック共重合体は、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚み1.0mmの単層シートを作製し、該単層シートを円板形状に切り出して試験片とし、該試験片を用いて、JIS K7244−10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数1Hz、測定温度−70〜200℃、昇温速度3℃/分の条件で測定したtanδのピークトップ強度が0.5以上となり得る。より高いものでは、1.0以上、さらには1.5以上、またさらには2.0以上となるものもある。tanδのピークトップ強度が高いことにより、本発明の水添ブロック共重合体は制振性及び遮音性に優れる。
なお、tanδのピークトップ強度とは、tanδのピークが最大となるときのtanδの値のことである。tanδのピークトップ強度の測定方法は、より詳細には実施例に記載の通りである。
本発明の水添ブロック共重合体は、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧の条件で成形して得られる厚さ1mmのフィルムのモルフォロジーが、図1に示されるスフィア(球状)または図2に示されるシリンダー(柱状)のミクロ相分離構造を有する。スフィアのミクロ相分離構造を有する場合、重合体ブロック(A)が球状となって、重合体ブロック(B)中に存在しており、一方、シリンダー(柱状)のミクロ相分離構造を有する場合は、重合体ブロック(A)が柱状になって重合体ブロック(B)中に存在している。前述のとおり、前記重合体ブロック(A)の含有量が少ないほど、スフィアのミクロ相分離構造を有する傾向にある。
上記のようにして成形して得られるフィルムのモルフォロジーがスフィア(球状)またはシリンダー(柱状)のミクロ相分離構造を有することによって、制振性および積層体(例えば、合わせガラス)としたときの遮音性が一層高くなる。同様の観点から、該フィルムのモルフォロジーがスフィア(球状)のミクロ相分離構造を有することがより好ましい。
なお、図3に示す様に、該フィルムが、重合体ブロック(A)の層と重合体ブロック(B)の層とが交互に重なったラメラ構造のミクロ相分離構造を有する場合、成形性、制振性および積層体(例えば、合わせガラス)としたときの遮音性に乏しい。
本発明の水添ブロック共重合体は、下記の通りに定義されるMD方向(Machine Direction:流れ方向)の収縮率について、20%以下を達成することが可能であり、15%以下を達成することも可能である。該収縮率が15%以下であると、低シュリンク性に優れていると言える。
MD方向の収縮率:230℃、無延伸という条件で押出成形して得られるリボンシート(MD/TD=4.0cm/3.5cm、厚さ1mm)を230℃で1週間タルク上に静置した後のMD方向の長さをy、初期のMD方向の長さ(4.0cm)をxとしたとき、MD方向の収縮率={(x−y)/x}×100(%)とする。
該収縮率は、10%以下とすることもでき、6%以下となるものもあり、3%以下となるものもある。なお、TDは垂直方向(Transverse Direction)を意味する。
本発明の水添ブロック共重合体は、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、およ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、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種を逐次添加して、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を得ることができる。
前記カップリング剤としては、例えばジクロロメタン、ジブロモメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン、ジブロモベンゼン、安息香酸フェニルなどが挙げられる。
これらの重合開始剤およびカップリング剤の使用量は、目的とする水添ブロック共重合体の所望とする重量平均分子量により適宜決定される。通常は、アルキルリチウム化合物、ジリチウム化合物などの開始剤は、重合に用いる芳香族ビニル化合物、ブタジエン、イソプレンなどの単量体の合計100質量部あたり0.01〜0.2質量部の割合で用いられるのが好ましく、カップリング剤を使用する場合は、前記単量体の合計100質量部あたり0.001〜0.8質量部の割合で用いられるのが好ましい。
用いることのできるルイス塩基としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、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メチルエーテルなどのグリコールエーテル類、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチレンジアミン、N−メチルモルホリンなどのアミン類などが挙げられる。これらのルイス塩基は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ルイス塩基の添加量は、前記重合体ブロック(B)が共役ジエン化合物、特にイソプレンおよび/またはブタジエンに由来する構造単位を含む場合には、重合体ブロック(B)を構成するイソプレン単位および/またはブタジエン単位のビニル結合量をどの程度に制御するかにより決定される。そのため、ルイス塩基の添加量に厳密な意味での制限はないが、重合開始剤として用いられるアルキルリチウム化合物またはジリチウム化合物に含有されるリチウム1グラム原子あたり、通常0.1〜1,000モル、好ましくは1〜100モルの範囲内で用いるのが好ましい。
水添触媒としては、例えば、ラネーニッケル;Pt、Pd、Ru、Rh、Niなどの金属をカーボン、アルミナ、珪藻土などの単体に担持させた不均一系触媒;遷移金属化合物とアルキルアルミニウム化合物、アルキルリチウム化合物などとの組み合わせからなるチーグラー系触媒;メタロセン系触媒などが挙げられる。
本発明の水添ブロック共重合体は、制振性および積層体(例えば合わせガラス)としたときの遮音性に優れる。そのため、本発明は、本発明の水添ブロック共重合体を含有してなる合わせガラス用中間膜も提供する。また、他にも、本発明の水添ブロック共重合体を含有してなる、ダムラバー、靴底材料および床材なども提供する。さらに、遮音材、制振材としても有用である。ウェザーストリップ、フロアマットなどに用いてもよい。
特に、合わせガラス用中間膜として用いるときには、該中間膜が低シュリンク性に優れるため、該中間膜とガラスとの間に接着層を設けることが可能である。
本発明は、本発明の水添ブロック共重合体を含有してなるX層と、該X層の少なくとも一方の面に積層されたY層とを有する積層体も提供する。本発明の積層体は、制振性および遮音性に優れている。
X層およびY層の1層ずつから構成される積層体であってもよいし、1層のX層と2層以上のY層から構成される積層体であってもよいし、2層以上のX層と1層のY層から構成される積層体であってもよいし、2層以上のX層と2層以上のY層から構成される積層体であってもよい。
本発明の積層体の構成としては、X層を「X」、Y層を「Y」で表すと、特に制限されるわけではないが、Y/X/Y、Y/X、Y/X/Y/X/Yなどが挙げられる。
複数のY層は同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。そこで、異なる材料である場合に、異なる材料からなるY層を、「Y1」、「Y2」、「Y3」・・・の順で表すと、本発明の積層体の構成としては、特に制限されるわけではないが、Y1/X/Y1、Y2/Y1/X/Y1/Y2、Y1/X/Y2、X/Y1/Y2、Y1/X/Y2/Y3、Y1/X/Y2/X/Y3などが挙げられる。中でも、Y1/X/Y1、Y2/Y1/X/Y1/Y2、Y1/X/Y2の構成の積層体が好ましく、Y1/X/Y1、Y2/Y1/X/Y1/Y2の構成の積層体がより好ましい。
本発明者らが、各種検討から、B、mおよびtanδのピークトップ周波数が遮音性と相関することを見出し、その関係を表したものが式(I)である。式(I)を満たす積層体は、水添ブロック共重合体のtanδのピークトップ周波数と、積層体のコインシデンス限界周波数とが近い値となるため、コインシデンス効果に起因するSTLの低下による遮音性の低下を効果的に抑制できる点で好ましい。
JIS K7244−10(2005年)に準拠して、水添ブロック共重合体を温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧して作製される試験片の厚み1.0mm、歪み量0.1%、周波数1〜100Hz、測定温度20℃、10℃、0℃、−10℃、−30℃の条件で測定した実測値に基づき、WLF法(Williams-Landel-Ferry法)を用いて算出されるマスターカーブを作製し、水添ブロック共重合体のピークトップ周波数を算出する。
機械インピーダンス装置(株式会社小野測器製、マスキャンセルアンプ:masscancelamplifier MA−5500、チャンネルデータステーション:DS−2100)における加振器(poweramplifier/model371−A)のインピーダンスヘッドに内蔵された加振力検出器の先端部に、積層体の中央部を固定する。周波数0〜8,000Hzの範囲で積層体の中央部に振動を与え、この点の加振力と加速度波形を検出することで、中央加振法による積層体のダンピング試験を行う。得られる加振力と、加速度信号を積分して得られる速度信号を基に、加振点(振動を加えた前記積層体の中央部)の機械インピーダンスを求め、横軸を周波数、縦軸を機械インピーダンスとして得られるインピーダンス曲線において、ピークを示す周波数から、積層体の単位幅あたりの曲げ剛性(Pa・m3)を算出する(ISO 16940:2008参照)。
積層体の質量を測定し、表面積で除することにより、積層体の単位面積当たりの質量、つまり面密度を求めることができる。なお、積層体の表面積は、長方形または正方形の積層体とすることによって、縦の長さ×横の長さ、から求めることができる。
X層は、本発明の水添ブロック共重合体を含有してなる層であり、本発明の水添ブロック共重合体のみを含有してなる層であってもよいし、本発明の水添ブロック共重合体以外の成分を含有する組成物からなる層であってもよい。
例えば、X層が合わせガラス用中間膜として用いられる場合においても、X層は、本発明の水添ブロック共重合体を含有してなる層であり、本発明の水添ブロック共重合体のみを含有してなる層であってもよいし、本発明の水添ブロック共重合体以外の成分を含有する組成物からなる層であってもよい。X層が合わせガラス用中間膜として用いられる場合、本発明の水添ブロック共重合体以外の成分としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、遮熱材料、アンチブロッキング剤などが挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。これらは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤などの他、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、マロン酸エステル化合物、シュウ酸アニリド化合物なども使用できる。
光安定剤としては、例えばヒンダードアミン系光安定剤などが挙げられる。
遮熱材料としては、例えば、樹脂またはガラスに熱線遮蔽機能を有する熱線遮蔽粒子、熱線遮蔽機能を有する有機色素化合物を含有させた材料などが挙げられる。熱線遮蔽機能を有する粒子としては、例えば、錫ドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫、アルミニウムドープ酸化亜鉛、錫ドープ酸化亜鉛、珪素ドープ酸化亜鉛などの酸化物の粒子、LaB6(六ホウ化ランタン)粒子などの熱線遮蔽機能を有する無機材料の粒子などが挙げられる。また、熱線遮蔽機能を有する有機色素化合物としては、例えば、ジイモニウム系色素、アミニウム系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、ポリメチン系色素、ベンゼンジチオール型アンモニウム系化合物、チオ尿素誘導体、チオール金属錯体などが挙げられる。
アンチブロッキング剤としては、無機粒子、有機粒子が挙げられる。無機粒子としては、IA族、IIA族、IVA族、VIA族、VIIA族、VIIIA族、IB族、IIB族、IIIB族、IVB族元素の酸化物、水酸化物、硫化物、窒素化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩、燐酸塩、亜燐酸塩、有機カルボン酸塩、珪酸塩、チタン酸塩、硼酸塩およびそれらの含水化合物、並びにそれらを中心とする複合化合物および天然鉱物粒子が挙げられる。有機粒子としては、フッ素樹脂、メラミン系樹脂、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、アクリル系レジンシリコーンおよびそれらの架橋体が挙げられる。
顔料としては、有機系顔料、無機系顔料が挙げられる。有機系顔料としては、例えば、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料などが挙げられる。無機系顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、カーボンブラック、鉛系顔料、カドミウム系顔料、コバルト系顔料、鉄系顔料、クロム系顔料、群青、紺青などが挙げられる。
染料としては、例えば、アゾ系、アントラキノン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、ジオキサジン系、アンスラキノ系、インドリノン系、イソインドリノン系、キノンイミン系、トリフェニルメタン系、チアゾール系、ニトロ系、ニトロソ系などの染料が挙げられる。
軟化剤としては、例えばパラフィン系、ナフテン系、芳香族系などの炭化水素系油;落花生油、ロジンなどの植物油;リン酸エステル;低分子量ポリエチレングリコール;流動パラフィン;低分子量ポリエチレン、エチレン−α−オレフィン共重合オリゴマー、液状ポリブテン、液状ポリイソプレンまたはその水素添加物、液状ポリブタジエンまたはその水素添加物、などの炭化水素系合成油などの公知の軟化剤を用いることができる。これらは1種を単独で、または2種以上を併用してもよい。
ラジカル発生剤としては、例えば、ジクミルペルオキシド、ジt−ブチルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシドなどのジアルキルモノペルオキシド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、ビス(t−ブチルジオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレレートなどのジペルオキシド;ベンゾイルペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシドなどのジアシルペルオキシド;t−ブチルペルオキシベンゾエートなどのモノアシルアルキルペルオキシド;t−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネートなどの過炭酸;ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシドなどのジアシルペルオキシドなどの有機過酸化物が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジクミルペルオキシドが反応性の観点から好ましい。
硫黄化合物としては、例えば、一塩化硫黄、二塩化硫黄などが挙げられる。
架橋剤としては、その他に、アルキルフェノール樹脂、臭素化アルキルフェノール樹脂などのフェノール系樹脂;p−キノンジオキシムと二酸化鉛、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシムと四酸化三鉛の組み合わせなども使用することができる。
ここで、前記ポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、シクロヘキセン等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィンは、1種単独であってもよいし、2種以上であってもよい。特にポリオレフィン系樹脂の1つであるポリプロピレン系樹脂としては、例えば、ホモポリプロピレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−ペンテンランダム共重合体、プロピレン−ヘキセンランダム共重合体、プロピレン−オクテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ペンテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ヘキセンランダム共重合体等が挙げられる。また、これらのポリプロピレン系樹脂に、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸;それら不飽和モノカルボン酸または不飽和ジカルボン酸のエステル、アミドまたはイミド;無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物などの変性剤をグラフト共重合した変性ポリプロピレン系樹脂を用いることもできる。
オレフィン系重合体としては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)およびポリエチレン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種のオレフィン系重合体である。
エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムとの原料として使用可能なジエンは、1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,6−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエンなどの鎖状非共役ジエン;シクロヘキサジエン、ジクロロペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペニル−2−ノルボルネンなどの環状非共役ジエン;2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエン、1,3,7−オクタトリエン、1,4,9−デカトリエンなどのトリエンなどが挙げられる。
ポリエチレン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのエチレンの単独重合体;エチレン/ブテン−1共重合体、エチレン/ヘキセン共重合体、エチレン/ヘプテン共重合体、エチレン/オクテン共重合体、エチレン/4−メチルペンテン−1共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、エチレン/メタクリル酸共重合体、エチレン/メタクリル酸エステル共重合体などのエチレン系共重合体が挙げられる。
このような重合体としては、例えば、ポリフェニレンエーテル系樹脂;ポリアミド6、ポリアミド6・6、ポリアミド6・10、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6・12、ポリヘキサメチレンジアミンテレフタルアミド、ポリヘキサメチレンジアミンイソフタルアミド、キシレン基含有ポリアミド等のポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂;ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレンコポリマー等のポリオキシメチレン系樹脂;スチレン単独重合体、α−メチルスチレン単独重合体、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等のスチレン系樹脂;ポリカーボネート樹脂;エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPM);スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴムまたはその水素添加物またはその変性物;天然ゴム;合成イソプレンゴム、液状ポリイソプレンゴムおよびその水素添加物または変性物;クロロプレンゴム;アクリルゴム;ブチルゴム;アクリロニトリル−ブタジエンゴム;エピクロロヒドリンゴム;シリコーンゴム;フッ素ゴム;クロロスルホン化ポリエチレン;ウレタンゴム;ポリウレタン系エラストマー;ポリアミド系エラストマー;スチレン系エラストマー;ポリエステル系エラストマー;軟質塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
無機中空粒子としては、セラミックス等の無機物から形成される中空粒子であれば特に限定されない。無機中空粒子としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン及びフライアシュバルーンから選ばれる少なくとも1種が好ましい。無機中空粒子の平均粒径は、例えば30〜150μmの範囲が好適である。なお、無機中空粒子の平均粒径は、レーザー光散乱法で求められる粒度の積算分布において、50%重量平均粒径(D50値)である。
また、本発明の水添ブロック共重合体は、必要に応じて、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤、撥水剤、防水剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、電磁波シールド性付与剤、蛍光剤、防菌剤と混合して用いてもよい。
X層の厚みに特に制限はないが、好ましくは10〜800μm、より好ましくは30〜500μm、さらに好ましくは50〜500μm、特に好ましくは70〜350μmである。特に、X層は50〜150μmであってもよいし、200〜350μmであってもよい。
本発明の積層体において、特に制限されるものではないが、前記Y層が、または複数の前記Y層のうちの少なくとも1つが、ガラス層であることが好ましい。この場合、X層は、合わせガラス用中間膜となる。ガラス層の厚み(ガラス層が複数ある場合は1層分の厚み)は、好ましくは0.5〜5mm、より好ましくは0.5〜3.0mm、さらに好ましくは1.0〜2.5mm、特に好ましくは1.2〜1.8mmである。軽量化の観点からガラス層の厚みを5mm以下とすると、従来よりも薄めの設定となるため、本来は遮音性が低下し易いが、本発明の水添ブロック共重合体を用いた積層体であれば、十分な遮音性が発現する。ガラス層の厚みが0.5mm以上であれば、十分な遮音性を得ることができる。
ガラス層に用いられるガラスに特に制限はなく、例えば、フロート板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、網入り板ガラス、熱線吸収板ガラスなどの無機ガラス、公知の有機ガラスなどが挙げられる。ガラスは、無色、有色、透明、半透明、非透明のいずれであってもよい。
複数の前記Y層のうちの少なくとも1つが、前記熱可塑性樹脂(i)を含有してなる層(接着補助層またはスキン層)である場合、前記X層は、遮音性の観点から、該接着補助層の厚みの10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましく、上限値に特に制限は無いが、200%以下であることが好ましく、160%以下であることがより好ましく、130%以下であることがさらに好ましい。
熱可塑性樹脂(i)を含有してなる層(接着補助層またはスキン層)は、表面に凹凸形状を有するものであってもよい。
熱可塑性樹脂(i)としては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。中でも、接着性および透明性の観点から、ポリビニルアセタール樹脂、アイオノマーが好ましい。
ただし、k(1)+k(2)+・・・+k(n)+l+m=1であり、k(1)、k(2)、・・・、k(n)、lおよびmは、いずれかがゼロであってもよい。
各繰返し単位は、特に上記配列順序によって制限されず、ランダムに配列されていてもよいし、ブロック状に配列されていてもよいし、テーパー状に配列されていてもよい。
ポリビニルアセタール樹脂としては、国際公開第2012/026501号に記載されているポリビニルアセタール樹脂を用いることができ、中でも、ポリビニルブチラール(PVB)が好ましい。
アイオノマーとしては、特に制限されないが、エチレン由来の構成単位、およびα,β−不飽和カルボン酸に由来の構成単位を有し、α,β−不飽和カルボン酸の少なくとも一部が金属イオンによって中和された樹脂が挙げられる。金属イオンとしては、例えばナトリウムイオンが挙げられる。ベースポリマーとなるエチレン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体において、α,β−不飽和カルボン酸の構成単位の含有割合は、特に制限されるものではないが、2質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。また、α,β−不飽和カルボン酸の構成単位の含有割合は、特に制限されるものではないが、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。
アイオノマーを構成するα,β−不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸などが挙げられる。中でも、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。
本発明においては、入手容易性の観点から、エチレン−アクリル酸共重合体のアイオノマー、エチレン−メタクリル酸共重合体のアイオノマーが好ましく、エチレン−アクリル酸共重合体のナトリウムアイオノマー、エチレン−メタクリル酸共重合体のナトリウムアイオノマーがより好ましい。
熱可塑性樹脂(i)以外の成分としては、例えば、接着力調整剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、アンチブロッキング剤、顔料、染料、遮熱材料などが挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。これらは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
可塑剤としては、特に制限はないが、例えば、一価カルボン酸エステル系、多価カルボン酸エステル系などのカルボン酸エステル系可塑剤;リン酸エステル系可塑剤;有機亜リン酸エステル系可塑剤;カルボン酸ボリエステル系、炭酸ポリエステル系、また、ポリアルキレングリコール系などの高分子可塑剤;ひまし油などのヒドロキシカルボン酸と多価アルコールのエステル化合物;ヒドロキシカルボン酸と一価アルコールのエステル化合物などのヒドロキシカルボン酸エステル系可塑剤も使用することができる。
酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、アンチブロッキング剤、顔料、染料および遮熱材料については、前述したX層におけるそれらの説明と同様に説明される。
ニップロールする際の条件に特に制限はなく、押出機を用いて180〜230℃程度で共押出して得られる成形物を、金属鏡面ロールなどのロール2つによって挟み込み、所定の引き取り速度にて引き取ることができる。また、真空ラミネータを用いる場合、熱板温度は好ましくは140〜190℃で、真空引き時間は好ましくは6〜20分、プレス圧力は好ましくは35〜65MPa、プレス時間は好ましくは10〜30分である。
真空ラミネータ装置を用いる場合、例えば、1×10−6〜3×10−2MPaの減圧下、100〜200℃、特に130〜170℃でラミネートできる。真空バッグまたは真空リングを用いる方法は、例えば、欧州特許第1235683号明細書に記載されており、例えば約2×10−2MPaの圧力下、130〜145℃でラミネートできる。
ニップロールを用いる場合、例えば、アイオノマーおよびポリビニルアセタール樹脂などの接着補助層の材料の流動開始温度以下の温度で1回目の仮圧着をした後、さらに流動開始温度に近い条件で仮圧着する方法が挙げられる。
また、オートクレーブによる本圧着は、モジュールの厚さおよび構成にもよるが、例えば、約1〜15MPaの圧力下、130〜155℃で約0.5〜2時間実施することが好ましい。
以下に、実施例および比較例で用いた各成分の製造方法を示す。
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン50kg、アニオン重合開始剤として濃度10.5質量%のsec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液20g(sec−ブチルリチウムの実質的な添加量:2.1g)を仕込み、ルイス塩基としてテトラヒドロフラン260gを仕込んだ。
耐圧容器内を50℃に昇温した後、スチレン(1)0.16kgを加えて1時間重合させ、引き続いてイソプレン7.8kg加えて2時間重合させ、さらにスチレン(2)0.16kg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−ポリスチレントリブロック共重合体を含む反応液を得た。
該反応液に、オクチル酸ニッケルおよ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素添加触媒を水素雰囲気下で添加し、水素圧力1MPa、80℃の条件で5時間反応させた。該反応液を放冷および放圧させた後、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−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、TPE−1と称することがある)を得た。
各原料およびその使用量について表2−1にまとめる。
各成分およびそれらの使用量を表2−1または表2−2に記載のとおりに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(TPE−2)〜(TPE−11)、(TPE−13)〜(TPE−16)および(TPE−1’)〜(TPE−5’)を製造した。
攪拌機付き反応器中に、モレキュラーシーブス4Aで脱水精製した塩化メチレン800mLおよび同様にして脱水精製したメチルシクロヘキサン1,200mLを仕込み、1,4−ビス(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン1.3g(5.4mmol)、2,6−ジメチルピリジン2.4g(23mmol)、ピリジン0.84g(10.6mmol)およびイソブチレン210gをそれぞれ加え、さらに−78℃で四塩化チタン7.7g(41mmol)を加えることによって重合を開始させた。−78℃で撹拌下に3時間重合後、2,6−ジメチルピリジン0.6g(5.9mmol)およびスチレン60gを添加することによって、撹拌下に同温度でさらに4時間重合させた。
得られた反応混合液に、メタノール200mLを加えることによって重合反応を停止させた。得られた混合液を水洗し、次いで大量のメタノール中に再沈させることによって、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(TPE−12)を得た。
各製造例および比較製造例で得られた水添ブロック共重合体について、後述の測定方法に従って各物性評価を行った。その結果を表3および表4に示す。
但し、比較例4においては、成形性が低く、各物性評価用試験シートを作成できなかったため、各物性評価ができなかった。
X層用の水添ブロック共重合体を、スクリューの直径50mmのベント式単軸押出機を用いて、温度210℃、吐出量4kg/時の条件で、205℃のTダイ(マルチマニホールドタイプ:幅500mm)に導入し、Y1層用のアイオノマー(デュポン社製、SentryGlas(登録商標)Interlayer)を、スクリューの直径65mmのベント式単軸押出機を用いて、温度205℃、吐出量24kg/時の条件で、該Tダイに導入した。
該Tダイから共押出された成形物を、一方を50℃、他方を60℃とした2つの金属鏡面ロールによってニップし、引き取り速度1.2m/minで、Y1層/X層/Y1層(330μm/100μm/330μm)という3層構成となる合わせガラス用中間膜(760μm)[積層体1]を成形した。
また、同様に、Y1層/X層/Y1層(253μm/253μm/253μm)という3層構成となる合わせガラス用中間膜(760μm)[積層体2]を成形した。
Y2層として、市販のクリアガラス[FL2(4方糸面加工)、縦300mm×横25mm×厚さ2.0mm、三芝硝材株式会社製]2枚に、前記合わせガラス用中間膜[積層体1]を挟み、真空ラミネータ(日清紡メカトロニクス株式会社製「1522N」)を用いて、熱板温度165℃、真空引き時間12分、プレス圧力50kPa、プレス時間17分の条件で処理することにより、Y2層/Y1層/X層/Y1層/Y2層の5層構成となる合わせガラス[積層体3]を作製した。
また、前記積層体1の代わりに積層体2を用いたこと以外は同様にして操作を行い、Y2層/Y1層/X層/Y1層/Y2層の5層構成となる合わせガラス[積層体4]を作製した。
(1)重合体ブロック(A)の含有量
水添ブロック共重合体をCDCl3に溶解して1H−NMR測定[装置:「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)、測定温度:50℃]を行い、スチレンに由来するピーク強度から重合体ブロック(A)の含有量を算出した。
水添ブロック共重合体を、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚さ1mmのフィルムを作製した。該フィルムを所望の大きさにカットして試験片としたうえで、面出し温度−110℃においてダイヤモンドカッターを用いて面出しを行った。走査型プローブ顕微鏡(SPM)(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を使用して、測定温度25℃で試験片の断面(1μm角)を観察し、モルフォロジーを評価した。なお、スフィア(図1)、シリンダー(図2)、ラメラ(図3)のいずれかのミクロ相分離構造を有する場合には、その旨を表3および表4に示した。
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、水添ブロック共重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
(GPC測定装置および測定条件)
・装置 :GPC装置「HLC−8020」(東ソー株式会社製)
・分離カラム :東ソ−株式会社製の「TSKgel GMHXL」、「G4000HXL」および「G5000HXL」を直列に連結した。
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :1.0mL/min
・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
1H−NMR測定によって求めた。
・装置:核磁気共鳴装置「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)
・溶媒:重水素化クロロホルム
前記説明に基づいて、モノマー種、並びに1,2−結合および3,4−結合の含有量の合計値(ビニル結合量)から、平均メチレン連鎖長を算出した。
前記説明に基づいて、モノマー種、並びに1,2−結合および3,4−結合の含有量の合計値(ビニル結合量)から、側鎖の平均置換基定数を算出した。
水添前のブロック共重合体をCDCl3に溶解して1H−NMR測定[装置:「ADVANCE 400 Nano bay」(Bruker社製)、測定温度:50℃]を行った。イソプレンおよび/または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−結合単位および1,2−結合単位、ブタジエン構造単位における1,2−結合単位、または、イソプレンとブタジエンの混合物に由来する構造単位の場合はそれぞれの前記結合単位に対応するピーク面積の比からビニル結合量(3,4−結合単位と1,2−結合単位の含有量の合計)を算出した。
以下の測定のため、水添ブロック共重合体を、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚み1.0mmの単層シートを作製した。該単層シートを円板形状に切り出し、これを試験シートとした。
測定には、JIS K7244−10(2005年)に基づいて、平行平板振動レオメータとして、円板の直径が8mmのゆがみ制御型動的粘弾性装置「ARES−G2」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いた。
上記試験シートによって2枚の平板間の隙間を完全に充填し、歪み量0.1%で、上記試験シートに1Hzの周波数で振動を与え、−70℃から200℃まで3℃/分の定速で昇温した。せん断損失弾性率およびせん断貯蔵弾性率の測定値に変化がなくなるまで、上記試験シートと円板の温度を保持し、水添ブロック共重合体の貯蔵弾性率(G’)、tanδのピーク強度の最大値(ピークトップ強度)および該最大値が得られた温度(ピークトップ温度)を求めた。また、tanδピークトップ温度+30℃における貯蔵弾性率(G’)を求めた。
上記(8−1)にて測定した貯蔵弾性率(G’)を用い、ある温度(T)における貯蔵弾性率G’(T)及び温度を微小量(dT)上げた点における貯蔵弾性率G’(T+dT)とし、これらの値から、d(G’)/dTemp.=(G’(T+dT)−G’(T))/dTを計算し、T=−70℃から200℃までのd(G’)/dTemp.の最小値を求めた。
各製造例で得た水添ブロック共重合体を230℃、無延伸という条件で押出成形して得られるリボンシート(MD/TD=4.0cm/3.5cm、厚さ1mm)を230℃で1週間タルク上に静置した後のMD方向の長さをy、初期のMD方向の長さ(4.0cm)をxとし、MD方向の収縮率={(x−y)/x}×100(%)の式から求めた。
アイオノマーを、温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧することで、厚み1.0mmの単層シートを作製した。該単層シートを円板形状に切り出し、これを試験シートとした。
JIS K7244−10に基づいて、平行平板振動レオメータとして、円板の直径が8mmのゆがみ制御型動的粘弾性装置「ARES−G2」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いた。
上記試験シートによって2枚の平板間の隙間を完全に充填し、歪み量0.1%で、上記試験シートに1Hzの周波数で振動を与え、−40℃から100℃まで3℃/分の定速で昇温した。せん断損失弾性率およびせん断貯蔵弾性率の測定値に変化がなくなるまで、上記試験シートと円板の温度を保持し、Y層のせん断貯蔵弾性率を測定した。
[1]下記測定方法に従って、水添ブロック共重合体のtanδのピークトップ周波数、並びに、積層体の単位幅あたりの曲げ剛性および面密度を測定し、それらからI値を算出した。
[1−1]水添ブロック共重合体のtanδのピークトップ周波数
JIS K7244−10(2005年)に準拠して、前記「(8)tanδのピークトップ温度およびピークトップ強度」の測定と同様にして作製した試験片(厚み1.0mm)を用いて、歪み量0.1%、周波数1〜100Hz、測定温度20℃、10℃、0℃、−10℃、−30℃で測定した実測値に基づき、WLF法を用いて算出されるマスターカーブを作製し、水添ブロック共重合体のピークトップ周波数を算出した。
さらに、上記方法において、測定温度を20℃とし、周波数を1〜1,000,000Hzとしたこと以外は同様にして測定を行い、周波数とtanδとの関係を示すグラフを作成した。作成したグラフを図4〜23に(b)として示す。
[1−2]積層体(合わせガラス)の単位幅あたりの曲げ剛性(B:Pa・m3)
機械インピーダンス装置(株式会社小野測器製、マスキャンセルアンプ:masscancelamplifier MA−5500、チャンネルデータステーション:DS−2100)における加振器(poweramplifier/model371−A)のインピーダンスヘッドに内蔵された加振力検出器の先端部に、各例で得た積層体(合わせガラス)3または4の中央部を固定した。周波数0〜8,000Hzの範囲で前記積層体の中央部に振動を与え、この点の加振力と加速度波形を検出することで、中央加振法による積層体(合わせガラス)3または4のダンピング試験を行った。
得られた加振力と、加速度信号を積分して得られた速度信号を基に、加振点(振動を加えた前記積層体の中央部)の機械インピーダンスを求め、横軸を周波数、縦軸を機械インピーダンスとして得られるインピーダンス曲線において、ピークを示す周波数から、積層体(合わせガラス)3または4の単位幅あたりの曲げ剛性(Pa・m3)を算出した。
[1−3]積層体(合わせガラス)の面密度(m:kg/m2)
各例で得た積層体(合わせガラス)3または4の質量を測定し、表面積(縦300×10−3m、横25×10−3m)で除することにより、積層体(合わせガラス)3または4の単位面積当たりの質量、つまり面密度を求めた。
機械インピーダンス装置(株式会社小野測器製;マスキャンセルアンプ:masscancelamplifierMA−5500;チャンネルデータステーション:DS−2100)における加振器(poweramplifier/model371−A)のインピーダンスヘッドに内蔵された加振力検出器の先端部に、各例で得られた積層体(合わせガラス)3または4の中央部を固定した。周波数0〜8,000Hzの範囲で前記積層体の中央部に振動を与え、この点の加振力と加速度波形を検出することで、中央加振法による積層体(合わせガラス)3または4のダンピング試験を行った。
得られた加振力と、加速度信号を積分して得られた速度信号を基に、加振点(振動を加えた前記積層体の中央部)の機械インピーダンスを求め、横軸を周波数、縦軸を機械インピーダンスとして得られるインピーダンス曲線において、ピークを示す周波数と半値半幅から、上記積層体(合わせガラス)3または4の損失係数を求めた。
さらに、3次共振周波数における損失係数および単位幅あたりの曲げ剛性を用い、ISO16940(2008)に準じて、20℃における周波数と音響透過損失(STL)との関係を示すグラフを作成した。作成したグラフを図4〜23に(a)として示す。図中の「330μm/100μm/330μm」は積層体3のグラフのことであり、「253μm/253μm/253μm」は積層体4のグラフのことである。
得られたSTLのグラフから、コインシデンス限界周波数(コインシデンス効果によりSTLの低下が起こり始める周波数)を求めた。
また、「コインシデンス効果によってSTLが最も低下する周波数(コインシデンス周波数)における、質量則から計算されるSTL(コインシデンス効果が存在しないと仮定した場合のSTL)―実際のSTL」をΔSTLと定義した。ΔSTLが小さいほどコインシデンス効果に起因するSTLの低下を抑制できており、遮音性の低下を効果的に抑制できているといえる。なお、質量則から計算されるSTLはISO16940(2008)において損失係数=1のときのSTLに相当する。
St:スチレン
Bd:ブタジエン
Ip:イソプレン
IB:イソブチレン
また、実施例3、6〜8および12〜14では、コインシデンス限界周波数が高周波数化されており、低周波数領域(例えば4,000Hz以下)での遮音性がより一層優れていると言える。
また、家電分野におけるテレビ、ブルーレイレコーダーやHDDレコーダー等の各種レコーダー類、プロジェクター、ゲーム機、デジタルカメラ、ホームビデオ、アンテナ、スピーカー、電子辞書、ICレコーダー、FAX、コピー機、電話機、ドアホン、炊飯器、電子レンジ、オーブンレンジ、冷蔵庫、食器洗い機、食器乾燥機、IHクッキングヒーター、ホットプレート、掃除機、洗濯機、充電器、ミシン、アイロン、乾燥機、電動自転車、空気清浄機、浄水器、電動歯ブラシ、照明器具、エアコン、エアコンの室外機、除湿機、加湿機等の各種電気製品における、シール材、接着剤、粘着剤、パッキン、Oリング、ベルト、防音材などとしても有用である。
2:重合体ブロック(B)
Claims (13)
- 芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を70モル%超含有する重合体ブロック(A)と、イソプレンとスチレンの混合物、ブタジエンとスチレンの混合物、およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位を30モル%以上含有する重合体ブロック(B)とを有するブロック共重合体の水素添加物であって、
下記成形条件に従って成形して得られる厚さ1mmのフィルムのモルフォロジーが、スフィア(球状)またはシリンダー(柱状)のミクロ相分離構造を有し、
[成形条件:温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧する。]
前記重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、主鎖のエチレン単位1つ当たりが有する側鎖の置換基定数(ν)の平均値が0.30〜0.55であり、
下記条件(1)および(2)を満たす水添ブロック共重合体。
条件(1):前記ブロック共重合体における重合体ブロック(A)の含有量が1〜20質量%である。
条件(2):重合体ブロック(B)において、水素添加率が100モル%である構造に見立てたとき、共役ジエン化合物およびイソブチレンからなる群から選択される少なくとも1種に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値が1.0〜6.0である。 - 前記重合体ブロック(B)における水素添加率が80〜99モル%である、請求項1に記載の水添ブロック共重合体。
- 前記条件(2)において、共役ジエン化合物に由来する構造単位の主鎖のメチレン連鎖長の平均値が1.5〜3.0である、請求項1又は2に記載の水添ブロック共重合体。
- JIS K7244−10(2005年)に準拠して、歪み量0.1%、周波数1Hz、測定温度−70〜200℃、昇温速度3℃/分の条件で測定したtanδのピークトップ強度が0.5以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体。
- 下記成形条件に従って成形して得られる厚さ1mmのフィルムのモルフォロジーが、スフィア(球状)のミクロ相分離構造を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体。
成形条件:温度230℃、圧力10MPaで3分間加圧する。 - 下記の通りに定義されるMD方向の収縮率が15%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体。
MD方向の収縮率:230℃、無延伸という条件で押出成形して得られるリボンシート(MD/TD=4.0cm/3.5cm、1mm)を230℃で1週間タルク上に静置した後のMD方向の長さをy、初期のMD方向の長さ(4.0cm)をxとしたとき、MD方向の収縮率={(x−y)/x}×100(%)とする。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなる制振材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなる遮音材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなるダムラバー。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなる靴底材料。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなる床材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体を含有してなるX層と、該X層の少なくとも一方の面に積層されたY層とを有する積層体。
- 前記X層と、複数の前記Y層とを有し、複数の前記Y層のうちの少なくとも1つが、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水添ブロック共重合体とは異なる熱可塑性樹脂(i)を含有してなる層である、請求項12に記載の積層体。
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