JP2004502013A - テトラブロックコポリマー - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般的に線状テトラブロックコポリマー組成物及び路面標識用途におけるそれらの使用に関する。それらのテトラブロックコポリマーは、ポリスチレン、ポリイソプレン及びポリブタジエン成分を含有する。それらのコポリマーから製造される路面標識配合物はさらに炭化水素樹脂又はロジンエステル又は両方を含有する。それらのブロックコポリマーは、溶融混合技術を用いて容易に混合され、従って、粉砕も高剪断攪拌も回避する。

Description

【0001】
分野
本発明は、一般的に線状テトラブロックコポリマー組成物、及び路面標識用途におけるそれらの使用に関する。それらのテトラブロックコポリマー(tetrablock copolymers)は、ポリスチレン、ポリイソプレン及びポリブタジエン成分を含有する。それらのコポリマーから製造される路面標識配合物は典型的にはさらに炭化水素樹脂、充填剤及びガラスビーズを含有する。
【0002】
背景
ブロックコポリマーは、一般的に本技術分野で知られており、種々の用途において用いられている。2つの基本的な区別されるコポリマータイプ、線状及び放射状がある。
【0003】
放射状のブロックコポリマーは、中央のカップリング剤から放射するポリマーブロック分枝を含有する。そのようなポリマーは、例えば、米国特許第5,399,627号に記載されている。この特許には、感圧接着剤組成物における使用のためのポリマーが記載され、ポリスチレン、ポリイソプレン及びポリブタジエンブロックセグメントから構成される放射状ブロックコポリマーが記載されている。
【0004】
線状ブロックコポリマーは、放射する分枝を有せず、ブロック成分は、連続して配列されている。例えば、米国特許第5,750,623号には、ホットメルト接着剤において有用な線状のスチレン−イソプレン−スチレン及びスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーが記載されている。
【0005】
線状ブロックコポリマーは又、路面又は舗道標識用の組成物を製造するのに用いられる。そのような組成物は、典型的には、コポリマーエラストマー及び炭化水素樹脂成分及び顔料及びガラスビーズのような着色及び反射添加剤を含有する。
【0006】
米国特許第5,213,439号は、舗道標識に向けられており、2つのポリ(ビニル芳香族)ブロック及び1つの共役ジエンブロックを有する、線状又は放射状のトリブロックコポリマーを含有するドライブレンドされた粉末を記載している。このコポリマーは、炭化水素樹脂及び他の添加剤と混合する前に、粉末に粉砕されなくてはならない。この粉砕は、熱可塑性ゴムを炭化水素樹脂と混合するために高価な高剪断攪拌を用いる長時間の溶融ブレンド操作に取って替わる。
【0007】
本願発明者らは、特定の線状テトラブロックコポリマー組成物が容易に溶解し、炭化水素樹脂と混合し、従って、粉砕及び高剪断攪拌の両方を回避することを見出した。そのようなコポリマーは、より典型的な接着剤用途の他に路面標識用途における潜在的価値を有する。
【0008】
概要
本発明は、SISBブロックコポリマーの線状SISIを含有するテトラブロックコポリマー組成物に関する。本ブロックコポリマーは、スチレン及びイソプレン及び/又はブタジエンのブロックコポリマーである。本発明において用いられるポリマーのスチレン含量は、10乃至27重量%であるべきであり、又は12乃至20重量%又は15乃至18重量%であるべきである。
【0009】
分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により測定され、GPCシステムは、例えば、類似の、分子量が公知のポリマーの標準を用いることにより、適切に較正されている。
【0010】
従って、本発明は、伝統的な熱可塑性路面標識ミキサー中で混合する場合良好な溶融を可能にするポリマーを選択する。いくつかのポリマーの態様は、10乃至27重量%の、又は12乃至20重量%の総スチレン含量という特性を有する。好ましいゴムは、100%テトラブロックである。
【0011】
いくつかの本発明態様において用いられるスチレン系ブロックコポリマーは、45,000乃至250,000の分子量を有する。種々のコポリマーブロックの分子量は変わり得る。いくつかの態様では、4,000乃至35,000又は6,000乃至20,000又は8,000乃至20,000の分子量を有するスチレン系ブロックが選ばれる。
【0012】
不飽和ジエンブロックは、10,000乃至200,000又は10,000乃至150,000又は10,000乃至50,000の分子量を有しなくてはならず、イソプレンブロックが特に好ましい。20,000以上の分子量を有する不飽和ジエンブロックは適する強力なポリマーを提供する。200,000以下の分子量を有する不飽和ジエンブロックは適切に加工できる。SISI、SISB、SBSI又はSBSBポリマーが用いられる場合、2つの不飽和ジエンブロックの分子量は変わり得る。
【0013】
詳細な記載
本発明の線状テトラブロックコポリマーは、それらの流動性及び迅速な溶融性能のために路面標識配合物において特に有用である。それらのコポリマーは、炭化水素樹脂及び他の添加剤と、粉末化又は高剪断混合をせずに容易に溶融混合され得る。各ブロックは、ポリスチレン(S)、ポリブタジエン(B)又はポリイソプレン(I)のいずれかである。4つのブロックが存在しなくてはならないので、それらのブロックの1つは繰り返される。いくつかの態様において、テトラブロックコポリマーは、2つのSブロック+2つのBブロック、2つのIブロック又は1つのBブロック及び1つのIブロック、すなわち、S−I−S−I、S−I−S−B、S−B−S−B及びS−B−S−Iを含有する。
【0014】
各ブロックは、コポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%で存在する。いくつかの態様において、S成分は、テトラブロックコポリマーにおいて最少で5重量%又は最少で10重量%存在する。S成分は、コポリマーの70重量%以下、又は60重量%以下、40重量%以下又は30重量%以下で存在する。
【0015】
本発明のテトラブロックコポリマーの重量平均分子量は、コポリマーの組成により広範に変わる。一般的に、総ピーク重量平均分子量(overall peak weight−average molecular weight)は、最少で10,000又は最少で50,000又は100,000である。総ピーク重量平均分子量の最大は、1,000,000であり、又は500,000以下、300,000以下又は200,000以下である。
【0016】
いくつかの態様において、本発明の線状テトラブロックコポリマーは、それらが測定可能な残存するトリブロック(triblock)又はジブロック(diblock)コポリマーを含有しないという意味で「純粋」である。しかし、本発明の線状テトラブロックコポリマーは、1重量%以下の残存するトリブロック又はジブロックコポリマーを含有し得る。
【0017】
路面標識用途では、それらの線状テトラブロックコポリマーを実質的に非芳香族の炭化水素樹脂のような炭化水素樹脂又はロジンエステル又はそれらの両方のブレンドと混合する。実質的に非芳香族のとは、芳香族炭化水素が存在する場合、それらのコポリマー組成物中でその芳香族炭化水素が機能するのには十分に低い量で存在する。好ましい非芳香族樹脂は、ジエン及び5乃至6の炭素原子を有するモノオレフィンの形態の脂肪族石油誘導体の流れから重合される。室温において、それらの炭化水素は、室温において、通常液体である物質から通常固体である物質までの範囲である。ESCOREZTM 1102RM(ExxonMobil Chemical)のような市販の樹脂が適している。多くの有用な樹脂は、90乃至110℃の、又は95乃至105℃の環球式軟化点(ASTM D 28−96)及び500乃至3,000mPa(ミリパスカル)秒の、又は1,000乃至2,500mPa秒の、160℃における溶融粘度(ETM−E−31)を有する。適する炭化水素樹脂は、よく知られており、市販されており、例えば、商標“ESCOREZTM”、“HERCULESTM”、“QUINTONETM”で市販されている。適するロジンエステルは、市販されており、例えば、商標“BEVILINETM”及び“SYLVATACTM”で市販されている。
【0018】
テトラブロックコポリマーと炭化水素樹脂の相対量は、選択される成分に依存する。典型的には、ブロックコポリマーと炭化水素樹脂は、0.5:99.5から20:80までの重量比で、好ましくは2:98乃至15:85の重量比で存在する。
【0019】
本発明の路面標識組成物は、顔料、ガラスビーズ、充填剤、油、及び粘度調整剤のような添加剤をさらに含有し得る。二酸化チタンが特に有用な顔料であり、鉱物凝結体が特に有用な充填剤である。
【0020】
組成物の個々の成分は、いくつかの方法で組み合わされるが、本発明のコポリマーは、炭化水素樹脂及びいずれかの望ましい添加剤と単純に溶融混合するのに独特に適している。典型的には、溶融混合温度は、最低で170℃又は180℃を有する。典型的には、最高溶融混合温度は200℃であるが、210℃もの高い溶融混合温度も珍しくはない。
【0021】
テトラブロックコポリマーは、適する重合技術により製造され得る。2つ以上の予備生成されたブロックが互いに結合される重合系よりもブロックが順次製造される重合系が好ましい。
【0022】
実施例
下記の実施例は、トリブロック及びジブロックコポリマーと比較して本発明のテトラブロックコポリマーの溶融挙動を示すために意図されている。試料を190℃において5分間及び10分間オーブンに入れた。より迅速な溶融及びより高い流動性は、ポリマーが路面標識用途用に配合することをより容易にすることを意味する。
【0023】
本明細書において示されている分子量は、ポリスチレン較正を用いるサイズ排除クロマトグラフィーにより測定されるピーク分子量である。市販のポリスチレン標準物質は較正のために用いられ、コポリマーの分子量は、RunyonらによるJournal of Applied Polymer Science、13巻、359頁(1969年)及びTung, L.H.によるJournal of Applied Polymer Science、24巻、953頁(1979年)により補正された。
【0024】
典型的には、溶融混合温度は、最低170℃又は180℃を有する。最高溶融混合温度は、通常、200℃であるが、210℃もの高い溶融混合温度も珍しくはない。
【0025】
溶融流量(MFR)は、ASTM D 1238、200/5.0を用いて決定された。
【0026】
比較試料1は、S‐I‐Sトリブロックコポリマー、VECTORTM4111(Dexco Polymersから市販されている)である。
【0027】
比較試料2は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、VECTORTM4113(Dexco Polymersから市販されている)である。
【0028】
比較試料3は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、VECTORTM4114(Dexco Polymersから市販されている)である。
【0029】
比較試料4は、15%のスチレン、55%のSI及び44g/10分の溶融流量(条件G)を有するS‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、DPX 559TM(Dexco Polymersから市販されている)である。
【0030】
比較試料5は、S‐I‐Sトリブロックコポリマー、DPX 562TM(Dexco Polymersから市販されている)である。DPX 562TMは、15%のスチレン及び25g/10分の溶融流量(ASTM 1238、200/5.0)を有する線状SISである。
【0031】
比較試料6は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、DPX 565TM(Dexco Polymersから市販されている)である。DPX 565TMは、下記の性質を有する。分子量 SIS:176,000g/モル、分子量SI:83,000g/モル、スチレン含量SIS:16.1%(重量による)、スチレン含量SI:16.1%(重量による)、SI含量:ポリマーの54%。
【0032】
本発明試料7は、順次重合によりDexco Polymersにおいて製造される本発明のS‐I‐S‐Iテトラブロックコポリマーである。本発明試料7は、g/モルにおいて、12,400、60,000、12,400、70,000のそれぞれの分子量及び16%(重量による)のスチレン含量を有する。
【0033】
本発明試料8は、順次重合によりDexco Polymersにおいて製造される本発明のS‐I‐S‐Bテトラブロックコポリマーである。本発明試料8は、g/モルにおいて、11,000、57,000、11,000、40,000のそれぞれの分子量及び19%(重量による)のスチレン含量を有する。
【0034】
比較試料9は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、TR 1107TM(Shell Oil Companyから市販されている)である。
【0035】
比較試料10は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、KRATONTM D 601P(Shell Oil Companyから市販されている)である。
【0036】
比較試料11は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、KRATONTM D 113(Shell Oil Companyから市販されている)である。
【0037】
比較試料12は、S‐I‐S/S‐Iトリブロック/ジブロックコポリマー配合物、QUINTACTM 3433(Nippon Zeonから市販されている)である。
【0038】
【表1】
Figure 2004502013
【0039】
本発明を例示するために特定の代表的な態様及び詳細を提供したが、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲から逸脱せずに、本明細書において開示された方法及び生成物からの改変がなされ得ることは当業者には明らかであろう。それらは本発明の範囲内である。さらに、特定の特徴又は要素が本開示(すなわち、明細書及び特許請求の範囲)に記載されている。
【0040】
それらの要素又は特徴のすべての組み合わせは、その組み合わせが全体として把握された開示と矛盾しない限り、本発明の範囲内である。
【0041】
本明細書において引用されたすべての特許、試験操作及び他の文献は、そのような組み入れが本明細書と矛盾しない限り、引用により完全に組み入れられる。
【0042】
優先権が主張されているすべての出願は、組み入れが許されるすべての区域では、引用により完全に組み入れられる。
【0043】
特定の発明特徴が数的範囲又は上限又は下限として記載されている。本発明は、他に示されていなければ、特定して記載された上限又は下限のいずれかの間に入るそれらの特徴の値を特に包含する。
【0044】
本明細書及び特許請求の範囲は、本発明の異なる面を開示する。個々の成分又は要素は、特許請求の範囲が個々の組み合わせを列挙しているか否かにかかわらず、新規な組み合わせで組み合わせ得て、本出願人の意図した開示の範囲内にある。

Claims (26)

  1. (a)ポリスチレン(S)、ポリイソプレン(I)及びポリブタジエン(B)から独立して選ばれる4つのブロックを有する、少なくとも1つの線状テトラブロックコポリマー並びに
    (b)炭化水素樹脂、ロジンエステル、又はロジンエステルと炭化水素樹脂の混合物の少なくとも1つ
    を含有する路面標識配合物。
  2. ブロックの2つが同じであり、ポリスチレン(S)、ポリイソプレン(I)及びポリブタジエン(B)の1つである、請求項1に記載の路面標識配合物。
  3. テトラブロックコポリマーが、式、S−I−S−B、S−I−S−I、S−B−S−B、又はS−B−S−I(式中、Sはポリスチレン、Iはポリイソプレン、Bはポリブタジエンである)により表わされる、請求項1に記載の路面標識配合物。
  4. 4つのブロックのそれぞれが、総コポリマー重量に基づいて10乃至90重量%の量で存在する、請求項3に記載の路面標識配合物。
  5. コポリマーの総ピーク重量平均分子量が10,000乃至1,000,000の範囲である、請求項4に記載の路面標識配合物。
  6. コポリマーが、残存のジブロックを1重量%未満しか含有しない、請求項1乃至5のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  7. コポリマーが、残存のトリブロックを1重量%未満しか含有しない、請求項1乃至5のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  8. コポリマーが、残存のS−Iジブロックを1重量%未満、及び残存のS−I−Sトリブロックを1重量%未満しか含有しない、請求項1乃至5のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  9. 残存のS−Iジブロック及びS−I−Sトリブロックコポリマーの合計が1重量%未満である、請求項8に記載の路面標識配合物。
  10. 炭化水素樹脂が実質的に非芳香族炭化水素樹脂である、請求項1乃至5又は請求項8のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  11. 炭化水素樹脂粘度が160℃において0.1乃至10Pa秒である、請求項1乃至5又は請求項10のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  12. 炭化水素樹脂軟化温度が少なくとも90℃である、請求項1乃至5、請求項8、請求項10又は請求項11のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  13. コポリマーと炭化水素樹脂が、0.5:99.5乃至20:80の重量比で存在する、請求項1乃至5、請求項8、請求項10又は請求項12のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物。
  14. (a)式、S−I−S−B、S−I−S−I、S−B−S−B、又はS−B−S−I(式中、Sはポリスチレン成分、Iはポリイソプレン成分、Bはポリブタジエン成分である)により表わされる線状テトラブロックコポリマーであり、各コポリマー成分が、総コポリマー重量に基づいて10乃至90重量%の量で存在し、コポリマーの総ピーク重量平均分子量が10,000乃至1,000,000の範囲であり、コポリマーが、残存のS−Iジブロックを10重量%未満、及び残存のS−I−Sトリブロックを10重量%未満しか含有しない、線状テトラブロックコポリマー並びに
    (b)0.1乃至10Pa秒の範囲の粘度、190℃以下のワックス曇り点及び少なくとも90℃である軟化点を有する、実質的に非芳香族の炭化水素
    を含有し、前記コポリマーと前記の非芳香族の炭化水素が0.5:99.5乃至20:80の重量比で存在する、路面標識配合物。
  15. 式、S−I−S−B(式中、S成分はポリスチレン、I成分はポリイソプレン、B成分はポリブタジエンである)により表わされる線状ブロックコポリマーを含有するテトラブロックコポリマー組成物。
  16. S成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在する、請求項15に記載のコポリマー。
  17. I成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在する、請求項15に記載のコポリマー。
  18. B成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在する、請求項15乃至17のいずれか1請求項に記載のコポリマー。
  19. (a)S成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在し、
    (b)I成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在し、
    (c)B成分が、ブロックコポリマーの総重量に基づいてブロックコポリマーの10乃至90重量%の量で存在する、
    請求項18に記載のコポリマー。
  20. コポリマーの総ピーク重量平均分子量が10,000乃至1,000,000である、請求項19に記載のコポリマー。
  21. コポリマーが、残存のS−Iジブロックを10重量%未満しか含有しない、請求項20に記載のコポリマー。
  22. コポリマーが、残存のS−I−Sトリブロックを10重量%未満しか含有しない、請求項21に記載のコポリマー。
  23. コポリマーが、残存のS−Iジブロックを10重量%未満及び残存のS−I−Sトリブロックを10重量%未満しか含有しない、請求項22に記載のコポリマー。
  24. コポリマーが、残存のS−Bジブロックを10重量%未満しか含有しない、請求項15に記載のコポリマー。
  25. (a)(i)S成分がポリスチレンであり、ブロックコポリマーの総重量に基づいて10乃至90重量%で存在し、
    (ii)I成分がポリイソプレンであり、ブロックコポリマーの総重量に基づいて10乃至90重量%で存在し、
    (iii)B成分がポリブタジエンであり、ブロックコポリマーの総重量に基づいて10乃至90重量%で存在する、
    式、S−I−S−Bにより表わされる線状ブロックコポリマー
    を含有するテトラブロックコポリマー組成物であり、コポリマーの総ピーク重量平均分子量が200,000乃至1,000,000の範囲であり、コポリマーが、残存のS−Iジブロックを10重量%未満、残存のS−I−Sトリブロックを10重量%未満、及び残存のS−Bジブロックを10重量%未満しか含有しない、テトラブロックコポリマー組成物。
  26. テトラブロックコポリマーを供給することを含む、請求項34乃至46のいずれか1請求項に記載の路面標識配合物を用いる方法。
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