JP2017008308A - 伸縮性材料、フィルム及び不織布 - Google Patents

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Hiromitsu Sasaki
啓光 佐々木
小西 大輔
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大輔 小西
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Abstract

【課題】弾性回復性に優れる伸縮性部材、並びに当該伸縮性部材からなるフィルム及び不織布を提供する。【解決手段】水添ブロック共重合体(I)を含有する熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる伸縮性部材であって、前記水添ブロック共重合体(I)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック(a)と、ファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する重合体ブロック(b)とを含み、前記重合体ブロック(a)と前記重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]が1/99〜70/30であるブロック共重合体(P)の水素添加物であって、前記重合体ブロック(b)中の炭素−炭素二重結合が50mol%以上水素添加されてなるものであり、前記熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形してなる、厚さ0.5mmのシートから幅25mm、長さ150mmの短冊状に打ち抜いて得られた試験片を、温度23℃において100%伸張させた後、収縮させる変形及び回復の1サイクルにおけるヒステリシスロス率が20%以下である、伸縮性部材。【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる、弾性回復性に優れる伸縮性部材、並びに当該伸縮性部材からなるフィルム及び不織布に関する。より詳しくは、本発明は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック及びファルネセン由来の構造単位を含む重合体ブロックを含むブロック共重合体を水添してなる水添ブロック共重合体を含有する熱可塑性エラストマー組成物を成形してなり、弾性回復性に優れる伸縮性部材、並びに当該伸縮性部材からなるフィルム及び不織布に関する。
水添ブロック共重合体の中でも、水添スチレン系熱可塑性エラストマーは、耐候性、耐熱性、耐衝撃性、柔軟性、弾性回復性に優れる熱可塑性エラストマーである。水添ブロック共重合体を含有する組成物は、優れた機械的強度、柔軟性、耐候性、耐オゾン性、熱安定性、透明性を与えるため、自動車用品、家電用品、医療用品、建設用品、玩具、日常品、雑貨などの幅広い分野で利用されている。
例えば、特許文献1には、水添スチレン系熱可塑性エラストマーの低温特性、耐衝撃性、永久歪み性、力学強度の改良を目的として、イソプレンとブタジエンとの混合モノマーをスチレンと共重合させて得られるブロック共重合体の水素添加物が開示されている。
また、水添スチレン系熱可塑性エラストマーの優れた性質を利用するにあたり、可塑剤や種々の熱可塑性樹脂と混合して使用する方法が提案されている。
例えば、特許文献2には、エラストマー状ブロック共重合体20〜80重量%、プロセスオイル5〜60重量%、ビニルアレーン樹脂3〜60重量%からなる組成物が開示されている。
特許文献3には、少なくとも2つのポリスチレン末端ブロックと、ビニル含有量が45重量%以下である水素化された重合ジエンの中央ブロックとを有するブロックポリマー52〜60重量%、オイル19〜28重量%、ポリスチレン13〜22重量%を含む組成物が開示されている。
特許文献4には、芳香族ビニル含有量が35〜45質量%、且つ重量平均分子量が70,000〜120,000である水添ブロック共重合体35〜50質量部、ゴム用軟化剤30〜50質量部、重量平均分子量が100,000〜400,000であるポリスチレン系樹脂5〜25質量部からなる組成物が開示されている。
特許文献5には、芳香族ビニル化合物からなるブロックを少なくとも2個と、共役ジエン化合物からなる水添率50%以上の水添重合体ブロックを少なくとも1個とを有し、当該芳香族ビニル化合物からなるブロックが10〜40質量%であり、数平均分子量が50,000〜140,000である水添ブロック共重合体100質量部に対して、軟化剤0〜120質量部、ポリエチレン0〜80質量部、ポリスチレン0〜80質量部、の割合で含有する組成物が開示されている。
特許文献6には、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を含有する重合体ブロックを2個以上と、イソプレンと1,3−ブタジエンとに由来する構造単位を含有する重合体ブロックを1個以上有するブロック共重合体を水素添加してなり、結晶化ピーク温度(Tc)が−3〜15℃である水添ブロック共重合体と、ポリスチレン系樹脂とを含む組成物が開示されている。
特開平3−188114号公報 特表2003−509565号公報 特表2003−509564号公報 国際公開第2007/119390号 国際公開第2002/098976号 国際公開第2012/111644号
しかしながら、特許文献1に開示されている水添ブロック共重合体、および特許文献2〜6に開示されている熱可塑性エラストマー組成物は、弾性回復性が十分ではなく、更なる改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、弾性回復性に優れる伸縮性部材、並びに当該伸縮性部材からなるフィルム及び不織布に関する。
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の水添ブロック共重合体が上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、以下の[1]〜[3]に関する。
[1]水添ブロック共重合体(I)を含有する熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる伸縮性部材であって、前記水添ブロック共重合体(I)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック(a)と、ファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する重合体ブロック(b)とを含み、前記重合体ブロック(a)と前記重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]が1/99〜70/30であるブロック共重合体(P)の水素添加物であって、前記ブロック共重合体(P)中に存在するファルネセンに由来する炭素−炭素二重結合及びファルネセン以外の共役ジエンに由来する炭素−炭素二重結合の合計のうち50mol%以上が水素添加されてなるものであり、前記熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形してなる、厚さ0.5mmのシートから幅25mm、長さ150mmの短冊状に打ち抜いて得られた試験片を、温度23℃において100%伸張させた後、収縮させる変形及び回復の1サイクルにおけるヒステリシスロス率が20%以下である、伸縮性部材。
[2]上記[1]に記載の伸縮性部材からなるフィルム。
[3]上記[1]に記載の伸縮性部材からなる不織布。
本発明によれば、弾性回復性に優れる伸縮性部材、並びに当該伸縮性部材からなるフィルム及び不織布を提供することができる。
[1]伸縮性部材
本実施の形態に係る伸縮性部材は、水添ブロック共重合体(I)を含有する熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる伸縮性部材であって、前記水添ブロック共重合体(I)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック(a)と、ファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する重合体ブロック(b)とを含み、前記重合体ブロック(a)と前記重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]が1/99〜70/30であるブロック共重合体(P)の水素添加物であって、前記重合体ブロック(b)中の炭素−炭素二重結合が50mol%以上水素添加されてなるものであり、前記熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形してなる、厚さ0.5mmのシートから幅25mm、長さ150mmの短冊状に打ち抜いて得られた試験片を、温度23℃において100%伸張させた後、収縮させる変形及び回復の1サイクルにおけるヒステリシスロス率が20%以下である、伸縮性部材である。
[熱可塑性エラストマー組成物]
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、水添ブロック共重合体(I)を含有する。
また、当該熱可塑性エラストマー組成物は、水添ブロック共重合体(I)以外の任意成分を含有していてもよい。当該任意成分としては、例えば、ポリスチレン樹脂(II)、軟化剤(III)等が挙げられる。
<水添ブロック共重合体(I)>
本実施の形態に係る水添ブロック共重合体(I)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック(a)と、ファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する重合体ブロック(b)とを含み、前記重合体ブロック(a)と前記重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]が1/99〜70/30であるブロック共重合体(P)の水素添加物であって、前記重合体ブロック(b)中の炭素−炭素二重結合が50mol%以上水素添加されてなるものである。
前記重合体ブロック(a)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む。
かかる芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、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、4−プロピルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、N,N−ジエチル−4−アミノエチルスチレン、ビニルピリジン、4−メトキシスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン及びジビニルベンゼン等が挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物は1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。中でも、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレンがより好ましく、スチレンが更に好ましい。
当該重合体ブロック(a)は、芳香族ビニル化合物由来の構成単位の他に、微量単位又は不純物単位として、本発明の効果を阻害しない程度に他の構成単位を含んでいてもよいが、含んでいないことが好ましい。
重合体ブロック(a)中における他の構成単位の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
また、重合体ブロック(a)中における芳香族ビニル化合物由来の構造単位の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは99質量%以上である。
重合体ブロック(a)のピークトップ分子量(Mp)は、成形加工性の観点から、1,000〜200,000が好ましく、5,000〜150,000がより好ましく、6,000〜100,000が更に好ましく、7,000〜60,000がより更に好ましい。なお、本明細書におけるピークトップ分子量(Mp)は後述する実施例に記載した方法で測定した値を意味する。
前記重合体ブロック(b)はファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する。構造単位(b1)は、α−ファルネセン又は下記式(I)で表されるβ−ファルネセン由来の構造単位のいずれでもよいが、ブロック共重合体(P)の製造容易性の観点から、β−ファルネセン由来の構造単位であることが好ましい。なお、α−ファルネセンとβ−ファルネセンとは組み合わせて用いてもよい。
ファルネセン以外の共役ジエンに由来する構造単位(b2)を構成する共役ジエンとしては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニル−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、2−メチル−1,3−オクタジエン、1,3,7−オクタトリエン、ミルセン及びクロロプレン等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。中でもブタジエン、イソプレン及びミルセンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、ブタジエン及び/又はイソプレンが更に好ましく、ブタジエンが最も好ましい。
重合体ブロック(b)はファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する。ここで、「構造単位(b2)を0質量%含有する」とは、構造単位(b2)を含有しないことを意味する。
重合体ブロック(b)中におけるファルネセンに由来する構造単位(b1)の含有量((b1)/(b))が1質量%未満であると、弾性回復性に優れる伸縮性部材を得ることができない。重合体ブロック(b)中の構造単位(b1)の含有量は30〜100質量%が好ましく、45〜100質量%がより好ましく、50〜100質量%が更に好ましく、55〜100質量%がより更に好ましく、例えば100質量%(重合体ブロック(b)が構成単位(b1)のみからなる)が好ましい。
また、重合体ブロック(b)がファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を含有する場合には、構造単位(b2)の含有量は70質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、45質量%以下がより更に好ましい。また、強度を向上させるという観点からは、構造単位(b2)の含有量は5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、20質量%以上がより更に好ましい。
重合体ブロック(b)中における構造単位(b1)及び構造単位(b2)の合計含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、99質量%以上がより更に好ましく、100質量%がより更に好ましい。
ブロック共重合体(P)は、上記重合体ブロック(a)及び上記重合体ブロック(b)の他に、ファルネセン由来の構造単位(b1)の含有量が1質量%未満であり、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)の含有量が1〜100質量%である重合体ブロック(c)を含んでいてもよい。
これら構造単位(b1)の由来成分であるファルネセン及び(b2)の由来成分である共役ジエンについては、前述したとおりである。
前述の重合体ブロック(b)に加えて、重合体ブロック(c)を含むことにより、成形加工性に優れるという利点がある。
ここで、重合体ブロック(c)中における「ファルネセン由来の構造単位(b1)の含有量が1質量%未満」とは、構造単位(b1)の含有量が0量%、すなわち、構造単位(b1)を含有しない場合も含まれる。構造単位(b1)は、好ましくは0質量%である。
重合体ブロック(c)中における構造単位(b2)の含有量は、好ましくは60〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、より更に好ましくは99質量%超かつ100質量%、より更に好ましくは100質量%である。
重合体ブロック(c)中における構造単位(b1)及び構造単位(b2)の合計含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、99質量%以上がより更に好ましく、100質量%がより更に好ましい。
水添ブロック共重合体(I)は、重合体ブロック(a)及び重合体ブロック(b)をそれぞれ少なくとも1個含むブロック共重合体(P)の水素添加物である。
水添ブロック共重合体(I)は、重合体ブロック(a)を2個以上、及び重合体ブロック(b)を1個以上含むブロック共重合体(P)の水素添加物であることが好ましい。
複数の重合体ブロックの結合形態は特に制限されず、直線状、分岐状、放射状又はそれらの2つ以上の組み合わせであってもよい。中でも、各ブロックが直線状に結合した形態が好ましい。
水添ブロック共重合体(I)が重合体ブロック(a)及び重合体ブロック(b)を含む場合、重合体ブロック(a)をa、重合体ブロック(b)をbで表したときに、(a−b)、a−(b−a)又はb−(a−b)で表される結合形態が好ましい。なお、前記l、m及びnはそれぞれ独立して1以上の整数を表す。
前記結合形態としては、弾性回復性、成形加工性の観点から、b−a−b−a−bで表されるペンタブロック共重合体又はa−b−aで表されるトリブロック共重合体が好ましく、b−a−b−a−bで表されるペンタブロック共重合体がより好ましい。
また、ブロック共重合体(P)が重合体ブロック(a)を2個以上又は重合体ブロック(b)を2個以上有する場合には、それぞれの重合体ブロックは、同じ構造単位からなる重合体ブロックであっても、異なる構造単位からなる重合体ブロックであってもよい。例えば、〔a−b−a〕で表されるトリブロック共重合体における2個の重合体ブロック(a)において、それぞれの芳香族ビニル化合物は、その種類が同じであっても異なっていてもよい。
水添ブロック共重合体(I)が重合体ブロック(a)、重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)を含む場合、重合体ブロック(a)をa、重合体ブロック(b)をb、重合体ブロック(c)をcで表したときに、b−a−c−a−bで表されるペンタブロック共重合体、b−a−c−aで表されるテトラブロック共重合体が好ましく、b−a−c−a−bで表されるペンタブロック共重合体がより好ましい。
また、ブロック共重合体(P)が重合体ブロック(a)を2個以上、重合体ブロック(b)を2個以上、又は(c)を2個以上有する場合には、それぞれの重合体ブロックは、同じ構造単位からなる重合体ブロックであっても、異なる構造単位からなる重合体ブロックであってもよい。
ブロック共重合体(P)中の重合体ブロック(a)と重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]は1/99〜70/30である。当該範囲内であると、弾性回復性に優れる伸縮性部材を得ることができる。当該観点から、重合体ブロック(a)と重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]は、1/99〜60/40が好ましく、10/90〜55/45がより好ましく、10/90〜50/50が更に好ましく、15/85〜50/50がより更に好ましい。当該質量比[(a)/(b)]は、例えば15/85〜40/60であってもよく、また、20/80〜40/60であってもよい。
ブロック共重合体(P)が重合体ブロック(c)を有する場合、ブロック共重合体(P)中の重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)に対する重合体(a)の質量比[(a)/((b)+(c))]は、好ましくは1/99〜70/30である。当該範囲内であると、弾性回復性に優れる伸縮性部材を得ることができる。当該観点から、当該質量比[(a)/((b)+(c))]は、1/99〜60/40がより好ましく、10/90〜40/60が更に好ましく、10/90〜30/70がより更に好ましく、15/85〜25/75がより更に好ましい。
ブロック共重合体(P)が重合体ブロック(c)を有する場合、ブロック共重合体(P)中の重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)の総量中における構成単位(b1)の含有量[(b1)/((b)+(c))]は、好ましくは30〜99質量%である。当該範囲内であると、弾性回復性に優れる伸縮性部材を得ることができる。当該観点から、当該質量比[(b1)/((b)+(c))]は、30〜90質量%が好ましく、40〜80質量%がより好ましく、45〜70質量%が更に好ましく、50〜70質量%がより更に好ましい。
ここで、質量比[(b1)/((b)+(c))]中における構成単位(b1)は、重合体ブロック(b)中に含まれる構成単位(b1)と重合体ブロック(c)中に含まれる構成単位(b1)との合計量である。
ブロック共重合体(P)中における、重合体ブロック(a)、重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)の合計含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、99質量%以上がより更に好ましく、100質量%がより更に好ましい。
水添ブロック共重合体(I)のピークトップ分子量(Mp)は、成形加工性の観点から4,000〜500,000が好ましく、9,000〜450,000がより好ましく、30,000〜400,000が更に好ましく、50,000〜380,000がより更に好ましい。なお、本明細書におけるピークトップ分子量(Mp)は後述する実施例に記載した方法で測定した値を意味する。
水添ブロック共重合体(I)の分子量分布(Mw/Mn)は1〜4が好ましく、1〜3がより好ましく、1〜2が更に好ましい。分子量分布が前記範囲内であると、水添ブロック共重合体(I)の粘度のばらつきが小さく、取り扱いが容易である。
ブロック共重合体(P)は、前記重合体ブロック(a)、重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)のほか、本発明の効果を阻害しない限り、他の単量体で構成される重合体ブロック(d)を含有していてもよい。
かかる他の単量体としては、例えばプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン等の不飽和炭化水素化合物;アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2−アクリロイルエタンスルホン酸、2-メタクリロイルエタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、酢酸ビニル、メチルビニルエーテル等の官能基含有不飽和化合物;等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。
ブロック共重合体(P)が重合体ブロック(d)を有する場合、その含有量は50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましく、10質量%以下がより更に好ましく、5質量%以下がより更に好ましい。
例えば、一態様に係る水添ブロック共重合体(I)は、前記重合体ブロック(a)、前記重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)を含むブロック共重合体(P)の水素添加物であり、前記重合体ブロック(c)は、(b1)の含有量が1質量%未満であり、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)の含有量が1〜100質量%である重合体ブロックであり、前記重合体ブロック(a)と、前記重合体ブロック(b)と前記重合体ブロック(c)の合計量との質量比[(a)/((b)+(c))]が1/99〜70/30であり、前記水添ブロック共重合体(I)は、少なくとも2個の前記重合体ブロック(a)、少なくとも1個の前記重合体ブロック(b)、及び少なくとも1個の前記重合体ブロック(c)を含み、かつ少なくとも1個の前記重合体ブロック(b)が末端に存在するブロック共重合体(P)の水素添加物である。
ここで、ポリ(β−ファルネセン)のみからなる重合体ブロックをF、ポリスチレンのみからなる重合体ブロックをSt、ポリイソプレンのみからなる重合体ブロックをIp、ポリブタジエンのみからなる重合体ブロックをBd、β−ファルネセンとイソプレンのみからなる重合体ブロックをF/Ip、β−ファルネセンとブタジエンのみからなる重合体ブロックをF/Bd、と表記する。
この場合、F,St,Bd,St,Fがこの順に結合してなるペンタブロック共重合体(F−St−Bd−St−F)の水素添加物及び、F,St,Ip,St,Fがこの順に結合してなるペンタブロック共重合体(F−St−Ip−St−F)の水素添加物が好ましい。
また、別態様に係る水添ブロック共重合体(I)は、重合体ブロック(a)、重合体ブロック(b)、重合体ブロック(a)の順にブロックを有する水添トリブロック共重合体である。
例えば、St,F,Stがこの順に結合してなるトリブロック共重合体(St−F−St)の水素添加物、St,F/Ip,Stがこの順に結合してなるトリブロック共重合体(St−(F/Ip)−St)の水素添加物、St,F/Bd,Stがこの順に結合してなるトリブロック共重合体(St−(F/Bd)−St)の水素添加物が好ましい。
[水添ブロック共重合体(I)の製造方法]
水添ブロック共重合体(I)は、例えばブロック共重合体(P)をアニオン重合により得る重合工程、及び該ブロック共重合体(P)中に存在するファルネセンに由来する炭素−炭素二重結合及びファルネセン以外の共役ジエンに由来する炭素−炭素二重結合を水素添加する工程により好適に製造できる。
<重合工程>
ブロック共重合体(P)は、溶液重合法又は特表2012−502135号公報、特表2012−502136号公報に記載の方法等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、アニオン重合やカチオン重合等のイオン重合法、ラジカル重合法等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。アニオン重合法としては、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、ファルネセン及び/又はファルネセン以外の共役ジエンを逐次添加して、ブロック共重合体(P)を得る。
アニオン重合開始剤としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;ランタン、ネオジム等のランタノイド系希土類金属;前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタノイド系希土類金属を含有する化合物等が挙げられる。中でもアルカリ金属及びアルカリ金属を含有する化合物が好ましく、有機アルカリ金属化合物がより好ましい。
前記有機アルカリ金属化合物としては、例えばメチルリチウム、エチルリチウム、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、ジリチオメタン、ジリチオナフタレン、1,4−ジリチオブタン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、1,3,5−トリリチオベンゼン等の有機リチウム化合物;ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。中でも有機リチウム化合物が好ましく、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムがより好ましく、sec−ブチルリチウムが特に好ましい。なお、有機アルカリ金属化合物は、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン等の第2級アミンと反応させて、有機アルカリ金属アミドとして用いてもよい。
重合に用いる有機アルカリ金属化合物の使用量は、ブロック共重合体(P)の分子量によっても異なるが、通常、芳香族ビニル化合物、ファルネセン及びファルネセン以外の共役ジエンの総量に対して0.01〜3質量%の範囲である。
溶媒としてはアニオン重合反応に悪影響を及ぼさなければ特に制限はなく、例えば、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタン等の飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の飽和脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。溶媒の使用量には特に制限はない。
ルイス塩基はファルネセン由来の構造単位及びファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位におけるミクロ構造を制御する役割がある。かかるルイス塩基としては、例えばジブチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル化合物;ピリジン;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン等の3級アミン;カリウムt−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド;ホスフィン化合物等が挙げられる。ルイス塩基を使用する場合、その量は、通常、アニオン重合開始剤1モルに対して0.01〜1000モル当量の範囲であることが好ましい。
重合反応の温度は、通常、−80〜150℃、好ましくは0〜100℃、より好ましくは10〜90℃の範囲である。重合反応の形式は回分式でも連続式でもよい。重合反応系中の芳香族ビニル化合物、ファルネセン及び/又はファルネセン以外の共役ジエンの存在量が特定範囲になるように、重合反応液中に各単量体を連続的あるいは断続的に供給するか、又は重合反応液中で各単量体が特定比となるように順次重合することで、ブロック共重合体(P)を製造できる。
重合反応は、メタノール、イソプロパノール等のアルコールを重合停止剤として添加して停止できる。得られた重合反応液をメタノール等の貧溶媒に注いでブロック共重合体(P)を析出させるか、重合反応液を水で洗浄し、分離後、乾燥することによりブロック共重合体(P)を単離できる。
本重合工程では、前記のように未変性のブロック共重合体(P)を得てもよいが、後述の水素添加工程の前に、前記ブロック共重合体(P)に官能基を導入して、変性したブロック共重合体(P)を得てもよく、水添ブロック共重合体(I)の時点で官能基を導入して、変性したブロック共重合体を得てもよい。導入可能な官能基としては、例えばアミノ基、アルコキシシリル基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、メルカプト基、イソシアネート基、酸無水物等が挙げられる。
ブロック共重合体(P)の変性方法としては、例えば、重合停止剤を添加する前に、重合活性末端と反応し得る四塩化錫、テトラクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、2,4−トリレンジイソシアネート、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、N−ビニルピロリドン等の変性剤、又は特開2011−132298号公報に記載のその他の変性剤を添加する方法が挙げられる。また、単離後の共重合体に無水マレイン酸等をグラフト化して用いることもできる。
官能基が導入される位置はブロック共重合体(P)の重合末端でも、側鎖でもよい。また上記官能基は1種を単独で又は2種以上を組み合わせてもよい。上記変性剤は、アニオン重合開始剤に対して、通常、0.01〜10モル当量の範囲であることが好ましい。
<水素添加工程>
前記方法により得られたブロック共重合体(P)又は変性されたブロック共重合体(P)を水素添加する工程に付すことにより、水添ブロック共重合体(I)を得ることができる。水素添加する方法は公知の方法を用いることができる。例えば、水素添加反応に影響を及ぼさない溶媒にブロック共重合体(P)を溶解させた溶液に、チーグラー系触媒;カーボン、シリカ、けいそう土等に担持されたニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム又はロジウム金属触媒;コバルト、ニッケル、パラジウム、ロジウム又はルテニウム金属を有する有機金属錯体等を、水素添加触媒として存在させて水素化反応を行う。水素添加工程においては、前記したブロック共重合体(P)の製造方法によって得られたブロック共重合体(P)を含む重合反応液に水素添加触媒を添加して水素添加反応を行ってもよい。本発明においては、パラジウムをカーボンに担持させたパラジウムカーボンが好ましい。
水素添加反応において、水素圧力は0.1〜20MPaが好ましく、反応温度は100〜200℃が好ましく、反応時間は1〜20時間が好ましい。
重合体ブロック(b)及び重合体ブロック(c)中に存在するファルネセンに由来する炭素−炭素二重結合及びファルネセン以外の共役ジエンに由来する炭素−炭素二重結合の合計の水素添加率は、弾性回復性に優れる伸縮性部材を得る観点から、50〜100モル%である。当該水素添加率は、70〜100モル%が好ましく、80〜100モル%がより好ましく、90〜100モル%が更に好ましい。
なお、水素添加率は、ブロック共重合体(P)及び水素添加後の水添ブロック共重合体(I)のH−NMRを測定することにより算出できる。
<ポリスチレン樹脂(II)>
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、水添ブロック共重合体(I)の他に、ポリスチレン樹脂(II)を含有していてもよい。ポリスチレン樹脂(II)を含有することにより、伸縮性部材の強度が向上する。
ポリスチレン樹脂(II)の重量平均分子量は、好ましくは100,000〜400,000、より好ましくは120,000〜350,000、更に好ましくは150,000〜300,000である。ポリスチレン樹脂(II)の重量平均分子量が100,000以上であると耐熱性が向上し、400,000以下であると成形加工性が向上する。
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物がポリスチレン樹脂(II)を含有する場合、その含有量は水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、ポリスチレン樹脂(II)は1〜70質量部の範囲が好ましい。ポリスチレン樹脂(II)がこの範囲内であると、熱可塑性エラストマー組成物の強度がより向上する。当該観点から、ポリスチレン樹脂(II)の含有量は、水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、より好ましくは1〜50質量部、更に好ましくは5〜50質量部、より更に好ましくは10〜50質量部、特に好ましくは15〜50質量部である。
<軟化剤(III)>
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、さらに軟化剤(III)を含有していてもよい。軟化剤(III)としては、一般にゴム、プラスチックスに用いられる軟化剤を使用できる。例えばパラフィン系、ナフテン系、芳香族系のプロセスオイル;ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等のフタル酸誘導体;ホワイトオイル;ミネラルオイル;エチレンとα−オレフィンとの液状コオリゴマー;流動パラフィン;ポリブテン;低分子量ポリイソブチレン;液状ポリブタジエン、液状ポリイソプレン、液状ポリイソプレン/ブタジエン共重合体、液状スチレン/ブタジエン共重合体、液状スチレン/イソプレン共重合体等の液状ポリジエン及びその水添物等が挙げられる。中でも、水添ブロック共重合体(I)との相容性の観点から、パラフィン系プロセスオイル;エチレンとα−オレフィンとの液状コオリゴマー;流動パラフィン;低分子量ポリイソブチレン及びその水添物が好ましく、パラフィン系プロセスオイルの水添物がより好ましい。
軟化剤(III)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物が軟化剤(III)を含有する場合、その含有量は水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、軟化剤(III)は1〜150質量部の範囲が好ましい。軟化剤(III)がこの範囲内であると、熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性、成形加工性がより向上する。当該観点から、軟化剤(III)の含有量は、水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、より好ましくは5〜150質量部、更に好ましくは10〜150質量部、より更に好ましくは15〜120質量部である。
〔その他の水添ブロック共重合体〕
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、水添ブロック共重合体(I)以外のその他の水添ブロック共重合体を含有してもよい。
水添ブロック共重合体(I)以外のその他の水添ブロック共重合体としては、例えば、前記重合体ブロック(a)と、前記重合体ブロック(c)とを含むブロック共重合体を水素添加した水添ブロック共重合体が挙げられる。なお、その他の水添ブロック共重合体における重合体ブロック(a)、重合体ブロック(c)、及び水素添加率等の好適態様は、水添ブロック共重合体(I)における各重合体ブロック及び水素添加率の好適態様と同じである。
熱可塑性エラストマー組成物が、その他の水添ブロック共重合体を含有する場合、その含有量は、水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下である。
<その他の任意成分>
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、他の熱可塑性重合体、無機充填材、粘着性付与樹脂、酸化防止剤、滑剤、光安定剤、加工助剤、顔料や色素などの着色剤、難燃剤、帯電防止剤、艶消し剤、シリコンオイル、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、発泡剤、抗菌剤、防カビ剤、香料を含有してもよい。
他の熱可塑性重合体を含有させる場合、その含有量は、水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
前記無機充填材は、本発明の熱可塑性エラストマー組成物の耐熱性、耐候性などの物性の改良、硬度調整、増量剤としての経済性の改善などを目的として含有させることができる。無機充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、クレー、天然ケイ酸、合成ケイ酸、酸化チタン、カーボンブラック、硫酸バリウム、ガラスバルーン、ガラス繊維などが挙げられる。無機充填材は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填材を含有させる場合、その含有量は、熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性が損なわれない範囲であることが好ましく、水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは30質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物の樹脂成分の総量中における、水添ブロック共重合体(I)、ポリスチレン樹脂(II)、及び軟化剤(III)の合計量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物の製造方法に特に制限はなく、水添ブロック共重合体(I)、並びに必要に応じてポリスチレン樹脂(II)、軟化剤(III)、その他の成分を均一に混合し得る方法であればいずれの方法で製造してもよく、溶融混練法が好ましく用いられる。溶融混練は、例えば、単軸押出機、2軸押出機、ニーダー、バッチミキサー、ローラー、バンバリーミキサーなどの溶融混練装置を用いて行うことができ、好ましくは170〜270℃で溶融混練することにより、本発明の熱可塑性エラストマー組成物を得ることができる。
<熱可塑性エラストマー組成物の物性>
本実施の形態に係る熱可塑性エラストマー組成物は、当該熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形してなる、厚さ0.5mmのシートから幅25mm、長さ150mmの短冊状に打ち抜いて得られた試験片を、温度23℃において100%伸張させた後、収縮させる変形及び回復の1サイクルにおけるヒステリシスロス率(1サイクル目のヒステリシスロス率)が20%以下である。従って、当該熱可塑性エラストマー組成物の物性を成形してなる伸縮性部材は、弾性回復性に優れる。当該ヒステリシスロス率は、好ましくは19%以下、より好ましくは17%以下、更に好ましくは16%以下である。
同様の観点から、前記試験片を、温度23℃において速度100mm/分で100%伸張させた後、速度100mm/分で収縮させる操作を2サイクル行ったときの、前記変形及び回復の2サイクル目のヒステリシスロス率は、好ましくは15%以下、より好ましくは14%以下、更に好ましくは13%以下、より更に好ましくは12%以下である。
また、伸縮性部材を複数回にわたり伸縮させたときに、ヒステリシスロス率に大きな変化が無いことが好ましい場合がある。例えば、伸縮性部材をおむつのギャザーに用いる場合に、おむつを穿かせる前と後とにおいて、使用感に大きな変化が無いことが好ましい。この観点からは、1サイクル目におけるヒステリシスロス率(L)に対する2サイクル目におけるヒステリシスロス率(L)の比(L/L)は、好ましくは0.40以上、より好ましくは0.50以上、更に好ましくは0.60以上、より更に好ましくは0.70以上である。
更に、前記試験片の1サイクル目のヒステリシスロス率の測定において、試験片を、温度23℃において100%伸張させたときの引張応力(100%モジュラス)は、伸縮性部材の強度の観点から、好ましくは0.02MPa以上、より好ましくは0.05MPa以上、更に好ましくは0.10MPa以上である。
[2]伸縮性部材の形態
本実施の形態に係る伸縮性材料の形態は特に制限されず、用途、使用形態などに応じて、それぞれに適した形態とすることができる。例えば、当該伸縮性材料は、フィルム、不織布、ストランド、又は帯状体の形態にしておくことが好ましい。
前述の伸縮性材料からなるフィルムである場合は、その厚さや幅は特に制限されず、適宜選択することができる。一般的には、フィルムの厚みは15μm〜200μm程度の厚さにしておくことが好ましい。
前述の伸縮性材料からなる不織布である場合も、不織布を構成する繊維の繊度、不織布の目付などを各々の用途などに適したものにすることができる。一般的には、不織布状の伸縮性材料では、不織布を構成する繊維は繊度の均一な長繊維であることが、力学的特性に優れることから好ましい。また、該不織布の目付は、5〜300g/m2程度であるのが、取り扱い性などの点から好ましい。該不織布の平均繊維径は、好ましくは1〜30μm、より好ましくは5〜20μmである。
また、伸縮性材料がストランドの場合は、断面が円形、楕円形、方形またはそれら以外の断面形状の線状体や紐状体などの形態にしておくことができる。伸縮性材料が帯状体である場合も、その厚さや幅は特に制限されず、適宜選択することができる。一般的には帯状体の厚みは200μm〜2mm程度であるのが好ましい。そして、伸縮性材料が不織布である場合も、不織布を構成する繊維の繊度、不織布の目付などを各々の用途などに適したものにすることができる。一般的には、不織布状の伸縮性材料では、不織布を構成する繊維は繊度の均一な長繊維であることが、力学的特性に優れることから好ましい。また、該不織布の目付は、5〜200g/m2程度であるのが、取り扱い性などの点から好ましい。
前述の熱可塑性エラストマー組成物を伸縮性材料に成形する方法は、伸縮性材料の形態に応じて適宜選択することができるが、例えば、伸縮性材料がフィルム、ストランドまたは不織布の形態である場合は、熱可塑性重合体材料をフイルム、ストランドまたは不織布に成形する際に一般に使用される成形加工方法が好適に採用される。
例えば、フィルムおよびストランドに賦形する場合は、単軸または2軸押出成形機を用いて、それぞれフィルム形状またはストランド形状に成形することができる。
また、不織布に賦形する方法としては、例えば、通常のメルトブローン不織布製造装置によって熱可塑性エラストマー組成物を溶融紡糸し、その繊維群を捕集面上で繊維ウェブを形成させることでメルトブローン不織布を製造することができる。また、スパンボンド法によっても不織布状の伸縮性材料を製造することができる。
本実施の形態に係る伸縮性材料は、そのままで伸縮性部材として用いることができるが、少なくとも一つの方向に伸長し得る伸長性布帛およびヒダ付き布帛から選ばれる少なくとも1種の伸び可能な布帛と積層して接着することにより形状安定性が向上し、紙おむつ、トイレットトレーニングパンツ、生理用品などの衛生材料や、湿布材の基材、伸縮性テープ、外科用包帯、手術着などのメディカル用材料に必要な複雑な形態の伸縮性部材を得ることができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、β−ファルネセン(純度97.6質量%アミリス,インコーポレイティド社製)は、3Åのモレキュラーシーブにより精製し、窒素雰囲気下で蒸留することで、ジンギベレン、ビサボレン、ファルネセンエポキシド、ファルネソール異性体、E,E−ファルネソール、スクアレン、エルゴステロール及びファルネセンの数種の二量体等の炭化水素系不純物を除き、以下の重合に用いた。
実施例及び比較例に使用される各成分は次のとおりである。
<水添ブロック共重合体(I)>
後述の製造例1〜9の水添ブロック共重合体(I−1)〜(I−9)
<水添ブロック共重合体(I’)>
後述の製造例10〜17の水添ブロック共重合体(I’−1)〜(I’−8)
<ポリスチレン樹脂(II)>
GPPS(商品名:679、PSジャパン株式会社製、MFR:18g/10min、重量平均分子量:199,000)
<軟化剤(III)>
水添パラフィン系プロセスオイル(商品名:ダイアナプロセスオイルPW−90、出光興産株式会社製、40℃における動粘度:95.54mm/s)
また、製造例における各測定方法の詳細は次のとおりである。
(1)分子量分布及びピークトップ分子量(Mp)等の測定
水添ブロック共重合体及びスチレンブロックのピークトップ分子量(Mp)及び分子量分布(Mw/Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により標準ポリスチレン換算分子量で求め、分子量分布のピークの頂点の位置からピークトップ分子量(Mp)を求めた。測定装置及び条件は、以下のとおりである。
・装置 :東ソー株式会社製GPC装置「GPC8020」
・分離カラム :東ソー株式会社製「TSKgelG4000HXL」
・検出器 :東ソー株式会社製「RI−8020」
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :1.0ml/分
・サンプル濃度:5mg/10ml
・カラム温度 :40℃
(2)水素添加率の測定方法
各実施例及び比較例において、水素添加前のブロック共重合体及び水素添加後のブロック共重合体(水添ブロック共重合体)をそれぞれ重クロロホルム溶媒に溶解し、日本電子株式会社製「Lambda−500」を用いて50℃でH−NMRを測定した。水添ブロック共重合体(I)中の重合体ブロック(b)及び(c)の水素添加率は、得られたスペクトルの4.5〜6.0ppmに現れる炭素−炭素二重結合が有するプロトンのピークから、下記式により算出した。
水素添加率(モル%)={1−(水素添加後のブロック共重合体1モルあたりに含まれる炭素−炭素二重結合のモル数)/(水素添加前のブロック共重合体1モルあたりに含まれる炭素−炭素二重結合のモル数)}×100
(3)ヒステリシスロス率及び100%モジュラスの測定方法
実施例および比較例で得られた水添ブロック共重合体および熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形することによって厚さ約0.5mmのシートを得た。得られたシートより、幅25mm、長さ150mmの短冊状試験片を打ち抜き試験片とした。但し、メルトブロー不織布のヒステリシスロス率及び100%モジュラスを評価する際には、一度作製した不織布を再溶融することでシート状とし、得られたシートより、上記サイズの打ち抜き試験片を作製した。
インストロン社製引張り試験機「3345モデル」を用いて、つかみ具間距離40mm、試験温度23℃において試験速度100mm/分で100%伸張させて、その後、試験速度100mm/分で0%まで縮ませる操作を2サイクル実施した。
そのときの1サイクル目の行きの100%伸張時における最大引張応力を100%モジュラスとした。
また、1サイクル目の行きの100%伸張エネルギー[A1(行き100%)]、戻りの100%伸張エネルギー[B1(帰り100%)]、2サイクル目の行きの100%伸張エネルギー[A2(行き100%)]、戻りの100%伸張エネルギー[B2(帰り100%)]を測定した。下記式により1サイクル目のヒステリシスロス率、2サイクル目のヒステリシスロス率を求め、弾性回復性の指標とした。なお、下記の値が低いほど、弾性回復性に優れることを示す。
1サイクル目のヒステリシスロス率(L)=[(A1−B1)/A1]×100
2サイクル目のヒステリシスロス率(L)=[(A2−B2)/A2]×100
(4)不織布の目付(g/m
JIS L 1906に準じ、不織布幅1m当たりから、縦20cm×横20cmの試料片を3枚採取し、各試料片の質量を電子天秤にて測定し、3点の平均値を試験片の面積400cmで除して、単位面積当たりの質量を算出し、不織布の目付とした。
(5)不織布の平均繊維径(μm)
不織布中の任意の箇所に対し、走査型電子顕微鏡にて、300倍で拡大撮影し、50本の繊維径を測定した値の平均値を平均繊維径とした。
(6)メルトブロー成形性の評価方法
実施例および比較例で得られた水添ブロック共重合体および熱可塑性エラストマー組成物を用いて、後述の方法によりメルトブロー不織布を作製し、その結果に応じて、以下の3段階でメルトブロー成形性を評価した。
○:良好な不織布が得られ、生産性に優れる。
△:不織布は得られるが風綿が多く発生し、生産性に乏しい。
×:不織布を得ることができない。
<水添ブロック共重合体(I)>
〔製造例1〕
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50.0kg、アニオン重合開始剤としてsec−ブチルリチウム(10.5質量%シクロヘキサン溶液)36.9g(sec−ブチルリチウム3.9g)を仕込み、50℃に昇温した後、スチレン(1)1.87kgを加えて1時間重合させ、引き続いてβ−ファルネセン8.75kgを加えて2時間重合を行い、更にスチレン(2)1.87kgを加えて1時間重合することにより、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)−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。この反応液に、水素添加触媒としてパラジウムカーボン(パラジウム担持量:5質量%)を前記ブロック共重合体に対して5質量%添加し、水素圧力2MPa、150℃の条件で10時間反応を行った。放冷、放圧後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、濾液を濃縮し、更に真空乾燥することにより、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、水添ブロック共重合体(I−1と称する))を得た。水添ブロック共重合体(I−1)について上記した評価を行った。結果を表1に示す。
〔製造例2〜4〕
表1に記載の配合にしたがったこと以外は、製造例1と同様にして水添ブロック共重合体(I−2)〜(I−4)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I−2)〜(I−4)について、上記した評価を行った。結果を表1に示す。
〔製造例5〕
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50.0kg、アニオン重合開始剤としてsec−ブチルリチウム(10.5質量%シクロヘキサン溶液)58.9g(sec−ブチルリチウム6.2g)を仕込み、50℃に昇温した後、スチレン(1)1.32kgを加えて1時間重合させ、引き続いてβ−ファルネセン3.09kg及びイソプレン3.09kgの混合物を加えて2時間重合を行い、更にスチレン(2)1.32kgを加えて1時間重合することにより、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン/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。この反応液に、水素添加触媒としてパラジウムカーボン(パラジウム担持量:5質量%)を前記ブロック共重合体に対して5質量%添加し、水素圧力2MPa、150℃の条件で10時間反応を行った。放冷、放圧後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、濾液を濃縮し、更に真空乾燥することにより、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン/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、水添ブロック共重合体(I−5)と称する)を得た。水添ブロック共重合体(I−5)について上記した評価を行った。結果を表1に示す。
〔製造例6〕
イソプレンに代えてブタジエンを用い、かつ表1に記載の配合にしたがったこと以外は、製造例1と同様にして、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、水添ブロック共重合体(I−6)と称する)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I−6)について、上記した評価を行った。結果を表1に示す。
〔製造例7〕
表1に記載の水素添加率となるように水素添加工程の条件を変更した以外は、製造例1と同様にして、ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)−ポリスチレントリブロック共重合体の水素添加物(以下、水添ブロック共重合体(I−7)と称する)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I−7)について、上記した評価を行った。結果を表1に示す。
〔製造例8〕
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50.0kg、アニオン重合開始剤としてsec−ブチルリチウム(10.5質量%シクロヘキサン溶液)190.5g(sec−ブチルリチウム20.0g)、ルイス塩基としてテトラヒドロフラン400.0gを仕込み、50℃に昇温した後、β−ファルネセン6.34kgを加えて2時間重合を行い、引き続いてスチレン(1)2.50kgを加えて1時間重合させ、更にブタジエン3.66kgを加えて1時間重合を行った。続いてこの重合反応液にカップリング剤としてジクロロジメチルシラン20.0gを加え1時間反応させることで、ポリ(β−ファルネセン)−ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)ペンタブロック共重合体を含む反応液を得た。この反応液に、水素添加触媒としてパラジウムカーボン(パラジウム担持量:5質量%)を前記ブロック共重合体に対して5質量%添加し、水素圧力2MPa、150℃の条件で10時間反応を行った。放冷、放圧後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、濾液を濃縮し、更に真空乾燥することにより、ポリ(β−ファルネセン)−ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)ペンタブロック共重合体の水素添加物(以下、水添ブロック共重合体(I−8)と称する)を得た。水添ブロック共重合体(I−8)について、上記の物性を測定した。結果を表1に示す。
〔製造例9〕
ブタジエンに代えてイソプレンを用い、テトラヒドロフランの使用を省略し、表1に記載の配合にしたがったこと以外は、製造例8と同様にして、ポリ(β−ファルネセン)−ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン−ポリ(β−ファルネセン)ペンタブロック共重合体の水素添加物(以下、水添ブロック共重合体(I−9)と称する)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I−9)について、上記した評価を行った。結果を表1に示す。
<水添ブロック共重合体(I’)>
〔製造例10〕
表2に記載の配合にしたがった以外は、製造例1と同様にして水添ブロック共重合体(I’−1)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I’−1)について、上記した評価を行った。結果を表2に示す。
〔製造例11,12〕
β−ファルネセンに代えてイソプレンを配合し、表2に記載の配合にしたがった以外は、製造例10と同様にして水添ブロック共重合体(I’−2)及び(I’−3)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I’−2)及び(I’−3)について、上記した評価を行った。結果を表2に示す。
〔製造例13〕
β−ファルネセンに代えてブタジエンを配合し、溶媒のシクロヘキサンにテトラヒドロフランを混合し、表2に記載の配合にしたがった以外は、製造例10と同様にして水添ブロック共重合体(I’−4)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I’−4)について、上記した評価を行った。結果を表2に示す。
〔製造例14〜17〕
β−ファルネセンに代えてイソプレン及びブタジエンの混合物を配合し、表2に記載の配合にしたがった以外は、製造例10と同様にして水添ブロック共重合体(I’−5)〜(I’−8)を製造した。得られた水添ブロック共重合体(I’−5)〜(I’−8)について、上記した評価を行った。結果を表2に示す。
〔実施例1〜8及び比較例1〜8〕
表3に記載の各水添ブロック共重合体を、熱可塑性エラストマー組成物として用いた。
各熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形することによって、厚さ約0.5mmのシート(伸縮性部材又はフィルム)を得た。得られたシートについて、上記の通り物性評価を行った。結果を表3に示す。
〔実施例9〜15及び比較例9〜16〕
表4に記載の各成分を表4に示す割合にて、バッチミキサーを用いて230℃およびスクリュー回転数200rpmの条件下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を作製した。
得られた熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形することによって厚さ約0.5mmのシート(伸縮性部材又はフィルム)を得た。得られたシートについて、上記の通り物性評価を行った。結果を表4に示す。
〔実施例16〜19及び比較例17〜18〕
(1)熱可塑性エラストマー組成物の作製
表5に記載の各成分を表5に示す割合にて、バッチミキサーを用いて230℃およびスクリュー回転数200rpmの条件下で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を作製した。
(2)メルトブロー不織布の作製
表5に記載の熱可塑性エラストマー組成物を40mmφ単軸押出機で溶融後、300℃のダイに送り込んだ。0.3mmφのオリフィスが1mmピッチに配列され、両側に加熱気体の噴射用スリットを有するメルトブローン紡糸装置を用いて、1ホール当り0.3g/minの吐出量でポリマーを吐出し、300℃に加熱した空気を1m幅あたり2.8Nm/minの熱風量で噴射して細化した。これをノズル下方15cmに設置された金網ベルト上で捕集し後方の捲取機で引取り、不織布(伸縮性部材)を得た。得られた不織布は、目付150g/m、フィラメント直径(平均繊維径)9μmであった。
(3)評価
前述のメルトブロー不織布を240℃で再溶融させ、その後、10MPa荷重で3分間圧縮成形することによって厚さ約0.5mmのシートを得た。得られシートについて、上記の通り物性評価を行った。結果を表5に示す。
実施例に係る伸縮性部材は、1サイクル目のヒステリシスロス率(L)が20%以下であり、弾性回復性が優れている。また、実施例に係る伸縮性部材は、2サイクル目のヒステリシスロス率(L)も低く、またこれらの比(L/L)が高い。
これに対し、比較例に係る伸縮性部材は、いずれも1サイクル目のヒステリシスロス率(1)が20%を超えており、実施例に係る伸縮性部材よりも弾性回復性が劣っている。

Claims (15)

  1. 水添ブロック共重合体(I)を含有する熱可塑性エラストマー組成物を成形してなる伸縮性部材であって、
    前記水添ブロック共重合体(I)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を含む重合体ブロック(a)と、ファルネセン由来の構造単位(b1)を1〜100質量%含有し、ファルネセン以外の共役ジエン由来の構造単位(b2)を99〜0質量%含有する重合体ブロック(b)とを含み、前記重合体ブロック(a)と前記重合体ブロック(b)との質量比[(a)/(b)]が1/99〜70/30であるブロック共重合体(P)の水素添加物であって、前記ブロック共重合体(P)中に存在するファルネセンに由来する炭素−炭素二重結合及びファルネセン以外の共役ジエンに由来する炭素−炭素二重結合の合計のうち50mol%以上が水素添加されてなるものであり、
    前記熱可塑性エラストマー組成物を240℃、10MPa荷重で3分間圧縮成形してなる、厚さ0.5mmのシートから幅25mm、長さ150mmの短冊状に打ち抜いて得られた試験片を、温度23℃において100%伸張させた後、収縮させる変形及び回復の1サイクルにおけるヒステリシスロス率が20%以下である、伸縮性部材。
  2. 前記水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、ポリスチレン樹脂(II)を1〜50質量部含有する、請求項1に記載の伸縮性部材。
  3. 前記水添ブロック共重合体(I)100質量部に対して、軟化剤(III)を1〜150質量部含有する、請求項1又は2に記載の伸縮性部材。
  4. 前記試験片を、温度23℃において速度100mm/分で100%伸張させた後、速度100mm/分で収縮させる操作を2サイクル行ったときの、前記変形及び回復の2サイクル目のヒステリシスロス率が15%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の伸縮性部材。
  5. 1サイクル目におけるヒステリシスロス率(L)に対する2サイクル目におけるヒステリシスロス率(L)の比(L/L)が0.40以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の伸縮性部材。
  6. 前記水添ブロック共重合体(I)のゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより標準ポリスチレン換算で求めたピークトップ分子量(Mp)が4,000〜500,000である、請求項1〜5のいずれかに記載の伸縮性部材。
  7. 前記芳香族ビニル化合物がスチレンである、請求項1〜6のいずれかに記載の伸縮性部材。
  8. 前記ファルネセンがβ−ファルネセンである、請求項1〜7のいずれかに記載の伸縮性部材。
  9. 前記ファルネセン以外の共役ジエンが、イソプレン、ブタジエン及びミルセンから選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜8のいずれかに記載の伸縮性部材。
  10. 前記水添ブロック共重合体(I)の分子量分布(Mw/Mn)が1〜4である、請求項1〜9のいずれかに記載の伸縮性部材。
  11. 前記水添ブロック共重合体(I)における、前記ブロック共重合体(P)中に存在するファルネセンに由来する炭素−炭素二重結合及びファルネセン以外の共役ジエンに由来する炭素−炭素二重結合の合計の水素添加率が70モル%以上である、請求項1〜10のいずれかに記載の伸縮性部材。
  12. 前記水添ブロック共重合体(I)は、重合体ブロック(a)、重合体ブロック(b)、重合体ブロック(a)の順にブロックを有する水添トリブロック共重合体である、請求項1〜11のいずれかに記載の伸縮性部材。
  13. 前記重合体ブロック(b)が、ファルネセン由来の構成単位(b1)のみからなる、請求項1〜12のいずれかに記載の伸縮性部材。
  14. 請求項1〜13のいずれかに記載の伸縮性部材からなるフィルム。
  15. 請求項1〜13のいずれかに記載の伸縮性部材からなる不織布。
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