JP2003511534A - 線状アイソタクチックポリマーを含む発泡材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポリマー材料を含む発泡材料に関し、このポリマー材料の構造は自己配列した微小結晶の結晶質領域で強化された微小なサイズの弾性非晶質領域を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、例えば、絶縁、衝撃吸収、緩衝、包装、封止、潤滑、液体吸収、液
体搬送、液体のろ過、熱およびガスの絶縁、浮力の提供、ガス吸収包装および貯
蔵などに用いられる発泡材料に関する。本発明は閉孔発泡材料と同様、開孔発泡
材料に関する。詳細には、本発明は弾性発泡材料に関する。

【０００２】 （背景） 発泡材料、特にオレフィンポリマーを含む発泡材料は、当業界で公知であり、
工業全般で広く使用されている。このような発泡材料の一般的な用途分野として
は、衛生用品、および特に使い捨ての吸収剤用品、包装用品である。

【０００３】 ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＩＢなどの広く使用されているポリオレフィンから作ら
れた発泡材料は、多くの有益な性質を有している。それらは、生体適合性および
食品適合性、化学的安定性、不活性、非毒性材料である。しかし、それらの多く
は強度／引き裂き耐性、伸縮性／弾力性などの特性が不十分なことを含め、機械
的特性が乏しい。このような発泡材料に弾性特性を付与するいくつかの提案が、
従来技術においてなされてきた。最も一般的な提案は、ポリマーの主鎖にヒンジ
（hinged）結合／部分を導入することによってポリマーの化学的構造を変化させ
ることに基づいている。これらの側基または側鎖は、ポリマーの骨格にさらに高
い可撓性を提供し、ポリマーの結晶化を防止し、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低下
させ、得られる材料の弾力性を改善する。通常、ヒンジ基は、主鎖または大きな
側基に配置された酸素、窒素または塩素などの、可撓性を提供するヘテロ原子を
含む。他の提案は特殊な可塑剤をブレンドすることによってポリマーを混練する
ことである。しかし、どちらの方法も、分子または被覆材料のバルク中にヘテロ
原子を導入する必要がある。従来技術において提案されたこのような発泡材料に
弾力性を提供する第３の手段は、本発明により近いが、物理的な網目を形成する
ことによって、バルク材料を強化する異相の形成を活用することである。これを
実施するために、異なるＴｇを有するブロックを含むポリマー骨格となるように
、２つ以上の異なったモノマーをブロック共重合する方法が用いられてきた。こ
の方法では、第２のコポリマーからなる可撓性の鎖によって互いに結合した１つ
のコポリマーからなる強化結晶質領域が形成されると共にバルク中で微小な相分
離が起こる。

【０００４】 本質的に従来の発泡材料は様々な固有の欠点を抱えている。欠点とは、不十分
な強度／引き裂き耐性、不十分な伸縮性／弾力性、生体適合性がないこと、食品
適合性がないこと、燃焼した時に毒性のある残渣を生じる塩素などのヘテロ原子
を含むことなどを含むが、これらに限定されるものではない。

【０００５】 本発明の目的は、従来の発泡材料の持つ欠点を解消する発泡材料を提供するこ
とである。

【０００６】 本発明の他の目的は、弾力性のある発泡材料を含む物品を提供することである
。

【０００７】 本発明の他の目的は、本発明による発泡材料を製造する方法を提供することで
ある。

【０００８】 本発明の他の目的は、異なる材料バッチ間の変動が少ない状態で製造できる発
泡材料を提供することである。

【０００９】 （発明の概要） 本発明は発泡ポリマー材料を提供する。この発泡材料は、６０％未満の［ｍｍ
ｍｍ］ペンタッド濃度のアイソタクチシティを有するポリオレフィンホモポリマ
ーを含む。

【００１０】 本発明はさらに、ポリマー材料の加工工程を含む本発明の発泡ポリマー材料の
製造方法を提供するものであって、上記加工工程は、不活性ガス膨張、溶剤蒸発
膨張、反応性薬剤ガス膨張、内部相の高度な乳化、ビーズ膨張、およびこれらの
組み合わせからなる群から選択される。

【００１１】 （発明の詳細な説明） 本発明は、ポリオレフィンホモポリマーを含む発泡材料を提供する。

【００１２】 本明細書で使用されている用語「ポリオレフィンホモポリマー」とは、すべて
の分子が同じ立体配置を示す、ただ１つの分子相を含むポリオレフィンを指す。
この用語を使用する場合、例えば、２つの相が同時に重合されている、アタクチ
ックポリマーとアイソタクチックポリマーとのブレンドは除外される。ホモポリ
マーという用語は、全ての分子が同じ立体配置を示すコポリマーを含む。

【００１３】 本発明のポリオレフィンホモポリマーは、１つまたはいくつかのＣ₃〜Ｃ₂₀の
オレフィンモノマー構造を有する線状アイソタクチックポリマーを含んでもよく
、アイソタクチシティが、６０％未満、好ましくは５５％未満、さらに好ましく
は５０％未満、および最も好ましくは４５％未満の［ｍｍｍｍ］ペンタッド濃度
であり、アイソタクチシティが、１０％より高く、好ましくは１５％より高く、
さらに好ましくは２０％より高く、および最も好ましくは２５％より高い［ｍｍ
ｍｍ］ペンタッド濃度である。好ましいホモポリマーはポリプロピレンである。

【００１４】 ポリマー鎖中の立体欠陥は統計的に分布するので、ホモポリマーのアイソタク
チシティは、従来技術のアイソタクチックポリプロピレンと比較して小さくても
よい。用語「立体欠陥」とは、［ｍｒｒｍ］ペンタッドで特徴づけられる立体的
な順序を指す。この場合、中央のモノマーは、このペンタッド中の他の４つのモ
ノマーと対向した立体配置になっている。したがって、このポリマーの［ｍｒｒ
ｍ］ペンタッド濃度はｐ²（１−ｐ）²（式中、ｐ＝［ｍ］、したがって１−ｐ＝
［ｒ］およびｐ⁴＝［ｍｍｍｍ］である）の統計的確率よりも大きい。ペンタッ
ド濃度は、［ｐ（１−ｐ）］^qｐ（１−ｐ）において、好ましくは少なくともｑ
＝０．８、さらに好ましくはｑ＝０．６、さらに好ましくはｑ＝０．４、さらに
好ましくはｑ＝０．２、最も好ましくはｑ＝０．１である。

【００１５】 ホモポリマーのいくつかの実施の形態において、特に単一の立体欠陥によって
結晶性が低くなる実施形態において、アタクチック配置の量が少ないことが本発
明の発泡体の性質にとって有益であることが実証された。［ｒｍｒｍ］ペンタッ
ド濃度は６％未満が好ましく、さらに好ましくは５％未満、さらに好ましくは４
％未満、さらに好ましくは３％未満、最も好ましくは２．５％未満である。

【００１６】 ホモポリマーのいくつかの実施の形態において、詳細には単一の立体欠陥によ
って結晶性が低くなる実施の形態において、シンジオタクチック配置の量が少な
いことが本発明の発泡体の性質にとって有益であることが実証された。［ｒｒｒ
ｒ］ペンタッド濃度は６％未満が好ましく、さらに好ましくは５％未満、さらに
好ましくは４％未満、さらに好ましくは３％未満、最も好ましくは２．５％未満
である。

【００１７】 別法として、本発明のホモポリマーは、アタクチックおよびアイソタクチック
配置のポリマーブロックを含んでもよい。好ましくはポリマーの平均分子量Ｍ_W
は１０００００ｇ／モルより大きく、さらに好ましくは２０００００ｇ／モルよ
り大きく、さらに好ましくは２５００００ｇ／モルより大きく、さらに好ましく
は３０００００ｇ／モルより大きく、最も好ましくは３５００００ｇ／モルより
大きい。

【００１８】 ガラス転移温度Ｔｇは−５０から＋３０℃である。ガラス転移温度は１０℃未
満が好ましく、さらに好ましくは５℃未満、さらに好ましくは０℃未満、最も好
ましくは−６℃未満である。ポリマーの溶融温度はサンプルを１５０℃に加熱し
た後、続いてポリマーを−５０℃に冷却して得られる。

【００１９】 この理論に拘束されず、ポリオレフィンポリマーは半結晶性構造を示す。この
構造は、自己配列した微小結晶の結晶領域で強化された微小なサイズの弾性非晶
質領域を含む。ポリマーから脆い大きな結晶材料を形成するには、ポリマーの骨
格に欠陥を導入することで達成できる。反対の立体配置を持つ孤立したモノマー
単位が、欠陥、すなわち単一立体欠陥として用いられてきた。

【００２０】 ポリマーおよびこのようなポリマーの好適な製造方法は、本明細書に参照とし
て取り込まれているＰＣＴ特許出願ＥＰ９９／０２３７９に述べられている。こ
のようなポリマーの調製に好適な触媒の組み合わせは、本明細書に参照として取
り込まれているＰＣＴ特許出願ＥＰ９９／０２３７８に述べられている。ＰＣＴ
特許出願ＥＰ９９／０２３７８のプロセスは、得られるポリマーの分子量を増加
させるために、好ましくは３０℃未満の温度、さらに好ましくは２５℃未満、さ
らに好ましくは２０℃未満、最も好ましくは１５℃未満で実施される。分子量を
増加させるために、重合は、好ましくは液体プロペンなどの液体モノマー中で実
施される。分子量を増加させるためには、触媒はＰＣＴ特許出願ＥＰ９９／０２
３７８に記載されているホウ素活性剤と組み合わせて用いることが好ましい。

【００２１】 他の好適なポリマーおよびこのようなポリマーの製造方法は、本明細書に参照
として取り込まれているＷＯ９９／２０６６４に述べられている。

【００２２】 ホモポリマーは、各相が単一反応で重合される複数相のポリマーに比較して、
製造中のバッチ間の変動が極めて小さいので、本発明の発泡体にはホモポリマー
を使用することが好ましい。

【００２３】 本発明の発泡材料の製造に使用されるポリマーは、その応力−歪み曲線におい
て明らかなゴム−弾性平坦部がある。

【００２４】 本発明に用いられるポリマーは、生体適合性があり、塩素などのヘテロ原子を
含まないので、燃焼しても毒性残渣を発生させない。さらに、毒性のモノマー残
渣を含まない。

【００２５】 本発明の発泡材料は、開孔を有してもよく、または閉孔を有してもよい。高圧
ガス発泡は開孔発泡体を生成する。一方、低圧ガス発泡は閉孔発泡体を生成する
。

【００２６】 本発明の発泡材料は優れた柔軟性を示すことが見出されている。発泡材料のＡ
スケールでのショア硬度は、好ましくは３０未満、さらに好ましくは２５未満、
さらに好ましくは２０未満、さらに好ましくは１５未満、最も好ましくは１０未
満である。本発明の発泡材料の柔軟性は、低密度発泡およびアイソタクチシティ
（［ｍｍｍｍ］ペンタッド濃度）を減少させた発泡体を製造することによって増
加する。

【００２７】 この発泡材料は従来技術の発泡材料と比べて、高い温度安定性を示すことが見
出された。その理由の一部は、本発明の発泡体にはホモポリマーが使用されてい
るためであり、またこのホモポリマーの分子量が高いことである。本発明の発泡
材料の融点は、好ましくは少なくとも１００℃、さらに好ましくは少なくとも１
１０℃、さらに好ましくは少なくとも１２０℃、最も好ましくは少なくとも１３
０℃である。このポリマーの溶融温度は、サンプルを１５０℃に加熱した後、続
いてポリマーを−５０℃に冷却して得られる。より高い融点は、例えばポリプロ
ピレンなど従来のアイソタクチックポリマーをブレンドすることによって達成さ
れるであろう。

【００２８】 本発明の発泡体は弾性があると同時に伸縮可能であることが見出された。発泡
体の弾性挙動に対する伸縮性は、本発明のホモポリマーのタクチシティによって
調節することができる。本発明の発泡材料は、破断することなく元の長さの少な
くとも５００％、さらに好ましくは元の長さの１０００％、さらに好ましくは元
の長さの少なくとも１５００％、最も好ましくは元の長さの少なくとも２０００
％まで伸ばせることが見出された。さらに、本発明の発泡材料は、その元の長さ
の５００％に伸ばして１分間保持した後、１０分以内にその元の長さの３００％
未満、好ましくはその元の長さの２００％未満、最も好ましくはその元の長さの
１５０％未満に回復することが見出された。さらに、本発明の発泡体は圧縮永久
歪が小さいことが見出された。本発明の発泡材料は、その元の厚さの５０％に圧
縮して１分間保持した後、１０分以内にその元の厚さの少なくとも６０％、好ま
しくはその元の厚さの少なくとも７０％、さらに好ましくはその元の厚さの少な
くとも８０％、さらに好ましくはその元の厚さの少なくとも９０％、最も好まし
くはその元の厚さの少なくとも９５％まで回復することが見出された。本発明の
発泡体の圧縮性は、ホモポリマーのタクチック性を増加することによって、また
は低タクチシティのホモポリマーにポリプロピレンなどの従来のアイソタクチッ
クポリマーをブレンドすることによって調節できる。

【００２９】 本発明の発泡体は、ポリマーの分子量が高いため、室温で比較的低い粘着性を
示すことが見出された。

【００３０】 本発明のホモポリマーには、当業界で公知の、ポリマーの特性を変える種々の
添加剤を加えてもよい。

【００３１】 本発明の発泡体における表面の性質を変えるために、必要に応じて界面活性剤
などの添加剤を使用してもよい。

【００３２】 従来技術において、発泡材料を製造する適切な種々の技術が知られている。不
活性ガス膨張、溶剤蒸発膨張、反応性薬剤ガス膨張、内部相の高度な乳化、ビー
ズ膨張、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない
、発泡材料を製造する前述の方法は全て、当業者によって公知である特定の利点
を有している。したがって、当業者であれば、発泡材料のそれぞれの用途に要求
される特定の特性に応じて、本発明の発泡材料を製造する適切な方法を選択する
ことができるであろう。本発明の発泡体を膨張させる適切なガスまたは気化され
た溶剤は、ＣＯ₂、Ｎ₂、プロパン、ペンタンおよび同種品を含むが、これらに限
定されるものではない。ポリマーの低い粘着性のために、発泡体を製造する際の
ポリマーの加工性は大きく改善されている。

【００３３】 本発明による発泡材料は、物品の構成要素として使用してもよい。そのことに
より、発泡材料の機能は、熱絶縁、電気絶縁、衝撃吸収、緩衝、音波減衰、他の
物品要素の保護、封止、包装、貯蔵、浮力の提供、および同種の機能を含むが、
これらに限定されるものではない。これらの物品は、玩具、家具、マットレス、
カーペット、衣類、靴、スポーツ用品、建物などの複雑な構造物（床被覆、家屋
おおい、および同種品）自動車、家庭用品、および同種品を含むが、これらに限
定されるものではない。本発明の物品に使用されるポリマーの特定の利点を考慮
すれば、当業界の経験者ならば、本発明による発泡材料を上述の、および同様の
物品の構成要素として適用し、必要に応じて変更することは容易であろう。この
発泡材料を従来のポリプロピレン材料と組み合わせ、物品を形成することは特に
好ましい。この場合、材料をリサイクルするために異種の材料を分別する必要が
ない。

【００３４】 本発明の発泡材料は、油吸収剤であってもよく、および適切な表面エネルギー
変更剤によって水吸収剤にしてもよい。適切な表面エネルギー変更剤は、当業界
では公知である。本発明の発泡材料が吸収剤である場合は、発泡材料は、油の吸
収、溶剤の吸収、こぼれたものの吸収、液体の分配、液体の搬送などを含む場合
に使用してよいが、これらに限定されるものではない。本発明の発泡体の吸収性
を向上させるために、当業界で知られた種々の添加剤を、本発明の発泡体の外部
表面および内部表面に加えてもよい。さらに本発明の発泡材料は、例えば接着剤
、靴墨、インク、潤滑剤、および同種品などの吸収した液体を、発泡材料を圧縮
して搬送することに使用してもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ベルンハルド リエゲル ドイツ 89075 ウルム ヨハン−ストッ カール−ヴェグ ８ (72)発明者 ユーディット プルーシェン ドイツ 55129 マインツ アルフレッド −ドブリン シュトラーセ 37 Ｆターム(参考） 4F074 AA16 AA24 AB00 BA01 BA31 CA21 CA31 DA08 DA32 DA33 DA36 DA40 DA45 DA47 DA58 DA59 4G066 AC13B CA05 CA43

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリマー発泡材料であって、６０％未満の［ｍｍｍｍ］ペン
   タッド濃度のアイソタクチシティを有するポリオレフィンホモポリマーを含むこ
   とを特徴とするポリマー発泡材料。
2. 【請求項２】 前記ホモポリマーが、少なくとも１０００００ｇ／モルの平
   均分子量Ｍ_Wを有することを特徴とする請求項１に記載のポリマー発泡材料。
3. 【請求項３】 前記ポリマー発泡材料が伸縮可能であることを特徴とする請
   求項１に記載のポリマー発泡材料。
4. 【請求項４】 前記発泡材料が弾性的に膨張可能であることを特徴とする請
   求項２に記載のポリマー発泡材料。
5. 【請求項５】 前記発泡材料が油吸収剤であることを特徴とする請求項１か
   ら３のいずれかに記載の本発明の発泡材料。
6. 【請求項６】 前記発泡材料が水吸収剤であることを特徴とする請求項１か
   ら３のいずれかに記載の本発明の発泡材料。
7. 【請求項７】 前記ポリオレフィンポリマーがポリプロピレンであることを
   特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のポリマー発泡材料。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の発泡材料を含む物品であ
   って、該物品は前記発泡材料を構成要素として含むことを特徴とする物品。
9. 【請求項９】 ポリマー材料の加工工程を含むポリマー発泡材料の製造方法
   であって、 前記加工工程は、不活性ガス膨張、気化した溶剤の膨張、反応性薬剤ガス膨張
   、内部相の高度な乳化、ビーズ膨張、およびそれらの組み合わせからなる群から
   選択され、 前記ポリマー材料が、６０％未満の［ｍｍｍｍ］ペンタッド濃度のアイソタク
   チシティを有するポリオレフィンホモポリマーを含むことを特徴とする製造方法
   。