(57)【要約】  三価陽イオンで中和されたアイオノマー組成物が提供される。同じベース樹脂を含有し、かつ、一価または二価陽イオンのみで中和されているアイオノマー組成物と比較して、溶融強度および溶融粘度はより高く、そして温度に対する溶融粘度の感受性はより低い。本組成物は、多層構造体ならびにおむつ、成人失禁用パッドおよび生理用ナプキンなどの物品に使用される実質的に連続気泡の発泡体の製造に好適である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン、３〜８個の炭素原子を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ならびに酸が２〜１０個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、アルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルビニルエーテル、およびアルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルアクリレートまたはメタクリレートからなる群から選択される軟化コモノマーの少なくとも１つの直接またはグラフトコポリマーを含むアイオノマー組成物であって、
前記不飽和カルボン酸含量が約１〜約２５重量パーセントであり、前記軟化コモノマー含量が０〜約６０重量パーセントであり、前記エチレン含量が約３０重量パーセントより大きいように、残りがエチレンであり、さらに前記α，β−エチレン性不飽和カルボン酸に由来する酸基の約３〜約５０％が三価陽イオンで中和され、そして前記酸基の約７０％以下の有限量が一価または二価陽イオンで中和されているアイオノマー組成物。
【請求項２】
溶融強度および溶融粘度が、同じコポリマーを含有するが一価または二価陽イオンのみで中和されたアイオノマーを含む組成物のそれより高く、そして約１００秒-1未満の剪断速度での温度に対する溶融粘度の感受性が、同じコポリマーを含有するが一価または二価陽イオンのみで中和されたアイオノマーを含む組成物のそれより低い請求項１に記載のアイオノマー組成物。
【請求項３】
約１５，０００ｐｓｉ未満の屈曲弾性率を有する請求項１に記載のアイオノマー組成物。
【請求項４】
請求項１に記載のアイオノマー組成物とポリエチレン、ポリプロピレンおよびそれらのコポリマー、ポリブテン−１、ポリ（４−メチルペンテン−１）、ポリスチレンおよびそれらのコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つの熱可塑性ポリマーとを含むポリマーブレンド。
【請求項５】
ポリエチレンを含む請求項４に記載のポリマーブレンド。
【請求項６】
線状低密度ポリエチレンを含む請求項５に記載のポリマーブレンド。
【請求項７】
スチレン−イソプレンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブタジエンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴムからなる群から選択される少なくとも１つのエラストマーをさらに含む請求項４に記載のポリマーブレンド。
【請求項８】
約１０〜約２００ｋｇ／ｍ3の密度を有し、そして請求項１〜３のいずれか一項に記載のアイオノマー組成物または請求項４〜７のいずれか一項に記載のポリマーブレンドを含む発泡組成物。
【請求項９】
約１０〜約２００ｋｇ／ｃｍ3の密度を有し、そしてエチレン、３〜８個の炭素原子を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ならびに酸が２〜１０個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、アルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルビニルエーテル、およびアルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルアクリレートまたはメタクリレートからなる群から選択される軟化コモノマーとの少なくとも１つの直接またはグラフトコポリマーを含む発泡組成物であって、
前記不飽和カルボン酸含量が約１〜約２５重量パーセントであり、前記軟化コモノマー含量が０〜約６０重量パーセントであり、前記エチレン含量が約３０重量パーセントより大きいように、残りがエチレンであり、さらに前記α，β−エチレン性不飽和カルボン酸に由来する酸基の約３〜約５０％が三価陽イオンで中和され、そして前記酸基の０〜約７０％が一価または二価陽イオンで中和されている発泡組成物。
【請求項１０】
発泡体気泡の少なくとも５０％が連続気泡である請求項８または９に記載の発泡組成物。
【請求項１１】
超吸収性ポリマーの少なくとも１つの層に接触した請求項８または９または１０に記載の発泡組成物の少なくとも１つの層を含む多層構造体。
【請求項１２】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のアイオノマー組成物または請求項４〜７のいずれか一項に記載のポリマーブレンドまたは請求項８もしくは９もしくは１０の発泡組成物または請求項１１に記載の多層構造体を含む物品。
【請求項１３】
おむつ、成人失禁用パッドおよび生理用ナプキンからなる群から選択される請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
アイオノマー組成物と熱可塑性樹脂またはエラストマーとの溶融加工可能なブレンドの製造方法であって、
（Ａ）約１５０℃〜約３００℃で、
ａ．エチレン、３〜８個の炭素原子を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ならびに酸が２〜１０個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、アルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するビニルエーテル、およびアルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルアクリレートまたはメタクリレートからなる群から選択される軟化コモノマーの約１５〜約１００重量％の直接またはグラフトコポリマーであって、前記コポリマーの前記エチレン含量が約３０重量パーセントより大きく、前記カルボン酸含量が約１〜約２５重量パーセントであり、そして前記軟化コモノマー含量が０〜約６０重量パーセントであるグラフトコポリマーと、
ｂ．その熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーがアルミニウムイオン源と非反応性であるポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエーテル、芳香族置換エチレン性不飽和モノマーとジオレフィンとのブロックコポリマーおよび前記コポリマーの水素化誘導体、ポリウレタン、ならびにポリオレフィン樹脂からなる群から選択される、約８５重量％以下の有限量の少なくとも１つの熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーと
を混合する工程と、
（Ｂ）前記混合に続いてまたはそれと同時に、前記カルボン酸基の約３〜約５０％を三価イオン源で中和し、そして前記酸基の約７０％以下の有限量を一価または二価イオン源で中和する工程と
を含む方法。
【請求項１５】
前記三価イオンがアルミニウムイオンである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶融加工可能なブレンドを発泡させる工程をさらに含む請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法から得られる製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出連続気泡発泡体の製造に好適な溶融強度および粘度特性の三価陽イオン中和アイオノマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
連続気泡ポリマー発泡体は、使い捨てのおむつ、成人失禁用パッドおよびブリーフ、ならびに生理用ナプキンなどの吸収性物品での商業用途についてかなりの関心を生んできた。例えば、米国特許第５，６５０，２２２号明細書、同第５，７４１，５８１号明細書および同第５，７４４，５０６号明細書は、水相対油相の体積対重量比が約５５：１〜約１００：１の範囲にある高分散相エマルジョンを重合させることによって製造される低密度吸収性発泡体を記載している。ポリオレフィンをベースにする連続気泡発泡体は、それらの際立った耐化学薬品性およびリサイクル性のために、これらの用途で特に有用である。
【０００３】
ポリオレフィン連続気泡発泡体はしばしば、発泡体気泡のサイズを制御し、安定化させるために軽く架橋される。発泡体は、例えば、照射および過酸化物によるようなフリーラジカル触媒作用をはじめとする幾つかの方法によって架橋することができる。少なくとも部分的に中和されて（イオン化されて）カルボン酸塩をもたらすイオン性コモノマーを有するコポリマーであるアイオノマーもまた、連続気泡発泡体の成分として有用である。エチレン−酸コポリマーをベースにするアイオノマーは典型的にはエチレンと不飽和カルボン酸との共重合、引き続く酸基のある部分の中和によって製造される。イオン化基は溶融可能な架橋剤として働くことができる。例えば、米国特許第４，１０２，８２９号明細書は、約５〜６５％ポリオレフィンと亜鉛塩である約３５〜９５％アイオノマーとの混合物から製造された低密度押出発泡体を記載している。
【０００４】
米国特許第４，０９１，１３６号明細書は、エチレン／メタクリル酸コポリマーベースのアイオノマー樹脂と一緒にポリオレフィンと発泡剤との発泡性混合物のロッド形での押出によって製造された細かい独立気泡発泡体を記載している。
【０００５】
米国特許第４，１０２，８２９号明細書では、混合物を揮発性発泡剤と一緒に高温および高圧で押し出すことによって製造されたアイオノマーとポリオレフィンポリマーとの発泡した熱可塑性混合物が記載されている。該発泡体は特性の良好なバランスを有すると言われており、エアコン用パイプ上の断熱被覆材として有用であることが示唆されている。
【０００６】
特開平１０−２７９７２４号公報（１９９８年）は、０〜５０重量部のポリオレフィンおよび１００〜５０重量部のアイオノマー樹脂から製造された発泡体を記載している。しかしながら、かかる混合物の発泡押出が連続気泡発泡体を製造するために実施されるとき、押出圧力は高く、ダイでの深刻な発熱につながる。これは、高い膨張比および大きい厚さを有する良好な連続気泡押出発泡体を得ることを非常に困難にする。加えて、発泡温度が連続気泡押出発泡体を得るために押出発泡の間ずっと狭い範囲内に調節されなければならないので、安定した製造は困難である。
【０００７】
ＰＣＴ出願国際公開第０２／２７９０５号パンフレットは、ポリエチレン樹脂の約１〜約４０重量％のレベルで該樹脂中に存在するアイオノマーが化学発泡剤から製造された発泡体の細孔径および弾力性に匹敵する、優れた連続押出発泡体シート製品を生み出すことを教示している。
【０００８】
ＰＣＴ出願国際公開第０２／１８４８２号パンフレットは、均一な物理的特性、高い膨張比および均一な気泡径を示す押出ポリオレフィン連続気泡発泡体を記載している。ベース樹脂は主に、エチレンアイオノマー樹脂からなる４．５〜７５重量部の成分Ａ、１２０℃を超える融点を有するポリオレフィン樹脂からなる０．５〜３０重量部の成分Ｂ、ならびにエチレン−プロピレンゴム、スチレンエラストマー、および１２０℃もしくはそれより低い融点を有するポリエチレン樹脂からなる群から選択される１つもしくは２つ以上のポリマーからなる２０〜９０重量部の成分Ｃ（ここで、成分Ａ＋成分Ｂ＋成分Ｃ＝１００重量部）からなる混合ポリマーからなる。
【０００９】
特開昭５６−５５４４２号公報は、イオンによって部分的にまたは完全にイオン的に架橋されたエチレンおよびα，β−エチレン性不飽和カルボン酸および場合によりα，β−不飽和エステルのコポリマー、および１６０℃以下の融点を有するポリアミド樹脂を含む樹脂組成物を記載している。α，β−不飽和カルボン酸成分の１０パーセントもしくはそれ以上がＮａ+、Ｍｇ+2、Ｚｎ+2、Ａｌ+3などで中和されると記載されている。実施例は、マグネシウム、亜鉛およびナトリウムイオンで中和されたアイオノマーのみを記載している。
【００１０】
米国特許第４，７６６，１７４号明細書は、エチレン／α，β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーのアルミニウムアイオノマーと熱可塑性樹脂またはエラストマーとの溶融加工可能なブレンドを記載している。エチレンコポリマーのカルボン酸基の約１〜約１００％がアルミニウムイオンで中和される。
【００１１】
連続気泡発泡体の製造のために当該技術で使用されるアイオノマーは典型的にはカルシウムまたは亜鉛などの二価イオンを含有する。上に引用された文献に示されているように、高い膨張比および高い連続気泡発泡比を示す連続気泡押出発泡体を、カルシウムもしくは亜鉛アイオノマーを単独で使用して、またはこれらのアイオノマーとポリオレフィン樹脂とのブレンを使用する安定した方法で製造することは非常に困難であった。従って、当該技術では、最適の加工性および押出発泡体特性を達成するために、改善されたレオロジー特性、具体的には、高い溶融強度、高粘度、および温度に対する粘度の最小の感受性を持ったアイオノマーベースの連続気泡発泡体組成物が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、エチレン、３〜８個の炭素原子を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ならびに酸が２〜１０個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸のビニルエステル、アルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルビニルエーテル、およびアルキル基が１〜１０個の炭素原子を含有するアルキルアクリレートまたはメタクリレートからなる群から選択される軟化コモノマーの少なくとも１つの直接またはグラフトコポリマーを含むアイオノマー組成物であって、不飽和カルボン酸含量が約１〜約２５重量パーセントであり、軟化コモノマー含量が０〜約６０重量パーセントであり、エチレン含量が約３０重量パーセントより大きいように、残りがエチレンであり、さらにα，β−エチレン性不飽和カルボン酸に由来する酸基が三価陽イオンで約３〜約５０％中和され、そして一価または二価陽イオンで０〜約７０％中和されているアイオノマー組成物に関する。本アイオノマー組成物は発泡組成物であってもよい。
【００１３】
本発明はまた、超吸収性ポリマーの少なくとも１つの層と接触した本発泡組成物の少なくとも１つの層を含む多層構造体にも関する。
【００１４】
本発明のアイオノマー組成物を含む物品、本発明の多層構造体を含む物品、および本発明のアイオノマー組成物の製造方法もまた提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の定義は、具体的な場合に特に限定されない限り、本明細書の全体にわたって用いられるような用語に適用される。
【００１６】
特に明記しない限り、すべての百分率、部、比などは重量による。さらに、量、濃度、または他の値もしくはパラメーターが範囲、好ましい範囲または好ましい上限値および好ましい下限値のリストのどれかとして与えられるとき、これは、範囲が別々に記載されるかどうかにかかわらず、任意の範囲上限値または好ましい値と任意の範囲下限値または好ましい値との任意のペアから形成されるすべての範囲を具体的に開示するとして理解されるべきである。数値の範囲が本明細書に列挙される場合、特に明記しない限り、該範囲はその終点、および該範囲内のすべての実数を含むことを意図される。ある成分が０から始まる範囲で存在するとして示される場合、かかる成分は任意の成分である（すなわち、それは存在してもしなくてもよい）。
【００１７】
用語「（メタ）アクリル」は、本明細書で用いるところでは、「（メタ）アクリレート」などの、単独でまたは組み合わせた形で、アクリルおよび／またはメタクリル、例えば、アクリル酸および／またはメタクリル酸、またはアルキルアクリレートおよび／またはアルキルメタクリレートを意味する。
【００１８】
用語「有限量」および「有限値」は、本明細書で用いるところでは、ゼロに等しくない量を意味する。
【００１９】
本明細書で用いるところでは、用語「約」は、量、サイズ、処方、パラメーター、ならびに他の量および特性が正確ではないおよび正確である必要はないが、許容差、換算係数、端数計算、測定誤差など、および当業者に公知の他の因子を反映して、要望通り、おおよそであるおよび／またはより大きいもしくはより小さいかもしれないことを意味する。一般に、量、サイズ、処方、パラメーターまたは他の量もしくは特性は、そのように明確に述べられても述べられなくても「約」または「おおよそ」である。
【００２０】
上に示されたように、本発明のアイオノマー組成物は、エチレン、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ならびにビニルエステル、アルキルビニルエーテル、およびアルキル（メタ）アクリレートからなる群から選択される任意の軟化コモノマーの少なくとも１つの直接またはグラフトコポリマーを含む。これらのコポリマーおよびそれらの製造法は、例えば、米国特許第３，２６４，２７２号明細書および同第４，７６６，１７４号明細書に記載されてきた。
【００２１】
アイオノマーのα，β−不飽和カルボン酸は約３〜約８個の炭素原子を含有する。好ましくは、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸は、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ならびにマレイン酸、フマル酸およびイタコン酸の半エステルからなる群から選択される。より好ましくは、α，β−不飽和カルボン酸は（メタ）アクリル酸であり、さらにより好ましくは該酸はメタクリル酸である。
【００２２】
任意の軟化コモノマーは、存在する場合、ビニルエステル、アルキルビニルエーテル、およびアルキル（メタ）アクリレートから選択される。従って、好適な軟化モノマーは、例えば、酢酸ビニル、ブチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、および（メタ）アクリル酸ブチルである。好ましくは軟化コモノマーはアルキル（メタ）アクリレートまたはアルキルビニルエーテルであり、より好ましくは軟化コモノマーはアクリル酸ブチルである。
【００２３】
エチレン／酸コポリマーのエチレン含量は好ましくは約５０重量パーセントより大きく、より好ましくは約６０重量パーセントより大きい。
【００２４】
エチレン／酸コポリマーは好ましくは０〜約４０重量パーセントの軟化コモノマーを含有する。より好ましくはコポリマーは約５〜約１５重量パーセントの不飽和カルボン酸および０〜約３０重量パーセントの軟化モノマーを含有し、エチレン含量が約６０重量パーセントより大きいように、残りはエチレンである。
【００２５】
本発明のアイオノマーでは、カルボン酸基の約３〜約５０％が三価陽イオンで中和される。本開示との関連では、パーセント中和データは、各陽イオンがそのイオン電荷から計算される最大数のカルボン酸基と反応するであろうという仮定を用いて示される。すなわち、例えば、Ａｌ+3は３個のカルボン酸基と反応するであろうと、Ｍｇ+2およびＺｎ+2は２個と反応するであろうと、そしてＮａ+は１個と反応するであろうと仮定される。
【００２６】
三価陽イオンは、３個のカルボン酸基と反応できる任意の正に帯電したイオンであることができる。好ましくは三価陽イオンは、三価ランタニド金属陽イオン、アルミニウム陽イオン、クロム陽イオン、および鉄陽イオンからなる群から選択される。最も好ましい三価陽イオンはアルミニウム陽イオンである。三価陽イオンの源は、カルボキシレート、アルコキシド、キレート化合物および水酸化物などの任意の使いやすい誘導体であってもよい。アルミニウム陽イオンのケースでは好ましい源は酢酸アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシドおよびアルミニウムアセチルアセトナートである。
【００２７】
アイオノマーカルボン酸基の約２０％〜約８０％が三価陽イオン（約３〜約５０％）、そして、存在する場合、一価および／または二価陽イオンで中和されることが好ましい。一般に、イオン源とカルボン酸含有ポリマーとの反応は、約１５０℃〜約３００℃の範囲の温度で溶融ブレンドすることによって実施される。
【００２８】
三価陽イオンでの中和に加えて、アイオノマーのカルボン酸基の幾らかは、場合により一価または二価陽イオンで中和されてもよい。好ましくは一価陽イオンは、存在する場合、ナトリウム、カリウムおよびリチウムからなる群から選択され、二価陽イオンは、存在する場合、亜鉛、マグネシウムおよびカルシウムからなる群から選択される。より好ましくは一価陽イオンはナトリウムであり、二価陽イオンは亜鉛であろう。一価および二価イオン源は典型的にはギ酸塩、酢酸塩、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩および炭酸水素塩である。
【００２９】
好ましくは、カルボン酸基の約７０％以下の有限量が一価または二価陽イオンで中和される。より好ましくは、コポリマー中に存在するそれらの酸基の約１％〜最大約７０％が一価または二価陽イオンで中和される。より好ましい最大値は約６０％であり、最も好ましい最大値は約５５％である。
【００３０】
本発明の三価陽イオン含有アイオノマーは意外な特性を示す。例えば、同じベース樹脂を含有し、そして一価または二価陽イオンのみで中和されているアイオノマー組成物と比較して、溶融強度および溶融粘度はより高く、温度に対する溶融粘度の感受性はより低い。さらに、アルミニウム含有アイオノマーは、中空でない非発泡状態で約１５，０００ｐｓｉ未満の屈曲弾性率(flex modulus)を有することで特徴付けられる。加えて、これらの同じ改善された溶融強度および溶融粘度特性は、アルミニウム含有アイオノマーが他の熱可塑性ポリマーとブレンドされたときも期待される。すなわち、溶融強度および溶融粘度は、同じアイオノマーコポリマーをベースにするが一価または二価陽イオンのみで中和された同じブレンドより高く、そして温度に対する溶融粘度の感受性は、同じアイオノマーコポリマーをベースにするが一価または二価陽イオンのみで中和された同じブレンドより低いと期待される。
【００３１】
熱可塑性ポリマーと本発明のアイオノマー組成物とのブレンドは、押出発泡体を製造するのに特に有用である。本発明のアイオノマーとブレンドするために好ましい熱可塑性ポリマーはポリエチレン、ポリプロピレンおよびそれらのコポリマー、ポリブテン−１、ポリ（４−メチルペンテン−１）、ポリスチレンおよびそのコポリマーである。より好ましいブレンディングポリマーはポリエチレンであり、さらにより好ましいブレンディングポリマーは線状低密度ポリエチレンである。
【００３２】
少なくとも１つの熱可塑性ポリマーを含有するポリマーブレンドは、スチレン−イソプレンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブタジエンブロックコポリマー、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）からなる群から選択される少なくとも１つのエラストマーをさらに含んでもよい。
【００３３】
好ましいブレンドは、上記の好ましいアイオノマー組成物を含む。
【００３４】
好ましくは三価陽イオン含有アイオノマーとのブレンドに使用される熱可塑性ポリマーの量は０〜約８５重量パーセント、より好ましくは０〜約７５重量パーセント、さらにより好ましくは約０〜約６５重量パーセントであろう。
【００３５】
三価陽イオン含有アイオノマーと熱可塑性ポリマーとのブレンドは、アイオノマーとポリマーとを約１５０℃〜約３００℃、好ましくは約１８０℃〜約２９５℃、最も好ましくは約２００℃〜約２９０℃の範囲の温度で混合することによって製造することができる。あるいはまた、熱可塑性ポリマーはエチレン／α，β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーとブレンドされてもよく、次に生じたブレンドを中和イオン源で処理することができる。さらに別の代わりの手順では、ポリマーの混合および中和は同時に実施されてもよい。
【００３６】
いかなる特定の理論に限定されることなく、少なくとも部分的に中和された三価陽イオン含有アイオノマー、特にアルミニウム含有アイオノマーの意外なほど改善されたレオロジー特性は、一価および二価中和イオンのみを含有する中和アイオノマーと比較したときに押出発泡体の製造のための実質的に改善された加工条件につながると考えられる。
【００３７】
本発明の発泡組成物は、上述されたベース組成物、例えば、少なくとも部分的に中和されたアイオノマーまたは少なくとも部分的に中和されたアイオノマーおよび熱可塑性ポリマーを、発泡体特性を制御するために使用される任意の添加剤と一緒に取り込み、これらを押出機に供給し、これらの材料を加熱および混練下に溶融にさらし、次に発泡剤を供給し、発泡性溶融樹脂混合物を形成し、次に押出温度、押出ダイ内部の圧力、排出容量などの加工パラメーターを調節し、そして混合物をダイから低圧領域へ押し出し、発泡をもたらすことによって得ることができる。成分を混合するために、混合物成分を乾式ブレンドするかまたはスクリュー供給機などを用いて混合物成分のそれぞれを原料供給口から導入し、押出機内部でそれらを一緒に混合するような、当該技術で公知の方法を利用することができる。所望の発泡体の形状に応じて押出機の先端に取り付けられるダイを選択することによって、様々な形状の押出発泡体を製造することができる。
【００３８】
本発明の発泡体の製造に使用される発泡剤は、物理発泡剤か分解型化学発泡剤かのどちらかであり得るが、押出連続気泡発泡体を得るためには物理発泡剤の使用が好ましい。物理発泡剤については、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサンなどの低沸点炭化水素、塩化メチル、塩化エチルなどの塩素化炭化水素、１，１，１，２−テトラフルオロエタンおよび１，１−ジフルオロエタンなどのフルオロカーボン、ならびに二酸化炭素、窒素および水などの他の物質が利用されてもよい。分解型発泡剤については、アゾジカルボンアミドなどが用いられてもよい。発泡剤は２つもしくはそれ以上の混合物で使用することができ、分解型は物理型と一緒に使用されてもよく、こうして気泡径を調節するのに役立つ。
【００３９】
押出温度は好ましくは約１００℃〜約２５０℃、より好ましくは約１５０℃〜約２３０℃の範囲内であろう。押出温度が約１００℃より低い場合、ポリマー成分の弾性力は強すぎ、こうして高い膨張比の発泡体を得ることは可能でないかもしれない。一方、温度が約２５０℃を超えるとき、発泡体は縮む傾向があるかもしれない、または巨大気泡が生み出されるかもしれない。しかしながら、本発明のケースでは、三価陽イオン中和アイオノマー側の温度に対する粘度の比較的鈍感さが発泡プロセスおよび特性への温度の影響を最小限に抑えるであろう。
【００４０】
本発明の発泡体は、約１０〜約２００ｋｇ／ｍ3、より好ましくは約２０〜約１５０ｋｇ／ｍ3の密度の、連続気泡もしくは独立気泡発泡体またはそれらの混合物であるかもしれない。発泡組成物中の発泡体気泡の好ましくは約５０％が連続気泡である。用語「連続気泡」はこの文脈において、発泡体の個々の気泡が不完全に密封されており、少なくとも１つの隣接気泡との遮るもののない連通を提供していることを意味する。言い換えれば、連続気泡の発泡構造体中の気泡は、流体が発泡構造体内で１気泡から別の気泡へ移動するのを許すほど十分に大きい少なくとも１つの気泡間開口部または「窓」を有する。好ましくは、本発明の発泡体はかなりの割合の連続気泡を含む。
【００４１】
実質的に連続気泡の発泡体は、おむつ、成人失禁用パッド、生理用ナプキンなどの使い捨て製品用途向けに使用される物品で望ましい。かかる物品に使用されるとき、連続気泡発泡体はしばしば、連続気泡発泡体と接触してかかる製品中に存在する超吸収性ポリマーと共に使用される。超吸収性ポリマーは、発泡体の気泡壁の表面に存在してもよい。
【００４２】
従って、本発明はまた、超吸収性ポリマーの少なくとも１つの層と接触した本発泡組成物の少なくとも１つの層を含む多層構造体をも提供する。好ましくは、多層構造体中の発泡体組成物では発泡体気泡の少なくとも５０％は連続気泡である。多層構造体は、本押出連続気泡発泡体の層間に超吸収性ポリマーの１つもしくはそれ以上の層を含んでもよい。超吸収性ポリマーの例は、日本国大阪の住友精化株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｓｅｉｋｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ｏｆ  Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ）から入手可能なアクアキープ（ＡＱＵＡＫＥＥＰ）Ｊ５５０などの、ポリ（アクリル酸）のナトリウム塩をベースにするものである。好ましい多層構造体は上記の好ましい組成物を含む。
【００４３】
本発明はまた、上記の組成物、特に発泡組成物を含む物品をも提供する。これらの物品には、おむつ、成人失禁用パッド、生理用ナプキンなどの使い捨て製品用途が含まれる。好ましい物品は、上記の好ましい組成物を含む。好ましい実施形態では、アイオノマー組成物は、約１０〜約２００ｋｇ／ｍ3の密度を有する発泡組成物である。好ましくは、本発泡組成物では、発泡体気泡の少なくとも５０％は連続気泡である。
【００４４】
超吸収性ポリマーの少なくとも１つの層と接触した発泡組成物の少なくとも１つの層を含む多層構造体を含む物品は注目すべきである。かかる物品中の多層構造体は、超吸収性ポリマーの層を本押出連続気泡発泡体の２層間に含んでもよい。
【００４５】
次の実施例は、本発明の様々な態様および特徴をより十分に実証し、さらに例示するために提示される。それ自体、本提示は本発明の相違点および利点をさらに例示することを意図されるが、決して限定的であることを意図するものではない。
【実施例】
【００４６】
次の実施例で、アイオノマーＡは、０．６の測定されたメルトインデックス（１９０℃／２．１６ｋｇ重量）を有するメタクリル酸基の５１％がＺｎ+2陽イオンで中和されたエチレン、９重量％メタクリル酸および２３．５重量％アクリル酸ｎ−ブチルのコポリマーであった。アイオノマーＢは、１．１の測定されたメルトインデックス（１９０℃／２．１６ｋｇ重量）を有するメタクリル酸基の６８％がＺｎ+2陽イオンで中和されたエチレンおよび１０．５重量％メタクリル酸のコポリマーであった。アイオノマーを米国特許第３，２６４，２７２号明細書に記載されている手順によって製造した。アルミニウム陽イオンをアルミニウムアセチルアセトナートとしてアイオノマーへ導入した。Ａｌ+3で中和されたアイオノマーのパーセント酸についての下の表中の計算値は、アルミニウムイオンのすべてがアイオノマーカルボン酸基と三価塩を形成すると仮定している。
【００４７】
表１に示す調合物を、３０ｍｍバス−ニーダー（ＢＵＳＳ−ＫＮＥＡＤＥＲ）押出機を用いて配合した。フィードからダイまでの押出機ゾーンをそれぞれ、１３０℃、１４０℃、１４５℃、および１５０℃の温度にセットした。クロスヘッドおよびダイの温度を１６５℃にセットした。材料を５ポンド／時間および１５０ＲＰＭで配合した。原料をポリエチレン袋中で混転混合することによって成分を予め混合し、次にバス−ニーダー押出機にフィードした。
【００４８】
押出機を出る溶融物流れの温度は手持ちサイズの熱電対で測定され、１８０〜２００℃の範囲にあった。アルミニウム陽イオンで中和されたメタクリル酸の算出されたパーセントを表１に示す。
【００４９】
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【００５０】
粘度データを、カエネス・ギャラキシ５キャピラリー流動計（ＫＡＹＥＮＥＳＳ  ＧＡＬＡＸＹ  ５  ＣＡＰＩＬＬＡＲＹ  ＲＨＥＯＭＥＴＥＲ）を用いて取得した。円筒形キャピラリーダイは１ｍｍの直径で３０ｍｍ長さの寸法（Ｌ／Ｄ＝３０）を有した。粘度試験を開始する前に５分の予熱滞留時間を用いた。様々な温度でのサンプルについての見かけ粘度を、ＡＳＴＭ  Ｄ３８３５によって、材料を５０℃で１８時間乾燥した後に得て、表２および３に報告する。より高い剪断速度で、ある種の配合物は流動計に過剰圧力をかけ、粘度データを取得することができなかった。これらの点は以下の表でＮＤ（データなし）として書き留める。
【００５１】
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【００５２】
表２のデータは、エチレン−メタクリル酸アイオノマーの酸コモノマーがアルミニウム陽イオンでさらに中和されるにつれて、粘度が急激に増加することを実証する。例えば、２４．３秒-1の剪断速度および２２０℃の温度で、元のアイオノマー材料（比較例１）と比べて追加の１８％の酸コモノマー（実施例５）を中和することによって成し遂げられる粘度の増加は１７０％である。
【００５３】
表３は、温度に応じた比較例１および実施例５から得られた粘度データを示す。アルミニウム成分を導入することによって提供される利益は、ある所与の剪断速度について低温データ（２００℃）対高温データ（２３０℃）を比較するときに理解することができる。劇的に増加する粘度に加えて、三価アルミニウムの導入は、より低い剪断速度で温度変化に対してそれほど敏感ではない溶融粘度を有する材料を提供する。例えば、２４．３秒-1の剪断速度で温度を２３０℃から２００℃へ下げることによって、比較例は８２％（２５０１．４／１３７７．４）の粘度の変化を有するが、実施例３はこれらの２つの最高最低温度間で粘度の３８％（４４４３．２／３２１８．８）の変化を示すにすぎない。
【００５４】
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【００５５】
表４は、比較例１および２ならびに実施例５について得られた溶融張力および曲げ弾性率(flexural modulus)を示す。材料の曲げ弾性率は、バス−ニーダー操作で生み出されたペレットを２００℃で圧縮成形することによって形成された固体プラークからダイカットした１／８インチ厚さの試験片に関してＡＳＴＭ  Ｄ７９０に従って測定した。
【００５６】
溶融張力データを、上記のカエネス・ギャラキシ５キャピラリー流動計と接続したゴッファート・レオテンス（ＧＯＦＦＥＲＴ  ＲＨＥＯＴＥＮＳ）を用いて得た。溶融張力試験のために、材料をまた５０℃で１８時間乾燥させた。それらを次に、３０Ｌ／Ｄキャピラリーダイを通して２２０℃でポリマーの溶融ストランドを押し出すことによって溶融強度について試験した。レオテンス装置の巻取速度を０〜１２０ｃｍ／秒で変えながら、ストランドを、６．３５ｍｍ／分のキャピラリー流動計での一定のヘッド速度を用いてダイを通して押し出した。
【００５７】
平均溶融張力（溶融強度の尺度）データを、溶融ポリマーストランドを破壊するために必要とされる最大力として記録した。巻取速度対ストランド押出速度の比と定義されるストランドの最大延伸比もまたこの破損点で記録した。
【００５８】
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【００５９】
粘度を増加させることに加えて、アルミニウム陽イオンの組み入れは溶融材料の溶融張力を大きく増加させる。表４のデータは、実施例５の材料が対照、比較例１の材料の１０倍を越える溶融強度（１２５．３ｃＮ対１０．３ｃＮ）を有することを示す。さらに、アルミニウム陽イオンを材料へ組み入れることによって提供される粘度および溶融強度の増加は、室温曲げ弾性率に対して限定された影響を有するにすぎない。これは、高度の軟らかさおよび柔軟性を維持しながら、押出可能な発泡体を製造するために重要な、改善された溶融特性を有するポリマー材料を提供する。比較例２は、アクリレートコモノマーを除去して、メタクリル酸レベルを上げ、そして追加のＺｎ+2陽イオンを導入することによって溶融強度の僅かな増加を成し遂げ得るが、この増加が屈曲弾性率を劇的に増加させて生じることを示す。比較例２は、比較例１と比べて溶融強度で３１％（１３．５対１０．３ｃＮ）増加を有するが、材料はまたほぼ１０倍堅い（３８，０００ｐｓｉ屈曲弾性率対４，０００ｐｓｉ）。
【００６０】
本発明の実施形態の前述の開示は、例示および説明の目的のために提示されてきた。それは、包括的であることを、または本発明を記載された正確な形に限定することを意図するものではない。本明細書に記載された実施形態の多くの変形および変更は本開示を踏まえて当業者には明らかであろう。
【国際調査報告】
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