(57)【要約】  固体アイオノマー組成物を約８０〜約９０℃の温度に加熱された水と混合する工程を含み、この固体アイオノマー組成物は、親酸コポリマーの全重量に基づいて、約１８〜約３０重量％のアクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位を含むエチレン酸コポリマーを含み、この酸コポリマーは、約２００〜約１０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し、このコポリマーの全カルボン酸基の約５０％〜約７０％は、ナトリウムカチオンを含むカルボン酸塩に中和されている、アイオノマー組成物の水性分散液を形成する方法が開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイオノマー組成物を含む水性分散液を製造する方法であって、
（ａ）エチレンの共重合単位、及び親酸コポリマーの全重量に基づいて約１８〜約３０重量％のアクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位を含む親酸コポリマーを含み、前記親酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、約２００〜約１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記親酸コポリマーのカルボン酸基の約５０％〜約７０％は、ナトリウムカチオンを含むカルボン酸塩に中和されている、固体アイオノマー組成物を与える工程と；
（ｂ）前記固体アイオノマー組成物を、約８０〜約９０℃の温度に加熱された水と低剪断条件下で混合して、加熱水性アイオノマー分散液を与える工程と；
（ｃ）前記加熱水性アイオノマー分散液を約２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、前記アイオノマーは、液相中に分散されたままである工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記アイオノマー組成物が、前記水性分散液の約０．００１〜約２０重量％を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アイオノマー組成物が、約１〜約２０ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記親酸コポリマーが、約２５０〜約４００ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記親酸コポリマーが、約１８〜約２５重量％のメタクリル酸の共重合単位を有するエチレンメタクリル酸ジポリマーである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記アイオノマー組成物が、少なくとも１１重量％のメタクリル酸塩を含み、かつ少なくとも１ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記コポリマーの全カルボン酸基の約５５％〜約６０％がカルボン酸塩に中和され、かつ前記加熱が、約８０〜約８５℃の温度までである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
（ｂ）が、（ｉ）前形成された前記固体アイオノマー組成物から形成された物品を約２０〜３０℃の温度で水に添加して、固体アイオノマーと水との混合物を形成する工程と；その後、（ｉｉ）前記混合物を約８０〜約９０℃の温度に加熱する工程とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
（ｂ）が、前形成された前記固体アイオノマー組成物から形成された物品を、約８０〜約９０℃の温度に予熱された水に添加する工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
水性分散液であって、水と、エチレンの共重合単位、及び親酸コポリマーの全重量に基づいて、約１８〜約３０重量％のアクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位を含む親酸コポリマーを含むアイオノマー組成物とを含み、前記酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、約２００〜約１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して、前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記コポリマーの全カルボン酸基の約５０％〜約７０％は、ナトリウムカチオンを含むカルボン酸塩に中和されている、水性分散液。
【請求項１１】
前記アイオノマー組成物が、前記水性分散液の約０．００１〜約２０重量％を構成する、請求項１０に記載の水性分散液。
【請求項１２】
前記アイオノマー組成物が、約１〜約２０ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１０または１１に記載の水性分散液。
【請求項１３】
前記酸コポリマーが、約２５０〜約４００ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の水性分散液。
【請求項１４】
前記酸コポリマーが、約１８〜約２５重量％のメタクリル酸の共重合単位を有するエチレンメタクリル酸ジポリマーである、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の水性分散液。
【請求項１５】
前記アイオノマー組成物が、少なくとも１１重量％のメタクリル酸を含み、かつ少なくとも１ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の水性分散液。
【請求項１６】
前記コポリマーの全カルボン酸基の約５５％〜約６０％が、カルボン酸塩に中和されている、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の水性分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイオノマーを含む水性分散液を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸とのエチレンコポリマーのアイオノマーは、当技術分野で公知であり、コポリマーのカルボン酸基の少なくとも一部は、中和されて、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属のカチオンを含むカルボン酸塩を形成する。例えば、米国特許第３，２６４，２７２号明細書；米国特許第３，３３８，７３９号明細書：米国特許第３，３５５，３１９号明細書；米国特許第５，１５５，１５７号明細書；米国特許第５，２４４，９６９号明細書；米国特許第５，３０４，６０８号明細書；米国特許第５，５４２，６７７号明細書；米国特許第５，５９１，８０３号明細書；米国特許第５，６８８，８６９号明細書；米国特許第６，１００，３３６号明細書；米国特許第６，２４５，８５８号明細書；米国特許第６，５１８，３６５明細書；および米国特許出願公開第２００９／０２９７７４７号明細書を参照されたい。
【０００３】
アイオノマーの水性分散液も、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第３，８９６，０６５号明細書；米国特許第３，９０４，５６９号明細書；米国特許第４，１３６，０６９号明細書；米国特許第４，５０８，８０４号明細書；米国特許第５，４０９，７６５号明細書；ならびに日本国特許出願特開平０１−００９３３８号公報および特開平０５−０７５７６９号公報を参照されたい。それらは、酸コポリマー前駆体を溶媒に溶解させ、酸官能基を一般にアンモニア、アミンまたはアルカリ金属イオンで中和し、その溶液を水中に希釈し、続いて、溶媒を一部または完全に除去することによって製造されている。例えば、米国特許第２，３１３，１４４号明細書；米国特許第３，２９６，１７２号明細書；米国特許第３，３８９，１０９号明細書；米国特許第３，５６２，１９６号明細書；米国特許第５，４３０，１１１号明細書；米国特許第５，５９１，８０６号明細書；英国特許第１２４３３０３号明細書；日本国特許出願特開昭５０−０８４６８７号公報および特開２００９−０９１４２６号公報を参照されたい。
【０００４】
水性アイオノマー分散液は、酸コポリマー前駆体またはアイオノマーを熱アンモニア水および他の中和剤中で加熱することによっても製造されている。例えば、米国特許第３，６４４，２５８号明細書；米国特許第３，６７４，８９６号明細書；米国特許第３，８２３，１０８号明細書；米国特許第３，８７２，０３９号明細書；米国特許第３，８９９，３８９号明細書；米国特許第３，９７０，６２６号明細書；米国特許第３，９８３，２６８号明細書；米国特許第４，４００，４００号明細書；米国特許第４，５４０，７３６号明細書；米国特許第５，１６０，４８４号明細書；米国特許第５，２０６，２７９号明細書；米国特許第５，３３０，７８８号明細書；米国特許第５，３８７，６３５号明細書；米国特許第５，５５０，１７７号明細書；米国特許第６，８５２，７９２号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１１７９１６号明細書；日本国特許出願特開平０６−０００８７２号公報；およびＰＣＴ特許出願公開国際公開第２０００／０４４８０１号パンフレットを参照されたい。
【０００５】
水性アイオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、酸コポリマー前駆体を中和剤の水溶液中に高剪断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第４，７７５，７１３号明細書；米国特許第４，９７０，２５８号明細書；米国特許第４，９７８，７０７号明細書；米国特許第５，０８２，６９７号明細書；米国特許第５，３７４，６８７号明細書；米国特許第５，４４５，８９３号明細書；米国特許第５，９９３，６０４号明細書；米国特許第６，４８２，８８６号明細書；米国特許第７，２７９，５１３号明細書；米国特許第７，５２８，０８０号明細書；米国特許第７，５８８，６６２号明細書；米国特許出願公開第２００５／０１００７５４号明細書；米国特許出願公開第２００５／０２７１８８８号明細書；米国特許出願公開第２００６／０１２４５５４号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８０８号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８０９号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１０号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１１号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１３号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１４１３２３号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１４４６９７号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２４３３３１号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２８４０６９号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９２７０５号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９５４６４号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９５４６５号明細書；米国特許出願公開第２００８／００００５９８号明細書；米国特許出願公開第２００８／００００６０２号明細書；米国特許出願公開第２００８／００４１５４３号明細書；同第２００８／００７３０４５号明細書；米国特許出願公開第２００８／００７３０４６号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１１８７２８号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１３５１９５号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１７６９６８号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１８２０４０号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２１６９７７号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２３０１９５号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２９２８３３号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２９５９８５号明細書；米国特許出願公開第２００９／０１９４４５０号明細書；米国特許出願公開第２００９／０２５３３２１号明細書；欧州特許出願特許第１１６３２７６号明細書；ＰＣＴ特許出願国際公開第２０１１／０５８１１９号パンフレット；国際公開第２０１１／０５８１２１号パンフレット；国際公開第２０１１／０６８５２５号パンフレット；ならびに日本国特許出願特許第２９５８１０２号公報；特開平１０−００６６４０号公報；および特開昭５０−１３５１４１号公報を参照されたい。
【０００６】
水性アイオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、アイオノマーを水溶液に高剪断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第４，１７３，６６９号明細書；米国特許第４，３２９，３０５号明細書；米国特許第４，４１０，６５５号明細書；米国特許第４４０，９０８号明細書；米国特許第６，４５８，８９７号明細書；日本国出願特開平１１−１５８３３２号公報；特開２０００−３２８０４６号公報；特開平２００５−０７５８７８号公報；およびＰＣＴ特許出願公開国際公開第１９９９／１０２７６号パンフレットを参照されたい。
【０００７】
水性アイオノマー分散液は、高度に中和された、高メルトインデックス（ＭＩ）アイオノマーを高温水に分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第３，３２１，８１９号明細書；米国特許第３，４７２，８２５号明細書および米国特許第４，１８１，５６６号明細書を参照されたい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アイオノマー組成物を含む水性分散液を製造する方法であって、
（ａ）エチレンの共重合単位と、親酸コポリマーの全重量に基づいて約１８〜約３０重量％のアクリル酸もしくはメタクリル酸の共重合単位とを含む親酸コポリマーを含みまたはそれから本質的になり、この酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、約２００〜約１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算してこのコポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、このコポリマーのカルボン酸基の約５０％〜約７０％は、ナトリウムカチオンを含むカルボン酸塩に中和されている、固体アイオノマー組成物を与える工程と；
（ｂ）この固体アイオノマー組成物を、約８０〜約９０℃の温度に加熱された水と混合して（低剪断条件下）、加熱水性アイオノマー分散液を与える工程と；
（ｃ）この加熱水性アイオノマー分散液を約２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、このアイオノマーは、液相中に分散されたままである工程と
を含む、またはそれらから本質的になる方法を提供する。
【０００９】
一実施形態では、（ｂ）は、（ｉ）前形成固体アイオノマー組成物から形成された物品を約２０〜３０℃で水に添加して、固体アイオノマーと水との混合物を形成する工程と、その後、（ｉｉ）この混合物を約８０〜約９０℃の温度に加熱する工程とを含む。
【００１０】
別の実施形態では、（ｂ）は、前形成固体アイオノマー組成物から形成された物品を、約８０〜約９０℃の温度に予熱された水に添加する工程を含む。
【００１１】
本発明はまた、上に記載されたとおりのアイオノマー組成物の水性分散液を提供する。この水性分散液は、上に記載された方法を用いて製造され得る。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特に定義のない限り、本明細書で使用される技術的および科学的用語のすべては、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、定義を含めて、本明細書により規定される。
【００１３】
本明細書で記載されるものと類似のまたは等しい方法および材料が本発明の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および材料は、本明細書で記載される。
【００１４】
特に断りのない限り、パーセント、部、比などはすべて、重量によっている。
【００１５】
量、濃度、または他の値もしくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、または下側の好ましい値と上側の好ましい値の列挙として示される場合、これは、範囲が別個に開示されているかどうかにかかわらず、任意の下側の範囲限界または好ましい値と任意の上側の範囲限界または好ましい値との任意の対から形成される範囲のすべてを具体的に開示すると理解されるべきである。数値の範囲が本明細書で列挙される場合、特に断りのない限り、その範囲は、その端点、ならびにその範囲内の整数および分数のすべてを含むことが意図される。範囲を規定する場合、本発明の範囲は列挙されるその具体的値に限定されることは意図されない。
【００１６】
「約」という用語が、値または範囲の端点を記載する際に使用される場合、その開示は、言及された具体的な値または端点を含むことが理解されるべきである。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらのいかなる他の変化形も、非排他的な包含を対象とすることが意図される。例えば、構成要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの構成要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかまたはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に本来備わっている他の構成要素を含んでもよい。さらに、そうでないと明示的に断りのない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的論理和を指し、排他的論理和を指さない。
【００１８】
「から本質的になる」という移行句は、特定された材料または工程および請求された発明の基本的および新規な１つまたは複数の特徴に実質的に影響を与えないものに請求項の範囲を限定する。出願人が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの制限のない用語（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ  ｔｅｒｍ）で本発明またはその一部を定義した場合、特に断りのない限り、その記載は、「から本質的になる」という用語を使用してそのような発明を記載するようにも解釈されるべきである。
【００１９】
「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用は、本発明の構成要素および成分を記載するために用いられる。これは、単に便宜上、本発明の一般的な意味を与えるためのものである。この記載は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、その単数形は、別に意味されることが明らかでない限り、複数形も含む。
【００２０】
ある種のポリマーの記載において、本出願人は、ポリマーを製造するために用いられるモノマー、またはポリマーを製造するために用いられるモノマーの量によって、ポリマーに言及していることもあることが理解されるべきである。このような記載は、最終ポリマーを記載するために使用される特定の命名法を含まないことがあることも、プロダクトバイプロセスの用語を含まないことがあることもあるが、モノマーおよび量へのこのような言及はいずれも、ポリマーがそれらのモノマーの共重合単位またはモノマーのその量、ならびにそれらの対応するポリマーおよび組成物を含むことを意味するように解釈されるべきである。
【００２１】
「コポリマー」という用語は、２種以上のモノマーの共重合によって形成されるポリマーを指すために使用される。このようなコポリマーは、２種の共重合コモノマーから本質的になるジポリマーを含む。
【００２２】
本明細書で使用される場合、「分散する（ｄｉｓｐｅｒｓｅ）」、「分散している（ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ）」および関連用語は、ポリマーのペレットなどの固体物品が、水と混合され、短時間の間に液相中に見えなくなる過程を指す。「水性分散液」および「分散液」という用語は、人の目に見える固体がない自由流動性液体を記載する。このような水性分散液中のポリマー分子と水分子の相互作用に関して特徴付けは行われない。「自己分散性」は、材料が、追加の分散剤または反応剤を必要とすることなく、高温（８０〜９０℃）の水に容易に分散することを意味する。
【００２３】
アイオノマーを含む水性分散液を製造する方法が、本明細書で開示される。驚くべきことに、本発明者らは、ある種の組成的特性を有するアイオノマーが、高温水と低剪断条件下で混合される場合、水性分散液を容易に形成することを見出した。対照的に、従来方法は、分散液を形成するために相当により厳しい条件を必要とした。
【００２４】
この分散方法は、従来技術の分散方法、例えば、高圧、高剪断のオートクレーブプロセスまたは押出しプロセスに開示されたものと比べてエネルギーをあまり必要としないプロセス簡易化を与える。
【００２５】
アイオノマー組成物
本明細書で使用されるアイオノマーは、エチレンの共重合単位と、約１８〜約３０重量％のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、例えば、アクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位とを含むある種の親酸コポリマーに由来する。好ましくは、本明細書で使用される親酸コポリマーは、コポリマーの全重量に基づいて、約１９〜約２５重量％、より好ましくは約１９〜約２３重量％のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸を含む。
【００２６】
好ましくは、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸は、メタクリル酸である。とりわけ、エチレンの共重合単位と、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合単位と、０重量％の追加のコモノマーとから本質的になる酸コポリマー；すなわち、エチレンとα，β−エチレン性不飽和カルボン酸とのジポリマーが注目すべきである。好ましい酸コポリマーは、エチレンメタクリル酸ジポリマーである。
【００２７】
本明細書で使用される親酸コポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書；米国特許第５，０２８，６７４号明細書；米国特許第６，５００，８８８号明細書；および米国特許第６，５１８，３６５号明細書で開示されるとおりに重合され得る。
【００２８】
本明細書で使用される親酸コポリマーは、好ましくは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定して、約２００〜約１０００グラム／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有する。同様のＩＳＯ試験は、ＩＳＯ１１３３である。あるいは、親酸コポリマーは、２００、２５０または３００の下限〜４００、５００、６００または１０００の上限のＭＦＲを有する。親酸コポリマーの好ましいメルトフローレートは、高温水中で迅速な自己分散性をなお可能としながら、最終造形物品において最適の物理的特性を有するアイオノマーを与える。約２００グラム／１０分未満のメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のアイオノマーは、最低の高温水自己分散性を有するが、一方で約１０００グラム／１０分を超えるメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のアイオノマーは、目的とする最終用途における物理的特性を低減させ得る。
【００２９】
一部の実施形態において、２種以上のエチレン酸コポリマーのブレンドが用いられてもよいが、ブレンドの凝集体成分および特性が、エチレン酸コポリマーについて上に記載された範囲内に入ることを条件とする。例えば、メタクリル酸の合計重量％が全ポリマー材料の約１８〜約３０重量％であり、ブレンドのメルトフローレートが、約２００〜約１０００グラム／１０分であるように、２種のエチレンメタクリル酸ジポリマーが用いられてもよい。
【００３０】
本明細書で開示されるアイオノマーは、親酸コポリマーから製造され、非中和親酸コポリマーについて計算して、親酸コポリマーの全カルボン酸基の約５０〜約７０％、好ましくは約５５〜約６０％、例えば、約６０％が中和されて、ナトリウムイオンを有するカルボン酸塩を形成する。親酸コポリマーは、例えば、米国特許第３，４０４，１３４号明細書に開示された方法を用いて中和されてもよい。
【００３１】
重要なことには、アイオノマー組成物では、高温水中で自己分散性である特性と、熱可塑性であり、商業の多くの物品への溶融製作を可能とすることとがともに組み合わされている。好ましくは、本明細書で使用されるアイオノマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定して、少なくとも１グラム／１０分、例えば、約１〜約２０グラム／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有する。より好ましくは、アイオノマー組成物は、約１〜約１０グラム／１０分のＭＦＲを有し、最も好ましくは約１〜約５グラム／１０分のＭＦＲを有する。上記親酸コポリマーのメルトフローレートとナトリウム中和レベルの組合せは、高温水中で容易に自己分散性である特性と、商業の物品に容易に溶融製作される特性とが組み合わされているアイオノマーを与える。
【００３２】
好ましくは、アイオノマー組成物は、少なくとも１１重量％のメタクリル酸塩を含み、少なくとも１ｇ／１０分のＭＦＲを有する。
【００３３】
一部の実施形態において、２種以上のアイオノマーのブレンドが用いられてもよいが、但し、ブレンドの凝集体成分および特性が、アイオノマーについて上に記載された範囲内に入ることを条件とする。
【００３４】
アイオノマー組成物は、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤（ｆｌｏｗ  ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ａｄｄｉｔｉｖｅ）、滑剤、顔料、染料、難燃剤、耐衝撃性改良剤、核形成剤、ブロッキング防止剤（シリカなど）、熱安定性剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、界面活性剤、キレート剤、およびカップリング剤が含まれ得る。
【００３５】
分散方法
本明細書で記載される分散方法は、驚くべきことに、従来技術の分散プロセスに比べてあまりエネルギーを必要とせずに、大気圧で、低い剪断（例えば、高温水とアイオノマーとの混合物を単に撹拌する）および低い温度（水の沸点未満）などの非常に温和なプロセス条件下で、水性アイオノマー組成物分散液の製造を可能にする。この分散方法はさらに、分散プロセスの間に、水性水酸化ナトリウム（苛性）などの強塩基の回避を可能にすることによって、前形成アイオノマー組成物の使用を介して、本質的により安全な分散プロセスを提供する。
【００３６】
この分散方法は、アイオノマー組成物を含む物品を水と約８０〜約９０℃の温度で接触させることを含む。一部の実施形態において、温度は、約８５〜約９０℃の範囲であるが、他の実施形態においては、温度は、好ましくは約８０〜約８５℃の範囲である。驚くべきことに、本明細書で記載されるアイオノマーは、従来技術に基づいて予想されるものよりも低い、８０〜９０℃で水に分散させることができ、かつ有意にエネルギーをあまり必要としない。しかしながら、アイオノマーがその温度範囲で分散するとしても、それらは、９０℃を超える温度で分散させることもできることが理解され得る。
【００３７】
アイオノマー組成物の物品は、所望された任意の物理的形態、例えば、粉末、ペレット、溶融切断ペレット、コーティング、フィルム、シート、成形品などを取ってもよい。アイオノマー分散液は、任意の適切な容器、例えば、タンク、バット、ペールなどで製造されてもよい。バルクアイオノマー物品と水との有効な接触を与えるために、撹拌が有用である。好ましくは、分散液は、約１時間以下、例えば、約３０分または約２０分以下で製造される。アイオノマー組成物を含む物品の、驚くほど迅速な分散性のために、分散液の成分が、パイプラインの一端で投入され、それらがパイプラインの長さを下って進むにつれて分散液を形成するパイプライン内で、プロセスが進行し得ることがさらに企図される。例えば、物品は、水と混合し、例えば、静的ミキサーを通して、追加の混合とともにまたはそれなしで、加熱帯域を通過させてもよい。あるいは、物品は、高温水と混合し、例えば、静的ミキサーを通して、追加の混合とともにまたはそれなしで、パイプラインを通過させてもよい。
【００３８】
一実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、室温（約２０〜２５℃）で水と低剪断条件下で混合され、温度は約８０〜約９０℃に上昇される。別の実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、室温で水と低剪断条件下で混合され、温度は約８５〜約９０℃に上昇される。
【００３９】
別の実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、約８０〜約９０℃の温度に予熱された水と低剪断条件下で混合される。別の実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、約８５〜約９０℃の温度に予熱された水と低剪断条件下で混合される。
【００４０】
非常に好ましい実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、室温で水と低剪断条件下で混合され、温度は約８０〜約８５℃に上昇され、ここで、アイオノマー組成物は、非中和親酸コポリマーについて計算して親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、ナトリウムイオンによって約５５〜約６０％のレベルに中和される。
【００４１】
別の非常に好ましい実施形態において、アイオノマー組成物を含む物品は、約８０〜約８５℃の温度に予熱された水と低剪断条件下で混合され、ここで、アイオノマー組成物は、非中和親酸コポリマーについて計算して親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、ナトリウムイオンによって約５５〜約６０％のレベルに中和される。
【００４２】
水性アイオノマー分散液は、好ましくは、アイオノマー組成物と水の合計重量に基づいて、約０．００１または約１％の下限〜約１０、約２０、約３０または約５０重量％の上限のアイオノマー組成物を含む。
【実施例】
【００４３】
表１は、表２のアイオノマーを調製するために用いた、全酸コポリマーの示された重量％でメタクリル酸の共重合単位を有するエチレンメタクリル酸ジポリマーを要約するものである。アイオノマーは、標準的な条件を用いてこれらの酸コポリマーから調製した。表２は、エチレンメタクリル酸ジポリマー由来のアイオノマーを要約するものであり、カルボン酸基の示されたパーセントが水酸化ナトリウムで中和されてナトリウム塩を形成している。メタクリル酸ナトリウム塩の重量％は、非中和親酸コポリマー中に存在するメタクリル酸コモノマーの量に基づいて計算し、示されたパーセントのカルボン酸基は、遊離の酸からナトリウム塩に変化した。メルトフローレート（ＭＦＲ）は、２１６０グラムの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定した。同様のＩＳＯ試験は、ＩＳＯ１１３３である。
【００４４】
表１
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【００４５】
表２
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【００４６】
実施例１〜７および比較例Ｃ１〜Ｃ７
これらの実施例は、以下の一般手順に従って非中和酸コポリマーまたはアイオノマーを加熱水へ添加することを例証する。この手順により、水と１０重量％の固体負荷（水への添加前に秤量したとおりの）との混合物が生成される。加熱マントル要素中に置かれた１クォート（９４６．４ｍｌ）の金属缶中に、５００ｍｌの蒸留水を加えた。オーバーヘッドパドルスターラ（３−パドルプロペラ式スターラ）を金属缶の中央部に位置づけ、スイッチを入れて、ゆっくりした混合を与える。熱電対を、パドルスターラと金属缶表面の間で水面より下に位置付けた。パドルスターラを、通常は工程の開始時に約１７０ｒｐｍの速度に設定し、分散液形成の間に粘度が徐々に増すにつれて、概して約３００〜４７０ｒｐｍに上昇させた。次いで、蒸留水を以下の表３に記した温度にＯｍｅｇａ温度制御器によって加熱した。次いで、表２に示した非中和酸コポリマー樹脂ＡＣＲ−１またはアイオノマー（５５．５グラム、溶融切断ペレットの形態）を、一度に添加し、得られた混合物を合計２０分間撹拌した。次いで、得られた混合物を室温に冷却させた。
【００４７】
示した温度で分散液を形成しなかった材料は、以下に、表３で「否」として示した。示した温度で分散液を形成した実施例（表３中「良」として示す）について、分散液は概して１０分未満で形成され、室温に冷却された後でも安定であった。本明細書で使用される場合、「安定な」は、目に見える固体がない自由流動性液体である分散液が、初期の冷却後にまたは室温での貯蔵時に目に見える変化をまったく示さなかったことを意味する。実施例の分散液は、室温で数週間以上の期間保存後に沈殿がない透明な液体としてのままであった。
【００４８】
表３
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【００４９】
表２および表３のデータは、１５重量％のメタクリル酸を有する酸コポリマーから調製したアイオノマーが、高い中和レベルによっても、この手順を用いて水性分散液を形成しなかったことを示す（比較例Ｃ２およびＣ３）。５０％未満の中和レベルを有するアイオノマーは、酸コポリマーの１９重量％を超える酸コモノマーによっても、分散液を形成しなかった。（比較例Ｃ４、Ｃ５およびＣ７）。比較例Ｃ６および実施例１は、同じ重量％のメタクリル酸を有し、同じレベルに中和されたが、異なるメルトフローを有する酸コポリマーを含んだ。６０のＭＦＲを有する親酸コポリマーに由来し、１未満のＭＦＲを有する比較例Ｃ６は、分散液を与えなかった。しかしながら、４００のＭＦＲを有する親酸コポリマーに由来し、１を超えるＭＦＲを有する実施例１は、分散液を与えた。より高い中和レベルの同じ親エチレン酸コポリマーをベースとした同等の組成物（それぞれ、実施例３および実施例５）が同じ利点を実証しなかったにもかかわらず、実施例２および実施例４は、８０℃のより低い温度で分散液を形成する非常に好ましい実施形態を実証する。
【００５０】
実施例８
加熱マントル要素中に置かれた１クォート（９４６．４ｍｌ）の金属缶中に、５００ｍｌの蒸留水を加えた。オーバーヘッドパドルスターラを金属缶の中央部に位置づけ、スイッチを入れて、ゆっくりした混合を与えた（約１７０ｒｐｍであると推定される）。熱電対を、パドルスターラと金属缶表面の間で水面より下に位置付けた。次いで、蒸留水を９０℃に、その温度へのＯｍｅｇａ温度制御器によって加熱した。次いで、ＩＯＮ−８（１２５グラム、溶融切断ペレットの形態）を一度に添加し、得られた混合物を合計で２０分間撹拌して、分散液を形成させた。次いで、得られた分散液を室温に冷却させた。分散液は、室温に冷却後でも安定であった。
【００５１】
実施例９〜１２は、アイオノマーを冷水に添加し、続いて以下の一般手順に従って加熱することを例証する。
【００５２】
加熱マントル要素中に置かれた１クォート（９４６．４ｍｌ）の金属缶中に、５００ｍｌの蒸留水を加えた。オーバーヘッドパドルスターラを金属缶の中央部に位置づけ、スイッチを入れて、ゆっくりした混合を与えた。次いで、熱電対を、パドルスターラと金属缶表面と間で水面より下に位置付けた。次いで、溶融切断ペレットの形態のアイオノマーを一度に添加した。次いで、得られた撹拌混合物を９０℃に、その温度に設定したＯｍｅｇａ温度制御器によって加熱した。分散が終了した後、混合物を室温に冷却させた。分散液は、室温に冷却した後でも安定であった。
【００５３】
実施例９
ＩＯＮ−８（５５．５グラム）を一度に添加した。温度が９０℃に近づくにつれて、混合物は、水性分散液に完全に変化した。
【００５４】
実施例１０
ＩＯＮ−８（２６．３グラム）を一度に添加した。温度が８８℃に近づくにつれて、混合物は、水性分散液に完全に変化した。
【００５５】
実施例１１
ＩＯＮ−８（１２．８グラム）を一度に添加した。温度が８８℃に近づくにつれて、混合物は、水性分散液に完全に変化した。
【００５６】
実施例１２
金属缶の中央部に位置付けたオーバーヘッドパドルスターラにスイッチを入れて、１７０ｒｐｍの速度を与えた。次いで、ＩＯＮ８（５５．５グラム）を一度に添加した。９０℃の温度に到達後２分以内に、混合物は水性分散液に完全に変化した。
【国際調査報告】
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