DE69826467T2

DE69826467T2 - Sperrschicht aus einem polymer und einem dispergierten schichtartigen füllstoff, verfahren zum beschichten von gegenständen mit der sperrschicht und beschichtete zusammensetzungen, insbesondere reifen

Info

Publication number: DE69826467T2
Application number: DE69826467T
Authority: DE
Inventors: A. Carrie FEENEY; J. Raymond BALZER; Michele Farrell; A. Harris GOLDBERG; D. Michael GRAH; Mengshi Lu; G. William STEINER; Klaus Tannert; C. Bennett WARD; B. Paul WINSTON
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; InMat Inc
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; InMat Inc
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: CN1153686C; ATE276888T1; EP1512552A3; AU7960898A; WO1998056598A1; EP1512552A2; CN1259094A; JP2002504174A; EP0991530B1; HK1028756A1; DE69826467D1; EP0991530A1; JP4775921B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Sperrschichtzusammensetzungen, neuartige mit einer Sperrschicht versehene Gegenstände und neuartige Reifen, die durch eine Sperrschicht für Gas, Dampf und Chemikalien gekennzeichnet sind, welche eine vergrößerte Verringerung der Gas-, Chemikalien- und Dampfdurchlässigkeit aufweist, und ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit der Sperrschichtzusammensetzung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Sperrschichten, die den Kontakt eines ausgewählten Substrats mit einem Gas, Dampf, einer Chemikalie und/oder Geruchsstoff verhindern oder verringern, sind weithin beschrieben worden, und solche Schichten werden in einer Vielzahl von Industrien benutzt, z. B. den Verpackungsindustrien, Automobilindustrien, Anstrichmittelindustrien, Reifenindustrien usw. Es ist für einige dieser Sperrmischungen oder -schichten vorgeschlagen worden, daß sie plättchenförmige Strukturen enthalten sollten, um die Durchlässigkeit zu verringern. Siehe z. B. u. a. E. L. Cussler et al, J. Membrane Sci., 38: 161 bis 174 (1988); W. J. Ward et al, J. Membrane Sci., 55: 173 bis 180 (1991); die US-Patentschriften Nr. 4,528,235; 4,536,425; 4,911,218; 4,960,639; 4,983,432; 5,091,467 und 5,049,609 und die internationale Patentanmeldung Nr. WO 93/04 118, veröffentlicht am 4. März 1993.
Trotz der zahlreichen Offenbarungen von Sperrschichtmischungen, verringern die meisten der Schichten, die in der Industrie nützlich sind, entweder die Durchlässigkeit nicht in optimaler Weise oder sind gewöhnlich spröde und nicht flexibel. Beispielsweise ist in Versuche, die Gasdurchlässigkeit von Butylkautschuk zu verbessern, ebenso wie seine Flexibilität und Ermüdungsbeständigkeit zu bewahren, das Beschichten von Butylkautschuk in Reifen mit einem Polymer, das einen plättchenförmigen Füllstoff enthielt, einbezogen worden. Siehe z. B. die US-Patentschriften Nr. 4,911,218, 5,049,609 und 5,244,729. Durch dieses Verfahren sind nur geringfügige Verringerungen der Durchlässigkeit erzielt worden.
In andere Versuche, die Gassperreigenschaften von Kautschuk zu vergrößern, der in Reifen benutzt wird, sind Zusammensetzungen von Kautschuk einbezogen worden, die schichtartige Silikatplättchen, dispergiert in der Kautschukzusammensetzung, aufwiesen. Siehe z. B. die US-Patentschrift 4,857,397, WO 97/00 910 und G. J. van Amerogen, „Diffusion in Elastomers", Rubber Chem Tech, 37, S. 1065 bis 1152 (1964).
Abgeblättertes schichtartiges Silikatmaterial ist benutzt worden, um die Gassperreigenschaften von Kautschuk zu verbessern. Siehe z. B. die US-Patentschrift Nr. 5,552,469.
Mehrere Hinweise auf die Ausrichtung von plättchenförmigen Materialien in Kautschuk und polymeren Zusammensetzungen sind gegeben worden. Es ist festgestellt worden, daß die genau rechtwinklige Ausrichtung der Plättchen zu der Richtung der Gasdiffusion die Gasdurchlässigkeit von Kautschukzusammensetzungen, die schichtartige Silikatplättchen enthalten, verringert, während sie die Biegsamkeit des Kautschuks nicht nachteilig beeinflußt. Siehe z. B. die US-Patentschriften Nr. 5,576,372, 5,576,373 und 5,665,183. Die Durchstoßfestigkeit ist in polymerem Filmmaterial, das getrennte Plättchen umfaßt, die im wesentlichen parallel zu der Ebene des Filmmaterials in einer sich gegenseitig überlappenden Beziehung zueinander ausgerichtet sind, erhöht. Siehe z. B. die US-Patentschrift Nr. 5,665,810.
Die meisten der in der Industrie nützlichen Schichten, die Füllstoffe vom Plättchentyp enthalten, werden durch Schmelzverarbeitung hergestellt, wobei festes Polymer und fester Füllstoff zusammen geschmolzen und bei hohen Schergeschwindigkeiten gemischt werden. Solche schmelzeverarbeiteten Schichten weisen zu 100% Feststoffe auf, und bei ihnen werden gewöhnlich weniger als etwa 3 Gew.-% des plättchenförmigen Füllstoffes benutzt. Solche Schichten verringern die Durchlässigkeit nicht in optimaler Weise.
Verschiedene Verbesserungen bei der Herstellung oder Behandlung von Reifen oder Reifenkomponenten zur Verringerung der Durchlässigkeit der inneren Reifenoberfläche oder der Grenzflächen zwischen den Reifenlagen oder -komponenten für Gase, Dämpfe und Chemikalien sind beschrieben worden. Beispielsweise ist es in der Reifenindustrie üblich gewesen, den Reifenzwischenlagen bis zu etwa 30 Vol.-% (oder 100 Teile pro hundert) Füllstoffe, z. B. Ruß, zuzugeben oder Schichten zu benutzen, um die Undurchlässigkeit von Butylkautschuk zu verbessern. Es ist jedoch festgestellt worden, daß solche Versuche die Durchlässigkeit nicht optimal verringern. Reifen mit eingebundenen Reifenzwischenlagen sind in der US-Patentschrift Nr. 5,178,702 offenbart, wobei der Reifen eine Decklage und mehrere Lagen aus Kautschuklaminat aufweist, wobei mindestens zwei Lagen Sperrlagen sind, die eine schwefelgehärtete Kautschukzusammensetzung umfassen, die 100 Gewichtsteile Kautschuk, 100 Gewichtsteile Acrylnitril/Dien-Polymer und etwa 25 bis 150 Gewichtsteile flachen Füllstoff von nicht genau angegebener Breite und Dicke aufweisen. Von diesen Zusammensetzungen wird behauptet, daß sie die Kosten der Reifenzwischenlagen verringern, während sie die Flexibilität und Sperrfunktionen bewahren.
In dem Fachgebiet besteht weiterhin ein Bedarf an zusätzlichen Sperrschichtmischungen und beschichteten flexiblen und elastomeren Gegenständen mit verbesserten Durchlässigkeitskennzeichen, die in einer Vielfalt von Industrien nützlich sind, insbesondere an neuartigen Reifenschichten, Reifenzwischenlagen oder Lagen mit verbesserten Durchlässigkeitskennzeichen und an Verfahren zur Herstellung und Reparatur von Reifen unter Benutzung derselben.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst Probleme des Standes der Technik, indem sie eine Schichtzusammensetzung bereitstellt, die im wesentlichen dispergierte schichtartige Füllstoffe mit einem Seitenverhältnis von größer als 25, vorzugsweise abgeblätterte Silikate in einem elastomeren Polymer, und zwar einem butylhaltigen Polymerlatex, enthält. Diese Schicht ergibt nach dem Trocknen eine elastomere Sperre mit einem großen effektiven Seitenverhältnis und verbesserten Durchlässigkeitskennzeichen, d. h. einer stärkeren Vergrößerung der Verringerung der Durchlässigkeit der Schicht. Diese Schicht findet vielfache Anwendungen in Reifenzusammensetzungen.
Unter einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung eine wäßrige Sperrschichtmischung bereit, die (a) einen butylhaltigen Polymerlatex, (b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, und (c) mindestens ein Tensid enthält. Der Feststoffgehalt der Mischung beträgt zwischen 1% und 30%, und das Verhältnis von Polymer (a) zu Füllstoff (b) beträgt zwischen 20 : 1 und 1 : 1. Die Schichtmischung wird auf ein Substrat aufgetragen und zu einer Sperrschicht trocknen gelassen, und es bildet sich eine flexible Schicht, die eine mindestens 5mal größere Verringerung der Gasdurchlässigkeit bereitstellt, als eine Schicht, die aus dem füllstofffreien Polymer (a) allein gebildet ist.
Das Polymer ist vorzugsweise in der Sperrschichtmischung in flüssiger (wäßriger) Form zu zwischen etwa 1 und 30% und in der getrockneten Schicht zu zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 95 Gew.-% vorhanden. Der dispergierte schichtartige Füllstoff ist in der flüssigen (wäßrigen) Schichtmischung zu zwischen etwa 1 und etwa 10 Gew.-% und in der daraus gebildeten getrockneten Schicht zu zwischen etwa 5 Gew.-% und etwa 55 Gew.-% vorhanden. Die getrocknete Schicht, in welcher der Füllstoff ein effektives Seitenverhältnis von größer als 25 und vorzugsweise größer als 100 aufweist, verringert die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit im Vergleich zu dem getrockneten füllstofffreien Polymer allein um mehr als das 5fache.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine bevorzugte Sperrschichtmischung bereit, die einen Feststoffgehalt zwischen etwa 5 und etwa 15 Gew.-% aufweist und in ihrem getrockneten Zustand zwischen etwa 65 Gew.-% und etwa 90 Gew.-% eines Butylkautschuklatex, zwischen etwa 10 Gew.-% und etwa 35 Gew.-% eines schichtartigen Füllstoffes, wünschenswerterweise Vermiculit, und zwischen etwa 0,1 Gew.-% und etwa 15 Gew.-% eines Tensids umfaßt.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung einen mit einer Sperrschicht versehenen Gegenstand bereit, der durch Auftragen, wahlweise unter Druck, einer wäßrigen Sperrmischungsschicht, wie oben beschrieben, auf ein flexibles oder elastomeres Substrat und Trocknenlassen der Mischung zu einer flexiblen Sperrschicht gebildet wird. Die Schicht auf dem Gegenstand, in welcher der Füllstoff ein effektives Seitenverhältnis von größer als 25, vorzugsweise größer als 100 aufweist, verringert die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit des Gegenstandes im Vergleich zu der Durchlässigkeit des Gegenstandes, der mit dem Polymer allein beschichtet ist, um mehr als das 5fache.
Unter einem anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen Reifen bereit, der zwischen 1 und 100 Mikrometern einer Sperrschicht umfaßt, die durch Auftragen einer erfindungsgemäßen wäßrigen Sperrschichtmischung auf eine Reifenoberfläche oder an der Grenzfläche von zwei Oberflächen des Reifens und Trocknenlassen der Mischung zu einer flexiblen Sperrschicht gebildet wird. Nach dem Trocknen umfaßt die flexible Sperrschicht zwischen 45 Gew.-% und 95 Gew.-% des Polymers und zwischen 5 Gew.-% und 55 Gew.-% des dispergierten schichtartigen Füllstoffes. Die Schicht auf dem Reifen, in welcher der Füllstoff ein effektives Seitenverhältnis von größer als 25, vorzugsweise größer als 100 aufweist, verringert die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit des Reifens im Vergleich zu der Durchlässigkeit des Reifens, der mit dem Polymer allein beschichtet ist, um mehr als das 5fache.
Unter einem noch anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gegenstandes bereit, welches das Auftragen einer wäßrigen Mischung, die

(a) einen butylhaltigen Polymerlatex,
(b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, wobei das Verhältnis des Polymers (a) zu dem Füllstoff (b) zwischen 20 : 1 und 1 : 1 beträgt, und
(c) mindestens ein Tensid umfaßt, wobei der Feststoffgehalt der Mischung zwischen 1% und 30% beträgt,

Unter einem noch weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung einen Reifen bereit, in dem die Reifenzwischenlage aus Butylkautschuk ersetzt oder verringert ist, indem er an einer Oberfläche oder an der Grenzfläche zweier Oberflächen darin eine oben beschriebene Sperrschicht aufweist.
Unter einem noch weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Reifens bereit, wobei das Verfahren in dem Beschichten einer Oberfläche des Reifens mit einer oben beschriebenen Sperrschichtmischung oder in dem Einbringen dieser an der Grenzfläche zwischen zwei Oberflächen des Reifens besteht.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt ist in das Verfahren der Erfindung das Ersetzen einer Reifenzwischenlage durch die Schicht als eine Grenzfläche einbezogen.
Die Erfindung kann benutzt werden, um ein Verfahren zum Reparieren eines Reifens bereitzustellen, wobei das Verfahren in dem Beschichten einer Oberfläche des Reifens mit einer oben beschriebenen Sperrschichtmischung oder das Einbringen dieser an einer Grenzfläche zwischen zwei Oberflächen des Reifens besteht.
Unter einem noch anderen Gesichtspunkt kann die Erfindung benutzt werden, um ein Verfahren zum Runderneuern eines Reifens bereitzustellen, um die Undurchlässigkeit der Reifenzwischenlage zu erhöhen, wobei das Verfahren das Auftragen einer Sperrschichtmischung wie oben beschrieben umfaßt.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der untenstehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist eine graphische Darstellung des „Cussler"-Modells, welche die effektiven Seitenverhältnisse angibt, die durch Zusammensetzungen dieser Erfindung erreicht werden. In der graphischen Darstellung ist die Verringerung der Durchlässigkeit gegen den Gehalt in Volumenprozent an Füllstoff in Sperrschichtmischungen der vorliegenden Erfindung aufgetragen. Cussler beschreibt mehrere Modelle für die Durchlässigkeitsverringerung aufgrund ausgerichteter schichtartiger Füllstoffe, die von der erwarteten Mikrostruktur abhängt. Der Einfachheit halber wird in dieser Erfindung die folgende Gleichung angewendet: P_u/P = [1 + (a²X²)/(1 – X)]/(1 – X), wobei P für die Durchlässigkeit des füllstoffhaltigen Materials steht, P_u für die Durchlässigkeit des füllstofffreien Materials steht, a für das Seitenverhältnis der Füllstoffteilchen steht, X für die Volumenfraktion der Füllstoffteilchen in der Schicht steht. In der graphischen Darstellung sind Cusslers theoretische Kurven für Füllstoffe mit Seitenverhältnissen von 25, 50, 75 und 100 dargestellt. Die dicke Linie der „experimentellen" Daten zeichnet die experimentellen Datenpunkte für die Sperrschichtmischungen der untenstehenden Beispiele 1 bis 8 auf. Effektive Seitenverhältnisse können aus der Lage der Daten im Verhältnis zu den theoretischen Kurven abgeschätzt werden.
Die 2 ist eine graphische Darstellung, in der die Durchlässigkeitsergebnisse, basiert auf dem Gehalt in Gewichtsprozent eines Füllstoffes, Vermiculit, aufgezeichnet sind. Die Durchlässigkeit ist gegen Gew.-% Füllstoff aufgetragen. Eine Vergrößerung der Gew.-% an Füllstoff verringert die Durchlässigkeit der Schicht.
Die 3 ist eine graphische Darstellung, in der die Verringerung der Durchlässigkeit gegen Gew.-% Füllstoff in der Schicht aufgetragen ist. Eine Vergrößerung der Gew.-% an Füllstoff vergrößert die Verringerung der Durchlässigkeit.
Die 4 ist eine graphische Darstellung, die den maximalen prozentualen Feststoffgehalt, der in Schichtzusammensetzungen der Erfindung unter Benutzung von Butyllatex (BL100^TM) nützlich ist, gegen den Gehalt in Gewichtsprozent an MICROLITE^®-Vermiculit der Zusammensetzungen veranschaulicht.
Die 5 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis von dem Butyllatex (BL100^TM) zu dem Füllstoff, das in Schichtzusammensetzungen der Erfindung nützlich ist, gegen den Gehalt in Gewichtsprozent an MICROLITE^®-Vermiculit der Zusammensetzungen veranschaulicht.
Die 6 veranschaulicht Flexibilitätsdaten bei 10% Dehnung, 1.000 Zyklen, basiert auf der Flexibilitätsprüfung des Beispiels 17.
Die 7 ist eine graphische Darstellung des statischen Luftrückhaltevermögens bei 65°C von Reifen P195/70R14 MX4, in welcher der Druck in bar gegen die Zeit in Tagen für zwei Reifen mit normalen Butyl-Reifenzwischenlagen (♢ und ♦), für zwei Reifen, in denen die Butyl-Reifenzwischenlage durch Karkassenkautschuk ersetzt war (Δ und
), und für drei Reifen, welche die Sperrzusammensetzung des Beispiels 16 auf der Karkassenkautschuk-Reifenzwischenlage aufgetragen aufweisen (o, großer und kleiner •).
Die 8 ist eine graphische Darstellung des statischen Luftrückhaltevermögens bei 65°C für einen Reifen (Michelin MX4) vor und nach dem Laufen von 1.000 km auf einem Laufrad, in welcher der Druck in bar gegen die Zeit in Tagen aufgetragen ist. Zwei Reifen weisen normale Butyl-Reifenzwischenlagen (♢ und ♦) auf, bei zwei Reifen ist die Butyl-Reifenzwischenlage durch Karkassenkautschuk (Δ und
) ersetzt worden und bei zwei Reifen ist die Karkassenkautschuk-Reifenzwischenlage mit den Sperrschichtzusammensetzungen des Beispiels 16 beschichtet (o bedeutet vor, • bedeutet nach 1.000 km).
Die 9 ist eine graphische Darstellung des statischen Luftrückhaltevermögens bei 65°C für einen Reifen (Michelin MX4) vor und nach dem Laufen von 8.000 km in einer Dauerprüfung mit Stollen, in welcher der Druck in bar gegen die Zeit in Tagen aufgetragen ist. Zwei Reifen weisen normale Butyl-Reifenzwischenlagen auf (♢ und ♦), bei zwei Reifen war die Butyl-Reifenzwischenlage durch Karkassenkautschuk ersetzt (Δ und
), bei zwei Reifen war die Zusammensetzung des Beispiels 16 auf der Karkassenkautschuk-Reifenzwischenlage aufgetragen, und die Reifen wurden in einer Dauerprüfung mit Stollen geprüft (* bedeutet vor, • bedeutet nach 8.000 km), und bei zwei Reifen waren die Karkassenkautschuk-Reifenzwischenlagen mit den Sperrschichtzusammensetzungen beschichtet; sie wurden jedoch nicht, wie in dem Beispiel 19 beschrieben, in einer Dauerprüfung mit Stollen (+ und –) geprüft.
Die 10 ist eine schematische Darstellung eines allgemeinen Reifenaufbaus, welche die Wulst 1, Karkassenlage 5, Seitenwand 10, Weißwand 15, Lauffläche 20, Reifenzwischenlage 25 und Gürtel 30 veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stillt den unbefriedigten Bedarf in dem Fachgebiet an Sperrschichten, indem sie Sperrschichtmischungen bereitstellt, die zum Auftragen auf flexible oder elastomere Substrate, einschließlich auf flexible oder elastomere Substrate unter Druck, geeignet sind. Diese Schichten der Erfindung verringern die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit dieser Substrate. Die beschichteten Gegenstände, ebenso wie freistehende Filme und Membranen, die durch diese Sperrschichtmischungen hergestellt werden, sind von der Erfindung ebenfalls bereitgestellt. Verbesserte Reifen und Reifenkomponenten, die unter Benutzung dieser Schichten hergestellt werden, zeigen verringerte Durchlässigkeit für Luft, Gas, Dampf und Chemikalien. Die erfindungsgemäßen Reifen und Reifenkomponenten und Verfahren zur Aufbauen oder Reparieren von Reifen erhöhen die Langlebigkeit des Reifens und ermöglichen eine Verringerung der Menge einer der kostspieligsten Komponenten eines Reifens, der Butylkautschuk-Reifenzwischenlage. Die Zusammensetzungen und Verfahren dieser Erfindung beruhen auf der Benutzung der Sperrschichtmischungen, um Reifenoberflächen und -grenzflächen zu beschichten, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern und/oder Kosten zu senken.
I. DEFINITIONEN
Wie hierin benutzt, wird der Ausdruck „Mischung" oder „Schichtmischung" so ausgelegt, daß er echte flüssige Lösungen sowie kolloidale Dispersionen, Suspensionen, Emulsionen und Latizes, wie sie herkömmlich definiert sind, umfaßt. Beispielsweise ist mit „kolloidale Dispersion oder Latex" eine beliebige Dispersion oder Suspension von Teilchen in einer Flüssigkeit gemeint, wobei die Teilchen größer als der molekulare Maßstab sind, z. B. etwa 0,001 bis etwa 0,1 Mikrometer. Eine Emulsion enthält im allgemeinen Teilchen von etwa 0,05 bis 1,0 Mikrometer in einer Flüssigkeit. Eine „Suspension" enthält im allgemeinen Teilchen, die größer als 1,0 Mikrometer sind, in einer Flüssigkeit.
Eine „Sperrschichtmischung", wie hierin benutzt, bedeutet eine Flüssigkeit, die gelöste oder suspendierte Feststoffe enthält, welche benutzt wird, um die Feststoffe auf ein Substrat aufzutragen. Ein neuer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der, daß die Sperrschichtmischungen eine bessere Dispersion von plättchenförmigen Füllstoffen in einer Flüssigkeit bei einem ungewöhnlich geringen Feststoffgehalt, z. B. zwischen etwa 1 und etwa 30% Feststoffe, aufweisen, wie unten ausführlicher beschrieben. Erfindungsgemäß wird die „Schichtmischung", sobald sie getrocknet ist, als eine „getrocknete Schicht" oder ein „Film" bezeichnet.
Der Ausdruck „Dampfsperre" bedeutet eine Sperre für eine Flüssigkeit und ihrem Dampf. Herkömmlicherweise ist ein Dampf das Gas im Gleichgewicht mit einer Flüssigkeit bei Atmosphärendruck. Wie hierin benutzt, kann der Ausdruck „Dampfsperre" der Einfachheit halber so ausgelegt werden, daß er eine Sperre für Gase und Chemikalien, ebenso wie für herkömmlich definierte Dämpfe bedeutet.
Der Ausdruck „Gassperre" umfaßt eine Sperre für Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und andere Gase.
„Chemikaliensperre" umfaßt eine Sperre gegen die Wanderung oder Ausblühung eines Moleküls von einem Substrat zu einem anderen oder aus einem Substrat zu seiner Oberfläche.
Der Ausdruck „Substrat" oder „Gegenstand", das bzw. der mit diesen Schichten beschichtet wird, umfaßt ohne Einschränkung flexible und elastomere (oder hochelastische) Materialien, wie z. B. Kautschuk, und andere Oberflächen, wie z. B. Reifen, Ballons, Handschuhe, Präservative, Diaphragmen und Membranen zur Anreicherung, Schalter und Regler und dergleichen. Eine Kautschuk-Reifenzwischenlage, ebenso wie andere elastomere oder flexible Oberflächen oder Grenzflächen innerhalb eines Reifens sind erfindungsgemäß ebenfalls Substrate.
Der Ausdruck „Seitenverhältnis" ist ein Kennzeichen jedes plättchenförmigen Materials in fester Form. Das Seitenverhältnis ist das Produkt der Seitenabmessung eines plättchenförmigen Füllstoffteilchens, z. B. einer Glimmerflocke, geteilt durch die Dicke des Plättchens. „Großes Seitenverhältnis" bezieht sich auf einen plättchenförmigen Füllstoff, dessen Seitenabmessung geteilt durch die Dicke größer als 25 ist. Das Seitenverhältnis jedes Füllstoffes ist eine dem ausgewählten Füllstoff innewohnende Eigenschaft.
Beispielsweise weist MICROLITE^® 963++, wäßrige Vermiculit-Lösung [W. R. Grace], ein kennzeichnendes Seitenverhältnis von etwa 10.000 bzw. Abmessungen von 10 bis 30 μm × 10 Å auf.
Interkalation ist als der Zustand einer Schichtzusammensetzung definiert, in dem zwischen jeder Schicht eines plättchenförmigen Füllstoffes Polymer vorhanden ist. Interkalation kann durch die Erfassung einer Röntgenstrahllinie bestimmt werden, die einen größeren Abstand zwischen den Vermiculitschichten als in dem ursprünglichen Mineral anzeigt. „Abblätterung" ist für schichtartige Füllstoffe als die vollständige Trennung einzelner Schichten des ursprünglichen Teilchens definiert, derart, daß das Polymer jedes Teilchen vollständig umgibt. Wünschenswerterweise ist zwischen jedem Plättchen soviel Polymer vorhanden, daß die Plättchen räumlich zufällig verteilt sind. Aufgrund der zufälligen räumlichen Verteilung von abgeblätterten Plättchen erscheint keine Röntgenlinie. Unter manchen Bedingungen kann der Füllstoff abblättern, wenn er in einem wäßrigen oder nichtwäßrigen Medium dispergiert wird. Dies würde zu einem höheren Seitenverhältnis als demjenigen eines Feststoffteilchens vor der Dispersion führen.
Der Ausdruck „effektives Seitenverhältnis" bezieht sich auf das Verhalten des plättchenförmigen Füllstoffes, wenn er in ein Bindemittel eingebunden wird. Das Plättchen braucht nicht in einer Einzelplättchen-Formation vorzuliegen, sondern kann in vielen Formen, wie z. B. einem Bündel von 10 bis 50 Plättchen oder Hunderten von Plättchen, das als Agglomerat bezeichnet wird, vorliegen. Wenn die Plättchen nicht in der einlagigen Form vorliegen, ist das Seitenverhältnis des gesamten Bündels oder Agglomerats viel kleiner als dasjenige des einlagigen Teilchens. Daher wird das Seitenverhältnis der Teilchen in einem Bindemittel als ein effektives Seitenverhältnis bezeichnet. Das effektive Seitenverhältnis wird durch Auftragen der experimentellen Daten gegen ein theoretisches Modell bestimmt, wie z. B. von E. L. Cussler et al., J. Membrane Sci., 38: 161 bis 174 (1988). Eine graphische Darstellung der Verringerung der Durchlässigkeit gegen Volumen% an Füllstoff in dem Bindemittel erzeugt theoretische Kurven für jedes effektive Seitenverhältnis. Anhand der graphischen Darstellung kann für die experimentellen Daten ein effektives Seitenverhältnis vorausberechnet werden. Siehe 1.
II. DIE SPERRSCHICHTMISCHUNGEN
Eine erfindungsgemäße Sperrschichtmischung enthält die folgenden Komponenten in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit:

(a) einen butylhaltigen Polymerlatex,
(b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, und
(c) mindestens ein Tensid,

Die Sperrschichtmischungen dieser Erfindung sind durch eine Abgleichung verschiedener entscheidender Merkmale gekennzeichnet, d. h. zweckmäßige Dispergierung des Füllstoffes in dem Polymer, Ausrichtung der Füllstoffplättchen in dem Polymer sowie großes Seitenverhältnis des Füllstoffes, um in der getrockneten Sperrschicht und in den Reifen die gewünschten Durchlässigkeitsverringerungen und Flexibilität zu erzielen. Diese Kennzeichen werden von den Daten, die in der 1 gezeigt sind, zum Ausdruck gebracht. Die Sperrschichtmischung dieser Erfindung enthält wünschenswerterweise einen ungewöhnlich niedrigen Feststoffgehalt, d. h. zwischen 1% und 30% Feststoffe. Ein wünschenswerterer Bereich des Feststoffgehaltes liegt zwischen 5% und 17% Feststoffe. Der Feststoffgehalt ist bei den Sperrschichtzusammensetzungen und der Leistungsfähigkeit der getrockneten Schichten ein bedeutender Gesichtspunkt, da sich der Feststoffgehalt auf die Dispersion des Füllstoffes mit großem Seitenverhältnis auswirkt. Wenn in der Sperrschichtzusammensetzung ein hoher Gesamtfeststoffgehalt benutzt würde, würde man keinen gut dispergierten, abgeblätterten, plättchenförmigen Füllstoff, z. B. Vermiculit, erhalten und die Durchlässigkeitsverringerungen, die für die Schichten dieser Erfindung kennzeichnend und in den Beispielen und Figuren hierin angegeben sind, nicht erreicht. Der bevorzugte Bereich des Feststoffgehaltes (5 bis 17%) liegt unerwartet weit unter demjenigen, der in der Beschichtungsindustrie typischerweise benutzt wird und wird daher von den Lehren des Standes der Technik hinsichtlich Sperrschichtformulierungen nicht vorausgesagt.
Das Verhältnis des Prozentgehaltes an Feststoffen in der Schichtzusammensetzung zu dem Gehalt in Gewichtsprozent an Füllstoff in der entstehenden getrockneten Schicht ist ein unerwartet wichtiger Punkt zum Erhalten von gewünschten Sperrschichten dieser Erfindung. Für Ausführungsformen beispielsweise, in denen die Sperrschichtzusammensetzung Butylkautschuk (Lord Corporation) als das elastomere Polymer und MICROLITE^®-963++-Vermiculitlösung (W. R. Grace & Co.) als Füllstoff enthält, veranschaulicht die 4 einen Bereich des maximalen Gesamtfeststoffgehaltes, der in der Formulierung der Schichten dieser Erfindung benutzt werden kann, ohne zu Agglomeration und anderen negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften der getrockneten Schicht (d. h. Film) zu führen, als eine Funktion der Fraktion der gesamten Feststoffe, die der Füllstoff ausmacht. In einer Ausführungsform, in welcher der MICROLITE-Füllstoff zu 5% enthalten ist, beträgt der maximale Feststoffgehalt etwa 16%; in einer anderen, in welcher der Füllstoff zu 25% enthalten ist, beträgt der maximale Feststoffgehalt etwa 9%. In einer noch anderen Ausführungsform, in welcher der Füllstoffgehalt etwa 50% beträgt, beträgt der maximale Feststoffgehalt etwa 5%. Andere Beispiele fallen in diese Bereiche, wie in der 4 angegeben. Die Ergebnisse, die in der 4 gezeigt sind, basieren auf den Formulierungen, die in den Beispielen 9 bis 12 benutzt wurden.
Die Bedeutung des Verhältnisses von Füllstoff zu Feststoffen für die Leistungsfähigkeit der Sperrschichten dieser Erfindung kann durch einen Vergleich der Sperrschichten der untenstehenden Beispiele erkannt werden. Als ein Vergleich beschreibt das Beispiel 9D eine erfindungsgemäße Sperrschichtzusammensetzung, d. h., eine Formulierung mit 20% Microlite-Füllstoff in dem endgültigen getrockneten Film sollte 10% Feststoffgehalt in der Sperrschichtmischung nicht übersteigen, während das Beispiel 21 eine Schichtzusammensetzung veranschaulicht, die MICROLITE-Füllstoff und Butylkautschuk enthält, in welcher der maximale prozentuale Feststoffgehalt, der in der 4 festgelegt ist, überschritten ist. Die Sperrschichtmischung des Beispiels 21 enthält 11,5% Feststoffe und 20% Microlite-Füllstoff in der getrockneten Schicht. Die Leistungsfähigkeit des Sperrfilms, der sich aus der Zusammensetzung des Beispiels 21 ergibt, ist wesentlich geringer als diejenige des Beispiels 9D (Verringerung der Durchlässigkeit: 40,5× bei 11,5% Feststoffen gegenüber 104,9× bei 10% Feststoffen), was ein geringeres effektives Seitenverhältnis des Füllstoffes anzeigt, das sich aus schlechterer Dispergierung bei höherem prozentualen Feststoffgehalt ergibt.
Der Fachmann wird die Notwendigkeit verstehen, an den Maximalwerten, welche von der 4 bereitgestellt sind, unter Berücksichtigung von Änderungen der Elektrolytkonzentration, bei den Tensiden, der Klasse und Zusammensetzung von Vermiculit oder eines anderen Füllstoffes und der Klasse von polymerem Latex in einem Träger, wie hierin beschrieben, für andere Formulierungen von Sperrschichten dieser Erfindung einige Änderungen vorzunehmen.
Falls gewünscht, kann der Feststoffgehalt der Sperrschichtmischungen unter Benutzung von Verdickungsmitteln ferner auf ein Maß unterhalb der Maximalwerte, die in der 4 angegeben sind, eingestellt werden, um die endgültige Filmdicke sowie die Suspensionsrheologie einzustellen. Siehe z. B. die Beispiele 14 und 15, welche die Erhöhung der Viskosität von 4,5 auf 370 unter Benutzung von PVOH-Terpolymer veranschaulichen, und das Beispiel 16, in dem die Viskosität unter Benutzung von Lithiumchlorid als einem Verdickungsmittel ähnlich erhöht ist. Andere herkömmlicherweise benutzte Verdickungsmittel können ebenfalls nützlich sein.
Der Feststoffgehalt der Schichtmischungen dieser Erfindung basiert auf einem Verhältnis von Polymer zu Füllstoff zwischen 20 : 1 und 1 : 1, stärker bevorzugt von 9 : 1 bis 1 : 1, insbesondere wenn der Füllstoff eine Vermiculitlösung ist. Die Beispiele 9 bis 12 geben über einen Bereich von Feststoffgehalten hinweg eine Vielzahl von wünschenswerten Zusammensetzungen dieser Erfindung an, die durch Verhältnisse von Polymer zu Füllstoff innerhalb des obigen Bereichs gekennzeichnet sind, Polymergehalte und Füllstoffgehalte gewichtsbezogen.
Vorzugsweise ist das Polymer in der getrockneten Sperrschicht (Film) zu zwischen etwa 45 und etwa 95 Gew.-% und der dispergierte schichtartige Füllstoff zu zwischen etwa 5% und etwa 55 Gew.-% vorhanden.
A. DAS POLYMER
Eine Vielfalt an kautschukartigen, butylhaltigen Polymeren (härtbar, teilgehärtet oder ungehärtet) kann als die Polymerkomponente der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Zu butylhaltigen Polymeren, die beim Bilden der Schichtmischungen dieser Erfindung nützlich sind, gehören, ohne Einschränkung, härtbare, teilgehärtete oder ungehärtete, Polymere: Butylkautschuk, wie z. B. Isobutylen-Isopren-Copolymer (IIR); Brombutylkautschuk, z. B. Bromisobutylen-Isopren-Copolymer (BIIR); Chlorbutylkautschuk, z. B. Chlorisobutylen-Isopren-Copolymer (CIIR); und Isobutylenkautschuk. Butylkautschuk ist definiert als ein Polyisobutylen-Homopolymer oder ein Copolymer von Polyisobutylen mit Isopren. Zu modifizierten Butylkautschuken gehören ein halogeniertes Polyisobutylen und dessen Copolymere mit Isopren. Weitere Polymere oder Copolymere, die mehr als 50% Isobutylen enthalten, sind ebenfalls in der praktischen Ausführung dieser Erfindung nützlich, z. B. Poly(isabutylen-co-acrylnitril) usw. Andere butylhaltige Polymere, die härtbar, teilgehärtet oder ungehärtet, sind, können von einem Fachmann leicht ausgewählt werden.
Das Polymer ist in der Lage, in Wasser oder einem Lösemittel oder einer Mischung davon einen Latex zu bilden. Als besonderes Beispiel ist unten eine Schichtmischung der Erfindung angegeben, bei der Butyllatex als das Polymer eingesetzt wird. Ein geeigneter handelsüblicher Butyllatex zur Benutzung in den Zusammensetzungen dieser Erfindung ist der Butyllatex Lord^® BL-100, der eine wäßrige Butyllatexlösung von 62 Gew.-% ist [Lord Corporation]. Ein anderer geeigneter Butyllatex, dessen Benutzung in dem Beispiel 10 veranschaulicht ist, ist der Butyllatex Polymer Latex ELR, eine 50%ige Butyllatexlösung (Polymer Latex). Ein noch anderes geeignetes Polymer ist eine 51,7%ige Brombutyllatexlösung, die von Polymer Latex erhältlich ist (siehe Beispiel 11 und 12). Diese Latizes enthalten ein Paket von ionischen Tensiden, die den Latex stabilisieren und die Leistungsfähigkeit der Sperrformulierung hervorruft. Es ist abzusehen, daß andere Butyllatizes ähnlich nützlich sind, wenn sie mit ähnlichen ionischen Tensiden kombiniert werden. Das ausgewählte Polymer ist in der getrockneten Schichtmischung vorzugsweise zu mindestens etwa 45 Gew.-% der getrockneten Zusammensetzungen vorhanden.
B. DER FÜLLSTOFF
Die Schichtmischungen dieser Erfindung, wie oben beschrieben, enthalten auch einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der nach dem Mischen ein ihm eigenes großes Seitenverhältnis aufweist, das größer als 25 ist und z. B. von 25 bis sogar zu etwa 30.000 reichen kann. Der gegenwärtig bevorzugte Füllstoff ist Vermiculit. Ein wünschenswertes Vermiculit ist insbesondere MICROLITE^® 963++, wasserbasierte Vermiculitdispersion (W. R. Grace) [siehe EP-Anmeldung Nr. 601,877, veröffentlicht am 15. Juni 1994], die eine wäßrige Lösung von dispergiertem Glimmer von 7,5 Gew.-% ist. Ein neuer Gesichtspunkt der Mischungen der vorliegenden Erfindung ist das effektive Seitenverhältnis des ausgewählten Füllstoffes in der getrockneten Schicht. Erfindungsgemäß bleibt der Füllstoff in der getrockneten Schicht im wesentlichen dispergiert, wodurch er ein "großes effektives Seitenverhältnis" aufweist, wie in der 1 gezeigt. Die 1 läßt hohe Grade an Ausrichtung vermuten. Das effektive Seitenverhältnis des Füllstoffes in den Zusammensetzungen dieser Erfindung ist größer als 25 und vorzugsweise größer als 100, obwohl auch größere Verhältnisse erreicht werden können. In Ausführungsformen, in denen die Ausrichtung nicht groß ist, wird das effektive Seitenverhältnis, das für große Verringerungen der Durchlässigkeit erforderlich ist, größer als 100 sein. In den Schichtmischungen (der Flüssigkeit) ist der schichtartige Füllstoff typischerweise zu zwischen etwa 1 und etwa 10 Gew.-% der Gesamtmischung vorhanden. In den getrockneten Schichten dieser Erfindung ist der schichtartige Füllstoff typischerweise zu mindestens etwa 5 Gew.-% bis zu höchstens etwa 55 Gew.-% der getrockneten Schicht vorhanden. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bewahren nach dem Trocknen den Füllstoff in gut dispergierter Form, was zu einem großen effektiven Seitenverhältnis der getrockneten Schicht und einer in starkem Maße erhöhten Verringerung der Durchlässigkeit führt, wie in der 1 veranschaulicht.
MICROLITE-Vermiculit ist der bevorzugte Füllstoff, da er ein abgeblätterter plättchenförmiger Füllstoff mit sehr großem Seitenverhältnis ist. Die Vermiculitplättchen weisen eine mittlere Seitenlänge zwischen 10 und 30 Mikrometern auf. Die Plättchen sind in Wasser stark abgeblättert, und ihre Dicke beträgt somit 1 bis 2 nm. Das Seitenverhältnis des Füllstoffes in Wasserdispersion beträgt im Mittel 10.000 bis 30.000. Es ist einleuchtend, daß sich während des Beschichtungs- und Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung viele Plättchen wieder zusammenlagern und so das effektive Seitenverhältnis, das in der endgültigen Schicht erreicht wird, verringern. Es ist jedoch ein großer Vorteil, mit einem so groß wie möglichen Seitenverhältnis zu beginnen.
Die Bedeutung des Seitenverhältnisses des Füllstoffes, der zur Benutzung in der Sperrschichtmischung dieser Erfindung ausgewählt wurde, zeigt sich durch Vergleichen der Ergebnisse mehrerer der untenstehenden Beispiele, d. h. Beispiel 9C mit Beispiel 22. Das Beispiel 22 stellt eine Sperrschichtformulierung dar, bei der ein Füllstoff mit kleinerem Seitenverhältnis benutzt wurde, z. B. Aluminiumflocken-Füllstoff, der anstelle von Microlite 963++ des Beispiels 9C in einer Sperrschichtmischung dispergiert wurde. Da das Seitenverhältnis des Aluminiumflocken-Füllstoffes (25) sehr viel kleiner ist als dasjenige von Microlite 963++ (10.000 bis 30.000), waren die Sperreigenschaften des entstehenden Filmes ebenfalls wesentlich verringert (4,8× gegenüber 45,4×). Daher ist, obwohl Aluminium ein plättchenförmiger Füllstoff ist, das Seitenverhältnis von 25 zu klein, um die Sperrergebnisse zu erreichen, die bei abgeblättertem Vermiculit von hohem Seitenverhältnis (Microlite 963++) beobachtet werden. Daher muß der plättchenförmige Füllstoff, der zur Benutzung in der vorliegenden Erfindung ausgewählt wird, ein Seitenverhältnis von größer als 25 und vorzugsweise von viel größer als 25, z. B. 10.000 oder größer, aufweisen.
Obwohl der Vermiculit MICROLITE-963++ (W. R. Grace) bevorzugt ist, können gute Ergebnisse auch mit weniger abgeblätterten Klassen von MICROLITE-Vermiculit (d. h. Klasse 963, 923 und 903) erreicht werden. Andere schichtartige Silikate sind in den Sperrschichten und -filme dieser Erfindung ebenfalls nützlich. Die Wirksamkeit anderer Silikate in der Sperrschicht dieser Erfindung hängt von der Seitenlänge der Plättchen, dem Grad an Abblätterung in Wasser und dem Grad ab, zu dem sie sich während des Beschichtungs- und des Trocknungsverfahrens wieder zusammenlagern und größere Teilchen bilden. Beispiele für andere schichtartige Silikate sind Bentonit, Vermiculit, Montmorillonit, Nontronit, Beidellit, Volkonskoit, Hektorit, Laponit, Saukonit, Magadiit, Kenyait, Ledikit und Mischungen der obigen Silikate. Es wird erwartet, daß die Auswahl und Benutzung anderer bekannter Silikate, die Eigenschaften, die denjenigen von MICROLITE-Vermiculit ähnlich sind, ebenso wie ausreichend große Seitenverhältnisse aufweisen, dem Fachmann, der die Lehren dieser Erfindung befolgt, offensichtlich sein werden.
C. TENSIDE UND ANDERE ZUSATZSTOFFE
Schichtmischungen dieser Erfindung, insbesondere diejenigen, die auf erfindungsgemäßen Reifenoberflächen und Grenzflächen nützlich sind, enthalten auch mindestens ein oder mehr als ein geeignetes Tensid, um die Oberflächenspannung zu verringern. Zu Tensiden gehören Materialien, die sonst als Benetzungsmittel, Schaumverhinderungsmittel, Emulgatoren, Dispergiermittel, Verlaufmittel usw. bekannt sind. Tenside können anionisch, kationisch und nichtionisch sein, und viele Tenside jedes Typs sind handelsüblich. Ein zum Einbeziehen in diese Zusammensetzungen geeignetes Tensid besitzt eine kritische Mizellenkonzentration, die ausreichend klein ist, um eine getrocknete Schicht zu gewährleisten, die von Tensidrückständen unbeeinträchtigt ist. Das (die) Tensid(e), das (die) in den Verfahren und Lösungen dieser Erfindung nützlich ist (sind), ist (sind) vorzugsweise nichtionisch, was bei einem hochgeladenen Füllstoff, wie z. B. Vermiculit, besonders nützlich ist. Im Falle einer ungünstigen Wechselwirkung des anionischen Emulgators, der in der Butyllatexdispersion Lord] vorhanden ist, die eine gegenwärtig bevorzugte Quelle für das butylhaltige Polymer ist, müssen jegliche zusätzliche ionische Zusatzstoffe so gering wie möglich gehalten werden. Diese Einflußgröße wird ausgeschaltet, wenn das Tensid oder der Emulgator nichtionisch ist. Eine Vergrößerung der Ionenkonzentration der Zusammensetzungen, die Vermiculit enthalten, wie z. B. durch die Zugabe einer Base, um den pH-Wert einzustellen, z. B. LiOH, NH₄OH und NaOH, kann ein Agglomerieren des Füllstoffes verursachen, das die Durchlässigkeitsverringerung nachteilig beeinflußt.
Einige Ausführungsformen dieser Erfindung enthalten mindestens zwei Tenside, die vorzugsweise sowohl ein Benetzungsmittel als auch ein Schaumverhinderungsmittel umfassen. Noch andere Zusammensetzungen können zusätzliche Tenside aufweisen, um zusätzliche Wirkungen auszuüben. Wünschenswerte Tenside, die in den untenstehenden Beispielen eingesetzt wurden, sind u. a. das nichtionische, auf Siloxan basierte Benetzungsmittel Silwet^® L-77 [OSI Specialties, Inc.], das Benetzungs-/Verlaufmittel BYK^®-306 [BYK Chemie], der Entschäumer FOAMASTER^® VL (Henkel) und das Schaumverhinderungsmittel DC200^® [Dow Corning]. Wie unten als Beispiel gegeben, kann ein Schaumverhinderungsmittel in Lösung mit z. B. 1-Methyl-2-pyrrolidinon (NMP) vordispergiert werden, da manche Schaumverhinderungsmittel in der Sperrschicht unlöslich sind.
Andere geeignete Tenside können ebenfalls ausgewählt werden. Die Menge und die Zahl der Tenside, die der Schichtlösung oder -zusammensetzung zugegeben werden, wird von dem (den) jeweiligen Tensid(en) abhängen, sollte jedoch auf die Mindestmenge an Tensid begrenzt werden, die nötig ist, um ein Benetzen des Substrats zu erzielen, ohne die Leistungsfähigkeit der getrockneten Schicht zu beeinträchtigen. Beispielsweise können typische Tensidmengen weniger als oder gleich etwa 10 Gew.-% der getrockneten Schicht betragen.
Die Erfinder haben festgestellt, daß die Menge an Schaumverhinderungsmittel, die in den Zusammensetzungen vorhanden ist, in denen das Polymer ein Butylkautschuk ist, die Durchlässigkeit bedeutend beeinflussen kann. Beispielsweise kann eine Erhöhung von 0,5 ppm auf 1 ppm die Durchlässigkeit einer Butyllatex/Vermiculit-Mischung verdoppeln. Die Erfinder haben festgestellt, daß die Mengen an diesen wahlfreien Komponenten eingestellt werden können, um eine gewünschte Durchlässigkeitsverringerung zu erzielen. Ein wünschenswerter Bereich für ein schaumverhinderndes Tensid in einer getrockneten Schicht dieser Erfindung beträgt etwa 0,0001 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%.
In ähnlicher Weise gehören zu anderen wahlfreien Komponenten der Schichtmischung herkömmliche Mittel, um den pH-Wert auf zwischen etwa 8 und etwa 11 einzustellen, wie z. B. NH₄OH, NaOH oder LiOH, vorausgesetzt, daß Sorge getragen wird, Agglomeration zu vermeiden, wie oben erörtert.
In einer anderen Ausführungsform können in den Schichtformulierungen Verdickungsmittel benutzt werden, um die Viskosität einzustellen. Zu solchen Verdickungsmitteln können ohne Einschränkung ein Polyvinylalkohol-(PVOH)-Terpolymer, z. B. Polyvinylbutyral/Polyvinylacetat/Polyvinylalkohol, oder ein Lithiumchlorid-Verdickungsmittel gehören. In einer Ausführungsform kann die Viskosität der Schichtmischung durch Zugabe des PVOH-Terpolymers zu der Formulierung von 4,5 cP auf 370 cP erhöht werden, wie in den Beispielen 14 und 15 veranschaulicht. Beispielsweise kann für eine Schichtmischung, die eine Formulierung von 10% Gesamtfeststoffen mit 2% MICROLITE-Vermiculit enthält, ein Verdickungsmittel, wie z. B. PVOH-Terpolymer, in einer Menge zwischen etwa 3 Gew.-% und etwa 5,5 Gew.-% zugegeben werden. Wünschenswerterweise wird das Verdickungsmittel in einer Menge von mehr als 3,5 Gew.-% zugegeben. Ein bevorzugter Bereich an Verdickungsmittel liegt zwischen etwa 5 und 5,5 Gew.-%. Es ist beobachtet worden, daß mehr als 5,5 Gew.-% PVOH-Terpolymer-Verdickungsmittel eine Agglomeration der Füllstoffplättchen verursachen können. Als anderes Beispiel kann die Viskosität der Schichtmischung auch durch Zugabe von Lithiumchlorid als einem Verdickungsmittel zu der Schichtmischung erhöht werden (Siehe z. B. Beispiel 16). Beispielsweise kann für eine Schichtmischung, die 10% Gesamtfeststoffe mit 2% MICROLITE enthält, das Verdickungsmittel in einer Menge zwischen etwa 3 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% eingesetzt werden. Wünschenswerterweise wird mehr als 4% Verdickungsmittel eingesetzt, und stärker erwünscht werden 5% Verdickungsmittel eingesetzt. Mehr als 5 Gew.-% Lithiumchlorid-Verdickungsmittel rufen schlechte Sperreigenschaften hervor. Der Fachmann könnte den Typ und die Mengen des Verdickungsmittel in Abhängigkeit von dem Typ und der Menge des in der Schichtmischung eingesetzten Füllstoffes auf der Grundlage der hierin enthaltenen Lehren leicht bestimmen und einstellen.
Noch andere wahlfreie Komponenten der Sperrschicht sind Komponenten, die das Härten der Schicht bewirken. Beispielsweise enthält ein Typ eines Härtungs-„Pakets" etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% Zinkoxid, etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% Schwefel, etwa 30 bis etwa 60 Gew.-% Wasser, etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% eines Dispergiermittels, etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% Zinkdibutyldithio-carbamat und etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% Zink-2-mercaptobenzothiazol. Die Menge des Härtungspakets, die der Schichtmischung zugegeben wird, basiert auf der Menge an Butylkautschuk in der Schichtmischung. In einer Ausführungsform werden der Schichtmischung auf 100 Teile Butylkautschuk mehr als 10 Teile getrocknetes Härtungspaket zugegeben. Eine wünschenswerte Menge an getrocknetem Härtungspaket beträgt etwa 15 Teile Härtungspaket auf 100 Teile Butylkautschuk in der Mischung. Der Fachmann kann basierend auf den Lehren dieser Beschreibung in Kombination mit dem Fachwissen ein Härtungs-„Paket" leicht entwerfen, um das Härten einer Butyllatex-Sperrschichtmischung dieser Erfindung zu verbessern, und eine wünschenswerte, der Schichtmischung zuzugebende Menge auswählen. Siehe z. B. US-Patentschrift Nr. 4,344,859.
D. DIE TRÄGERFLÜSSIGKEIT
Die Schichtmischungen dieser Erfindung liegen in Wasser als Trägerflüssigkeit vor. Kombinationen von Wasser mit einem organischen Träger, wie z. B. Hexan, Heptan, Toluol, 1-Methyl-2-pyrrolidinon, Cyclohexanon, Ethanol, Methanol und andere Kohlenwasserstoffe, können ebenfalls als die Trägerflüssigkeit benutzt werden. Die Auswahl eines geeigneten organischen Lösungsmittels als Träger zur Benutzung in Kombination mit Wasser gehört zum Fachwissen.
E. AUSFÜHRUNGSFORMEN VON SPERRMISCHUNGEN
Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Sperrschichtmischung, die zum Auftragen auf einen Reifen oder eine Reifenoberfläche oder -grenzfläche nützlich ist, umfaßt eine Schicht, die durch eine Sperrschichtmischung gebildet wird, die in einer Trägerflüssigkeit enthält: (a) einen butylhaltigen Polymerlatex, (b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, und (c) mindestens ein Tensid, wobei der Feststoffgehalt der Mischung zwischen 1% und 30% beträgt und das Verhältnis von Polymer (a) zu Füllstoff (b) zwischen 20 : 1 und 1 : 1 beträgt. Diese Sperrschichtmischungen ergeben Filme mit Verringerungen der Durchlässigkeit, bezogen auf das füllstofffreie Polymer, von 5× bis 2.300×. Diese Ergebnisse sind wesentlich größer als diejenigen des Standes der Technik für andere mit plättchenförmigem Füllstoff versehene Sperrschichten.
Eine andere Sperrschichtmischung, die zum Auftragen auf erfindungsgemäße Reifenoberflächen und -grenzflächen wünschenswert ist, enthält die folgenden Komponenten in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit: (a) einen butylhaltigen Polymerlatex, (b) einen dispergierten abgeblätterten, schichtartigen Vermiculit-Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von etwa 1.000 oder mehr aufweist, und (c) mindestens ein Tensid. Der Feststoffgehalt der Mischung beträgt zwischen 1% und 17%, und das Verhältnis von Polymer (a) zu Füllstoff (b) beträgt zwischen 20 : 1 und 1 : 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die oben beschriebenen Schichtmischungen Feststoffgehalte zwischen etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% auf und bilden auf der Reifenoberfläche getrocknete Schichten, die zwischen etwa 45 Gew.-% und etwa 95 Gew.-% des Polymers, zwischen etwa 5 Gew.-% und etwa 55 Gew.-% des Füllstoffes und zwischen etwa 1,0 Gew.-% und etwa 10 Gew.-% des Tensids bzw. der Tenside umfassen. Die getrockneten Schichten der oben beschriebenen Mischungen enthalten Füllstoffe, die ein effektives Seitenverhältnis von größer als etwa 25 aufweisen, und verringern im Vergleich zu dem getrockneten füllstofffreien Polymer die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit um mehr als das 5fache. Vorzugsweise ist das effektive Seitenverhältnis der getrockneten Schichten größer als etwa 50 und sogar größer als etwa 100.
Eine bevorzugte Schichtmischung, die in dieser Erfindung nützlich ist, weist einen Feststoffgehalt zwischen etwa 5 und etwa 15 Gew.-% auf, und die getrocknete Schicht umfaßt zwischen etwa 65 Gew.-% und 90 Gew.-% eines butylhaltigen Polymerlatex, zwischen etwa 10 Gew.-% und etwa 35 Gew.-% eines Vermiculit-Füllstoffes, zwischen etwa 0,1 Gew.-% und etwa 0,10 Gew.-% eines Schaumverhinderungsmittels als Tensid, wobei der Gesamtgehalt an Tensid in Gewichtsprozent bis zu etwa 15% beträgt. Wie in den untenstehenden Beispielen beschrieben, handelt es sich bei dem ausgewählten Polymer um das Elastomer Butylkautschuk oder Butyllatex, z. B. Butyllatex Lord^® BL-100 in einer wäßrigen Butyllatexlösung von 62 Gew.-% [Lord Corporation]. Weitere bevorzugte Sperrschichtmischungen, die in dieser Erfindung nützlich sind, können anhand der Verfahren hergestellt werden, die in den Beispielen 1 bis 12 und 14 bis 16 ausführlich beschrieben sind.
III. DER BESCHICHTETE GEGENSTAND, Z. B. REIFENZUSAMMENSETZUNGEN
Wenn die Schichtmischungen einmal hergestellt sind, wie in den untenstehenden Beispielen 1 bis 12 und 14 bis 16 ausführlich beschrieben, können sie auf ein geeignetes Substrat, wie z. B. Reifenkarkassen, den Reifenzwischenlagen oder anderen Oberflächen oder Grenzflächen eines Reifens, aufgetragen werden, um die Durchlässigkeit des Substrats für Gas, Dampf oder Chemikalien zu verringern. Die getrocknete Schicht, in welcher der Füllstoff ein effektives Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, verringert im Vergleich zu dem getrockneten füllstofffreien Polymer allein die Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit um mehr als das 5fache. In der getrockneten Schicht ist das Polymer in der Mischung nach dem Trocknen stärker bevorzugt zu einem Gehalt in Gewichtsprozent von mindestens etwa 45% vorhanden. Der Füllstoff ist in dieser Mischung, wenn getrocknet, vorzugsweise zu mehr als etwa 5 Gew.-% vorhanden. Diese Sperrfilme erzielen Verringerungen der Durchlässigkeit, bezogen auf das füllstofffreie Polymer, von 5× bis 2.300×. Diese Ergebnisse sind wesentlich größer als diejenigen des Standes der Technik für andere mit plättchenförmigem Füllstoff versehene Elastomere.
Vorzugsweise ist das effektive Seitenverhältnis der getrockneten Schicht größer als etwa 50 und sogar größer als etwa 100. Wie in den Beispielen 1 bis 12 angegeben, können Verringerungen der Durchlässigkeit, die auf Zusammensetzungen dieser Erfindung zurückgeführt werden, von ungefähr 5× bis etwa 2.300× derjenigen von füllstofffreiem Polymer allein reichen.
Wünschenswerte Substrate zum Beschichten, wahlweise unter Druck, mit den Schichtmischungen dieser Erfindung können flexible und/oder elastomere Substrate sein. Zu Beispielen für flexible oder elastomere Substrate gehören Ballons, Handschuhe, Luftschiffe, Reifen für Fahrräder, Autos und Lastwagen usw. und Reifenlagen, Präservative, Druckspeicher, Regler und Schalter, Diaphragmen und Membranen, wie oben erörtert. In der folgenden Offenbarung werden Reifen oder Reifenzusammensetzungen als das ausgewählte Substrat benutzt, um eine Benutzung der Sperrschichtzusammensetzungen dieser Erfindung zu veranschaulichen.
Eine ausgewählte Sperrschichtmischung, wie z. B. eine derjenigen, die oben beschrieben sind, kann auf eine Reifenoberfläche oder -grenzfläche aufgetragen werden, um in der Reifenherstellungs- und -reparaturindustrie eine Vielfalt an Verwendungszwecken zu erfüllen, um die Durchlässigkeit des Reifens oder der darin befindlichen Oberfläche für Gas, Dampf oder Chemikalien zu verringern. Diese Sperrschichten können benutzt werden, um alle Typen von Luftreifen herzustellen, die Langlebigkeit zu vergrößern und den Butylkautschukgehalt solcher Reifen zu verringern oder zu ersetzen. Die Schichten, die in dieser Erfindung nützlich sind, können mit einer Schicht von 1 bis 100 μm in einem Reifen etwa 0,5 bis etwa 3 mm Butylkautschuk ersetzen.
In das herkömmliche Reifenherstellungsverfahren sind die folgenden Schritte einbezogen: Natürliche und synthetische Kautschukprodukte werden mit anderen chemischen Produkten, wie z. B. Härtern, Antioxidationsmitteln usw., zusammengegeben. In Kombination mit textilen und metallischen Verstärkungskords werden die chemischen Komponenten verschiedenen Halbfertigungsverfahren, wie z. B. Extrusion und Kalandrieren, unterworfen. Die Halbfertigprodukte werden auf einer Reifenaufbautrommel oder -trommeln zusammengefügt, und der spätere Reifen-„Rohling" oder ungehärtete Reifen wird unter Druck und erhöhter Temperatur in einer Härtungspresse vulkanisiert. Dem Fachmann auf dem Gebiet des Reifenaufbaus sind verschiedene Varianten dieses Herstellungsverfahrens sind gut bekannt. Im allgemeinen bestehen Reifen daher gewöhnlich aus den Lagen, die in der 10 beschrieben sind, und zwar der Wulst 1, Karkassenlage 5, Seitenwand 10, Weißwand 15, Lauffläche 20, Reifenzwischenlage 25 und dem Gürtel 30. Die oben beschriebenen Sperrschichtmischungen können auf Reifenkomponenten oder -oberflächen aufgetragen werden, einschließlich, aber nicht begrenzt auf Karkassenlage 5, Seitenwand 10, Weißwand 15, Lauffläche 20 und/oder Reifenzwischenlage 25.
Die Sperrschichten der vorliegenden Erfindung können während mehrerer Schritte des Reifenherstellungsverfahrens auf verschiedene Reifenoberflächen aufgetragen werden, um verschiedene Ziele zu erreichen.
A. LUFTRÜCKHALTUNG
Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Ziel Luftrückhaltung ist, wird ein Reifen aufgebaut, indem die Sperrschichtzusammensetzung als ein Ersatz für die Butyl-Reifenzwischenlage des Reifens eingesetzt wird. In dieser Ausführungsform wird die Sperrmischung während der Halbfertigverarbeitung der Karkassenlage und vor dem Härten auf die Oberfläche der Kautschukprodukte aufgetragen, welche die Karkassenlagenkords umhüllen. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung ermöglicht daher die Vermeidung der Halbfertigverarbeitung der Butyl-Reifenzwischenlage.
Alternativ wird die Sperrmischung in der Reifenaufbaumaschine während des Reifenaufbauverfahrens der Karkassenlage und vor dem Härten auf die Oberfläche der Karkassenlage aufgetragen. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung ermöglicht ebenfalls die Vermeidung der Halbfertigverarbeitung der Butyl-Reifenzwischenlage.
Eine noch andere Möglichkeit, um dasselbe Ziel der Luftrückhaltung zu erreichen, umfaßt das Auftragen der Sperrmischung, nachdem der Reifenaufbau abgeschlossen worden ist und vor dem Härten, anstelle einer Butyl-Reifenzwischenlage auf die Innenoberfläche des Reifens. In allen der oben beschriebenen Verfahren wird der Reifen gehärtet, nachdem die Sperrmischung aufgebracht ist.
In ein noch anderes Verfahren zur Verbesserung der Luftrückhaltung eines erfindungsgemäßen Reifens ist das Ersetzen der Butyl-Reifenzwischenlage durch das Sperrmaterial nach dem Härten des Reifens und vor seiner Benutzung einbezogen. Bei diesem Verfahren wird die Sperrmischung anstelle einer Reifenzwischenlage auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen.
B. VERGRÖSSERUNG DER UNDURCHLÄSSIGKEIT DER BUTYL-REIFENZWISCHENLAGE
Als ein noch anderes Beispiel für die Verfahren dieser Erfindung werden die Sperrschichtmischungen eingesetzt, um die Undurchlässigkeit der Butyl-Reifenzwischenlage zu vergrößern. In dieser Ausführungsform wird die Schichtmischung vor dem Härten und während der Halbfertigverarbeitung der Reifenzwischenlage auf die Oberfläche(n) der Reifenzwischenlage aufgetragen. Alternativ wird die Schichtmischung zwischen zwei dünne Filme der Butyl-Reifenzwischenlage als ein Laminat aufgetragen.
Bei einer Alternative dieses Verfahrens wird die Sperrmischung während des Reifenaufbauverfahrens, jedoch vor dem Härten aufgetragen. Die Mischung kann in der Reifenaufbaumaschine auf die Oberfläche der Reifenzwischenlage und/oder auf die Oberfläche der Karkassenlage aufgetragen werden. In eine noch andere Alternative ist das Auftragen der Sperrmischung, nachdem das Aufbauen des Reifens abgeschlossen worden ist, jedoch vor dem Härten, auf die Innenoberfläche des Reifens einbezogen. In allen der oben beschriebenen Verbesserungsverfahren wird der Reifen gehärtet, nachdem die Sperrmischung aufgebracht ist.
In ein noch anderes Verfahren zur Undurchlässigkeitsvergrößerung der Reifenzwischenlage eines erfindungsgemäßen Reifens ist das Auftragen der Sperrschichtmischung auf die Innenoberfläche des Reifens nach dem Härten des Reifens und vor seiner Benutzung einbezogen.
In einer anderen Ausführungsform dieses Gesichtspunktes der Erfindung kann die Undurchlässigkeit der Butyl-Reifenzwischenlage des Reifen in einem benutzten Reifen vergrößert werden, indem die Sperrmischung in einem Warenlager oder einem Reifenhandel auf die Innenoberfläche des gehärteten benutzten Reifens aufgetragen wird. Dieses Verfahren kann auch zur Reparatur eines Reifens benutzt werden, indem die Sperrmischung, nachdem der Reifen repariert wurde, auf die gesamte Innenoberfläche des Reifens oder nur auf den reparierten Bereich des Reifens aufgetragen wird.
C. VERGRÖSSERN DER UNDURCHLÄSSIGKEIT DER NICHTBUTYL-REIFENZWISCHENLAGE
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch angewendet werden, um die Undurchlässigkeit einer Nichtbutyl-Reifenzwischenlage zu vergrößern. Beispielsweise kann die Sperrmischung vor dem Härten des Reifens während der Halbfertigverarbeitung der Reifenzwischenlage auf die Oberfläche(n) der Reifenzwischenlage oder als ein Laminat zwischen zwei dünnen Filme aufgetragen werden.
Alternativ kann die Sperrmischung vor dem Härten des Reifens während des Reifenaufbauens in der Reifenaufbaumaschine entweder auf die Oberfläche der Reifenzwischenlage oder auf die Oberfläche der Karkassenlage aufgetragen werden. In eine noch andere Alternative ist das Auftragen der Sperrmischung, nachdem der Reifenaufbau abgeschlossen worden ist, auf die Innenoberfläche des ungehärteten Reifens einbezogen. In allen diesen oben beschriebenen Verbesserungsverfahren für Nichtbutyl-Reifenzwischenlagen wird der Reifen gehärtet, nachdem die Sperrmischung aufgebracht ist.
In ein noch anderes Verfahren zum Vergrößern der Undurchlässigkeit der Nichtbutyl-Reifenzwischenlage ist das Auftragen der Sperrmischung nach dem Härten des Reifens und vor seiner Benutzung auf die Innenoberfläche des gehärteten Reifens einbezogen.
D. CHEMIKALIENSPERRE
In eine noch andere Ausführungsform der Verfahren und Zusammensetzungen dieser Erfindung ist das Anwenden der Sperrschicht einbezogen, um die Wanderung von beweglichen chemischen Spezies (z. B. Fleckenbildung, Zersetzung usw.) von einer Komponente oder inneren Grenzfläche eines Reifens zu einer anderen Komponente oder Grenzfläche des Reifens vor dem Härten zu verringern oder zu unterbinden. Beispielsweise könnte diese Sperre zwischen weißem und schwarzem Kautschuk in der Seitenwand aufgetragen werden, um die Wanderung von fleckenbildenden Antioxidantien und Ölen von dem schwarzen Kautschuk in den weißen Kautschuk zu minimieren oder die thermisch-oxidative Zersetzung zu verringern. Diese Sperrfunktion wird gegenwärtig nur in geringem Maße durch eine dicke Lage (~1 mm) aus Butylkautschuk erreicht.
Diesem Gesichtspunkt der Erfindung gemäß wird die Sperrmischung während der Halbfertigverarbeitung des Kautschukmaterials der Komponenten auf die Oberflächen der Kautschukmaterialien aufgetragen. Alternativ kann die Sperrmischung während des Reifenaufbauens in der Reifenaufbaumaschine auf die Oberfläche des Kautschukmaterials aufgetragen werden.
Einige Kautschukkomponenten in einem Reifen könnten zu geringeren Kosten umformuliert werden, wenn sie vor chemischer Wanderung von Spezies in benachbarte Kautschukkomponenten geschützt würden. In diesem Fall würde die Erfindung zwischen diesen beiden Komponenten aufgetragen, um diese chemische Wanderung zu verringern oder zu minimieren. Daher ist in eine andere Anwendung der Chemikaliensperre dieses Verfahrens das Umformulieren von Materialien einbezogen, um Kosten zu senken oder die Leistungsfähigkeit von Reifen zu vergrößern, und das Auftragen der Sperrmischungen während der Halbfertigverarbeitung des Kautschukmaterials der Komponenten auf die Oberflächen der umformulierten Kautschukmaterialien einbezogen. Alternativ kann die Sperrmischung während des Reifenaufbauens in der Reifenaufbaumaschine auf die Oberfläche des umformulierten Kautschukmaterials aufgetragen werden.
In ein noch anderes Verfahren dieser Erfindung ist das Verringern oder Unterbinden von Oberflächenreaktionen vor, während oder nach dem Härten des Reifens einbezogen. Das Auftragen einer Sperrschichtlage, wie oben beschrieben, ist als eine Chemikalien/Gas-Sperre nützlich, die auf die Außenseite des Reifens (über die Seitenwand) aufgetragen wird, um das optische Erscheinungsbild des Reifens zu verbessern (um Wachsblüte und Oxidation zu verringern). Die Sperrlage auf dem Reifen wirkt auch als eine Chemikaliensperre, um die thermisch-oxidative Zersetzung (Ozon) und Spaltung zu verringern. Diesem Gesichtspunkt der Erfindung gemäß, wird die Sperrmischung während oder nach dem Reifenaufbauen auf die inneren und äußeren Oberflächen des ungehärteten Reifens aufgetragen.
Ähnliche Oberflächenreaktionen in dem gehärteten Reifen können auch unterbunden oder verringert werden, indem die Sperrmischung auf die inneren und äußeren Oberflächen des Reifens aufgetragen wird, nachdem der Reifen gehärtet wurde. Dies kann sofort nach der Reifenhärtung oder als eine wahlfreie Behandlung von Reifen durchgeführt werden, wenn sie verkauft oder repariert werden.
In eine noch andere Variante der Reifenzusammensetzungen dieser Erfindung ist die Benutzung der oben beschriebenen Sperrschichtlösungen, aufgetragen auf die Oberfläche eines Heizbalges, um die Wanderung von reaktionsfähigen Chemikalien von dem Reifenrohling in den Heizbalg zu verringern, einbezogen. Dieses Verfahren erhöht die Lebensdauer des Heizbalges. Auch stellt es einen Mechanismus bereit, um den Heizbalg dünner zu gestalten und somit die Wärmeübertragung zu verbessern und die Härtungsausbeuten zu erhöhen. Die Sperrschicht wirkt auch als eine Gas/Wasserdampf-Sperre, was ermöglicht, den tragenden Kautschuk aus billigeren, leistungsfähigeren Materialien herzustellen, die keine innewohnenden Sperreigenschaften benötigen, wie z. B. hochbeladener SBR-Kautschuk.
E. RUNDERNEUERUNGSVERFAHREN
In eine noch andere Ausführungsform der Verfahren und Zusammensetzungen dieser Erfindung ist das Anwenden von Sperrschichtmischungen, wie oben definiert, beim Runderneuern von abgefahrenen Reifen einbezogen. Bei dem normalen Runderneuerungsverfahren können die Sperrmischungen entweder vor oder nach dem normalen Runderneuerungsverfahren auf die inneren und äußeren Oberflächen des Reifens aufgetragen werden.
IV. VERFAHREN ZUM BESCHICHTEN EINES SUBSTRATS ODER ZUM BILDEN EINES FILMS
Die mit den Zusammensetzungen der Erfindung zu beschichtenden Gegenstände, einschließlich Reifenoberflächen oder -grenzflächen, können in Abhängigkeit von der Identität und der Nützlichkeit des Gegenstandes vorher unbehandelt sein oder eine Vielfalt an Vorbehandlungen ihrer Oberflächen erfahren. Beispielsweise kann der Gegenstand mindestens auf einer Seite eine Heißsiegelschicht aufweisen. Solche Heißsiegelschichten können aus einem Ethylen-Propylen-Copolymer oder Ethylen-Propylen-Butylen-Terpolymer hergestellt sein. Somit wird die Schichtlösung auf die Oberfläche der Heißsiegelschicht aufgetragen. Alternativ kann das Substrat oder der Gegenstand einen Schutzüberzug aufweisen, wie z. B. aus Polyurethan oder Materialien vom Teflon^®-Typ [DuPont] für Abriebfestigkeit usw. Der Fachmann kann solche Überzüge auswählen. Die Schichten dieser Erfindung können auf oder unter dem Überzug aufgetragen werden.
Als ein anderes Beispiel kann die Sperrschicht vor dem Auftragen eines Formentrennmittels auf die Reifenoberfläche aufgetragen werden. Eine Butylkautschukoberfläche oder -grenzfläche eines Reifens kann auch in Abwesenheit eines Formentrennmittels mit der Mischung beschichtet werden. Alternativ kann eine Reifenoberfläche in einem ungehärteten Zustand mit einer Zusammensetzung dieser Erfindung beschichtet werden, dann mit einem Formentrennmittel bedeckt werden. Danach kann die Reifenkarkasse gehärtet werden. Siehe die untenstehenden Beispiele 18 bis 20.
Alternativ können die Schichtmischungen der Erfindung auf eine trennbare Form aufgetragen werden, um anstelle eines beschichteten Gegenstandes einen Film zu bilden. Der Film besteht somit aus einer getrockneten Mischung des oben beschriebenen Polymers und mehr als 2 Vol.-% des schichtartigen Füllstoffes, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist. Der Film, der in der Form einer Membran vorliegen kann, kann selbst als eine Dampf-, Gas- oder Chemikaliensperrschicht zur Benutzung bei verschiedenen Laborvorgängen oder als ein Handschuh- oder Ballonmaterial eingesetzt werden. Ein derartiger getrockneter freistehender Film oder Membran ist durch eine Verringerung der Gas-, Dampf- oder Chemikaliendurchlässigkeit, die mehr als das 5fache der Durchlässigkeit eines Films aus dem getrockneten Polymer allein beträgt.
Um den beschichteten Gegenstand oder den freistehenden Film dieser Erfindung zu bilden und in jedem der oben beschriebenen Reifenherstellungsverfahren und -behandlungen kann das Auftragen der ausgewählten Sperrschichtmischung anhand von Techniken durchgeführt werden, zu denen ohne Einschränkung das Walzenübertragungsbeschichten oder Aufstreichen, Spritzbeschichten, Bürstenstreichverfahren oder Tauchbeschichten gehören. Zu Walzenbeschichtungstechniken gehören Stab-, Umkehrwalzen-, Vorwärtswalzen-, Luftbürsten-, Walzenrakel-, Rakel-, Gravurstreich- und Breitschlitzdüsen-Beschichtungsverfahren, sind aber nicht auf diese beschränkt. Allgemeine Beschreibungen dieser Typen von Beschichtungsverfahren können in Texten, wie z. B. Modern Coating and Drying Techniques, (E. Cohen und E. Gutoff, Hrsg., VCH Publishers) New York (1992) und Web Processing and Converting Technology and Equipment (D. Satas, Hrsg., Van Nostrand Reinhold), New York (1984) gefunden werden. Dreidimensionale Gegenstände können vorzugsweise anhand der Techniken beschichtet werden, zu denen Spritzbeschichten oder Tauchbeschichten gehören, sind aber nicht auf diese beschränkt. Das Auftragverfahren stellt keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar, sondern kann vom Fachmann aus diesen und anderen gut bekannten Verfahren ausgewählt werden. Die Schicht muß jedoch so aufgetragen werden, daß das Trocknen auf dem Substrat erfolgt und nicht in der Luft (d. h. Pulverbeschichtung). Wenn das Trocknen während des Spritzens oder anderer Auftragmittel erfolgt, kann Agglomeration eintreten.
Die Schichtmischungen können auf ein Substrat, wie z. B. eine Reifenoberfläche, -grenzfläche oder -komponente oder eine Form, in Abhängigkeit von dem Substrat, dem Zweck, zu dem die Schicht aufgetragen wird und der Endbenutzung des beschichteten Gegenstandes in jeder gewünschten Dicke aufgetragen werden. So können die Schichtmischungen der vorliegenden Erfindung beispielsweise mittels der oben beschriebenen Verfahren auf die Reifenoberfläche (oder ein anderes Substrat) aufgetragen werden, um eine getrocknete Schicht zwischen etwa 0,1 μm und etwa 100 μm trockener Schicht zu bilden. Solche Einstellungen der Dicke gehören zum Fachwissen [siehe z. B. die kanadische Patentschrift Nr. 993,738].
Nach dem Beschichten kann der beschichtete Gegenstand, z. B. eine Reifenoberfläche oder -komponente, oder der Film bei einer ausgewählten Temperatur, z. B. Raumtemperatur oder höher als Raumtemperatur, getrocknet werden. Die Auswahl der Trocknungstemperatur, relativen Feuchte und Strömungsgeschwindigkeiten der Konvektionsluft hängt von der gewünschten Trocknungsdauer ab, d. h., bei erhöhten Lufttemperaturen, geringerer relativer Feuchte und höheren Geschwindigkeiten der Luftzirkulation über der trocknenden Schichtoberfläche können verringerte Trocknungsdauern erzielt werden. Nach dem Trocknen sind die abgeblätterten Silikatfüllstoffteilchen in dem elastomeren Latex (Lösung, Emulsion usw.) zu einem hohen Grad parallel zueinander und zu der Reifensubstratoberfläche ausgerichtet. Der Fachmann kann die Trocknungsbedingungen leicht nach Wunsch einstellen. Das Leistungsvermögen der getrockneten Sperrschicht ist gegenüber Trocknungstemperaturen in dem Bereich von 25 bis 160ºC unempfindlich.
Die getrockneten Schichten zeigen im Vergleich zum Stand der Technik und insbesondere zu füllstofffreien Polymeren eine überraschende Verringerung der Durchlässigkeit. Wie in den untenstehenden Beispielen nachgewiesen, zeigt sich, daß die Verringerungen der Durchlässigkeit, die von den getrockneten Schichten dieser Erfindung hervorgerufen werden, im Verhältnis zu den füllstofffreien Polymeren allein, das 7fache bis fast das 2.300fache betragen. Die Bewertung der Durchlässigkeit der Schichten der vorliegenden Erfindung wird unter Benutzung der folgenden Parameter bestimmt. Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) der getrockneten Schicht auf dem Gegenstand oder dem freistehenden Film wird allgemein unter Benutzung einer herkömmlichen Vorrichtung, wie z. B. einem MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Modul gemessen. Die Einheit der SDG ist cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% relativer Feuchte und 23ºC. Die Durchlässigkeit der Schicht wird durch Multiplizieren der SDG mit der Schichtdicke berechnet. Die Einheit der Durchlässigkeit ist cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% relativer Feuchte und 23ºC. Wenn sich die Schicht auf einem bekannten Substrat, z. B. einer bekannten Reifenoberfläche oder -komponente befindet, wird die Durchlässigkeit des bekannten Substrats unter Benutzung der folgenden Gleichung heraussubtrahiert: Durchlässigkeit der Sperrschicht = X₁/[(1/SDG) – (X₂/P_X2)], wobei X₁ für die Dicke der Sperrschicht steht, X₂ für die Dicke des Substrates (z. B. Reifenoberfläche oder -komponente) steht und P_X2 für die Durchlässigkeit des Substrates steht. Die Verringerung der Durchlässigkeit durch das füllstofffreie Polymer wird berechnet, indem die Durchlässigkeit des füllstofffreien Polymers durch die Durchlässigkeit des füllstoffhaltigen Polymers geteilt wird. Die Verringerung der Durchlässigkeit ist dimensionslos.
Die getrocknete Schicht bewahrt vorzugsweise ihre geringe Durchlässigkeit nach wiederholter mechanischer Belastung und Dehnung des Substrats von bis zu etwa 10%. Die Bewertung der Unversehrtheit der Schicht nach dem Ausgesetztsein wiederholter Belastung und Dehnung wurde vorgenommen, wie unten in dem Beispiel 17 beschrieben.
Die oben beschriebenen Schichten und Verfahren der vorliegenden Erfindung können bei der Herstellung oder Reparatur jedes Luftreifens angewendet werden, um die Luftrückhaltung, z. B. in Notrad-, Personenwagen-, Leichtlastwagen-, Lastwagen-, Geländefahrzeug- (schwere Bauweise), Luftfahrzeug-, Motorrad-, Fahrradreifen usw., zu bewahren oder zu verbessern. Die Sperrschichten können verringerte Masse, verringerte Gasdurchlässigkeit, was zu besserer Luftrückhaltung führt, verringerte thermisch-oxidative Zersetzung in dem Reifen und verringerte Kosten ermöglichen. Zu weiterem Nutzen für Reifen, die erfindungsgemäß hergestellt werden, gehören verringerte Reifenkomplexität und verbesserte Leistungsfähigkeit der Reifen (aufgrund verringerter chemischer Zersetzung). Diese Verfahren und Schichten können auch die Langlebigkeit erhöhen und den Butylkautschukgehalt solcher Reifen verringern oder ersetzen. Die Schichten dieser Erfindung können benutzt werden, um etwa 0,5 bis 3 mm Butylkautschuk in einem Reifen durch eine Schicht von etwa 1 bis 100 μm zu ersetzen, wie z. B. in den Beispielen 18 bis 20 gelehrt.
Die Schichten dieser Erfindung können auch, wie oben beschrieben, durch geeignete Härter (z. B. Härtungspakete) in der Weise, die in dem Beispiel 16 gelehrt wird, modifiziert werden. In ähnlicher Weise können die Schichten, wenn sie sich in dem Reifen befinden, Vulkanisations- oder Vorvulkanisationsbedingungen ausgesetzt werden, wie in den untenstehenden Beispielen erörtert.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, mit denen nicht beabsichtigt ist, den Umfang dieser Erfindung einzuschränken.
BEISPIEL 1 – SPERRSCHICHT
Eine erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® handelt.
In einem 50-ml-Becherglas werden 0,7 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (ein mit Polyether modifiziertes Dimethylpolysiloxan-Copolymer) [BYK Chemie], 4,4 g 1 N NH₄OH und 20,5 g destilliertes Wasser auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in Lösung gebracht. 18,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 in einer wäßrigen Butyllatexlösung von 62 Gew.-% [Lord Corporation] werden in ein Glasgefäß gegeben, und die Lösung wird unter Rühren langsam zu dem Butyllatex gegeben. Die entstehende Lösung ist die Lösung A.
In einem 10-ml-Becherglas wird eine Vormischung zum Dispergieren des Schaumverhinderungsmittels in einem wasserlöslichen Lösungsmittel hergestellt, indem 0,125 g Lösemittel, 0,04 Gew.-% 1-Methyl-2-pyrrolidinon-(NMP)-Lösung und DC 200 Fluid^®, 1000 cs [Dow Corning] und 1,5 g 1 N NH₄OH gemischt werden. Diese Lösung wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in ein separates 100-ml-Becherglas gegeben, das 17,3 g dispergierten Glimmer MICROLITE^® 963++ in einer wäßrigen Lösung von 7,5 Gew.-% [W. R. Grace] enthält. Destilliertes Wasser (36,3 g) wird zu der entstehenden Lösung gegeben, die als Lösung B bezeichnet wird.
Die Lösung B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte langsam in die gerührte Lösung A gegeben. Hochscherendes Rühren wird nicht benutzt. Die entstehende Dispersion von Raumtemperatur ist zum Auftragen, z. B. Spritzbeschichten, auf ein Kunststoff- oder Kautschuksubstrat bereit. Die Schichtmischung weist einen Feststoffgehalt von 13,7% in Wasser auf.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wurde, enthält die Schicht 85,4 Gew.-% Butylkautschuk, 9,5 Gew.-% Füllstoff, 5,1 Gew.-% Benetzungsmittel BYK und 0,0003 Gew.-% Schaumverhinderungsmittel DC200^® (ein lineares Polydimethylsiloxanpolymer) [Dow Corning].
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 239,6 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 5,2 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Die Verringerung der Durchlässigkeit dieser Schicht beträgt das 18,1fache der Verringerung der Durchlässigkeit des füllstofffreien Butyllatex.
BEISPIEL 2 – SPERRSCHICHT
Eine andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 5 Gew.-% handelt.
In ein 50-ml-Becherglas werden 0,5 g BYK^® (BYK Chemie), 5,3 g 1 N NH₄OH und 16 g destilliertes Wasser eingewogen und gemischt, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 23 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese ist die Lösung A, die dann beiseite gestellt und nicht gerührt wird.
In einem 10-ml-Becherglas werden 0,125 g 0,04%ige NMP-Lösung, DC 200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden 10 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung B in dem 100-ml-Becherglas werden 43,4 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird dann gerührt, und die Lösung B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte (kein hochscherendes Rühren) in die Lösung A gegeben. Die entstehende Mischung weist einen Feststoffgehalt von 15,5% in Wasser auf.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wurde, enthält die Schicht 92,0 Gew.-% Butyllatex, 4,8 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 3,2% Tensid BYK 306 und 0,0003% Tensid DC200. Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 284,6 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 14,2 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Die Verringerung der Durchlässigkeit dieser Schicht beträgt das 6,6fache der Verringerung der Durchlässigkeit des füllstofffreien Butyllatex.
BEISPIEL 3 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 15 Gew.-% handelt.
Lösung A: In einem 50-ml-Becherglas werden 0,32 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 3,5 g 1 N NH₄OH und 26,1 g destilliertes Wasser gemischt. Die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 15,1 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Die entstehende Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,04 g 0,04%ige NMP-Lösung mit DC 200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH gemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen 22,0 g Füllstoff MICROLITE^® eingewogen. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas wird destilliertes Wasser (31,5 g) gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte (kein hochscherendes Rühren) langsam in die Lösung A gegeben. Die entstehende Mischung weist einen Feststoffgehalt von 11,3% in Wasser auf.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 82,6 Gew.-% Butylkautschuk, 14,6 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 2,8% Tensid BYK 306 und 0,00014% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 102,6 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 2,99 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 31,4fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 4 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 20 Gew.-% handelt.
Lösung A: In ein 50-ml-Becherglas werden 0,5 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 3,0 g 1 N NH₄OH und 28,6 g destilliertes Wasser gegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 12,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen.
Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,0625 g 0,04%ige NMP-Lösung von DC200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden 26,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® 963++ gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas werden 26,8 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird ihr unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte ohne hochscherendes Rühren langsam zugegeben. Die entstehende Schichtmischung enthält 10,5% Feststoffe in Wasser.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 76,2 Gew.-% Butylkautschuk, 19,1 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 4,7% Tensid BYK 306 und 0,00024% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 89,4 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 2,04 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 46,1fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 5 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 25 Gew.-% handelt.
Lösung A: In ein 50-ml-Becherglas werden 0,5 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 2,5 g 1 N NH₄OH und 31,1 g destilliertes Wasser gegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 10,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,0625 g 0,04%ige NMP-Lösung von DC200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden 30,0 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas werden 23,5 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird ihr unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte ohne hochscherendes Rühren langsam zugegeben. Die entstehende Schichtmischung enthält 9,5% Feststoffe in Wasser.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 70,9 Gew.-% Butylkautschuk, 23,8 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 5,3% Tensid BYK 306 und 0,00026% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 40,2 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 1,0 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 88,3fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 6 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 30 Gew.-% handelt.
Lösung A: In ein 50-ml-Becherglas werden 0,5 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 2,5 g 1 N NH₄OH und 31,1 g destilliertes Wasser gegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 10,7 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,0625 g 0,04%ige NMP-Lösung von DC200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden 38,0 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas werden 15,5 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird ihr unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte ohne hochscherendes Rühren langsam zugegeben. Die entstehende Schichtmischung enthält 10% Feststoffe in Wasser.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 66,3 Gew.-% Butylkautschuk, 28,7 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 5,0% Tensid BYK 306 und 0,00025% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 32,6 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 0, 55 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 110,6fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 7 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 35 Gew.-% handelt.
Lösung A: In ein 50-ml-Becherglas werden 0,5 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,16 g 1 N NH₄OH und 35,0 g destilliertes Wasser gegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 2-oz-Glasgefäß werden 8,4 g Butyllatex Lord^® BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,125 g 0,04%ige NMP-Lösung von DC200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 1,5 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 100-ml-Becherglas werden 37,3 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas werden 16,5 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird ihr unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte ohne hochscherendes Rühren langsam zugegeben. Die entstehende Schichtmischung enthält 8,5% Feststoffe in Wasser.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 61,2 Gew.-% Butylkautschuk, 32,9 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 5,9% Tensid BYK 306 und 0,00059% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen. Die SDG beträgt 26,8 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 0,55 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 171fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 8 – SPERRSCHICHT
Eine noch andere erfindungsgemäße wäßrige Sperrschichtlösung wird wie folgt hergestellt, wobei es sich bei dem Polymer um Butyllatex (MG = 600.000) und bei dem Füllstoff um dispergierten Glimmer MICROLITE^® von 18,7 Gew.-% handelt.
Lösung A: In ein 500-ml-Becherglas werden 7,0 g BYK^®-306 (BYK Chemie), 17,9 g 1 N NH₄OH und 296,1 g destilliertes Wasser gegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 16-oz-Glasgefäß werden 129 g Butyllatex Lord^®, BL-100 (62%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) eingewogen. Die Lösung in dem 500-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung A wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Lösung B: In einem 100-ml-Becherglas werden 1,25 g 0,04%ige NMP-Lösung von DC200^® Fluid, 1000 cs (Dow Corning) und 8 g 1 N NH₄OH zusammengemischt. In ein separates 1.000-ml-Becherglas werden 266,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) eingewogen. Die Lösung aus dem 100-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 1.000-ml-Becherglas werden 274 g destilliertes Wasser gegeben.
Die Lösung A wird gerührt, und die Lösung B wird ihr unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte ohne hochscherendes Rühren langsam zugegeben. Die entstehende Schichtmischung enthält 8,5% Feststoffe in Wasser.
Nachdem diese Schichtlösung auf ein Polypropylenfoliensubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, enthält die Schicht 74,8 Gew.-% Butylkautschuk, 18,7 Gew.-% Füllstoff MICROLITE, 6,5% Tensid BYK 306 und 0,00047% Tensid DC200.
Die Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit (SDG) wird unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls gemessen.
Die SDG beträgt 123,2 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 2,96 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Der Film, der aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 31,6fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 9 – SPERRSCHICHTZUSAMMENSETZUNGEN, BEI DENEN DER PROZENTGEHALT AN MICROLITE^®-VERMICULIT MIT DEM PROZENTGEHALT AN FESTSTOFFEN VARIIERT
A. 16,0% Feststoffe in Wasser: 95% Butyllatex, 5% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 24,7 g Butyllatex Lord® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 3,4 g 1 N NH₄OH und 16,8 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 44,0 g destilliertes Wasser und 0,32 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 10,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (21,5 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 386,1 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 15,3 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 6,2× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 19,0 : 1.
B. 15,0% Feststoffe in Wasser: 90% Butyllatex, 10% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In ein 4-oz-Glasgefäß werden 21,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 3,1 g 1 N NH₄OH und 19,9 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 34,4 g destilliertes Wasser und 0,6 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 20,0 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (22 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 166,5 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 4,57 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 20,7× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 9,0 : 1.
C. 12,0% Feststoffe in Wasser: 85% Butyllatex, 15% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 16,5 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird au einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 2,3 g 1 N NH₄OH und 26,1 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 30,3 g destilliertes Wasser und 0,7 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 24,0 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (16,75 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 108,1 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 2,08 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 45,4× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 5,65 : 1.
D. 10,0% Feststoffe in Wasser: 80% Butyllatex, 20% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 13,0 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,8 g 1 N NH₄OH und 30,1 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 27,5 g destilliertes Wasser und 0,8 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 26,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (16,25 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 56,3 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,9 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 104,9× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,00 : 1.
E. 9,0% Feststoffe in Wasser: 75% Butyllatex, 25% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 11,0 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,5 g 1 N NH₄OH und 32,4 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 24,1 g destilliertes Wasser und 0,9 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 30 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (12,0 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 37,5 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,47 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 200,9× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 3,00 : 1.
F. 8,0% Feststoffe in Wasser: 70% Butyllatex, 30% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 9,1 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,3 g 1 N NH₄OH und 34,5 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 22,0 g destilliertes Wasser und 1,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 32 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (15,8 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 15,7 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,25 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 377,6× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 2,34 : 1.
G. 7,5% Feststoffe in Wasser: 65% Butyllatex, 35% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 7,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,1 g 1 N NH₄OH und 35,9 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 19,0 g destilliertes Wasser und 1,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 35 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® 963++ gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (11,6 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 16,8 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,20 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 472,0× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 1,85 : 1.
H. 6,0% Feststoffe in Wasser: 60% Butyllatex, 40% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 5,8 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung. Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 0,8 g 1 N NH₄OH und 38,3 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 22,0 g destilliertes Wasser und 1,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 32 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (4,0 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 21,5 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,081 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 1.165,4× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 1,49 : 1.
I. 5,5% Feststoffe in Wasser: 55% Butyllatex, 45% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 4,9 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 0,7 g 1 N NH₄OH und 39,3 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 21,0 g destilliertes Wasser und 1,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 33 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (3,6 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 20,6 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,076 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 1.241,1× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 1,22 : 1.
J. 5,0% Feststoffe in Wasser: 50% Butyllatex, 50% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 4,0 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 0,6 g 1 N NH₄OH und 40,3 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 20,7 g destilliertes Wasser und 1,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 33,3 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam. in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (2,55 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 17,0 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,041 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 2.302,4× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 1,00 : 1.
K. 10,0% Feststoffe in Wasser: 80% Butyllatex, 20% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 13,0 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,8 g 1 N NH₄OH und 30,1 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 27,5 g destilliertes Wasser und 0,8 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 26,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (9,75 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 53,5 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 1,0 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 94,4× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,00 : 1.
L. 10,0% Feststoffe in Wasser: 80% Butyllatex, 20% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 13,0 g Butyllatex Lord^® BL-100 (61,6%ige Butyllatexlösung, Lord Corporation) abgemessen. Dieser Latex wird auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306 (BYK Chemie), 1,8 g 1 N NH₄OH und 30,1 g destilliertes Wasser unter Mischen in Lösung gebracht, und die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 27,5 g destilliertes Wasser und 0,8 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 26,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ (7,5%ige Lösung, W. R. Grace) abgemessen, und die Lösung aus dem 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® 963++ gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wird auf Polypropylen ein Sperrfilm (10,85 Mikrometer) gebildet. Der Film ergibt eine SDG von 70,3 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,82 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 115,1× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,00 : 1.
BEISPIEL 10 – SPERRSCHICHTZUSAMMENSETZUNGEN MIT VARIIENDEM PROZENTUALEN FESTSTOFFGEHALT BEI 15% FÜLLSTOFF MICROLITE^®
A. 20,0% Feststoffe in Wasser: 85% Butyllatex Polymer Latex, 15% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 30-ml-Becherglas werden 0,075 g Benetzungsmittel BYK^®-023 und 8,2 g destilliertes Wasser zusammengegeben. Die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 25,5 g Butyllatex Polymer Latex ELR (50%ige Butyllatexlösung, Forschungsprobe von Polymer Latex) abgemessen. Die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben, und die Lösung wird beiseite gestellt ohne weiter gerührt zu werden.
Teil B: In einem 30-ml-Becherglas werden 10,3 g destilliertes Wasser und 0,9 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 30 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 30-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen und der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (17,3 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 165 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 3,7 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 25,4× ergibt. Das Butyl/Füllstoffverhältnis ist gleich 5,67 : 1.
B. 25,0% Feststoffe in Wasser: 85,0% Butyllatex, 15% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,075 g Benetzungsmittel BYK^®-023 und 1,9 g destilliertes Wasser zusammengegeben. Die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 31,9 g Butyllatex Polymer Latex ELR (50%ige Butyllatexlösung, Forschungsprobe von Polymer Latex) abgemessen. Die Lösung in dem 10-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben, und die Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 10-ml-Becherglas werden 2,6 g destilliertes Wasser und 1,1 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 37,5 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen und der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (20,9 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 125,6 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 3,2 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 29,5× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 5,67 : 1.
C. 27,0% Feststoffe in Wasser: 85,0% Butyllatex, 15,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 35,0 g Butyllatex Polymer Latex ELR und 0,15 g Benetzungsmittel BYK^®-023 abgemessen und auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen langsam gerührt.
Teil B: In ein 100-ml-Becherglas werden 41,2 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (23,9 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 162,8 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 5,0 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 18,9× ergibt. Butyl/Füllstoff-Verhältnis = 5,66 : 1. Der maximale Feststoffgehalt, der erreicht wurde, ohne Wasser aus dem Latex zu entfernen, beträgt 27%.
BEISPIEL 11 – SPERRSCHICHTZUSAMMENSETZUNG UNTER BENUTZUNG VON BROMBUTYLLATEX UND VARIIEREN DES PROZENTUALEN FESTSTOFFGEHALTES BEI 20% FÜLLSTOFF MICROLITE^®
A. 15,0% Feststoffe in Wasser: 80,0% Butyllatex, 20,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 50-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 3,2 g 1 N NH₄OH und 18,5 g destilliertes Wasser abgemessen, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 23,2 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR (51,7%ige Brombutyllatexlösung, Forschungsprobe von Polymer Latex) abgemessen. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben und die entstehende Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 30-ml-Becherglas werden 13,8 g destilliertes Wasser und 1,2 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 40 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 30-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® 963++ gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (15,3 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 180,5 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 3,52 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 28,7× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 4,00 : 1.
B. 18,0% Feststoffe in Wasser: 80,% Butyllatex, 20,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 50-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 3,9 g 1 N NH₄OH und 13,1 g destilliertes Wasser zusammengegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 27,9 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR abgemessen; die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 30-ml-Becherglas werden 5,6 g destilliertes Wasser und 1,4 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 48 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 30-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (23,6 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 94,6 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 2,52 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 40,1× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 4,01 : 1.
C. 20,0% Feststoffe in Wasser: 80,0% Butyllatex, 20,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 4,3 g 1 N NH₄OH und 9,7 g destilliertes Wasser zusammengegeben. Die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In ein 4-oz-Glasgefäß werden 30,9 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR abgemessen. Die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,1 g destilliertes Wasser und 1,6 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 53,3 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (19,3 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 104,8 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 2,31 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 43,8× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 4,00 : 1.
D. 22,8% Feststoffe in Wasser: 80,0% Butyllatex, 20,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 3,0 g 1 N NH₄OH und 0,0 g destilliertes Wasser zusammengegeben. Die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 35,6 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR abgemessen. Die Lösung in dem 10-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 10-ml-Becherglas werden 1,0 g destilliertes Wasser und 0,0 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 61,3 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® 963++ gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (18,1 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 153,4 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 3,4 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 29,7× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 4,00 : 1.
BEISPIEL 12 – SPERRSCHICHTEN MIT VARIIERENDEM PROZENTGEHALT AN FÜLLSTOFF MICROLITE^® BEI 20% FESTSTOFFGEHALT UNTER BENUTZUNG VON BROMBUTYLLATEX
A. 20,0% Feststoffe in Wasser: 85,0% Butyllatex, 15,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 4,6 g 1 N NH₄OH und 7,4 g destilliertes Wasser zusammengegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 32,9 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR (51,7%ige Brombutyllatexlösung, Forschungsprobe von Polymer Latex) abgemessen. Die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 30-ml-Becherglas werden 13,8 g destilliertes Wasser und 1,2 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 40 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 30-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen. Der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (19,6 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 172,2 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 4,25 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 23,8× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 5,67 : 1.
B. 20,0% Feststoffe in Wasser: 80,0% Butyllatex, 20,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 30-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 4,3 g 1 N NH₄OH und 9,7 g destilliertes Wasser zusammengegeben, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 30,9 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR abgemessen. Die Lösung in dem 30-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben; diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,1 g destilliertes Wasser und 1,6 g 1 N NH₄OH gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 53,3 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 10-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen, und der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (38,2 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 56,7 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 2,32 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 43,6× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 4,00 : 1.
C. 20,0% Feststoffe in Wasser: 75,0% Butyllatex, 25,0% Füllstoff MICROLITE^®
Teil A: In einem 10-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 3,0 g 1 N NH₄OH und 0,0 g destilliertes Wasser gemischt, und die entstehende Lösung wird auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 4-oz-Glasgefäß werden 29,0 g Brombutyllatex Polymer Latex ELR abgemessen. Die Lösung in dem 10-ml-Becherglas wird unter Rühren von Hand langsam in die Butyllatexlösung gegeben, und diese Lösung wird beiseite gestellt und nicht gerührt.
Teil B: In einem 100-ml-Becherglas werden 66,7 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Zu dem Füllstoff MICROLITE^® werden auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen 1,6 g 1 N NH₄OH zugegeben.
Das Rühren von Teil A wird wieder aufgenommen, und der Teil B wird unter stärkstem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Ein Sperrfilm (20,5 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 67,4 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 1,5 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 67,4× ergibt. Brombutyl/Füllstoff-Verhältnis = 3,00 : 1.
BEISPIEL 13 – SPERRSCHICHT MIT BUTYLLATEX, AUFGETRAEN AUF EIN KARKASSENKAUTSCHUKSUBSTRAT
Die Sperrschichtlösung, die in dem obigen Beispiel 3 beschrieben ist, wird auf ein anderes Substrat, ein elastomeres Substrat, das als „Karkassenkautschuk" bezeichnet wird, aufgetragen. Karkassenkautschuk ist eine Mischung aus Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadienkautschuk und natürlichem Kautschuk und wird gewöhnlich bei der Herstellung von Autoreifen benutzt.
Nachdem die Schichtlösung, die in dem Beispiel 3 beschrieben ist, auf das Karkassenkautschuksubstrat aufgetragen und trocknen lassen wird, zeigt sie eine SDG (gemessen unter Benutzung eines MOCON^®-OX-TRAN-2/20-Moduls) von 82 cc/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23 °C. Die Durchlässigkeit der Zusammensetzung beträgt 1,8 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Die Schicht, die aus dieser getrockneten Schichtmischung entsteht, stellt eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 52,5fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
Das beschichtete Substrat wird dann der Belastung ausgesetzt. Der beschichtete Karkassenkautschuk wird bei 10% Dehnung etwa 1.100mal gebogen. Nach dem Biegen werden die SDG und die Durchlässigkeit wie oben beschrieben erneut gemessen. Die SDG des gebogenen beschichteten Substrats beträgt 173,5 cc mm/m² Tag bei 1 Atmosphäre, 0% RF, 23ºC. Die Durchlässigkeit der Schicht auf dem gebogenen Substrat beträgt 4,2 cc mm/m² Tag Atmosphäre bei 0% RF, 23ºC. Die Schicht stellt nach dem Biegen auf dem Substrat eine Verringerung der Durchlässigkeit von dem 22,4fachen derjenigen des füllstofffreien Polymers bereit.
BEISPIEL 14 – SPERRSCHICHT, DIE 5% PVOH-TERPOLYMER ENTHÄLT
Ein andere beispielhafte Sperrschichtformulierung der vorliegenden Erfindung umfaßt 10% Feststoffe in Wasser, 75 Gew.-% Butyllatex, 20 Gew.-% Füllstoff MICROLITE^® und 5% PVOH-Terpolymer als ein Verdickungsmittel. Die Schicht wird wie folgt hergestellt:
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß werden 11,47 g Butyllatex Lord^® BL-100 abgemessen und auf einer Rührplatte mit einem Rührstäbchen langsam gerührt. In einem 50-ml-Becherglas werden 0,1 g Benetzungsmittel BYK^®-306, 1,57 g 1 N NH₄OH und 31,84 g destilliertes Wasser gemischt. Die Lösung in dem 50-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem 50-ml-Becherglas werden 0,5 g Mowiol^®-Terpolymer von PVB (Polyvinylbutyral)/PVA (Polyvinylacetat)/PVOH (Polyvinylalkohol) (Hoechst) und 25 g destilliertes Wasser gemischt. Zu dieser Lösung wird ein Rührstäbchen gegeben, und die Lösung wird unter Rühren in einem Wasserbad erhitzt, bis alles gelöst ist. In einem separaten 30-ml-Becherglas werden 0,8 g 1 N NH₄OH und 2,03 g destilliertes Wasser gemischt. In einem separaten 100-ml-Becherglas werden 26,67 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen, und die Lösung aus dem 30-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 100-ml-Becherglas wird unter Rühren die PVOH-Lösung gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben. Die entstehende Formulierung wies eine Viskosität von 326 cP (Brookfield DVII+, 60 U/min, 25°C) auf, was eine Erhöhung ausgehend von einer Viskosität von 4,5 cP (Brookfield DVII+, 60 U/min, 25°C) der Formulierung ohne das PVOH-Terpolymer-Verdickungsmittel ist.
Ein Sperrfilm (4,9 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 171,1 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 1,05 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 89,9× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 3,7 : 1.
BEISPIEL 15 – SPERRSCHICHT, DIE 5,5% PVOH-TERPOLYMER ENTHÄLT
Ein andere beispielhafte Sperrschichtformulierung der vorliegenden Erfindung umfaßt 10% Feststoffe in Wasser, 74,5 Gew.-% Butyllatex, 20 Gew.-% Füllstoff MICROLITE^® und 5,5% PVOH-Terpolymer als ein Verdickungsmittel. Die Schicht wird wie folgt hergestellt:
Teil A: In einem 8-oz-Glasgefäß werden 28,48 g Butyllatex Lord^® BL-100 abgemessen. Ein Rührstäbchen wird hinzugegeben und der Latex langsam auf einer Rührplatte gerührt. In einem 100-ml-Becherglas werden 0,25 g Benetzungsmittel BYK^® 306, 3,96 g 1 N NH₄OH und 79,81 g destilliertes Wasser gemischt. Die Lösung in dem 100-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben.
Teil B: In einem ersten 50-ml-Becherglas werden 1,375 g Mowiol^®-Terpolymer von PVB (Polyvinylbutyral)/PVA (Polyvinylacetat)/PVOH (Polyvinylalkohol) (Hoechst) und 30 g destilliertes Wasser gemischt. Zu dieser Lösung wird ein Rührstäbchen gegeben, und die Lösung wird unter Rühren in einem Wasserbad erhitzt, bis alles gelöst ist. In einem zweiten 50-ml-Becherglas werden 2,0 g 1 N NH₄OH und 37,46 g destilliertes Wasser gemischt. In einem separaten 150-ml-Becherglas werden 66,67 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem zweiter. 50-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben. Zu der entstehenden Lösung in dem 150-ml-Becherglas wird unter Rühren die gelöste PVOH-Lösung gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben. Die entstehende Formulierung wies eine Viskosität von 370 cP (Brookfield DVII+, 60 U/min, 25°C) auf, was eine Erhöhung ausgehend von einer Viskosität von 4,5 cP (Brookfield DVII+, 60 U/min, 25°C) der Formulierung ohne das PVOH-Terpolymer-Verdickungsmittel ist.
Ein Sperrfilm (4,0 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 130,8 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,62 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 152,2× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 3,7 : 1.
BEISPIEL 16 – SPERRSCHICHTZUSAMMENSETZUNG, DIE 4,3% LITHIUMCHLORID UND EIN HÄRTUNGSPAKET ENTHÄLT
Eine weitere beispielhafte Sperrschicht der vorliegenden Erfindung enthält 11,7% Feststoffe in Wasser, 68,4 Gew.-% Butyllatex, 17,1% (Gew./Gew.) Füllstoff MICROLITE^®, 4,3% (Gew./Gew.) Lithiumchlorid als ein Verdickungsmittel und 10,2% (Gew./Gew.) eines „Härtungspakets", um das Härten der Schicht auf einem Substrat zu verbessern. Die Sperrschicht wurde wie folgt hergestellt:
Teil A: In einem 8-oz-Glasgefäß wurden 78,2 g Butyllatex Lord^® BL-100 abgemessen, und ein Rührstäbchen wurde hinzugefügt. Diese Lösung wurde auf einer Rührplatte langsam gerührt. In einen 150-ml-Becherglas werden 0,3 g Benetzungsmittel BYK^® 306, 10,9 g 1 N NH₄OH und 118,5 g destilliertes Wasser zusammengegeben. Die Lösung in dem 150-ml-Becherglas wird unter langsamem Rühren langsam in die Butyllatexlösung gegeben. Das Glasgefäß wird in ein Wasserbad von 70ºC gegeben und maschinell gerührt. Das Rühren in dem Bad von 70°C wird für 15 Minuten fortgesetzt, und dann werden 13,8 g eines Härtungspakets Ti-Rite#M1 (enthält etwa 21,4 Gew.-% Zinkoxid, etwa 10 bis 11 Gew.-% Schwefel, etwa 47 bis 48 Gew.-% Wasser, etwa 2 bis 3% eines Dispergiermittels, etwa 14 bis 15% Zinkdibutyldithiocarbamat und etwa 3 bis 4% Zink-2-mercaptobenzothiazol, Technical Industries, Inc.) zugegeben. Die Lösung wird für 2 Stunden gerührt und erhitzt, wonach sie aus dem Wasserbad von 70ºC entfernt und in ein Wasserbad von 25ºC gegeben und gerührt wird, bis sie abgekühlt ist. 3 g Lithiumchlorid (Fisher Scientific), gelöst in 75 g destilliertem Wasser, werden zugegeben, und die Lösung wird für 1 Stunde gerührt. Nach 1 Stunde werden der abgekühlten Lösung 0,3 g Entschäumer FOAMRSTER VL (Henkel) zugegeben, und sie wird für 5 Minuten gerührt.
Teil B: In einem 150-ml-Becherglas werden 4,8 g 1 N NH₄OH und 135,2 g destilliertes Wasser gemischt. In einem separaten 250-ml-Becherglas werden 160,0 g Füllstoff MICROLITE^® 963++ abgemessen. Die Lösung aus dem 150-ml-Becherglas wird auf einer Rührplatte unter Rühren mit einem Rührstäbchen in den Füllstoff MICROLITE^® gegeben.
Der Teil B wird unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben. Die entstehende Formulierung wies eine Viskosität von 8.120 cP (Brookfield DVII+, 0,396 U/min, 25°C) auf, was eine Erhöhung ausgehend von einer Viskosität von 4,5 cP (Brookfield DVII+, 60 U/min, 25°C) der Formulierung ohne das Lithiumchlorid-Verdickungsmittel ist.
Ein Sperrfilm (13,9 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Polypropylen ergab eine SDG von 59,7 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 0,89 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 106,1× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,0 : 1.
Ein Sperrfilm wurde auf Butylkautschuk aufgetragen und bei 170ºC für 20 Minuten in einem Ofen gehärtet. Der gehärtete Sperrfilm (13,4 Mikrometer) aus der obigen Schichtlösung auf Butylkautschuk ergab eine SDG von 53,7 cc/m² Tag bei 1 atm, 23ºC, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 1,77 cc mm/m² Tag atm bei 23ºC, 0% RF, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 53,3× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,0 : 1.
BEISPEIL 17 – DEHNUNGS- ODER FLEXIBILITÄTSPRÜFUNG
Um die Unversehrtheit der Schichten nach der Auftragung auf ein Substrat zu bestimmen, wurde eine Dehnungs- oder Flexibilitätsprüfung durchgeführt. Im wesentlichen wird dabei das zu bewertende beschichtete Substrat auf einer Oberfläche eines verstärkten elastomeren Stabes befestigt. Der Stab wird periodisch um seine neutrale Achse gebogen, derart, daß das beschichtete Substrat eine wiederholte sinusförmige Zugverformung erfährt, die von 0,1 bis 10% reicht. Diese Verformungen werden von der Oberfläche des Stabes auf das Substrat und auf die Schicht übertragen.
BEISPIEL 18 – REIFEN MIT SPERRSCHICHT
In das herkömmliche Reifenherstellungsverfahren sind die folgenden Schritte einbezogen: Natürliche und synthetische Kautschukprodukte werden mit anderen chemischen Produkten, wie z. B. Härtern, Antioxidationsmitteln usw., zusammengegeben. In Kombination mit textilen und metallischen Verstärkungskords werden die chemischen Komponenten verschiedenen Halbfertigungsverfahren, wie z. B. Extrusion und Kalandrieren, unterworfen. Diese Halbfertigprodukte werden auf einer Reifenaufbautrommel oder -trommeln zusammengesetzt, und der spätere „Reifenrohling" oder ungehärtete Reifen wird unter Druck und erhöhter Temperatur in einer Härtungspresse vulkanisiert. Dem Fachmann auf dem Gebiet des Reifenaufbaus sind verschiedene Varianten dieses Herstellungsverfahrens gut bekannt.
Die Sperrschichten der vorliegenden Erfindung können während mehrerer Schritte des Reifenherstellungsverfahrens auf verschiedene Reifenoberflächen aufgetragen werden, um mehrere Ziele zu erreichen. Die folgenden sind nur Beispiele für einige Anwendungen solcher Sperrschichten auf Reifenoberflächen und -grenzflächen.
A. Schicht auf Nichtbutyl-Kautschuk
Eine dünne Lage (0,1 bis 2,0 mm) aus preiswertem Kautschuk wird unter Benutzung herkömmlicher Kalandrier-, Walz- oder Extrusionsverarbeitung angefertigt. Nachdem die sachgerechte Geometrie erreicht ist, wird die Lage auf einer Seite mit der Sperrschicht des Beispiels 8 beschichtet. Als Teil des Beschichtungsverfahrens wird die Schicht getrocknet (mit Unterstützung durch Gebläseluft, Infrarotwärme usw.) und dann auf eine andere Kautschuklage laminiert, und das Laminat wird anschließend als die Reifenzwischenlage in den Reifen eingebaut. Die Dicke der trockenen Sperrschicht liegt in dem Bereich von 1 bis 100 Mikrometern. Die Sperrschicht ist ausgelegt, um bis zu 100% Konformation zu überstehen, die während des Reifenaufbauverfahrens auftritt.
B. Schicht auf Nichtbutyl-Kautschuk
Eine dünne Lage (0,1 bis 2,0 mm) aus preiswertem Kautschuk wird unter Benutzung herkömmlicher Kalandrier-, Walz- oder Extrusionsverarbeitung angefertigt. Nachdem die sachgerechte Geometrie erreicht ist, wird die Lage auf einer oder beide Seiten mit der Sperrschicht des Beispiels 8 beschichtet. Als Teil des Beschichtungsverfahrens wird die Schicht getrocknet (mit Unterstützung durch Gebläseluft, Infrarotwärme usw.) und anschließend als die Reifenzwischenlage in den Reifen eingebaut. Die Dicke der trockenen Sperrschicht liegt in dem Bereich von 1 bis 100 Mikrometern. Die Sperrschicht ist ausgelegt, um bis zu 100% Konformation zu überstehen, die während des Reifenaufbauverfahrens auftritt.
C. Schicht auf einem herkömmlichen Reifen
Auf einer herkömmlichen Reifenfertigungsstrecke wird eine dünne Lage (0,1 bis 2,5 mm) aus billigem Kunststoff auf die Fertigungstrommel gelegt. Die Sperrschicht des Beispiels 8 wird auf die sich drehende Trommel aufgetragen, wobei sie die zuerst aufgetragene Lage aus Kautschuk bedeckt. Dann wird die Schicht getrocknet. Die Dicke der getrockneten Sperrschicht liegt in dem Bereich von 1 bis 100 Mikrometern. Der Rest des Reifenaufbaus wird in herkömmlicher Weise fortgesetzt. Die Sperrschicht ist ausgelegt, um bis zu 100% Konformation zu überstehen, die während des Reifenaufbauverfahrens auftritt.
D. Schicht auf einem ungehärteten Reifen
Auf einer normalen Reifenfertigungsstrecke wird die Sperrschicht des Beispiels 8 auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen, nachdem der ungehärtete Reifen gebildet worden ist, jedoch vor dem Aufspritzen von Formentrennmittel auf die Innenoberfläche des Reifens. Nach dem Aufspritzen wird der Reifen zu einer Trocknungsstrecke befördert, wo er vor dem Härten trocknen lassen wird. Die Dicke der trockenen Sperrschicht liegt in dem Bereich von 1 bis 100 Mikrometern. Die Schicht weist eine ausreichende Festigkeit auf, um örtliche Verformungen durch den Heizbalg zu überstehen. Bei dieser Anwendung wird ein typisches Formentrennmittel auf die Innenseite des Reifens aufgetragen, nachdem die Sperrschicht getrocknet ist.
E. Schicht auf einem gehärteten Reifen
Auf einer herkömmlichen Reifenfertigungsstrecke wird die Sperrschichtmischung des Beispiels 8 auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen, nachdem der Reifen gehärtet worden ist, vorzugsweise während der Reifen von 80ºC auf Umgebungstemperatur abkühlt. Nach dem Beschichten wird der Reifen trocknen lassen, indem er dem normalen Kühlkreis folgt. Die Dicke der getrockneten Sperrschicht liegt in dem Bereich von 1 bis 100 Mikrometern. Vor dem Auftragen der Sperre wird der Reifen vorzugsweise gereinigt, um das Formentrennmittel zu entfernen.
BEISPIEL 19 – SPERRFORMULIERUNG, AUFGETRAGEN AUF DAS INNERE EINES GEHÄRTETEN REIFENS
Ein Reifen wird so hergestellt, daß die Reifenzwischenlage, die normalerweise aus Butylkautschuk besteht, durch einen Nichtbutyl-Kautschuk ersetzt wird, in diesem Fall durch eine Zusammensetzung auf Basis von Naturkautschuk-SBR-BR, so daß die innere Geometrie des fertigen Reifens unverändert bleibt. Das Innere des gehärteten Reifens wird zuerst gereinigt, um Verunreinigungen, wie z. B. Rückstände des Formentrennmittels usw., durch Scheuern mit einem starken Detergens zu entfernen. Der abgescheuerte Reifen wird dann gut getrocknet. Die wäßrige Sperrschicht des Beispiels 16 wird mit einer luftunterstützten Spritzvorrichtung vom Binks-Typ auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen, indem der Reifen gegenüber der Spritzpistole gedreht wird. Der Reifen und das Spritzpistolenspritzmuster werden gedreht und in solch einer Weise übertragen, derart, daß der gesamte Innenoberflächenbereich mehrere Male der Sperrmischung ausgesetzt wird. Das Spritzen wird fortgesetzt, bis die zweckmäßige gleichmäßige Dicke der Sperrschicht erreicht worden ist. In diesem Fall betrug die Dicke etwa 120 Mikrometer. Bei drei Reifen, die mit der Sperrformulierung gespritzt wurden, betrug die endgültige Dicke der Sperrformulierung in trockenem Zustand etwa 12 Mikrometer.
Die Sperrschicht wird mit Unterstützung durch eine Heißluftpistole, die auf aufeinanderfolgende Stellen auf der Innenoberfläche des Reifens gerichtet wird, trocknen lassen, derart, daß die Oberflächentemperatur an keiner besonderen Stelle 65ºC übersteigt. Der Reifen wird in dieser Weise 45 Minuten lang getrocknet. Der Reifen wird weiterhin in einem Gebläse-Umluftofen für 30 Minuten bei 75ºC getrocknet. Abschließend wird die Sperrschicht weiter getrocknet und verfestigt, indem der Reifen in einem Gebläse-Umluftofen für 8 bis 20 Minuten bei 160ºC getrocknet wird.

A. In einem Versuch wird der beschichtete Reifen zur Bewertung der Luftrückhaltung unter statischen Bedingungen auf eine Felge montiert und aufgepumpt. Die Luftrückhaltung wird bewertet, indem der montierte Reifen auf einen Druck von 3,0 bar aufgepumpt und dann in einen Umluftofen eingebracht wird, der auf 65ºC gehalten wird. Der Reifen wird bei dieser Temperatur statisch gehalten, und der Innendruck wird über einen Zeitraum von etwa 30 Tagen periodisch gemessen. Für jeden Reifen wird dann der Reifenluftdruck gegen die Zeit aufgetragen. Die 7 veranschaulicht die Angaben für 3 Reifen, die wie oben beschrieben beschichtet waren, für 2 Reifen mit normalen Butyl-Reifenzwischenlagen und für 2 Reifen, die hergestellt wurden, indem die Butyl-Reifenzwischenlagen durch eine Zusammensetzung auf der Basis von Naturkautschuk ersetzt wurden. Es kann erkannt werden, daß die beschichteten Reifen eine Luftdruckhaltung aufweisen, die den Reifen mit normalen Butyl-Reifenzwischenlagen annähernd gleichwertig ist.
B. In einem anderen Versuch werden die Ermüdungseigenschaften der Sperrschicht bewertet, indem ein montierter Reifen für 1.000 km bei 80 km/h unter einer festgelegten Belastung und einem Druck von 2,2 bar laufen lassen wurde. Der Reifendruck wird dann wieder auf 3,0 bar eingestellt und hinsichtlich der statischen Luftrückhaltung bei 65ºC erneut bewertet. Die Ergebnisse vor und nach der Laufradprüfung sind in der 8 dargestellt. Auch sind entsprechende Angaben für 2 beschichtete Reifen, für 2 Reifen mit normalen Butyl-Reifenzwischenlagen und für 2 Reifen, die hergestellt wurden, indem die Butyl-Reifenzwischenlagen durch eine Zusammensetzung auf der Basis von Naturkautschuk ersetzt wurden, angegeben. Die Schicht erfuhr eine Verschlechterung der Durchlässigkeit, jedoch waren die Luftrückhalteeigenschaften vor und nach 1.000 km Laufradbeanspruchung im allgemeinen ähnlich und bedeutend besser als diejenigen der unbeschichteten Kontrollreifen.
C. In einem weiteren Versuch werden weiterhin die Ermüdungseigenschaften der Sperrschicht bewertet, indem 2 beschichtete Reifen einer harten Dauerbeanspruchungsprüfung mit Stollen von 8.000 km bei 80 km/h unter einer festgelegten Belastung und einem Druck von 2,2 bar laufen lassen wurde. Nach der Prüfung wird dann der Reifendruck auf 3,0 bar eingestellt, und die statische Luftrückhaltung wird gemessen wie vorher beschrieben. Die 9 veranschaulicht den Reifenluftdruck, aufgetragen gegen die Zeit, für 2 Reifen vor und nach der Ermüdungsfestigkeitsprüfung mit Stollen für 2 beschichtete Reifen, 2 Reifen mit normalen Butyl-Reifenzwischenlagen und 2 Reifen, die hergestellt wurden, indem die Butyl-Reifenzwischenlagen durch eine Zusammensetzung auf Basis von Naturkautschuk-SBR-BR ersetzt wurden. Die Luftrückhalteeigenschaften der Reifen mit Sperrschicht waren etwa 50% geringer als diejenigen der Reifen mit Sperrschicht, die nicht der Ermüdungsprüfung ausgesetzt wurden, aber immer noch etwa 50% besser als diejenigen der Reifen ohne die Sperrschicht, d. h. mit Reifenzwischenlagen auf Basis von NB-SBR-BR.

BEISPIEL 20 – SPERRFORMULIERUNG, AUFGETRAGEN AUF DIE INNENOBERFLÄCHE EINES REIFENROHLINGS
Ein Reifen wird so hergestellt, daß die Reifenzwischenlage, die normalerweise aus Butylkautschuk besteht, durch eine Naturkautschukformulierung ersetzt wird, derart, daß die innere Geometrie des fertigen Reifens unverändert bleibt. Im allgemeinen kann die Reifenzwischenlage aus einem Kautschukprodukt beliebigen Typs sein, einschließlich typischer Butylkautschukformulierungen. Nachdem der gesamte ungehärtete Reifen zusammengefügt worden ist, jedoch bevor Formentrennmittel auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen wird, wird die Sperrschicht des Beispiels 16 aufgetragen. Die wäßrige Sperrmischung wird mit einer luftunterstützten Spritzvorrichtung vom Binks-Typ auf die Innenoberfläche des Reifens aufgetragen, indem der Reifen gedreht wird, während die Spritzpistole feststeht. Der Reifen wird gedreht und in solch einer Weise übertragen, derart, daß der gesamte Innenoberflächenbereich mehrere Male der Sperrmischung ausgesetzt wird. Das Spritzen wird fortgesetzt, bis die zweckmäßige Dicke der Sperrschicht erreicht worden ist (z. B. bis zu etwa 100 Mikrometern Dicke im feuchten Zustand). Nach dem Trocknen beträgt die Dicke der Sperrschicht etwa 10 Mikrometer.
Die Sperrschicht wird mit Unterstützung durch heiße Gebläseluft, die auf aufeinanderfolgende Stellen auf der Innenoberfläche des Reifens gelenkt wird, trocknen lassen, derart, daß die Oberflächentemperatur an keiner besonderen Stelle für mehr als 2 Minuten 50ºC übersteigt. Gleichzeitig wird die Heißluft in solch einer Weise gerichtet, daß alle beschichteten Oberflächen des Reifens für etwa 1 bis 10 Sekunden eine Temperaturspitze von mindestens 80ºC erreichen. Der Reifen wird in dieser Weise für 3 bis 30 Minuten getrocknet. Ein wäßriges Formentrennmittel, das hauptsächlich Talkum; Wasser und Silikonöl enthält, wird dann oben auf die getrocknete Schicht auf der Innenoberfläche des Reifens gespritzt. Der Reifen wird in herkömmlicher Weise bei Umgebungstemperaturen mit Gebläseluft getrocknet.
Der Reifen wird dann einem Härtungsverfahren in einer Weise unterworfen, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Reifenherstellung gut bekannt ist. Während des. Härtungsverfahrens wird der Sperrfilm weiter getrocknet, gefestigt und zusammen mit dem Rest des Reifens gehärtet. Außer daß es für Formentrenneigenschaften sorgt, stellt das poröse Formentrennmittel auf Basis von Talkum einen Weg bereit, um zwischen dem Inneren des Reifens und dem Heizbalg befindlichen Wasserdampf zu evakuieren.
BEISPIEL 21 – BUTYLLATEX MIT FÜLLSTOFF MICROLITE^® BEI HÖHEREN PROZENTUALEN FESTSTOFFGEHALTEN
Eine Sperrschichtmischung und eine getrocknete Schicht sind hier als Beispiele zum Vergleich der vorhergehenden Schichtmischungen der Erfindung gegeben. Diese Schichtmischung enthält in der getrockneten Schicht gegenüber dem Gehalt in Gewichtsprozent an Füllstoff einen hohen Prozentgehalt an Feststoffen, der außerhalb der Grenzen liegt, die durch die 4 für eine Butyllatex-Vermiculitfüllstoff-Schichtmischung gelehrt werden. Diese Schichtmischung enthält 11,5% Feststoffe in Wasser, 80 Gew.-% Butyllatex und 20% (Gew./Gew.) Füllstoff MICROLITE^®. Die Schichtmischung wurde wie folgt hergestellt:
Teil A: In einem 4-oz-Glasgefäß wurden 14,8 g Butyllatex Lord^® BL-100 abgemessen und auf einer Rührplatte langsam mit einem Rührstäbchen gerührt. In einem 30-ml-Becherglas wurden 0,5 g Benetzungsmittel BYK^® 306 (BYK Chemie), 3,45 g 1 N NH₄OH und 26,25 g destilliertes Wasser zusammengegeben und dann in das 4-oz-Gefäß eingemischt.
Teil B: In einem 100-ml-Becherglas wurden 30,7 g Füllstoff Microlite 963++ (W. R. Grace, 7,5%ige Lösung), 22,8 g destilliertes Wasser und 1,5 g 1 N NH₄OH gemischt. Zu dieser Lösung wurden 0,0625 g einer 0,04%igen Lösung von Schaumverhinderungstensid Dow Corning 200 (Dow Corning) in 1-Methyl-2-pyrrolidinon (Aldrich) gegeben.
Der Teil B wurde unter mittelstarkem Rühren auf der Rührplatte unter Vermeidung von hochscherendem Rühren langsam in den Teil A gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wurde auf Polypropylen ein Sperrfilm (20 Mikrometer) gebildet. Der Film ergab eine SDG von 102,6 cc/m² Tag bei 1 atm, 23°C, 0% RH und eine Durchlässigkeit von 2,33 cc mm/m² Tag atm bei 23°C, 0% RH, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 40,5× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis ist gleich 4,00.
BEISPIEL 22 – BUTYLLATEX MIT ALUMINIUMFLOCKEN-FÜLLSTOFF
Eine Sperrschichtmischung und eine getrocknete Schicht sind hier als Beispiele zum Vergleich der vorhergehenden Schichtmischungen der Erfindung gegeben. Diese Schichtmischung enthält in der Butyllatex-Schichtmischung einen Füllstoff mit einem niedrigen Seitenverhältnis von 25 oder weniger. Diese Schichtmischung enthält 17% Feststoffe in Wasser, 86% Butyllatex und 14% Aluminiumfüllstoff. Die Schichtmischung wurde wie folgt hergestellt:
Teil A: In einem 8-oz-Glasgefäß wurden 50,2 g Butyllatex Lord BL-100 (62% Feststoffe) mit 140 g destilliertem Wasser und 10 g 1 N NH₄OH gemischt. Die entstehende Lösung wurde auf einer Magnetrührplatte mit einem Rührstäbchen gerührt. Dazu wurden unter Rühren 0,13 g Schaumverhinderungstensid A (Dow Corning) gegeben.
Teil B: In einem 2-oz-Gefäß wurden 5 g Aluminiumpaste (Reynolds) und 3,7 g 1,4-Butandiol (Aldrich) zusammengegeben. In einem 30-ml-Becherglas wurde eine Lösungsmittellösung hergestellt, die 1,7 g n-Butanol (Aldrich) und 1 g 1-Methyl-2-pyrrolidinon (Aldrich) enthielt. Die Lösungsmittellösung in dem 30-ml-Becherglas wurde unter Rühren tropfenweise zu der Aluminiumpastenmischung in dem 2-oz-Gefäß gegeben. Nachdem die Zugabe abgeschlossen war, wurden zusätzliche 1,5 g n-Butanol (Aldrich) zugegeben.
Der Teil 8 wurde in ein 8-oz-Gefäß überführt, und der Teil A wurde unter Rühren zugegeben. Zu der entstehenden Lösung wurde unter fortgesetztem Rühren 0,5 g Tensid Silwet^® L-77 (OSI Specialities, Inc.) gegeben.
Aus der obigen Schichtlösung wurde auf Polypropylen ein Sperrfilm (10,0 Mikrometer) hergestellt, der durch eine SDG von 588,0 cc/m² Tag bei 1 atm, 23°C, 0% RF und eine Durchlässigkeit von 19,6 cc mm/m² Tag atm bei 23°C, 0% RF gekennzeichnet ist, was eine Verringerung der Durchlässigkeit von 4,8× ergibt. Das Butyl/Füllstoff-Verhältnis beträgt 6,2.
In der oben ausgewiesenen Beschreibung sind zahlreiche Modifikationen und Varianten der vorliegenden Erfindung enthalten, und es wird erwartet, daß sie dem Fachmann offensichtlich sind. Es wird davon ausgegangen, daß solche Modifikationen und Änderungen an den Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung von dem Umfang der hier angefügten Ansprüche umfaßt werden.

Claims

Wäßrige Sperrschichtmischung, die (a) einen butylhaltigen Polymerlatex, (b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, und (c) mindestens ein Tensid umfaßt, wobei der Feststoffgehalt der Mischung zwischen 1% und 30% beträgt und das Verhältnis von Polymer (a) zu Füllstoff (b) zwischen 20 : 1 und 1 : 1 beträgt und wodurch nach dem Auftragen auf ein Substrat und Trocknenlassen der Mischung zu einer Sperrschicht eine flexible Schicht gebildet wird, die eine mindestens 5mal größere Verringerung der Gasdurchlässigkeit bereitstellt als eine Schicht, die aus dem füllstofffreien Polymer (a) allein gebildet ist.
Mischung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von Polymer (a) zu Füllstoff (b) 9 : 1 bis 1 : 1 beträgt.
Mischung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Feststoffgehalt zwischen 5% und 17% beträgt.
Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Füllstoff Vermiculit ist.
Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Seitenverhältnis des Füllstoffes größer als 100 ist.
Mit einer Sperrschicht versehener Gegenstand, gebildet durch (1) Auftragen, wahlweise unter Druck, einer wäßrigen Sperrschichtmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf ein flexibles oder elastomeres Substrat und (2) Trocknenlassen der Mischung zu einer flexiblen Sperrschicht, wodurch die Schicht eine mindestens 5mal größere Verringerung der Gasdurchlässigkeit bereitstellt als eine Schicht, die aus dem füllstofffreien Polymer allein gebildet ist.
Gegenstand nach Anspruch 6, wobei das Polymer Butylkautschuk ist.
Gegenstand nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Füllstoff Vermiculit ist.
Reifen, der zwischen 1 und 100 Mikrometer einer Sperrschicht umfaßt, die durch (1) Auftragen einer wäßrigen Sperrschichtmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf eine Reifenoberfläche oder an der Grenzfläche zweier Oberflächen des Reifens und (2) Trocknenlassen der Mischung zu einer flexiblen Sperrschicht, die zwischen 45 und 95 Gew.-% des Polymers und zwischen 5 und 55 Gew.-% des Füllstoffes enthält, gebildet ist, wodurch die Schicht eine mindestens 5mal größere Verringerung der Gasdurchlässigkeit bereitstellt als eine Schicht, die aus dem füllstofffreien Polymer allein gebildet ist.
Reifen nach Anspruch 9, wobei der Füllstoff Vermiculit ist.
Reifen nach Anspruch 10, wobei der Feststoffgehalt der wäßrigen Sperrschichtmischung weniger als 17% beträgt.
Reifen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Reifen anstelle einer Reifenzwischenlage die Schicht umfaßt.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gegenstandes, das (1) Auftragen einer wäßrigen Mischung, die (a) einen butylhaltigen Polymerlatex, (b) einen dispergierten schichtartigen Füllstoff, der ein Seitenverhältnis von größer als 25 aufweist, wobei das Verhältnis von dem Polymer (a) zu dem Füllstoff (b) zwischen 20 : 1 und 1 : 1 beträgt, und (c) mindestens ein Tensid umfaßt, wobei der Feststoffgehalt der Mischung zwischen 1% und 30% beträgt, auf ein Substrat und (2) Trocknenlassen der Mischung zu einer flexiblen Sperrschicht, wodurch die Schicht dem Substrat eine mindestens 5mal größere Verringerung der Gasdurchlässigkeit verleiht als eine Schicht, die aus dem füllstofffreien Polymer allein gebildet ist, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Gegenstand ein Reifen ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Füllstoff Vermiculit ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Feststoffgehalt der Mischung weniger als 17% beträgt.