JP2010508424A - ポリウレタン組成物及びそれから製造される物品、並びにその製造方法 - Google Patents

ポリウレタン組成物及びそれから製造される物品、並びにその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、次の、少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン、及び少なくとも1種のポリジエン系及び/又はポリジオール系ポリウレタンを含む組成物に関する。これらの組成物は、極性材料(例えば、ポリエステル、ポリカーボネート及びポリ乳酸)と非極性材料との間の接着の促進及びその他の物の中から、フィルム、繊維、シート及び結合層、チューブ、接着剤、分散物、防護服、履物、被覆剤、ラミネート及フォームの製造に適している。

Description

関連出願の参照
本出願は、2006年11月1日付け出願の米国仮出願第60/863,887号及び2007年3月12日付け出願の米国仮出願第60/894,353号、及び2007年7月27日付け出願の米国仮出願第60/952,254号、並びに2007年7月27日付け出願の米国仮出願第60/952,266号の利益を主張する;それぞれの出願は、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる。
本発明は、以下の、a)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;b)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及びc)少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンを含む組成物を提供する。
材料の一つの分類としてのポリオレフィンは、より極性のポリマー材料と比較的弱い接着性及び相溶性を有する。多くの場合、ポリオレフィン類をポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンなどのような極性支持体(substrate)に接着させるためには、個々の接着剤が必要とされる。同様に、ポリオレフィンとその他のより極性の熱可塑性樹脂との満足できる溶融ブレンドを調製するためには、典型的には、第三成分として相溶化剤を使用しなければならない。しかし、ポリオレフィン及びポリウレタンの均質ブレンドを維持するためには、通常、十分な量の相溶化剤が必要とされる。
北米では、約25百万ポンドの軟質ポリ塩化ビニル(f−PVC)が、自動車用途の熱成形シーティング(sheeting)、例えば計器パネル及びドアパネルに投入されている。このようなシーティングは、木目塗装され、他の内装部品と色合わせされる。自動車用途のシーティングは、いくつかの最終用途要件を満たさなければならない。重要な最終用途要件としては、低い光沢度、高い耐表面引掻/傷性、高い耐熱性及び良好な耐低温衝撃性が挙げられる。また、シーティングは、任意の中間ポリウレタン(PU)フォーム層、例えば自動車パネルに軟化又は緩衝作用を提供するために使用されるフォーム層に対する良好な接着性を有していなければならない。
ポリマーシート又はポリマースキン(skin)は、特にシートがウインドウの下、例えば自動車のフロントウインドウの下の計器パネル(IP)に配置される場合には、低い光沢又は低いグレアを有するものでなければならない。また、材料の光沢は、自動車の寿命全体にわたって低くなければならない。材料の光沢は、典型的には、特定された角度で反射光を測定することによって決定され、典型的な試験測定は60°で行われる。反射測定値は、光沢度に変換され、これらの値は典型的には自動車用途については2以下である。軟質又は可塑化ポリ塩化ビニルは、典型的には高い光沢度を有する。軟質ポリ塩化ビニルの光沢を自動車用途に許容されるレベルまで低下させるために、典型的には液状ポリウレタントップコーティングが施される。
熱可塑性ポリオレフィン(TPO)シートもまた自動車用途に使用できる。熱可塑性ポリオレフィンシート又はスキンは、一般に軟質ポリ塩化ビニルに比べて低い光沢度を有するが、主として表面引掻/傷特性を高めるためにポリウレタントップコートが施され、光沢度を低下させるという副次的な利点を伴う。しかし、種々様々な木目模様に関して安定した光沢制御を可能にする新しい表面木目塗装技術(例えば、押出し中に、木目塗装ローラー表面から押出シートに付与される微細木目塗装)が出現している。これらの新しい技術は、用途要件を満たすために適正な量の耐引掻/傷性を有するポリオレフィンのPUトップコーティングの必要性を近い将来には除外できる。このような新しい技術の例は、米国特許第5,902,854号明細書(これは、参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載されている。
別の最終用途要件は、シーティング(f−PVC又はTPO)が、自動車内装において、特に夏の暑さにおいて、経験する上限使用温度に耐える必要があることである。現行の基準は、シーティングが、溶融せず、変形せず、粘着性にならずに又は他の物理的変化を示すことなく、元の長さの50%を維持しながら120℃のオーブン老化の温度に500時間にわたって耐えることである(ISO 188/ASTM E145、Type IIA、120℃で500時間)。この要件と同時に、シーティングは、低い温度で、例えば−40℃で良好な衝撃特性を提供する必要がある。この特性は、このようなシーティングがシームレスエアバッグを形成するのに使用される場合には特に重要である(冬季のエアバッグ展開中の乗員安全性が最も重要であり;飛び散る破片がないことが基準である)。可塑化ポリ塩化ビニルのガラス転移温度(Tg)は、典型的には−20℃〜−30℃であり、従ってこのポリマーは、そのTgよりも低い温度では低下した耐低温衝撃性を有する。しかし、熱可塑性ポリオレフィンは、典型的には、ポリ塩化ビニルのガラス転移温度と比べて低いガラス転移温度を有し、従ってより良い耐低温衝撃性を有する。熱可塑性ポリオレフィンは、典型的には、特に寒冷気候において、車両衝撃中に展開するシームレスエアバッグ及びその他の安全装置に最適な材料である。
熱可塑性ポリオレフィンはまた、120℃での加熱老化の際に流動学的性質及び/又は機械的性質がほとんど変化しないことによって証明されるように、軟質ポリ塩化ビニルと比べてよりよい長期耐久性を有する。120℃では、ポリ塩化ビニルは、典型的には、可塑剤を失い、従って伸び(弾性)を失い、脆くなり、ひび割れし易くなる。
熱可塑性オレフィン(TPO)シーティングは、柔らかい被覆された計器パネル及びドアパネルに次第に使用されつつある。典型的な組立プロセスは、成形プロセスにおいて、熱成形軟質熱可塑性ポリオレフィンスキンと硬質表面支持体とを、その2つの層の間にポリウレタンフォームを形成することによって一緒に接合することを必要とする。硬質表面支持体は、典型的には、熱可塑性ポリオレフィン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン/ポリカーボネート(ABS/PC)ブレンドから構成される。計器パネル用途においては、ABS及びABS/PC支持体は、通常は充填剤で補強される硬質TPOに置き換えられつつある。ポリウレタン前駆体混合物(液状イソシアネート、液状ポリオール及び触媒)が、TPOスキンと硬質表面の間に注入され、次いで反応させて発泡中間層を形成する。
熱可塑性ポリオレフィンは、非極性であるために、一般に、極性材料、例えばポリウレタンに対して接着性がない。従って、軟質熱可塑性オレフィンシートは、従来、ポリウレタン表面に対する接着性を高めるために1種又はそれ以上の極性化合物を含むプライマー溶液で表面処理される。典型的なプライマー溶液は、塩素化マレイン酸化ポリオレフィンを含む。このような表面処理は、グラビア塗布;プライマー塗布機構、例えば浸漬タンク;及び水やその他の溶媒担体を蒸発分離する乾燥手段によってシーティングを処理するために備えられた大規模な換気領域を必要とする。また、軟質熱可塑性オレフィンスキンは、空隙やその他の目に見える欠陥を生じることなく、ポリウレタンフォームに接着しなければならない。ポリウレタンフォームは、熱可塑性ポリオレフィン表面に界面で表層剥離(又は接着破壊)を生じることなく接着しなければならない。プライマー溶液の不連続塗布は、プライマーが十分にない領域において熱可塑性オレフィンスキンとポリウレタンフォームの間に空隙の形成をもたらし得る。表面空隙は、表面空隙を有する部品は自動車の組立に使用できず、それどころか廃棄されるために、自動車部品の製造業者にとって損失の大きい問題である。
ポリウレタン成分を含むポリオレフィン組成物であって、該組成物のポリマー相の安定性を維持するために最小量の相溶化剤又はその他の種類の安定剤を必要とし且つ高い表面エネルギー及び良好な接着性を有するポリオレフィン組成物を開発する必要がある。
国際公開第2007/033117号明細書は、少なくとも1種のエチレン/α−オレフィンランダムインターポリマーと少なくとも1種のポリジエンジオール系ポリウレタンを含むエチレン/α−オレフィン組成物であって、少なくとも1種のエチレン/α−オレフィンインターポリマーが−6〜75のPRR及び0.93g/cc以下の密度を有するものであるエチレン/α−オレフィン組成物に関する。
米国特許第6,251,982号明細書は、(a)10%又はそれ以上のハードセグメント含有量を有する水素化ポリジエンジオール系ポリウレタン;(b)10〜400phrの量の非極性エキステンダー油;及び/又は(c)5〜100phrの量の1種又はそれ以上の熱可塑性樹脂を含む配合ゴム組成物を開示している。この発明は、さらに本発明の配合ゴム組成物から作製される成形品に関する。
米国特許第6,054,533号明細書は、熱可塑性エラストマーとポリオレフィンとの相溶化ブレンドを開示している。相溶化剤は、実質的に炭化水素中間体、例えばポリブタジエンポリオールと、ジイソシアネート、例えばMDIと、アミン又はジオール連鎖延長剤、例えばネオペンチルグリコールとの反応によって形成される熱可塑性ポリウレタンである。相溶化剤は、その中に多量のソフトセグメントを有し、熱可塑性エラストマーとポリオレフィンとの配合物に対して改良された特性、例えば良好な耐衝撃性、良好な引張強さ、良好な引裂抵抗、及び良好な離層抵抗を付与する。
米国特許第6,469,099号明細書は、高分子量炭化水素と、低濃度のイソシアネート反応性基を含む高分子量炭化水素を用いて相溶化される熱可塑性ポリウレタンとのブレンドを開示している。この相溶化剤は、ペンダント状又は組み込まれているアミン反応性基を有する変性ポリマーを、ヒドロキシルアミン、ジアミン、又はポリエーテルモノアミンと反応させることによって作製することができる。この相溶化ブレンドは、高分子量炭化水素と非TPUエンジニアリング熱可塑性樹脂との相溶性ブレンドを形成するために、さらに非TPUエンジニアリング熱可塑性樹脂を含有していてもよい。
国際公開第WO00/63293号明細書は、任意の相溶性ポリマーを有する熱可塑性ポリウレタン/オレフィングラフトポリマーブレンドを開示している。相溶性ポリマーは、イオノマー、及び主鎖又は側鎖に不飽和有機化合物を有するブロック及びグラフトオレフィンポリマーから選択される変性ポリオレフィンである。
欧州特許出願公開第0347794A1号明細書は、(A)15〜60重量%のポリオレフィンと、(B)30〜70重量%の熱可塑性ポリウレタンと、(C)10〜35重量%の少なくとも1種の変性ポリオレフィン(ランダム、ブロック又はグラフトオレフィンコポリマーとして定義される)であってその主鎖又は側鎖にカルボン酸、カルボン酸エステル、カルボン酸無水物、カルボン酸塩、アミド、エポキシ、ヒドロキシ、又はアシルオキシから選択される官能基を有する変性ポリオレフィンとを含む熱可塑性相溶性ブレンド化組成物を開示している。
別の組成物が、国際公開第WO96/27622号明細書;米国特許第4,883,837号明細書;同第5,623,019号明細書;及び米国特許公開第2004/0106744号明細書に開示されている。
少量、好ましくは10重量%(組成物の全重量に基づく)未満の相溶化剤を含有し、物品、例えばシート及びフィルムに使用でき、且つ高い表面エネルギー、好ましくは30ダイン/cmを越える表面エネルギー、及び良好な接着性を有する改良された低コストポリオレフィン/ポリウレタン組成物に対する要求が依然としてある。改良された熱老化性を有し、高められた温度(120℃程度)を経験する自動車内装用途に特に適している低コスト相溶化組成物に対するさらなる要求がある。自動車内装用途(熱成形スキン)に使用でき、以下の特性、高級感、低い光沢、及び負圧熱成形法に必要とされる改良された木目複製の1つ又はそれ以上を提供するような組成物に対するさらなる要求がある。
光沢又は引掻き調整にポリウレタントップコーティングを必要としないシートを形成するのに使用でき、且つポリウレタンフォームに対して良好な接着性を有する適当な熱可塑性ポリオレフィン組成物に対するさらなる要求がある。また、PUフォーム、PU接着剤及びコーティングに対して良好な接着性を有する耐候性の低光沢及び/又は良好な耐引掻き傷性シートを開発する必要性がある。これらの要求及びその他のいくつかは、以下の発明によって満たされる。
米国特許第5,902,854号明細書 国際公開第2007/033117号明細書 米国特許第6,251,982号明細書 米国特許第6,054,533号明細書 米国特許第6,469,099号明細書 国際公開第WO00/63293号明細書 欧州特許出願公開第0347794A1号明細書 国際公開第WO96/27622号明細書 米国特許第4,883,837号明細書; 米国特許第5,623,019号明細書 米国特許公開第2004/0106744号明細書
1つの実施形態において、本発明は、以下の、
A)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;
B)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及び
C)少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタン
を含む組成物を提供する。
別の実施形態において、本発明は、以下の、
D)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;
E)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及び
F)少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタン
を含む組成物を提供する。
数種のエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマー(本発明のポリマー)及び比較ポリマー(従来のランダムポリマー及びチーグラー・ナッタポリマー)について密度の関数として融点を表す。
数種のポリマーについて融解熱の関数として「DSC Tm−CrystafTc」を表す。
ある種のオレフィンマルチブロックインターポリマー及び数種の従来のランダムコポリマーから作製される非延伸フィルムについて弾性回復率に対する密度の影響を表す。
数種のランダムエチレン/1−オクテンコポリマー及びマルチブロックエチレン/1−オクテンコポリマーについてTREF溶出温度に対するコモノマー含有量を表す。
マルチブロックコポリマー(実施例5)及び比較コポリマー(実施例F)についてTREFプロフィール及びコモノマー含有量を表す。
数種のマルチブロックコポリマー(本発明のポリマー)及び比較ランダムコポリマーについて温度の関数として貯蔵弾性率を表す。
マルチブロックコポリマー(本発明のポリマー)及び幾種の比較例(Versify(商標)、エチレン/スチレン、Affinity(商標))について曲げ弾性率データに対するTMA(熱機械的分析)データを表す。
上記のように、本発明は、以下の、
A)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;
B)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及び
C)少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタン
を含む組成物を提供する。
一つの実施形態では、成分C)は、ポリジエン系ポリウレタンである。好ましい実施形態では、ポリジエン系ポリウレタンは、ポリジエンジオール系ポリウレタンである。別の実施形態では、ポリジエンジオール系ポリウレタンは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールあるいはこれらの組合せであり、好ましくはポリブタジエンジオールである。
別の実施形態では、成分C)は、ポリジオール系ポリウレタンである。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
ポリジオール系ポリウレタンの例としては、以下に限定されないが、ポリエステルポリオール及び種子油系ポリオールから形成されるポリウレタンが挙げられる。
一つの実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンと、熱可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。
別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタン及び熱可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。さらに別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
本発明のいくつかの実施形態では、オレフィンマルチブロックインターポリマーは、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーであって、次の特徴、
(1)0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mn;
(2)TREFを使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子画分であって、該画分が少なくとも0.5且つ最大約1までのブロックインデックスを有することを特徴とする少なくとも1つの分子画分;
(3)約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、及び密度d(g/cm)〔この場合に、Tm及びdの数値は、次の関係、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
に対応する〕;
(4)約1.7〜約3.5のMw/Mn〔及び融解熱ΔH(J/g)及び最大DSCピークと最大CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、この場合にΔT及びΔHの数値は、次の関係、
ΔHが0より大きく且つ最大130 J/gまでの場合には、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81
ΔHが130 J/gより大きい場合には、ΔT≧48℃
を有し、
前記CRYSTAFピークは累積ポリマーの少なくとも5%を使用して決定され、且つ前記ポリマーの5%未満が、特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、前記CRYSTAF温度は30℃である〕;
(5)前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定される300%歪及び1サイクルにおける弾性回復率(Re)(%)及び密度d(g/cm)〔この場合に、Re及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす〕;
(6)TREFを用いて分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも少なくとも5%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分〔この場合に、前記比較ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及び前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する〕;又は、
(7)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)〔この場合に、G’(25℃)とG’(100℃)の比は、約1:1〜約9:1の範囲にある〕
の1つ又はそれ以上を有するエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーである。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、組成物の全重量に基づいて20重量%以下の量で存在する。別の実施形態では、少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、組成物の全重量に基づいて10重量%以下の量で存在する。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、0.90g/cc〜1.3g/ccの密度、及び/又は1g/10分〜300g/10分のメルトインデックス(I)、及び/又は500g/モル〜1,000,000g/モルの数平均分子量を有する。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、組成物の全重量に基づいて15〜40重量%のジイソシアネートを含む組成物から形成される。別の実施形態では、ジイソシアネートは芳香族ジイソシアネートである。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、(i)組成物の全重量に基づいて50〜75重量%のポリジエンジオールを含む及び/又は(ii)組成物の全重量に基づいて5〜15重量%の連鎖延長剤を含む組成物から形成される。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンは、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネート又は少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンは、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンは、ポリエステルと、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンは、ポリエステルと、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの混合物とから誘導される化学単位を含む。別の実施形態では、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの重量比は、約1:1である。
本発明のいくつかの実施形態では、ポリエステルは、カプロラクトンから形成される。
本発明のいくつかの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、カプロラクトンから誘導されるモノマー単位を含む。一つの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、N−オクチルピロリドンから誘導されるジオール誘導体から誘導されるモノマー単位を含む。一つの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールから誘導されるモノマー単位を含む。一つの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、ポリエーテルから誘導されるモノマー単位を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、熱可塑性ポリウレタンは、PELLETHANE(商標)ポリウレタンである。
本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンは、0.90g/cc〜1.3g/ccの密度及び/又は1g/10分〜10g/10分のメルトインデックス(I)を有する。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明の組成物は、1種又はそれ以上の添加剤を含む。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明の組成物は、さらに、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ乳酸、及びポリアミドエステルからなる群より選択される極性ポリマーを含む。
本発明はまた、以下の請求項のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つ構成要素を含む物品を提供する。
一つの実施形態では、物品は、シート、カーペット、接着剤、ワイヤーシース、ケーブル、防護服、自動車部品、履物要素、被覆剤、又はフォームラミネート、自動車スキン、オーニング、防水シート、屋根葺用品、ステアリングホイール、粉体塗料、粉末スラッシュ成形物、耐久消費財、グリップ、ハンドル、コンピュータ構成要素、ベルト、アップリケ、履物要素、コンベヤー又はタイミングベルト、あるいは織物である。
別の実施形態では、物品は、押出しシート間の結合層、押出しフィルム間の結合層、押出し形材間の結合層、キャストシート間の結合層、キャストフィルム間の結合層、又はキャスト形材間の結合層である。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される押出しシートを提供する。別の実施形態では、シートは、30ダイン/cm以上、好ましくは33ダイン/cm以上、さらに好ましくは35ダイン/cm以上の表面エネルギーを有する。別の実施形態では、シートは、10ミル〜1000ミル、好ましくは15ミル〜500ミル、さらに好ましくは20ミル〜100ミルの厚みを有する。
本発明はまた、本発明の組成物から形成されるものである塗装支持体を提供する。一つの実施形態では、塗料は、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリオール及びアルコールからなる群より選択される少なくとも1種の添加剤を含む。別の実施形態では、塗料は水性塗料である。別の実施形態では、塗料は有機溶媒系である。
本発明はまた、次の、(a)極性ポリマーを含む組成物から形成される支持体と、(b)本発明の組成物から形成される成形オーバーレイとを含むオーバーモールド品を提供する。一つの実施形態では、極性ポリマーはポリカーボネートである。
本発明はまた、次の、(a)本発明の組成物から形成される支持体と、(b)極性ポリマーを含む組成物から形成される成形オーバーレイとを含むオーバーモールド品を提供する。一つの実施形態では、物品は、グリップ、ハンドル又はベルトの形状である。
本発明はまた、第一の層と第二の層とを含む積層構造物であって、第一の層が本発明の組成物から形成されるものであり、及び第二の層が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものである積層構造物を提供する。一つの実施形態では、前記の層の一つはフォームの形態である。別の実施形態では、前記の層の一つは、織物の形態である。別の実施形態では、積層構造物は、オーニング、防水シート又は自動車スキン又はステアリングホイールの形態である。別の実施形態では、第二の層は、ポリカーボネートを含む組成物から形成される。
本発明はまた、第一の構成要素と第二の構成要素とを含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が本発明の組成物から形成されるものである成形品を提供する。一つの実施形態では、物品は、自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト又は耐久消費財である。
本発明はまた、本発明の組成物を含む分散物を提供する。一つの実施形態では、分散物は、さらに、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ、ポリオール、アルコール、及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種の添加剤を含む。別の実施形態では、分散物は水性分散物である。別の実施形態では、分散物は有機溶媒系分散物である。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む射出成形品を提供する。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含むRF溶接品を提供する。
本発明はまた、第一の構成要素と第二の構成要素を含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が本発明の組成物から形成されるものである成形品を提供する。一つの実施形態では、物品は、自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト、合成皮革又は耐久消費財である。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む物製品を提供する。一つの実施形態では、物品は、靴アウトソール、靴ミッドソール、靴ユニットソール、オーバーモールド品、天然皮革製品、合成皮革製品、靴の甲、積層品、被覆製品、ブーツ、サンダル、雨靴、プラスチック靴、及びこれらの組合せからなる群より選択される。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む熱成形シートを提供する。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む自動車部品を提供する。一つの実施形態では、前記部品は、計器パネル又はドアパネルである。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む合成皮革を提供する。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む人工芝を提供する。
本発明はまた、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む接着剤を提供する。本発明はまた、本発明の接着剤と、ケブラーから形成される少なくとも1つの要素を含む被覆支持体を提供する。
本発明はまた、成分A、成分B及び成分Cを溶融混合することを含む本発明の組成物の製造方法を提供する。別の実施形態では、成分A、成分B及び成分Cは、同時に混合される。別の実施形態では、成分A、成分B及び成分Cは、連続的に任意の順序で混合される。別の実施形態では、溶融混合は押出機で行う。別の実施形態では、溶融混合は「インライン」配合法で行う。「インライン配合法」などの用語は、組成物の諸成分を押出機又はその他の装置の一部に連続的に供給し、混合し、混合された成分を含む組成物を前記の押出機又はその他の装置の一部から排出し、場合によってはさらに製品、例えばフィルム、シート、繊維などに加工する方法、典型的には連続法を意味する。
本発明の組成物は、本明細書に記載の実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
本発明の組成物のポリマー成分は、本明細書に記載の実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
本発明の物品は、本明細書に記載の実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
本発明の方法は、本明細書に記載の実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
ポリジエン系及びポリジオール系ポリウレタン
本発明の組成物に使用するのに適したポリジエン系ポリウレタンは、国際公開第WO2007/033117号明細書及び国際出願第PCT/US2006/035384号明細書(それぞれは参照することにより本明細書に完全に組み込まれる)に記載されている。「ポリジエン系熱可塑性ポリウレタン」、「ポリジエン系ポリウレタン」、「pd−TPU」などの用語は、少なくとも1個のイソシアネート反応性基、例えば、ヒドロキシル基及び/又はアミン基、好ましくはヒドロキシル基を含むポリジエンから部分的に形成されているポリウレタンポリマーを意味する。「ポリジエンジオール系熱可塑性ポリウレタン」、「ポリジエンジオール系ポリウレタン」などの用語は、少なくとも2個のヒドロキシル基を含むポリジエンジオールから部分的に形成されているポリウレタンポリマーを意味する。「ジオール系熱可塑性ポリウレタン」、「d−TPU」などの用語は、ジオールから部分的に形成されているポリウレタンポリマーを意味する。ジオールは、天然起源のジオール又はpd−TPUのいずれかであり得る。
一つの実施形態では、成分C)は、ポリジエン系ポリウレタンである。好ましい実施形態では、ポリジエン系ポリウレタンは、ポリジエンジオール系ポリウレタンである。別の実施形態では、ポリジエンジオール系ポリウレタンは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールあるいはこれらの組合せであり、好ましくはポリブタジエンジオールである。
別の実施形態では、成分C)は、ポリジオール系ポリウレタンである。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
一つの実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、1.00g/cc以下、好ましくは0.99g/cc以下、さらに好ましくは0.98g/cc以下の密度を有する。別の実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、0.94g/cc以上、好ましくは0.95g/cc以上、さらに好ましくは0.96g/cc以上の密度を有する。別の実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、0.94g/cc〜1.00g/cc、好ましくは0.96g/cc〜0.99g/cc、さらに好ましくは0.96g/cc〜0.98g/ccの密度を有する。
別の実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、20g/10分以下、好ましくは15g/10分以下、さらに好ましくは10g/10分以下のメルトインデックス(I)を有する。別の実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、0.5g/10分以上、好ましくは1g/10分以上、さらに好ましくは2g/10分以上のメルトインデックス(I)を有する。別の実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、0.5g/10分〜20g/10分、好ましくは1g/cc〜15g/10分、さらに好ましくは2g/cc〜10g/10分のメルトインデックス(I)を有する。
一つの実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、ポリジイソシアネートから形成されるハードセグメントを、ポリウレタンの全重量に基づいて20〜40重量%、好ましくは25〜35重量%の量で含む。
一つの実施形態では、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、4〜24個の炭素を有する共役ジエン、好ましくは4〜8個の炭素を有する共役ジエンから形成されるポリジエンジオール系ポリウレタンである。典型的なジエンとしては、ブタジエン及びイソプレンが挙げられ、典型的なポリジエンとしては、ポリブタジエン及びポリイソプレン、並びに水素化ポリブタジエン及び水素化ポリイソプレンが挙げられる。好ましい実施形態では、これらのポリジエンは、分子中に少なくとも1個、さらに好ましくは少なくとも2個のヒドロキシル基を有し、且つ典型的には、500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3,000g/モルのMnを有する。好ましくは、ポリジエンジオールは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールであり、さらに好ましくはポリブタジエンジオールである。
別の実施形態では、ポリジエン系ポリウレタンは、ポリジエンジオール系ポリウレタンであり、それは15〜40重量%のジイソシアネート、50〜75重量%のポリジエンジオール、及び5〜15重量%の連鎖延長剤を含む組成物から形成され、それぞれの重量%(wt%)は組成物の全重量に基づく。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールであり、好ましくはポリブタジエンジオールである。別の実施形態では、ジイソシアネートは、脂肪族又は芳香族ジイソシアネート、好ましくは芳香族ジイソシアネート、さらに好ましくは4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。さらに別の実施形態では、連鎖延長剤は、脂肪族ジオールである。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3,000g/モルのMnを有する。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、水素化されていない。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、水素化されている。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、部分的に水素化されている。
別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、天然起源のジオールから形成される。本明細書で使用されるように、「天然起源のジオール」、「天然油ポリオール」等の用語は、農産物、例えば種子油、例えばダイズ油、ヒマワリ油、トウモロコシ油及びナタネ油から誘導されるジオールを意味する。このようなジオールは、ジエン性不飽和を含有していてもよいし又は含有していなくてもよい。種子油トリグリセリドの組成は、十分に理解されている。トリグリセリドは、グリセリンの脂肪酸エステルであり、その組成は油の起源に左右される。使用される命名法は、油脂工業での標準であり、脂肪酸中の炭素の数が最初に示され、次いで括弧内に不飽和の部位の番号が示される。これらの油から誘導される代表的な脂肪酸又はエステルとしては、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルが挙げられる。これらのトリグリセリドからポリオールを製造するためには、多量の不飽和を含む油が望ましい。油、例えばダイズ油、ナタネ油及びヒマワリ油は、これらが含む飽和脂肪酸の量が比較的少ないことから許容できるが、これに対してヤシ油などの原料は、飽和脂肪酸の量が多いのでさらに精製又は純化しないと使用できないと考えられる。
ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、前記のような実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含有していてもよい。
本発明のポリウレタンは、それぞれ独立して、分子の両端に結合されているか又は分子内にペンダント状に結合されている少なくとも1個(好ましくは約2個)の「イソシアネート反応性基」を含むポリジオール又は官能性ポリジエンから作製される。この官能基は、イソシアネートと反応して共有結合を形成する基のいずれかであり得る。この官能基は、好ましくは「活性水素原子」を含有し、典型的な例はヒドロキシル、一級アミン、二級アミン、スルフヒドリル、及びこれらの混合物である。「活性水素原子」という用語は、その分子内の配置のために、KohlerによってJ. Am. Chemical Soc., 49, 31-81 (1927)(参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載されているように、Zerewitinoff試験に従って活性を示す水素原子を指す。ポリジエン系ポリウレタンの不飽和セグメントの含有量は、ポリウレタンの全重量に基づいて1〜95重量%、好ましくは10〜50重量%である。好ましい実施形態では、ポリウレタン成分は、ポリジエンジオールから作製される。別の実施形態では、前記ポリウレタンは、ヒドロキシル以外に「イソシアネート反応基」を含む官能化ポリジエンから作製される。
このような官能性ポリジエンを作製する1つの方法は、共役ジエンを二官能価の開始剤の両端からアニオン重合によって成長させる2工程法である。ポリジエンの分子量は、共役ジエンと開始剤とのモル比によって調節される。第2の工程では、次いで末端を、アルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド又はプロピレンオキシド)でキャップして不飽和ジオールを製造する。この具体的な方法は、米国特許第4,039,593号明細書(参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載されている。このような方法では、過剰のアルキレンオキシドを付加し、ポリジエンの両端に短いポリ(アルキレンオキシド)鎖を形成することが可能である。このような材料は、本発明の範囲内にある。
官能性ポリジエンを作製するのに使用される共役ジエンは、典型的には4〜24個の炭素、好ましくは4〜8個の炭素を含む。典型的なジエンとしては、ブタジエン及びイソプレンが挙げられ、典型的な官能性ポリジエンは、それぞれエチレンオキシドでキャップされたポリブタジエン及びポリイソプレンである。これらのポリジエンは、分子当たり少なくとも1個の官能基を有し、典型的には500〜10,000g/モル(g/モル)、好ましくは500〜5,000g/モルの数平均分子量(Mn)を有する。官能基は、好ましくはヒドロキシル基である。2つの好ましいポリジエンジオールは、ポリブタジエンジオール及びポリイソプレンジオールであり、さらに好ましくはポリブタジエンジオールである。
一つの実施形態では、少なくとも1種のポリジエンジオール系ポリウレタンは、水素化されていないポリジエンジオールから形成される。別の実施形態では、少なくとも1種のポリジエンジオール系ポリウレタンは、水素化ポリジエンジオールから形成される。別の実施形態では、少なくとも1種のポリジエンジオール系ポリウレタンは、部分水素化ポリジエンジオールから形成される。
「水素化」という用語は、当分野で公知であり、ポリジエンジオール内の二重結合の水素化(水素とアルケン基との反応)に関連して使用され、また最終(水素化)生成物に関連して使用される。「水素化」という用語は、ポリジエンジオール内の全ての二重結合の完全水素化、又は二重結合のほぼ完全な水素化(ほぼ95%を超える)を指す。「部分水素化」という用語は、水素化反応、及び最終生成物に関連して使用され、その両方においてポリジエンジオール内の二重結合のかなりの量(ほぼ約5モル%を超える)は水素化されていない。
本発明の実施に際して使用されるポリウレタンは、ポリジオール及び/又は官能性ポリジエンを、イソシアネートと、場合によっては連鎖延長剤とを反応させることによって作製される。「プレポリマー」法では、典型的には、1種又はそれ以上のポリジオール及び/又は官能性ポリジエンを、1種又はそれ以上のイソシアネートと反応させてプレポリマーを形成する。プレポリマーは、1種又はそれ以上の連鎖延長剤とさらに反応させる。あるいは、ポリウレタンは、全ての反応剤のワンショット反応によって作製されていてもよい。典型的なポリウレタンは、5,000〜100,0000g/モル、好ましくは10,000〜500,000g/モル、さらに好ましくは20,000〜100,000g/モルの数平均分子量を有する。
ポリジエンジオール及び対応するポリウレタンのいくつかの例は、Pytela et al, 「Novel Polybutadiene Diols for Thermoplastic Polyurethanes」, International Polyurethane Conference, PU Lat. Am. 2001;及びPytela et al, 「Novel Thermoplastic Polyurethanes for Adhesives and Sealants」, Adhesives & Sealant Industry, June 2003, pp.45-51に記載されている;それぞれは、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる。いくつかの水素化ポリジエンジオール及び対応するポリウレタンの例は、国際公開第WO99/02603号明細書;及び対応する欧州特許EP0994919B1号明細書に記載されている;それぞれは、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる。これらの参考文献で論じられているように、水素化は、種々の確立された方法、例えば参照することにより本明細書に完全に組み込まれる米国特許第5,039,755号明細書におけるように、触媒、例えばラネーニッケル、貴金属、例えば白金、可溶性遷移金属触媒及びチタン触媒の存在下で水素化によって行い得る。また、ポリマーは、異なるジエンブロックを有していてもよく、これらのジエンブロックは、米国特許第5,229,464号明細書(参照することにより本明細書に完全に組み込まれる)に記載されているように選択的に水素化し得る。
本発明のポリポリウレタンのハードセグメントの調製に使用するのに適したジイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート及び脂環式ジイソシアネート並びにこれらの化合物の2種又はそれ以上の組合せが挙げられる。ジイソシアネート(OCN−R−NCO)から誘導される構造単位の例は、以下の式(I)、
(式中、Rは、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基である)
で表される。これらのジイソシアネートの代表例は、米国特許第4,385,133号;同第4,522,975号;及び同第5,167,899号明細書(それぞれは、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる)に見い出すことができる。
好ましいジイソシアネートとしては、以下に限定されないが、4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、p−フェニレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、1,4−ジイソシアナト−シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン及び2,4−トルエンジイソシアネートが挙げられる。さらに好ましいのは、4,4’−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン及び4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタンである。一つの実施形態では、ジイソシアネートは、4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタンである。
一つの実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンと、熱可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。
別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタン及び熱可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。さらに別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
ジイソシアネートとしては、また、脂肪族及び脂環式イソシアネート化合物、例えば1,6−ヘキサメチレン−ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート;1−イソシアナト−3,5,5−トリメチル−1−3−イソシアナトメチルシクロヘキサン;2,4−及び2,6−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物;4,4’−、2,2’−及び2,4’−ジシクロヘキシル−メタンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物が挙げられる。また、1,3−テトラメチレンキシレンジイソシアネートが本発明で使用できる。イソシアネートは、有機イソシアネート、変性イソシアネート、イソシアネート系プレポリマー及びこれらのイソシアネートの2種又はそれ以上の混合物から選択し得る。
上記のように、ポリウレタンは、「ワンショット」法で実質的に同時に全ての成分を混合することによって作製できるし、又は「プレポリマー法」で成分を段階的に添加することによって作製でき、両方の方法は、任意の添加剤の存在下で、又は該添加剤を添加せずに実施される。ポリウレタン形成反応は、イソシアネートとヒドロキシル又はその他の官能基との反応を促進する適切な触媒を添加して又は添加せずに、バルク又は溶液中で行うことができる。これらのポリウレタンの典型的な作製の例は、米国特許第5,864,001号明細書(参照することにより本明細書に完全に組み込まれる)に記載されている。
本発明のポリウレタンのハードセグメントの他の主要成分は、この技術分野で周知である少なくとも1種の連鎖延長剤である。知られているように、連鎖延長剤がジオールである場合には、得られる生成物は熱可塑性ポリウレタン(TPU)である。連鎖延長剤がジアミン又はアミノアルコールである場合には、得られる生成物は、技術的には熱可塑性ポリ尿素(TPUU)である。
本発明で使用し得る連鎖延長剤は、2個又はそれ以上の官能基、好ましくは2個の官能基によって特徴付けられる。前記官能基のそれぞれは、「活性水素原子」を含む。これらの官能基は、好ましくは、ヒドロキシル基、一級アミノ基、二級アミノ基、又はこれらの基の2つ又はそれ以上の混合物の形である。「活性水素原子」という用語は、その分子内の配置のために、KohlerによってJ. Am. Chemical Soc., 49, 31-81 (1927)に記載されているようなZerewitinoff試験による活性を示す水素原子を指す。
連鎖延長剤は、脂肪族、脂環式又は芳香族であってもよく、ジオール、ジアミン及びアミノアルコールによって代表される。二官能価の連鎖延長剤の具体例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及びその他のペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、その他の2−エチル−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びその他のヘキサンジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)−シクロヘキサン、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、Esterdiol 204(TCI Americaから入手できるプロパン酸、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチル−、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピルエステル)、N−メチルエタノールアミン、N−メチルイソプロピルアミン、4−アミノシクロヘキサノール、1,2−ジアミノテアン、1,3−ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン、トルエン−2,4−ジアミン及びトルエン−1,6−ジアミンである。2〜8個の炭素原子を含む脂肪族化合物が好ましい。熱可塑性又は可溶性ポリウレタンを製造すべきである場合には、連鎖延長剤は、本質的に二官能価である。アミン連鎖延長剤としては、以下に限定されないが、エチレンジアミン、モノメタノールアミン及びプロピレンジアミンが挙げられる。
慣用されている線状連鎖延長剤は、一般には、400g/モル(又はダルトン)以下の分子量を有することを特徴とするジオール、ジアミン又はアミノアルコール化合物である。これに関連して、「線状」とは、第三級炭素に由来する分岐が含まれないことを意味する。適当な連鎖延長剤の例は、次式、HO−(CH−OH、HN−(CH−NH及びHN−(CH−OH(式中、「n」は、典型的には1〜50の数である)で表される。
一つの一般的な連鎖延長剤は、1,4−ブタンジオール(「ブタンジオール」又は「BDO」)であり、次式、HO−CHCHCHCH−OHで表される。その他の適当な連鎖延長剤としては、エチレングリコール;ジエチレングリコール;1,3−プロパンジオール;1,6−ヘキサンジオール;1,5−ヘプタンジオール;トリエチレングリコール;及びこれら連鎖延長剤の2種又はそれ以上の組合せが挙げられる。
一般的に400又はg/モル以下の分子量を有することを特徴とするジオール、ジアミン又はアミノアルコール化合物である環式連鎖延長剤も適している。これに関連して、「環式」とは、環構造を意味し、典型的な環構造としては、ヒドロキシルアルキル分岐を有する5〜8員環構造が挙げられるが、これらに限定されない。環式連鎖延長剤の例は、次式、HO−R−(環)−R’−OH及びHO−R−O−(環)−O−R’−OH(式中、R及びR’は、1〜5個の炭素を有するアルキル鎖であり、それぞれの環は、5〜8員を有し、好ましくは全部が炭素である)で表される。これらの例において、末端−OHの一つ又は両方は、−NH2で置換することができる。適当な環式連鎖延長剤としては、シクロヘキサンジメタノール(「CHDM」)及びヒドロキノンビス−2−ヒドロキシエチルエーテル(HQEE)が挙げられる。CHDM、すなわち好ましい環式連鎖延長剤の構造単位は、次式、HO−CH−(シクロヘキサン環)−CH−OHで表される。
連鎖延長剤は、具体的な反応剤成分の選択、ハードセグメント及びソフトセグメントの所望の量、並びに良好な機械的性質、例えば弾性率及び引裂強さを提供するのに十分なインデックスによって決定される量でポリウレタンに導入される。本発明の実施に際して使用されるポリウレタン組成物は、組成物の全重量に基づいて2〜25重量%、好ましくは3〜20重量%、さらに好ましくは4〜18重量%の連鎖延長剤成分を含有し得る。
所望ならば、場合により、多くの場合に「連鎖停止剤」と呼ばれる少量のモノヒドロキシ官能性又はモノアミノ官能性化合物を使用して、分子量を調節してもよい。このような連鎖停止剤の具体例は、プロパノール、ブタノール、ペンタノール及びヘキサノールである。連鎖停止剤は、使用される場合は、典型的には、ポリウレタン組成物をもたらす反応混合物全体の0.1重量%〜2重量%の少量で存在する。
当業者には周知であるように、イソシアネート基と全官能基との比は、ポリマーのMnを決定する。場合によっては、ごくわずかに過剰のイソシアネートを使用することが望ましい。
線状の高Mnポリマーについては、鎖当たり2個の官能基を有する出発材料が望ましい。しかし、様々な官能基を有する出発材料に対応することが可能である。例えば、1個の官能性末端を有するポリジエンが、反復イソシアネート連鎖延長剤部分からなる中間部分を有するポリウレタンの両末端をキャップするために使用できる。2個よりも多い官能基を有するポリジエンは、分岐ポリマーを形成する。架橋及びゲルが問題となり得るが、官能性の度合いが高すぎる場合には、これをプロセス条件によって調節することができる。このような分岐ポリマーは、場合によっては望ましいいくつかの流動学的特性、例えば高い溶融強度を示す。
場合によっては、ウレタン基の形成を促進又は助長する触媒を、配合に使用してもよい。有用な触媒の具体例は、オクタン酸第一錫、ジラウリル酸ジブチル錫、オレイン酸第一錫、チタン酸テトラブチル錫、塩化トリブチル錫、ナフテン酸コバルト、ジブチル錫オキシド、酸化カリウム、塩化第二錫、N,N,N,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、ビス[2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル]エーテル、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン;ジルコニウムキレート、アルミニウムキレート及び炭酸ビスマスである。触媒は、使用される場合は、典型的には、ポリウレタン形成成分の全量に基づいて、0.001重量%以下から2重量%以上までの範囲にあり得る触媒量で用いられる。
本発明の実施に際して使用されるポリウレタンの特性を変えるために、添加剤を場合により使用してもよい。添加剤は、当分野及び文献で既に知られているような慣用の量で含有させ得る。具体的な所望の特性をポリウレタンに提供するために、通常、添加剤、例えば種々の酸化防止剤、紫外線防止剤、ワックス、増粘剤及び充填剤が使用される。充填剤が使用される場合には、充填剤は、有機充填剤又は無機充填剤であってもよいが、一般には、無機充填剤、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム、シリカ等である。また、繊維状充填剤、例えばガラス繊維又は炭素繊維を、ある一定の特性を付与するために添加してもよい。
本発明の好ましい実施形態では、ポリウレタンは、ポリジエンジオール、イソシアネート及び連鎖延長剤、好ましくは脂肪族連鎖延長剤から形成される。別の実施形態では、ポリジエンジオール系ポリウレタンは、水素化される。
別の実施形態では、ポリジエンジオールは、4〜24個の炭素を有する共役ジエン、好ましくは4〜8個の炭素を有する共役ジエンから形成される。上記のように、典型的なジエンとしては、ブタジエン及びイソプレンが挙げられ、典型的なポリジエンとしては、ポリブタジエン及びポリイソプレン、並びに水素化ポリブタジエン及び水素化ポリイソプレンが挙げられる。好ましい実施形態では、これらのポリジエンは、分子内に少なくとも1個、さらに好ましくは少なくとも2個のヒドロキシル基を有し、典型的には500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3,000g/モルのMnを有する。好ましくは、ポリジエンジオールは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールであり、さらに好ましくはポリブタジエンジオールである。
別の実施形態では、ポリジエンジオール系ポリウレタンは、組成物の全重量に基づいて、15〜40重量%のジイソシアネート、50〜75重量%のポリジエンジオール及び5〜15重量%の連鎖延長剤を含む組成物から形成される。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、ポリブタジエンジオール又はポリイソプレンジオールであり、好ましくはポリブタジエンジオールである。別の実施形態では、ジイソシアネートは、脂肪族又は芳香族ジイソシアネート、さらに好ましくは4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。さらに別の実施形態では、連鎖延長剤は、脂肪族ジオールである。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3000g/モルのMnを有する。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、水素化されていない。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、水素化されている。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、部分的に水素化されている。
本発明の実施に際して使用されるポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、上記の実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
オレフィンマルチブロックインターポリマー
オレフィンマルチブロックインターポリマーは、国際出願第PCT/US05/008917号明細書、米国出願公開第2006/0199914号明細書、米国仮出願第60/876287号明細書、及び米国仮出願60/876287号明細書(それぞれ、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる)に記載されている。
「結晶性」という用語は、用いられる場合には、示差走査熱量測定法(DSC)又は同等の方法で測定されるような一次転移又は結晶融点(Tm)を有するポリマーを指す。この用語は、「半結晶性」という用語と同義的に使用し得る。「非結晶性」という用語は、示差走査熱量測定法(DSC)又は同等の技術で測定されるような結晶融点(Tm)がないポリマーを指す。
「オレフィンマルチブロックインターポリマー」、「マルチブロックインターポリマー」、「マルチブロックコポリマー」、「セグメント化コポリマー」などの用語は、好ましくは線状に結合された2つ又はそれ以上の化学的に異なる領域又はセグメント(「ブロック」と呼ぶ)を含むポリマー、すなわちペンダント又はグラフト様式で結合されよりもむしろ、重合されたエチレン性官能基に関して末端と末端が結合されている化学的に区別される単位を含むポリマーを指す。好ましい実施形態では、ブロックは、その中に組み込まれたコモノマーの量又は種類、このような組成のポリマーに起因する密度、結晶化度の量、微結晶サイズ、立体規則性(アイソタクチック又はシンジオタクチック)、部分規則性又は部分不規則性のタイプ又は程度、分岐、例えば長鎖分岐又は過剰分岐の量、均質性、あるいはその他の任意の化学的又は物理的特性において異なる。従来技術のブロックポリマー、例えば連続モノマー付加重合法、流動触媒重合法、又はアニオン重合法で製造されるコポリマーと比べて、本発明の実施に際して使用されるマルチブロックコポリマーは、好ましい実施形態においてその調製に使用される多重触媒と組み合わせた連鎖移動剤(shuttling agent)の効果に起因する両方の多分散性インデックス(PDI又はM/M又はMWD)の固有分布、ブロック長分布、及び/又はブロック数分布によって特徴付けられる。代表的なオレフィンマルチブロックインターポリマーとしては、The Dow Chemical Companyによって製造され、商品名INFUSE(商標)として販売されているオレフィンマルチブロックインターポリマーが挙げられる。
別の実施形態では、オレフィンマルチブロックインターポリマーは、連続法で製造される場合には、1.7〜3.5、好ましくは1.8〜3、さらに好ましくは1.8〜2.5、よりさらに好ましくは1.8〜2.2、最も好ましくは1.8〜2.1のPDIを有すると特徴付けられる。バッチ法又はセミバッチ法で製造される場合には、前記ポリマーは、1.0〜3.5、好ましくは1.3〜3、さらに好ましくは1.3〜2.5、よりさらに好ましくは1.4〜2.0、最も好ましくは1.4〜1.8のPDIを有する。
「エチレンマルチブロックコポリマー」などの用語は、エチレンと1種又はそれ以上の共重合性コモノマーとから誘導される単位であって、その中のエチレン誘導単位がポリマー中に少なくとも1個のブロック又はセグメントの複数の重合したモノマー単位、好ましくは少なくとも90モル%、さらに好ましくは少なくとも95モル%、最も好ましくは少なくとも98モル%のブロックを含むものであるマルチブロックコポリマーを意味する。全ポリマー重量に基づいて、本発明の実施に際して使用されるエチレンマルチブロックコポリマーは、好ましくは、25〜97%、さらに好ましくは40〜96%、よりさらに好ましくは55〜95%、最も好ましくは65〜85%のエチレン含有率を有する。連続法で製造される場合には、前記ポリマーは、望ましくは、1.7〜3.5、好ましくは1.8〜3、さらに好ましくは1.8〜2.5、最も好ましくは1.8〜2.2のPDIを有する。バッチ法又はセミバッチ法で製造される場合には、前記ポリマーは、1.0〜3.5、好ましくは1.3〜3、さらに好ましくは1.3〜2.5、よりさらに好ましくは1.4〜2.0、最も好ましくは1.4〜1.8のPDIを有する。
好ましい実施形態では、オレフィンマルチブロックインターポリマーは、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーである。別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、50モル%を超えるエチレン(重合性モノマーの全モルに基づく)を含む。
エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、次の特徴、
(1)0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mn;又は
(2)TREFを使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子画分であって、該画分が少なくとも0.5且つ最大約1までのブロックインデックスを有することを特徴とする少なくとも1つの分子画分;又は
(3)約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、及び密度d(g/cm)〔この場合に、Tm及びdの数値は、次の関係、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
に対応する〕;又は
(4)約1.7〜約3.5のMw/Mn〔及び融解熱ΔH(J/g)及び最大DSCピークと最大CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、この場合にΔT及びΔHの数値は、次の関係、
ΔHが0より大きく且つ最大130 J/gまでの場合には、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81
ΔHが130 J/gより大きい場合には、ΔT≧48℃
を有し、
前記CRYSTAFピークは累積ポリマーの少なくとも5%を使用して決定され、且つ前記ポリマーの5%未満が、特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、前記CRYSTAF温度は30℃である〕;又は
(5)前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定される300%歪及び1サイクルにおける弾性回復率(Re)(%)及び密度d(g/cm)〔この場合に、Re及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす〕;又は
(6)TREFを用いて分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも少なくとも5%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分〔この場合に、前記比較ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及び前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する〕;又は、
(7)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)〔この場合に、G’(25℃)とG’(100℃)の比は、約1:1〜約9:1の範囲にある〕
の1つ又はそれ以上を有する。
一つの実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、上記の特性(1)〜(7)の一つを有する。別の実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、少なくとも上記の特性(1)を有する。
別の実施形態において、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、上記の特性(1)〜(7)の2つ又はそれ以上の組合せを有する。別の実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、少なくとも上記の特性(1)を、上記の特性(2)〜(7)の追加の2つ又はそれ以上と組み合わせて有する。
別の実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、次の特徴、
(a)約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、及び密度d(g/cm)を有する〔この場合に、Tm及びdの数値は、次の関係、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
に対応する〕、又は
(b)約1.7〜約3.5のMw/Mnを有し、且つ融解熱ΔH(J/g)及び最大DSCピークと最大CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられる〔この場合に、ΔT及びΔHの数値は、次の関係、
ΔHが0より大きく且つ最大130 J/gまでの場合には、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81
ΔHが130 J/gより大きい場合には、ΔT≧48℃
を有し、
前記CRYSTAFピークが累積ポリマーの少なくとも5%を使用して決定され、且つ前記ポリマーの5%未満が、特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、前記CRYSTAF温度が30℃である〕;又は
(c)前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定される300%歪及び1サイクルにおける弾性回復率(Re)(%)によって特徴付けられ、且つ密度d(g/cm)を有する〔この場合に、Re及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係、
Re>1481−1629(d)
を満たす〕;又は
(d)TREFを用いて分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも少なくとも5%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分を有する〔この場合に、前記比較ランダムエチレンインターポリマーは同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及び前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する〕;又は、
(e)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)に特徴付けられる〔この場合に、G’(25℃)とG’(100℃)の比は、約1:1〜約10:1の範囲にある〕;又は
(f)TREFを使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子画分であって、該画分が少なくとも0.5且つ最大約1までのブロックインデックス及び約1.3をよりも大きい分子量分布Mw/Mnを有することを特徴とする少なくとも1つの分子画分、又は
(g)0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mn
の一つ又はそれ以上によって特徴付けられる。
一つの実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、上記の特性(a)〜(g)の一つを有する。別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、少なくとも上記の特性(g)を有する。
別の実施形態では、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、上記の特性(a)〜(g)の2つ又はそれ以上の組合せを有する。別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、少なくとも上記の特性(g)を、上記の2つ又はそれ以上の追加の特性(a)〜(f)と組み合わせて有する。
エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、典型的には、エチレンと1種又はそれ以上の共重合性α−オレフィンコモノマーとを、化学的又は物理的性質が異なる2つ又はそれ以上の重合したモノマー単位の多数のブロック又はセグメントによって特徴付けられる重合した形態で含む。すなわち、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、ブロックインターポリマー、好ましくはマルチブロックインターポリマー又はコポリマーである。「インターポリマー」及び「コポリマー」という用語は、本明細書では同義的に使用される。いくつかの実施形態では、マルチブロックコポリマーは、次式、
(AB)
(式中、nは少なくとも1、好ましくは1よりも大きい整数、例えば2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、又はそれ以上であり、「A」はハードブロック又はセグメントを表し、「B」はソフトブロック又はセグメントを表す)で表すことができる。好ましくは、AとBは、実質的に分岐した形又は実質的に星形の様式とは対照的に、実質的に線状で連結される。別の実施形態では、Aブロック及びBブロックは、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布する。言い換えれば、ブロックコポリマーは、通常、以下のような構造を有していない。
AAA−AA−BBB−BB
さらに別の実施形態では、ブロックコポリマーは、通常、異なるコモノマー(1種又は複数)を含む第3のタイプのブロックを有していない。さらに別の実施形態では、ブロックA及びブロックBのそれぞれは、ブロック内に実質的にランダムに分布したモノマー又はコモノマーを有する。言い換えれば、ブロックAもブロックBも、異なる組成の2つ又はそれ以上のサブセグメント(又はサブブロック)、例えばチップセグメントを含有せず、ブロックの残りとは実質的に異なる組成を有する。
マルチブロックポリマーは、典型的には、種々の量の「ハード」セグメント及び「ソフト」セグメントを含む。「ハード」セグメントとは、エチレンがポリマーの重量に基づいて、約95重量%を超える量で、好ましくは約98重量%を超える量で存在している重合単位のブロックを指す。言い換えれば、ハードセグメント中のコモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)は、ポリマーの重量に基づいて約5重量%未満、好ましくは約2重量%未満である。いくつかの実施形態では、ハードセグメントは、全部が又は実質的に全部がエチレンを含む。一方、「ソフト」セグメントとは、コモノマー含有量(エチレン以外のモノマーの含有量)がポリマーの重量に基づいて約5重量%を超える、好ましくは約8重量%を超える、約10重量%を超える、又は約15重量%を超える重合単位のブロックを指す。いくつかの実施形態では、ソフトセグメント中のコモノマー含有量は、約20重量%を超える、約25重量%を超える、約30重量%を超える、約35重量%を超える、約40重量%を超える、約45重量%を超える、約50重量%を超える、又は約60重量%を超えるものであり得る。
ソフトセグメントは、多くの場合、ブロックインターポリマー中に、ブロックインターポリマーの全重量の約1重量%〜約99重量%、好ましくはブロックインターポリマーの全重量の約5重量%〜約95重量%、約10重量%〜約90重量%、約15重量%〜約85重量%、約20重量%〜約80重量%、約25重量%〜約75重量%、約30重量%〜約70重量%、約35重量%〜約65重量%、約40重量%〜約60重量%、又は45重量%〜約55重量%存在させることができる。逆に言えば、ハードセグメントは、同様の範囲で存在させることができる。ソフトセグメントの重量%及びハードセグメントの重量%は、DSC又はNMRから得られるデータに基づいて算出することができる。このような方法及び計算は、Colin L.P.Shan,Lonnie Hazlittらの出願人名で、2006年3月15日付けで出願され且つDow Global Technologies Inc.に譲渡された「Ethylene/α−Olefin Block Interpolymers」という名称の同時に出願された米国特許出願第11/376,835号明細書(分かった場合に挿入)(代理人整理番号385063−999558)に開示されており、その開示はその全体を参照することによって本明細書に組み込まれる。
一つの態様では、本発明の実施形態で使用されるエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、約1.7〜約3.5のMw/Mn、及び少なくとも1つの融点Tm(℃)並びに密度d(g/cm)を有し、この場合に、これらの変数の数値は、次の関係、
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)、好ましくは、
Tm≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)、さらに好ましくは、
Tm≧858.91−1825.3(d)+1112.8(d)
に対応する。
このような融点/密度の関係を、図1に例示する。融点が密度の低下と共に低下するエチレン/α−オレフィンの従来のランダムコポリマーとは異なり、本発明のインターポリマー(ひし形で表す)は、特に密度が約0.87g/cc〜約0.95g/ccの間にある場合には、密度と実質的に関連がない融点を示す。例えば、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccの範囲にある場合には、約110℃〜約130℃の範囲内にある。いくつかの実施形態では、このようなポリマーの融点は、密度が約0.875g/cc〜約0.945g/ccの範囲ある場合には、約115℃〜約125℃の範囲内にある。
別の態様では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、エチレンと1種又はそれ以上のα−オレフィンとを重合した形で含有し、且つ最大結晶化分析分画(Crystallization Analysis Fractionation)(「CRYSTAF」)ピークの温度を差し引いた最大示差走査熱量測定(「DSC」)ピークの温度として定義されるΔT(℃)、及び融解熱ΔH(J/g)によって特徴付けられ、ΔT及びΔHは、ΔHが最大130 J/gまでの場合には、次の関係、
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+64.38、さらに好ましくは、
ΔT≧−0.1299(ΔH)+65.95
を満たす。また、ΔTは、ΔHが130 J/gよりも大きい場合には48℃以上である。CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5%を使用して測定され(すなわち、このピークは、累積ポリマーの少なくとも5%を示さなければならない)、且つポリマーの5%未満が特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、CRYSTAF温度は30℃であり、ΔHはJ/gの融解熱の数値である。さらに好ましくは、最大CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも10%を含む。図2は、本発明のポリマー及び比較例ポリマーのプロットされたデータを表す。積分ピーク面積及びピーク温度は、機器製造業者によって供給されるコンピュータ描画プログラムによって算出される。ランダムエチレンオクテン比較ポリマーについて示される斜線は、式ΔT=−0.1299(ΔH)+62.81に対応する。
さらに別の態様では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、昇温溶出分別法(「TREF」)を使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記分子画分が前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも高い、好ましくは少なくとも5%高い、さらに好ましくは少なくとも10%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分を有し、この場合に前記比較ランダムエチレンインターポリマーは同じコモノマー(1種又は複数)を含有し且つメルトインデックス、密度、及び前記ブロックインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する。好ましくは、比較インターポリマーのMw/Mnもまた、前記ブロックインターポリマーのMw/Mnの10%以内にある及び/又は比較インターポリマーは、前記ブロックインターポリマーの全コモノマー含有量の10%以内の全コモノマー含有量を有する。
さらに別の態様では、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムについて測定される300%歪及び1サイクルでの弾性回復率Re(%)によって特徴付けられ且つ密度d(g/cm)を有し、この場合にRe及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係、
Re>1481−1629(d);好ましくは、
Re≧1491−1629(d);さらに好ましくは、
Re≧1501−1629(d);及びよりさらに好ましくは、
Re≧1511−1629(d)
を満たす。
図3は、ある種の本発明のインターポリマー及び従来のランダムコポリマーから製造される非延伸フィルムについての弾性回復率に対する密度の影響を示す。同じ密度について、本発明のインターポリマーは、実質的により高い弾性回復率を有する。
いくつかの実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、10MPaを超える引張強さ、好ましくは≧11MPaの引張強さ、さらに好ましくは≧13MPaの引張強さ、及び/又は11cm/分のクロスヘッド分離速度において少なくとも600%、さらに好ましくは少なくとも700%、よりさらに好ましくは少なくとも800%、最も好ましくは少なくとも900%の破断点伸びを有する。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、(1)1〜50、好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10の貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃);及び/又は(2)80%未満、好ましくは70%未満、特別には60%未満、50%未満、又は40%未満、0%の圧縮永久歪まで低下する70℃圧縮永久歪を有する。
さらに別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、80%未満、70%未満、60%未満、又は50%未満の70℃圧縮永久歪を有する。好ましくは、前記インターポリマーの70℃圧縮永久歪は、40%未満、30%未満、20%未満であり、且つ約0%まで低下してもよい。
いくつかの実施形態では、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、85 J/gよりも小さい融解熱及び/又は100ポンド/フィート2(4800Pa)以下、好ましくは50ポンド/フィート2(2400Pa)以下、特に5ポンド/フィート2(240Pa)以下、及び0ポンド/フィート2(0 Pa)程度の低いペレットブロッキング強度を有する。
別の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、重合した形で、少なくとも50モル%のエチレンを含有し且つ80%未満、好ましくは70%未満又は60%未満、最も好ましくは40〜50%よりも小さい70℃圧縮永久歪、及び0%近くまで低下した70℃圧縮永久歪を有する。
いくつかの実施形態では、前記マルチブロックコポリマーは、ポアソン分布よりもむしろSchulz−Flory分布に適合するPDIを有する。このコポリマーは、さらに、多分散ブロック分布及びブロックサイズの多分散分布の両方を有し、且つブロック長の最も可能性の高い分布を有すると特徴付けられる。好ましいマルチブロックコポリマーは、末端ブロックを含め4個以上のブロック又はセグメントを含むマルチブロックコポリマーである。さらに好ましくは、このコポリマーは、末端ブロックを含めて少なくとも5個、10個又は20個のブロック又はセグメントを含む。
コモノマー含有量は、任意の適当な方法を使用して測定し得、核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づいた方法が好ましい。また、比較的幅広いTREF曲線を有するポリマー又はポリマーのブレンドについては、ポリマーは、最初に、TREFを使用して10℃以下の溶出温度範囲を有する画分それぞれに分画されることが望ましい。すなわち、各溶出画分は、10℃以下の収集温度ウインドウを有する。この方法を使用すると、前記ブロックインターポリマーは、比較インターポリマーの対応する画分よりも高いモノマーモル含有量を有するこのような画分を少なくとも1つ有する。
別の態様では、マルチブロックインターポリマーは、オレフィンインターポリマーであって、好ましくはエチレンと1種又はそれ以上の共重合性コモノマーとを重合した形で含有し、化学的又は物理的性質が異なる2個又はそれ以上の重合したモノマー単位の多数のブロック(すなわち、少なくとも2個のブロック)又はセグメントによって特徴付けられるオレフィンインターポリマー(ブロックドインターポリマー)、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。好ましくは、前記ブロックインターポリマーは、40℃〜130℃の間で溶出するピーク(しかし、個々の画分を採取及び/又は単離せずに)であって(しかし、単なる分子画分ではない)、前記ピークが、半値全幅(FWHM)面積計算を使用して展開される場合には赤外線分光法によって評価されるコモノマー含有量を有し、前記と同じ溶出温度で及び半値全幅(FWHM)面積計算を用いて展開される比較ランダムエチレンインターポリマーピークのコモノマー含有量よりも高い、好ましくは少なくとも5%高い、さらに好ましくは少なくとも10%高いコモノマー平均モル含有率を有することを特徴とするピークを有し、この場合に比較ランダムエチレンインターポリマーは、前記と同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及びブロックドインターポリマーのコモノマーモル含有率(ポリマー全体に基づく)の10%以内のモル含有率を有する。好ましくは、比較インターポリマーのMw/Mnはまた、ブロックドインターポリマーのMw/Mnの10%以内にある及び/又は比較インターポリマーは、ブロックドインターポリマーの全コモノマー含有量の10重量%以内の全コモノマー含有量を有する。半値全幅(FWHM)算出は、ATREF赤外線検出器からのメチル:メチレンの応答面積の比[CH/CH]に基づき、この場合に最大(最高)ピークはベースラインから特定され、次いでFWHM面積が測定される。ATREFピーク使用して測定される分布について、FWHM面積は、TとTの間の曲線下面積として定義され、この場合にTとTは、ピーク高さを2で割り、次いでATREF曲線の左部分及び右部分を横切るベースラインに対して水平な線を引くことによって、ATREFピークの左部分及び右部分に対して位置決定される。コモノマー含有量についての検量線は、ランダムエチレン/α−オレフィンコポリマーを使用し、TREFピークのFWHM面積比に対してNMRからのコモノマー含量をプロットして作成される。この赤外法については、検量線が関心の同じコモノマー種について作成される。本発明のポリマーのTREFピークのコモノマー含有量は、TREFピークのFWHMのメチル:メチレンの面積比[CH/CH]を使用してこの検量線を参照することによって測定できる。
コモノマー含有量は、任意の適当な方法を使用して測定し得、核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく方法が好ましい。この方法を使用すると、前記ブロックインターポリマーは、対応する比較インターポリマーよりも高いコモノマーモル含有量を有する。
好ましくは、エチレンと1−オクテンとのインターポリマーについて、ブロックインターポリマーは、40℃と130℃の間で溶出するTREF画分のコモノマー含有量であって、量(−0.2013)T+20.07に等しいか又はそれよりも多い、さらに好ましくは量(−0.2013)T+21.07に等しいか又はそれよりも多いコモノマー含有量を有する(式中、Tは、℃で測定される比較されるTREF画分のピーク溶出温度の数値である)。
図4は、エチレンと1−オクテンとのブロックインターポリマーの実施形態をグラフとして表し、この場合に数種の比較エチレン/1−オクテンインターポリマー(ランダムコポリマー)についてのTREF溶出温度に対するコモノマー含有量のプロットは、(−0.2013)T+20.07を表す線(実線)に適合する。式(−0.2013)T+21.07についての線は、破線で示される。本発明の数種のブロックエチレン/1−オクテンインターポリマー(マルチブロックコポリマー)の画分についてのコモノマー含有量も示される。ブロックインターポリマーの画分の全てが、同等の溶出温度でのいずれの線よりも著しく高い1−オクテン含有量を有する。この結果は、本発明のインターポリマーの特徴であり、結晶性及び非晶性の両方を有する、ポリマー鎖内の区別されるブロックの存在に起因すると考えられる。
図5は、実施例5のポリマー(マルチブロックインターポリマー)及び比較例Fのポリマー(2種類の触媒を使用する同時重合からの2種類のポリマーの物理的ブレンド)のポリマー画分のTREF曲線とコモノマー含有量をグラフで示す。両方のポリマーについて40〜130℃、好ましくは60℃〜95℃で溶出するピークを3つの部分に分別し、それぞれの部分は10℃よりも小さい温度範囲にわたって溶出する。実施例5についての実際のデータを、三角で表す。当業者は、異なるコモノマーを含むインターポリマーについて、及び同じモノマーの比較インターポリマー、好ましくはメタロセン又はその他の均一触媒組成物を使用して製造されるランダムコポリマーから得られるTREF値に適合した比較として使用される線について適切な検量線を作成し得ることを理解できる。本発明のインターポリマーは、同じTREF溶出温度での検量線から測定される値より大きい、好ましくは少なくとも5%大きい、さらに好ましくは少なくとも10%大きいコモノマーモル含有量によって特徴付けられる。
本明細書に記載の上記の態様及び特性の他に、本発明のポリマーは、1つ又はそれ以上の以上の追加の特性によって特徴付けることができる。一つの態様では、本発明のポリマーは、オレフィンインターポリマーであって、好ましくはエチレンと1種又はそれ以上の共重合性コモノマーとを重合した形で含有し、化学的又は物理的性質が異なる2種又はそれ以上の重合したモノマー単位の多数のブロック又はセグメントによって特徴付けられるオレフィンインターポリマー(ブロックドインターポリマー)であり、最も好ましくはマルチブロックコポリマーであり、前記ブロックインターポリマーは、TREF増分を使用して分別した場合に40℃〜130℃で溶出する分子画分を有し、前記画分が上記と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも高いコモノマーモル含有率、好ましくは少なくとも5%高い、さらに好ましくは少なくとも10%、15%又は25%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分を有し、この場合に前記比較ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1種又は複数)(好ましくは、これは同じコモノマー(1種又は複数)である)を含み且つメルトインデックス、密度、及びブロックインターポリマーのコモノマーモル含有率(ポリマー全体に基づく)の10%以内のモル含有率を有する。好ましくは、比較インターポリマーのMw/Mnもまた、ブロックインターポリマーのMw/Mnの10%以内にある及び/又は比較インターポリマーは、ブロックインターポリマーの全コモノマー含有量の10%以内の全コモノマー含有量を有する。
好ましくは、前記インターポリマーは、エチレンと少なくとも1種のα−オレフィンとのインターポリマー、特に約0.855〜約0.935g/cmの全ポリマー密度を有するインターポリマーであり、さらに特別には約1モル%を超えるコモノマーを有するポリマーについては、このブロックドインターポリマーは、量(−0.1356)T+13.89に相当するか又はそれよりも多い、さらに好ましくは量(−0.1356)T+14.93に相当するか又はそれよりも多い、最も好ましくは量(−0.2013)T+21.07に相当するか又はそれよりも多い40〜130℃の間で溶出するTREF画分のコモノマー含有量を有する(式中、Tは、℃で測定される比較されるTREF画分のピークATREF溶出温度の数値である)。
好ましくは、エチレンと少なくとも1種のα−オレフィンとの前記インターポリマー、特に0.855〜約0.935g/cm3の全ポリマー密度を有するインターポリマー、さらに特別には約1モル%を超えるコノモノマーを有するポリマーについて、ブロックドインターポリマーは、量(−0.2013)T+20.07に相当するか又はそれよりも多い、さらに好ましくは量(−0.2013)T+21.07以上の40℃〜130℃の間で溶出するTREF画分のコモノマー含有量を有する(式中、Tは、℃で測定される比較されるTREF画分のピーク溶出温度の数値である)。
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィンインターポリマー、好ましくはエチレンと1種又はそれ以上の共重合性コモノマーとを重合した形で含有し、化学的又は物理的性質が異なる2種又はそれ以上の重合したモノマー単位の多数のブロック又はセグメントによって特徴付けられるオレフィンインターポリマー(ブロックインターポリマー)、最も好ましくはマルチブロックコポリマーであり、前記ブロックインターポリマーは、TREF増分を使用して分別した場合に、40℃〜130℃の間で溶出し、少なくとも約6モル%のコモノマー含有量を有するどの画分も約100℃を超える融点を有することを特徴とする分子画分を有する。約3モル%〜約6モル%のコモノマー含有量を有する画分については、どの画分も約110℃以上のDSC融点を有する。さらに好ましくは、少なくとも1モル%のコモノマーを有する前記ポリマー画分は、式、
Tm≧(−5.5926)(画分中のコモノマーモル%)+135.90
に対応するDSC融点を有する。
さらに別の態様では、本発明のポリマーは、オレフィンインターポリマー、好ましくはエチレンと1種又はそれ以上の共重合性コモノマーとを重合した形で含有し、化学的又は物理的性質が異なる2種又はそれ以上の重合したモノマー単位の多数のブロック又はセグメントによって特徴付けられるオレフィンインターポリマー(ブロックインターポリマー)、最も好ましくはマルチブロックコポリマーであり、前記ブロックインターポリマーは、TREF増分を使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、約76℃以上のATREF溶出温度を有するどの画分も、式、
融解熱(J/gm)≦(3.1718)(ATREF溶出温度(℃))−136.58
に対応する、DSCで測定される融解エンタルピー(融解熱)を有することを特徴とする分子画分を有する。
本発明のブロックインターポリマーは、TREF増分を使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、40℃と約76℃未満の温度の間のATREF溶出温度を有するどの画分も、式、
融解熱(J/gm)≦(1.1312)(ATREF溶出温度(℃))+22.97
に対応する、DSCで測定される融解エンタルピー(融解熱)を有することを特徴とする分子画分を有する。
赤外線検出器によるATREFピークコモノマー組成の測定
TREFピークのコモノマー組成は、Polymer Char,Valencia,Spainから入手できるIR4赤外線検出器を使用して測定できる。
検出器の「組成モード」は、2800〜3000cm−1の領域における固定型狭帯域赤外線フィルターである測定センサー(CH)及び組成センサー(CH)を装備している。測定センサーは、ポリマー上のメチレン(CH)炭素(これは、溶液中のポリマー濃度に直接に関係する)を検出し、これに対して組成センサーは、ポリマーのメチル(CH)基を検出する。測定シグナル(CH)で割り算した組成シグナル(CH)の数学的比率は、溶液中の測定されるポリマーのコモノマー含有量に敏感であり、その応答は、公知のエチレンα−オレフィンコポリマー標準を用いて較正される。
ATREF装置と共に使用される場合の検出器は、TREFプロセス中に溶出したポリマーの濃度(CH)及び組成(CH)シグナル応答の両方を提供する。ポリマー特異的検量線は、既知のコモノマー含有量(好ましくはNMRによって測定される)を有するポリマーについてCHとCHとの面積比を測定することによって作成することができる。ポリマーのATREFピークのコモノマー含有量は、個々のCH及びCH応答についての面積比(すなわち、コノマー含有量に対する面積比CH/CH)の基準較正を適用することによって推定できる。
ピークの面積は、適切なベースラインを適用してTREFクロマトグラムから個々のシグナル応答を積分した後に半値全幅(FWHM)計算を使用して算出できる。半値全幅の算出は、ATREF赤外線検出器からのメチルとメチレンの応答面積比[CH/CH]に基づき、最大(最高)ピークがベースラインから特定され、次いでFWHM面積が決定される。ATREFピークを使用して測定される分布については、FWHM面積は、T1とT2との間の曲線下面積として定義され、この場合にT1及びT2は、ピーク高さを2で割り算し、次いでATREF曲線の左部分及び右部分を横切るベースラインに対して水平な線を引くことによってATREFピークの左右に対して位置決定される。
このATREF赤外法においてポリマーのコモノマー含有量を測定するための赤外線分光法の適用は、原理上は、次の参考文献:Markovich, Ronald P.;Hazlitt, Lonnie G.;Smith, Linley;「Development of gel-permeation chromatography-Fourier transform infrared spectroscopy for characterization of ethylene-based polyolefin copolymers」,Polymeric Materials Science and Engineering (1991), 65, 98-100;及びDeslauriers, P.J.;Rohlfing, D.C.; Shieh, E.T.;「Quantifying short chain branching microstructures in ethylene-1-olefin copolymers using size exclusion chromatography and Fourier transform infrared spectroscopy (SEC-FTIR)」, Polymer (2002), 43, 59-170に記載されているようなGPC/FTIRシステムの適用と同様であり、両方の参考文献は、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれる。
別の実施形態では、マルチブロックエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックスABI及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mnによって特徴付けられる。平均ブロックインデックスABIは、5℃の増加で、20℃〜110℃の分取TREFにおいて得られるポリマー画分のそれぞれについてのブロックインデックス(「BI」)の重量平均である。
ABI=Σ(wBI
(式中、BIは、分取TREFにおいて得られる本発明のエチレン/α−オレフィンインターポリマーのi番目の画分についてのブロックインデックスであり、及びwはi番目の画分の重量%である)。
それぞれのポリマー画分について、BIは、次の2つの式(その両方が同じBI値を与える)の1つで定義される。
式中、Tはi番目の画分についての分取ATREF溶出温度(好ましくは、ケルビン温度で表される)であり、Pはi番目の画分についてのエチレンモル画分であり、これは上記のようにNMR又はIRによって測定できる。PABは、全エチレン/α−オレフィンインターポリマー(分別前)のエチレンモル分率であり、これもまたNMR又はIRによって測定できる。T及びPは、純粋な「ハードセグメント」(これはインターポリマーの結晶性セグメントを指す)についてのATREF溶出温度及びエチレンモル画分である。一次近似として、「ハードセグメント」について実際の値が利用できない場合には、T及びPの値は、高密度ポリエチレンホモポリマーについての値に設定される。本明細書において行われる計算については、Tは372°Kであり、Pは1である。
ABは、同じ組成で及びPABのエチレンモル分率を有するランダムコポリマーについてのATREF溶出温度である。TABは、次の式、
LnPAB=α/TAB+β
(式中、α及びβは、多数の公知のランダムエチレンコポリマーを使用して検量線作成によって決定できる2つの定数である)
から算出できる。α及びβが装置間で変化し得ることが認められるべきである。また、興味あるポリマー組成を用いて及び画分として同様の分子量範囲においてそれら自体の検量線を作成することが必要である。わずかな分子量の影響がある。この検量線が同様の分子量範囲から得られる場合、このような影響は本質的に無視できる。いくつかの実施形態において、ランダムエチレンコポリマーは、次の関係、
LnP=−237.83/TATREF+0.639
を満たす。
xoは、同じ組成を有し且つPのエチレンモル画分を有するランダムコポリマーについてのATREF温度である。TXOは、LnP=α/TXO+βから算出できる。逆に、PXOは、同じ組成及びTのATREF温度を有するランダムコポリマーについてのエチレンモル画分であり、LnPXO=α/T+βから算出できる。
それぞれの分取TREF画分についてブロックインデックス(BI)が得られると、ポリマー全体についての重量平均ブロックインデックスABIを算出できる。いくつかの実施形態では、ABIは、0より大きいが、約0.3よりも小さいか又は約0.1〜約0.3である。別の実施形態では、ABIは、約0.3より大きく且つ最大約1.0である。好ましくは、ABIは、約0.4〜約0.7、約0.5〜約0.7、又は約0.6〜約0.9の範囲にあるべきである。いくつかの実施形態では、ABIは、約0.3〜約0.9、約0.3〜約0.8、又は約0.3〜約0.7、約0.3〜約0.6、約0.3〜約0.5、又は約0.3〜約0.4の範囲にある。別の実施形態では、ABIは、約0.4〜約1.0、約0.5〜約1.0、又は約0.6〜約1.0、約0.7〜約1.0、約0.8〜約1.0、又は約0.9〜約1.0の範囲にある。
マルチブロックエチレン/α−オレフィンインターポリマーの別の特徴は、マルチブロックエチレン/α−オレフィンインターポリマーが、分取TREFで得ることができる少なくとも1つのポリマー画分を含有し、該画分が約0.1より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックスと、約1.3より大きい分子量分布M/Mとを有することにある。いくつかの実施形態では、ポリマー画分は、約0.6より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、約0.7より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、約0.8より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、又は約0.9より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックスを有する。別の実施形態では、ポリマー画分は、約0.1より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、約0.2より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、約0.3より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、約0.4より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックス、又は約0.4より大きく且つ最大約1.0までのブロックインデックスを有する。さらに別の実施形態では、ポリマー画分は、約0.1より大きく且つ最大約0.5までのブロックインデックス、約0.2より大きく且つ最大約0.5までのブロックインデックス、約0.3より大きく且つ最大約0.5までのブロックインデックス、又は約0.4より大きく且つ最大約0.5までのブロックインデックスを有する。さらに別の実施形態では、ポリマー画分は、約0.2より大きく且つ最大約0.9までのブロックインデックス、約0.3より大きく且つ最大約0.8までのブロックインデックス、約0.4より大きく且つ最大約0.7までのブロックインデックス、又は約0.5より大きく且つ最大約0.6までのブロックインデックスを有する。
エチレンとα−オレフィンとのコポリマーについて、マルチブロックインターポリマーは、好ましくは、(1)少なくとも1.3のPDI、さらに好ましくは少なくとも1.5のPDI、少なくとも1.7のPDI、又は少なくとも2.0のPDI、最も好ましくは少なくとも2.6のPDI、最大5.0の最大値までのPDI、さらに好ましくは3.5の最大値までのPDI、特に2.7の最大値までのPDI;(2)80 J/g以下の融解熱;(3)少なくとも50重量%のエチレン含有量;(4)−25℃未満、さらに好ましくは−30℃未満のガラス転移温度T、及び/又は(5)一つ又は唯一つのTを有する。
また、マルチブロックインターポリマーは、log(G’)が100℃の温度で400kPa以上、好ましくは1.0MPa以上であるような貯蔵弾性率G’を単独で又は本明細書に開示に任意の他の特性と組み合わせて有することができる。さらにまた、マルチブロックインターポリマーは、ブロックコポリマーの特徴であり、従ってオレフィンコポリマー、特にエチレンと1種又はそれ以上のC3−8脂肪族α−オレフィンとのコポリマーについてこれまで知られていない0〜100℃の範囲の温度の関数として比較的平坦な貯蔵弾性率を有する(図6に例示される)(これに関連して、「比較的平坦な」という用語は、logG’(パスカル)が50〜100℃の間、好ましくは0℃〜100℃の間で1桁未満まで低下することを意味する)。
マルチブロックインターポリマーは、さらに、少なくとも90℃の温度で1mmの熱機械的分析(TMA)針入深度及び3kpsi(20MPa)〜13kpsi(90MPa)の曲げ弾性率によって特徴付け得る。あるいは、マルチブロックインターポリマーは、少なくとも104℃の温度で1mmの熱機械的分析針入深度及び少なくとも3kpsi(20MPa)の曲げ弾性率を有することができる。これらは、90mm未満の耐摩耗性(又は体積減少)を有すると特徴付け得る。図7は、他の公知のポリマーと比較した、マルチブロックインターポリマーについての屈曲弾性率に対するTMA(1mm)を表す。マルチブロックインターポリマーは、他のポリマーよりも著しくよい可撓性−耐熱性バランスを有する。
さらに、マルチブロックエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.01〜2000g/10分、好ましくは0.01〜1000g/10分、さらに好ましくは0.01〜500g/10分、特に0.01〜100g/10分のメルトインデックスIを有することができる。ある実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.01〜10g/10分、0.5〜50g/10分、1〜30g/10分、1〜6g/10分又は0.3〜10g/10分のメルトインデックスIを有する。ある実施形態では、エチレン/α−オレフィンポリマーのメルトインデックスは、1g/10分、3g/10分又は5g/10分である。
マルチブロックインターポリマーは、1,000g/モル〜5,000,000g/モル、好ましくは1,000g/モル〜1,000,000g/モル、さらに好ましくは10,000g/モル〜500,000g/モル、特に10,000g/モル〜300,000g/モルの分子量Mを有し得る。本発明のポリマーの密度は、0.80〜0.99g/cmであり得、好ましくは、エチレン含有ポリマーについては0.85g/cm〜0.97g/cmであり得る。ある実施形態においては、エチレン/α−オレフィンポリマーの密度は、0.860〜0.925g/cm又は0.867g/cm〜0.910g/cmの範囲にある。
マルチブロックインターポリマーの製造方法は、以下の特許出願明細書、2004年3月17日付け出願の米国仮出願第60/553,906号明細書;2005年3月17日付け出願の米国仮出願第60/662,937号明細書;2005年3月17日付け出願の米国仮出願第60/662,939号明細書;2005年3月17日付け出願の米国仮出願第60/5662938号明細書;2005年3月17日付け出願のPCT出願第PCT/US2005/008916号明細書;2005年3月17日付け出願のPCT出願第PCT/US2005/008915号明細書;及び2005年3月17日付け出願のPCT出願第PCT/US2005/008917号明細書に開示されており、これらは全て、その全体を本明細書において参照することによって組み込まれる。例えば、1つのこのような方法は、エチレンと、場合によってエチレン以外の1種又はそれ以上の付加重合性モノマーとを、付加重合条件下で、触媒組成物であって、
(A)高いコモノマー組み込みインデックスを有する第一のオレフィン重合触媒、
(B)触媒(A)のコモノマー組み込みインデックスの90%未満、好ましくは50%未満、最も好ましくは5%未満のコモノマー組み込みインデックスを有する第二のオレフィン重合触媒、及び
(C)可逆的連鎖移動剤(chain shuttling agent)
を組み合わせることによって得られる混合物又は反応生成物を含む触媒組成物と接触させることを含む。
代表的な触媒及び可逆的連鎖移動剤は、次の通りである。
触媒(A1)は、国際公開第WO03/40195号明細書、米国出願公開第2003US0204017号明細書、米国出願第10/429,024号明細書(2003年5月2日出願)、及び国際公開第WO04/24740号明細書の教示に従って調製される[N−(2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−イソプロピルフェニル)(α−ナフタレン−2−ジイル(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。
触媒(A2)は、国際公開第WO03/40195号明細書、米国出願公開2003US0204017号明細書、米国出願第10/429,024号明細書(2003年5月2日出願)、及び国際公開第WO04/24740号明細書の教示に従って調製される[N−2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル)アミド)(2−メチルフェニル)(1,2−フェニレン−(6−ピリジン−2−ジイル)メタン)]ハフニウムジメチルである。
触媒(A3)は、ビス[N,N’’’−(2,4,6−トリ(メチルフェニル)アミド)エチレンジアミン]ハフニウムジベンジルである。
触媒(A4)は、米国出願公開US−A−2004/0010103号明細書の教示に実質的に従って調製されるビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)シクロヘキサン−1,2−ジイルジルコニウム(IV)ジベンジルである。
触媒(B1)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジルである。
触媒(B2)は、1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(2−メチルシクロヘキシル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジルである。
触媒(C1)は、米国特許第6,268,444号明細書の教示に実質的に従って調製される(t−ブチルアミド)ジメチル(3−N−ピロリル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチルである。
触媒(C2)は、米国出願公開US−A−2003/004286号明細書の教示に実質的に従って調製される(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,7a−η−インデン−1−イル)シランチタニウムジメチルである。
触媒(C3)は、米国出願公開US−A−2003/004286号明細書の教示に実質的に従って調製される(t−ブチルアミド)ジ(4−メチルフェニル)(2−メチル−1,2,3,3a,8a−η−s−インダセン−1−イル)シランチタニウムジメチルである。
触媒(D1)は、Sigma−Aldrich社から入手できるビス(ジメチルジシロキサン)(インデン−1−イル)塩化ジルコニウムである。
可逆的移動剤(shuttling agent)
用いる可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛、ジ(i−ブチル)亜鉛、ジ(n−ヘキシル)亜鉛、トリエチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリエチルガリウム、i−ブチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)、n−オクチルアルミニウム ジ(ピリジン−2−メトキシド)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(n−ペンチル)アミド)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド、n−オクチルアルミニウム ジ(エチル(1−ナフチル)アミド)、エチルアルミニウム ビス(t−ブチルジメチルシロキシド)、エチルアルミニウム ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)、エチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)、n−オクチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)及びエチル亜鉛(t−ブトキシド)が挙げられる。
好ましくは、前記方法は、相互変換できない多数の触媒を用いる、2種又はそれ以上のモノマー、より特別にはエチレンとC3−20オレフィン又はシクロオレフィン、最も特別にはエチレンとC4−20α−オレフィンのブロックコポリマー、特別にはマルチブロックコポリマー、好ましくは線状マルチブロックコポリマーを形成する連続溶液法の形態をとる。すなわち、触媒は化学的に異なる。連続溶液重合条件下で、この方法は理想的には、高いモノマー転化率でのモノマーの混合物の重合に適している。これらの重合条件下で、可逆的連鎖移動剤から触媒への可逆的移動(shuttling)は、鎖成長に比べて有利になり、そしてマルチブロックコポリマー、詳細には線状マルチブロックコポリマーが高い効率で形成される。
マルチブロックインターポリマーは、逐次的モノマー付加重合法、流動触媒重合法、アニオン及びカチオンリビング重合法により作製される従来のランダムコポリマー、ポリマーの物理的ブレンド、及びブロックコポリマーと区別することができる。詳細には、同等の結晶性又は弾性率で同じモノマー及びモノマー含有量のランダムコポリマーと比較して、本発明のインターポリマーは、融点によって測定されるよい(高い)耐熱性、高いTMA針入温度、高い高温引張強さ、及び/又は動的機械的分析によって測定される高い高温ねじり貯蔵弾性率を有する。同じモノマー及びモノマー含有量を有するランダムコポリマーと比較して、本発明のインターポリマーは、低い圧縮永久歪(特に、高温で)、低い応力緩和、高い耐クリープ性、高い引裂強さ、高い耐ブロッキング性、高い結晶化(固化)温度に起因する迅速な硬化、高い回復率(特に高温で)、良好な耐摩耗性、高い収縮力、並びに良好な油及び充填剤許容性を有する。
マルチブロックインターポリマーはまた、独特な結晶化及び分岐分布関係を示す。すなわち、本発明のインターポリマーは、特に、同じモノマー及びモノマー量を含むランダムコポリマー又は同等の全体密度でのポリマーの物理的ブレンド、例えば高密度ポリマーと低密度コポリマーのブレンドと比較して、融解熱の関数として、CRYSTAF及びDSCを使用して測定される最大ピーク温度の間の比較的大きな差を有する。本発明のインターポリマーのこの固有の特徴は、ポリマー骨格内のブロックにおけるコモノマーの独特な分布に起因すると考えられる。特に、本発明のインターポリマーは、異なるコモノマー含有量(ホモポリマーブロックを含む)の交互ブロックを含有していてもよい。本発明のインターポリマーはまた、異なる密度又はコモノマー含有量のポリマーブロックの数及び/又はブロックサイズの分布を含んでもよく、これはSchultz−Flory型の分布である。さらに、本発明のインターポリマーはまた、実質的には、ポリマーの密度、弾性率及び形態と無関係である固有のピーク融点及び結晶化温度プロフィールを有する。好ましい実施形態では、ポリマーの微結晶性の程度は、1.7未満、又は1.5未満、最低1.3未満のPDI値においてさえも、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーと区別できる特徴的な球晶及びラメラを実証する。
さらに、マルチブロックインターポリマーは、ブロッキネス(blockiness)の程度又は量に影響を及ぼす技術を用いて作製し得る。すなわち、コモノマーの量及び各ポリマーブロック又はセグメントの長さは、触媒と可逆的移動剤の比率及び種類、並びに重合の温度及びその他の重合の変数を制御することによって変えることができる。この現象の驚くべき利点は、ブロッキネスの程度が増大するにつれて、得られるポリマーの光学的性質、引裂強さ及び高温回復特性が改善されるという知見である。特に、曇り度が低下するが、これに対して透明度、引裂強さ及び高温回復特性は、ポリマー中のブロックの平均数の増大につれて上昇する。可逆的移動剤及び所望の連鎖移動能(低レベルの連鎖停止反応で高い可逆的移動速度)を有する触媒の組合せを選択することによって、別の形態のポリマー停止反応が効率的に抑制される。従って、β−水素化物脱離は、本発明の実施形態のエチレン/α−オレフィンコモノマー混合物の重合においてほとんど観察されず、得られる結晶ブロックは高度に、又は実質的に完全に線状であり、長鎖分岐をほとんど又は全く有していない。
高結晶性鎖末端を有するポリマーは、本発明に実施形態に従って選択的に作製できる。エラストマー用途において、非結晶性ブロックで終わるポリマーの相対量を減少させると、結晶性領域に対する分子間希釈効果を低下させる。この結果は、可逆的連鎖移動剤、及び水素又は他の連鎖反応停止剤に対して適切な応答を有する触媒を選択することによって得ることができる。具体的には、高結晶性ポリマーを生成する触媒が、連鎖反応停止に対して結晶性の低いポリマーセグメントを生成する原因である触媒(例えば、高いコモノマー組み込み、レジオ−エラー(regio-error)、又はアタクチックポリマー形成によって)よりも感受性である(例えば、水素の使用による)場合には、高結晶性ポリマーセグメントがそのポリマーの末端部分を優先的に占有する。得られる末端基が結晶性であるばかりではなく、連鎖停止の際に、高結晶性ポリマー形成性の触媒部位は、ポリマー形成の再開始に再利用可能である。従って、最初に形成されたポリマーは、別の高結晶性ポリマーセグメントである。従って、得られるマルチブロックコポリマーの両端は、優先的に高結晶性である。
本発明の実施形態で使用されるエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーは、好ましくは、エチレンと少なくとも1種のC−C20α−オレフィンとのインターポリマーである。エチレンとC−C20α−オレフィンとのコポリマーが、特に好ましい。このインターポリマーは、さらにC−C18ジオレフィン及び/又はアルケニルベンゼンを含有していてもよい。エチレンと重合させるのに有用な適当な不飽和コモノマーとしては、例えばエチレン性不飽和モノマー、共役又は非共役ジエン、ポリエン、アルケニルベンゼンなどが挙げられる。このようなコモノマーの例としては、C−C20α−オレフィン、例えばプロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどが挙げられる。1−ブテン及び1−オクテンが、特に好ましい。他の適切なモノマーとしては、スチレン、ハロ置換又はアルキル置換スチレン、ビニルベンゾシクロブタン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、及びナフテン系炭化水素(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン及びシクロオクテン)が挙げられる。
エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーが好ましいポリマーであるが、その他のエチレン/オレフィンポリマーも使用し得る。本明細書において使用されるオレフィンとは、少なくとも1個の炭素−炭素二重結合を有する不飽和炭化水素系化合物のファミリーを指す。触媒の選択に応じて、任意のオレフィンが本発明の実施形態において使用し得る。好ましくは、適当なオレフィンは、ビニル不飽和を含むC−C20脂肪族及び芳香族化合物、並びに環状化合物、例えばシクロブテン、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、及びノルボルネン、例えば以下に限定されないが、5位及び6位がC−C20ヒドロカルビル又はシクロヒドロカルビル基で置換されたノルボルネンが挙げられる。このようなオレフィンの混合物、及びこのようなオレフィンとC−C40ジオレフィン化合物との混合物も挙げられる。
オレフィンモノマーの例としては、以下に限定されないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、及び1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン、4−ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、シクロペンテン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、シクロオクテン、C−C40ジエン、例えば以下に限定されないが1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、その他のC−C40α−オレフィンなどが挙げられる。ある実施形態では、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン又はこれらの組合せである。ビニル基を含む任意の炭化水素が、本発明の実施形態で使用し得るが、実用上の問題、例えばモノマー入手性、コスト、及び得られたポリマーから未反応モノマーを都合よく除去できることが、モノマーの分子量が過度に大きくなるにつれてより問題になり得る。
本明細書に記載の重合法は、モノビリデン芳香族モノマー、例えばスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレンなどを含むオレフィンポリマーの製造に十分に適している。特に、エチレンとスチレンを含むインターポリマーは、本明細書の教示に従うことによって作製できる。場合により、エチレン、スチレン及びC−C20αオレフィンを含有し、場合によりC−C20ジエンを含む改良された特性を有するコポリマーが作製できる。
適当な非共役ジエンモノマーは、6〜15個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖又は環状炭化水素ジエンであり得る。適当な非共役ジエンの例としては、以下に限定されないが、直鎖非環式ジエン、例えば1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、分岐鎖非環式ジエン、例えば5−メチル−1,4−ヘキサジエン;3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン;3,7−ジメチル−1,7−オクタジエン並びにジヒドロミリセン及びジヒドロオシネンの混成異性体、単環脂環式ジエン、例えば1,3−シクロペンタジエン;1,4−シクロヘキサジエン;1,5−シクロオクタジエン及び1,5−シクロドデカジエン、並びに多環脂環式縮合及び架橋環ジエン、例えばテトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ−(2,2,1)−ヘプタ−2,5−ジエン;アルケニル、アルキリデン、シクロアルケニル及びシクロアルキリデンノルボルネン、例えば5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB);5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン及びノルボルナジエンが挙げられる。EPDM類を作製するのに典型的に使用されるジエンの中で、特に好ましいジエンは、1,4−ヘキサジエン(HD)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ビニリデン−2−ノルボルネン(VNB)、5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)及びジシクロペンタジエン(DCPD)である。特に好ましいジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)及び1,4−ヘキサジエン(HD)である。
本発明の実施形態に従って製造できる所望のポリマーの1つのクラスは、エチレン、C−C20α−オレフィン、特にプロピレン、及び場合によっては1種又はそれ以上のジエンモノマーの弾性インターポリマーある。本発明のこの実施形態で使用するのが好ましいα−オレフィンは、式CH=CHR(式中、Rは、1〜12個の炭素原子の線状又は分岐アルキル基である)で示される。適当なα−オレフィンの例としては、以下に限定されないが、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン及び1−オクテンが挙げられる。特に好ましいα−オレフィンは、プロピレンである。プロピレン系ポリマーは、一般に、当該分野では、EP又はEPDMポリマーと呼ばれる。このようなポリマー、特にマルチブロックEPDM型ポリマーを作製するための使用に適したジエンとしては、4〜20個の炭素を含む共役又は非共役、直鎖又は分岐鎖環状又は多環式ジエンが挙げられる。好ましいジエンとしては、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン及び5−ブチリデン−2−ノルボルネンが挙げられる。特に好ましいジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネンである。
ジエン含有ポリマーは、より多い量又は少ない量のジエン(無い場合も含む)とα−オレフィン(無い場合も含む)を含む交互セグメント又はブロックを含むことから、ジエンとα−オレフィンの合計量は、その後のポリマー特性を損なうことなく減らし得る。すなわち、ジエン及びα−オレフィンモノマーは、ポリマー全体に均一に又はランダムに組み込まれるよりもむしろ、ポリマーの1つのタイプのブロックに優先的に組み込まれるので、より効率的に利用され、その後にポリマーの架橋密度がさらに良好に制御され得る。このような架橋性エラストマー及び硬化生成物は、都合のよい特性、例えば高い引張強さ及びより良い弾性回復率を有する。
いくつかの実施形態では、種々の量のコモノマーを組み込む2種類の触媒を用いて製造される本発明のコポリマーは、それによって形成されるブロックの重量比95:5〜5:95を有する。弾性ポリマーは、ポリマーの全重量に基づいて、20〜90%のエチレン含有量、0.1〜10%のジエン含有量、及び10〜80%のα−オレフィン含有量を有することが望ましい。さらに好ましくは、マルチブロック弾性ポリマーは、ポリマーの全重量に基づいて60〜90%のエチレン含有量、0.1〜10%のジエン含有量、及び10〜40%のα−オレフィン含有量を有する。好ましいポリマーは、10,000〜約2,500,000、好ましくは20,000〜500,000、さらに好ましくは20,000〜350,000の重量平均分子量(Mw)、及び3.5未満、さらに好ましくは3.0未満の多分散性、並びに1〜250のムーニー粘度(ML(1+4)125℃)を有する高分子量ポリマーである。さらに好ましくは、このようなポリマーは、65〜75%のエチレン含有量、0〜6%のジエン含有量、及び20〜35%のα−オレフィン含有量を有する。
触媒
「一夜」という用語は、使用される場合には、約16〜18時間の時間を指し、「室温」という用語は20〜25℃の温度を指し、そして「混合アルカン」という用語は、Exxon Mobil Chemical CompanyからIsopar(登録商標)Eという商品名で入手できるC6−9脂肪族炭化水素の商業的に得られる混合物を指す。本明細書において化合物の名称がその構造表現に合致しない場合には、構造表現が優先するものとする。全ての金属錯体の合成及び全てのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技術を用いて乾燥窒素雰囲気で行った。用いた溶媒は全て、HPLC等級であり、その使用前に乾燥した。
MMAOとは、Akzo−Noble社から市販されている修飾メチルアルモキサン、すなわちトリイソブチルアルミニウム修飾メチルアルモキサンを指す。
触媒(B1)の調製を、以下の通りに行う。
a)(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)メチルイミンの調製
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(3.00g)を10mLのイソプロピルアミンに加える。この溶液は、急速に鮮黄色に変化する。周囲温度で3時間撹拌した後に、揮発性物質を減圧下で除去して、鮮黄色の結晶性固体を得る(収率97%)。
b)1,2−ビス−(3,5−ジ−t−ブチルフェニレン)(1−(N−(1−メチルエチル)イミノ)メチル)(2−オキソイル)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−メチルエチル)(2−ヒドロキシ−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(605mg、2.2ミリモル)を5mLのトルエンに溶解した溶液を、Zr(CH2Ph)4(500mg、1.1ミリモル)を50mLのトルエンに溶解した溶液に、徐々に加える。得られる濃黄色の溶液を30分間撹拌する。溶媒を減圧下で除去して、所望の生成物を赤褐色固体として得る。
触媒(B2)の調製を以下の通りに行う。
a)(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミンの調製
2−メチルシクロヘキシルアミン(8.44mL、64.0ミリモル)をメタノール(90mL)に溶解し、ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(10.00g、42.67ミリモル)を加える。反応混合物を3時間撹拌し、次いで−25℃に12時間冷却する。得られる黄色固体沈殿物を濾過することによって収集し、冷メタノール(2×15mL)で洗浄し、次いで減圧下で乾燥する。収量は、11.17gの黄色固体である。H NMRは、異性体の混合物として所望の生成物と一致する。
b)ビス−(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)(2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミノ)ジルコニウムジベンジルの調製
(1−(2−メチルシクロヘキシル)エチル)2−オキソイル−3,5−ジ(t−ブチル)フェニル)イミン(7.63g、23.2ミリモル)を200mLのトルエンに溶解した溶液を、Zr(CHPh)(5.28g、11.6ミリモル)を600mLのトルエンに溶解した溶液に、徐々に加える。得られる濃黄色の溶液を25℃で1時間撹拌する。その溶液を680mLのトルエンを用いてさらに希釈して、0.00783Mの濃度を有する溶液を得る。
共触媒1
実質的に米国特許第5,919,9883号明細書の実施例2に開示されているように、長鎖トリアルキルアミン(Armeen(商標)M2HT、Akzo−Nobel,Inc.から入手できる)、HCl及びLi[B(C]の反応によって調製されるテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(以下、アルメニウム(armeenium)ボラートという)のメチルジ(C14−18アルキル)アンモニウム塩の混合物。
共触媒2
米国特許第6,395,671号明細書の実施例16に従って調製される、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)−アルマネ)−2−ウンデシルイミダゾリドの混成C14−18アルキルジメチルアンモニウム塩。
可逆的移動剤
用いる可逆的移動剤としては、ジエチル亜鉛(DEZ、SA1)、ジ(i−ブチル)亜鉛(SA2)、ジ(n−ヘキシル)亜鉛(SA3)、トリエチルアルミニウム(TEA、SA4)、トリオクチルアルミニウム(SA5)、トリエチルガリウム(SA6)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキサン)(SA7)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(トリメチルシリル)アミド)(SA8)、n−オクチルアルミニウム ジ(ピリジン−2−メトキシド)(SA9)、ビス(n−オクタデシル)i−ブチルアルミニウム(SA10)、i−ブチルアルミニウム ビス(ジ(n−ペンチル)アミド)(SA11)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシド)(SA12)、n−オクチルアルミニウム ジ(エチル(1−ナフチル)アミド)(SA13)、エチルアルミニウム ビス(t−ブチルジメチルシロキシド)(SA14)、エチルアルミニウム ジ(ビス(トリメチルシリル)アミド)(SA15)、エチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA16)、n−オクチルアルミニウム ビス(2,3,6,7−ジベンゾ−1−アザシクロヘプタンアミド)(SA17)、n−オクチルアルミニウム ビス(ジメチル(t−ブチル)シロキシド(SA18)、エチル亜鉛(2,6−ジフェニルフェノキシド)(SA19)及びエチル亜鉛(t−ブトキシド)(SA20)が挙げられる。
実施例1〜4、比較例A〜C
一般的なハイスループット並列重合条件
重合を、Symyx technologies,Inc.から入手できるハイスループット並列重合反応装置(PPR)を使用して行い、米国特許第6,248,540号、同第6,030,917号、同第6,362,309号、同第6,306,658号及び同第6,316,663号明細書に実質的に従って操作した。エチレン共重合を、用いる触媒全体に基づいて1.2当量(MMAOが存在する場合には1.1当量)の共触媒1を使用して、必要に応じてエチレンを用いて130℃及び200psi(1.4MPa)で行う。一連の重合を、予め秤量したガラス管が取り付けられている6×8の配列の48個の個々の反応セルを入れた並列加圧反応器(PPR)で行う。それぞれの反応器セルの作業容量は、6000μLである。それぞれのセルは、個々の撹拌パドルで提供される撹拌によって温度及び圧力が調節される。モノマーガス及びクエンチガスをPPRユニットに直接配管し、自動バルブで制御する。液体試薬を、それぞれの反応装置セルに、注射器でロボット制御で加え、リザーバー溶媒は混合アルカンである。添加の順序は、混合アルカン溶媒(4ml)、エチレン、1−オクテンコモノマー(1ml)、共触媒1又は共触媒1/MMAO混合物、可逆的移動剤、及び触媒又は触媒混合物である。共触媒1とMMAOとの混合物、又は2種類の触媒の混合物を用いる場合には、これらの試薬を、反応器に加える直前に小さいバイアル中で予備混合する。試薬が実験で省かれる場合には、その他は上記の添加の順序が維持される。重合は、所定のエチレン消費に達するまで約1〜2分間行う。COを用いて反応を停止させた後に、反応装置を冷却して、ガラス管を取り出す。その管を遠心分離/真空乾燥ユニットに移して、60℃で12時間乾燥する。乾燥したポリマーを入れた管を秤量して、その重量と風袋重量との間の差により、ポリマーの正味の収量が得られる。結果を表1に含める。表1において及び本出願の他の個所に、比較化合物は、星印()で示される。
実施例1〜4は、極めて狭いMWDの形成によって証明されるように、本発明による線状ブロックコポリマー(マルチブロック)、本質的には、DEZが存在する場合にはモノモーダル(monomodal)コポリマー及びDEZの不存在下ではビモーダル(bimodal)の広い分子量分布の生成物(別々に生成されたポリマーの混合物)の合成を例証する。触媒(A1)は触媒(B1)よりも多くオクテンを組み込むことが知られていることから、本発明の得られるコポリマーの種々のブロック又はセグメントは、分岐又は密度に基づいて識別可能である。
本発明に従って製造されるマルチブロックポリマーが、可逆的移動剤の不存在下で調製されるポリマーよりも比較的狭い多分散性(Mw/Mn)及び大きいブロック−コポリマー含有量(三量体、四量体又はそれ以上)を有することが理解され得る。
表1のポリマーのさらなる特定データは、図を参照することによって決定される。さらに詳しくは、DSC及びATREFの結果は、以下のことを示す。
実施例1のポリマーのDSC曲線は、115.7℃の融点(Tm)を示し、158.1 J/gの融解熱を有する。対応するCRYSTAF曲線は、34.5℃に最大ピークを示し、52.9%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間の差は81.2℃である。
実施例2のポリマーのDSC曲線は、109.7℃の融点(Tm)を示し、214.0 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、46.2℃に最大ピークを示し、57.0%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間の差は63.5℃である。
実施例3のポリマーのDSC曲線は、120.7℃の融点(Tm)を示し、160.1 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、66.1℃に最大ピークを示し、71.8%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間の差は54.6℃である。
実施例4のポリマーのDSC曲線は、104.5℃の融点(Tm)を示し、170.7 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃に最大ピークを示し、18.2%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間の差は74.5℃である。
比較例AのDSC曲線は、90.0℃の融点(Tm)を示し、86.7 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.5℃に最大ピークを示し、29.4%のピーク面積を有する。これらの値の両方とも、密度が低い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の差は41.8℃である。
比較例BのDSC曲線は、129.8℃の融点(Tm)を示し、237.0 J/gの融解熱を有する。対応するCRYSTAF曲線は、82.4℃に最大ピークを示し、83.7%のピーク面積を有する。これらの値の両方とも、密度が高い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の差は47.4℃である。
比較例CのDSC曲線は、125.3℃の融点(Tm)を示し、143.0 J/gの融解熱を有する。対応するCRYSTAF曲線は、81.8℃に最大ピークを示し、34.7%のピーク面積を有し及び52.4℃で低い結晶ピークを示す。この2つのピークの間の間隔は、高結晶性及び低結晶性のポリマーの存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間の差は43.5℃である。
実施例5〜19、比較例D〜F、連続溶液重合、触媒A1/B2+DEZ
連続溶液重合は、内部スターラーを装備したコンピュータ制御オートクレーブ反応装置で行った。精製した混合アルカン溶媒(Exxon Mobil Chemical Companyから入手できるIsopar(商標)E)、エチレン2.70ポンド/時間(1.22kg/時間)、1−オクテン、及び水素(用いる場合には)を、温度制御用のジャケット及び内部熱電対を装備した3.8Lの反応装置に供給する。この反応装置に供給する溶媒は、マスフローコントローラーで測定する。可変速ダイヤフラムポンプにより、反応装置に対する溶媒流量及び圧力を制御する。ポンプの排出時に、側流をとって触媒及び共触媒1注入ラインと反応装置撹拌機のためのフラッシュフローを設ける。これらのフローは、Micro−Motionマスフローメーターで測定し、制御バルブで制御するか又はニードルバルブの手動調節によって制御する。残っている溶媒を、1−オクテン、エチレン及び水素(用いる場合)と一緒にし、反応装置に供給する。マスフローコントローラーを用いて、水素を必要に応じて反応装置に供給する。溶媒/モノマー溶液の温度は、反応装置に入れる前に熱交換器を使用することによって制御する。この流れは反応装置の底部に入る。触媒成分溶液を、ポンプ及びマスフローメーターを用いて計量し、触媒フラッシュ溶媒と一緒にし、反応装置の底部に導入する。反応装置を、液体を充満させて激しく撹拌しながら500psig(3.45MPa)で操作する。生成物は、反応装置の頂部の出口ラインから取り出す。反応装置からの全ての出口ラインは、蒸気トレース及び絶縁が施されている。少量の水を任意の安定剤又は他の添加剤と共に出口ラインに加え、混合物を静的ミキサーに通すことによって、重合を停止させる。次いで、この生成物流を、脱揮発の前に熱交換器に通すことによって加熱する。ポリマー生成物は、脱蔵押出装置及び水冷ペレタイザーを用いて押出すことによって回収する。プロセスの詳細及び結果を表2に含める。選択されたポリマーの特性を表3に示す。
得られるポリマーは、前の実施例と同様に、DSC及びATREFで試験する。結果は以下の通りである。
実施例5のポリマーのDSC曲線は、119.6℃の融点(Tm)を示し、60.0 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、47.6℃に最大ピークを示し、59.5%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.0℃である。
実施例6のポリマーのDSC曲線は、115.2℃の融点(Tm)を示し、60.4 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、44.2℃に最大ピークを示し、62.7%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは71.0℃である。
実施例7のポリマーのDSC曲線は、121.3℃の融点を示し、69.1 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、49.2℃に最大ピークを示し、29.4%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.1℃である。
実施例8のポリマーのDSC曲線は、123.5℃の融点(Tm)を示し、67.9 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.1℃に最大ピークを示し、12.7%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.4℃である。
実施例9のポリマーのDSC曲線は、124.6℃の融点(Tm)を示し、73.5 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、80.8℃に最大ピークを示し、16.0%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは43.8℃である。
実施例10のポリマーのDSC曲線は、115.6℃の融点(Tm)を示し、60.7 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、40.9℃に最大ピークを示し、52.4%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.7℃である。
実施例11のポリマーについてのDSC曲線は、113.6℃の融点(Tm)を示し、70.4 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、39.6℃に最大ピークを示し、25.2%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは74.1℃である。
実施例12のポリマーについてのDSC曲線は、113.2℃の融点(Tm)を示し、48.9 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃及びそれ以上のピークを示さない。(さらなる計算の目的のためのTcystafは、30℃に設定する)。DSC TmとTcrystafとの間のΔは83.2℃である。
実施例13のポリマーのDSC曲線は、114.4℃の融点(Tm)を示し、49.4 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、33.8℃に最大ピークを示し、7.7%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは84.4℃である。
実施例14のポリマーのDSC曲線は、120.8℃の融点(Tm)を示し、127.9 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、72.9℃に最大ピークを示し、92.2%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.9℃である。
実施例15のポリマーのDSC曲線は、114.3℃の融点(Tm)を示し、36.2 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、32.3℃に最大ピークを示し、9.8%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは82.0℃である。
実施例16のポリマーのDSC曲線は、116.6℃の融点(Tm)を示し、44.9 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、48.0℃に最大ピークを示し、65.0%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは68.6℃である。
実施例17のポリマーについてのDSC曲線は、116.0℃の融点(Tm)を示し、47.0 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、43.1℃に最大ピークを示し、56.8%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは72.9℃である。
実施例18のポリマーについてのDSC曲線は、120.5℃の融点(Tm)を示し、141.8 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、70.0℃に最大ピークを示し、94.0%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは50.5℃である。
実施例19のポリマーのDSC曲線は、124.8℃の融点(Tm)を示し、174.8 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.9℃に最大ピークを示し、87.9%のピーク面積を有する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは45.0℃である。
比較例DのポリマーのDSC曲線は、37.3℃の融点(Tm)を示し、31.6 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、30℃及びそれ以上のピークを示さない。これらの値の両方とも、密度が低い樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは7.3℃である。
比較例EのポリマーのDSC曲線は、124.0℃の融点(Tm)を示し、179.3 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、79.3℃に最大ピークを示し、94.6%のピーク面積を有する。これらの値の両方とも、密度が高き樹脂と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは44.6℃である。
比較例FのポリマーのDSC曲線は、124.8℃の融点(Tm)を示し、90.4 J/gの融解熱を有するピークを示す。対応するCRYSTAF曲線は、77.6℃に最大ピークを示し、19.5%のピーク面積を有する。2つのピークの間の隔たりは、高結晶性ポリマーと低結晶性ポリマーの両方の存在と一致する。DSC TmとTcrystafとの間のΔは47.2℃である。
物性試験
ポリマー試料は、物性、例えばTMA温度試験によって証明されるような耐熱性、ペレットブロックキング強度、高温回復率、高温圧縮永久歪、及び貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃)について評価される。いくつかの市販のポリマーが試験に含まれる。比較例Gは、実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)、The Dow Chemical Companyから入手できる)であり、比較例Hは、弾性の実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)EG8100、The Dow Chemical Companyから入手できる)であり、比較例Iは、実質的に線状のエチレン/1−オクテンコポリマー(AFFINITY(登録商標)PL1840、The Dow Chemical Companyから入手できる)であり、比較例Jは、水素化スチレン/ブタジエン/スチレントリブロックコポリマー(KRATON(商標)G1652、KRATON Polymersから入手できる)であり、比較例Kは、熱可塑性加硫物(TPV、分散された架橋エラストマーを含むポリオレフィンブレンド)である。結果を表4に示す。
表4において、比較例F(触媒A1とB1を使用して同時重合により得られる2つのポリマーの物理的混合物である)は、約70℃の1mm針入温度を有し、これに対して実施例5〜9は、100℃以上の1mm針入温度を有する。また、実施例10〜19は全て、85℃より高い1mm針入温度を有し、大部分が90℃よりも高いか又は100℃よりも高い場合さえある1mmのTMA温度を有する。これは、マルチブロックポリマーが、物理的混合物と比べてより高い温度でより良い寸法安定性を有することを表す。比較例J(市販のSEBS)は、約107℃の良好な1mmTMA温度を有するが、これは約100%の極めて乏しい(高温70℃)圧縮永久歪を有し、しかも高温(80℃)300%歪回復率の間に回復できない(試料が破壊した)。従って、例示したポリマーは、いくつかの市販の高性能熱可塑性エラストマーでさえも得ることができない特性の独特な組合せを有する。
同様に、表4は、本発明のオレフィンブロックコポリマーについて、6以下の低い(良好な)貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃)を示すが、これに対して物理的混合物(比較例F)は、9の貯蔵弾性率比を有し、また同様の密度を有するランダムエチレン/オクテンコポリマー(比較例G)は、1桁大きい貯蔵弾性率比(89)を有する。ポリマーの貯蔵弾性率比はできる限り1に近いことが望まれる。このようなポリマーは、温度によって比較的影響を受けず、このようなポリマーから製造される二次加工品は、通常、広い温度範囲にわたって有効に用いることができる。低い貯蔵弾性率比及び温度比依存性というこの特徴は、エラストマー用途において、例えば感圧接着剤ブレンドにおいて特に有用である。
表4のデータはまた、本発明のマルチブロックコポリマーが改善されたペレットブロッキング強度を有することを実証している。特に、実施例5は、0 MPaのペレットブロッキング強度を有し、かなりのブロッキングを示す比較例F及びGと比べて、試験した条件下で自由流動することを意味する。大きいブロッキング強度を有するポリマーの大量輸送は、貯蔵又は輸送に際し製品同士の凝集又は粘着を招き、劣った取扱適性をもたらし得ることから、ブロッキング強度は重要である。
本発明のポリマーの高温(70℃)圧縮永久歪は、一般に良好であり、一般的には約80%未満、好ましくは約70%未満、特に約60%未満であることを意味する。これに対して、比較例F、G、H及びJは全て、100%の70℃圧縮永久歪を有する(最大可能値、回復がないことを示す)。良好な高温圧縮永久歪(低い数値)は、ガスケット、窓枠、O−リングなどのような用途には特に必要とされる。
表5は、新規ポリマー及び種々の比較ポリマーについて周囲温度における機械的特性の結果を示す。本発明のポリマーは、ISO 4649に従って試験した場合に極めて良好な耐磨耗性を有し、一般的には約90mm未満、好ましくは約80mm未満、特に約50mm未満の体積減少を示すことが認め得る。この試験では、数字が大きければ大きいほど、大きい体積減少を示し、従って低い耐磨耗性を示す。
本発明のポリマーの引張ノッチ付引裂強さによって測定される引裂強さは、一般的には、表5に示すように1000 mJ又はそれ以上である。本発明のポリマーの引裂強さは、3000 mJ程度の高さ、場合によっては5000 mJ程度の高さであり得る。比較ポリマーは、一般に750 mJ以下の引裂強さを有する。
表5はまた、本発明のポリマーが、比較試料のいくつかよりも良い150%歪における収縮応力を有する(より高い収縮応力値によって実証される)ことを示す。比較例F、G及びHは、400kPa以下の150%歪における収縮応力値を有し、これに対して本発明のポリマーは、500kPa(実施例11)〜約1100kPa程度(実施例17)の150%歪における収縮応力値を有する。150%収縮応力値よりも高い値を有するポリマーは、弾性用途、例えば弾性繊維及び織物、特に不織布に極めて有用である。その他の用途としては、おむつ、衛生品及び医療用衣類ウエストバンド用途、例えばタブ及び弾性バンドが挙げられる。
表5はまた、応力緩和(50%歪で)も、例えば、比較例Gと比較して、本発明のポリマーについて改善される(少ない)ことを示す。より低い応力緩和は、体温での長期間にわたる弾性の保持が望まれるおむつ及びその他の衣類のような用途において、ポリマーがその力をより良く保持することを意味する。
オレフィンマルチブロックインターポリマー、好ましくはエチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーは、本明細書に記載の適当な実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含み得る。
熱可塑性ポリウレタン
ポリウレタン成分B)は、(i)それが前記の成分C)のポリジエン系ポリウレタン又はポリジオール系ポリウレタンと化学組成、密度及びメルトインデックス(I)の1つ又はそれ以上において異なる、及び(ii)それが事実上熱可塑性であり、それは実質的に二官能価の成分、例えば、有機ジイソシアネート及び活性水素含有基において実質的に二官能価である成分から調整されることを意味する以外は、その配合に関して制限がない。しかし、場合により、2よりも大きい官能価を有する成分を少量用いてもよい。これは、延長剤、例えばグリセリン、トリメチロールプロパンなどを使用する場合に特に当てはまる。このような熱可塑性ポリウレタン組成物は、一般に、TPU材料と呼ばれる。従って、当分野において公知のTPU材料のいずれかを本発明の組成物に用いることができる。TPU材料の調製に関する代表的な教示については、Polyurethanes: Chemistry and Technology,Part II, Saunders and Frisch, 1964 pp 767 to 769, Interscience Publishers, New York, N.Y.及びPolyurethane Handbook, Edited by G. Oertel 1985, pp 405 to 417, Hanser Publications, distributed in U.S.A. by Macmillan Publishing Co., Inc., New York, N.Yが参照される。種々のTPU材料及びその調製に関する具体的な教示については、米国特許第2,929,800号;同2,948,691号;同3,493,634号;同3,620,905号;同3,642,964号;同3,963,679号;同4,131,604号;同4,169,196号;米国再発行特許第31,671号;米国特許第4,245,081号;同4,371,684号;同4,379,904号;同4,447,590号;同4,523,005号;同4,621,113号;及び同4,631,329号各明細書が参照される;これらの開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
好ましいTPUは、有機ジイソシアネート、少なくとも1種の高分子量ジオール及び少なくとも1種の二官能価連鎖延長剤を含む混合物から調製されるポリマーである。TPUは、上記の組み込まれる参考文献に記載の方法に従ってプレポリマー法、準プレポリマー法、又はワンショット法で調製し得る。
本発明のポリウレタンのハードセグメントの調製に使用するのに適したジイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート及び脂環式ジイソシアネート並びにこれらの化合物の2種又はそれ以上の組合せが挙げられる。ジイソシアネート(OCN−R−NCO)から誘導される構造単位の例は、以下の式(I)で表される。
(式中、Rは、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はアリーレン基である)。これらのジイソシアネートの代表的な例は、米国特許第4,385,133号、同4,522,975号及び同第5,167,899号明細書に見い出すことができる。
好ましいジイソシアネートとしては、以下に限定されないが、4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、p−フェニレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、1,4−ジイソシアナト−シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン、及び2,4−トルエンジイソシアネートが挙げられる。さらに好ましいのは、4,4’−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン及び4,4’−ジイソシアナト−ジフェニルメタンである。好ましいのは、4,4’−ジ−イソシアナトジフェニルメタンである。
ジイソシアネートとしてはまた、脂肪族及び脂環式イソシアネート化合物、例えば1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート;エチレンジイソシアネート;1−イソシアナト−3,5,5−トリメチル−1−3−イソシアナトメチルシクロヘキサン;2,4−及び2,6−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物;4,4’−、2,2’−及び2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、並びに対応する異性体混合物が挙げられる。また、1,3−テトラメチレンキシレンジイソシアネートが本発明で使用できる。イソシアネートは、有機イソシアネート、変性イソシアネート、イソシアネート型プレポリマー、及びこれらの2種又はそれ以上の混合物から選択し得る。
TPU調製において既に用いられた有機ジイソシアネートのいずれか、例えば芳香族イソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、及び脂環式ジイソシアネート、並びにこれらの混合物を使用できる。具体的なイソシアネートとしては、以下に限定されないが、メチレンビス(フェニルイソシアネート)、例えば4,4’−異性体、2,4’−異性体及びこれらの混合物;m−及びp−フェニレンジイソシアネート;クロロフェニレンジイソシアネート;α,α’−キシリレンジイソシアネート;2,4−及び2,6−トルエンジイソシアネート並びにこれらの後者の2つの異性体の混合物(これらは商業的に入手できる);トリジンジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート;1,5−ナフタレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネートなど;脂環式ジイソシアネート、例えばメチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、例えば4,4’−異性体、2,4’−異性体及びこれらの混合物、並びにこれらの全ての幾何異性体、例えばトランス/トランス、シス/トランス、シス/シス、及びこれらの混合物;シクロヘキシレンジイソシアネート(1,2−;1,3−;又は1,4−);1−メチル−2,5−シクロヘキシレンジイソシアネート;1−メチル−2,4−シクロヘキシレンジイソシアネート;1−メチル−2,6−シクロヘキシレンジイソシアネート;4、4’−イソプロピリデンビス−(シクロヘキシルイソシアネート);4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシル、並びに全ての幾何異性体及びこれらの混合物などが挙げられる。
メチレンビス(フェニルイソシアネート)の変性体も挙げられる。後者とは、周囲温度(約20℃)で安定な液体にするために処理されているメチレンビス(フェニルイソシアネート)の変性体を意味する。このような製品としては、少量の(ポリイソシアネートの当量当たり最大約0.2当量)の脂肪族グリコール又は脂肪族グリコールの混合物と反応させられたメチレンビス(フェニルイソシアネート)、例えば米国特許第3,394,164号;同3,644,457号;同3,883,571号;同4,031,026号;同4,115,429号;同4,118,411号;及び同4,299,347号各明細書(それぞれは、参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載の変性メチレンビス(フェニルイソシアネート)が挙げられる。変性メチレンビス(フェニルイソシアネート)としてはまた、少量のジイソシアネートを対応するカルボジイミドに転化させ、これを次いでさらにジイソシアネートと相互反応させてウレトン-イミン基を形成するように処理されているものも挙げられ、得られる製品は、例えば、米国特許第3,384,653号明細書(参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載されているように周囲温度で安定な液体である。上記に名前を挙げたポリイソシアネートのいずれかの混合物が、所望ならば用いることができる。
有機ジイソシアネートの適当な分類としては、芳香族及び脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらの分類の中の好ましい種は、メチレンビス(フェニルイソシアネート)、例えば4,4’−異性体、2,4’−異性体、及びこれらの混合物、並びに上記の異性体を含めメチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)である。好ましい実施形態において、イソシアネートは、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの混合物である。さらに別の実施形態において、これら2つのイソシアネートは、約1対1の重量比で存在する。
一つの実施形態において、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタン、及び熱可塑性ポリウレタンの両方はそれぞれ、独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。
別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタン及び熱可塑性ポリウレタンの両方はそれぞれ、独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。さらに別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
使用できる高分子量ジオールとしては、TPUエラストマーの調製に当分野において慣用される高分子量ジオールが挙げられる。高分子量ジオールは、得られるポリマー中にソフトセグメントの形成をもたらし、好ましくは200〜10,000g/モル、好ましくは400〜4,000g/モル、さらに好ましくは500〜3,000g/モルの範囲に入る分子量(数平均)を有する。2種以上の高分子量ジオールを用いることは、まれであり、またある場合には好都合であり得る。ジオールの例は、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ヒドロキシ末端ポリカーボネート、ヒドロキシ末端ポリブタジエン、ヒドロキシ末端ポリブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ジアルキルシロキサン及びアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシドなどのヒドロキシ末端コポリマー、及び混合物であって上記ポリオールのいずれかが主成分(50%w/wを越える)としてアミン末端ポリエーテル及びアミノ末端ポリブタジエン-アクリロニトリルコポリマーと共に用いられる混合物である。ジオールの別の例としては、天然油ジオールが挙げられる。
適当なポリエーテルポリオールとしては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール(これらは、場合によりエチレンオキシド残基でキャップされていてもよい);エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのランダム及びブロックコポリマー;ポリテトラメチレングリコール;テトラヒドロフラン並びにエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドのランダム及びブロックコポリマー;及び二官能価カルボン酸又は前記の酸から誘導されるエステル類との前記の反応のいずれかから誘導されるから誘導される生成物(後者の場合、エステル交換が起こり、エステル基はポリエーテルグリコール基で置換される)が挙げられる。好ましいポリエーテルポリオールは、官能価約2.0のエチレン及びプロピレンオキシドのランダム及びブロックコポリマー及び約2.0の官能価のポリテトラメチレングリコールポリマーである。
適当なポリエステルポリオールとしては、開始剤、例えばエチレングリコール、エタノールアミンなどを使用してε-カプロラクトンを重合させることによって調製されるポリエステルポリオール;及びポリカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸などの酸と、多価アルコール、例えばエチレングリコール、ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどとのエステル化によって調製されるポリエステルポリオールが挙げられる。
適当なアミン末端ポリエーテルは、ポリオキシプロピレングリコールから構造的に誘導される脂肪族第一級ジアミンである。この種のポリエーテルジアミンは、商品名JEFFAMINEとしてJefferson Chemical Companyから入手できる(現在はBasellから入手できる)。
ヒドロキシル基を含む適当なポリカーボネートとしては、ジオール、例えばプロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチルオクタン−1,8−ジオール、ジエチレングリコール、メチレングリコール、ジプロピレングリコールなどと、ジアリールカーボネート、例えばジフェニルカーボエート、又はホスゲンとの反応によって調製されるポリカーボネートが挙げられる。
適当なケイ素含有ポリエーテルとしては、アルキレンオキシドとジアルキルシロキサン、例えばジメチルシロキサンなどとのコポリマーが挙げられる(例えば、上記及び本明細書に既に組み込まれた米国特許第4,057,595号、又は米国特許第4,631,329号明細書参照)。
適当な適当なヒドロキシ末端ポリブタジエンコポリマーとしては、Arco Chemical Companyから商品名Poly BD Liquid Resinsとして入手できる化合物が挙げられる。ヒドロキシ末端ポリブタジエンコポリマーは、Sartomerからも入手できる。ヒドロキシ末端及びアミン末端ブタジエン/アクリロニトリルコポリマーの例は、商品名HYCAR ヒドロキシル末端(HT)Liquid Polymer及びアミン末端(AT)Liquid Polymerそれぞれとして入手できる物質である。好ましい ジオールは、上記で挙げたポリエーテル及びポリエステルジオールである。
用いる二官能価連鎖延長剤は、上記のTPU技術において公知の連鎖延長剤のいずれかであり得る。典型的には、該連鎖延長剤は、鎖中に2〜10個の炭素原子を有する脂肪族直鎖及び分岐鎖ジオールであり得る。このようなジオールの例は、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなど;1,4−シクロヘキサンジメタノール;ヒドロキノンビス−(ヒドロキシエチル)エーテル;シクロヘキシレンジオール(1,4−、1,3−、及び1,2−異性体)、イソプロピリデンビス(シクロヘキサノール);ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エタノールアミン、N−メチル−ジエタノールアミンなど;及び上記のいずれかの混合物である。前記のように、ある場合には、少量(約20当量%未満)の二官能価連鎖延長剤を、得られるTPUの熱可塑性を損なうことなく三官能価連鎖延長剤で置き換えてもよい;このような連鎖延長剤の例は、グリセロール、トリメチロールプロパンなどである。
上記に記載及び例示された任意のジオール連鎖延長剤を単独で又は混合物で用いることができるが、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、及びジエチレングリコールを単独で使用するか、又は互いの混合物で、前記に挙げた1種又はそれ以上の脂肪族ジオールとの混合物で使用することが好ましい。特に好ましいジオールは、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−シクロヘキサンジメタノールである。
連鎖延長剤は、具体的な反応剤成分の選択、ハードセグメント及びソフトセグメントの所望の量、並びに良好な機械的性質、例えばモジュラス及び引裂強さを提供するのに十分なインデックスによって決定される量でポリウレタンに配合される。本発明の実施に際して使用されるポリウレタン組成物は、2〜25重量%、好ましくは3〜20重量%及びさらに好ましくは4〜18重量%の連鎖延長剤成分を含有し得る。
所望ならば、場合により、少量のモノヒドロキシル官能性又はモノアミノ官能性化合物(場合により「連鎖停止剤」と呼ばれる)を分子量を調節するために使用してもよい。このような連鎖停止剤の例は、プロパノール類、ブタノール類、ペンタノール類、及びヘキサノール類である。使用する場合には、連鎖停止剤は、典型的にはポリウレタン組成物をもたらす反応混合物全体の0.1〜2重量%の少量で存在させる。
高分子量ジオールと前記連鎖延長剤との当量比は、TPU生成物の所望の硬度に応じて相当に変化させることができる。一般的に言えば、その比率は、約1:1〜約1:20、好ましくは約1:2〜約1:10のそれぞれの範囲に入る。同時に、イソシアネート当量と活性水素含有物質の当量の全体比は、0.90:1〜1.10:1、好ましくは0.95:1〜1.05:1の範囲内にある。
TPU形成成分は、有機溶媒中で反応させることができるが、溶媒の不存在下で、約125℃〜約25O℃、好ましくは約160℃〜約225℃の温度で溶融押出しすることによって反応させることが好ましい。
本発明の組成物を調製するのに用いる反応混合物が触媒を含有することが望ましいことが多いが、必ずしも必須ではない。イソシアネートと反応性水素含有化合物との反応を触媒するのに当分野で慣用される任意の触媒を、この目的に使用できる;例えば、Saunders et al., Polyurethanes, Chemistry and Technology, Part I, Interscience, New York, 1963, pages 228-232参照;またBritain et al., J. Applied Polymer Science, 4, 207-211, 1960も参照;それぞれは、参照することにより本明細書に組み込まれる。このような触媒としては、ビスマス、鉛、スズ、鉄、アンチモン、ウラン、カドミウム、コバルト、トリウム、アルミニウム、水銀、亜鉛、ニッケル、セリウム、モリブデン、バナジウム、銅、マンガン及びジルコニウムの有機及び無機酸塩、並びに有機金属誘導体、並びにホスフィン類及び第三級有機アミン類が挙げられる。代表的な有機スズ触媒は、オクタン酸第一錫、オレイン酸第一錫、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレートなどが挙げられる。 代表的な第三級有機アミン触媒は、トリエチルアミン;トリエチレンジアミン;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン;N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N−メチルモルホリン;N−エチルモルホリン;N,N,N’、N’−テトラメチルグアニジン;N、N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン;N,N−ジメチルエタノールアミン;N,N−ジエチルジエタノールアミン;などである。用いる触媒の量は、一般に反応剤の全重量に基づいて、約0.02〜約2.0重量%の範囲内にある。
上記のように、ポリウレタンは、全成分を、「ワンショット法」で本質的に同時に混合することによって調製することができるし、又は「プレポリマー法」で成分を段階的に加えることによって調製することができ、これらの方法は任意の添加剤の存在下で又は任意の添加剤を添加せずに実施される。ポリウレタン形成反応は、イソシアネートとヒドロキシル又はその他の官能基との反応を促進する適当な触媒を添加して又は添加せずにバルクで又は溶液中で行うことができる。これらのポリウレタンの典型的な調製の例は、米国特許第5,864,001号明細書に記載されている。
上記のように、本発明のポリウレタンのハードセグメントのその他の主な成分は、少なくとも1種の連鎖延長剤であり、この技術分野では周知である。知られているように、連鎖延長剤がジオールである場合には、得られる生成物は、熱可塑性ポリウレタン(TPU)である。連鎖延長剤がジアミン又はアミノアルコールである場合には、得られる生成物は技術的に熱可塑性ポリ尿素(TPUU)である。
本発明で使用し得る連鎖延長剤は、それぞれが「活性水素原子」を含む2個又はそれ以上、好ましくは2個の官能基を特徴とする。これらの官能基は、好ましくは、ヒドロキシル基、一級アミノ基、二級アミノ基及びこれらの基の2つ又はそれ以上の混合物の形態である。「活性水素原子」という用語は、分子内の配置のために、KohlerによってJ. Am. Chemical Soc., 49, 31-81 (1927)に記載されているZerewitinoff試験に従って活性を示す水素原子を指す。
連鎖延長剤は、脂肪族、脂環式又は芳香族であってもよく、ジオール、ジアミン及びアミノアルコールによって代表される。二官能価連鎖延長剤の具体例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び他のペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、他の2−エチル−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール及び他のヘキサンジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)−シクロヘキサン、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、エステルジオール204(TCI Americaから入手できるプロパン酸、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチル−、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピルエステル)、N−メチルエタノールアミン、N−メチルイソプロピルアミン、4−アミノシクロヘキサノール、1,2−ジアミノテアン、1,3−ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン、トルエン−2,4−ジアミン及びトルエン−1,6−ジアミンである。2〜8個の炭素原子を含む脂肪族化合物が好ましい。熱可塑性又は可溶性ポリウレタンを製造する場合には、連鎖延長剤は、本質的に二官能価である。アミン連鎖延長剤としては、以下に限定されないが、エチレンジアミン、モノメタノールアミン及びプロピレンジアミンが挙げられる。
慣用されている線状連鎖延長剤は、一般には、400g/モル(又はダルトン)を超えない分子量を有することを特徴とするジオール、ジアミン又はアミノアルコール化合物である。これに関連して、「線状」とは、第三級炭素由来の分岐が含まれないことを意味する。適当な連鎖延長剤の例は、次式、HO−(CH−OH、HN−(CH−NH及びHN−(CH−OH(式中、「n」は、典型的には1〜50の数である)で表される。
一つの一般的な連鎖延長剤は、1,4−ブタンジオール(「ブタンジオール」又は「BDO」)であり、次式、HO−CHCHCHCH−OHで表される。他の適当な連鎖延長剤としては、エチレングリコール;ジエチレングリコール;1,3−プロパンジオール;1,6−ヘキサンジオール;1,5−ヘプタンジオール;トリエチレングリコール;1,2−エチルヘキサンジオール(EHDジオール)及びこれら連鎖延長剤の2種又はそれ以上の組合せが挙げられる。一つの実施形態において、連鎖延長剤は、1,2−エチルヘキサンジオール(EHDジオール)である。
一般的に400又はg/モルを超えない分子量を有することを特徴とするジオール、ジアミン又はアミノアルコール化合物である環式連鎖延長剤も適している。これに関連して、「環式」とは、環構造を意味し、典型的な環構造としては、ヒドロキシルアルキル分岐を有する5〜8員環構造が挙げられるが、これらに限定されない。環式連鎖延長剤の例は、式、HO−R−(環)−R’−OH及びHO−R−O−(環)−O−R’−OH(式中、R及びR’は、1〜5個の炭素を有するアルキル鎖であり、それぞれの環は、5〜8員を有し、好ましくは全部が炭素である)で表される。これらの例において、末端−OHの一方又は両方は、−NH2で置換することができる。適当な環式連鎖延長剤としては、シクロヘキサンジメタノール(「CHDM」)及びヒドロキノンビス−2−ヒドロキシエチルエーテル(HQEE)が挙げられる。CHDM、すなわち好ましい環式連鎖延長剤の構造単位は、次式、HO−CH−(シクロヘキサン環)−CH−OHで表される。
連鎖延長剤は、ポリウレタンに、具体的な反応成分の選択、ハードセグメント及びソフトセグメントの所望の量、並びに良好な機械特性、例えば弾性率及び引裂強度を与えるのに十分な指数によって決定される量で導入される。本発明の実施に際して使用されるポリウレタン組成物は、2〜25重量%、好ましくは3〜20重量%、さらに好ましくは4〜18重量%の連鎖延長剤成分を含有し得る。
所望ならば、場合により、多くの場合に「連鎖停止剤」と呼ばれる少量のモノヒドロキシ官能性又はモノアミノ官能性化合物を使用して分子量を調節してもよい。このような連鎖停止剤の具体例は、プロパノール、ブタノール、ペンタノール及びヘキサノールである。連鎖停止剤は、使用される場合は、典型的には、ポリウレタン組成物をもたらす反応混合物全体の0.1重量%〜2重量%の少量で存在させる。
当業者には周知であるように、全官能基に対するイソシアネート基の比は、ポリマーのMnを決定する。場合によっては、ごくわずかに過剰のイソシアネートを使用することが望ましい。
線状の高Mnポリマーについては、鎖当たり2個の官能基を有する出発材料が望ましい。しかし、様々な官能基を有する出発材料に対応することが可能である。例えば、1個の官能性末端を有するポリジエンが、反復イソシアネート連鎖延長部分からなる中間部分を有するポリウレタンの両末端をキャップするために使用できる。2個よりも多い官能基を有するポリジエンは、分岐ポリマーを形成する。架橋及びゲルが問題となり得るが、官能性の度合いが高すぎる場合には、通常これをプロセス条件によって調節することができる。このような分岐ポリマーは、場合によっては望ましいいくつかの流動学的特性、例えば高溶融強度を示す。
上記したように、場合によっては、ウレタン基の形成を促進又は助長する触媒を配合において使用してもよい。有用な触媒の具体例は、オクタン酸第一錫、ジラウリル酸ジブチル錫、オレイン酸第一錫、チタン酸テトラブチル錫、塩化トリブチル錫、ナフテン酸コバルト、酸化ジブチル錫、酸化カリウム、塩化第二錫、N,N,N,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、ビス[2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル]エーテル、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン;ジルコニウムキレート、アルミニウムキレート及び炭酸ビスマスである。触媒は、使用される場合は、典型的には、ポリウレタン形性成分の全量に基づいて、0.001重量%以下から2重量%以上までの範囲にあり得る触媒量で用いられる。
本発明の実施に際して使用されるポリウレタンの特性を変えるために、場合により添加剤を使用してもよい。添加剤は、当分野及び文献で既に知られているような慣用の量で含有させ得る。通常、添加剤、例えば種々の酸化防止剤、紫外線阻害剤、ワックス、増粘剤及び充填剤が、具体的な所望の特性をポリウレタンに提供するために使用される。充填剤が使用される場合は、充填剤は、有機充填剤又は無機充填剤であってもよいが、一般には、無機充填剤、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム、シリカ等である。また、繊維充填剤、例えばガラス繊維又は炭素繊維を、ある一定の特性を付与するために添加してもよい。
本発明の実施に際して使用されるポリウレタンは、好ましくは、官能性ポリエステルを、イソシアネート及び場合により連鎖延長剤と反応させることによって調製される。「プレポリマー法」において、典型的には1種又はそれ以上の官能性ポリジエンを、1種又はそれ以上のイソシアネートと反応させてプレポリマーを形成する。プレポリマーは、さらに1種又はそれ以上の連鎖延長剤と反応させる。あるいは、ポリウレタンは、反応剤の全てのワンショット反応で調製してもよい。典型的なポリウレタンは、5,000〜1,000,000g/モル、さらに好ましくは20,000〜100,000g/モルの数平均分子量を有する。
本発明の好ましい実施形態では、ポリウレタンは、ポリエステル、イソシアネート及び連鎖延長剤、好ましくは脂肪族連鎖延長剤から形成される。好ましい実施形態では、これらのポリエステルは、分子中に少なくとも1個、さらに好ましくは少なくとも2個のエステル基を有し、典型的には500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3,000g/モルのMnを有する。
別の実施形態では、ポリウレタンは、10〜40重量%のジイソシアネート、好ましくは15〜35重量%のジイソシアネートと;50〜85重量%のポリエステル、好ましくは55〜80重量%のポリエステル、さらに好ましくは60〜80重量%のポリエステルと;2〜15重量%の連鎖延長剤、好ましくは2〜10重量%の連鎖延長剤(それぞれ、反応剤の全重量に基づく重量%である)とを含む組成物から形成される。別の実施形態では、ジイソシアネートは、脂肪族又は芳香族ジイソシアネートであり、さらに好ましくは4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。さらに別の実施形態では、連鎖延長剤は、脂肪族ジオールである。別の実施形態では、ポリジエンジオールは、500〜10,000g/モル、さらに好ましくは1,000〜5,000g/モル、よりさらに好ましくは1,500〜3,000g/モルのMnを有する。
別の実施形態では、ポリウレタンは、0.90g/cc以上、好ましくは0.95g/cc以上、さらに好ましくは1.00g/cc以上の密度を有する。別の実施形態では、ポリウレタンは、1.30g/cc以下、好ましくは1.25g/cc以下、さらに好ましくは1.20g/cc以下の密度を有する。別の実施形態では、ポリウレタンは、0.90g/cc〜1.30g/cc、好ましくは0.95g/cc〜1.25g/cc、さらに好ましくは1.00g/cc〜1.20g/ccの密度を有する。個々の値全部及び0.90g/cc〜1.30g/ccの下位範囲が、本明細書に包含され、記載される。
別の実施形態では、ポリウレタンは、0.1g/10分以上、好ましくは0.5g/10分以上、さらに好ましくは1g/10分以上のメルトインデックス(ASTM D−1238−04、190℃、8.7kg)を有する。別の実施形態では、ポリウレタンは、100g/10分以下、好ましくは50g/10分以下、さらに好ましくは20g/10分以下、よりさらに好ましくは10g/10分以下のメルトインデックス(ASTM D−1238−04、230℃、8.7kg)を有する。別の実施形態では、ポリウレタンは、0.1g/10分〜100g/10分、好ましくは0.5g/10分〜50g/10分、さらに好ましくは1g/10分〜20g/10分、よりさらに好ましくは1g/10分〜10g/10分のメルトインデックスを有する。好ましい実施形態では、ポリウレタンは、6g/10分〜10g/10分、好ましくは7g/10分〜9g/10分のメルトインデックスを有する。個々の値全部及び0.1g/10分〜100g/10分の下位範囲が、本明細書に包含され、記載される。
好ましいポリウレタンとしては、The Dow Chemical Companyから入手できるPellethane(商標)熱可塑性ポリウレタンエラストマーが挙げられる。
本発明で使用するのに適した別のポリウレタンとしては、以下に限定されないが、ESTANE熱可塑性ポリウレタン、TECOFLEX熱可塑性ポリウレタン、CARBOTHANE熱可塑性ポリウレタン、TECOPHILIC熱可塑性ポリウレタン、TECOPLAST熱可塑性ポリウレタン、及びTECOTHANE熱可塑性ポリウレタン(これらは全てNoveonから入手できる);BASFから入手できるELASTOLLAN熱可塑性ポリウレタン及びその他の熱可塑性ポリウレタン;並びにBayer、Huntsman及びMerquinsaから入手できる市販の熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。
本発明の実施に際して使用される相溶化ブレンドのポリウレタン成分は、上記の2つ又はそれ以上の適当な実施形態の組合せを含有し得る。
所望ならば、ポリウレタンは、その中に、調製の任意の適当な工程で、ポリウレタンエラストマーと共に慣用される添加剤、例えば顔料、充填剤、潤滑剤、安定剤、酸化防止剤、着色剤、難燃剤などを配合することができる。
組成物
本発明の組成物は、以下の、a)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;b)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及びc)少なくとも1種のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンを含む。好ましくは、ポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンは、組成物の全重量に基づいて、20重量%以下、さらに好ましくは15重量%以下、よりさらに好ましくは10重量%以下の量で存在させる。
一つの実施形態では、組成物は、組成物の全重量に基づいて、15〜35重量%、好ましくは20〜30重量%の熱可塑性ポリウレタンを含む。
別の実施形態では、組成物は、55〜80重量%、好ましくは60〜75重量%のオレフィンマルチブロックインターポリマー、好ましくはエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーを含む。
別の実施形態では、組成物は、組成物の全重量に基づいて、55〜80重量%、好ましくは60〜75重量%のエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーを含む。好ましくは、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンからなる群より選択され、さらに好ましくは1−ブテン又は1−オクテンである。
一つの実施形態では、組成物は、本明細書に記載のように、それぞれ組成物の全重量に基づいて、5〜10重量%のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタン;15〜35重量%のポリウレタン;及び55〜80重量%のエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む。好ましくは、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンからなる群より選択され、さらに好ましくは1−オクテンである。
別の実施形態では、組成物は、それぞれ組成物の全重量に基づいて、5〜10重量%のポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタン;20〜30重量%の熱可塑性ポリウレタン;及び60〜75重量%のエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーを含む。好ましくは、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン及び1−オクテンからなる群より選択され、さらに好ましくは1−ブテン又は1−オクテンである。
添加剤、例えばプロセス油、スリップ剤、粘着防止剤、AO、UV、充填剤を本発明の組成物に添加してもよい。典型的には、組成物は、1種又はそれ以上の安定剤、例えば、酸化防止剤、例えばIrganox(商標)1010及びIrgafos(商標)168(両方は、Ciba Specialty Chemicalsによって供給されている)を含む。ヒンダードフェノール酸化防止剤の例は、Ciba−Geigy Corpから入手できるIrganox(登録商標)1076酸化防止剤である。ポリマーは、典型的には、押出しまたはその他の溶融プロセスの前に、1種又はそれ以上の安定剤で処理される。その他の高分子量添加剤としては、以下に限定されないが、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、成核剤、充填剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、煤煙抑制剤(smoke inhibitor)、粘度調節剤及び粘着防止剤が挙げられる。別の添加剤としては、以下に限定されないが、表面張力調整剤、顔料、プロセス油、ワックス、発泡剤、粘着防止剤、起泡剤、帯電防止剤、離型剤、発泡剤、起泡剤、帯電防止剤、、離型剤、難燃剤、磨耗及び引掻き傷添加剤、抗微生物剤、帯電防止剤、及び架橋剤が挙げられる。
一つの実施形態では、本発明の組成物は、さらにスチレンブロックコポリマーを含む。これらのスチレンブロックコポリマーは、トリブロックコポリマー、例えば以下に限定されないが、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロックコポリマー(SBS)及び水素化SBSコポリマー、スチレン−ブタジエンジブロックコポリマー及び水素化スチレン−ブタジエンジブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレントリブロックコポリマー(SIS)及び水素化SISコポリマー、スチレン−イソプレンジブロックコポリマー及び水素化スチレン−イソプレンジブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン(SEBS)テトラブロックコポリマー及び水素化SEBSコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー(SAN)、並びにエラストマー−変性SANであり得る。スチレンポリマーは、Shell Chemicalから商品名KRATON G−1652として入手できる水素化スチレン−ブタジエン−スチレントリブロックコポリマーであってもよい。
一つの実施形態では、本発明の組成物は、さらに架橋剤を含む。架橋剤が望まれる場合には、架橋は、多数の種々の薬剤の任意の一つを使用することによって、例えば、加熱活性化される開始剤、例えば過酸化物及びアゾ化合物;光開始剤、例えばベンゾフェノン;ビニルシラン、例えばビニルトリエトキシ又はビニルトリメトキシシラン;及びその他を使用することによって行うことができる。あるいは、架橋は、架橋剤の代わりに架橋法を用いることによって、例えば太陽光及びUV線以外の照射法、例えばE−ビーム及びX線、並びに湿分硬化以外の照射法を使用することによって得ることができるが、これらの方法の両方は、開始剤の使用から恩恵を蒙ることができる。これらの架橋剤及び方法は、公知の量で並びに及び公知の装置及び方法を使用して使用される。
一つの実施形態では、本発明の実施に際して使用される組成物は、ASTM D−1238(190℃、2.16kg荷重)を使用して測定される0.01〜100g/10分、好ましくは0.1〜50g/10分、さらに好ましくは1〜40g/10分、よりさらに好ましくは5〜40g/10分のメルトインデックス(I)を有する。別の実施形態では、前記ブレンドは、0.01g/10分以上の、好ましくは1g/10分以上及びさらに好ましくは5g/10分以上のIを有する。別の実施形態では、組成物は、100g/10分以下、好ましくは50g/10分以下、さらに好ましくは20g/10分以下のIを有する。上記の組成物のIは、ニート(neat)ブレンド、すなわちIの測定に著しく影響を及ぼすかもしれないその他成分を含有していないブレンドについて測定される。
一つの実施形態では、組成物は、DSCで測定される50%以下、好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下の%結晶化度を有する。好ましくは、これらのポリマーは、全ての個々の値及び2〜50%の下位範囲を含め2〜50%の%結晶化度を有する。前記の組成物の結晶化度は、ニートブレンド、すなわち結晶化の測定に著しく影響を及ぼすかもしれないその他成分を含有していないブレンドについて測定される。
一つの実施形態では、組成物は、0.855g/cm(g/cm又はg/cc)以上、好ましくは0.86g/cm以上、さらに好ましくは0.87g/cm以上の密度を有する。別の実施形態では、組成物は、1g/cm以下、好ましくは0.97g/cm以下、さらに好ましくは0.96g/cm以下、よりさらに好ましくは0.95g/cmの密度を有する。一つの実施形態では、密度は、0.855〜0.97g/cm、好ましくは0.86〜0.95g/cm、さらに好ましくは0.865〜0.93g/cmである。組成物の密度は、ニートブレンド、すなわち密度の測定に著しく影響を及ぼすかもしれないその他成分を含有していないブレンドについて測定される。組成物が1種又はそれ以上の充填剤、例えば硫酸バリウム、タルクなどを含む実施形態においては、最大密度は、1g/cmを越えることができ、例えば最大密度は、その他の物質の中から、充填剤の性質及び量に応じて1.4g/cmにほぼ等しいか又はそれを越えることができる。
一つの実施形態では、そのままの形(neat form)及び加工された形の組成物は、5〜40メガパスカル(MPa)、好ましくは8〜30メガパスカル(MPa)、よりさらに好ましくは9〜20メガパスカル(MPa)の引張強さを有する。
一つの実施形態では、そのままの形の組成物は、ASTM D−638−03に従って測定される50〜600、又は50〜500の縦方向又は横方向の伸びを有する。
一つの実施形態では、そのままの形の組成物は、0.5〜50センチニュートン(cN)、さらに好ましくは0.5〜20センチニュートン(cN)、よりさらに好ましくは0.5〜10センチニュートン(cN)の溶融強度を有する。
一つの実施形態では、そのままの形の組成物は、室温又は23℃で10〜100ダイン/cm(dyn/cm)、さらに好ましくは20〜70ダイン/cm(dyn/cm)、よりさらに好ましくは30〜50ダイン/cm(dyn/cm)の表面張力を有する。
一つの実施形態では、そのままの形の組成物は、室温又は23℃で32ダイン/cm(dyn/cm)以上、さらに好ましくは33ダイン/cm(dyn/cm)以上、よりさらに好ましくは35ダイン/cm(dyn/cm)以上の表面張力を有する。
一つの実施形態では、本発明の組成物は、厚み40ミル及び幅2フィートの平坦なコートハンガーダイで200℃のダイ温度(180℃〜190℃の帯域温度)、80ポンド/時間で押出した場合には、35ダイン/cmよりも大きい表面エネルギーを生じる。
一つの実施形態では、本発明の組成物は、120℃で500時間加熱老化(ASTM D−882−02)後にその伸びの少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%を維持する押出しシートに形成される。
一つの実施形態では、本発明は、オレフィンマルチブロックインターポリマー、好ましくはエチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーが熱可塑性ポリウレタンとの連続相又は共連続相として存在する組成物を提供する。
一つの実施形態では、本発明は、オレフィンマルチブロックインターポリマー、好ましくはエチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーが熱可塑性ポリウレタンとの共連続相として存在するこのような組成物を提供する。
本発明の組成物は、1種又はそれ以上のオレフィンマルチブロックインターポリマーを1種又はそれ以上の熱可塑性ポリウレタンと組み合わせることによって調製し得る。典型的には、本発明の組成物は、ポリマー成分(エチレン/α−オレフィンインターポリマー、ポリウレタン及びポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタン)をポストリアクター(post-reactor)ブレンドすることによって調製される。ポストリアクターブレンドの例は、2種又はそれ以上の固体ポリマーを押出機に供給し、実質的に均質な組成物に物理的に混合する押出しである。本発明の組成物は、架橋及び/又は発泡させてもよい。好ましい実施形態では、本発明の組成物は、エチレン/α-オレフィンインターポリマーとポリジエン系又はポリジオール系ポリウレタンを溶融法でブレンドすることによって調製される。別の実施形態では、溶融法は、溶融押出し法、好ましくは「インライン」法である。
別の実施形態では、組成物は、さらに、ポリプロピレンポリマー成分、例えばプロピレンのホモポリマー、プロピレンとエチレン又は少なくとも1種のα-オレフィンとのコポリマー、又はホモポリマーとコポリマーのブレンド、有核ホモポリマー、有核コポリマー、あるいはホモポリマーとコポリマーの有核ブレンドを含む。プロピレンコポリマーにおけるα−オレフィンは、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン又は4−メチル−1−ペンテンであってもよい。エチレンが好ましいコモノマーである。コポリマーは、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーあるいはランダムコポリマーとブロックコポリマーのブレンドであってもよい。ポリマーはまた、分岐していてもよい。それ自体、この成分は、好ましくはポリプロピレンホモポリマー及びプロピレン/エチレンコポリマー、又はこれらの混合物からなる群より選択される。この成分は、0.1g/10分〜150g/10分、好ましくは0.3g/10分〜60g/10分、さらに好ましくは0.8g/10分〜40g/10分、最も好ましくは0.8g/10分〜25g/10分のメルトフローレート(MFR)(230℃及び2.16kg重量)を有し得る。個々の値全部及び0.1〜150g/10分の下位範囲は、本明細書に包含され且つ本明細書に記載される。この成分は、0.84g/cc〜0.92g/cc、さらに好ましくは0.85g/cc〜0.91g/cc、最も好ましくは0.86g/cc〜0.90g/ccの密度を有し得る。個々の値全部及び0.84g/cc〜0.92g/ccの下位範囲は、本明細書に包含され且つ本明細書に記載される。この成分は、125℃よりも高い融点を有し得る。
本明細書において使用されるように、「有核(nucleated)」とは、成核剤、例えばMillikenから商業的に入手できるMillad(登録商標)、すなわちジベンジルソルビトールの添加によって変性されているポリマーを指す。他の慣用の成核剤も使用し得る。
本発明の組成物は、本明細書に記載の適当な実施形態の2つ又はそれ以上の組合せを含有していていもよい。
用途
本発明は、本発明の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む物品を提供する。本発明の組成物は、押出しシート及び押出しシート間の結合層、キャストシート間の結合層、フィルム間の結合層、及び形材間の結合層に特に適している。別の物品としては、カーペット構成要素、接着剤、織物、分散物、ワイヤーシース、ケーブル、防護服、コーティング、及びフォームラミネートが挙げられる。
別の実施形態では、物品は、自動車スキン;オーニング;防水シート;屋根葺用品(例えば、全ての屋根葺用途のエポキシ、ウレタン又はアクリル系支持体に対する接着剤、例えば絶縁ボンディング、液状ルーフィング、表面シーラント、伸縮継手、ウェットルームシーラント、急勾配の屋根、アクリル樹脂接着屋根、ビチューメンボンディング、及びPUR接着改修);ステアリングホイール;粉体塗料;粉末スラッシュ成形物;耐久消費財;グリップ;ハンドル;コンピュータ構成要素;ベルト;アップリケ;履物要素;コンベヤー又はタイミングベルト;潤滑剤及びエンジンオイル成分;繊維;織物;合成皮革;射出成形品、例えば射出成形トレイ;人工芝;及び分散物である。
具体的な用途としては、ポリウレタンフィルム及びフォームに対する接着剤、ポリエステルに対する接着剤;染料;塗料接着剤及び塗料接着イネブラー(enabler);溶接用途;自動車内装及び外装;ポリマー 組成物用の相溶化剤;及びポリマー組成物用の強化剤が挙げられる。
特に、本発明の組成物は、以下の用途、(a)履物工業で現在使用されている標準ポリウレタン接着剤系を用いて組み立てられるべきアウトソール、ミッドソール及び補強材、(b)履物工業で現在使用されているポリウレタン塗料を用いるソール及びミッドソールの塗装、並びに(c)多層ソール及びミッドソール用のポリオレフィン及び二成分ポリウレタンのオーバーモールディングにおいて使用することができる。また、本発明の組成物は、その他の用途、例えば自動車用途及び建築用途において使用することができる。自動車用途としては、以下に限定されないが、バンパーフェーシャ、垂直パネル、ソフトTPOスキン、及び内装品の製造が挙げられる。建築用途としては、以下に限定されないが、家具及び玩具の製造が挙げられる。
さらなる用途としては、1種又はそれ以上の支持体がヒドロキシル基と適合性又は反応性である同時押出しフィルムの接着、及びその他の極性支持体に対するポリオレフィン系フィルムの積層(例えば、ガラス積層)が挙げられる。別の用途としては、極性支持体、例えばポリウレタン、ポリ塩化ビニル(PVC)、及びその他の支持体に接着させるべき合成皮革が挙げられる。合成皮革は、シート、ヘッドライナー用のポリウレタンに接着する自動車内装品に使用される。
本発明の組成物はまた、健康及び衛生品、例えば雑巾、クリーニングティッシュ、フォーム又は直接可染繊維にも適している。本発明の組成物は、分離又は通気性用の新規な膜構造物用エラストマーの親水性を高めるために使用できる。本発明の組成物はまた、自動車用の金属又は織物構造物表面に自己接着性エラストマーとして使用するのに適している。上記のように、本発明の組成物は、極性ポリマー、例えばTPU、EVA、PVC、PC、PET、PLA(ポリ乳酸)、ポリアミドエステル、及びPBTに対する高められた相互作用を有するブレンド及び相溶化剤によく適合している。このようなブレンドは、履物、自動車、耐久消費財、電気製品、電子機器用筐体、アパレル、及びコンベヤーベルト用の新規化合物に使用することができる。本発明の組成物はまた、種々の用途、例えば木材結合製剤又はセルロース結合製剤において使用される天然繊維と他のポリオレフィンの間の相溶化剤として働くこともできる。本発明の組成物はまた、1種又はそれ以上のポリエーテルブロックアミド、例えばArkemaから入手できるPebax(登録商標)ポリマーとのブレンドに有用である。本発明の組成物はまた、ナイロン用の耐衝撃性改良剤として使用してもよい。
本発明の組成物はまた、トナー、タイヤ、塗料又はその他の化合物用の配合物に使用するための充填剤、例えばシリカ、カーボンブラック又はクレーに対する相互作用を高めるために使用できる。本発明の組成物はまた、エンジンオイル用粘度調整剤、エンジンオイル用分散剤、アパレル用の染色可能又は印刷可能繊維、塗料接着促進剤、ガラス、金属及びPVDCバリア樹脂用の接着剤、分散物、プライマー成分及びサイズ剤に使用し得る。
従って、本発明はまた、塗装支持体、すなわち本明細書に記載の本発明の組成物と、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリオール及びアルコールの少なくとも1種を含む塗料とから形成される支持体を提供する。別の実施形態では、塗料は水性系である。別の実施形態では、塗料は、有機溶媒系である。本発明のこの実施形態は、種々様々な塗料配合物とよく働く。溶媒系塗料及び被覆剤の主要成分は、溶媒、結合剤、顔料、及び添加剤である。塗料において、結合剤と溶媒の組合せは、塗料ビヒクルと呼ばれる。顔料及び添加剤は、ビヒクル内に分散される。それぞれの成分の量は、具体的な塗料と共に変化するが、溶媒は伝統的に配合物全体の約60%を構成する。典型的な溶媒としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及び水が挙げられる。結合剤は、約30重量%の割合を占め、顔料は7〜8重量%の割合を占め、添加剤は2〜3重量%の割合を占める。塗料配合物に使用されるポリマー及びその他の添加剤のいくつかとしては、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、例えば酢酸酪酸セルロース、メラミン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリオール、アルコール、無機材料、例えば二酸化チタン(ルチル)、雲母フレーク、酸化鉄、シリカ、アルミニウムなどが挙げられる。
本発明はまた、オーバーモールド品、すなわち極性支持体と、本明細書に記載のような本発明の組成物から形成される成形オーバーレイとから形成される物品を提供する。別の実施形態では、本発明は、オーバーモールド品、すなわち本明細書に記載のような本発明の組成物を含む支持体と、極性材料を含む成形オーバーレイとから形成される物品を提供する。別の実施形態では、前記物品は、グリップ、ハンドル又はベルトの形状である。
別の実施形態では、本発明は、可変厚みを有し、好ましくは本発明の組成物を典型的には140℃の中温で、圧縮成形法で接着することができる少なくとも表面模様付き表面を有するベースシートとして、ポリカーボネートを含むオーバーモールド品を提供する。この物品は、さらにポリオレフィンを慣用の溶接法を使用して、例えば圧力及び加熱によって積層できるし、又は表面模様を有する第二のポリカーボネートシートを、本発明の組成物の露出した面に接着させることができる。
本発明はまた、第一の層と第二の層かを含む積層構造物であって、第一の層が本明細書に記載の本発明の組成物から形成され、且つ第二の層が極性材料を含む組成物から形成される積層構造物を提供する。別の実施形態では、層の一つはフォームの形態である。別の実施形態では、層の一つは織物の形態である。別の実施形態では、積層構造物は、オーニング、防水シート、自動車スキン又はステアリングホイールの形態である。
別の実施形態では、本発明は、可変厚みを有し、好ましくは本発明の組成物を典型的には140℃の中温で圧縮成形法で接着することができる少なくとも表面模様付き表面を有するベースシートとして、ポリカーボネートを含む積層構造物を提供する。この物品は、さらに、ポリオレフィンを慣用の溶接法を使用して、例えば圧力及び加熱によって積層できる。また、本発明の組成物を結合する(interfacing)表面模様を有する第二のポリカーボネートシートを、適合したブレンド上に積層できる。
本発明の別の実施形態は、最終構造物の靭性を増大させるために挿入される、ポリカーボネートとポリオレフィンフィルムとの多重積層構造物である。別の実施形態は、例えば160℃の熱成形温度で熱成形することができる耐引掻性アセムブリコート(assembly coat)を提供するためにポリカーボネートの表面に沈着させた相溶化ブレンドコーティングである。
本発明はまた、第一の構成要素と第二の構成要素とを含む成形品であって、第一の構成要素が極性材料から形成され、且つ第二の構成要素が本明細書に記載の本発明の組成物から形成される成形品を提供する。別の実施形態では、成形品は、自動車スキン、アップリケ、履物、コンベヤーベルト、タイミングベルト又は耐久消費財の形態である。
「ラミネート(又は積層品)」、「ラミネーション」などの用語は、相互に均質に接触している2つ又はそれ以上の層、例えばフィルム層を意味する。ラミネートとしては、コーティングを有する成形品が挙げられる。ラミネートはブレンドではないが、ラミネートの一つ又はそれ以上の層は、ブレンドを含み得る。
「極性」、「極性ポリマー」などの用語は、ポリマー分子が永久双極子を有する、すなわちポリマー分子が陽性末端及び陰性末端を有することを意味する。言い換えれば、極性分子の電子は、分子の原子の間で同等に共有されない。これに対して、「非極性」、「非極性ポリマー」などの用語は、ポリマー分子が永久双極子を有していない、すなわちポリマーが陽性末端及び陰性末端を有していないことを意味する。非極性分子の電子は、分子の原子の間で本質的に同等に共有される。大部分の炭化水素液及びポリマーは非極性である。
カルボキシル、ヒドロキシルなどで置換されたポリマーは、極性ポリマーである場合が多い。非極性ポリマーから作製された物品は、比較的低い表面エネルギー、すなわち約32ダイン/センチメートル(ダイン/cm)未満の表面エネルギーを有し、極性ポリマーから作製された物品は、比較的高い表面エネルギー、すなわち約32ダイン/cm以上の表面エネルギーを有する。本発明の非極性材料は、典型的には1種又はそれ以上の非極性熱可塑性オレフィンポリマー、典型的には任意の有意な量の極性官能基、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、アミド基、メルカプタン基、ハライド基などの基を有していないエラストマーを含む。本発明の極性物質は、典型的には、1個又はそれ以上の極性官能基を含む1種又はそれ以上のポリマーを含む。1個又はそれ以上の極性官能基を含む典型的なポリマーとしては、以下に限定されないが、ポリエステル、ポリエーテル、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ナイロン、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(塩化ビニル)、アクリロニトリル、ABS、ポリアミドエステル、及びポリシロキサンが挙げられる。
「有意な量の極性官能基」などの用語は、ポリマーが、それから製造される物品に少なくとも約32ダイン/cmの表面エネルギーを付与するのに十分な数の極性官能基を含有していないことを意味する。
「オーバーモールディング」などの用語は、1種の樹脂を、予め配置された支持体を入れた金型に注入し、樹脂をこの支持体上で成形する方法を指す。オーバーモールディングは、典型的には1種の樹脂を別のポリマー支持体上でオーバーモールドすることによって最終製品の性能及び特性を向上させるのに使用される。オーバーモールディングは、継ぎ目のない集積部品を形成するのに使用できる。オーバーモールド部材の例としては、機械組み立てに通常関連する衛生的配慮をせずにさらなる保持特性を提供する、動力工具及び台所用品の軟質グリップハンドルが挙げられる。支持体は、任意の適当な材料、例えばプラスチック、金属又はセラミック部品であってもよい。
「成形オーバーレイ」などの用語は、一緒に固定される少なくとも2つの部品(射出成形部品と支持体)を含む物品を指す。射出成形部品は、射出成形金型の外側の支持体の上部に配置される。接着剤を使用して、射出成形部品を支持体に結合させてもよい。支持体は、任意の適当な材料、例えばプラスチック、金属又はセラミック部品であり得る。
本発明の組成物を塗布できる支持体としては、極性及び非極性両方の種々様々な材料、例えば、以下に限定されないが、ポリマー、金属、木材、コンクリート、ガラス、セラミック、及びこれら材料の2つ又はそれ以上の種々の複合材料が挙げられる。あるいは、これらの材料は、本発明の組成物から形成される物品に適用できる。
上記のように、施用方法としては、塗装、印刷、染色、オーバーモールディングなど、例えばそれぞれについての多数の変法、例えば塗布、吹き付け、浸漬、押出し、及びその他の方法が挙げられる。本発明の組成物は、支持体に施用の前、間又は後に架橋させることができ、任意の慣用の方法で、例えば酸化物、硫黄、湿分、シラン、放射線、熱などで架橋することができる。一つの実施形態では、本発明の組成物は、支持体に施用され、そして本発明の組成物は、施用されると共に及び/又はされた後に架橋される。架橋について、本発明の組成物は、通常、不飽和、例えばジエン含有ポリオレフィン(PO)を含む。
上記のように、本発明の組成物は、極性材料と非極性材料の間、特に極性ポリマー材料と非極性ポリマー材料の間、例えば非極性PO、例えばポリエチレン又はポリプロピレンのフィルム層と、極性ポリマー、例えばポリ乳酸(PLA)又はポリアミド又はポリエステルのフィルム層の間に結合層を形成するのに用いることができる。本発明の組成物は、次の、(a)ポリエチレン又はポリプロピレンフィルム、あるいは成形品のポリエチレン又はポリプロピレン表面を、(b)エチレン/アクリル酸コポリマー(EAA)あるいはPLA又はポリエチレンテレフタレート(PET)のコポリマーのフィルム、又はエチレン/アクリル酸コポリマー(EAA)あるいはPLA又はポリエチレンテレフタレート(PET)のコポリマーの成形品の表面に、一緒に結合するための結合層として特によく適合する。同時押出し、押出しラミネーション、接着ラミネーション、及び/又はフォームキャスティング又は押出しを組み合わせる任意の方法が、これらの積層構造物、例えば一つの層がフォームを含む構造物を作り上げるのに使用できる。
本発明の組成物はまた、分散物、例えばPU接着剤及び皮革に対する接着を促進するオレフィン性履物;織物被覆接着剤(PET、ナイロン、PP、POE、EPDM又はその他の非極性エラストマーを含むエラストマーリッチTPOあるいはこれらの組合せに対する接着剤)においてプライマーとして使用するための水性分散物に使用し得る。
一つの実施形態では、本発明の分散物は、TPU(任意の非極性ポリオールを基剤とする)を、予め調製したポリオレフィン分散物に分散させることによって作製することができる、すなわちポリオレフィン分散物は分散プロセスにおいて水性相として働く。
別の実施形態では、分散物は、
a)非極性ポリオール、例えばポリブタジエンジオール又は種子油系ポリエステルポリオールと、ジイソシアネートとを使用してポリウレタンプレポリマーを作製することによって、又は
b)ポリウレタンプレポリマーを、ポリオレフィン分散物及び連鎖延長剤を含む水性相に分散させることによって(ポリウレタンプレポリマーは、適当な界面活性剤を配合することによって又は慣用の官能化アプローチを使用して自己分散するプレポリマーを作製することによって水性相に分散させることができる)、又は
c)ポリオレフィン分散物と、非極性ポリオール、例えばポリブタジエンジオール又は種子油系ポリオールを使用して作製したポリウレタン分散物とを物理的にブレンドすることによって、又は
d)米国特許公開第2005/0100754号明細書(参照することによって本明細書において組み込まれる)の方法に従って、又は
e)本発明の組成物のプレブレンドを分散させるか、あるいは2種又はそれ以上の分散物をポストブレンドすることによって作製することができる。
一つの実施形態では、分散物のそれぞれのポリウレタン成分は、独立して、脂肪族イソシアネートから形成される。
これらの組成物の分散物はまた、自動車外装及び内装用の非極性の熱可塑性及び熱硬化性樹脂部品の塗料接着促進剤として使用できる。これらの分散物はまた、玩具用の非極性プラスチック部品、並びにその他の成形部品又は押出し部品及びフィルムの塗装又は印刷用のプライマーとして使用できる。
一つの実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジエン系ポリウレタン、好ましくはポリジエンジオール系ポリウレタンと可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。
一つの実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、少なくとも1種の脂肪族又は脂環式ジイソシアネートから形成される。別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンと熱可塑性ポリウレタンの両方は、それぞれ独立して、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートから形成される。さらに別の実施形態では、ポリジオール系ポリウレタンは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸又はエステルからなる群より選択される1種又はそれ以上の種子油トリグリセリドから製造される少なくとも1種のジオールを含む。
さらなる好ましい用途としては、自動車熱成形スキン(塩素化マレエート化ポリオレフィンを基剤とした現行の水性プライマーを使用せずにポリウレタン(PU)フォーム接着させるため)、ハウスラップ(この場合には、水蒸気透過率が必要とされ及びポリプロピレン織布(スクリム)に対する良好な接着);接着フィルム(吹き込み又はキャスト);同時押出しフィルム〔この場合には、POE/TPUが、薄い接着結合層(例えば、PU接着剤を使用する接着を必要とするルーフィング膜)として使用される〕が挙げられる。組成物は、ジオール、イソシアネート、POE及び相溶化剤の適切な選択と共に、コーティング、塗料、粘着剤、接着剤、フィルム、印刷適性、可染性、合成皮革、保護衣、人工芝、カーペット繊維、織物、医療(血液バッグ、チューブ)、玩具、軟質オーバーモールド品、ソフトグリップ、運動着などに使用できる、この場合にポリオレフィンに対する接着が重要であり、本発明の組成物は、極性材料に接着のために高められた表面エネルギー(>37ダイン/cm)をもたらす。ポリウレタン成分は、完全に脂肪族(非芳香族性、非不飽和)であり、POE/TPU組成物は、耐候性コーティング層(接着結合層とは対照的に)を形成するのに使用できる。
定義
本明細書に列記される数値範囲は、任意の下限値から任意の上限値までの間に少なくとも2単位の間隔があることを条件として、1単位刻みで下限値と上限値の間の全ての値を含む。例として、組成的、物理的又は機械的性質、例えば、分子量、粘度、メルトインデックスなどが100〜1,000であると記載されている場合には、個々の値全部、例えば100、101、102など及び下位範囲、例えば100〜144、155〜170、197〜200などが本明細書に明確に列挙されることが意図される。1未満の値を含むか又は1を超える小数(例えば1.1、1.5など)を含む範囲については、1単位は、必要に応じて0.0001、0.001、0.01又は0.1であるとみなされる。10未満の数(例えば、1〜5)を含む範囲については、1単位は、典型的には0.1であるとみなされる。これらは、具体的に意図されるものの単なる例であり、列挙された下限値と上限値の間の数値のすべての可能な組合せが、本出願に明確に明記されているとみなされるべきである。数値範囲は、本明細書に述べられているように、メルトインデックス、メルトフロー率、分子量分布(Mw/Mn)、%結晶化度、密度及びその他の特性に関して列挙されている。
「組成物」などの用語は、2種又はそれ以上の材料の混合物を意味する。組成物には、反応前混合物、反応混合物及び反応後混合物が包含され、反応後混合物は、反応前混合物又は反応混合物の1つ又はそれ以上の成分から形成される反応生成物及び副生成物並びに反応混合物の未反応成分及びもしあるとすれば分解生成物を含む。
「ブレンド」、「ポリマーブレンド」などの用語は、2種又はそれ以上のポリマーの組成物を意味する。このようなブレンドは、混和性であってもよいし又は混和性でなくてもよい。このようなブレンドは、相分離していてもよいし又は相分離していなくてもよい。このようなブレンドは、当分野において公知の透過電子分光法、光散乱法、X線散乱法、及び任意のその他の方法から決定される1つ又はそれ以上のドメイン配置を含んでいてもよいし又は含んでいなくてもよい。ブレンドは、ラミネートではないが、ラミネートの1つ又はそれ以上の層は、ブレンドを含有していてもよい。
「ポリマー」という用語は、同じ種類であろうと又は異なる種類であろうと、モノマーを重合することによって作製される高分子化合物を指す。従って、ポリマーという一般名は、1種類のモノマーのみから作製されるポリマーを指すのに通常用いられるホモポリマーという用語、及び以下に定義されるインターポリマーという用語を包含する。「エチレン/α−オレフィンポリマー」及び「プロピレン/α−オレフィンポリマー」という用語は、以下に記載のインターポリマーを示す。
「インターポリマー」という用語は、少なくとも2種類のモノマーの重合によって作製されるポリマーを意味する。従って、インターポリマーという一般名は、2種類のモノマーから作製されるポリマー、及び2種類よりも多いモノマーから作製されるポリマー、例えばターポリマー、テトラポリマーを指すのに通常用いられるコポリマーを包含する。
「オレフィン系ポリマー」、「ポリオレフィン」、「PO」などの用語は、重合されるオレフィンモノマー、例えばエチレン又はプロピレンから誘導される50モル%を超える単位を含むポリマーを意味する(重合性モノマーの全量に基づく)。代表的なポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン、ポリイソプレン及びこれらの種々のインターポリマーが挙げられる。この開示に関連して、「オレフィン系ポリマー」などの用語は、オレフィンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「エチレン系ポリマー」などの用語は、50モル%を越える重合されるエチレンモノマー(重合性モノマーの全量に基づく)を含むポリマーを意味する。この開示に関連して使用されるように、エチレン系ポリマーなどの用語は、エチレンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」などの用語は、50モル%を越える重合されるエチレンモノマー(重合性モノマーの全量に基づく)と、少なくとも1種のα-オレフィンを含むインターポリマーを意味する。この開示に関連して使用されるように、エチレン系ポリマーなどの用語は、エチレン/α-オレフィンインターポリマーなどの用語は、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「ランダムエチレン/α-オレフィンインターポリマー」などの用語は、ポリマーに関連して当分野におけるその使用と一致したこの開示で使用され、1種又はそれ以上のコモノマーがポリマー鎖に沿ってランダムに分布しているエチレン系インターポリマーを指す。この開示に関連して使用されるように、ランダムエチレン/α−オレフィンインターポリマーなどの用語は、エチレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「プロピレン系ポリマー」などの用語は、50モル%を越える重合されるプロピレンモノマー(重合性モノマーの全量に基づく)を含むポリマーを意味する。この開示に関連して使用されるように、プロピレン系ポリマーなどの用語は、プロピレンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「プロピレン/α-オレフィンインターポリマー」などの用語は、50モル%を越える重合されるプロピレンモノマー(重合性モノマーの全量に基づく)と、少なくとも1種のα-オレフィンを含むインターポリマーを意味する。この開示に関連して使用されるように、プロピレン/α-オレフィンインターポリマーなどの用語は、プロピレン/α-オレフィンマルチブロックインターポリマーを明確に除外する。
「プロピレン/エチレンインターポリマー」などの用語は、50モル%を越える重合されるプロピレンモノマー(重合性モノマーの全量に基づく)を含み、インターポリマーの残部が少なくとも若干量、例えば典型的には少なくとも1モル%の重合されるエチレンモノマーを含むインターポリマーを意味する。この用語は、本明細書で使用されるように、プロピレン/エチレンマルチブロックインターポリマーを示さない。
「ポリジエン系ポリウレタン」などの用語は、少なくとも1個のイソシアネート反応性基、例えばヒドロキシル基及び/又はアミン基を含むポリジエンから部分的に形成されるポリウレタンポリマーを意味する。
「ポリジオール系ポリウレタン」などの用語は、少なくとも2個のヒドロキシル基を含むポリジオールから部分的に形成されるポリウレタンポリマーを意味する。
「ポリジエンジオール系ポリウレタン」などの用語は、少なくとも2個のヒドロキシル基を含むポリジエンから部分的に形成されるポリウレタンポリマーを意味する。
「十分な量の極性官能基」という用語は、ポリマーが、それから製造される物品に少なくとも32ダイン/cmの表面エネルギーを付与するのに十分な数の極性官能基を含有していないことを意味する。
「実質的に含有していない」など用語は、化合物の存在が組成物に対して物質効果を及ぼさないような不十分な量のみの化合物を組成物が含むことを意味する。典型的には、組成物は、化合物が組成物の重量に基づいて0.1重量%未満で存在する場合にその化合物を実質的に含有していないとみなされる。
試験方法
密度は、アメリカ材料試験協会(American Society for Testing and Materials(ASTM))手順ASTM D792−00、方法Bに従って測定される。
メルトインデックス(I)(g/10分)は、ASTM D−1238−04(バージョンC)、条件190℃/2.16kgを使用して測定される。表記「I10」は、ASTM D−1238−04、条件190℃/10.0kgを使用して測定されるメルトインデックス(g/10分)を指す。表記「I21」は、ASTM D−1238−04、条件190℃/21.6kgを使用して測定されるメルトインデックス(g/10分)を指す。ポリエチレンは、典型的には190℃で測定され、これに対してポリプロピレンは典型的には23O℃で測定される。MFRは、プロピレン系ポリマーのメルトフローレートを意味し、ASTM D−1238、条件230℃/2.16kgを使用して測定される。ウレタン系ポリマー、例えばPELLETHANE(商標)ポリマーを除くこのようなポリマーを含むブレンドについて、メルトインデックスはASTM D−1238、条件190℃/2.16kgに従って測定される。PELLETHANE(商標)(Pellethane(商標)2102−80A及び2103−70A)については、メルトインデックスはASTM D−1238、条件190℃/8.7kgに従って測定される。
示差走査熱量分析(DSC)は、RCS冷却アクセサリ及び自動サンプラーを装備したTAIモデルQ1000 DSCを使用して行われる。50cc/分の窒素パージガス流量を使用する。試料を薄膜にプレスし、プレス成形機内で約175℃で溶融し、次いで室温(25℃)まで空冷する。次いで、材料(3〜10mg)を、直径3mmのディスクに切断し、正確に秤量し、軽量アルミニウムパン(pan)(約50mg)に入れ、次いで圧着する(crimped shut)。試料の熱挙動を以下の温度プロフィールを用いて調べる。試料を180℃まで急速加熱し、3分間恒温に保ち、以前の熱履歴を除去する。次いで、試料を10℃/分の冷却速度で−90℃に冷却し、−90℃で3分間保った。次いで、試料を10℃/分の加熱速度で150℃に加熱する。冷却曲線及び二次過熱曲線を記録する。
極限引張強さ及び破断点伸びは、ASTM D−638−03に従って測定する。両方の測定はダイ−カットD638−typeIV標本について23℃で行った。溶融温度(Tm)は、二次加熱曲線から測定される。結晶化温度(Tc)は、一次冷却曲線から測定される。
表面張力は、ASTM D2578−04a、方法B、及びDIN 53364(1986)に従って測定する。所定の表面張力を有する液体であり、28〜56mN/mの範囲で入手できるARCOTEC試験インキを使用する。試験は室温(23℃)で行う。
表面エネルギーは、Lotar Enterprisesから入手できるARCOTEC(商標)試験インキ及び試験ペンを使用して測定される。それぞれのチェックのための開始点として、中間値、例えば38mN/m(ダイン/cm)を有する試験インキ又は試験ペンが適用されるべきである。インキの線が、液滴にならずに材料の表面で少なくとも2秒間変化がない場合には、材料の表面エネルギーは、液体の表面張力と同じであるか又はそれよりも高い。この場合には、次の高い値、例えば40mN/m(ダイン/cm)を有する試験インキ/試験ペンが適用される。このチェックは、表面張力の次の高い値を用いて、2秒以内に液体の線が個々の液滴になる点まで繰り返さなければならない。すでに開始点(38mN/m(ダイン/cm))で液滴が液体の線から形成される場合には、チェックは、低い値の試験インキ/試験ペンを用いて続けられ、金属を用いる場合が多い。一般的な限界として、32mN/m(ダイン/cm)が挙げられる場合が多い。表面エネルギーレベルがこの値よりも小さい場合には、接着が劣り、この値よりも大きい場合には接着が良好であるか又は十分である。
ショアA硬度は、射出成形プラックについてISO−868に従って測定される。引張特性は、射出成形プラックについてISO−527−2に従って測定される。
溶融引張応力は、選択されたポリマー試料についてGoettfert Rheotens溶融引張試験機を用いて190℃の温度で測定される。Rheotens試験機は、キャピラリーダイから一定の速度で押出される溶融ストランドを引っ張る2つのカウンター回転ホイールから構成される。ホイールは、ホイールが加速するにつれて、溶融の応力応答を測定するためにバランスを装備している。ホイールは、ストランドが破断するまで加速させる。ストランドを破断する力を、溶融引張応力(センチニュートン(cN))とみなされる。
RR(V0.1/V100)は、Rheometric Scientific,Inc.のARES(Advanced Rheometric Expansion System)動的機械的スペクトロメーター(DMS)を用いて溶融流動学的方法を使用して試料を調べることによって測定される。試料は、190℃で、動的周波数モード、及び2mmの間隔を有する直径25ミリメーター(mm)の平行プレート掴み具(fixture)を使用して調べる。8%の歪速度、及び0.1rad/秒から100rad/秒まで徐々に増加される振動速度を用いて、分析されるそれぞれ10の周波数について5個のデータポイントを採用する。各試料(ペレット又はベール(bale))を、直径3インチ(7.62センチメートル(cm))×厚み1/8インチ(0.049cm)のプラックに、20,000psi(137.9メガパスカル(MPa))の圧力で、180℃で1分間圧縮成形した。プラックを、室温まで急冷し、冷却した(1分間にわたる)。「25mmのプラック」を、大きなプラックの中心部から切り出した。次いで、これらの直径25mmのアリコートをARESに190℃で挿入し、試験を開始する前に5分間平衡させた。試料は、酸化分解を最小限にするために分析の間、窒素環境で維持される。データ整理及び操作は、ARES2/A5:RSI Orchestrator Windows(登録商標) 95に基づいたソフトウエアパッケージで達成される。RRは、粘度と剪断速度曲線の比を測定する。
インターポリマーのムーニー粘度MV(125℃でML 1+4)は、ASTM D1646−04に従って測定される。加工レオロジー割当量PRRは、MV及びRRから、式;PRR=RR+[3.82−インターポリマームーニー粘度(125℃でML1+4)]×0.3に従って算出される。MLはムーニー大型ローター(Moony Large Roter)を指す。粘度計は、Monsanto MV2000装置である。
引裂きは、射出成形プラックについてISO−34−1(Edition 2004)に従って測定される。
オレフィンマルチブロックインターポリマーの特性に関する試験方法
1.試料1〜4及びA〜CについてのGPC法
160℃に設定した加熱ニードルを装備した自動化液体処理ロボットを使用して、300ppmのイオノールを用いて安定化させた十分な1,2,4−トリクロロベンゼンをそれぞれの乾燥ポリマー試料に加えて30mg/mLの最終濃度を得る。小さなガラス撹拌棒をそれぞれの試験管に入れ、試料を、250rpmで回転する加熱オービタルシェーカーを用いて160℃で2時間加熱する。次いで、濃縮したポリマー溶液を、自動化液体処理ロボット及び160℃に設定した加熱針を使用して1mg/mlに希釈する。
Symyx Rapid GPC装置を使用して、それぞれの試料について分子量データを測定する。2.0ml/分の流量に設定したGilson 350ポンプを使用して、直列に配置し、160℃に加熱した3つのPlgel 10マイクロメーター(μm)Mixed B 300mm×7.5mmカラムに、300ppmのイオノールを用いて安定化させたヘリウムパージした1,2−ジクロロベンゼンを移動相としてポンプで送る。Polymer Labs ELS 1000 Detectorを、250℃に設定したエバポレーター、165℃に設定したネブライザー、及び60〜80psi(400〜600 kPa)のN圧で1.8SLMに設定した窒素流量と共に使用する。ポリマー試料を160℃に加熱し、それぞれの試料を、液体処理ロボット及び加熱ニードルを使用して250μlのループに注入する。2つの切り替えループ及び重複注入を用いるポリマー試料の連続的分析を使用する。試料データを収集し、Symyx Epoch(商標)ソフトウェアを使用して解析する。ピークを、手作業で積分し、分子量情報をポリスチレン標準検量線に対して未補正で報告する。
2.標準CRYSTAF法
分岐分布は、PolymerChar,Valencia,Spainから市販されているCRYSTAF 200装置を使用して結晶分析分画(CRYSTAF)によって測定する。試料を、1,2,4−トリクロロベンゼンに160℃で1時間溶解し(0.66mg/mL)、95℃で45分間安定化させる。サンプリング温度は、0.2℃/分の冷却速度で95〜30℃に及ぶ。赤外線検出器を使用して、ポリマー溶液の濃度を測定する。累積溶解濃度を、温度を低下させる間にポリマーが結晶化するのと同時に測定する。累積プロフィールの分析導関数は、ポリマーの短鎖の分岐分布を反映する。
CRYSTAFのピーク温度及び面積を、CRYSTAFソフトウェア(Version 2001.b、PolymerChar,Valencia,Spain)に含まれるピーク分析モジュールによって特定する。CRYSTAFピーク検出ルーチンにより、ピーク温度をdW/dT曲線の最大値として特定し且つこの微分曲線における特定されたピークのいずれかの側の最大の正の変曲同士の間の面積を特定する。CRYSTAF曲線を算出するために、好ましい処理パラメーターは、70℃の温度限界を用い、並びにその温度限界より上では0.1及びその温度限界より下では0.3の平滑化パラメーターを用いる。
3.DSC標準法(試料1〜4及びA〜Cを除く)
示差走査熱量測定法の結果は、RCS冷却アクセサリ及びオートサンプラーを装備したTAIモデルQ1000 DSCを用いて測定される。50ml/分の窒素パージガス流を使用する。試料を、薄膜にプレスし、プレス成形機内で約175℃で溶融し、次いで室温(25℃)まで空冷する。次いで、3〜10mgの材料を直径6mmのディスクに切断し、正確に秤量し、軽量アルミパンに入れ(約50mg)、次いで圧着する(crimped shut)。試料の熱挙動を、以下の温度プロフィールを用いて調べる。試料を180℃まで急速加熱し、恒温に3分間保持して、以前の熱履歴を除く。次いで、試料を10℃/分の冷却速度で−40℃まで冷却し、−40℃で3分間保持する。次いで、試料を10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱する。冷却曲線及び第二の加熱曲線を記録する。
DSC溶融ピークは、−30℃と溶融終点との間に引いた直線ベースラインに対して熱流量(W/g)の最大として測定される。溶融熱は、直線ベースラインを用いて−30℃と溶融終点との間の溶融曲線下の面積として測定される。
4.GPC法(試料1〜4及びA〜Cを除く)
5.
ゲル浸透クロマトグラフィー装置は、Polymer Laboratories Model PL−210又はPolymer Laboratories Model PL−220のいずれかからなる。カラム及びカルーセル区画は、140℃で操作される。3つのPolymer Laboratories 10ミクロン Mixed−Bカラムを使用する。溶媒は、1,2,4トリクロロベンゼンである。試料は、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含む50mlの溶媒中に0.1gのポリマーの濃度で調製する。試料は、160℃で2時間、軽く撹拌することによって調製する。用いる注入容量は100μlであり、流量は1.0ml/分である。
GPCカラムセットの較正は、個々の分子量の間に少なくとも10の間隔を有する6個の「カクテル」混合物にアレンジした580〜8,400,000の範囲に及ぶ分子量を有する21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて行う。この標準物質は、Polymer Laboratories(Shropshire,UK)から購入する。ポリスチレン標準物質は、1,000,000以上の分子量については溶媒50ml中に0.025gで調製し、分子量1,000,000未満の分子量については溶媒50ml中に0.05gで調製する。ポリスチレン標準物質は、穏やかに撹拌しながら80℃で30分間溶解させる。狭い標準物質混合物を最初に流し、分解を最小にするために最も高い分子量の成分から低いものへと流す。ポリスチレン標準物質のピーク分子量を、(Williams and Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621 (1968)に記載の通りに)以下の式、Mポリエチレン=0.431(Mポリスチレン)を試用してポリエチレン分子量に変換する。
ポリエチレン相当分子量の計算は、Viscotek TriSECソフトウェア、バージョン3.0を使用して行う。
5.圧縮永久歪
圧縮永久歪は、ASTM D395に従って測定する。試料は、全体の厚みが12.7mmに達するまで厚み3.2mm、直径25.4mmの円形ディスク、厚み2.0mm、直径25.4mmの円形ディスク及び厚み0.25mm、直径25.4mmの円形ディスクを積み重ねることによって調製する。このディスクは、次の条件、すなわち圧力0を190℃で3分間、次いで86MPaを190℃で2分間、次いで86MPaで、プレス成形機内で冷水を流しながら冷却する;という条件下で熱圧プレスを用いて成形した12.7cm×12.7cmの圧縮成形プラックから切り出す。
6.密度
密度測定用の試料は、ASTM D1928に従って調製する。測定は、ASTM D792、方法Bを用いて1時間以内の試料プレスで行う。
7.曲げ弾性率/割線モジュラス/貯蔵弾性率
試料は、ASTM D1928を用いて圧縮成形する。曲げ弾性率及び2%割線モジュラスを、ASTM D−790に従って測定する。貯蔵弾性率は、ASTM D5026−01又は同等の方法に従って測定する。
8.光学的性質
0.4mm厚のフィルムを、ホットプレス(Carver Model#4095−4PR1001R)を用いて圧縮成形する。得られるペレットを、ポリテトラフルオロエチレンシートの間に置き、190℃で、55psi(380kPa)で3分間加熱し、次いで1.3MPaで3分間加熱し、次いで2.6MPaで3分間加熱する。次いで、得られるフィルムを、プレス成形機中で、1.3Mpaで1分間、冷水を流しながら冷却する。得られる圧縮成形フィルムを、光学測定、引張挙動、回復率及び応力緩和について用いる。
透明度は、ASTM D1746で特定されるようにBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。
45°光沢は、ASTM D−2457に特定されるようにBYK Gardner Glossmeter Microgloss45°を用いて測定する。
内部曇り度は、ASTM D1003の方法Aに基づいてBYK Gardner Haze−gardを用いて測定する。鉱油をフィルム表面に塗布して、表面の引っかき傷を除去する。
9.機械的特性−引張、ヒステリシス及び引裂き
一軸引張における応力−歪の挙動を、ASTM D1708微小引張試験片を用いて測定する。試料は、Instronを用いて21℃で、500%min−1で延伸する。引張強さ及び破断点伸びは、5個の試験片の平均から報告する。
100%及び300%ヒステリシスは、Instron(商標)装置でASTM D1708微小引張標本を使用して100%歪及び300%歪までの循環荷重から測定される。試料に、267%分−1で、21℃で3サイクル荷重を加えるか又は荷重を加えない。300%及び80℃での周期的実験は、環境室を使用して行われる。80℃での実験では、試料を試験温度で45分間平衡させ、その後に試験した。21℃、300%歪周期的実験では、最初の未荷重サイクルからの150%歪での収縮応力が記録される。実験全部について%回復率は、荷重がベースラインに戻される歪を使用し1次て無負荷サイクルから算出される。%回復率は、
(式中、εは循環荷重について採用される歪であり、εは荷重が1次無荷重サイクル中にベースラインに戻る場合の歪である)
として定義される。
応力緩和は、環境室を装備したInstron(商標)装置を使用して50%歪及び37℃で12時間測定する。計器の形状は、76mm×25mm×0.4mmであった。環境室で37℃で45分間平衡させた後に、試料を333%分−1で50%歪まで延伸した。応力を、12時間の時間の関数として記録した。12時間後の%応力緩和を、次式、
(式中、Lは、時間0における50%歪での荷重であり、L12は12時間後の50%歪での荷重である)
を使用して算出した。
引張ノッチ付引裂き実験は、0.88g/cc以下の密度を有する試料についてInstron(商標)装置を使用して行う。形状は、半分の標本長さで試料に切り込んだ2mmの切り込みを有する76mm×13mm×0.4mmのゲージ切片からなる。試料を508mm分−1、21℃で、破断するまで延伸する。引裂きエネルギーは、最大荷重での歪までの応力−伸び曲線下の面積として算出される。少なくとも3個の標本の平均を報告する。
10.TMA
熱機械分析(針入温度)を、180℃及び10MPa成形圧で5分間形成され、次いで空冷された直径30mm×厚み3.3mmの圧縮成形ディスクについて行う。用いた装置は、Perkin−Elmerから入手できる商品名TMA7である。この試験では、半径1.5mmの先端を有するプローブ(P/N N519−0416)を、1Nの力を用いて試料ディスクの表面に当てる。温度を25℃から5℃/分で上昇させる。プローブの針入距離を、温度の関数として測定する。プローブが試料に1mm針入した時に実験を終える。
11.DMA
動的機械分析(DMA)を、熱圧プレス中で、180℃で10MPaの圧力で5分間成形し、次いでこのプレス中で90℃/分で水冷された圧縮成形ディスクについて測定する。試験は、ねじり試験用の二重カンチレバー固定具を装備したARES制御歪レオメーター(TA instruments)を用いて行う。
1.5mmのプラックをプレスして、32×12mmの寸法のバーに切断する。その試料を10mm(グリップ間隔ΔL)まで隔てた固定具の間に両端で固定し、−100℃から200℃までの連続的温度ステップ(1ステップ当たり5℃)に供する。それぞれの温度で、ねじり弾性率G’を、10 rad/sの角周波数で測定し、歪振幅を、トルクが十分であること及び測定値が直線状態にあることを確実にするために0.1%〜4%の間で維持する。
10gの初期静的力を維持して(自動引張モード)、熱膨張が生じる時の試料中のゆるみを防止する。結果として、グリップ間隔ΔLは、温度と共に、特にポリマー試料の融点又は軟化点よりも高い温度で増大する。試験は、最大温度で又は固定具の間の間隙が65mmに達した時に終える。
12.メルトインデックス
メルトインデックス、すなわちIは、ポリエチレン系ポリマーについては、ASTM D1238、条件190℃/2.16kgに従って測定する(ポリプロピレン系ポリマーについては、条件230℃/2.16kg)。メルトインデックス、すなわちI10もまた、ASTM D1238、条件190℃/10kgに従って測定する。
13.ATREF
分析昇温溶出分別(ATREF)分析を、米国特許第4,798,081号明細書及びWilde, L.;Ryle, T.R.;Knobeloch, D.C.;Peat,I.R.;Determination ofBranching Distributions in Polyethylene and Ethylene Copolymer, J. Polym. Sci., 20, 441-455(1982)(これらは、その全体を本明細書において参照することにより組み込まれる)に記載された方法に従って行う。分析すべき組成物を、トリクロロベンゼンに溶解し、その温度を0.1℃/分の冷却速度で20℃まで徐々に下げることによって、不活性支持体(ステンレス鋼ショット)を入れたカラム中で結晶化させる。カラムは赤外線検出器を装備している。次いで、溶出溶媒(トリクロロベンゼン)の温度を1.5℃/分の速度で20℃から120℃まで徐々に上昇させることにより結晶化ポリマー試料をカラムから溶出させることによって、ATREFのクロマトグラフィー曲線を作成する。
14. 13 C NMR分析
10mmのNMR試験管内の試料0.4gに、テトラクロロエタン−d/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物約3gを加えることによって、試料を調製する。得られる試料を、前記試験管及びその内容物を150℃に加熱することによって溶解し、均質化する。データは、100.5MHzの13C共鳴周波数に相当するJEOL Eclipse(商標)400MHz分光計又はVarian Unity Plus(商標)400MHz分光計を用いてデータを収集する。データを、6秒のパルス反復遅れを用いて1データファイル当たり4000減衰シグナル(transients)を用いて得る。定量分析のための最小のシグナル対ノイズ比を達成するために、複数のデータファイルを一緒に加える。スペクトルの幅は25,000 Hzであり、最小のファイルサイズは32Kのデータポイントである。この試料を、10mmの広帯域プローブ中で130℃で分析する。コモノマーの取り込みは、Randallのトライアッド法(Randall, J.C.; JMS-Rev. Macromol. Chem. Phys., C29, 201-317 (1989)(これは、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれる)を用いて測定する。
15.TREFによるポリマー分別
大規模なTREF分別は、15〜20gのポリマーを、2リットルの1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)に160℃で4時間撹拌することにより溶解することによって行う。得られるポリマー溶液を、30〜40メッシュ(600〜425μm)の球状の技術的品質のガラスビーズ(Potters Industries,HC30 Box20,Brownwood,TX,76801から入手できる)と、ステンレス鋼製の直径0.028インチ(0.7mm)のカットワイヤーショット(Pellets,Inc.63 Industrial Drive,North Tonawanda,NY,14120から入手できる)との60:40(v:v)混合物を充填した3インチ×4フィート(7.6cm×12cm)のスチールカラム上に15psig(100kPa)の窒素で圧入する。カラムを、最初に160℃に設定した熱制御オイルジャケットに浸す。カラムを最初に125℃に弾道学的に冷却し、次いで1分当たり0.04℃で20℃まで徐々に冷却し、1時間保持する。温度を1分当たり0.167℃で上昇させながら、新しいTCBを1分当たり約65mlで導入する。
分取TREFカラムからの約2000ml部の溶出液を、16のステーションの加熱されたフラクションコレクターに収集する。得られるポリマーを、それぞれの画分において、ロータリーエバポレーターを用いて約50〜100mlのポリマー溶液が残るまで濃縮する。濃縮溶液を、一夜放置して、その後に過剰のメタノールを加え、濾過し、洗浄する(最終の洗浄を含む約300〜500mlのメタノール)。濾過工程を、5.0μmのポリテトラフルオロエチレンコーティング濾紙(Osmonics Inc.から入手できる、Cat#Z50WP04750)を用いて3位置真空支援濾過ステーションで行う。濾過した画分を、真空オーブン中で60℃で一夜乾燥し、化学天秤で秤量し、その後にさらに試験する。
16.溶融強度
溶融強度(MS)は、約45°の入口角を有する直径2.1mmの20:1ダイを装着したキャピラリーレオメータを用いることによって測定する。試料を190℃で10分間平衡させた後に、ピストンを1インチ/分(2.54cm/分)の速度で操作する。標準試験温度は190℃である。試料を、2.4mm/秒の加速でダイの100mm下に配置した1セットの加速ニップに一軸延伸する。必要な張力を、ニップロールの巻き取り速度の関数として記録する。試験の間に到達する最大張力を、溶融強度として定義する。延伸共鳴を呈するポリマー溶融の場合、延伸共鳴の発生前の引張力が溶融強度として取られる。溶融強度は、センチニュートン(「cN」)で記録する。
以下の実施例は、本発明を例証するものであるが、明確に又は暗示によって本発明を限定するものではない。
A.水性分散物
水性分散物は、平均粒子サイズ、典型的には約300nmを有する安定な均一分散物を生成させるために本発明の組成物と水とを押出機で溶融ブレンドすることによって調製し得る。分散物の固形分含有量は、分散物の全重量に基づいて典型的には35〜50重量%である。分散剤、例えば、UNICID(商標)350酸(固形分基準で6重量%;カリウム塩に転換された合成C26カルボン酸、Baker Petroliteから入手できる)が分散物に添加される。次いで、分散物を、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)フィルムにキャストフィルムとして塗布し、表面エネルギーを測定する。
本発明の組成物はまた、押出されたポリウレタン(純粋なポリウレタン又はブレンドで)に対する接着促進剤として使用して人工芝(又は人工グラスヤーン)を提供し得る。
例えば、本発明の組成物をテープ押出しラインで押出し、5倍に延伸し得る。次いで、試料テープを束ね、互いの表面に、カーペットに房状に入り込まされた(tufted)後に人工芝糸の束を模倣する(mimick)5本のストランドとして束ねる。この束は、金型中に保持することができ、例えば以下の表6に示すような例については、重縮合ジオール−イソシアネートブレンドを、束の一つのセクション上の金型に注入し得る。25℃で約30分間硬化させた後に、得られたポリマーの試料を、ポリウレタンに対する接着について評価できる。
The Dow Chemical Companyから入手できるIsonate M143は、高い割合の純ジフェニルメタンジイソシアネートと、少量のポリカルボジイミド付加物とを含む淡黄色低粘度変性ジフェニルメタンジイソシアネートである。
The Dow Chemical Companyから入手できるVoranol EP 1900ポリオールは、エチレンオキシドカップを有するプロピレンオキシドを基剤とした分子量4000のジオールである。
Shimtekから入手できるSYLOSIV(登録商標)ゼオライト粉末は、1K−及び2K−Polyurethane system用の無毒性の水分脱除剤である。
Air Productsから入手できるDABCO 33LVは、強力な多目的ゲル化触媒であり、67%ジプロピレングリコール中の33%結晶質トリエチレンジアミンである。
従って、本発明の組成物は、人工芝及びその他の用途においてポリウレタンに対する接着促進剤として使用し得、ポリオレフィンに反応によって組み込むことができ、後者は、人工芝カーペットにおいて糸のタフト固定を改善するために人工芝の製造に使用される。
接着は、カーペット裏地に重合性混合物として塗布されるポリウレタンコーティングに反応する官能基によって促進される。カーペット裏地側に、房状の人工芝糸/テープ表面が露出され、その表面にコーティングが施される。接着促進剤の濃度は、本発明の組成物の100%であり得、人工芝糸用途に使用するのに適していると思われる任意のポリエチレン又はプロピレンを用いて、ブレンド中の本発明の組成物の10%までに及び得る。
本発明の組成物はまた、より「競技者にやさしい(friendly)」表面特性を作り上げる目的で、親水性の人工芝糸の二次加工に使用してもよい。特に、熱可塑性ポリウレタンと、本発明の組成物と相溶化されるポリエチレンとのブレンドは、人工芝の形成に使用し得る。
B.種々の相溶化組成物のスクリーニング
表7Aに本発明の種々の組成物及び1つの比較試料(すなわち、試料番号12)を報告し、表7Bに射出成形プラックとしてのこれらの組成物の種々の性質を報告する。
表7Aの組成物は全て、組成物の全重量に基づく重量%で報告し、5重量%のTPU−1相溶化剤(Sartomer Company,Inc.から入手できる−34℃のTg、25℃で0.995の比重、1711psiの引張強さ、1のI、35重量%のハードセグメント含有量、90℃の軟化点、及び559%の伸びを有するポリブタジエンジオール系TPU)を含む。2種類のオレフィンマルチブロックコポリマー、すなわちOBC−1及びOBC−2を使用する。これらは、それぞれ0.877g/cmの全体密度及び70%ソフト(密度0.854g/cm)/30%ハード(0.935g/cmの密度、1g/10分のI)ブロックスプリットを有する1の全体Iを有するエチレン/エチレン−オクテンブロックコポリマー、及び0.877g/cmの全体密度及び85%ソフト(密度0.855g/cm)/15%ハード(0.935g/cmの密度、5.2g/10分のI)ブロックスプリットを有する1の全体Iを有するエチレン/エチレン−オクテンブロックコポリマーであり、両方共にThe Dow Chemical Companyによって製造される。熱可塑性ポリウレタン(TPU)は、メチレンジイソシアネートとのポリカプロラクタムポリエステルジオール系TPUであり、1.18g/cmの密度、5g/10分のMFR(190℃/2.16kg)及び80のショアA硬度を有する。SBS401は、22:28重量%wt%のスチレン/ブタジエン重量比及び0.93g/cmの密度を有するTotal Petrochemicalsによって製造されるスチレン−ブタジエン−スチレンゴムである。
比較試料12は、相溶化剤として、The Dow Chemical Companyから入手できる約1重量%のMAHグラフトを含有し、0.87g/cmの密度及び1g/10分のIを有する無水マレイン酸グラフト化エチレン/オクテンコポリマーを使用する。
相溶化剤としてのTPUの使用は、比較試料と比べてメルトインデックスを増大させる。同様の組成物の調製では、耐磨耗性は伝統的なMAH−グラフト化樹脂と比べてTPUでは高い。
本発明を上記の実施例でかなり詳細に説明したが、この詳細は例証することを目的とするものであり、以下の特許請求の範囲に記載の発明を限定すると解釈されるべきではない。全ての米国特許明細書及び認められた米国特許出願明細書又は公開米国特許出願明細書は、参照することによって本明細書内に組み込まれる。

Claims (145)

  1. 以下の、
    A)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;
    B)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及び
    C)少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタン
    を含む組成物。
  2. 前記オレフィンマルチブロックインターポリマーが、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーであって、次の1つ又はそれ以上の特徴を有するエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーである、請求項1に記載の組成物。
    (1)0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mn;
    (2)TREFを使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子画分であって、該画分が少なくとも0.5且つ最大約1までのブロックインデックスを有することを特徴とする少なくとも1つの分子画分;
    (3)約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、及び密度d(g/cm)〔この場合に、Tm及びdの数値は、次の関係に対応する〕;
    Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
    (4)約1.7〜約3.5のMw/Mn〔及び融解熱ΔH(J/g)及び最大DSCピークと最大CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、この場合にΔT及びΔHの数値は、次の関係を有し、
    ΔHが0より大きく且つ最大130 J/gまでの場合には、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81
    ΔHが130 J/gより大きい場合には、ΔT≧48℃
    前記CRYSTAFピークは累積ポリマーの少なくとも5%を使用して決定され、且つ前記ポリマーの5%未満が、特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、前記CRYSTAF温度は30℃である〕;
    (5)前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定される300%歪及び1サイクルにおける弾性回復率(Re)(%)及び密度d(g/cm)〔この場合に、Re及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係を満たす〕;
    Re>1481−1629(d)
    (6)TREFを用いて分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも少なくとも5%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分〔この場合に、前記比較ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及び前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する〕;又は、
    (7)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)〔この場合に、G’(25℃)とG’(100℃)の比は、約1:1〜約9:1の範囲にある〕
  3. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが組成物の全重量に基づいて20重量%以下の量で存在する、請求項1又は請求項2のいずれかに記載の組成物。
  4. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが組成物の全重量に基づいて10重量%以下の量で存在する、請求項3に記載の組成物。
  5. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが0.90g/cc〜1.3g/ccの密度を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
  6. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが1g/10分〜300g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
  7. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが500g/モル〜1,000,000g/モルの数平均分子量を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
  8. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが、組成物の全重量に基づいて15〜40重量%のジイソシアネートを含む組成物から形成される、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
  9. ジイソシアネートが芳香族ジイソシアネートである、請求項8に記載の組成物。
  10. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが、組成物の全重量に基づいて50〜75重量%のポリジエンジオールを含む組成物から形成される、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
  11. 少なくとも1種のポリジエン系ポリウレタンが、組成物の全重量に基づいて5〜15重量%の連鎖延長剤を含む組成物から形成される、請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
  12. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネート又は少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  13. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項12に記載の組成物。
  14. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項12に記載の組成物。
  15. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの混合物とから誘導される化学単位を含む、請求項12に記載の組成物。
  16. 1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとの重量比が約1:1である、請求項15に記載の組成物。
  17. ポリエステルがカプロラクトンから形成される、請求項12に記載の組成物。
  18. 熱可塑性ポリウレタンがカプロラクトンから誘導されるモノマー単位を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  19. 熱可塑性ポリウレタンが、N−オクチルピロリドンから誘導されるジオール誘導体から誘導されるモノマー単位を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  20. 熱可塑性ポリウレタンが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールから誘導されるモノマー単位を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  21. 熱可塑性ポリウレタンが、ポリエーテルから誘導されるモノマー単位を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  22. 熱可塑性ポリウレタンがPELLETHANE(商標)ポリウレタンである、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
  23. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが0.90g/cc〜1.3g/ccの密度を有する、請求項1〜22のいずれかに記載の組成物。
  24. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが1g/10分〜10g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項1〜23のいずれかに記載の組成物。
  25. さらに1種又はそれ以上の添加剤を含む、請求項1〜24のいずれかに記載の組成物。
  26. さらに、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ乳酸、及びポリアミドエステルからなる群より選択される極性ポリマーを含む、請求項1〜25のいずれかに記載の組成物。
  27. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む物品。
  28. 物品が、シート、カーペット、接着剤、ワイヤーシース、ケーブル、防護服、自動車部品、履物要素、被覆剤、又はフォームラミネート、自動車スキン、オーニング、防水シート、屋根葺用品、ステアリングホイール、粉体塗料、粉末スラッシュ成形物、耐久消費財、グリップ、ハンドル、コンピュータ構成要素、ベルト、アップリケ、履物要素、コンベヤー又はタイミングベルト、あるいは織物である、請求項27に記載の物品。
  29. 物品が、押出しシート間の結合層、押出しフィルム間の結合層、押出し形材間の結合層、キャストシート間の結合層、キャストフィルム間の結合層、又はキャスト形材間の結合層である、請求項27に記載の物品。
  30. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される押出しシート。
  31. シートが30ダイン/cm以上、好ましくは33ダイン/cm以上、さらに好ましくは35ダイン/cm以上の表面エネルギーを有する、請求項30に記載の押出しシート。
  32. シートが10ミル〜1000ミル、好ましくは15ミル〜500ミル、さらに好ましくは20ミル〜100ミルの厚みを有する、請求項30又は請求項31に記載の押出しシート。
  33. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成されるものである塗装支持体。
  34. 塗料が、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリオール及びアルコールからなる群より選択される少なくとも1つの添加剤を含む、請求項33に記載の塗装支持体。
  35. 塗料が水性塗料である、請求項33又は請求項34に記載の塗装支持体。
  36. 塗料が有機溶媒系である、請求項33又は請求項34に記載の塗装支持体。
  37. 次の、(a)極性ポリマーを含む組成物から形成される支持体と、(b)請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される成形オーバーレイとを含むオーバーモールド品。
  38. 極性ポリマーがポリカーボネートである、請求項37に記載のオーバーモールド品。
  39. 次の、(a)請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される支持体と、(b)極性ポリマーを含む組成物から形成される成形オーバーレイとを含むオーバーモールド品。
  40. 物品がグリップ、ハンドル又はベルトの形状である、請求項37〜39のいずれかに記載のオーバーモールド品。
  41. 第一の層と第二の層とを含む積層構造物であって、第一の層が請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成されるものであり、及び第二の層が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものである、積層構造物。
  42. 前記層の一つがフォームの形態である、請求項41に記載の積層構造物。
  43. 前記層の一つが織物の形態である、請求項41又は請求項42に記載の積層構造物。
  44. 積層構造物がオーニング、防水シート又は自動車スキン又はステアリングホイールの形態である、請求項41〜43のいずれかに記載の積層構造物。
  45. 第二の層が、ポリカーボネートを含む組成物から形成される、請求項41〜44のいずれかに記載の積層構造物。
  46. 第一の構成要素と第二の構成要素を含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成されるものである、成形品。
  47. 物品が自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト又は耐久消費財である、請求項46に記載の成形品。
  48. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物を含む分散物。
  49. 分散物が、さらに、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ、ポリオール、アルコール、及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種の添加剤を含む、請求項48に記載の分散物。
  50. 分散物が水性分散物である、請求項48又は請求項49に記載の分散物。
  51. 分散物が有機溶媒系分散物である、請求項48又は請求項49に記載の分散物。
  52. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む射出成形品。
  53. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含むRF溶接品。
  54. 第一の構成要素と第二の構成要素を含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成されるものである、成形品。
  55. 物品が自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト、合成皮革又は耐久消費財である、請求項54に記載の成形品。
  56. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む履物用品。
  57. 物品が、靴アウトソール、靴ミッドソール、靴ユニットソール、オーバーモールド品、天然皮革製品、合成皮革製品、靴の甲、積層品、被覆製品、ブーツ、サンダル、雨靴、プラスチック靴、及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項56に記載の履物用品。
  58. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む熱成形シート。
  59. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む自動車部品。
  60. 部品が計器パネル又はドアパネルである、請求項59に記載の自動車部品。
  61. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む合成皮革。
  62. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む人工芝。
  63. 請求項1〜26のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む接着剤。
  64. 請求項63に記載の接着剤と、ケブラーから形成される少なくとも1つの構成要素を含む被覆支持体。
  65. 成分A、成分B及び成分Cを溶融混合することを含む、請求項1〜26のいずれかに記載の組成物の製造方法。
  66. 成分A、成分B及び成分Cを同時に混合する、請求項65に記載の方法。
  67. 成分A、成分B及び成分Cを連続的に任意の順序で混合する、請求項65に記載の方法。
  68. 溶融混合を押出機で行う、請求項65〜67のいずれかに記載の方法。
  69. 溶融混合を「インライン」配合法で行う、請求項65〜68のいずれかに記載の方法。
  70. 以下の、
    A)少なくとも1種のオレフィンマルチブロックインターポリマー;
    B)少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタン;及び
    C)少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタン
    を含む組成物。
  71. 前記オレフィンマルチブロックインターポリマーが、エチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーであって、次の1つ又はそれ以上の特徴を有するエチレン/α−オレフィンマルチブロックインターポリマーである、請求項70に記載の組成物。
    (1)0よりも大きく且つ最大約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3よりも大きい分子量分布Mw/Mn;
    (2)TREFを使用して分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する少なくとも1つの分子画分であって、該画分が少なくとも0.5且つ最大約1までのブロックインデックスを有することを特徴とする少なくとも1つの分子画分;
    (3)約1.7〜約3.5のMw/Mn、少なくとも1つの融点Tm(℃)、及び密度d(g/cm)〔この場合に、Tm及びdの数値は、次の関係に対応する〕;
    Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
    (4)約1.7〜約3.5のMw/Mn〔及び融解熱ΔH(J/g)及び最大DSCピークと最大CRYSTAFピークの間の温度差として定義されるデルタ量ΔT(℃)によって特徴付けられ、この場合にΔT及びΔHの数値は、次の関係を有し、
    ΔHが0より大きく且つ最大130 J/gまでの場合には、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81
    ΔHが130 J/gより大きい場合には、ΔT≧48℃
    前記CRYSTAFピークは累積ポリマーの少なくとも5%を使用して決定され、且つ前記ポリマーの5%未満が、特定可能なCRYSTAFピークを有する場合には、前記CRYSTAF温度は30℃である〕;
    (5)前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定される300%歪及び1サイクルにおける弾性回復率(Re)(%)及び密度d(g/cm)〔この場合に、Re及びdの数値は、前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが実質的に架橋相を有していない場合には、次の関係を満たす〕;
    Re>1481−1629(d)
    (6)TREFを用いて分別した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であって、前記温度と同じ温度の間で溶出する比較ランダムエチレンインターポリマー画分のコモノマーモル含有率よりも少なくとも5%高いコモノマーモル含有率を有することを特徴とする分子画分〔この場合に、前記比較ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1種又は複数)を有し且つメルトインデックス、密度、及び前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーのコモノマーモル含有率(全ポリマーを基準とする)の10%以内のコモノマーモル含有率を有する〕;又は、
    (7)25℃での貯蔵弾性率G’(25℃)及び100℃での貯蔵弾性率G’(100℃)〔この場合に、G’(25℃)とG’(100℃)の比は、約1:1〜約9:1の範囲にある〕
  72. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが組成物の全重量に基づいて20重量%以下の量で存在する、請求項70又は請求項71のいずれかに記載の組成物。
  73. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが組成物の全重量に基づいて10重量%以下の量で存在する、請求項72に記載の組成物。
  74. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが0.90g/cc〜1.3g/ccの密度を有する、請求項70〜73のいずれかに記載の組成物。
  75. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが1g/10分〜300g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項70〜74のいずれかに記載の組成物。
  76. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが500g/モル〜1,000,000g/モルの数平均分子量を有する、請求項70〜75のいずれかに記載の組成物。
  77. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが組成物の全重量に基づいて15〜40重量%のジイソシアネートを含む組成物から形成される、請求項70〜76のいずれかに記載の組成物。
  78. ジイソシアネートが芳香族ジイソシアネートである、請求項77に記載の組成物。
  79. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが、組成物の全重量に基づいて50〜75重量%のポリジエンジオールを含む組成物から形成される、請求項70〜78のいずれかに記載の組成物。
  80. 少なくとも1種のポリジオール系ポリウレタンが、組成物の全重量に基づいて5〜15重量%の連鎖延長剤を含む組成物から形成される、請求項70〜79のいずれかに記載の組成物。
  81. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネート又は少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  82. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の芳香族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項81に記載の組成物。
  83. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、少なくとも1種の脂肪族ジイソシアネートとから誘導される化学単位を含む、請求項81に記載の組成物。
  84. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが、ポリエステルと、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの混合物とから誘導される化学単位を含む、請求項81に記載の組成物。
  85. 1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとの重量比が約1:1である、請求項84に記載の組成物。
  86. ポリエステルがカプロラクトンから形成される、請求項81に記載の組成物。
  87. 熱可塑性ポリウレタンがカプロラクトンから誘導されるモノマー単位を含む、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  88. 熱可塑性ポリウレタンが、N−オクチルピロリドンから誘導されるジオール誘導体から誘導されるモノマー単位を含む、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  89. 熱可塑性ポリウレタンが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールから誘導されるモノマー単位を含む、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  90. 熱可塑性ポリウレタンが、ポリエーテルから誘導されるモノマー単位を含む、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  91. 熱可塑性ポリウレタンがPELLETHANE(商標)ポリウレタンである、請求項70〜80のいずれかに記載の組成物。
  92. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが0.90g/cc〜1.3g/ccの密度を有する、請求項70〜91のいずれかに記載の組成物。
  93. 少なくとも1種の熱可塑性ポリウレタンが1g/10分〜10g/10分のメルトインデックス(I2)を有する、請求項70〜92のいずれかに記載の組成物。
  94. さらに1種又はそれ以上の添加剤を含む、請求項70〜93のいずれかに記載の組成物。
  95. さらに、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ乳酸、及びポリアミドエステルからなる群より選択される極性ポリマーを含む、請求項70〜94のいずれかに記載の組成物。
  96. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む物品。
  97. 物品が、シート、カーペット、接着剤、ワイヤーシース、ケーブル、防護服、自動車部品、履物要素、被覆剤、又はフォームラミネート、自動車スキン、オーニング、防水シート、屋根葺用品、ステアリングホイール、粉体塗料、粉末スラッシュ成形物、耐久消費財、グリップ、ハンドル、コンピュータ構成要素、ベルト、アップリケ、履物要素、コンベヤー又はタイミングベルト、あるいは織物である、請求項96に記載の物品。
  98. 物品が、押出しシート間の結合層、押出しフィルム間の結合層、押出し形材間の結合層、キャストシート間の結合層、キャストフィルム間の結合層、又はキャスト形材間の結合層である、請求項96に記載の物品。
  99. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される押出しシート。
  100. シートが30ダイン/cm以上、好ましくは33ダイン/cm以上、さらに好ましくは35ダイン/cm以上の表面エネルギーを有する、請求項99に記載の押出しシート。
  101. シートが10ミル〜1000ミル、好ましくは15ミル〜500ミル、さらに好ましくは20ミル〜100ミルの厚みを有する、請求項99又は請求項100に記載の押出しシート。
  102. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成されるものである塗装支持体。
  103. アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリオール及びアルコールからなる群より選択される少なくとも1つの添加剤を含む、請求項102に記載の塗装支持体。
  104. 塗料が水性塗料である、請求項102又は請求項103に記載の塗装支持体。
  105. 塗料が有機溶媒系である、請求項102又は請求項103に記載の塗装支持体。
  106. 次の、(a)極性ポリマーを含む組成物から形成される支持体と、(b)請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される成形オーバーレイを含むオーバーモールド品。
  107. 極性ポリマーがポリカーボネートである、請求項106に記載のオーバーモールド品。
  108. 次の、(a)請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される支持体と、(b)極性ポリマーを含む組成物から形成される成形オーバーレイを含むオーバーモールド品。
  109. 物品がグリップ、ハンドル又はベルトの形状である、請求項106〜108のいずれかに記載のオーバーモールド品。
  110. 第一の層と第二の層を含む積層構造物であって、第一の層が請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成されるものであり、及び第二の層が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものである積層構造物。
  111. 前記層の一つがフォームの形態である、請求項110に記載の積層構造物。
  112. 前記層の一つが織物の形態である、請求項110又は請求項111に記載の積層構造物。
  113. 積層構造物がオーニング、防水シート又は自動車スキン又はステアリングホイールの形態である、請求項110〜112のいずれかに記載の積層構造物。
  114. 第二の層が、ポリカーボネートを含む組成物から形成される、請求項110〜113のいずれかに記載の積層構造物。
  115. 第一の構成要素と第二の構成要素を含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成されるものである、成形品。
  116. 物品が自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト又は耐久消費財である、請求項115に記載の成形品。
  117. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物を含む分散物。
  118. 分散物が、さらに、アクリルポリマー、アルキド樹脂、セルロース系材料、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、カーバメート樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ、ポリオール、アルコール、及びこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種の添加剤を含む、請求項117に記載の分散物。
  119. 分散物が水性分散物である、請求項117又は請求項118に記載の分散物。
  120. 分散物が有機溶媒系分散物である、請求項117又は請求項118に記載の分散物。
  121. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む射出成形品。
  122. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含むRF溶接品。
  123. 第一の構成要素と第二の構成要素とを含む成形品であって、第一の構成要素が極性ポリマーを含む組成物から形成されるものであり、及び第二の構成要素が請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成されるものである、成形品。
  124. 物品が自動車スキン、アップリケ、履物要素、コンベヤーベルト、タイミングベルト、合成皮革又は耐久消費財である、請求項123に記載の成形品。
  125. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む履物製品。
  126. 製品が、靴のアウトソール、靴のミッドソール、靴のユニットソール、オーバーモールド品、天然皮革製品、合成皮革製品、靴の甲、積層品、被覆製品、ブーツ、サンダル、雨靴、プラスチック靴、及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項125に記載の履物製品。
  127. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む熱成形シート。
  128. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの層を含む自動車部品。
  129. 部品が計器パネル又はドアパネルである、請求項128に記載の自動車部品。
  130. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む合成皮革。
  131. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む人工芝。
  132. 請求項70〜95のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成要素を含む接着剤。
  133. 請求項132に記載の接着剤と、ケブラーから形成される少なくとも1つの構成要素を含む被覆支持体。
  134. 成分A、成分B及び成分Cを溶融混合することを含む、請求項70〜95のいずれかに記載の組成物の製造方法。
  135. 成分A、成分B及び成分Cを同時に混合する、請求項134に記載の方法。
  136. 成分A、成分B及び成分Cを連続的に任意の順序で混合する、請求項134に記載の方法。
  137. 溶融混合を押出機で行う、請求項134〜136のいずれかに記載の方法。
  138. 溶融混合を「インライン」配合法で行う、請求項134〜137のいずれかに記載の方法。
  139. さらにスチレンブロックコポリマーを含む、請求項1〜26及び70〜95のいずれかに記載の組成物。
  140. スチレンブロックコポリマーがスチレン−ブタジエン−スチレンブロック又は水素化スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーである、請求項139に記載の組成物。
  141. さらに少なくとも1種の架橋剤を含む、請求項139又は140に記載の組成物。
  142. 架橋剤が少なくとも1種の過酸化物、アゾ化合物、光開始剤及びビニルシランである、請求項141に記載の組成物。
  143. 組成物をe−光線又はx−線照射又は湿分架橋条件に供する、請求項141に記載の組成物。
  144. 請求項139〜143のいずれかに記載の組成物から形成される少なくとも1種の構成要素を含む物品。
  145. 物品がフィルム、シート、繊維、チューブ、織物、フォーム、接着剤、被覆剤、ワイヤ又はケーブルシース、防護服、自動車部品、履物要素、ラミネート、粉体塗料、粉末スラッシュ成形物、又は耐久消費財からなる群より選択される、請求項144に記載の物品。
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