JP2018521170A - 発泡体用のブレンド、それから製造された発泡体及びそれを含む物品 - Google Patents

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Abstract

本明細書では、エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、エチレン及びカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、該アイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、架橋剤と、発泡剤と、を含む、発泡体組成物を開示する。本明細書では、エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、エチレンとカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、該アイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、架橋剤と、発泡剤とを一緒にブレンドして、発泡体組成物を形成することと、該組成物を加熱して発泡剤を活性化することと、該組成物を架橋させることと、を含む、発泡体組成物の製造方法を開示する。【選択図】図2

Description

本開示は、発泡体用のブレンド、それから製造された発泡体、及びそれを含む物品に関する。
ポリマー発泡体は、断熱、遮音、緩衝、フィルタ、振動及び衝撃の減衰などとして、様々な異なる用途においてしばしば使用される。このようなポリマー発泡体を使用する用途には、電子デバイス、食品包装材料、衣類材料、建材、自動車及び家電製品の内外部品、履物などが含まれる。
多くの市販の発泡体の中で、ポリオレフィン発泡体及びポリエチレンビニル/アセテート発泡体は、緩衝作用及び可撓性等の特性が望ましい履物においてしばしば使用される。ポリオレフィン発泡体は、ポリ(エチレン/ビニルアセテート)発泡体と比較して高温でより低い収縮及び圧縮永久歪みを有する。この差は、多くの場合、他の要因の中で、ポリオレフィン発泡体の融点及び硬化の程度に起因する。
したがって、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)発泡体と比較した場合、より良好な圧縮永久歪み及び収縮を示すポリオレフィン発泡体を製造することが望ましく、より良好な圧縮永久歪み及び収縮によって、これらの発泡体を使用する製品は、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)発泡体を使用する製品と比較して優れた特性を有することになる。
本明細書では、エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、エチレン及びカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、該アイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、架橋剤と、発泡剤と、を含む発泡体組成物を開示する。
本明細書では、発泡体組成物の製造方法であって、エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、エチレン及びカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、このアイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、架橋剤と、発泡剤とを一緒にブレンドしてこの発泡体組成物を形成することと、この組成物を加熱してこの発泡剤を活性化することと、この組成物を架橋させることと、を含む、方法を開示する。
オレフィンブロックコポリマーの融点/密度の関係を示す。 比較の発泡体のうちのいくつか及び本発明の発泡体のうちのいくつかの顕微鏡写真を示す。 比較の発泡体のうちのいくつかの顕微鏡写真を示す。
「組成物」及びその類似の用語は、2種以上の物質の混合物、例えば他のポリマーとブレンドされているか、または添加剤、充填剤などを含有するポリマーを意味する。組成物には、予備反応、反応及び反応後混合物が含まれ、後者には、反応生成物及び副生成物ならびに存在する場合には、予備反応または反応混合物の1つ以上の成分から形成された、反応混合物の未反応成分及び分解生成物が含まれる。
「ブレンド」、「ポリマーブレンド」及びそれらの類似の用語は、2つ以上のポリマーの組成物を意味する。そのようなブレンドは、混和性である場合があるか、または混和性ではない場合がある。そのようなブレンドは相分離している場合があるか、または相分離していない場合がある。そのようなブレンドは、透過型電子分光法、光散乱、X線散乱、及び当技術分野で知られている他のいずれかの方法から決定されるように、1つ以上のドメイン配置を含んでいる場合があるか、または含んでいない場合がある。ブレンドは積層体ではないが、積層体の1つ以上の層はブレンドを含む場合がある。
「ポリマー」は、同一であるか、または異なる種類のモノマーであるかに関わらず、モノマーを重合することによって調製された化合物を意味する。したがって、ポリマーという一般的な用語は、通常、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために使用さ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。ポリマーという用語はまた、インターポリマーのすべての形態、例えば、ランダム、ブロックなども包含する。用語「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」は、以下に記載されるインターポリマーを示す。ポリマーはしばしば、モノマーで「作られている」もの、特定のモノマーもしくはモノマーの種類に「基づく」ものまたは、特定のモノマー含有率を「含有する」ものを指すが、これは特定のモノマーの重合した残遺物を指し、非重合種ではないことは明らかであると理解されることが留意される。
「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なるモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。この一般用語には、2つ以上の異なるモノマーから調製されたポリマーを指すのに通常用いられるコポリマーが含まれ、3つ以上の異なるモノマーから調製されたポリマー、例えばターポリマー、テトラポリマーなどが含まれる。
「ポリオレフィン」、「ポリオレフィンポリマー」、「ポリオレフィン樹脂」及びそれらの類似の用語は、単純オレフィン(一般式C2nを有するアルケンとも呼ばれる)をモノマーとして生成されるポリマーを意味する。ポリエチレンは、1種以上のコモノマーを含むまたは含まないエチレンを重合することにより生成され、ポリプロピレンは、1種以上のコモノマーを含むまたは含まないプロピレンを重合することによって生成されるなどである。したがって、ポリオレフィンには、エチレン−α−オレフィンコポリマー、プロピレン−α−オレフィンコポリマーなどのインターポリマーが含まれる。
本明細書で使用される場合、「融点」(プロットされたDSC曲線の形状に関する溶融ピークとも呼ばれる)は、USP5,783,638に記載されているように、典型的にはポリオレフィンの融点またはピークを測定するためのDSC(示差走査熱量測定)技術によって測定される。2つ以上のポリオレフィンを含む多くのブレンドは、2つ以上の融点またはピークを有し、多くの個々のポリオレフィンは1つの融点またはピークのみを含むことに留意されたい。
「及び/または」という用語は、「及び」ならびに「または」の両方を含む。例えば、用語A及び/またはBは、A、BまたはAとBを意味すると解釈される。
「低結晶化度」、「高結晶化度」及び同様の用語は、絶対的な意味ではなく相対的な意味で使用される。しかしながら、低結晶化度の層は、層の総重量を基準にして、1〜25、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜15重量パーセントの結晶化度を有する。高結晶化度の層は、層の総重量を基準にして25重量パーセント以上の結晶化度を有する。
高結晶性ポリマーは多くの場合、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、LLDPE/LDPEブレンド、高密度ポリエチレン(HDPE)、ホモポリプロピレン(hPP)、実質的に線状のエチレンポリマー(SLEP)、ランダムプロピレンベースのコポリマー、ポリプロピレン(PP)プラストマー及びエラストマー、ランダムコポリマー(RCP)など、及びそれらの様々なブレンドが挙げられる。特に興味のある低結晶性ポリマーは、好ましくは、2004年3月17日に出願された米国仮出願第60/553,906号に対する優先権を主張する、2005年3月17日に出願され、2005年9月29日にWO/2005/090427として公開された、同時係属中のPCT出願第2005/008917号にて定義され議論された、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み、両方とも参照により本明細書に組み込まれる。低結晶性ポリマーはまた、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、プロピレン/1−ヘキセン、プロピレン/4−メチル−1−ペンテン、プロピレン/1−オクテン、プロピレン/エチレン/1−ブテン、プロピレン/エチレン/ENB、プロピレン/エチレン/1−ヘキセン、プロピレン/エチレン/1−オクテン、プロピレン/スチレン、及びプロピレン/エチレン/スチレンを含む。これらのコポリマーの代表例は、The Dow Chemical Companyによって製造され市販されているVERSIFY(登録商標)弾性プロピレンコポリマー及びExxon−Mobilによって製造されたVISTAMAXXプロピレンコポリマーである。
用語「ポリマー」は、一般にホモポリマー、コポリマー例えばブロック、グラフト、ランダム及び交互コポリマー、ターポリマーなど、及びこれらのブレンド及び改質物を含むが、これらに限定されない。さらに、特に制限しない限り、用語「ポリマー」は、物質のすべての可能な幾何学的立体配置を含むものとする。これらの立体配置には、アイソタクチック、シンジオタクチック及びランダム対称が含まれるが、これらに限定されない。
特に定めのない限り、本明細書に記載されたパーセンテージはすべて重量パーセントである。「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。一般用語「インターポリマー」は、用語「コポリマー」(通常は2つの異なるモノマーから調製されたポリマーを指すために使用される)ならびに用語「ターポリマー」(通常は3つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマーを指すために使用される)を包含する。また、4種類以上のモノマーを重合させることによって製造されるポリマーも包含する。
本明細書では、履物用途に使用される他の市販の発泡体と比較してより低い圧縮永久歪み及び収縮を保証する気泡サイズ及び架橋密度を有する発泡体を製造するために使用することができる発泡体組成物を開示する。発泡体組成物は、ポリオレフィンエラストマー、アイオノマー、発泡剤及び架橋剤を含む。
例示的な実施形態において、ポリオレフィンエラストマーは、オレフィンブロックコポリマー(OBC)及び/またはオレフィンランダムコポリマーを含むことができる。ポリオレフィンエラストマーは、エチレンとα−オレフィンとを含むコポリマーであってもよく、あるいはプロピレンとα−オレフィンとを含むコポリマーであってもよい。ポリオレフィンエラストマーは、均一または不均一に分岐していてもよい。
エチレン及びα−オレフィンを含むコポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーとしても知られている。用語「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」は、一般に、エチレン及び3個以上の炭素原子を有するα−オレフィンを含むポリマーを指す。好ましくは、エチレンはポリマー全体の大部分のモル分率を含み、すなわちエチレンは全ポリマーの少なくとも50モルパーセントを構成する。より好ましくは、エチレンは少なくとも60モルパーセント、少なくとも70モルパーセント、または少なくとも80モルパーセントを、好ましくは3個以上の炭素原子を有するα−オレフィンである、少なくとも1種の他のコモノマーを含むポリマー全体の実質的な残部と共に含む。多くのエチレン/オクテンコポリマーについて、好ましい組成物は、ポリマー全体の80モルパーセントを超えるエチレン含有量及びポリマー全体の10〜20、好ましくは15〜20モルパーセントのオクテン含有量を含む。いくつかの実施形態において、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、低収率、または少量、または化学プロセスの副生成物として生成されるものを含まない。エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、1種以上のポリマーとブレンドすることができるが、生成したままのエチレン/α−オレフィンインターポリマーは実質的に純粋であり、しばしば重合プロセスの反応生成物の主要成分を含む。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、化学的または物理的特性が異なる2つ以上の重合したモノマー単位の複数のブロックまたはセグメントを特徴とする、重合形態のエチレン及び1つ以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーを含む。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また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、本明細書では互換的に使用される。いくつかの実施形態では、マルチブロックコポリマーは、以下の式によって表すことができる:
(AB)n
nは少なくとも1であり、好ましくは1より大きい整数例えば2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、またはそれ以上であり、「A」はハードブロックまたはセグメントを表し、「B」はソフトブロックまたはソフトセグメントを表す。好ましくは、A及びBは、実質的に分岐した形態または実質的に星形の形態とは対照的に、実質的に線状に連結される。他の実施形態では、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している。すなわち、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
さらに他の実施形態では、ブロックコポリマーは、通常、異なるコモノマーを含む第3の種類のブロックを有しない。さらに他の実施形態では、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またはコモノマーを有する。換言すれば、ブロックAもブロックBも、ブロックの残りの部分とは実質的に異なる組成を有する先端部分のような異なる組成の2つ以上の部分セグメント(またはサブブロック)を含まない。
マルチブロックポリマーは、通常は、種々の量の「ハード」及び「ソフト」セグメントを含む。「ハード」セグメントは、エチレンが重合体の重量を基準にして95重量パーセントを超える量、好ましくは98重量パーセントを超える量で存在する重合単位のブロックを指す。換言すれば、ハードセグメント中のコモノマー含量(エチレン以外のモノマー含量)は、ポリマーの重量を基準にして5重量パーセント未満、好ましくは2重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、ハードセグメントは、すべてまたは実質的にすべてのエチレンを含む。一方、「ソフト」セグメントは、コモノマー含量(エチレン以外のモノマーの含量)がポリマーの重量を基準にして5重量パーセントを超え、好ましくは8重量パーセントを超え、10重量パーセントを超え、または15重量パーセント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量は、20重量パーセントを超え、25重量パーセントを超え、30重量パーセントを超え、35重量パーセントを超え、40重量パーセントを超え、45重量パーセントを超え、50重量パーセントを超え、または60重量パーセントを超えてよい。
ソフトセグメントは、しばしば、ブロックインターポリマーの総重量の1重量パーセント〜99重量パーセントで、好ましくは、ブロックインターポリマーの総重量の5重量パーセント〜95重量パーセント、10重量パーセント〜90重量パーセント、15重量パーセント〜85重量パーセント、20重量パーセント〜80重量パーセント、25重量パーセント〜75重量パーセント、30重量パーセント〜70重量パーセント、35重量パーセント〜65重量パーセント、40重量パーセント〜60重量パーセント、または45重量パーセント〜55重量パーセントで、存在できる。逆に、ハードセグメントは同様の範囲で存在することができる。ソフトセグメントの重量パーセント及びハードセグメントの重量パーセントは、DSCまたはNMRから得られたデータに基づいて計算することができる。このような方法及び計算は、Colin L.P.Shan、Lonnie Hazlittらの名義で2006年3月15日に出願され、同時にDow Global Technologies社に譲渡された「Ethylene/α−Olefin Block Interpolymers」と命名された米国特許出願第11/376,835号に開示され、その開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、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(「インターポリマー」または「ポリマー」とも呼ばれる)は、化学的または物理的特性が異なる2つ以上の重合したモノマー単位の複数のブロックまたはセグメントを特徴とする、エチレンと1つ以上の共重合可能なα−オレフィンコモノマーとを重合形態で含み(ブロックインターポリマー)、好ましくはマルチブロックコポリマーを含む。エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、以下に記載される態様のうちの1つ以上を特徴とする。
一態様では、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、1.7〜3.5のM/M及び少なくとも1つの融点T(摂氏温度)及び密度d(グラム/立方センチメートル)を有する。変数の数値は以下の関係に対応する。
>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
好ましくは
≧−6288.1+13141(d)−6720.3(d)
より好ましくは
≧858.91−1825.3(d)+1112.8(d)
そのような融点/密度の関係を図1に示す。密度が減少するにつれて融点が低下するエチレン/α−オレフィンの従来のランダムコポリマーとは異なり、インターポリマー(菱形で表される)は、特に密度が0.87g/cc〜0.95g/ccの間では密度とは実質的に無関係な融点を示す。例えば、このようなポリマーの融点は、密度が0.875g/cc〜0.945g/ccの範囲である場合、110℃〜130℃の範囲にある。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0.875g/cc〜0.945g/ccの範囲である場合、115℃〜125℃の範囲にある。
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、重合形態でエチレン及び1種以上のα−オレフィンを含み、これらは最も高い示差走査熱量測定(「DSC」)ピーク温度引く最も高い結晶化分析分別(「CRYSTAF」)ピーク温度として定義される摂氏温度でのΔT及びJ/gでの融解熱ΔHを特徴とし、ΔT及びΔHは以下の関係を満たす:
ΔHが130J/gまでである場合は、
ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81であり、好ましくは
ΔT≧−0.1299(ΔH)+64.38であり、より好ましくは
ΔT≧−0.1299(ΔH)+65.95である。
さらに、ΔHが130J/gを超える場合は、ΔTは48℃以上となる。CRYSTAFピークは、累積ポリマー(cumulative polymer)の少なくとも5パーセントを使用して決定され(すなわち、ピークについて累積ポリマーの少なくとも5パーセントを示すことが望ましい)、ポリマーの5パーセント未満が同定可能なCRYSTAFピークを有する場合、CRYSTAFの温度は30℃であり、ΔHはJ/gでの融解熱の数値である。より好ましくは、最も高いCRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも10パーセントを含む。
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、温度上昇溶出法(Temperature Rising Elution Fractionation(「TREF」))を使用して分別すると40℃〜130℃で溶出する分子画分を有し、この画分はモルでのコモノマー含量がより高い、好ましくは同じ温度間で溶出する同等のランダムエチレンインターポリマー画分のものより少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも10パーセント高く、同等のランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマーを含み、ブロックインターポリマーの値から10パーセント以内のメルトインデックス、密度及びモルでのコモノマー含量(ポリマー全体に基づく)を有する。好ましくは、同等のインターポリマーのMw/MnもブロックインターポリマーのMw/Mnの10パーセント以内であり、及び/または同等のインターポリマーはブロックインターポリマーの10重量パーセント以内の全コモノマー含量を有する。
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、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で測定した300パーセント歪み及び1サイクルでのパーセントによる弾性回復率Reを特徴とし、グラム/立方センチメートルでの密度dを有し、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含まない場合、Re及びdの数値は次の関係を満たす:
Re>1481−1629(d)、好ましくは
Re≧1491−1629(d)、より好ましくは
Re≧1501−1629(d)、さらにより好ましくは
Re≧1511−1629(d)である。
いくつかの実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、10MPaを上回る引張り強さ、好ましくは≧11MPaの引張り強さ、より好ましくは≧13MPaの引張り強さ及び/またはクロスヘッド分離速度11cm/分で、少なくとも600パーセント、少なくとも700パーセント、非常に好ましくは少なくとも800パーセント、最も好ましくは少なくとも900パーセントの破断点伸びである。
他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、(1)1〜50、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10の貯蔵弾性率比G’(25℃)/G’(100℃)、及び/または(2)80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満、特に60パーセント未満、50パーセント未満、または40パーセント未満の70℃圧縮永久歪みを0パーセントの圧縮永久歪みまで低下させる、70℃圧縮永久歪みを有する。
さらに他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、80パーセント未満、70パーセント未満、60パーセント未満、または50パーセント未満の70℃圧縮永久歪みを有する。好ましくは、インターポリマーの70℃圧縮永久歪みは、40パーセント未満、30パーセント未満、20パーセント未満であり、及び0パーセントに低下し得る。
いくつかの実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、85J/g未満の融解熱及び/または、100ポンド/フット(4800Pa)以下、好ましくは50lbs/ft(2400Pa)以下、特に5lbs/ft(240Pa)以下、及び0lbs/ft(0Pa)と低いペレットブロッキング強度を有する。
他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、重合形態で少なくとも50モルパーセントのエチレンを含み、80パーセント未満、好ましくは70パーセント未満または60パーセント未満の、最も好ましくは40パーセントから50パーセント未満の、及びゼロパーセント近くまで低い70℃圧縮永久歪みを有する。
いくつかの実施形態では、マルチブロックコポリマーは、ポアソン分布ではなくシュルツ・フローリー分布に適合するPDIを有する。コポリマーは、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、ブロック長の最確分布を有することをさらに特徴とする。好ましいマルチブロックコポリマーは、末端ブロックを含む4つ以上のブロックまたはセグメントを含むものである。より好ましくは、コポリマーは、末端ブロックを含む少なくとも5、10または20ブロックまたはセグメントを含む。
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定することができ、核磁気共鳴(「NMR」)分光法に基づく技術が好ましい。さらに、比較的広範囲のTREF曲線を有するポリマーまたはポリマーのブレンドについては、ポリマーは、TREFを使用して、それぞれが10℃以下の溶出温度範囲を有する画分に最初に分画されることが望ましい。すなわち、各溶出画分は、10℃以下の回収温度ウィンドウを有する。この技術を使用して、前記ブロックインターポリマーは、同等のインターポリマーの対応する画分よりも高いモルによるコモノマー含量を有する少なくとも1つのこのような画分を有する。
もう1つの態様として、本発明のポリマーは、オレフィンインターポリマーであり、好ましくはエチレン及び1つ以上の共重合可能なコモノマーを重合された形で含み、化学的または物理的特性が異なる2つ以上の重合されたモノマー単位の複数のブロック(例えば少なくとも2つのブロック)またはセグメント(ブロック型インターポリマー)を特徴とし、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、40℃と130℃との間で溶出するピーク(ただし単なる分子画分ではない)を有し(ただし個々の画分を収集及び/または単離することはない)、このピークが、半値全幅(full width/half maximum(FWHM))面積計算を用いて展開した場合に、赤外線分光法によって見積られるコモノマー含量を有し、半値全幅(FWHM)面積計算を用いて展開した同じ溶出温度の比較用ランダムエチレンインターポリマーピークの値よりも、好ましくは少なくとも5パーセント、より好ましくは少なくとも10パーセント高い、平均コモノマーモル含量を有することを特徴とし、ここで、前記比較用ランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマーを有し、かつブロック型インターポリマーの値から10パーセント以内にあるメルトインデックス、密度、及びコモノマーモル含量(ポリマー全体を基準にした値)を有する。好ましくは、この比較用インターポリマーのMw/Mnも、そのブロック型インターポリマーのMw/Mnから10パーセント以内にあり、及び/またはこの比較用インターポリマーは、そのブロック型インターポリマーの総コモノマー含量から10重量パーセント以内にある総コモノマー含量を有する。半値全幅(FWHM)計算は、ATREF赤外線検出器から得られるメチル対メチレンの応答面積比[CH/CH]に基づき、ここでは、ベースラインから最も高い(最高の)ピークを特定してから、そのFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて分布を測定する場合、FWHM面積はTとTの間の曲線下面積と定義され、ここにT及びTは、ピーク高さを2で割ってからATREF曲線の左部分及び右部分と交差する線をベースラインに対して水平に引くことによってATREFピークの左側及び右側に決定される点である。コモノマー含量に関する検量線は、ランダムエチレン/α−オレフィンコポリマーを使用し、NMRから得られるコモノマー含量をTREFピークのFWHM面積比に対してプロットすることによって作成される。この赤外法の場合は、関心対象と同じコモノマータイプについて、検量線を生成させる。ポリマーのTREFピークのコモノマー含量は、そのTREFピークのFWHMメチル:メチレン面積比[CH/CH]を用いて、この検量線を参照することにより、決定することができる。
コモノマー含量は、任意の適切な技術を用いて測定することができ、核磁気共鳴(NMR)分光法に基づく技術が好ましい。この技術を用いた場合、前記ブロック型インターポリマーは、対応する比較用インターポリマーよりも高いコモノマーモル含量を有する。
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の場合、ブロックインターポリマーは、(−0.2013)T+20.07以上の量、より好ましくは(−0.2013)T+21.07以上の量である、40〜130℃の間で溶出するTREF画分のコモノマー含量を有し、Tは比較しているTREF画分のピーク溶出温度の数値であって、摂氏温度で測定した値である。
本明細書に記載の上記態様及び特性に加えて、ポリマーは、1つ以上のさらなる特性によって特徴付けることができる。一態様では、ポリマーは、オレフィンインターポリマーであり、好ましくはエチレン及び1つ以上の共重合可能なコモノマーを重合された形で含み、化学的または物理的特性が異なる2つ以上の重合されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック型インターポリマー)を特徴とし、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、40℃と130℃との間で溶出する分子画分を有し、TREF増分を使用して分画したとき、前記画分は、同じ温度間で溶出する比較用の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量よりも高い、好ましくは少なくとも5パーセント高い、より好ましくは少なくとも約10、15、20または25パーセント高いコモノマーモル含量を有することを特徴とし、ここで、前記比較用のランダムエチレンインターポリマーは、上記ブロック型インターポリマーと同じコモノマーを有し、好ましくはそれと同じコモノマーでかつブロック型インターポリマーの値から10パーセント以内にあるメルトインデックス、密度、及びコモノマーモル含量(ポリマー全体を基準にした値)を有する。好ましくは、この比較用のインターポリマーのMw/Mnも、そのブロック型インターポリマーのMw/Mnから10パーセント以内にあり、及び/またはこの比較用インターポリマーは、そのブロック型インターポリマーの総コモノマー含量から10重量パーセント以内にある総コモノマー含量を有する。
好ましくは、エチレンと少なくとも1つのα−オレフィンとの上記インターポリマー、特に0.855〜0.935g/cmの全ポリマー密度を有するインターポリマーの場合、より特に1モルパーセントより多いコモノマーを有するポリマーの場合、ブロック型インターポリマーは、(−0.1356)T+13.89以上の量、より好ましくは(−0.1356)T+14.93以上の量、最も好ましくは(−0.2013)T+21.07以上の量である、40℃と130℃との間で溶出するTREF画分のコモノマー含量を有し、Tは、比較しているTREF画分のピークATREF溶出温度の数値であって摂氏温度で測定した値である。
好ましくは、エチレンと少なくとも1つのα−オレフィンとの上記インターポリマー、特に0.855〜0.935g/cmの全ポリマー密度を有するインターポリマーの場合、より特に1モルパーセントより多いコモノマーを有するポリマーの場合、ブロック型インターポリマーは、(−0.2013)T+20.07以上の量、より好ましくは(−0.2013)T+21.07以上の量である、40℃と130℃との間で溶出するTREF画分のコモノマー含量を有し、Tは、比較しているTREF画分のピーク溶出温度の数値であって摂氏温度で測定した値である。
さらにもう1つの態様として、ポリマーは、オレフィンインターポリマーであり、好ましくはエチレン及び1つ以上の共重合可能なコモノマーを重合された形で含み、化学的または物理的特性が異なる2つまたはそれ以上の重合されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック型インターポリマー)を特徴とし、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増分を用いて分画した場合に、40℃と130℃との間で溶出する分子画分を有し、少なくとも約6モルパーセントのコモノマー含量を有する画分がいずれも約100℃より高い融点を有することを特徴とする。約3モルパーセント〜約6モルパーセントのコモノマー含量を有する画分については、いずれの画分も約110℃以上のDSC融点を有する。より好ましくは、少なくとも1モルパーセントのコモノマーを有する前記ポリマー画分が、式:
Tm≧(−5.5926)(その画分中のコモノマーモルパーセント)+135.90
に相当するDSC融点を有する。
さらに別の態様では、ポリマーは、オレフィンインターポリマーであり、好ましくはエチレン及び1つまたはそれ以上の共重合可能なコモノマーを重合された形で含み、化学的または物理的特性が異なる2つまたはそれ以上の重合されたモノマー単位の複数のブロックまたはセグメント(ブロック型インターポリマー)を特徴とし、最も好ましくはマルチブロックコポリマーである。前記ブロックインターポリマーは、TREF増分を用いて分画した場合に、40℃と130℃との間で溶出する分子画分を有し、約76℃以上のATREF溶出温度を有する画分がいずれも、式:
融解熱(J/gm)≦(3.1718)(ATREF溶出温度(摂氏))−136.58
に相当する、DSCによって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。
TREF増分を用いて分画した場合に40℃と130℃との間で溶出する分子画分を有するブロックインターポリマーは、40℃〜約76℃未満のATREF溶出温度を有する画分がいずれも、式:
融解熱(J/gm)≦(1.1312)(ATREF溶出温度(摂氏))+22.97
に相当する、DSCによって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。
TREFピークのコモノマー組成は、Polymer Char、Valencia、Spain(http://www.polymerchar.com/)から入手可能なIR4赤外線検出器を用いて測定することができる。
検出器の「組成モード(composition mode)」は、2800〜3000cm−1領域の固定狭帯域赤外線フィルタである測定センサ(measurement sensor)(CH)及び組成センサ(composition sensor)(CH)を装備している。測定センサは、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関係する)を検出し、一方、組成センサは、ポリマーのメチル(CH)基を検出する。組成シグナル(CH)を測定シグナル(CH)で割った数値比は、溶液中の被測定ポリマーのコモノマー含量に敏感であり、その応答は、既知のエチレンα−オレフィンコポリマー標準を用いて較正される。
ATREF機器と共に使用した場合、この検出器は、TREFプロセス中に、溶出されるポリマーの濃度(CH)シグナル応答と組成(CH)シグナル応答の両方を与える。ポリマー特異的な較正は(好ましくはNMRで測定された)既知のコモノマー含量を有するポリマーについてCH対CHの面積比を測定することによって行うことができる。あるポリマーのATREFピークのコモノマー含量は、個々のCH応答及びCH応答に関する面積比の参照の較正(すなわちコモノマー含量に対する面積比CH/CH)を適用することによって見積ることができる。
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の個々のシグナル応答を積分した後、半値全幅(FWHM)計算を用いて算出することができる。この半値全幅計算は、ATREF赤外線検出器からのメチル対メチレンの応答面積比[CH/CH]に基づき、ここで、ベースラインから最も高い(最高の)ピークを特定してから、そのFWHM面積が決定される。ATREFピークを用いて測定される分布について、FWHM面積はT1とT2との間の曲線下面積と定義され、ここでT1及びT2は、ピーク高さを2で割ってからATREF曲線の左部分及び右部分と交差する線をベースラインに対して水平に引くことによってATREFピークの左側及び右側に決定される点である。
このATREF−赤外法において、ポリマーのコモノマー含量を測定するための赤外線分光法の応用は、以下の参考文献に記述されているGPC/FTIRシステムと原理上似ている: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、これらの文献はいずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
他の実施形態では、本発明のエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、ゼロより大きくかつ1.0までの平均ブロックインデックスABI及び1.3より大きい分子量分布M/Mを特徴とする。平均ブロックインデックスABIは、20℃から110℃まで5℃刻みの分取TREFで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:
式中、BIは、分取TREFで得られたエチレン/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、wは、i番目の画分の重量百分率である。
各ポリマー画分について、BIは、以下の2つの式(いずれも同じBI値を与える)のうちの一方によって定義される:
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で表した値)であり、Pはi番目の画分についてのエチレンモル分率であり、これは上述のようにNMRまたはIRによって測定することができる。PABは、エチレン/α−オレフィンインターポリマー全体(分画前)のエチレンモル分率であり、これもNMRまたはIRによって測定することができる。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分率である。「ハードセグメント」に関して実際の値を利用できない場合、一次近似として、T値及びP値を、高密度ポリエチレンホモポリマーの値に設定する。この場合に行う計算では、Tが372°K、Pが1である。
ABは、組成が同じでPABというエチレンモル分率を有するランダムコポリマーのATREF温度である。TABは、以下の式から算出することができる:
式中、α及びβは2つの定数であり、これらはいくつかの既知ランダムエチレンコポリマーを用いる較正によって決定することができる。α及びβは機器毎に変動しうることに注意する必要がある。さらに、目的のポリマー組成を使用し、かつそれらの画分と類似する分子量範囲でそれぞれの検量線を作成する必要がある。わずかな分子量効果が存在する。検量線が類似する分子量範囲から得られる場合、そのような効果は本質的に無視することができるであろう。ある実施形態では、ランダムエチレンコポリマーが以下の関係を満たす:
XOは、組成が同じでPというエチレンモル分率を有するランダムコポリマーのATREF温度である。TXOは、LnP=α/TXO+βから算出することができる。逆に、PXOは、組成が同じでTというATREF温度を有するランダムコポリマーのエチレンモル分率であり、これは、LnPXO=α/T+βから算出することができる。
各分取TREF画分についてのブロックインデックス(BI)が得られたら、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を算出することができる。ある実施形態では、ABIは、ゼロより大きいが0.3よりは小さく、または0.1〜0.3である。別の実施形態では、ABIが0.3より大きくかつ1.0までである。好ましくは、ABIは、0.4〜0.7、0.5〜0.7、または0.6〜0.9の範囲にある必要がある。ある実施形態では、ABIが、0.3〜0.9、0.3〜0.8、または0.3〜0.7、0.3〜0.6、0.3〜0.5、または0.3〜0.4の範囲にある。別の実施形態では、ABIが、0.4〜1.0、0.5〜1.0、または0.6〜1.0、または0.7〜1.0、0.8〜1.0、または0.9〜1.0の範囲にある。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーのもう1つの特徴は、エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、分取TREFによって得ることができる少なくとも1つのポリマー画分を含み、その画分が0.1より大きくかつ1.0までのブロックインデックス及び1.3より大きい分子量分布M/Mを有することである。ある実施形態では、このポリマー画分が、0.6より大きくかつ1.0まで、0.7より大きくかつ1.0まで、0.8より大きくかつ1.0まで、または0.9より大きくかつ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、このポリマー画分が、0.1より大きくかつ1.0まで、0.2より大きくかつ1.0まで、0.3より大きくかつ1.0まで、0.4より大きくかつ1.0まで、または0.4より大きくかつ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、このポリマー画分が、0.1より大きくかつ0.5まで、0.2より大きくかつ0.5まで、0.3より大きくかつ0.5まで、または0.4より大きくかつ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、このポリマー画分が、0.2より大きくかつ0.9まで、0.3より大きくかつ0.8まで、0.4より大きくかつ0.7まで、また約0.5より大きくかつ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−オレフィンのコポリマーの場合、本発明のポリマーは、好ましくは、(1)少なくとも1.3、より好ましくは少なくとも1.5、少なくとも1.7、または少なくとも2.0、最も好ましくは少なくとも2.6、かつ最大値5.0まで、より好ましくは最大値3.5まで、特に最大値2.7までのPDI;(2)80J/g以下の融解熱;(3)少なくとも50重量パーセントのエチレン含量;(4)−25℃未満、より好ましくは−30℃未満のガラス転移温度T、及び/または(5)唯一のTを有する。
さらに、ポリマーは、log(G’)が温度100℃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、または本明細書に開示する他の任意の性質と組み合わせて有することができる。さらに、このポリマーは、0〜100℃の範囲で温度の関数として比較的平坦な貯蔵弾性率を有し、このことは、ブロックコポリマーに特徴的であり、オレフィンコポリマー、特にエチレンと1つ以上のC3−8脂肪族α−オレフィンとのコポリマーについては、今まで知られていない。この文脈において、「比較的平坦な」という用語は、50℃と100℃の間、好ましくは0℃と100℃の間で、logG’(単位:パスカル)の減少が、1桁未満であることを意味する。
インターポリマーは、少なくとも90℃の温度で1mmの熱機械分析針入深さ、ならびに3kpsi(20MPa)〜13kpsi(90MPa)の曲げ弾性率によって、さらに特徴付けることができる。あるいは、インターポリマーは、少なくとも104℃の温度で1mmの熱機械分析針入深さ、ならびに少なくとも3kpsi(20MPa)の曲げ弾性率を有することができる。それらはは90mm未満の耐摩耗性(または容積減少)を有すると特徴付けることができる。ポリマーは、他のポリマーよりも、有意に優れた可撓性−耐熱性バランスを有する。
さらに、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、より好ましくは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。特定の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.01〜10g/10分、0.5〜50g/10分、1〜30g/10分、1〜6g/10分または0.3〜10g/10分のメルトインデックスIを有することができる。特定の実施形態では、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分または5g/10分である。
ポリマーは、1,000g/モル〜5,000,000g/モル、好ましくは1000g/モル〜1,000,000、より好ましくは10,000g/モル〜500000g/モル、特に10,000g/モル300,000g/モルである分子量Mwを有することができる。ポリマーの密度は、0.80〜0.99g/cm、好ましくはエチレン含有ポリマーでは0.85g/cm〜0.97g/cmであり得る。特定の実施形態では、エチレン/α−オレフィンポリマーの密度は、0.860〜0.925g/cmまたは0.867〜0.910g/cmの範囲である。
ポリマーを作製する方法は、以下の特許出願に開示されている:2004年3月17日に出願された米国仮特許出願第60/553,906号;2005年3月17日に出願された米国仮特許出願第60/662,937号;2005年3月17日に出願された米国仮特許出願第60/662,939号;2005年3月17日に出願された米国仮出願第60/5662938号;2005年3月17日に出願されたPCT出願第2005/008916号;2005年3月17日に出願されたPCT出願第2005/008915号;及び2005年3月17日に出願されたPCT出願第2005/008917号、これらはいずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
インターポリマーはまた、固有の結晶性及び分岐分布関係を示す。すなわち、インターポリマーは、特に同じモノマー及び同じモノマーレベルを含むランダムコポリマーまたはポリマーの物理的ブレンド例えば高密度ポリマー及び低密度コポリマーのブレンド、と同等の総合密度において比較した場合、融解熱の関数としてCRYSTAF及びDSCを用いて測定される最も高いピークの温度の間に、比較的大きな差を有する。インターポリマーのこの固有な特徴は、ポリマー主鎖内のブロックにおけるコモノマーの固有な分布によるものであると考えられる。特に、インターポリマーは、コモノマー含量が異なるブロック(ホモポリマーブロックを含む)を交互に含みうる。このインターポリマーは、密度またはコモノマー含量が異なるポリマーブロックの数及び/またはブロックサイズの分布が、シュルツ−フローリー型の分布である分布も含みうる。さらに、インターポリマーはまた、ポリマーの密度、弾性率及び形態には実質的に依存しない、固有のピーク融点及び結晶化温度プロファイルを有する。好ましい実施形態では、ポリマーの微結晶秩序が、1.7未満、さらには1.5未満、そして下は1.3未満までのPDI値でさえ、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーとは区別することのできる特徴的な球晶及びラメラを示す。
さらに、インターポリマーは、ブロック性(blockiness)の程度またはレベルに影響を与えるための技術を用いて調製することができる。すなわち、各ポリマーブロックまたはセグメントのコモノマー量及び長さは、触媒及びシャトリング剤の比及びタイプ、ならびに重合温度、及び他の重合変数を制御することによって変化できる。この現象の驚くべき利益は、ブロック性の程度が増加するにつれて、得られるポリマーの光学的特性、引裂強さ及び高温回復特性が改善されるという発見である。特に、ポリマー中の平均ブロック数が増加するにつれて曇りは減少し、その一方で、透明度、引裂強さ及び高温回復特性は増加する。望ましい連鎖移動能力(高率のシャトリングと低レベルの連鎖停止)を有するシャトリング剤と触媒の組み合わせを選択することにより、他の形態のポリマー停止が、効果的に抑制される。したがって、本発明の実施形態によるエチレン/α−オレフィンコモノマー混合物の重合では、β−ヒドリド脱離が、もしあったとしても、ほぼ観察されず、結果として得られる結晶性ブロックは、高度にまたは実質上完全に線状であり、長鎖分岐をほぼまたは全く持たない。
高結晶性鎖末端を有するポリマーを、本発明に実施形態に従って、選択的に調製することができる。エラストマー用途では、非晶質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が減少する。この結果は、水素または他の連鎖停止剤に対して適切な応答を有するチェーンシャトリング剤及び触媒を選択することによって得ることができる。具体的に述べると、高結晶性ポリマーを生成させる触媒が、(例えば高いコモノマー組み込み率、レジオエラー(regio−error)、またはアタクチックポリマー形成などによって)低結晶性ポリマーセグメントが生成する原因となる触媒よりも、(例えば水素の使用などによる)連鎖停止反応を受けやすい場合、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めることになる。結果として生じる末端基が結晶性であるというだけでなく、停止の際、高結晶性ポリマーを形成する触媒部位を、ポリマー形成の再開始にもう一度利用することもできる。それゆえ、最初に形成されるポリマーは、別の高結晶性ポリマーセグメントである。したがって、その結果得られるマルチブロックコポリマーの両端は、優先的に高結晶性になる。
いくつか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、好ましくは、エチレンと少なくとも1つの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。インターポリマーは、C−C18ジオレフィン及び/またはアルケニルベンゼンをさらに含んでいてもよい。エチレンとの重合に有用な好適な不飽和コモノマーには、例えば、エチレン性不飽和モノマー、共役または非共役ジエン、ポリエン、アルケニルベンゼンなどが含まれる。このようなコモノマーの例には、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−デセンなどのC−C20α−オレフィンが含まれる。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には、スチレン、ハロ置換また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(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)が含まれる。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーは好ましいポリマーであるが、他のエチレン/オレフィンポリマーも使用できる。本明細書で使用する場合、オレフィンは、少なくとも1つの炭素−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、本発明の実施形態では任意のオレフィンを使用することができる。好ましくは、適切なオレフィンは、ビニル不飽和を含有するC−C20の脂肪族及び芳香族化合物、ならびに環状化合物であり、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、及び限定されないが、5位及び6位でC−C20ヒドロカルビルまたはシクロヒドロカルビル基で置換されたノルボルネンを含む、ノルボルネンである。このようなオレフィンの混合物と、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と、も含まれる。
オレフィンモノマーの例には、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、ビニルシクロヘキサン、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、これらに限定されないが以下が含まれるC−C40ジエン、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、他のC−C40α−オレフィンなどが挙げられる。特定の実施形態では、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−オクテンまたはそれらの組み合わせである。ビニル基を含むいずれかの炭化水素は潜在的に本発明の実施形態で使用することができるが、モノマーの入手可能性、コスト、及び未反応モノマーを、得られるポリマーから簡便に除去する可能性などの実用的問題は、モノマーの分子量が高過ぎると、より問題になる可能性がある。
本明細書に記載の重合プロセスは、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モノビニリデン芳香族モノマーを含むオレフィンポリマーの生成によく適している。特に、エチレン及び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って調製することができる。場合により、エチレン、スチレン及び、改良された特性を有するC−C20ジエンを任意に含む、C−C20アルファオレフィンを含むコポリマーを調製することができる。
適切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、分枝鎖または環状の炭化水素ジエンであり得る。適切な非共役ジエンの例は、限定されるものではないが、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−オクタジエン及びジヒドロミリセン(dihydromyricene)及びジヒドロオシネン(dihydroocinene)の混合異性体、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、ならびに多環脂環式の縮合ジエン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;アルケニルノルボルネン、アルキリデンノルボルネン、シクロアルケニルノルボルネン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の調製に典型的に使用されるジエンのうち、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。とりわけ好ましいジエンは、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作製することができる望ましいポリマーの一種類は、エチレン、C〜C20α−オレフィン、特にプロピレン、及び場合により1つまたはそれ以上のジエンモノマーの弾性インターポリマーである。本発明のこの実施形態で使用される好ましいα−オレフィンは、式:CH=CHRで示され、式中、Rは、炭素原子数1〜12の線状または分岐アルキル基である。適切なα−オレフィンの例として、限定されるものではないが、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、当技術分野では一般的に、EPポリマーまたはEPDMポリマーと呼ばれる。そのようなポリマー、特にマルチブロックEPDM型ポリマー、の調製に使用される適切なジエンとして、4〜20個の炭素を含有する、共役または非共役、直鎖または分岐鎖の、環状または多環式のジエンが挙げられる。好ましいジエンとして、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。
本ジエン含有ポリマーは、ジエンの多いまたは少ない量(含有しないものを含む)及びα−オレフィン量の多いまたは少ない量(含有しないものを含む)を含有する交互セグメントまたはブロックを含むので、その後のポリマー特性を失わずに、ジエン及びα−オレフィンの総量を減らすことができる。すなわち、ジエンモノマー及びα−オレフィンモノマーは、ポリマーの全体にわたって均一にまたはランダムに組み込まれるのではなく、ポリマーのあるタイプのブロック中に優先的に組み込まれるので、それらはより効率良く利用され、続いて、ポリマーの架橋密度を、より良く制御することができる。そのような架橋可能なエラストマー及び硬化生成物は、より高い引張り強さ及びより良い弾性回復率を含む有利な性質を有する。
いくつかの実施形態では、異なる量のコモノマーを組み込む2つの触媒を用いて作製されたインターポリマーが、それらによって形成されるブロックを、95:5〜5:95の重量比で有する。弾性ポリマーは、望ましくは、ポリマーの総重量を基準にして、20〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、及び10〜80パーセントのα−オレフィン含量を有する。さらに好ましくは、マルチブロック弾性ポリマーは、ポリマーの総重量を基準にして、60〜90パーセントのエチレン含量、0.1〜10パーセントのジエン含量、及び10〜40パーセントのα−オレフィン含量を有する。好ましいポリマーは、10,000〜2,500,000、好ましくは20,000〜500,000、より好ましくは20,000〜350,000の重量平均分子量(Mw)、3.5未満、より好ましくは3.0未満の多分散性、及び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。より好ましくは、そのようなポリマーは、65〜75パーセントのエチレン含量、0〜6パーセントのジエン含量、及び20〜35パーセントのα−オレフィン含量を有する。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、そのポリマー構造中に少なくとも1つの官能基を組み込むことによって、官能化することができる。例示的官能基として、例えばエチレン系不飽和単官能性及び二官能性カルボン酸、エチレン系不飽和単官能性及び二官能性カルボン酸無水物、それらの塩及びそれらのエステルを挙げることができる。そのような官能基は、エチレン/α−オレフィンインターポリマーにグラフトされ得るか、エチレン及び任意選択の追加コモノマーと共重合させて、エチレン、官能性コモノマー、及び任意の他のコモノマーのインターポリマーを形成させることができる。ポリエチレンに官能基をグラフトするための手段は、例えば米国特許第4,762,890号、同第4,927,888号及び同第4,950,541号に記述されており、これらの特許の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。特に有用な官能基の1つは、無水リンゴ酸である。
官能性インターポリマー中に存在する官能基の量は変化させることができる。官能基は、典型的には、少なくとも1.0重量パーセント、好ましくは少なくとも5重量パーセント、より好ましくは少なくとも7重量パーセントの量で、コポリマー型官能化インターポリマー中に存在することができる。官能基は、典型的には、コポリマー型官能化インターポリマー中に、40重量パーセント未満、好ましくは30重量パーセント未満、より好ましくは25重量パーセント未満の量で存在する。
例示的なオレフィンブロックコポリマーは、エチレン及びオクテンを含む。発泡体に使用できる市販のオレフィンブロックコポリマーは、Dow Chemical社のINFUSE(商標)である。
エラストマーとしての別の例示的なエチレンは、均一に分枝したエチレン−α−オレフィンコポリマーである。これらのコポリマーは、メタロセン触媒または拘束幾何触媒などの単一サイト触媒で製造することができ、典型的には105℃未満、具体的には90℃未満、より具体的には85℃未満、さらにより具体的には80℃未満及びなおより具体的には75℃未満である融点を有する。融点は、例えばUSP5,783,638に記載されている示差走査熱量測定(DSC)によって測定される。α−オレフィンとしては、C3−20の直鎖状、分岐状または環状のα−オレフィンが好ましい。C3−20α−オレフィンとしては、プロペン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン及び1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含み、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンを生じることができる。
例示的な均一分枝エチレン−α−オレフィンコポリマーの例には、エチレン/プロピレン、エチレン/ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテン、エチレン/スチレンなどが含まれる。例示的なターポリマーは、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ブテン、エチレン/ブテン/1−オクテン、及びエチレン/ブテン/スチレンを含む。コポリマーは、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーであってもよい。
商業的に入手可能な均一に分枝したエチレン−α−オレフィンインターポリマーの例には、均一に分枝した線状エチレン−α−オレフィンコポリマー(例えばMitsui Petrochemicals Company LimitedによるTAFMER(商標)及びExxon Chemical CompanyによるEXACT(商標)、及び均一に分枝した実質的線状エチレン−α−オレフィンポリマー(例えば、Dow Chemical Companyから入手可能なAFFINITY(商標)及びENGAGE(商標)ポリエチレン)を含む。
プロピレン及びα−オレフィンを含むコポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーとしても知られている。上記のように、ポリオレフィンエラストマーは、ランダムまたはブロックプロピレンポリマー(すなわち、ポリプロピレン)も含み得る。ポリプロピレンエラストマーは、典型的には、プロピレン由来の90モルパーセント以上の単位を含む。プロピレンコポリマー中の残りの単位は、少なくとも1種のα−オレフィンの単位から誘導される。
プロピレンコポリマーのα−オレフィン成分は、好ましくはエチレン(本発明の目的のためにα−オレフィンと見なされる)またはC4−20線状、分枝状または環状α−オレフィンである。C4−20α−オレフィンの例としては、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含み、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらすことができる。古典的な意味でのα−オレフィンではないが、ある種の環状オレフィン例えばノルボルネン及び関連するオレフィン、特に5−エチリデン−2−ノルボルネンはα−オレフィンであり、上述したα−オレフィンの一部または全部の代わりに使用することができる。同様に、スチレン及びその関連オレフィン(例えば、α−メチルスチレンなど)は、本発明の目的のためのα−オレフィンである。例示的なランダムプロピレンコポリマーは、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、プロピレン/1−ヘキセン、プロピレン/1−オクテンなどを含むがこれらに限定されない。例示的なターポリマーは、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/1−ブテン、及びエチレン/プロピレン/ジエンモノマー(EPDM)を含む。
一実施形態では、ランダムポリプロピレンコポリマーは、120℃を超えるT及び/または70J/gより大きい融解熱(共にDSCによって測定される)を有し、好ましくは、必ずしも必要ではないが、チーグラー・ナッタ触媒によって作製される。
別の実施形態において、ポリオレフィンエラストマーは、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーであり、実質的にアイソタクチックなプロピレン配列を有することを特徴とする。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、プロピレン系エラストマー(PBE)を含む。「実質的にアイソタクチックなプロピレン配列」は、配列が、13C NMRによって測定された、0.85より大きい、代替では、0.90より大きい、別の代替では、0.92より大きい、別の代替では、0.93より大きいアイソタクチックトライアド(mm)を有する。アイソタクチックトライアドは当該技術分野において周知であり、例えば、USP5,504,172及び国際公開第WO00/01745号に記載されており、それは、13C NMRスペクトルによって決定されるコポリマー分子鎖中のトライアド単位に関するアイソタクチック配列を指す。
プロピレン/α−オレフィンコポリマーは、プロピレンから誘導された単位と、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導されたポリマー単位とを含む。プロピレン−α−オレフィンコポリマーを製造するために使用される例示的なコモノマーは、C及びC〜C10α−オレフィンであり、例えば、C、C、C及びCα−オレフィンが挙げられる。
プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、1〜40重量パーセントの1種以上のα−オレフィンコモノマーを含む。1〜40重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、ASTM D−1238(230℃/2.16kg)に従って測定した、10分につき0.1〜500グラム(g/10分)の範囲のメルトフローレートを有することができる。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、少なくとも1重量パーセント(少なくとも2ジュール/グラム(J/g)の融解熱(H))〜30重量パーセント(50J/g未満のH)の範囲の結晶化度を有する。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、典型的には0.895g/cm未満の密度を有する。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、USP7,199,203に記載されている、示差走査熱量測定(DSC)によって測定した、120℃未満の融解温度(T)及び70ジュール/グラム(J/g)未満の融解熱(H)を有する。プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、3.5以下、または3.0以下、または1.8〜3.0の、重量平均分子量を数平均分子量(Mw/Mn)で割ったものとして定義される分子量分布(MWD)を有する。
そのようなプロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、USP6,960,635及び6,525,157にさらに記載されており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。このようなプロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、The Dow Chemical CompanyからVERSIFY(商標)の商品名で、またはExxonMobil Chemical CompanyからVISTAMAXX(商標)の商品名で市販されている。
このエラストマー(すなわち、エチレン/α−オレフィンインターポリマーまたはプロピレン/α−オレフィンインターポリマー)は、発泡体組成物中に、発泡体組成物の総重量を基準にして10〜99重量%、好ましくは50〜97重量%、より好ましくは70〜94重量%の量で使用できる。
この組成物はアイオノマーも含む。アイオノマーは、気泡サイズを制御するのに有用な役割を果たし、中和または中和されていないカルボキシル化オレフィンコポリマーを含む。例示的な実施形態において、カルボキシル化オレフィンコポリマーは、金属イオンで中和される。アルカリ金属イオンが好ましい金属イオンである。アイオノマーは、架橋反応を行う前には、エラストマー(オレフィンブロックまたはランダムコポリマー)に共有結合またはイオン結合していない。
カルボキシル化オレフィンコポリマーは、以降「グラフティング化合物」と称する、不飽和カルボン酸またはその無水物、エステル、アミド、イミドまたは金属塩をグラフトしたエチレンまたはプロピレンポリマーを含む。このグラフティング化合物は、好ましくは、脂肪族不飽和ジカルボン酸付加物または無水物、そのような酸から誘導されるエステル、アミド、イミドまたは金属塩である。カルボン酸は、好ましくは6個まで、より好ましくは5個までの炭素原子を含む。不飽和カルボン酸の例は、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、及びシトラコン酸である。不飽和カルボン酸の誘導体の例は無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸モノメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸ジエチル、アクリルアミド、メタクリルアミド、モノマレインアミド、N,N−ジエチルマレアミド、N−モノブチルマレアミド、N,N−ジブチルマレアミド、モノフマラミド、ジフマラミド、N−モノエチルフマラミド、N,N−ジエチルフマラミド、N,N−モノブチルフマラミド、N,N−ジブチルフマラミド、マレイミド、N−ブチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム及びメタクリル酸カリウムである。
カルボン酸コポリマーの例は、エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマー、エチレン/(メタ)アクリル酸/n−ブチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/(メタ)アクリル酸/イソブチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/(メタ)アクリル酸/tert−ブチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/(メタ)アクリル酸/メチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/(メタ)アクリル酸/エチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/マレイン酸及びエチレン/マレイン酸モノエステルコポリマー、エチレン/マレイン酸モノエステル/n−ブチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/マレイン酸モノエステル/メチル(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン/マレイン酸モノエステル/エチル(メタ)アクリレートコポリマー、またはそれらの2つ以上の組み合わせを含む。
1つ以上、好ましくは1つのグラフティング化合物がエチレンまたはプロピレンポリマーにグラフトされる。無水マレイン酸が好ましいグラフティング化合物である。例示的な不飽和カルボン酸はアクリル酸またはメタクリル酸である。
グラフト化プロセスは、特に、アゾ含有化合物、カルボン酸の過酸及びペルオキシエステル、アルキルヒドロペルオキシド、及びジアルキル及びジアシルペルオキシドを含むフリーラジカルを形成する開始剤を分解することによって開始することができる。これらの化合物及びそれらの特性の多くが記載されている(参考文献:J.Branderup,E.Immergut,E.Grulke,eds.「Polymer Handbook,」4th ed.,Wiley,New York,1999,SectionII,pp.1−76.)。あるいは、グラフティング化合物は、典型的なチューブラープロセス及びオートクレーブプロセスによってエチレンと共重合させることができる。
グラフトされたエチレンポリマー、ならびにグラフトに使用されるエチレンポリマーは、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、高溶融強度高密度ポリエチレン(HMS−HDPE)、超高密度ポリエチレン(UHDPE)、またはそれらの組み合わせである。
一実施形態では、グラフトされたエチレンまたはプロピレンポリマー、ならびにグラフトに使用されるエチレンまたはプロピレンポリマーは、好ましくは0.902g/cmまでの、より好ましくは0.850〜0.902g/cm、最も好ましくは0.860〜0.890g/cm、特に0.865〜0.880g/cmでの密度を有する。しかし、ポリマー密度はグラフト時にわずかに変化することが理解されるべきである。エチレンポリマーの場合、ポリマー密度は、十分な機械的強度及び柔軟性を有するプライマーを提供するため、及びグラフトされたエチレンポリマーの有機溶媒への十分な溶解性を達成するために重要であることが分かった。
アイオノマーは、コポリマーの酸部分を中和することができる塩基性化合物での処理によって、酸コポリマーから調製することができる。酸基は、アルカリ土類金属イオン、アルカリ金属イオン、または遷移金属イオンにより、0.1〜90%、好ましくは15〜80%、より好ましくは40〜75%の任意のレベルに名目上中和され得る。アイオノマーはまた、有機酸とブレンドした場合、上に開示したように70%より高い名目上の中和レベルで調製することができる。
オレフィンコポリマー中のグラフトされた化合物の含有量は、グラフトされたオレフィンコポリマーの総重量を基準にして、0.05、より特別には0.5、最も特別には2.0〜30、特別には15、最も特別には8重量パーセントの範囲にある。好ましいコポリマーは、エチレンアクリル酸コポリマー(NUCREL(登録商標)またはPrimacor(登録商標)として市販されている)、ナトリウムまたは亜鉛塩で中和されたエチレン−アクリル酸コポリマー(SURLYN(登録商標)またはAMPLIFY IO(登録商標)として市販)及び/または無水マレイン酸グラフト化ポリエチレンである。例示的な実施形態では、ナトリウム、亜鉛またはアルミニウムで中和されたカルボン酸−エチレンコポリマーが発泡体組成物に使用される。カルボン酸はアクリル酸またはメタクリル酸、好ましくはメタクリル酸である。一実施形態では、中和されたコポリマーと共にコポリマーの両方を所望により使用することができる。
アイオノマーは、発泡体組成物の総重量を基準にして0.5〜10重量%、好ましくは0.8〜5重量%、より好ましくは1〜3重量%の量で使用される。
発泡体組成物は架橋剤も含む。架橋剤は、ジアルキルペルオキシド、ペルオキシエステル、ペルオキシジカーボネート、ペルオキシケタール、ジアシルペルオキシド、またはそれらの2つ以上の組み合わせを含む、1つ以上の有機過酸化物を含む。過酸化物の例は、ジクミルペルオキシド、ジ(3,3,5−トリメチルヘキサノイル)ペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、ジ(sec−ブチル)ペルオキシジカーボネート、t−アミルペルオキシネオデカノエート、1,1−ジ− t−ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルペルオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(ターシャリーブチルペルオキシル−イソプロピル)ベンゼン、またはそれらの組み合わせである。例示的な架橋剤は、Arkemaから商品名LUPEROX(登録商標)でまたはAkzo Nobelから商品名TRIGONOX(登録商標)で市販されているジクミルペルオキシドである。
架橋剤は、発泡体組成物の総重量を基準にして、1〜10重量%、好ましくは1.5〜4重量%、より好ましくは2〜3重量%の量で使用される。
発泡体組成物はまた、加熱により発泡体を形成するのに多孔性を生成するために好適な発泡剤を含有してもよい。架橋剤が分解するほぼ同じ温度で分解する(ガスを放出する)発泡剤を使用することが望ましい。これは、発泡体の多孔性の保持を容易にするその後の架橋を伴う発泡体の形成を可能にする。
発泡体にかなり均一な気泡サイズを生成するため有効な量の発泡剤を使用することが一般に望ましい。発泡剤は一般に硬化剤と共に作用して、発泡体の均一な架橋密度ならびに均一な孔サイズを促す。発泡剤は、物理的発泡剤または化学的発泡剤であってもよい。物理的発泡剤はバイノーダル分解(binodal decomposition)の結果として組成物から放出され、発泡プロセス中に膨張して発泡体を形成するのに対し、化学的発泡剤は発泡プロセス中に分解してガス(例えば、アゾ化合物)を遊離させて発泡体を形成する。
水素原子含有成分を含む物理的発泡剤は、単独で、または互いの混合物として、またはアゾ化合物のような別の種類の発泡剤(例えば化学発泡剤)と一緒に使用することができる。物理発泡剤は、炭化水素、エーテル、エステル及び部分的にハロゲン化された炭化水素(例えば過フッ素化炭化水素)、エーテル及びエステルなどを含む広範囲の物質から選択することができる。典型的な物理的発泡剤は、−50℃〜100℃、好ましくは−50℃〜50℃の沸点を有する。使用可能な水素含有発泡剤の中には、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン及び1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンのようなHCFC(ハロクロロフルオロカーボン);1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2,4,4−テトラフルオロブタン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチルプロパン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,2,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,3,3,4−ヘキサフルオロブタン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタン、1,1,1,4,4−ペンタフルオロブタン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン及びペンタフルオロエタンのようなHFC(ハロフルオロカーボン);メチル−1,1,1−トリフルオロエチルエーテル及びジフルオロメチル−1,1,1−トリフルオロエチルエーテルのようなHFE(ハロフルオロエーテル)n−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタンのような炭化水素などがある。
ガス状の非CFCまたは非HCFC物理的発泡剤は例えば二酸化炭素、窒素、ジニトロソ−ペンタメチレン−テトラミン、SF、亜酸化窒素、アルゴン、ヘリウム、希ガス例えばキセノン、空気(窒素及び酸素混合物)及びこれらのガスのブレンドである。これらの気体は、ガス状態、液体状態または超臨界状態の発泡剤として使用することができる。
化学発泡剤には、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾジカルボンアミド、ジニトロソ−ペンタメチレン−テトラミン、p−トルエンスルホニルヒドラジド、p、p’−オキシ−ビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)または発泡体を生成するために使用できるこれらの組み合わせを含む。例示的なアゾ化合物はアゾビスイソブチロニトリルである。膨張−分解温度及び発泡プロセスを調整するために、発泡剤は、発泡剤の混合物または発泡剤と活性化剤との混合物であってもよい。
発泡剤は、発泡体組成物の総重量を基準にして、1〜10重量%、好ましくは1.5〜5重量%、より好ましくは2〜4重量%の量で使用される。
発泡体組成物はまた、発泡剤の分解温度/プロフィールを低下させるために0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の活性化剤を含むことができる。活性剤は、1つ以上の金属酸化物、金属塩、または有機金属錯体、またはそれらの組み合わせであり得る。例としては、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、酸化マグネシウム、またはそれらの2つ以上の組み合わせが挙げられる。
組成物中に、組成物の総重量を基準にして0.1〜20または2〜12重量%で存在し得る他の添加剤は、顔料(TiO及び他の適合する着色顔料)、接着促進剤(発泡体の他の材料への接着性を改善するため)、充填剤(例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及び/または酸化ケイ素)、核形成剤(純粋な形態または濃縮形態、例えば、CaCO、ZnO、SiO、またはそれらの2つ以上の組み合わせ)、ゴム(例えば、天然ゴム、SBR、ポリブタジエン及び/またはエチレンプロピレンターポリマーのようなゴム様弾性を改良するため)、安定剤(例えば酸化防止剤、UV吸収剤及び/または難燃剤)、及び加工助剤(例えば、Octene Co.,Taiwan製のOctene R−130)を含むことができる。酸化防止剤(臭気または味の低減などの官能特性を改質する)は、Ciba Geigy Inc.(Tarrytown、NY)からのIRGANOXなどのフェノール系酸化防止剤を含めることができる。
発泡体は、圧縮成形、射出成形、または押出と成形の組み合わせなどの多くのプロセスによって生成することができる。発泡体組成物は、エラストマー、アイオノマー、架橋剤、発泡剤、及び任意の他の所望の添加剤を一緒にブレンドすることによって製造することができる。ブレンドは、押出機内で行われてもよく、または、成分は、押出機で押出される前にドライブレンダー中で予備ブレンドされてもよい。
一実施形態では、発泡体の製造は、エラストマー、アイオノマー、発泡剤及び架橋剤を加熱しながら混合して、溶融物を形成することを含むことができる。これは、バンバリー(Banbury)、インテンシブミキサー、2本ロールミル、または押出機で行うことができる。時間、温度、せん断速度は、時期尚早に架橋または発泡することなく最適な分散を確実にするように調節することができる。高温で混合すると、過酸化物及び発泡剤の分解による時期尚早な架橋及び発泡が生じる可能性がある。適切な温度は、他の成分の良好な混合及び分散を確実にするために望ましい場合がある。安全な運転のための上限温度は、使用される過酸化物及び発泡剤の開始分解温度に依存し得る。成分は、60℃〜250℃、好ましくは70℃〜170℃、より好ましくは80℃〜160℃、さらにより好ましくは90℃〜150℃の温度でブレンドすると均一な混合物を形成することができる。ポリマーは他の成分と配合する前に溶融ブレンドすることができる。
混合後、成形を行うことができる。シーティングロールまたはカレンダーロールは、発泡のために適切な寸法のシートを作製するためにしばしば使用される。組成物をペレットに成形するために押出機を使用することができる。
発泡は、過酸化物及び発泡剤の分解を完了させるための温度及び時間で圧縮または射出成形で実施することができる。圧力、成形温度、及び加熱時間を制御することができる。発泡は、ペレット状の発泡体組成物を使用することにより、射出成形装置内で行うことができる。得られる発泡体は、熱成形及び圧縮成形などの当該技術分野で公知の任意の手段によって、最終製品の寸法にさらに成形することができる。
本組成物から生成された発泡体は、実質的に独立気泡であってよく、履物への適用(例えば、ミッドソールまたはインソール)、自動車の座席及び内装、家具のアームレスト、鉄道用パッド及び他の工業用発泡材料用途を含む様々な物品に有用であり得る。
発泡体組成物及びその製造方法は、以下の非限定的な実施例によって開示される。
この実施例は、開示された発泡体組成物の調製及びその性質を示すために行った。実施例及び比較例で使用された材料は、以下の表1に詳述されている。
これらの成分をインターナルミキサーで一緒に混合した。次いで、調合された配合物を2本ロールミルで製造し、続いてバン発泡(bun foaming)させた。調製された発泡体プラークを、さらなる試験のために適切な寸法にスライスした。配合及びバン発泡製造操作を以下に詳述する。
発泡体組成物の配合は以下の通りである。ポリマーペレット(以下の表2及び3に示す組成を有する)を1.5リットルのバンバリーミキサーに添加した。ポリマーが溶融した後(約5分)、酸化亜鉛(ZnO)、ステアリン酸亜鉛(ZnSt)及び炭酸カルシウム(CaCO)を含む充填剤をバンバリーに添加する。充填剤が均一に分散された後、最後に発泡剤及び過酸化物を添加し、内容物をさらに3〜5分間混合し、合計混合時間15分とした。バッチ温度は、化合物が放出された直後にサーモプローブ検出器を用いてチェックした。組成物の実際の温度は、一般に、装置上の表示温度(組成物温度は約100℃であった)よりも10〜15℃高い。したがって、配合工程の間、配合物の温度が硬化剤の分解温度及び発泡剤分解温度を超えないことを保証するために、より低い表示装置温度を維持する方が良い。次いで、配合調合物を2本ロールミル(約100℃の温度に維持)の間に置き、配合調合物を約5mmの厚さのシート(またはロールミル粉砕ブランケット)に成形した。
バン発泡体(bun foam)の製造は以下に詳述される。ロールミル粉砕ブランケットを正方形(3または4つの「6インチ×6インチ」の正方形)に切断し、約49平方インチの寸法の予熱したバン発泡体型の中に入れた。脱型中に発泡体がチェイスに粘着するのを回避するためチェイスの表面に離型剤を噴霧した。2つの圧縮成形プロセスが関与した:最初に、硬化前にサンプル内部及び積層ブランケット層間の空気ポケットを除去する予熱プロセス、次いで硬化/発泡プロセスを促進するための第2の加熱ステップ。予熱は110℃(ENGAGEのような低融点ポリマー)または120℃(INFUSEような高融点ポリマー)で8分間行い、発泡前に金型内で固体塊を形成するために、4分間、10トンでプレスした。予熱された塊を発泡プレスに移し、100kg/cm及び180℃で8分間保持した。圧力が解放されたら、バン発泡体をトレイから迅速に取り出し、いくつかの非粘着シート上の通気フードに入れ、できるだけ早く上面の長さを測定した。発泡体表面は、段ボール箱(cardboard box)を使用してベンチトップから断熱する必要があった。新しく作成されたパン状発泡体の表面を断熱することにより、上面と底面の冷却ムラを防ぐ。発泡体をフード内で40分間冷却し、その後貯蔵容器に移し、24時間冷却した。
発泡体組成物について以下の試験を行った。
発泡体密度:バン発泡体を0.1gに最も近いように秤量し、長さ、幅、及び厚さを0.01cmに最も近い値に測定することによって体積を決定する。密度は、重量及び体積に関して計算することができる。
落球反発(Falling Ball Rebound):弾性試験(resiliency test)は、ASTM D2632に従って実施した。5/8インチの直径の鋼球を、500mmの高さからバン発泡体スキン層及び発泡層(老化前後)に落として反発%を測定した。反発%は、反発高さ(mm)×100/500として計算される。
圧縮永久歪み:圧縮永久歪み(C−Set)は、50℃で50%圧縮の条件下で6時間ASTM D395方法Bに従って測定した。発泡体につき2つのボタンを試験し、平均値を報告した。圧縮永久歪みは、以下の式を使用して計算した。
圧縮永久歪み=(T−T)/(T−T)×100%
ここで、Tは装置の間隔距離、Tは試験前の試料厚さ、Tは試験後の試料厚さである。
ショアA/アスカーC硬度:ショアA硬度試験は、ASTM D2240に従って実施した。硬度は、サンプルの表面にわたって測定された5回の読み取り(5秒の待ち時間)の平均であり、70及び100℃の両方で40分間熟成した後に再び測定された。
機械的特性:バン発泡体スキン層と発泡層を20インチ/分でASTM D638(引張り、タイプ4)及びASTM D624(引き裂き、タイプC)機械的特性試験に供した。試料の厚さは約3mmであった。スプリット引き裂き強さ(split tear strength)は、寸法6インチ(長さ)×1インチ(幅)×0.4インチ(厚さ)及びノッチ深さ1〜1.5インチを有する試験片を用いて、試験速度2インチ/分で測定した。
表2及び表3は、本発明の実施例(IE)及び比較例(CE)の組成を示す。それぞれの組成のすべての数は百分率である。比較例(CE−1〜CE−4)はアイオノマーを含まない。本発明の実施例(IE−1〜IE−8)はすべて1重量%(IE−1〜IE−4)または2重量%(IE−5〜IE−8)の量のアイオノマーを含有する。
表2及び3から、CE1〜CE4は、アイオノマーを含まないオレフィンブロックコポリマー及びランダムコポリマーブレンドに基づく比較例であることが分かる。IE1からIE4は、CE1からCE4に類似するが、1phrのアイオノマー(SURLYN8660)を有する本発明の実施例である。IE5からIE8は、CE1からCE4に類似するが、2phrのアイオノマーを有する本発明の実施例である。CE−5は、アイオノマーではなく、2phrのPOE−g−MAH(中和されていないエチレン−カルボン酸コポリマー)を有する、IE−7と類似する比較例である。CE−6は、アイオノマーではなく、2phrのエチレンアクリル酸(中和されていないエチレン−カルボン酸コポリマー)を有する、IE−7と類似する比較例である。CE−7は、アイオノマーではなく、2phrのポリ(エチレンビニルアセテート)(EVA)(21重量%の酢酸ビニルを有する)を有する、IE−7と類似する比較例である。CE−8は、アイオノマーではなく、2phrのEVA(40重量%の酢酸ビニルを有する)を有する、IE−7と類似する比較例である。CE−9は、アイオノマー(SURLYN8660)10phrを有する、IE−7と類似する比較例である。
走査型電子顕微鏡を用いて気泡形態を研究した。図2及び3は、表2及び3に列挙した組成物の気泡形態の変化を示す。表4は、いくつかの選択された組成物についての特性の変化を示す。
表4は、選択された本発明及び比較例の発泡体の性能を列挙する。CE−2及びCE−3は同じ配合を有するが、異なる発泡剤レベル(CE−2については2.5phr、CE−3については3phr)を有する比較例である。IE−1及びIE−7は、CE−3に対応する本発明の実施例であるが、IE−3については1phrのアイオノマー及びIE−7については2phrのアイオノマーを有する。CE−5からCE−8はIE−7に対応する比較例であるが、アイオノマーではなく異なるポリマーの添加物を有する。IE−3及びIE−7は、比較例(CE−2及びCE−3)よりもはるかに高い引張り強さ及び引裂強さを同等またはそれより低い発泡体密度で有することは明らかである。CE−5はアイオノマーを置きかえるのにPOE−g−MAHを使用し、機械的強度は改善されなかった。CE−6は、アイオノマーを置き換えるのにエチレンアクリル酸を使用し、膨張比は他の本発明の組成物よりも小さい。CE−7は、組成物IE−3及びIE−7のアイオノマーを置換するために21重量%の酢酸ビニルEVAを使用するが、機械的強度は改善されなかった。同様に、CE−8は40重量%の酢酸ビニルEVA(Elvax40L−03)を使用しているが劣った機械的性質を示す。
図2は、比較例CE1〜CE−4及び本発明の実施例IE−1〜IE−8の発泡体気泡形態を示す一連の走査型電子顕微鏡写真である。CE−1からCE−4は、アイオノマーを使用せずに異なる発泡剤充填量を有する比較例である。CE−1〜CE−4の顕微鏡写真から、膨張比は発泡剤充填量の増加と共に増加し、発泡体気泡サイズも増加する。発泡体の気泡は大きく、大きさが100マイクロメートルを超える。IE−1〜IE−4は、すべてが1phrのアイオノマー(SURLYN)を含有することを除いて、比較例CE−1〜CE−4に対応する本発明の実施例である。IE−1〜IE−4は、比較例CE−1〜CE−4よりもはるかに小さな発泡体気泡(約50マイクロメートル)を有することは明らかである。本発明の実施例IE−5〜IE−8は、IE−1〜IE−4と類似しているが、2phrのアイオノマーを含有する。これらの本発明の実施例はまた、比較例CE−1〜CE−4と比較して、はるかに小さい気泡サイズを示す。
図3は、比較例CE−5、CE−7、CE−8及びCE−9の発泡体気泡形態を示す。非中和エチレン−カルボン酸コポリマーPOE−g−MAH(CE−5)、21重量%の酢酸ビニルEVA(CE−7)または40重量%の酢酸ビニルEVA(CE−8)の同等の用量でアイオノマー(SURLYN)を置換した後、同じ発泡剤レベル(3phr)で2phrのアイオノマー(IE−7)を有する試料について得られた気泡サイズと比較して、発泡セルは有意な低下を示さない。CE−9はまた、気泡サイズが非常に小さいが、非常に低い膨張比(1.17)のために望ましくない。CE−6はエチレンアクリル酸を用いてアイオノマーを置き換えるが、この配合物は、EAA中のアクリル酸によるアゾジカルボンアミド分解の遅延性に起因すると思われるより小さな膨張比(表3参照)を示すことが判明し、したがって同一条件下での比較はうまくいかなかった。
表4及び図2及び3から、エラストマー及びアイオノマーを含有する発泡体組成物は35〜90マイクロメートル、好ましくは40〜70マイクロメートル、より好ましくは45〜65マイクロメートルの平均気泡サイズを有することが分かる。
発泡した組成物はまた、14.5〜17ニュートン/ミリメートル(N/mm)、好ましくは15〜16.5N/mmのタイプC引裂強さを示す。破断時平均応力は、2.75ニュートン/平方ミリメートルを超える。
要約すると、本発明の技術は、対応する適用性能要件、特に改善された引張り及び引き裂き特性を満たしながら、非常に微細な気泡サイズ(100マイクロメートル未満)を有するOBCリッチベースの軽量発泡物品(0.2グラム/立方センチメートル(g/cc)未満の密度を有する)を提供することができる。小さくて均一な気泡サイズは、さらにより良好な発泡体の触覚及び接着に寄与し得る。

Claims (11)

  1. 発泡体組成物であって、
    エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、
    エチレン及びカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、前記アイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、
    架橋剤と、
    発泡剤と、を含む、発泡体組成物。
  2. 前記オレフィンコポリマーがオレフィンブロックコポリマーであり、前記発泡体組成物の総重量を基準にして10〜99重量%の量で前記発泡体組成物中に存在する、請求項1に記載の発泡体組成物。
  3. 前記α−オレフィンがオクテンである、請求項1に記載の発泡体組成物。
  4. 前記アイオノマーが、前記発泡体組成物の総重量を基準にして0.5〜10重量%の量で前記発泡体組成物中に存在する、請求項1に記載の発泡体組成物。
  5. 前記カルボン酸が(メタ)アクリル酸であり、前記金属イオンが亜鉛、ナトリウム、アルミニウムまたはそれらの組み合わせである、請求項1に記載の発泡体組成物。
  6. 前記架橋剤が過酸化物であり、前記発泡剤がアゾジカルボンアミドである、請求項1に記載の発泡体組成物。
  7. 前記組成物から製造された発泡体が45〜90マイクロメートルの平均気泡サイズを有し、前記発泡体は14.5〜17ニュートン/ミリメートルのタイプC引裂強さを有し、破断時平均応力は2.75ニュートン/平方ミリメートルを超える、請求項1に記載の発泡体組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の発泡体組成物から製造された物品。
  9. 前記物品が履物である、請求項8に記載の物品。
  10. 発泡体組成物を製造する方法であって、
    エチレンとα−オレフィンまたはプロピレンとα−オレフィンとを含むオレフィンコポリマーと、エチレンとカルボン酸のコポリマーを含むアイオノマーであって、前記アイオノマーは金属イオンで中和されている、アイオノマーと、架橋剤と、発泡剤と、を一緒にブレンドして、前記発泡体組成物を形成することと、
    前記組成物を加熱して前記発泡剤を活性化することと、
    前記組成物を架橋することと、を含む、方法。
  11. 前記発泡体組成物を成形することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7458747B2 (ja) 2019-11-01 2024-04-01 三井化学株式会社 発泡体およびその用途

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9243104B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Nike, Inc. Article with controlled cushioning
EP3612049B1 (en) 2017-05-10 2020-07-15 Nike Innovate C.V. Foam ionomer compositions and uses thereof
WO2019086951A1 (en) * 2017-11-05 2019-05-09 Braskem, S.A. Foam composition with improved properties and applications thereof
TWI810244B (zh) * 2018-02-28 2023-08-01 美商陶氏全球科技有限責任公司 用於氣味抑制之膜
EP3814423B1 (en) * 2018-06-29 2023-10-18 Dow Global Technologies LLC Foam bead and sintered foam structure
CN108976584A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 东莞海锐思高分子材料科技有限公司 高分子物理发泡体及其制作方法
BR112021024218A2 (pt) * 2019-06-05 2022-01-11 Dow Global Technologies Llc Método para fabricar um ionômero de metal, e, ionômero de metal
WO2021127983A1 (en) * 2019-12-24 2021-07-01 Dow Global Technologies Llc Cross-linked epoxy-containing ethylene interpolymer foams
WO2021207046A1 (en) * 2020-04-08 2021-10-14 Dow Global Technologies Llc Polymer compositions and foams comprising polymer compositions
WO2022126313A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-23 Dow Global Technologies Llc A high energy return foam and method for preparing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10158423A (ja) * 1996-12-04 1998-06-16 Sekisui Chem Co Ltd ポリオレフィン系樹脂発泡体
JP2008545017A (ja) * 2005-03-17 2008-12-11 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド マルチブロックポリマーからのキャップライナー、クロージャーおよびガスケット

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4927888A (en) 1986-09-05 1990-05-22 The Dow Chemical Company Maleic anhydride graft copolymers having low yellowness index and films containing the same
US4762890A (en) 1986-09-05 1988-08-09 The Dow Chemical Company Method of grafting maleic anhydride to polymers
US4950541A (en) 1984-08-15 1990-08-21 The Dow Chemical Company Maleic anhydride grafts of olefin polymers
JPH04296338A (ja) * 1991-03-25 1992-10-20 Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd 架橋発泡体
US6525157B2 (en) 1997-08-12 2003-02-25 Exxonmobile Chemical Patents Inc. Propylene ethylene polymers
US8168710B2 (en) * 2001-06-26 2012-05-01 Acushnet Company Golf balls containing highly-neutralized acid polymer blends
US6906160B2 (en) 2001-11-06 2005-06-14 Dow Global Technologies Inc. Isotactic propylene copolymer fibers, their preparation and use
US6960635B2 (en) 2001-11-06 2005-11-01 Dow Global Technologies Inc. Isotactic propylene copolymers, their preparation and use
US7858706B2 (en) 2004-03-17 2010-12-28 Dow Global Technologies Inc. Catalyst composition comprising shuttling agent for ethylene multi-block copolymer formation
US7671106B2 (en) * 2004-03-17 2010-03-02 Dow Global Technologies Inc. Cap liners, closures and gaskets from multi-block polymers
KR20070117593A (ko) * 2005-03-17 2007-12-12 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 멀티블록 중합체로부터의 캡 라이너, 클로저 및 개스킷
CN104684432A (zh) * 2012-06-21 2015-06-03 哥伦比亚运动休闲北美公司 用于鞋底夹层和类似物的泡沫

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10158423A (ja) * 1996-12-04 1998-06-16 Sekisui Chem Co Ltd ポリオレフィン系樹脂発泡体
JP2008545017A (ja) * 2005-03-17 2008-12-11 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド マルチブロックポリマーからのキャップライナー、クロージャーおよびガスケット

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7458747B2 (ja) 2019-11-01 2024-04-01 三井化学株式会社 発泡体およびその用途

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