JP4597373B2 - 軟質膜 - Google Patents

Description

（発明の分野）
【０００１】
本発明はバリヤー性と柔軟性の両性質を必要とする用途に適した膜に関する。本発明の膜は、クッション装置を含めて加圧ブラダーを製造する際に特に有用である。本発明の膜は弾性であり、かつブラダー類およびクッション装置を膨張させるのに利用することができる、非常に小さい、窒素、その他の気体の気体透過度（transmission rate）を有する。本発明は、さらに、本発明のブラダーまたはクッション装置を一つまたは二つ以上含んでいる履物に関する。
【０００２】
（発明の背景）
熱可塑性および熱硬化性の高分子材料は、膜にそれらの流体（気体または液体）バリヤー性の点から広く使われてきた。このような流体バリヤーフィルムは、例えばプラスチックラップ材料に、また他の包装材料に用いられる。良好な流体バリヤー性を有する高分子材料のもう一つの一般的用途は、膨張性ブラダー（inflatable bladder）の製造における用途である。
【０００３】
膨張性ブラダーは、車両用タイヤ、ボール、重機械装置で使われるアキュムレータのような多種多様な製品において、また履物、特に靴においてクッション装置として使用されてきた。熱可塑性材料は再生可能であって、新しい物品に再成形することができ、従って製造運転中の廃物を減らし、また物品の寿命後のリサイクルを促進するので、高分子材料を使用することが往々にして望ましい。熱可塑性のバリヤーフィルムはそれらの薄さの故にある程度までは屈曲させることができるが、熱可塑性バリヤーフィルムは、一般に、多くの用途に対して十分な弾性は有していない。弾性材料、即ちエラストマーには、成形品が十分な変形を受けたときでも、変形の力を取り除くとそれらの原形と元の大きさを実質的に回復する能力がある。エラストマー性(elastmeric properties, ゴム状弾性)は、履物及び油圧アキュムレータ用の膨張性ブラダーを含めて多くの用途で重要である。
【０００４】
履物、特に靴は、通常、二つの主要成分である靴甲および靴底を含む。靴甲の一般的な目的は、足にぴったり合わせてそれを快適に囲うことである。靴甲は、理想的には、魅力のある、高耐久性の、快適な材料または材料の組み合わせから作られるべきである。耐久性のある材料から作られる靴底は、使用中に牽引摩擦を与えかつ足を保護するように設計される。靴底は、また、典型的には、競技活動中に高いクッション性と衝撃吸収性を与えて、装着者の足、くるぶしおよび脚を発生した相当の力から保護すると言う重要な機能も果たす。ランニング活動中に発生する衝撃の力は装着者の体重の２倍または３倍に達し得るが、一方バスケットボールをプレーする等の他の競技活動は、装着者の体重の６〜１０倍の力を発生させることがある。多くの靴、特に競技用の靴には、今や、激しい競技活動中に足および体をクッションで支えるために、ある種の、レジリエンス性の衝撃吸収性材料または同成分を含む。これらのレジリエンス性の衝撃吸収性材料または同成分は、製靴工業では、間底と一般に称されている。このようなレジリエンス性の衝撃吸収性材料または同成分は、また、足裏表面の直ぐ下にある靴甲のその部分と一般に定義される靴の中底にも適用することができる。
【０００５】
気体充填ブラダーは、靴の靴底内の間底またはインサートに使用することができる。この気体充填ブラダーは、一般に、激しい競技活動中に足に発生する力に対してクッション作用を及ぼすために有意の圧力まで膨張される。このようなブラダーは、典型的には、ラディー（Rudy）の米国特許第４，１８３，１５６号および同第４，２１９，９４５号明細書に開示されるもののような「永久的に」膨張されたブラダー、およびフアング（Huang）の米国特許第４，７２２，１３１号明細書に開示されるもののような、ポンプおよび弁システムを用いるブラダーと言う二つの大きなカテゴリーに入る。
【０００６】
米国特許第４，１８３，１５６号明細書に開示される「永久的に」膨張されたブラダーを有するタイプの競技用靴は、オレゴン州（Oregon）、ビーバートン（Beaverton）のナイキ社（Nike, Inc.）によって商標名「エア−ソール（Air-Sole）」、その他の商標名で販売されてきた。このような靴の「永久的に」膨張されたブラダーは、この工業において「スーパーガス（super gas）」と称されている、溶解度係数が小さい、大きな分子の気体により膨張されるエラストマー性の熱可塑性材料を用いて造られる。SF₆、CF₄、C₂F₆、C₃F₈等々のような気体がこうしてスーパーガスとして用いられてきた。スーパーガスはしかし高価であり、従って空気または窒素のようなもっと安価な気体により永久膨張させるようにすることが望ましい。例として挙げると、ラディーに対して１９８２年７月２０日に発行された、「自己膨張性装置としての拡散ポンピング装置（Diffusion Pumping Apparatus Self-Inflating Device）」と題される米国特許第４，３４０，６２６号明細書（これに言及することによって本明細書に明白に組み入れる）は、ブラダーに形成され、そして気体または気体混合物で規定の圧力まで膨張されるフィルムの選択透過性シートを開示している。利用される気体または気体類は、理想的には、選択透過性ブラダーを通って外部環境に至る拡散速度は相対的に小さいが、一方窒素、酸素およびアルゴンのような大気中に含まれる気体は相対的に大きい拡散速度を有し、そのブラダーを透過することができるものである。このことが、ブラダーを初めに膨張させる気体または気体類の分圧に対する大気からの窒素、酸素およびアルゴンの分圧の付加により、ブラダー内の総圧に増加をもたらす。ブラダーの総圧を増す気体類の相対的一方向添加のこの着想が、今日、「拡散ポンピング（diffusion pumping）」として知られているものである。
【０００７】
エア−ソール^TM競技用靴の導入前およびその少し後に履物製造工業で使用された初期の間底の多くは、サラン^TM（Saran^TM）（これはダウ・ケミカル社［Dow Chemical Co.］の登録商標である）のような、本来、屈曲疲れ、ヒートシール適性及び弾性が比較的乏しい硬質プラスチックであるポリ塩化ビニリデン系材料から作られた気体バリヤータイプの単一層フィルムより成るものであった。２種の気体バリヤー材料の複合フィルムも用いられた。モーモス（Momose）の米国特許第５，１２２，３２２号明細書（これに言及することによって本明細書に組み入れる）は、第一熱可塑性樹脂のフィルムであって、そのフィルム平面に平行な状態で配置されている第二熱可塑性樹脂の複数の連続テープを有する上記フィルムを記載している。第一熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリカーボネートまたはポリ塩化ビニル樹脂および同変性樹脂から選択される。第二樹脂は、ポリアミド、鹸化エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデンまたはポリアクリロニトリル共重合体であることができる。このフィルムは、第一樹脂を第一押出機から、そして第二樹脂を第二押出機から押し出し、両押出物の流れを同時に静的ミキサーに導入してそのミキサー中で複数の層（テープ）を形成することにより形成される。このフィルムはそれに対して積層された一枚または２枚の外側フィルムを有していてもよい。これらのフィルムは２０℃において０．１２〜９００ｃｃ／ｍ²−日−気圧の酸素透過速度（permeation rate）を有して、それらフィルムを一般に包装及び輸送材料用のクッション材料を形成するのに適したものにすると開示されているが、これらフィルムは履物用のブラダーをクッション性とするほど十分にレジリエンス性または柔軟性ではない。
【０００８】
ラミネートが異なる２種類のバリヤー材料の非常に多数の比較的薄い層を有する、それら材料の追加のラミネートが明らかにされている。シュレンク（Schrenk）等の米国特許第３，５６５，９８５号、同第４，９３７，１３４号、同第５，２０２，０７４号、同第５，０９４，７８８号と同第５，０９４，７９３号、同第５，３８０，４７９号、同第５，５４０，８７８号、同第５，６２６，９５０号明細書；チソーム（Chisolm）等の米国特許第３，５５７，２６５号明細書；およびラマナタン（Ramanathan）等の米国特許第５，２６９，９９５号明細書（それぞれ、全て、言及することによって本明細書に組み入れる）（これらの明細書中で引用される文献を含む）は、少なくとも２種の異なる熱可塑性樹脂の流れを用いて多層フィルム（少なくとも約１０層）を製造する方法を開示している。溶融した熱可塑性樹脂の流れが一つの層状流れに組み合わされ、次いで層多層化手段に導通されて多層フィルムを与える。これらの特許明細書に記載される多層化は真珠光沢層を得るのに用いられる。真珠光沢効果を生み出すために、真珠光の原因となる層は０．０５〜５μの厚さを有していなければならない。多層フィルムに最大の真珠光を達成するために、それらの異なる熱可塑性樹脂材料は最大の屈折率差を有するように選択される。気体バリヤー材料は、膨張性ブラダーまたはクッション装置の膜に求められる、反復衝撃を変形または疲れ破壊なしに吸収できる能力を有するフィルムをもたらさない。
【０００９】
複合物またはラミネートである既知のブラダーフィルムは、また、靴用ブラダーに、とりわけ層分離、剥離、溶接界面における気体の拡散または毛管作用、膨張製品の皺面化に通じる低伸度、曇って見える仕上げブラダー、低い耐破壊性と引裂強度、吹込成形および／またはヒートシール処理およびＲＦ溶接での成形抵抗性、高コストの加工性、並びに発泡体封入成形および接着結合に関する困難のような広範囲の問題を提起することもあり得る。ある従来公知の多層ブラダーでは、ラミネートを製造するに当たって、十分に高い層間結合強度を達成して上記の諸問題を回避するために、結合層（tie-layers）または接着剤が用いられた。このような結合層または接着剤の使用は、しかし、一般に、製品形成中にできる全ての廃材料を再粉砕およびリサイクルして使用可能な製品に戻すこと、一層安価なものを製造すること、及びさらに多くの廃物を生み出すことを妨げてしまう。接着剤の使用もラミネートを製造するコストおよびその複雑さを増す。従来技術のこれらおよび他の認められた欠点は、米国特許第４，３４０，６２６号、同第４，９３６，０２９号および同第５，０４２，１７６号明細書（各々、言及することによって本明細書に明白に組み入れる）に更に詳細に記載されている。
【００１０】
２層の気体バリヤー層の組み合わせ以外に、非常に異なる性質を有する材料の複数の層から複合物を形成することもできる。履物用ブラダーに使用される膜の多くの必要条件は時には矛盾することもあるので、異なる材料の複合物が履物用ブラダーに特に有用である。例えば、膜は、膨張用気体および周囲の気体の両者に対して、既に述べたように、優れた気体バリヤー性を示さなければならず、同時に膜は弾性であり、かつ疲れ破壊に抵抗性でなければならない。履物用ブラダーを作るのに使用される材料は、さらに、含まれる流体による、およびその履物が曝露される環境による分解に対して抵抗性でなければならない。この種の膜またはフィルムの多様な、ときには矛盾する性質要件の問題は、一般に、一方の層はエラストマーの耐久性のある柔軟性を提供し、そして他方の層が流体バリヤー性を提供する、性質が異なる材料の少なくとも２層から成るラミネートを作ることによって処理されてきた。
【００１１】
一つの手法は、少なくとも２種の、性質が異なる材料を一緒に反応またはブレンドして、それら異なる材料の各々をして、そのグラフト共重合体層またはブレンド層の性質にそれぞれ寄与せしめるようにすることであった。モーロークス（Moureaux）の米国特許５，０３６，１１０号明細書（これに言及することによって本明細書に組み入れる）がグラフト共重合体組成物の一例である。モーロークスは、水空アキュムレータ用の、熱可塑性ポリウレタンとエチレン−ビニルアルコール共重合体とのグラフト共重合体のフィルムを含んでいるレジリエンス性の膜を開示している。エチレン−ビニルアルコール共重合体はそのグラフト共重合体の５〜２０％である。エチレン−ビニルアルコール共重合体がポリウレタン重合体中に分散されており、その２種の重合体間には一部グラフト結合が存在する。このグラフト共重合体が、ポリウレタンマトリックス中でエチレン−ビニルアルコール共重合体の島を形成している。そのフィルムは、水空アキュムレータの膜において、熱可塑性ポリウレタンの二つの層の間の中心層である。窒素の透過速度は未変性ポリウレタンに比べて低くなるが、気体バリヤー樹脂の粒子を含むマトリックスフィルムは、その流体バリヤー材料の連続層を有する複合フィルムほど低い気体透過度を与えない。
【００１２】
もう一つ別の手法において、熱可塑性ポリウレタンのような熱可塑性エラストマーの第一層、およびエチレンとビニルアルコールとの共重合体のようなバリヤー材料を含む第二層を含み、その第一層と第二層との間の膜のある部分にわたって水素結合が生じているそのような膜を与えることによって接着剤結合層を無くしているラミネートが説明されている。軟質材料の複数の層と流体バリヤー材料の複数の層とを有するこのようなラミネートは、例えば１９９８年２月３日発行の米国特許第５，７１３，１４１号明細書（これに言及することによって本明細書に組み入れる）、並びに、出願中の、１９９４年８月３１日出願の「改善された軟質バリヤー膜を具えるクッション装置（Cushioning Device with Improved Flexible Barrier Membrane）」と題される米国特許出願第０８／２９９，２８７号；１９９6年７月１９日出願の「積層された、レジリエンス性の軟質バリヤー膜（Laminated Resilient Flexible Barrier Membranes）」と題される米国特許出願第０８／６８４，３５１号；１９９５年６月７日出願の「脂肪族熱可塑性ポリウレタンを使用しているバリヤー層を含むバリヤー膜（Barrier Membranes Including a Barrier Layer Employing Aliphatic Thermoplastic Polyurethanes）」と題される米国特許出願第０８／４７５，２７６号；１９９５年６月７日出願の「ポリエステルポリオールを使用しているバリヤー層を含むバリヤー膜（Barrier Membranes Including a Barrier Layer Employing Polyester Polyols）」と題される米国特許出願第０８／４７５，２７５号；および１９９５年１２月１２日出願の「ポリエステルポリオールを含んでいるポリウレタン系材料の膜（Membranes of Polyurethane Based Materials Including Polyester Polyols）」と題される米国特許出願第０８／５７１，１６０号明細書（各々、言及することによって本明細書に組み入れる）に記載されている。これらの文献に開示される膜は、この技術分野に有意の改善をもたらすと考えられる、軟質、「永久的に」膨張された、気体充填靴クッション部材を提供しているが、本発明の教示によればなおもさらなる改善が提供される。
【００１３】
本発明の一つの目的は、向上した柔軟性と、膨張用気体のような流体の望ましくない透過に対して抵抗性を与える膜および膜材料を提供することである。本発明のもう一つの目的は、窒素のような気体によって膨張させることができる膨張性ブラダーのための、約１０ｃｍ³／ｍ²／気圧／日（ｃｃ／ｍ²・気圧・日）またはそれ以下の気体透過度の値を与える弾性膜を提供することである。
【００１４】
（発明の概要）
本発明者は、ミクロレイヤー高分子複合物（microlayer polymeric composite）から、改善されたエラストマー性と低気体透過度を有する膨張性ブラダーを形成できることをここに発見した。本発明のミクロレイヤー高分子複合物は、多くの用途、特に履物において、またはアキュムレータに使用されるべき加圧ブラダー、その他のクッション装置のための、耐久性のエラストマー性膜を形成するのに使用することができる。「耐久性の」とは、膜が疲れ破壊に対して優れた抵抗性を有することを言い、その抵抗性は膜が反復屈曲および／または変形を受けるが、層界面に沿って離層することなく、かつ、好ましくは広い温度範囲にわたって膜の厚さを通って走る亀裂を生ずることなく回復することができることを言う。本発明の目的には、用語「膜」は、好ましくは、（気体であろうと、液体であろうと）一つの流体をもう一つの流体から分離する自由起立性（free-standing）フィルムを意味するために用いられる。流体を分離すること以外の目的で他の物品上に積層または塗装されるフィルムは、好ましくはこの膜の定義から除外される。
【００１５】
このミクロレイヤー高分子複合物は、構造材料またはエラストマー材料とも称される、レジリエンスおよび／または柔軟性を与える第一高分子材料の複数のミクロレイヤー、および流体バリヤー層とも称される、低い気体透過度を与える第二高分子材料の複数のミクロレイヤーを含む。流体バリヤー材料の同じ総量について、非エラストマー流体バリヤー材料のミクロレイヤーは、バリヤー材料のはるかに厚い層を持つ従来技術のラミネートに比べて、それらよりエラストマー性で、よりレジリエンスの高い膜を生成させる。
【００１６】
本発明は、特に、少なくとも一層の本発明のミクロレイヤー高分子複合物を含んでいる膜を有する、履物または油圧アキュムレータのような用途のための膨張性ブラダーを提供するものである。本発明のミクロレイヤー高分子複合材料は、使用中に分解または疲れ破壊することなく大きな力を反復してかつ信頼性よく吸収するのを可能にする構造材料によって与えられるゴム様またはエラストマー性の機械的性質を有する。履物および油圧アキュムレータのような用途では、膜が循環荷重付加の際に卓越した安定性を有することが特に重要である。このミクロレイヤー高分子複合材料は気体バリヤー材料により与えられる低い気体透過度を有し、この低気体透過度が気体バリヤー材料を膨張したままにし、かくして履物または油圧アキュムレータの実質的に予想寿命にわたって、ブラダーを周期的に再膨張および再加圧する必要なしにクッション性を与えるのを可能にする。
【００１７】
膜の窒素ガス透過度は、約１０ｃｍ³／ｍ²／気圧／日（ｃｃ／ｍ²・気圧・日）以下であるべきである。異なるフィルム材料の相対的なパーミアンス（permeance）、透過率（permeability）および拡散性を測定する許容されている方法は、ASTM D-1434-82-Vと称される手順書に述べられている。ASTM D-1434-82-Vによれば、パーミアンス、透過率および拡散性は次式によって測定される：
【００１８】
パーミアンス
【数１】
（気体の量）／［（面積）×（時間）×（圧力差）］
＝パーミアンス（GTR）／（圧力差）
＝ｃｃ／（ｍ²）（２４時間）（Ｐａ）
【００１９】
透過率
【数２】
［（気体の量）×（フィルムの厚さ）］／［（面積）×（時間）×（圧力差）］
＝透過率［（GTR）×（フィルムの厚さ）］／（圧力差）
＝［ｃｃ（ミル）］／［（ｍ²）（２４時間）（Ｐａ）］
【００２０】
拡散性（１気圧における）
【数３】
（気体の量）／［（面積）×（時間）］
＝気体透過度（GTR）
＝ｃｃ／（ｍ²）（２４時間）
【００２１】
（詳細な説明）
本発明のブラダーは、本発明のミクロレイヤー高分子複合物の層を含むエラストマー性膜から形成される。本発明のミクロレイヤー高分子複合物は、少なくとも１種の流体バリヤー材料と、少なくとも１種のエラストマー性構造材料の薄い交互配置層を有する。また、異なる流体バリヤー材料の複数の層および／または異なるエラストマー材料の複数の層も含み、それら異なる層が全て規則的な繰返順序で配置されているミクロレイヤー高分子複合物も意図される。場合によっては、エラストマー性層および流体バリヤー層に加えて、それらと共に規則的な繰返順序で交互に配置される他の層も含まれていてもよい。ミクロレイヤー高分子複合物は少なくとも約１０層を有すべきである。ミクロレイヤー高分子複合物は、好ましくは少なくとも約２０層、さらに好ましくは少なくとも約３０層、なおもさらに好ましくは少なくとも約５０層を有する。ミクロレイヤー高分子複合物は数千の層を有することができ、そしてその層数は選択される個々の材料、各層の厚さ、ミクロレイヤー高分子複合物の厚さ、その多層を作るための加工条件、およびその複合物の最終用途のような因子に依存することは、当業者であれば理解されるだろう。ミクロレイヤーエラストマー膜は、好ましくは約１０〜約１０００層、さらに好ましくは約３０〜約１０００層を有し、そして約５０〜約５００層を有するのがさらにそれ以上好ましい。
【００２２】
流体バリヤー材料の各層それぞれの平均厚さは、数ｎｍほどの薄い厚さ〜数ミル（約１００μ）もの厚い厚さであることができる。個々の層は約０．１ミル（約２．５μ）以下の平均厚さを有しているのが好ましい。約０．０００４ミル（約０．０１μ）〜約０．１ミル（約２．５μ）の平均厚さが特に好ましい。例えば、個々のバリヤー材料層は、平均で約０．０５ミル（約１．２μ）であることができる。流体バリヤー層材料の層は薄い方がブラダー膜の延性を改善する。
【００２３】
構造層を形成するのに適したエラストマー材料として、限定するものではないが、芳香族および脂肪族の両イソシアネートに基づくエラストマーを含めてポリウレタンエラストマー；軟質ポリエチレンおよび同ポリプロピレンの単独重合体および共重合体を含めて軟質ポリオレフィン；スチレン系熱可塑性エラストマー；ポリアミドエラストマー；ポリアミド−エーテルエラストマー；エステル−エーテルまたはエステル−エステルエラストマー；軟質イオノマー；熱可塑性加硫物；軟質ポリ（塩化ビニル）の単独重合体および共重合体；軟質アクリル系重合体；並びにこれらのブレンドおよびアロイ、例えばポリ（塩化ビニル）−ポリウレタンアロイのようなポリ（塩化ビニル）系アロイが挙げられる。異なるエラストマー材料を、ミクロレイヤー高分子複合物の構造層中において、ブレンドとして組み合わせることもできるし、或いはミクロレイヤー高分子複合物の別々の層として含めることもできる。
【００２４】
熱可塑性のポリエステル−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリウレタンおよびポリカーボネート−ポリウレタンが特に好ましく、そしてこれらには、限定するものではないが、ジオール反応体のポリテトラヒドロフラン、ポリエステル、ポリカプロラクトンポリエステル、およびエチレンオキシド、プロピレンオキシドのポリエーテル、並びにエチレンオキシドとプロピレンオキシドとを含む共重合体を用いて重合されたポリウレタンがある。これらの高分子ジオール系ポリウレタンは、高分子ジオール（ポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリテトラヒドロフランジオールまたはポリカーボネートジオール）と、１種または２種以上のポリイソシアネートと、場合によって用いられる１種または２種以上の連鎖延長化合物との反応によって製造される。本明細書で用語として用いられる連鎖延長化合物は、イソシアネート基と反応性である２個または３個以上の官能基を有する化合物のことである。高分子ジオール系ポリウレタンは実質的に線状である（即ち、反応体の実質的に全てが二官能性である）のが好ましい。
【００２５】
本発明の好ましい熱可塑性ポリウレタンを形成する際に使用されるポリエステルジオールは、一般に、多酸化合物とポリオール化合物との縮合重合によって製造される。多酸化合物とポリオール化合物とは二官能性である、即ち二酸化合物とジオールとを使用して実質的に線状のポリエステルジオールを製造するのが好ましい。但し、少量（多分５モル％まで）の一官能性、三官能性およびさらに高次の官能性物質を含めることができる。適したジカルボン酸に、限定するものではないが、グルタル酸、こはく酸、マロン酸、しゅう酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸、マレイン酸およびこれらの混合物がある。適したポリオールとして、限定するものではないが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−エチル−１，６−ヘキサンジオール、エステルジオール（Esterdiol）２０４（イーストマン・ケミカル社［Eastman Chemical Co.］により販売される）、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，３−プロパンジオール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびそれらの組み合わせが挙げられ、ここで連鎖延長剤は上記のポリオールより成る群から選択される。少量のトリオールまたはさらに高次官能性のポリオール、例えばトリメチロールプロパンまたはペンタエリトルトールを含めることも時にはある。一つの好ましい態様において、カルボン酸はアジピン酸を含み、またジオールは１，４−ブタンジオールを含む。このエステル化重合の典型的な触媒は、プロトン酸、ルイス酸、チタンアルコキシドおよびジアルキルスズ酸化物である。
【００２６】
好ましい熱可塑性ポリウレタンを製造する際に使用される高分子ポリエーテルまたはポリカプロラクトンジオール反応体は、ジオール系開始剤、例えばエチレングリコールまたはプロピレングリコールとラクトンまたはアルキレンオキシド系連鎖延長試薬と反応させることによって製造される。好ましい連鎖延長試薬はイプシロンカプロラクトン、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドである。活性水素で開環させることができるラクトンは、この技術分野で周知である。適したラクトンの例を挙げると、限定するものではないが、ε−カプロラクトン、γ−カプロラクトン、β−ブチロラクトン、β−プロプリオラクトン（β−propriolactone）、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−デカノラクトン、δ−デカノラクトン、β−ノナノイックラクトン（β−nonanoic lactone）、γ−オクタノイックラクトン（γ−octanoic lactone）およびこれらの組み合わせがある。一つの好ましい態様において、ラクトンはε−カプロラクトンである。本発明の実施において有用なラクトンは、また、式：
【化１】

（式中、ｎは１〜７の正の整数であり、そしてＲは１個若しくは２個以上のＨ原子、または１〜７個の炭素原子を持つ置換若しくは非置換アルキル基である。）によって特徴付けることもできる。有用な触媒にポリエステルの合成について前記されたものがある。別法として、上記反応はラクトン環と反応する分子上のヒドロキシル基のナトリウム塩を形成することによって開始させることができる。
【００２７】
本発明のもう一つの態様において、ジオール開始剤は、ポリウレタンの重合で用いられるべきポリエーテルジオールを生成させるために、オキシラン含有化合物と反応せしめられる。オキシラン含有化合物はアルキレンオキシドまたは環状エーテルであるのが好ましく、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフランおよびこれらの組み合わせから選択される化合物が特に好ましい。アルキレンオキシドの重合体セグメントに、限定するものではないが、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−シクロヘキセンオキシド、１−ブテンオキシド、２−ブテンオキシド、１−ヘキセンオキシド、tert−ブチルエチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、１−デセンオキシド、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、１−ペンテンオキシドおよびこれらの組み合わせがある。アルキレンオキシドの重合は、典型的には、塩基で触媒される。この重合は、例えばヒドロキシル官能性開始剤、および触媒量の、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシドまたはカリウムtert−ブトキシドのような苛性アルカリを仕込み、そして単量体を反応に利用できる状態に保つのに十分な速度でアルキレンオキシドを加えることによって行うことができる。２種または３種以上の異なるアルキレンオキシド単量体を同時添加によってランダム共重合させることができ、また逐次添加によってブロックに重合させることができる。エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの単独重合体または共重合体が好ましい。
【００２８】
テトラヒドロフランは既知の条件下で重合して繰返単位
【化２】
−［ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ］−
を形成する。テトラヒドロフランは、SbF₆ ^-、AsF₆ ^-、PF₆ ^-、SbCl₆ ^-、BF₄ ^-、CF₃SO₃ ^-、FSO₃ ^-およびClO₄ ^-のような対イオンを用いるカチオン系開環反応によって重合せしめられる。開始は第三オキソニウムイオンの形成による。ポリテトラヒドロフランセグメントは、これを「リビングポリマー」として製造し、そして前記のもののいずれかのようなジオールのヒドロキシル基との反応によって停止させることができる。
【００２９】
脂肪族ポリカーボネートジオールは、ジオールと、（ジエチルカーボネートのような）ジアルキルカーボネート、ジフェニルカーボネート、または（五員環および六員環を有する環状カーボネートのような）ジオキソラノンとの、アルカリ金属のような触媒、スズ触媒またはチタン化合物の存在下における反応によって製造される。有用なジオールとして、限定するものではないが、既に述べられたもののいずれもが挙げられる。芳香族ポリカーボネートは、通常、ビスフェノール、例えばビスフェノールＡとホスゲンまたはジフェニルカーボネートとの反応から製造される。
【００３０】
上記の高分子ポリエステルジオールのような、ポリウレタンの合成において使用される高分子ジオールは、好ましくは約３００〜約４，０００；さらに好ましくは約４００〜約３，０００；なおもさらに好ましくは約５００〜約２，０００の数平均分子量（例えば、ASTM D-4274法により測定される）を有する。この高分子ジオールは、一般に、エラストマーポリウレタンの「ソフトセグメント」を形成する。
【００３１】
エラストマー性ポリウレタンの合成は、１種以上の上記高分子ジオールと、１種以上の、少なくとも２個のイソシアネート基を有する化合物と、場合によって用いられる１種以上の連鎖延長剤とを反応させることによって行うことができる。エラストマー性ポリウレタンは線状であるのが好ましく、従ってそのポリイソシアネート成分は実質的に二官能性であるのが好ましい。本発明の熱可塑性ポリウレタンを製造するのに用いられる有用なジイソシアネート化合物として、限定するものではないが、イソホロンジイソシアネート（IPDI）、メチレンビス−４−シクロヘキシルイソシアネート（H₁₂MDI）、シクロヘキシルジイソシアネート（CHDI）、ｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネート（m-TMXDI）、ｐ−テトラメチルキシレンジイソシアネート（p-TMXDI）、エチレンジイソシアネート、１，２−ジイソシアナトプロパン、１，３−ジイソシアナトプロパン、１，６−ジイソシアナトヘキサン（ヘキサメチレンジイソシアネートまたはHDI）、１，４−ブチレンジイソシアネート、リシンジイソシアネート、１，４−メチレンビス−（シクロヘキシルイソシアネート）、トルエンジイソシアネートの各種異性体、メタ−キシリレンジイソシアネートとパラ−キシリレンジイソシアネート、４−クロロ−１，３−フェニレンジイソシアネート、１，５−テトラヒドロ−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジベンジルジイソシアネートおよび１，２，４−ベンゼントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（XDI）並びにこれらの組み合わせが挙げられる。ジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）が特に有用である。
【００３２】
有用な活性水素含有連鎖延長剤は、一般に、少なくとも２個の活性水素基を含むもので、例えば、中でもジオール、ジチオール、ジアミン、またはアルカノールアミン、アミノアルキルメルカプタンおよびヒドロキシアルキルメルカプタンのようなヒドロキシル基、チオール基およびアミン基の混合基を有する化合物である。連鎖延長剤の分子量は約６０〜約４００の範囲であるのが好ましい。アルコールおよびアミンが好ましい。ポリウレタン用連鎖延長剤として用いられる有用なジオールの典型的な例に、限定するものではないが、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール（イーストマン・ケミカル社によりCHDMとして販売される）、２−エチル−１，６−ヘキサンジオール、エステルジオール２０４（イーストマン・ケミカル社により販売される）、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、並びにジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびテトラエチレングリコールを含めてエチレングリコールの低級オリゴマー；プロピレングリコール、並びにジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールおよびテトラプロピレングリコールを含めてプロピレングリコールの低級オリゴマー；１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノンおよびレゾルシノールのビス（２−ヒドロキシエチル）エーテルのようなジヒドロキシアルキル化芳香族化合物；ｐ−キシレン−α，α’−ジオール；ｐ−キシレン−α，α’−ジオールのビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル；ｍ−キシレン−α，α’−ジオールおよびそのビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル、並びにこれらの混合物がある。適したジアミン系延長剤に、限定するものではないが、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ベンジジン、４，４’−メチレンジアニリン、４，４’−メチレンビス（２−クロロアニリン）、エチレンジアミンおよびこれらの組み合わせがある。他の典型的な連鎖延長剤は、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミンおよびこれらの組み合わせのようなアミノアルコールである。好ましい延長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３３】
上記の二官能性延長剤に加えて、少量の、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールおよびグリセロールのような三官能性延長剤および／またはブタノールまたはジメチルアミンのような一官能性活性水素化合物も存在することができる。使用される三官能性延長剤および／または一官能性化合物の量は、反応生成物および使用される活性水素含有基の総重量に基づいて５．０当量％以下であるのが好ましいだろう。
【００３４】
ポリイソシアネートと高分子ジオールと連鎖延長剤との反応は、典型的には、それら成分を加熱することによって、例えば二軸スクリュー押出機中での溶融反応によって行われる。この反応の典型的な触媒に、オクタン酸第一スズのような有機スズ触媒がある。一般に、ポリエステルジオールのような高分子ジオールの延長剤に対する比は、最終ポリウレタンエラストマーの所望とされる硬度に大きく依存するが、比較的広い範囲内で変えることができる。例えば、ポリエステルジオールの延長剤に対する当量比は１：０〜１：１２の範囲内、さらに好ましくは１：１〜１：８の範囲内にあることができる。使用されるジイソシアネート（１種または複数種）は、好ましくは活性水素含有物質の当量数に対するイソシアネートの当量数の総比が０．９５：１〜１．１０：１の範囲内、さらに好ましくは０．９８：１〜１．０４：１の範囲内となるように配分されるのが好ましい。高分子ジオールのセグメントは、典型的には、ポリウレタン重合体の約３５〜約６５重量％、好ましくはポリウレタン重合体の約３５〜約５０重量％である。
【００３５】
加水分解感受性が特に懸念されるときのようなある種特定の用途では、ポリウレタン類のブレンドを含めてミクロレイヤー高分子複合物の構造層を形成するのが望ましいことがある。例えば、カルボン酸とジオールとの反応混合物から形成される、反応生成物の繰返単位が９個以上の炭素原子を有するポリエーテルジオールまたはポリエステルジオールのソフトセグメントを含んでいるポリウレタンを、炭素原子８個以下の繰返単位を有するポリエステルジオール、または分枝ジオールの生成物を含んでいるポリウレタンとブレンドすることができる。８個以下の炭素原子を有するか、または第三炭素原子に結合されている酸素原子を有するポリエステルジオール繰返単位を含んでいるもの以外のポリウレタンは、上記ブレンド中に約３０重量％（即ち、ポリエチレングリコール・アジペート系ポリウレタン７０重量％、イソフタレートポリエステルジオール系ポリウレタン３０重量％）までの量で存在する。反応生成物が９個以上の炭素原子を有するポリエステルジオールの特定の例として、ポリ（エチレングリコールイソフタレート）、ポリ（１，４−ブタンジオールイソフタレート）およびポリ（１，６−ヘキサンジオールイソフタレート）が挙げられる。
【００３６】
各種熱可塑性ポリウレタンのブレンドに代わるものとして、色々なソフトセグメントを有する単一のポリウレタンを使用することができる。この場合もまた、限定しようとするものではないが、そのソフトセグメントは、合計で８個以下の炭素原子を有するソフトセグメントに加えて、合計９個以上の炭素原子を有するポリエーテルジオール、ポリエステルジオールまたはこれらの混合物を含んでいることができる。カルボン酸とジオールとの、総炭素原子数が９個以上である反応生成物を含むソフトセグメント構成要素（constituency）が、総量として、ポリウレタン中に含まれるソフトセグメントの総量に対して約３０重量％の量で存在することも意図される。従って、ソフトセグメント繰返単位の少なくとも７０重量％は、反応生成物の総炭素原子数が８個以下である、カルボン酸とジオールとの反応生成物である。
【００３７】
本発明のポリウレタンに、９個以上の炭素原子を含む繰返単位を持つポリエステルを３０重量％まで含んでいるポリウレタンを加える方法は、多数存在することにも留意されるべきである。３０％以下の、９個以上の炭素原子を持つ繰返単位を含んでいるポリエステルジオールから誘導されたポリウレタンを、仕上げ重合体として、７０重量％以上の、８個以下の炭素原子を含む繰返単位を有するポリエステルジオールから誘導されたポリウレタンとブレンドすることができるか、または７０重量％以上が８個以下の炭素原子を有する繰返単位を含み、残りが前記の９個以上の炭素原子を有する繰返単位を含んでいる単一のポリウレタンをポリエステルジオールの混合物から製造することができるだろう。ジカルボン酸およびジオールからの反応により、ポリエステルジオール中の繰返単位の７０重量％が８個以下の炭素原子を含むように製造された単一のジオールから、ポリウレタンを製造することもできるだろう。これら方法の組み合わせも実行可能である。７個以上の炭素原子を含む、使用することが可能であろう酸の中に、イソフタル酸とフタル酸がある。
【００３８】
外層３２を形成する際に有用である非常に多数の熱可塑性ポリウレタンの中には、全てがエステル系かエーテル系のいずれかであるもののようなポリウレタンが特に有用であることが判明した。
【００３９】
適した物質の特定の例として、Elf アトケム社（Elf Atochem）により商標名・ペバックス^TM（BEBAX^TM）で市販されるポリアミド−エーテルエラストマー、デュポン社（DuPont）により商標名・ハイトレル^TM（HYTREL^TM）で市販されるエステル−エーテルエラストマー、DMS エンジニアリング社（DMS Engineering）により商標名・アーニテル^TM（ARNITEL^TM）で市販されるエステル−エステルおよびエステル−エーテルエラストマー、アドバンスド・エラストメリック・システムズ社（Advanced Elastomeric Systems）により商標名・サントプレン^TM（SANTOPRENE^TM）で市販される熱可塑性加硫物、エムマー社（Emser）により商標名・グリラミド^TM（GRILAMID^TM）で市販されるエラストマー性ポリアミド、並びにＭＩ州、ミッドランド（Midland）のダウ・ケミカル社により商標名・ペレタン^TM（PELLETHANE^TM）で市販されるエラストマー性ポリウレタン、ＮＪ州、Ｍｔ．オリーブ（Mt. Olive）のBASF社（BASF Corporation）により市販されるエラストラン^TM（ELASTOLLAN^TM）ポリウレタン、バイヤー社（Bayer）により市販されるテキシン^TM（TEXIN^TM）およびデスモパン^TM（DESMOPAN^TM）ポリウレタン、モートン社（Morton）により市販されるモータン^TM（MORTHANE^TM）ポリウレタン、およびＢ．Ｆ．グッドリッチ社（B. F. Goodrich Co.）により市販されるエステーン^TM（ESTANE^TM）ポリウレタンが挙げられる。
【００４０】
本発明のミクロレイヤー高分子複合物は、構造層のエラストマー材料に加えて、流体バリヤー材料の複数の層も含む。適した流体バリヤー材料としては、限定するものではないが、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ（塩化ビニル）、特にポリ塩化ビニリデンのようなポリビニリデン重合体および共重合体、非晶質ポリアミドを含めてポリアミド；アクリロニトリル−アクリル酸メチル共重合体を含めてアクリロニトリル重合体；ポリウレタンエンジニアリングプラスチック、ポリメチルペンテン樹脂；エチレン−一酸化炭素共重合体、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリアクリル酸イミド、並びに比較的低い気体透過度を有することが知られている他のそのような高分子物質が挙げられる。ポリイミドと液晶ポリマーのような結晶性重合体との組み合わせ、ポリアミドとポリエチレンテレフタレートとの組み合わせおよびポリアミドとスチレン系樹脂との組み合わせのような、上記物質のブレンドおよびアロイも適している。エチレン−ビニルアルコール共重合体、特にエチレン共重合体の比率が約２５〜約５０モル％、とりわけ約２５〜約４０モル％であるそのような共重合体が好ましい。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を完全に加水分解することによって製造される。異なる流体バリヤー材料をミクロレイヤー高分子複合物の構造層においてブレンドとして組み合わせてもよいし、或いはミクロレイヤー高分子複合物の別個の層として含めてもよい。
【００４１】
適した特定の例を挙げると、ＢＰケミカルス社（BP Chemicals, Inc.）から入手できるバレックス^TM（BAREX^TM）のようなアクリロニトリル共重合体；ＭＩ州、ミッドランドのダウ・ケミカル社から入手できるアイソプラスト^TM（ISOPLAST^TM）のようなポリウレタンエンジニアリングプラスチック；イリノイ州（Illinois）、ライスル（Lisle）のエバル・アメリカ社（EVAL Company of America）（EVALCA）により商標名・エバル^TM（EVAL^TM）で市販されるエチレン−ビニルアルコール共重合体、ＮＹ州、ニューヨーク（New York）のニッポン・ゴウセイ社（Nippon Goshei Co., Ltd.）（U.S.A.）によるソアルノール^TM（SOARNOL^TM）、ソルベイ社（Solvay）によるクラレン^TM（CLARENE^TM）およびデュポン社によるセラー^TM（SELAR^TM）ＯＨ；ダウ・ケミカル社から商標名・サラン^TM（SARAN^TM）およびソルベイ社から商標名・イクサン^TM（IXAN^TM）で入手できるポリ塩化ビニリデン；ヘキスト・セラニーズ社（Hoechst Celanese）からのベクトラ^TM（VECTRA^TM）およびアムコ・ケミカルス社（Amoco Chemicals）からのキサイダー^TM（XYDAR^TM）のような液晶ポリマー；三菱瓦斯化学株式会社、ソルベイ社および東洋紡株式会社から入手できるMDX^TM６ナイロンおよびミツビシ社（Mitsubishi）からのノバミッド^TM（NOVAMID^TM）Ｘ２１のような非晶質ナイロン、デュポン社からのセラー^TM（SELAR^TM）ＰＡ、およびジェネラル・エレクトリック社（General Electric Company）からのジェロン（GELON）Ａ−１００；ローム・アンド・ハース社（Rohm & Haas）から入手できるカマックス^TM（KAMAX^TM）ポリアクリル系−イミド共重合体；ジェネラル・エレクトリック社により商標名・ウルテム^TM（ULTEM^TM）で販売されるポリエーテルイミド；エア・プロダクツ社（Air Products）から入手できるビネックス（VINEX）ポリ（ビニルアルコール）；並びにフィリップス６６社（Phillips 66 Company）から商標名・クリスタラー（CRYSTALOR）で、また三井石油化学工業株式会社から商標名・TPX^TMvで入手できるポリメチルペンテン樹脂がある。エバル社から入手できるもののような、商業的に入手可能な、極めて好ましいエチレンとビニルアルコールとの共重合体は、典型的には、約２５〜約４８モル％の平均エチレン含有量を有する。
【００４２】
本発明のミクロレイヤー高分子複合物の一つのさらなる特長は、エラストマー材料層と流体バリヤー材料層との間に生じ得る向上した結合である。このいわゆる向上した結合は、一般に、両層に、例えば、ヒドロキシル基中の水素原子またはポリウレタン基中の窒素原子に結合した水素原子のような水素結合に関与することができる水素原子を持つ有効官能基、並びにヒドロキシル基中の酸素原子、ポリウレタン基およびエステル基中のカルボニル酸素およびPVDC中の塩素原子のような色々な受容体基を有する物質を用いることによって成し遂げられる。このようなミクロレイヤー高分子複合物は、水素結合が交互配置層を形成しているエラストマー材料と流体バリヤー材料との間に生ずると考えられる点に特徴がある。例えば、上記の水素結合は、エラストマー材料がポリエステルジオール系ポリウレタンから成り、そして流体バリヤー材料がエチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリ塩化ビニリデン、アクリロニトリルとアクリル酸メチルとの共重合体、ポリエチレンテレフタレート、脂肪族および芳香族のポリアミド、結晶性重合体およびポリウレタンエンジニアリングプラスチックより成る群から選択される重合体を含んでいるときに生ずると考えられる。水素結合に加えて、例えば、隣接する層中にポリウレタンが存在するならば、またはそれら層の一つがポリウレタンを含み、そしてそれに隣接する層がエチレンとビニルアルコールとの共重合体のようなバリヤー材料を含んでいるならば、エラストマー性第一材料および流体バリヤー第二材料の層間に、ある一定量の共有結合も一般に存在すると理論付けられる。熱可塑性ポリウレタンの隣接する層と主層との間の結合強度には、配向力（orientation forces）、および任意の二つの分子間に存在するロンドンの分散力と極性分子間に存在する双極子−双極子間力とに由来する誘導力（induction forces）（別の言い方では、ファンデルワールス力として知られる）のようなさらに他の因子が寄与していると考えられる。
【００４３】
ミクロレイヤー高分子複合物の層は、エラストマー性重合体およびバリヤー重合体に加えて、限定するものではないが、加水分解安定剤、可塑剤、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、熱安定剤、光安定剤、有機粘着防止剤化合物、着色剤（顔料、染料等を含む）、殺カビ剤、抗菌剤（殺菌剤等を含む）、離型剤、加工助剤およびこれらの組み合わせを含めて多種多様な常用の添加剤も含んでいることができる。加水分解安定剤の例を挙げると、ニュージャージー州（New Jersey）、トレントン（Trenton）のレイン・ヘミー社（Rhein Chemie）から入手できるスタバキソール（STABAXOL）ＰおよびスタバキソールＰ−１００として知られる、商業的に入手可能な２種のカルボジイミド系加水分解安定剤がある。他のカルボジイミド系またはポリカルボジイミド系加水分解安定剤、またはエポキシ化大豆油に基づく安定剤も有用なことがある。使用される加水分解安定剤の総量は、一般に、組成物の全量に対して５．０重量％未満である。
【００４４】
可塑剤は、最終製品の柔軟性と耐久性を高め、さらには樹脂形態から膜またはシートへの材料の加工を容易にする目的のために含めることができる。例としては、限定しようとするものではないが、ブチルベンジルフタレートに基づくもの（これは、例えばモンサント社（Monsanto）からサンティサイザー（Santicizer）１６０として商業的に入手できる）のような可塑剤が特に有用であることが判明した。使用される可塑剤または可塑剤の混合物に係わらず、可塑剤の総量は、あっても、一般に、総組成物の２０．０重量％未満である。
【００４５】
構造用重合体と流体バリヤー重合体との交互配置層は、複合物の主表面に対して実質的に平行に整列されている主表面を有する。ミクロレイヤー複合物が所望とされる流体透過度を有するように、流体バリヤー重合体の層が十分な数で存在する。
【００４６】
多層高分子複合物は少なくとも二つの異なる方法で形成することができる。第一の方法において、本発明の多層高分子複合物は、層状流れを静的ミキサーまたは層多層化機（layer multiplier）へと導入する２層、３層または５層供給ブロックを用いて製造することができる。静的ミキサー(static mixer, スタティックミキサー)は、層数を幾何級数的に増加させる多数の混合要素、好ましくは少なくとも約５個の混合要素を有する。
【００４７】
第２の方法では、本発明の多層ポリマー複合物は、ポリマー物質の個別の層を含む第１の流れを供与することによって製造されることができる。この方法の好ましい態様は、参照によって全体が本記載に加入されている、１９９２年３月１０日に公にされたシュレンク(Schrenk)らの米国特許第５，０９４，７９３号に詳述されている。略述するなら、個別の層を含む第１の流れは、エラストマー物質と流体バリアー物質とを別個に含む、押し出し機からの融解した押し出し物を、２層、３層、または５層の供給ブロックに導入することによりやはりつくられることができる。第１の流れは次に、複数の分岐流れに分割され、分岐流れは次に再導入または再配位され、そして個々に対称的に膨張または収縮され、最終的には、互いに重なる関係になって再度組み合わされ、個別の層の数が増加した第２の流れが形成される。加えて、参照によって全体が本記載に加入されている、１９９３年１２月１４日に公にされた、ラマナサン(Ramanathan)らの米国特許第５，２６９，９９５号の方法に従って保護的境界層が含められてよい。この保護層は、構造層および流体バリアー層が、層の形成および複合化（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に際して不安定化しまた破断することから、これらを保護する。保護層は、共押し出し装置の壁において保護的境界層を形成するように複合物の流れの外表面に供給される融解した熱可塑性物質の流れによって供与される。保護層は、保護境界層にメタリック顔料または他のフレーク顔料を含めることにより得られるメタリック着色を含めての特別な着色のような、特殊な光学的または物理的特性をミクロレイヤー(microlayer, マイクロ層)ポリマー複合物材料に付与することができる。
【００４８】
層のすべてが完全な層であること、つまり当該の層の平面内で層がそのすべての端縁まで伸びていることは必要ではないが、ほとんどの層が実質的に完全な層である、つまり膜の端縁まで伸びているのが好ましい。
【００４９】
本発明のエラストマー膜には、唯一の層または積層構造物中の１つの層のいずれかとして、ミクロレイヤーポリマー複合物が含まれる。膜は、所望とする履物のブラダー(bladder)またはハイドローリックアキュミュレータ(hydraulic accumulator)をつくのに適当な任意の長さおよび幅を有しするものであってよい。膜のミクロレイヤーポリマー複合物の平均の厚さは広範に変化してよいが、この厚さは、例えば約３ミル〜約２０ミル（約７５μ〜約０．５ｃｍ）であってよい。ミクロレイヤーポリマー複合物の平均厚さは、少なくとも約５０μ、望ましくは約７５μ〜約０．５ｃｍ、一層望ましくは約１２５μ〜約０．５ｃｍ、そして特に望ましくは約１２５μ〜約０．１５ｃｍであるのが好ましい。履物を製造するためにミクロレイヤーポリマー複合物を使用すべき場合、ミクロレイヤー物質は約３ミル〜約４０ミル（約７５μ〜約０．１ｃｍ）の平均厚さを有するが、液気圧アキュミュレータ中で使用される膜は通常、一層厚い。好ましい態様では、ミクロレイヤーポリマー複合物は少なくとも約１２５μの平均厚さを有する。
【００５０】
本発明の膜は、ミクロレイヤーポリマー物質を１つ以上の積層物層として含む積層物であってよい。交替する層は、ミクロレイヤー物質の構造物質として好適であるとして上記に列挙したポリマーから選択され、また交替する層がポリウレタン物質であるのが一層望ましい。望ましくは１から約５、一層望ましくは１から３である、ミクロレイヤーの任意の数の層が、積層物の交替する層が使用される。積層物の他の層はエラストマーであり、これにはミクロレイヤーポリマー複合物の構造層として好適であるとすでに称されているものから選択される熱可塑性エラストマーが含まれる。本発明の好ましい膜はエラストマーポリウレタンの少なくとも１つの層Ａとミクロレイヤーポリマー複合物の少なくとも１つの層Ｂとを含む積層物である。好ましい他の態様では、膜は層Ａ−Ｂ−Ａまたは層Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａを有する積層物である。
【００５１】
積層物をつくるのにミクロレイヤーポリマーフィルムが使用されるべきである場合、積層物は約３ミル〜約２００ミル（約７５μ〜約０．５ｃｍ）の平均厚さを有してよく、また約３ミル〜約５０ミル（約７５μ〜約０．１３ｃｍ）の平均厚さを有するのが望ましい。積層物のミクロレイヤーポリマーフィルム層は約０．２５ミル〜約１０２ミル（約６．３５μ〜２６００μ）であるのが好ましい。
【００５２】
１つの層がポリウレタンのような極性物質であるときは特に、ブラダーはミクロレイヤー物質のまたはミクロレイヤーを含む積層物の２つのシートをＲＦ（無線周波数）溶着することにより製造されてよい。ポリオレフィンのような非極性物質は、超音波シールまたは熱シールの技術を用いることにより溶着されることができる。他の周知の溶着技術もまた使用されてよい。
【００５３】
靴のような履物中でクッション用品として使用される場合、ブラダーは、少なくとも約３ｐｓｉそして約５０ｐｓｉ以下の内部圧力まで望ましくは窒素で膨張されてよい。ブラダーは約５〜約３５ｐｓｉ、一層望ましくは約５〜約３０ｐｓｉ、さらに一層望ましくは約１０〜約３０ｐｓｉ、そしてさらになお望ましくは約１５〜約２５ｐｓｉの内部圧力まで膨張される。履物以外の応用では、所望でありまた好ましい圧力の範囲は劇的に変化してよく、またこの特定的な応用分野で熟達する者によって決定されうることが認められよう。
【００５４】
ここに記載する膜は履物のためのクッション部材をつくるのに有用であるのが好ましいであろう。このような応用では、膜は比較的長期間にわたってキャプティブガス(captive gas)を収納することが可能なのが望ましい。例えば、著しく好ましい態様では、膜は約２年の期間にわたって膨張されたガスの初期の圧力の約２０％より多くを失うべきでない。換言すると、２０．０〜２２．０ｐｓｉの間の定常状態の圧力まで最初膨張された製品は、少なくとも約２年にわたって約１６．０〜１８．０ｐｓｉの範囲の圧力を保持すべきである。
【００５５】
望ましくは窒素ガスである、膨張ガスのための物質の膨張ガス透過速度は、１日当り、１気圧当り、１ｍ²当り、１０ｃｍ³（ｃｃ／ｍ²・ａｔｍ・日）未満であるのが好ましく、約２ｃｃ／ｍ²・ａｔｍ・日未満であるのが特に好ましい。
【００５６】
ミクロレイヤーポリマー複合物では、積層剥離および割れに対する増大した抵抗力が得られる。バリアー層を多数の層に分けると、個々の層の割れに対する抵抗力が増加する。理論によって縛られるのは望まないが、同一の外部寸法が与えられまた疵の密度が一定であると、より薄い層を有する積層物は各々の層中に含む疵はおそらくより少ないであろうと考えられる。従って、従来からの積層物と全体として同量のバリアー物質を含むが、従来からの積層物中の１つのまたは少数の層に比べて一層多い層の間に分けられているバリアー物質を有するミクロレイヤーポリマー複合物は、物質に負荷がかかるにつれ各々の疵から割れが発達するならば、従来からの積層物より一層多いバリアー物質を、割れていない層内に含むであろう。加えて、ミクロレイヤー複合物中のバリアー層が割れを発達させるならば、割れを１つの層に局限するのに、境界面に沿った消散的な過程が役立つ。バリアー層のいくつかの内部で割れが発達するならば、流体の透過速度に顕著な影響は及ばないはずであり、これは、拡散する化学種が、膜を透過するために迂回的な経路をとるように、隣接するバリアー層によっていまだに強制されるからである。
【００５７】
当該技術分野で知られたこれらの技術のうちには、特に、押し出し、ブロー成形、射出成形、真空成形、トランスファー成形、圧縮成形、熱シール、鋳造、熔融鋳造、およびＲＦ溶着がある。
【００５８】
図１〜３を参照するとして、本発明の教示に従って膜からつくられる製品の１例として、靴底構造物とクッション手段とを含む競技者用の靴が示される。靴１０は底１４が取り付けられている靴上部１２を含む。靴上部１２は皮革、ビニール、およびナイロンそして一般には織られている他の繊維状物質を含むが、これらには限定されない各種の慣用の材料から作られることができる。靴上部１２は、つま先１６の回りに位置する補強物、レイシングアイレット(lacing eyelet)１８、靴の頂部２０および踵部分２２が典型的に含まれる。競技者用の靴のほとんどについて、底１４はつま先部分２０からアーチ状の部分２４を経、そして踵の部分２２まで、一般に、靴１０の全長に延びる。
【００５９】
底の構造物１４は、その中底(midsole)に一般に配置されている本発明に従うクッション手段またはブラダー２８を１つ以上含むことが示される。例をあげるなら、本発明の膜２８は、図１〜３に示すように中底２６の踵の部分２２内で、間隔をもって互いに離れ、平行である関係に配置されている複数の環状の部材のような、様々な形状を有する製品へと形づくられることができる。環状の部材は注入されたキャプティブガスを含むように密封される。膜２８のバリアー特性は、図２４中で示されるようにミクロレイヤーポリマー複合物の単一な層によって、あるいは、熱可塑性エラストマーの外側層３２の内表面に沿って配置されている、図４〜５に示すようなミクロレイヤーポリマー複合物層３０によって付与されるであろう。図８〜１８に示されるように、本発明の膜２８は、単一層の態様または多層の態様のいずれであれ、多数の外形または形状を有する様々な製品へと形づくられる。この点で評価されるべきであるが、履物で用いられるクッション手段へと形づくられる膜２８は、履物の中底または外底(outsole)内に完全にまたは部分的に閉じ込められてよい。ブラダーは従って、底の一部として包含され、また靴底の外側の表面の少なくとも一部をなしてよい。
【００６０】
図１〜３を再度参照するとして、本発明の教示に従う膜２８は、クッション手段、例えば、履物の部材として有用なものの形であることが示されている。図２４に示されている態様に従う膜２８は、エラストマー物質の、望ましくは、ポリエステルジオールをベースとする１つ以上のポリウレタンと、流体バリアーポリマーを１つ以上含む第２の物質とを含む物質のミクロレイヤーポリマー複合物の単一層３０Ａからなる。
【００６１】
次に図６および７を参照するとして、細長い環状の多層の部材の形をした膜の別な態様Ａが示される。変改された膜Ａは、図４および５に示されるのと本質的に同じであるが、ただし、層３０の内面に沿って接するように第３の層３４が設けられており、その結果、外部の層３２と最内部の層３４との間に層３０が挟まれている。最内部の層３４もまた、熱可塑性のポリウレタン物質からつくられるのが好ましい。層３０の劣化に対する保護が強化されることが認められるという利益に加えて、層３４もまた、履物で有用なクッション手段のような製品のために、三次元形状の形成を容易にする質の高い溶着を行うのを助ける傾向がある。
【００６２】
図１〜７および図２４に示されるもののような膜は押し出しされた管から作成されるのが好ましい。管は全長にわたって連続的に押し出され、そして履物用の膨張可能なブラダーへ製造される場合、典型的に、約５０フィートの長さに巻き取られる。管の断面はＲＦ溶着されるか、熱シールされて所望の長さにされる。ＲＦ溶着または熱シールに際してつくられる密封され膨張可能な個々のブラダーは、次いで隣り合うブラダー間の溶着された領域を通って切断することにより分離される。次いでブラダーは、窒素であるのが好ましいキャプティブガスによって、３ｐｓｉ（周囲圧力）〜１００ｐｓｉの範囲、望ましくは３〜５０ｐｓｉの範囲の所望とする初期膨張圧まで膨張されることができる。ブラダーは技術上知られているように、いわゆる平坦押し出しされた管から作成されることができ、内部の幾何学的形状物(geometry)が管へと溶着されることに留意すべきである。
【００６３】
ここに記載する膜からつくられる別な態様を図８〜１０に示す。押し出しされた単層のフィルムまたは共押し出しされた２層または３層のフィルムのシートまたはフィルムが所望の厚さに成形される。例えば、共押し出しされたシートまたはフィルムの厚さの範囲は、層３０については０．５〜１０ミルであり、層３２および３４については４．５〜約１００ミルであるのがそれぞれ望ましい。単層クッション手段の態様については、平均の厚さは一般に５〜約６０ミルであり、一層望ましくは約１５〜約４０ミルであろう。
【００６４】
図１２〜１６を参照するに、膨張可能なブラダーへとブロー成形によって作成される膜が示される。ブラダーをつくるために、ミクロレイヤーポリマー複合物の単層のパリソン(parison)が押し出しされ、あるいは、１つの層がミクロレイヤーポリマー複合物である２層または３層のフィルムのパリソンが、図２１〜２３に示すように共押し出しされる。その後、パリソンがブローされ、そして慣用のブロー成形技術によって成形される。図１２および１５に例が示されている、得られたブラダーは次いで所望のキャプティブガスによって膨張され、次いで膨張孔（例えば、膨張孔３８）がＲＦ溶着によって密封される。
【００６５】
本発明の膜からつくられるさらに別な態様を図１７および１８に示される。空気ブラダーは押し出しされた単層の管、または所望の厚さ範囲を有する共押し出しされた多層の管をつくることにより製造される。管は平らに横たわる形状に潰されそして向かい合う壁が、慣用の熱シール技術またはＲＦ溶着技術を用いることにより、選定した箇所および各々の端部で互いに溶着される。次に、形成された膨張孔３８を通じて、５ｐｓｉ（周囲圧力）〜１００ｐｓｉ、また望ましくは５〜５０ｐｓｉの範囲の所望の膨張圧力まで窒素のようなキャプティブガスによってクッション手段が膨張される。
【００６６】
本発明の膜をクッション手段あるいは上記した空気ブラダーとして使用することに加えて、本発明の膜に関して著しく好ましいさらに別な応用は、図１９、２０および２５に示すようにアキュミュレータに関する。
【００６７】
図２５を参照するとして、上記した単層膜からつくられるアキュミュレータの態様が示されている。同様に図１９および２０を参照すると、本発明の多層膜からつくられる代替する２つのアキュミュレータの態様が示される。アキュミュレータ、そして一層特定的にハイドロリックアキュミュレータは、自動車の懸架装置、自動車のブレーキ系統、工業的ハイドロリックアキュミュレータのために、あるいはおそらく異なる２つの流体媒体の間に異なる圧力があるたの応用のために使用される。膜１２４はハイドロリックアキュミュレータを２つのチャンバーまたはコンパートメントに分け、これらの１つは窒素のようなガスを含み、またたの１つは液体を含む。膜１２４には円環状のカラー１２６と可撓性の本体部分１２８とがある。円環状のカラー１２６は、本体部分１２８によってアキュミュレータが２つの別個なチャンバーに分かれるように、球形のアキュミュレータの内面に円周に沿って固着されるように適合している。可撓性の本体部分１２８は球形のアキュミュレータ内でおおむね直径方向に動き、また所与の任意の時点でのその位置は１方の側のガスの圧力に依存し、この圧力は対向する側の液体の圧力に関連する。
【００６８】
別な例として、図２０は本発明のミクロレイヤーポリマー複合物の第１の層１１４があるハイドロリックアキュミュレータの形の製品を示す。さらに、この製品には１つ以上の熱可塑性エラストマーからつくられる層１１２および１１６がある。図示のように第１の層１１４は、アキュミュレータ全体の本体部分の一部分だけに延びている。製品のある一部分に沿って積層剥離の可能性が最大である状況の下では、このような態様、本記載では『不連続構造』と称される態様を利用するのが望ましいであろう。このような１つの位置は、積層物の態様でのハイドロリックアキュミュレータのためのブラダーまたはダイアフラムの円環状のカラー１２６に沿っている。従って、本発明の積層物膜は積層剥離に対する抵抗力が一般に一層大きくまた円環状のカラーに沿って毛細管作用によって起きる漏洩のような、層間の境界面に沿ったガスの漏洩を防止するのに一層良い働きをするが、ここに記載する膜１１０には、層１１４を含まない部分があってよいことを認識すべきである。
【００６９】
ここに開示する膜は、押し出し、プロフィル押し出し、射出成形、およびブロー成形を含むがこれらに限定されない様々な処理技術によってつくられることができ、また管およびシート状に押し出しされたフィルム材料を熱シールまたはＲＦ溶着することにより、膨張可能なブラダーを形成するように密封されてよい。層３０、３２および３４のそれぞれ接触する部分の間の接着を最大にするために最適な濡れを確保し、そして、使用される物質が水素結合に役立つ場合、層間の水素結合を強化するために、約３００゜Ｆ〜約４６５゜Ｆの温度および少なくとも約２００ｐｓｉの圧力で物質が
一緒にされる。多層積層物の膜は、ミクロレイヤーポリマー複合物物質を形成する層３０をエラストマー物質を含む層３２とともに共押し出しすることにより形成されるフィルムからつくられる。多層積層物フィルム物質をつくった後、フィルム物質は熱シールされあるいはＲＦ溶着によって溶着されて、弾性があり、膨張可能なブラダーが形成がされる。
【００７０】
同様に、図１９、２０および２５に示される製品に引き続いて成形される膜１１０は、共押し出しされてよく、層１１４そして、１１２および１１６の各々の間の所望の水素結合が例証されているように思われる製品が与えられる。ブロー成形のような多層法によって、ハイドロリックアキュミュレータのブラダーまたはダイアフラムのような製品をつくるために、モデル番号ＢＫＢ９５−３Ｂ１の共押し出しヘッドを利用するＢｅｋｕｍ ＢＮ５０２（図示しない）またはモデル番号ＶＷ６０／３５の共押し出しヘッドを利用するＫｒｕｐ ＫＥＢ−５モデル（図示しない）のような市販で入手できる多数のブロー成形機の任意の１つが利用できるであろう。
【００７１】
膜は、シート、実質的に閉じた容器、クッション手段、アキュミュレータまたは他の構造物の形であろうと、少なくとも約２５００ｐｓｉの程度の引張り強度；約３５０〜３０００ｐｓｉの１００％引張りモジュラスおよび／または少なくとも約２５０〜約７００％の伸びを有するのが好ましいであろう。
【００７２】
シートは押し出し機でつくられた融解したポリマーをコートハンガーダイを通して押し出すことにより製造されることができる。ブロー成形で使用される押し潰された管およびパリソンは、押し出し機によってつくられた融解されたプラスチックを円環状のダイを通して押し出すことによりつくられる。
【００７３】
ミクロレイヤーポリマー複合物は多層積層物の１つの層として使用されることができる。シートの共押し出しとして知られる多層法もまた、本発明の教示に従って膜をつくるのに有用な技術である。シートの共押し出しには、単一のダイを通して２つ以上のポリマー物質を同時に押し出すことが関与し、この場合、個別的であって十分に結合した層を物質が形成し、押し出された単一の製品がつくられるように、物質が一緒にされる。
【００７４】
共押し出しされたシートを製造するために必要な装置は、図２１および２３の示されるように、共押し出し供給ブロックに連結している、それぞれの種類の樹脂のための１つの押し出し機からなり、これは、テキサス州、ＯｒａｎｇｅのＣｌｏｅｒｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙおよびウイスコンシン州、Ｅａｕ ＣｌａｉｒｅのＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．を特に含めて異なる多くの入手先から市販で入手できる。
【００７５】
共押し出し供給ブロック１５０は３つの部分からなる。第１の部分１５２は個々の押し出し機の連結し、そして樹脂の円形の個別的な流れをプログラミング部分に運ぶ供給孔部分である。プログラミング部分１５４は次いで、樹脂の各々の流れを、所望とする個々の層の厚さに寸法が比例する四角形状に再度形づくる。遷移部分１５６では別々になった個々の四角形の層を１つの四角形の孔の内部へと一緒にする。ＴＰＵ層の各々の融解温度は一般に、約３００゜Ｆ〜４６５゜Ｆであ
るべきである。それぞれの層の間の接着を最適にするために、各々の融解物流の実際の温度は、各々の融解物流の粘度がよく釣り合うように設定されねばならない。一緒にされた融解物の層流的な流れは、次いで、シートダイ１５８中で押し出しされた四角形の単一な融解物へと形づくられ、このシートダイは、プラスチック成形工業で現在普通に使用される、図２２でしめされる『コートハンガー』設計であるのが好ましい。その後、押し出し物はローラー１６０を利用して冷却されることができ、鋳造法またはカレンダー掛け法のいずれかによって堅いシートへと成形される。
【００７６】
シートの押し出しと同様に、共押し出しされた管を製造するのに必要な装置は、各々の種類の樹脂のための１つの押し出し機からなり、各々の押し出し機は共通する多岐管型の管形成用ダイに連結されている。各々の押し出し機からの融解物は、ジョージア州、ＡｔｌａｎｔａのＣａｎｔｅｒｂｅｒｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｔｉｎｇ，Ｉｎｃ．およびフロリダ州、ＣｌｅａｒｗａｔｅｒのＧｅｎｃａ Ｃｏｒｐｏｔａｔｉｏｎを特に含めて多数の異なる入手先から入手できる、図２３に示されるもののようなダイの多岐管に入り、また異なる融解物のための別個な円形の流れチャンネル１７２Ａおよび１７２Ｂ内で流れる。次いで、流れチャンネルは、各々の層にとって所望な厚さに寸法が比例する円形の環状部へと形作られる。次に、個々の融解物は円筒状のマンドレル１８０の外面１７８と円筒状のダイの殻１８４の内面１８２との間の環状部によって形作られるチャンネル１７６を通って流れる。管状に形作られた押し出し物は、ダイの殻から流出し、次いで、パイプまたは管を較正する慣用の多くの方法によって管の形に冷却されることができる。図２３には構成分が２つである管が示されているが、別個な流れチャンネルを通じて追加的な層が追加されうることは、当業者なら理解されるはずである。
【００７７】
積層されている製品で意図される長さまたは部分にわたって層の結合を達成するためには、用いられるプラスチック成形法に関係なく、使用する物質の一貫した融解物が得られるのが好ましい。やはりこの場合も、利用される多層法は約３００゜Ｆ〜約４６５゜Ｆに維持される温度で実施され
るべきである。さらにまた、上記した水素結合が行われるべきである、層が結合される箇所において少なくとも２００ｐｓｉの十分な圧力が維持されることが重要である。
【００７８】
すでに指摘したように、本発明の積層された膜の態様について達成されることができる優れた結合に加えて、履物のためのクッション手段として用いられる膜に特に関する別な目的は、長期間にわたってキャプティブガスを保持することができる膜を提供することである。ＡＳＴＭ Ｄ−１４３４−８２に指定されている手順に従って測定される場合に窒素について１５．０以下のガス透過速度値を与える膜は一般に、長寿命の応用に対して受け入れることができる候補である。従って、本発明の膜は最終製品に対して意図する用途に主として依存する様々な厚さを有することができるが、本発明の膜はその厚さにかかわりなく１５．０以下のガス透過速度値を有する。同様に、窒素は多くの態様にとって望ましいキャプティブガスであり、またＡＳＴＭ Ｄ−１４３４−８２に従ってガス透過速度を解析するためのベンチマークとして役立つが、膜は各種の異なるガスおよび／または液体を含有することができる。
【００７９】
好ましい態様では、本発明の膜は窒素ガスについては、１０．０、そしてさらに一層望ましくは７．５以下のガス透過速度を有するであろう。さらに一層好ましくは、本発明の膜は窒素ガスについては、５．０以下、そしてさらに一層望ましくは２．５以下のガス透過速度を有するであろう。最も好ましい態様では、本発明の膜は窒素ガスについては、２．０以下のガス透過速度を有するであろう。
【００８０】
ここに記載するポリエステルジオールをベースとするポリウレタンからつくられる様々な製品によって提供される、ガスの透過に対する改良された抵抗力に加えて、ポリエステルジオールをベースとするポリウレタンからつくられる様々な製品は、ポリエステルポリオールを含まない熱可塑性ポリウレタンに対して耐久性が著しく改善されていることを示している。
【００８１】
窒素ガスでクッション手段を２０．０ｐｓｉに膨張する際に、直径が４．０インチのプラテンを有する往復動ピストンによって各々の試料を断続的に圧縮した。ピストンの最大行程において膨張された初期の高さの平均２５．０％まで各々の試料を圧縮するであろう高さを移動するように、各々のピストンの行程を較正した。次いで、部分的な破損が検出されるまで、往復動ピストンをサイクルまたはストローク（ｓｔｒｏｋｅ）させた。部分的な破損とは、この用語が本記載で用いられる場合、各々のクッション手段に沿う同じ位置に置かれたレバーが、往復動ピストンの行程を停止するマクロスイッチに接触させるのに足る窒素ガスの漏洩およびクッション手段の収縮と定義される。次いで、サイクルまたはストロークの全体の数を各々の試料について記録した。大きな数のストロークは耐久性がより大きい材料を示す。永続的に膨張されたクッション手段は、履物の部材として応用することが考えられる少なくとも約２００，０００サイクルに耐えることができるのが好ましい。高度の耐久性に加えて、事実上、比較的に透明である製品、つまり検出される黄色度および物質を通過する光の透過度に関する基準に合格する製品を作成するのが好ましい。クッション手段が視覚的に認めることができる場合、例えば、製品の透明度はしばしば、履物の部材として利用されるもののようなクッション手段に関する要件である。Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ ２３５５−８５ ＡＴＰまたはＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ ２３５５−８７ ＥＡからつくられるクッション手段は、検出される黄色度および物質を通過する光の透過度の双方に関してこの材料が許容可能な水準を与えることが示されているので、靴の部材として有用であることが分かっている。
【００８２】
本発明のブラダーが、履物およびアキュミュレータのためのクッション手段にたいする著しく有用な応用であることについて述べてきたが、本発明の膜は、フットボール、バスケットボール、サッカーボール、内側の管のような膨張可能な物品のためのブラダー；チューブまたは筏のような可撓性の浮遊手段を含むがこれらには限定されない広範囲の応用を有し、カテーテルバルーンのような医療機器の部材として；椅子および座席のような家具の一部として、自転車またはサドルの一部として、向こう脛保護具およびヘルメットを含む保護具の一部として；家具の支持部品そして一層特定的にはランバーサポートとして；補綴手段または整形外科用手段の一部として；自動車のタイヤの一部、特にタイヤの外部層として；またインラインスケートまたはローラースケートのための車輪の部品のようなある種のレクリエーション器具の一部としての広範な応用を有する。
【００８３】
手順
以下の方法によってミクロレイヤー積層物を製造した。１つがポリウレタンエラストマー用で、１つがエチレンビニルアルコールコポリマー用である２台の押し出し機を供給ブロックに連結した。押し出し機からの融解したポリマーが供給ブロックに供給され、ポリウレタン／ＥＶＯＨ／ポリウレタンの３層の流れまたはポリウレタン／ＥＶＯＨ／ポリウレタン／ＥＶＯＨ／ポリウレタンの５層の流れのいずれかが生成された。供給ブロックからの流れはスタティックミキサー中に連続的に供給されポリウレタンとＥＶＯＨとのミクロレイヤーを有する流れが生成される。このミクロレイヤーの流れをシートダイに、次いで３ロールスタック(stack)に供給した。積層物を冷却し、次いで切断しそして整列させて巻き取った。
【００８４】
実施例１
上記の手順において、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ ２３５５ ８５ＡＴＰ（ミシシッピー州、ＭｉｄｌａｎｄのＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手できるショア硬度が８５であるポリエステル−ポリウレタンコポリマー）をポリウレタンとして使用しまたＬＣＦ １０１Ａ（イリノイ州、ＣｈｉｃａｇｏのＥｖａｌから入手される、３２％を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマー）をＥＶＯＨとして使用し、これらを流れが５つある供給ブロックに供給した。供給ブロックからの流れを７つのエレメントを有するスタティックミキサーに導入した。得られれミクロレイヤーポリマー複合物は１５重量％のＬＣＦ １０１Ａを有しまた２０ミルの厚さを有した。図２６は反射モードにある光学顕微鏡を用いて撮影したミクロレイヤーポリマー複合物の断面の写真である。ヨウ素溶液を使用してＥＶＯＨ層に着色した。この写真は少なくとも２８の層を示す。
【００８５】
ミクロレイヤーポリマー複合物の物理的特性を測定した。
引張り強度 ６４９４ｐｓｉ
破断時の伸び ４９０％
引張りモジュラス ４４，２００ｐｓｉ
５０％モジュラス １８６０ｐｓｉ
１００％モジュラス ２０１６ｐｓｉ
２００％モジュラス ２５８６ｐｓｉ
３００％モジュラス ３７４１ｐｓｉ
【００８６】
実施例２
実施例１に従って、ミクロレイヤーポリマー複合物をつくったが、これは７．５重量％のＬＣＦ １０１Ａを有した。ミクロレイヤーポリマー複合物の物理的特性を測定した。
引張り強度 ７５６９ｐｓｉ
破断時の伸び ５４５％
引張りモジュラス ２８，１７５ｐｓｉ
５０％モジュラス １５６２ｐｓｉ
１００％モジュラス １７７７ｐｓｉ
２００％モジュラス ２４１９ｐｓｉ
３００％モジュラス ３６３６ｐｓｉ
ガスの透過速度
（窒素に関する） ０
【図面の簡単な説明】
【図１】 断面図を示すために間底の一部分が切り取られている競技用靴の側面立面図である。
【図２】 もう一つの断面図を見えるようにするために一部分が切り取られている図１の競技用靴の底面立面図である。
【図３】 図１の線３−３に沿って取られた断面図である。
【図４】 管状二層クッション装置の一態様の断片的な側面透視図である。
【図５】 図４の線５−５に沿って取られた断面図である。
【図６】 管状三層クッション装置の第二態様の断片的な側面透視図である。
【図７】 図６の線７−７に沿って取られた断面図である。
【図８】 靴用クッション装置に形成された本発明による一つの膜態様の透視図である。
【図９】 図８に示される膜の側面図である。
【図１０】 靴用クッション装置に形成された本発明による一つの膜態様の透視図である。
【図１１】 靴に組み込まれているクッション装置に形成された本発明による一つの膜態様の側面立面図である。
【図１２】 図１１に示される膜の透視図である。
【図１３】 図１１および１２に示される膜の上面立面図である。
【図１４】 靴に組み込まれているクッション装置に形成された本発明による一つの膜態様の側面立面図である。
【図１５】 図１４に示される膜の透視図である。
【図１６】 図１４および１５に示される膜の上面図である。
【図１７】 靴用クッション装置に形成された本発明の教示による一つの膜態様の透視図である。
【図１８】 図１７に示される膜の側面図である。
【図１９】 本発明の教示による積層膜から形成された製品の断面図である。
【図２０】 本発明の教示による積層膜を用いて製造された第二の製品の断面図である。
【図２１】 シート同時押出集成装置の側面立面図である。
【図２２】 図２１のシート同時押出集成装置のマニホールド部の断面図である。
【図２３】 管材料同時押出集成装置の側面立面図である。
【図２４】 単一層管状膜の断面図である。
【図２５】 本発明の教示による単一層膜から形成された製品の断面図である。
【図２６】 本発明によるミクロレイヤー高分子複合物の断面写真である。
【符号の説明】
２８Ａ〜Ｆ、１２４ 膜
３０、３０Ａ ミクロレイヤー高分子複合物
３２、３４、１１２、１１４、１１６ ミクロレイヤー

Claims (46)

1. 少なくとも５０μの平均厚さを有するミクロレイヤー高分子複合物から成るエラストマー性バリヤー膜であって、
   該ミクロレイヤー高分子複合物が少なくとも１０層のミクロレイヤーを含み、各々ミクロレイヤーは個々に１００μ以下の厚さを有し、そして該ミクロレイヤーは少なくとも１種の流体バリヤー材料と少なくとも１種のエラストマー材料とが交互に配置されたものであり、
   上記膜の破断伸びは２５０〜７００％であり、
   上記膜の１００％引張りモジュラスは２．４１〜２０．７ＭＰａ（３５０〜３０００ｐｓｉ）であり、
   ミクロレイヤー高分子複合物が３０〜１０００層のミクロレイヤーを含み、及び、
   各流体バリヤー材料ミクロレイヤーの平均厚さが、独立に２．５μまでである、
   上記のバリヤー膜。
2. 膜が加圧ブラダーを画成するように膨張用気体を封じ込んでいる、請求項１記載の膜。
3. 膜が膨張用気体に対して１０ｃｃ／ｍ²・気圧・日以下の窒素ガス透過度を有する、請求項２記載の膜。
4. エラストマー材料がポリウレタンエラストマー、軟質ポリオレフィン、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリアミド−エーテルエラストマー、エステル−エーテルエラストマー、エステル−エステルエラストマー、軟質イオノマー、熱可塑性加硫物、軟質ポリ（塩化ビニル）の単独重合体および共重合体、軟質アクリル系重合体並びにそれらの組み合わせより成る群から選択される要素を含む、請求項１記載の膜。
5. エラストマー材料がポリウレタンエラストマーを含む、請求項１記載の膜。
6. エラストマー材料が熱可塑性ポリエステルジオール系ポリウレタン、熱可塑性ポリエーテルジオール系ポリウレタン、熱可塑性ポリカプロラクトンジオール系ポリウレタン、熱可塑性ポリテトラヒドロフランジオール系ポリウレタン、熱可塑性ポリカーボネートジオール系ポリウレタンおよびそれらの組み合わせより成る群から選択される要素を含む、請求項１記載の膜。
7. エラストマー材料が熱可塑性ポリエステルジオール系ポリウレタンを含む、請求項６記載の膜。
8. ポリウレタンのポリエステルジオールが少なくとも１種のジカルボン酸と少なくとも１種のジオールとの反応生成物である、請求項７記載の膜。
9. ジカルボン酸がアジピン酸、グルタル酸、こはく酸、マロン酸、蓚酸及びそれらの混合物より成る群から選択される、請求項８記載の膜。
10. ジオールがエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールおよびそれらの組み合わせより成る群から選択される、請求項８記載の膜。
11. ジカルボン酸がアジピン酸を含み、そしてジオールが１，４−ブタンジオールを含む、請求項８記載の膜。
12. ポリウレタンがジオールおよびジアミンより成る群から選択される少なくとも１種の連鎖延長剤化合物を用いて重合される、請求項７記載の膜。
13. 連鎖延長剤がエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールおよびそれらの組み合わせより成る群から選択される、請求項１２記載の膜。
14. ［ポリエステルジオールの当量数］対［連鎖延長剤の当量数］の比が１：１〜１：８である、請求項１２記載の膜。
15. 流体バリヤー材料がエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、結晶性重合体、ポリウレタンエンジニアリング熱可塑性樹脂及びそれらの組み合せより成る群から選択される要素を含む、請求項１記載の膜。
16. 流体バリヤー材料がエチレン−ビニルアルコール共重合体を含む、請求項１記載の膜。
17. エチレン−ビニルアルコール共重合体が２５〜５０モル％のエチレン共重合体比率を有する、請求項１６記載の膜。
18. エチレン−ビニルアルコール共重合体が２５〜４０モル％のエチレン共重合体比率を有する、請求項１６記載の膜。
19. ミクロレイヤー高分子複合物が少なくとも５０層のミクロレイヤーを含む、請求項１記載の膜。
20. ミクロレイヤー高分子複合物が５０〜５００層のミクロレイヤーを含む、請求項１記載の膜。
21. 各流体バリヤー材料ミクロレイヤーの平均厚さが、独立に０．０１〜２．５μである、請求項１記載の膜。
22. ミクロレイヤー高分子複合物の平均厚さが、１２５μ〜０．５ｃｍである、請求項１記載の膜。
23. ミクロレイヤー高分子複合物の平均厚さが、１２５μ〜０．１ｃｍである、請求項１記載の膜。
24. 膜が、エラストマー性ポリウレタンを含む少なくとも一つの層Ａおよびミクロレイヤー高分子複合物を含む少なくとも一つの層Ｂを含んで成るラミネートである、請求項１記載の膜。
25. ラミネートが複数の層Ａ−Ｂ−Ａを含む、請求項２４記載の膜。
26. ラミネートが複数の層Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａを含む、請求項２４記載の膜。
27. ミクロレイヤー高分子複合物が外側保護境界層により形成されている、請求項１記載の膜。
28. ラミネートが０．５ｃｍ以下の平厚さを有する、請求項２４記載の膜。
29. 層Ｂが６．３５〜２６００μの平均厚さを有する、請求項２４記載の膜。
30. 膜が１０ｃｃ／ｍ²・気圧・日以下の窒素ガス透過度を有する、請求項２記載の膜。
31. 膜が３ｃｃ／ｍ²・気圧・日以下の窒素ガス透過度を有する、請求項２記載の膜。
32. 膜が２ｃｃ／ｍ²・気圧・日以下の窒素ガス透過度を有する、請求項２記載の膜。
33. 請求項１記載の膜を有する、クッション装置。
34. 膨張用気体が少なくとも３ｐｓｉの圧力にある、請求項２記載の膜。
35. 膨張用気体が３〜５０ｐｓｉの圧力にある、請求項２記載の膜。
36. 膨張用気体が窒素である、請求項２記載の膜。
37. 請求項３４記載の少なくとも一つの加圧ブラダーを有する靴。
38. ブラダーが靴底の一部分として組み込まれている、請求項３７記載の靴。
39. ブラダーが靴の外表面の少なくとも一部を形成している、請求項３７記載の靴。
40. ６．３５μ〜２６００μ（０．２５ミル〜１０２ミル）の平均厚さを有するミクロレイヤー高分子複合物を含むエラストマー性バリヤー膜であって、
    該ミクロレイヤー高分子複合物が少なくとも１種の流体バリヤー材料と少なくとも１種のエラストマー材料とが規則的な繰返順序で配置されたものであるミクロレイヤーを含み、
    個々の流体バリヤー材料層が０．０１μ〜２．５μの平均厚さを有し、
    該ミクロレイヤー高分子複合物が少なくとも１０層のミクロレイヤーを有し、
    上記膜の破断伸びは２５０〜７００％であり、
    上記膜の１００％引張りモジュラスは２．４１〜２０．７ＭＰａ（３５０〜３０００ｐｓｉ）であり、
    ミクロレイヤー高分子複合物が３０〜１０００層のミクロレイヤーを含み、及び、
    各流体バリヤー材料ミクロレイヤーの平均厚さが、独立に２．５μまでである、
    上記のエラストマー性バリヤー膜。
41. ミクロレイヤー高分子複合物が７５μ〜０．１ｃｍ（３ミル〜４０ミル）の平均厚さを有する、請求項４０記載のエラストマー性バリヤー膜。
42. さらに１層のエラストマー材料の層を有する、請求項４０記載のエラストマー性バリヤー膜。
43. クッション手段が請求項４０記載のエラストマー性バリヤー膜を含む、前記クッション手段を含む靴。
44. 請求項４０記載のエラストマー性バリヤー膜を含む膨張可能な物品。
45. フットボール、バスケットボール、サッカーボール及び内側の管から成るグループから選ばれる、請求項４４記載の膨張可能な物品。
46. 請求項４０記載のエラストマー性バリヤー膜を含む自動車のタイヤ。

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