JP5183637B2 - 低水分透過性積層構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ及びその他の工業的ゴム応用のために特に有用な熱可塑性エラストマー組成物並びにこのような組成物の製造方法に関する。本明細書中には、多層又は積層構造体、例えばタイヤ構造体に於いて有用である組成物、特に、しばしばタイヤインナーライナーとして参照される、タイヤカーカス内の空気及び水分(moisture)非透過性層が開示されている。また、このような構造体は、ホース構造体、特に、このような構造体の内側層で有用である。これらの層の少なくとも1つは、ナイロン及びハロゲン化イソブチレン含有エラストマーを含む。一つの面に於いて、本発明は、タイヤインナーライナーに於ける及びバリヤー層に於ける応用のための優れた空気及び水分非透過性を有しながら、優れた耐熱性、耐久性及び可撓性を有する改良された熱可塑性エラストマー組成物に関する。特に、本発明は、1つ又はそれ以上の薄く、疎水性で、可撓性の熱可塑性樹脂層に積層された軟質熱可塑性エラストマー組成物に関する。
特許文献1には、空気入りタイヤに於ける気体バリヤー層として優れている、低透過性熱可塑性エラストマー組成物が開示されている。この熱可塑性エラストマー組成物は、低透過性熱可塑性マトリックス、例えばポリアミド又はポリアミドのブレンドを含み、そこに低透過性ゴム、例えば以下、BIMSとして参照する、臭素化ポリ(イソブチレン−共−パラメチルスチレン)が分散されている。特許文献2及び特許文献3に於いて、熱可塑性マトリックスと分散したゴム相との粘度比が、共に体積分率比の関数として特定され、そして熱可塑性相中に分散した小さい粒子サイズの加硫されたゴム粒子の高い濃度を作るために、独立に1の値に近づけられた。特許文献3には、更に、特に、このような組成物が、空気入りタイヤのインナーライナーとして使用されることを意図する場合、得られる組成物の受け入れ得る耐久性を達成するために、熱可塑性樹脂マトリックス中に分散した小さい粒子サイズのゴムが重要であったことが開示されている。
熱可塑性樹脂/熱可塑性樹脂系ブレンド、例えば高密度ポリエチレン樹脂とナイロン6又はナイロン66(HDPE/PA6.66)、ポリエチレンテレフタレートと芳香族ナイロン(PET/MXD6)、ポリエチレンテレフタレートとビニルアルコール−エチレンコポリマー(PET/EVOH)から構成された低気体透過性能を示す(即ち、気体バリヤーとして機能する)組成物(ここで、1種の熱可塑性樹脂は、他の層の上に積層されて、成形によって複数の層を形成する)及びその製造方法は、例えば非特許文献1によって開示されている。更に、タイヤのインナーライナー層としてのこのような組成物の使用に関する応用は、特許文献4に開示されている。しかしながら、これらの材料は、熱可塑性樹脂/熱可塑性樹脂ブレンドであるので、これらは、気体バリヤー性能に於いて優れているが、可撓性に欠け、従って、このようなフィルムは、タイヤに使用したとき破断しやすい。
従って、例えば、タイヤ又はホースの内側表面から外側表面へ、タイヤインナーライナー組成物及び他の場所を通過する空気及び他の流体の透過性を減少するために、ナイロンポリマーがポリマー組成物中で有用であろう。しかしながら、ナイロンは水分感受性又は吸湿性(後者の用語は、一般的に、ナイロンが空気から水分を吸収するであろうことを意味すると理解される)であり得ることも知られている。その結果、空気入りタイヤ空気チャンバー内に含有されている空気中に存在し得る水分は、タイヤインナーライナー構造体中に存在するナイロンによって吸収され得る。吸収された水分は、その後、タイヤ構造体の種々の層を透過して、おそらく、層内又は層間の泡又はふくれになり、それによって、それを、層の分離に起因する破壊を受け易くするであろう。このような破壊を回避するために、インナーライナー及び他の空気又は流体透過層の水分蒸気透過速度を減少させる手段を見出すことが必要である。
特許文献5には、少なくとも20重量%の、85/15以下のポリブチレンテレフタレート/ポリオキシアルキレンジイミド二酸の重量比で、ポリブチレンテレフタレート及びポリオキシアルキレンジイミド二酸のブロックコポリマーからなる熱可塑性ポリエステルエラストマーを含有する樹脂組成物の薄いフィルムから構成された、空気透過防止層又はインナーライナー層を有する空気入りタイヤが開示されている。この樹脂組成物は、更に、分散されたゴム粒子(但し、このゴム粒子は、動的に加硫されている)を含有していてよい。インナーライナー層として樹脂組成物を使用する概念は、更に展開された。例えば、このようなインナーライナーを含む空気入りタイヤを記載し、組成物中に使用するための種々の熱可塑性樹脂の使用を開示している特許文献6を参照されたい。この特許には、また、全体構造中のインナーライナー層の結合又は接着強度を促進するための、タイ層及び他の層の存在が開示されている。構造体中のインナーライナー層の接着を改良するためのこの技術の更なる展開は、特許文献7中に記載されており、特許文献7に於いて、熱可塑性樹脂成分及びエラストマー成分の溶融粘度及び溶解度パラメーターが、特定の数式に従って制御されている。この特許には、また、連続相として熱可塑性樹脂組成物及び分散相としてゴム組成物を有する熱可塑性エラストマーを含む低透過性熱可塑性エラストマー組成物を含んでなる空気透過防止層を有する空気入りタイヤが記載されており、ここで、バリヤー樹脂組成物が含有され、低透過性熱可塑性エラストマー組成物は、バリヤー樹脂組成物が熱可塑性エラストマー中に平らな状態の形で分散されている相構造を有し、可撓性に富んでおり、気体透過防止特性に優れており、タイヤの重量を減少させることを可能にする。この特許には、また、タイヤの最内側表面及び/又は最外側表面の着色を達成するための樹脂フィルム層の使用が記載されている。
特許文献8(及びその分割特許である特許文献9)には、空気透過防止層として、ストリップ形状又は円筒形状の単層又は多層熱可塑性フィルムを使用する空気入りタイヤの製造方法であって、熱可塑性フィルム又は熱可塑性フィルムに対面するタイヤ部材の結合部分の少なくとも一部に、それぞれ6mN/m以下の、タイヤ部材のゴム成分及び熱可塑性フィルムの表面層のポリマー成分との臨界表面張力の差の絶対値を有するポリマー成分を含有する粘着付与剤−接着組成物を適用することを含む方法が記載されている。
関係する他の参照文献には、特許文献10、特許文献11、特許文献12、特許文献13、特許文献14、特許文献15、特許文献16、特許文献17、特許文献18、特許文献19、特許文献6、特許文献20、特許文献21及び特許文献22が含まれる。
欧州特許公開第722850B1号 欧州特許出願公開第857761A1号 欧州特許出願公開第969039A1号 日本特許出願第7−55929号(特開平8−244402) 米国特許第5,738,158号 米国特許第6,079,465号 米国特許第6,062,283号 米国特許第6,136,123号 米国特許第6,402,867号 国際特許出願公開第2004/081107号 国際特許出願公開第2004/081106号 国際特許出願公開第2004/081108号 国際特許出願公開第2004/081116号 国際特許出願公開第2004/081099号 米国特許第4,480,074号 米国特許第4,873,288号 米国特許第5,073,597号 米国特許第5,157,081号 米国特許第5,910,544号 米国特許第6,346,571号 米国特許第6,538,066号 米国特許第6,814,118号
I.Hata,Kobunshi(Polymers),第40(4)巻、第244頁(1991)
本発明の一つの態様は、少なくとも3つの層、即ち、上側及び下側表面を有する流体透過防止層を含む1つの層、少なくとも流体透過防止層の下側表面と積層関係にある、少なくとも1つの熱可塑性樹脂層(この熱可塑性樹脂層は約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性半結晶性炭素鎖ポリマーを含む)並びに少なくとも1種の高ジエンゴムを含んでなる第三の層を含んでなる層状構造体(layered construction)であって、流体透過防止層が、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含んでなり、前記ポリマー組成物の層が、(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分(この樹脂成分はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される)並びに(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHgよりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する少なくとも1種のエラストマー成分(このエラストマー成分はジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される)を含み、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)が、ポリマー組成物の全重量基準で30重量%以上であり、エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されている層状構造体に関する。疎水性熱可塑性樹脂層(群)がその上に適用されるか又はこれらがそれに対して積層関係にある層(群)に対する疎水性熱可塑性樹脂層(群)の接着又は接合は、流体透過防止層及び/又は空気入りタイヤのカーカス層に対する熱可塑性樹脂層の接着を含む、このような層の間の接着を改良するための接着組成物又は層を含むことができる。
好ましい面に於いて、本発明は、カーカス、インナーライナー及び空気チャンバーに対面するインナーライナーの表面上に熱可塑性フィルム層を含むタイヤであって、インナーライナーが、エンジニアリング樹脂とイソオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのハロゲン化コポリマーとの動的に加硫されたアロイを含み、熱可塑性フィルムがエチレンホモポリマー及びコポリマーからなる群から選択されたポリマー、例えば低密度ポリエチレンを含んでなるタイヤに関する。他の面に於いて、本発明は、この改良された加硫性層状構造体を含むホースに関する。
図1は、カーカス層、インナーライナー層及び実質的に疎水性又は水分蒸気(moisture vapor)透過抵抗性層を含む、タイヤ中の種々の層の配置を示す、タイヤの単純化された部分断面図である。 図1aは、カーカス層、インナーライナー層、実質的に疎水性又は水分蒸気透過抵抗性層及び後者の層とカーカス層との間の接着剤層を含む、タイヤ中の種々の層の配置を示す、タイヤの単純化された断面図である。 図2は、2つの実質的に疎水性又は水分蒸気透過抵抗性層を含む、タイヤ中の種々の層の配置を示す、タイヤの単純化された断面図である。 図2aは、2つの実質的に疎水性又は水分蒸気透過抵抗性層及び実質的に疎水性の層並びにそれが積層接触状態にある接触層の表面のそれぞれの間の接着剤層を含む、タイヤ中の種々の層の配置を示す、タイヤの単純化された断面図である。 図2bは、2つの実質的に疎水性又は水分蒸気透過抵抗性層及び実質的に疎水性層並びにそれが積層接触状態にある接触層の表面のそれぞれの間の接着剤層並びにカーカスとインナーライナーとの間の熱可塑性樹脂層の両側が接着剤層を含むような、更なる接着剤層を含む、タイヤ中の種々の層の配置を示す、タイヤの単純化された断面図である。
本発明の一つの面に於いて、ナイロン含有層の1つ又はそれ以上の表面上の表面層として、高度に水分非透過性のフィルムの少なくとも1つの層を使用することによって、水分蒸気透過の問題点に対する解決が提供される。他の面に於いて、本発明は、ハロゲン化イソブチレン含有エラストマー成分をベースにする従来のインナーライナー組成物を、特に、例えば特許文献1に開示されているような動的加硫を使用して製造された、エンジニアリング樹脂、例えばポリアミド及び臭素化イソブチレン−パラメチルスチレン(BIMS)エラストマーの加硫されたブレンドをベースとした熱可塑性エラストマー性タイヤインナーライナー組成物と組合せて使用するタイヤに於いて有用であろう。更なる面に於いて、とりわけ、本発明は、また、空気又は流体保持層がナイロンを含む他の応用に於いて、典型的に、このような層が、1つ又はそれ以上の他の層と組み合わせて使用される他の応用、例えば気体及び液体並びに混合物を含む種々の流体を輸送するために有用であるホースに於いて有用である。
本発明の目的のために、用語「疎水性」は、水に対する低い親和力又は引力を欠くか又は有する、水をはじくか又は吸収しない傾向がある、低い水分吸収度を有する、水中に溶解しないか又は水と混合しないか又は水によって濡れない傾向がある、水と容易に混合しない特性を有する、材料、化合物又は種の水回避性質を指す、定性的用語であると理解されたい。疎水性化合物は、典型的には、帯電された原子又は陰性原子を有しない非極性化合物であり、しばしば、多数のCH結合を含有する。従って、表現「実質的に疎水性」は、少しではなく、むしろ大いに疎水性である傾向があり、一般的に完全に撥水性であるか又は非常に低いレベルの水を吸収する方向にある、程度の問題を指すと理解されたい。これらの記載は、当業者が、これらの記載から、測定可能なレベルの水分がポリオレフィン中に存在し得、ガラス中には全く存在しないが、ポリオレフィンフィルム及びガラス表面の両方は疎水性であることを理解するように、材料、化合物、組成物、混合物又は物質に適用されると理解される。反対に、ナイロンは、一般的に、親水性であると理解され得る。
本明細書で使用される、周期表の族についての新しい番号付け体系は、CHEMICAL AND ENGINEERING NEWS、第63(5)巻、第27頁(1985)に開示されている通りである。全ての分子量は、他の方法で示さない限り、重量平均である。
特許請求の範囲を含む、全明細書を通して、語「を含んでなる(comprising又はcomprise)」及びその語の変形並びに「有する」、「含む」、「含有する」及びその変形は、それが関係する、名称を挙げた工程、要素又は材料が必須であるが、他の工程、要素又は材料を加えることができ、これらがなお、特許請求の範囲又は開示の範囲で構成を形成することを意味する。発明を説明する際に及び特許請求の範囲に於いて挙げられているとき、発明及び特許請求されたものは、追従し、潜在的により以上であるものと考えられることを意味する。これらの用語は、特に特許請求の範囲に適用されるとき、包括的又は制限が無く、追加の挙げられていない要素又は方法工程を排除しない。
これに関連して、「から本質的になる(consisting essentially of)」は、本発明の基本的で新規な特徴を変える、如何なる要素又は要素の組合せも及び如何なる要素又は要素の組合せの如何なる量も排除することを意味する。従って、例えば、実質的に親水性のポリマー又は実質的に親水性のポリマー組合せが、流体透過防止層に接触する疎水性層である層中の疎水性又は実質的に疎水性のポリマー組合せを排除するまで使用される層状構造体及び流体透過防止層が、エンジニアリング樹脂含有組成物を動的に加硫することによる以外で組成物から製造される層状構造体は排除されるであろう。同様に、再び例示目的のみのために、本発明によって意図されないレベルまで、得られる疎水性層又は全層状構造体の水分蒸気透過速度を変える添加物又はブレンドポリマーの量を含有する疎水性層は排除されるであろう。
本発明の目的のために、特定の性質、特徴又は変数に関して他の方法で定義されない限り、用語「実質的に(substantially)」は、全ての規準、例えば、性質、特徴又は変数に適用されるとき、当業者が、達成されるべき利益又は所望される条件若しくは特性値が適合されると理解するような尺度で、記載された規準に適合することを意味する。
ポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、共重合体、ターポリマー等を指すために使用することができる。同様に、コポリマーは、任意に他のモノマーと共に、少なくとも2種のモノマーからなるポリマーを指すことができる。ポリマーがモノマーからなるとして参照されるとき、このモノマーは、ポリマー中に、モノマーの重合した形で又はモノマーの誘導体形で存在する。しかしながら、参照の容易性のために、表現「(それぞれの)モノマーを含んでなる」等が、略記として使用される。イソオレフィンは、同じ炭素上に2つの置換基を有する任意のオレフィンモノマーを指す。マルチオレフィンは、2つ又はそれ以上の二重結合を有する任意のモノマーを指す。好ましい態様に於いて、マルチオレフィンは、2つの共役二重結合を含む任意のモノマー、例えばイソプレンのような共役ジエンである。
本明細書で使用するエラストマーは、ASTM D1566定義と一致する任意のポリマー又はポリマーの組成物を指す。この用語は、用語「ゴム(群)」と互換的に使用することができる。
アルキルは、式から1つ又はそれ以上の水素を抜くことによって、アルカンから誘導することができる、パラフィン系炭化水素基、例えばメチル基(CH3)又はエチル基(CH3CH2)等を指す。
アリールは、芳香族化合物、例えばベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン等の環構造特徴を形成する炭化水素基を指し、典型的には、その構造内に交互二重結合(「不飽和」)を有する。従って、アリール基は、式から1つ又はそれ以上の水素を落とすことによって、芳香族化合物から誘導される基、例えばフェニル又はC65である。
「置換された」は、少なくとも1つの水素基が、例えばハロゲン(塩素、臭素、フッ素又はヨウ素)、アミノ、ニトロ、スルホキシ(スルホネート又はアルキルスルホネート)、チオール、アルキルチオール及びヒドロキシ;アルキル、炭素数1〜20の直鎖又は分枝鎖(これは、メチル、エチル、プロピル、tert−ブチル、イソプロピル、イソブチル等を含む);アルコキシ、炭素数1〜20の直鎖又は分枝鎖アルコキシ、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、第二級ブトキシ、第三級ブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ及びデシルオキシを含む;ハロアルキル(これは、少なくとも1つのハロゲンによって置換された炭素数1〜20の直鎖又は分枝鎖アルキルを意味し、例えばクロロメチル、ブロモメチル、フルオロメチル、ヨードメチル、2−クロロエチル、2−ブロモエチル、2−フルオロエチル、3−クロロプロピル、3−ブロモプロピル、3−フルオロプロピル、4−クロロブチル、4−フルオロブチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、ジフルオロメチル、ジヨードメチル、2,2−ジクロロエチル、2,2−ジブロモエチル、2,2−ジフルオロエチル、3,3−ジクロロプロピル、3,3−ジフルオロプロピル、4,4−ジクロロブチル、4,4−ジフルオロブチル、トリクロロメチル、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2,3,3−トリフルオロプロピル、1,1,2,2−テトラフルオロエチル及び2,2,3,3−テトラフルオロプロピルを含む)から選択された少なくとも1つの置換基によって置き換わっていることを指す。従って、例えば「置換されたスチレン系単位」には、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン等が含まれる。
種々の好ましい態様に於いて、本発明は、少なくとも1つの、連続相としてのエンジニアリング熱可塑性樹脂及び分散相としての加硫されたエラストマーを含む層を含んでなる、層状構造体を指向している。このような組成物は、例えば動的加硫として知られている技術を使用することによって製造され、得られる組成物は、動的に加硫されたアロイ(DVA)として知られており、このような組成物及びその製造方法の詳細は、本明細書中に後で説明する。この構造体は、更に、高ジエンゴム、例えば天然ゴム及び/又はスチレンブタジエンゴムからなるエラストマー組成物層(本明細書中に後で更に説明する)を含む。これらの層のそれぞれには、典型的には、追加の成分、例えば強化材及びプロセス助剤、例えば、それぞれ、カーボンブラック並びに/又は薄片化された、挿入された又は単純に分散されたクレイ及びゴムプロセスオイルが含有されている。エラストマー組成物層又は高ジエンゴム含有層は、典型的には、標準的ゴム配合方法によって製造され、得られる組成物が加硫性であるように、2種又はそれ以上の個々の成分の混合物を含む、しばしば硬化系(cure system)として参照される、架橋剤又は硬化剤を含有する。層状構造体によって保持されている流体に接触しているエンジニアリング熱可塑性樹脂層の表面上に、疎水性フィルム層が存在する。任意的に、エラストマー組成物層とエンジニアリング熱可塑性樹脂層の他の表面との間に、第二の疎水性フィルム層がサンドイッチされている。このような任意の第二の疎水性層を使用するとき、典型的には、また、疎水性層とエラストマー組成物層との間の中間層結合を改良するために、これらの2つの層の間に接着組成物又は接着剤層を使用する。任意に、また、第一の疎水性層とエンジニアリング熱可塑性樹脂層との間の接着を改良するために、これらの層の間に接着組成物又は接着剤層が存在する。典型的には、両方が存在する場合、この2つの接着剤層の組成物は同じものであるが、これらが同じものであることは必ずしも必要ではない。本発明のエンジニアリング樹脂層は、少なくとも1種の強化充填材及びそれが、それを通過する流体の透過を阻止するように機能するような他の成分を含んでいてよい。空気入りタイヤに於けるその使用に関連して、エンジニアリング樹脂層は、典型的にはタイヤ構造体の最内側表面でのライナーとして機能し、タイヤ工業に於いてインナーライナーとして参照される。その組成及び製造方法は、層を貫通する空気又は酸素の通過を阻止して、長期間に亘ってタイヤ圧力を維持するように、ゴム配合の当業者によって設計される。透過の回避は、また、早すぎる破壊又は離層に至り得る、中間層気体圧力増加の機会を減少する。少なくとも1つの疎水性フィルム層、典型的には熱可塑性フィルム及び任意に2つのこのような疎水性フィルム層の使用は、層状構造体の最内側表面から層状構造体の最外側表面まで通過して、例えば大気中への、空気のような流体及び水蒸気のような流体の両方の透過性を著しく阻止する。従って、エンジニアリング樹脂、例えばポリアミド又はナイロンの高い空気非透過性を、疎水性フィルムによって補足して、このような構造体を通過する水分蒸気の通過又は透過を著しく阻止し、それによって、このような蒸気の体積的膨張によって起こされる中間層破壊の機会を減少させることができる。
エンジニアリング樹脂含有層は、ホース構造体の最内側層として使用されるとき、それは、また、それを貫通する流体の通過を阻止する。このような流体には、空気、酸素及び他の気体並びに液体、例えば水、フルオロカーボン又は工業用液体が含まれてよい。含有されている流体の性質は、DVA組成物を製造するために使用される加硫性ゴムの選択を含めて、エンジニアリング樹脂含有層の成分の選択を指定するであろう。このような選択はホース工業に於ける配合者に公知である。
エンジニアリング樹脂含有層がタイヤインナーライナーとして使用されるとき、本発明のタイヤインナーライナー組成物は、動力車タイヤ、例えばトラックタイヤ、バスタイヤ、乗用車、オートバイタイヤ、モペットタイヤ、全地勢走行車タイヤ(all terrain vehicle tire)等のためのインナーライナーを製造する際に使用することができる。更に、このような層は、非動力車、例えば自転車用に意図されるタイヤに於いて使用することができる。
第一の層、例えばフィルム若しくはシート又はタイヤカーカス層は、典型的には、高ジエンゴムを含む組成物である。或いは、このような第一の層は、ホース構造体のチューブ状層であってよい。この層は、また、強化繊維、例えばタイヤコード又はタイヤ応用若しくはホース応用に於いて有用である他の適当な強化材からなっていてよい。
任意的な第二の疎水性フィルム層を使用しない場合、第二の層は、典型的には、以下に詳細に説明するような動的に加硫されたアロイ(DVA)組成物であり、典型的には、シート又はフィルムの形で存在するが、ホース構造体のチューブ状層の形で存在することができる。任意的な第二の疎水性フィルム層を使用する場合、DVA層は第三の層である。
疎水性層は、典型的には、例えば押出加工又はカレンダリング加工の使用によって形成される、シート又はフィルムの形で存在し、これは、単一押出又はカレンダリング操作に於いて複数層を形成することによって導入される。
ハロゲン化ゴムは、少なくとも約0.1モル%のハロゲンを有するゴムとして定義され、このようなハロゲンは臭素、塩素及びヨウ素からなる群から選択される。本発明に於いて有用である好ましいハロゲン化ゴムには、ハロゲン化イソブチレン系ホモポリマー又はコポリマーが含まれる。これらのポリマーは、C4〜C7イソモノオレフィン誘導単位、例えばイソブチレン誘導単位と少なくとも1種の他の重合性単位とのランダムコポリマーとして記載することができる。本発明の一つの態様に於いて、ハロゲン化イソブチレン系コポリマーは、ブチル型ゴム又は分枝鎖ブチル型ゴム、特にこれらのエラストマーの臭素化版である。(有用な不飽和ブチルゴム、例えばオレフィン又はイソオレフィンのホモポリマー及びコポリマー並びに本発明のために適している他の種類のエラストマーは、公知であり、RUBBER TECHNOLOGY 209−581(Maurice Morton編、Chapman & Hall 1995)、THE VANDERBILT RUBBER HANDBOOK 105−122(Robert F.Ohm編、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.1990)並びに8 KIRK−OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY 934−955(John Wiley & Sons,Inc.第4版、1993)中のEdward Kresge及びH.C.Wangに記載されている)。
ブチルゴムは、典型的には、モノマーの混合物を反応させることによって製造され、この混合物は、少なくとも(1)C4〜C12イソオレフィンモノマー成分、例えばイソブチレンと(2)マルチオレフィンモノマー成分とを有する。このイソオレフィンは、一つの態様に於いて、全モノマー混合物の70〜99.5重量%の範囲内であり、他の態様に於いて、85〜99.5重量%の範囲内である。このマルチオレフィン成分は、モノマー混合物中に、一つの態様に於いて、30〜0.5重量%、他の態様に於いて、15〜0.5重量%で存在する。更に他の態様に於いて、モノマー混合物の8〜0.5重量%はマルチオレフィンである。イソオレフィンは、好ましくはC4〜C12化合物であり、その限定されない例はイソブチレン、イソブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン、1−ブテン、2−ブテン、メチルビニルエーテル、インデン、ビニルトリメチルシラン、ヘキセン及び4−メチル−1−ペンテンのような化合物である。マルチオレフィンは、C4〜C14マルチオレフィン、例えばイソプレン、ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、ミルセン、6,6−ジメチル−フルベン、ヘキサジエン、シクロペンタジエン及びピペリレン並びに欧州特許第0 279 456号及び米国特許第5,506,316号及び米国特許第5,162,425号に開示されているような他のモノマーである。他の重合性モノマー、例えばスチレン及びジクロロスチレンも、ブチルゴムでの単独重合又は共重合のために適している。本発明に於いて有用なブチルゴムポリマーの一つの態様は95〜99.5重量%のイソブチレンを、0.5〜8重量%のイソプレン又は更に他の態様に於いて0.5重量%〜5.0重量%のイソプレンと反応させることによって得られる。ブチルゴム及びそれらの製造方法は、例えば米国特許第2,356,128号、米国特許第3,968,076号、米国特許第4,474,924号、米国特許第4,068,051号及び米国特許第5,532,312号中に詳細に記載されている。
ハロゲン化ブチルゴムは、上記のブチルゴム生成物のハロゲン化によって製造される。ハロゲン化は、任意の手段によっても実施することができ、本発明は、ここでハロゲン化方法によって限定されない。ブチルポリマーのようなポリマーをハロゲン化する方法は、米国特許第2,631,984号、米国特許第3,099,644号、米国特許第4,288,575号、米国特許第4,554,326号、米国特許第4,632,963号、米国特許第4,681,921号、米国特許第4,650,831号、米国特許第4,384,072号、米国特許第4,513,116号及び米国特許第5,681,901号に開示されている。一つの態様に於いて、ブチルゴムは、ヘキサン希釈剤中で、4〜60℃で、ハロゲン化剤として臭素(Br2)又は塩素(Cl2)を使用してハロゲン化される。米国特許第4,288,575号に開示されているように、後処理したハロゲン化ブチルゴムを使用することもできる。ハロゲン化ブチルゴムは、典型的には、約20〜約70のムーニー粘度(125℃でのML1+8)、例えば、他の態様に於いて、約25〜約55のムーニー粘度を有する。ハロゲン含有量は、典型的には、ハロゲン化ブチルゴムの重量基準で約0.1〜10重量%、例えば約0.5〜5重量%、或いは、約0.8〜約2.5重量%、例えば約1〜約2重量%である。
本発明に於いて有用なハロゲン化ブチルゴムの商業的態様は、Bromobutyl2222(エクソンモービル ケミカル カンパニー(ExxonMobil Chemical Company))である。そのムーニー粘度は、典型的には、約27〜37(125℃でのML1+8、ASTM 1646)であり、その臭素含有量はBromobutyl2222に関して約1.8〜2.2重量%である。更に、メーカーによって示されたようなBromobutyl2222の硬化特性は、下記の通りである。MHは約28〜40dN・mであり、MLは約7〜18dN・m(ASTM D2084)である。本発明に於いて有用なハロゲン化ブチルゴムの他の商業的態様は、Bromobutyl2255(エクソンモービル ケミカル カンパニー)である。そのムーニー粘度は、約41〜51(125℃でのML1+8、ASTM D1646)であり、その臭素含有量は約1.8〜2.2重量%である。更に、メーカーによって開示されたようなその硬化特徴は、下記の通りである。MHは34〜48dN・mであり、MLは11〜21dN・m(ASTM D2084)である。
ハロゲン化ブチルゴムの他の有用な態様は、ハロゲン化された分岐した又は「星状分岐した(star-branched)」ブチルゴムである。これらのゴムは、例えば欧州特許第0 678 529 B1号、米国特許第5,182,333号及び米国特許第5,071,913号(それぞれ、参照して本明細書に含める)に記載されている。一つの態様に於いて、星状分岐したブチルゴム(「SBB」)は、ブチルゴム及びポリジエン又はブロックコポリマーを含む組成物である。本発明の目的のために、SBBの形成方法は制限ではない。ポリジエン、ブロックコポリマー又は分岐剤(以下「ポリジエン」)は、典型的には、カチオン的に反応性であり、ブチル又はハロゲン化ブチルゴムの重合の間に存在するか又はSBBを形成するためにブチルゴムとブレンドすることができる。分岐剤又はポリジエンは、任意の適当な分岐剤であってもよく、本発明は、SBBを製造するために使用されるポリジエン又は分岐剤の種類に制限されない。
一つの態様に於いて、SBBは、上記のようなブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムと、スチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリピペリレン、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、スチレン−ブタジエン−スチレン及びスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーからなる群から選択されたポリジエン及び部分的に水素化されたポリジエンのコポリマーとの組成物である。ポリジエンは、重量%での全モノマー含有量基準で、典型的には0.3重量%よりも多く、或いは約0.3〜約3重量%又は約0.4〜2.7重量%で存在してよい。
好ましくは、本発明に於いて使用される分岐した又は「星状分岐した」ブチルゴムは、ハロゲン化される。一つの態様に於いて、ハロゲン化された星状分岐したブチルゴム(「HSBB」)は、ハロゲン化された又はされていないブチルゴム及びハロゲン化された又はされていないポリジエン若しくはブロックコポリマーを含む。このハロゲン化方法は米国特許第4,074,035号、米国特許第5,071,913号、米国特許第5,286,804号、米国特許第5,182,333号及び米国特許第6,228,978号に詳細に記載されている。本発明は、HSBBを形成する方法によって制限されない。ポリジエン/ブロックコポリマー又は分岐剤(以下「ポリジエン」)は、典型的には、カチオン的に反応性であり、ブチル又はハロゲン化ブチルゴムの重合の間に存在するか又はHSBBを形成するためにブチル又はハロゲン化ブチルゴムとブレンドすることができる。分岐剤又はポリジエンは、任意の適当な分岐剤であってもよく、本発明はHSBBを製造するために使用されるポリジエンの種類によって制限されない。
一つの態様に於いて、HSBBは、典型的には、上記のようなハロゲン化ブチルゴム並びにスチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリピペリレン、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン及びスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーからなる群から選択されたポリジエン及び部分的に水素化されたポリジエンのコポリマーからなる組成物である。ポリジエンは、重量%での全モノマー含有量基準で、典型的には約0.3重量%よりも多く、或いは約0.3〜3重量%又は約0.4〜2.7重量%で存在してよい。
本発明に於いて有用なHSBBの商業的態様は、約27〜37のムーニー粘度(125℃でのML1+8、ASTM D1646)及び約2.2〜2.6重量%の臭素含有量を有する、Bromobutyl6222(エクソンモービル ケミカル カンパニー)である。更に、メーカーによって開示されたようなBromobutyl6222の硬化特徴は、下記の通りである。MHは24〜38dN・mであり、MLは6〜16dN・m(ASTM D2084)である。
好ましいイソオレフィン/パラ−アルキルスチレンコポリマーには、C4〜C7イソオレフィン、例えば、イソブチレン及びハロメチルスチレンを含むランダムコポリマーが含まれる。ハロメチルスチレンは、オルト−、メタ−又はパラ−アルキル置換スチレンであってよい。一つの態様に於いて、ハロメチルスチレンは、少なくとも80重量%、更に好ましくは少なくとも90重量%のパラ異性体を含有するp−ハロメチルスチレンである。「ハロ」基は、任意のハロゲン、望ましくは塩素又は臭素であってよい。このコポリマーには、また、スチレンモノマー単位上に存在するアルキル置換基の少なくとも幾らかが、ベンジル性ハロゲン又は後で更に記載する他の官能基を含有する、官能化された共重合体が含まれてよい。これらの共重合体は、本明細書に於いて、「ハロメチルスチレンを含むイソオレフィンコポリマー」又は単に「イソオレフィンコポリマー」として参照する。
好ましいイソオレフィンコポリマーには、イソブチレン又はイソブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン、1−ブテン、2−ブテン、メチルビニルエーテル、インデン、ビニルトリメチルシラン、ヘキセン及び4−メチル−1−ペンテンからなる群から選択されたモノマーが含まれていてよい。好ましいイソオレフィンコポリマーは、また、更に、マルチオレフィン、好ましくはC4〜C14マルチオレフィン、例えばイソプレン、ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、ミルセン、6,6−ジメチル−フルベン、ヘキサジエン、シクロペンタジエン及びピペリレン並びに欧州特許第279,456号及び米国特許第5,506,316号及び米国特許第5,162,425号に開示されているような他のモノマーからなっていてよい。イソオレフィンコポリマー中の望ましいスチレン系モノマーには、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、メトキシスチレン、インデン及びインデン誘導体並びにこれらの組合せが含まれる。
好ましいイソオレフィンコポリマーは、ポリマー鎖に沿ってランダムに空間を空けた下記のモノマー単位:
Figure 0005183637
(式中、R及びR1は、独立に、水素、低級アルキル、好ましくはC1〜C7アルキル及び第一級又は第二級アルキルハライドであり、Xは官能基、例えばハロゲンである)
を含有する共重合体として特徴付けることができる。望ましいハロゲンは、塩素、臭素又はこれらの組合せである。好ましくは、R及びR1は、それぞれ、水素である。−CRR1H及び−CRR1X基は、オルト、メタ又はパラ位で、好ましくはパラ位で、スチレン環上で置換されていてよい。一つの態様に於いて、共重合体構造中に存在するp−置換スチレンの60モル%以下は、上記の官能化された構造(2)であってよく、他の態様に於いて、0.1〜5モル%であってよい。更に他の態様に於いて、官能化された構造(2)の量は、0.4〜1モル%である。官能基Xは、ハロゲン又は他の基、例えばカルボン酸;カルボキシ塩;カルボキシエステル、アミド及びイミド;ヒドロキシ;アルコキシド;フェノキシド;チオレート;チオエーテル;キサンテート;シアニド;シアネート;アミノ及びこれらの混合物による、ベンジル性ハロゲンの求核的置換によって含有させることができる幾つかの他の官能基であってよい。これらの官能化されたイソモノオレフィンコポリマー、これらの製造方法、官能化方法及び硬化は、米国特許第5,162,445号に更に具体的に開示されている。
イソブチレンとp−メチルスチレンとのこのようなコポリマーの最も有用なものは、0.5〜20モル%のp−メチルスチレンを含有するもの(但し、ベンジル環上に存在するメチル置換基の60モル%以下は、臭素又は塩素原子、好ましくは臭素原子を含有する(p−ブロモメチルスチレン))及びそれらの酸又はエステル官能化版(但し、ハロゲン原子は、無水マレイン酸により又はアクリル酸若しくはメタクリル酸官能基によって置換されている)である。これらの共重合体は、「ハロゲン化ポリ(イソブチレン−共−p−メチルスチレン)」又は「臭素化ポリ(イソブチレン−共−p−メチルスチレン)」と命名され、商品名EXXPRO(登録商標)エラストマー(エクソンモービル ケミカル カンパニー、テキサス州ヒューストン)で市販されている。用語「ハロゲン化」又は「臭素化」の使用は、コポリマーのハロゲン化の方法に制限されず、単にイソブチレン誘導単位、p−メチルスチレン誘導単位及びp−ハロメチルスチレン誘導単位からなるコポリマーの説明的である。
これらの官能化されたポリマーは、好ましくはポリマーの少なくとも95重量%が、ポリマーの平均p−アルキルスチレン含有量の10%以内のp−アルキルスチレン含有量を有するように、実質的に均質な組成分布を有する。更に好ましいポリマーは、また、5よりも小さい、更に好ましくは2.5よりも小さい狭い分子量分布(Mw/Mn)、約200,000〜約2,000,000の範囲内の好ましい粘度平均分子量及びゲル浸透クロマトグラフィーによって決定したときの約25,000〜約750,000の範囲内の好ましい数平均分子量によって特徴付けられる。
好ましいハロゲン化ポリ(イソブチル−共−p−メチルスチレン)ポリマーは、一般的に、約0.1〜約5重量%のブロモメチル基を含有する臭素化ポリマーである。更に他の態様に於いて、ブロモメチル基の量は、約0.2〜約2.5重量%である。他の方法で表すと、好ましいコポリマーは、ポリマーの重量基準で、約0.05〜約2.5モル%の臭素、更に好ましくは約0.1〜約1.25モル%の臭素を含有し、そして環ハロゲン又はポリマー主鎖中のハロゲンを実質的に含有しない。本発明の一つの態様に於いて、共重合体はC4〜C7イソモノオレフィン誘導単位、p−メチルスチレン誘導単位及びp−ハロメチルスチレン誘導単位のコポリマーであり、ここでp−ハロメチルスチレン単位は、共重合体中に、共重合体基準で約0.4〜約1モル%存在する。他の態様に於いて、p−ハロメチルスチレンは、p−ブロモメチルスチレンである。ムーニー粘度(1+8、125℃、ASTM D1646、修正)は、約30〜約60ムーニー単位である。
他の態様に於いて、コポリマーの中に含有されているイソオレフィン及びp−アルキルスチレンのトリアドフラクション(triad fraction)とp−アルキルスチレンのモル%との間の関係は、下記のコポリマー序列分布式によって説明され、コポリマー序列分布パラメーター、mによって特徴付けられる。
F=1−{mA/(1+mA)}
式中、mは、コポリマー序列分布パラメーターであり、
Aはコポリマー中のp−アルキルスチレン対イソオレフィンのモル比であり、そして
Fは、コポリマー中のp−アルキルスチレン−イソオレフィン−p−アルキルスチレントリアドフラクションである。
この式の最善の適合は、特別の希釈剤中のイソオレフィン及びp−アルキルスチレンの共重合のためのmの値をもたらす。或る態様に於いて、mは38よりも小さく、或いは36よりも小さく、或いは35よりも小さく、或いは30よりも小さい。他の態様に於いて、mは1〜38、或いは1〜36、或いは1〜35、或いは1〜30である。このような特徴を有するコポリマーは、国際特許出願公開第2004058825号及び国際特許出願公開第2004058835号に開示されている。
他の態様に於いて、イソオレフィン/パラ−アルキルスチレンコポリマーは、長鎖分岐を実質的に含有していない。本発明の目的のために、実質的に長鎖分岐を含有しないポリマーは、g′vis.avg.が、下記のような三重検出サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって決定されたとき、0.978以上、或いは0.980以上、或いは0.985以上、或いは0.990以上、或いは0.995以上、或いは0.998以上、或いは0.999以上であると決定されるポリマーであると定義される。このようなポリマーは、国際特許出願公開第2004058825号及び国際特許出願公開第2004058835号に開示されている。
他の態様に於いて、ハロゲン化ゴムコポリマーの中に含有されているイソオレフィン及びマルチオレフィンのトリアドフラクションとマルチオレフィンのモル%との間の関係は、下記のコポリマー序列分布式によって説明され、コポリマー序列分布パラメーター、mによって特徴付けられる。
F=mA/(1+mA)2
式中、mは、コポリマー序列分布パラメーターであり、
Aはコポリマー中のマルチオレフィン対イソオレフィンのモル比であり、そして
Fは、コポリマー中のイソオレフィン−マルチオレフィン−マルチオレフィントリアドフラクションである。
コポリマーの中に含有されているイソオレフィン及びマルチオレフィンのトリアドフラクション並びにマルチオレフィンのモル%の測定は、後で記載する。この式の最善の適合は、それぞれの希釈剤中のイソオレフィン及びマルチオレフィンの共重合のためのmの値をもたらす。或る態様に於いて、mは1.5よりも大きく、或いは2.0よりも大きく、或いは2.5よりも大きく、或いは3.0よりも大きく、或いは3.5よりも大きい。他の態様に於いて、mは1.10〜1.25、或いは1.15〜1.20、或いは1.15〜1.25であり、或いはmは約1.20である。これらの特徴を有するハロゲン化ゴムは、国際特許出願公開第2004058825号及び国際特許出願公開第2004058835号に開示されている。
他の態様に於いて、ハロゲン化ゴムは、長鎖分岐を実質的に含有していない。本発明の目的のために、実質的に長鎖分岐を含有しないポリマーは、g′vis.avg.が、下記のような三重検出SECによって決定されたとき、0.978以上、或いは0.980以上、或いは0.985以上、或いは0.990以上、或いは0.995以上、或いは0.998以上、或いは0.999以上であると決定されるポリマーであると定義される。ポリマー中の長鎖分岐の存在又は不存在は、三重検出SECを使用して決定される。三重検出SECは、Precision Detectors(マサチューセッツ州ベリングハム(Bellingham))PD2040光散乱検出器、Viscotek(テキサス州ヒューストン)モデル150R粘度計検出器及びWaters示差屈折率検出器(150Cで積分)を備えた、40℃で操作するWaters(マサチューセッツ州ミルフォード(Milford))150Cクロマトグラフで実施する。検出器は、直列で、最初に光散乱検出器、第二に粘度計検出器、そして第三に示差屈折率検出器に接続される。テトラヒドロフランを溶離剤(0.5mL/分)として、3つのPolymer Laboratories,Ltd.(英国Shropshire)10ミクロン混合−B/LS GPCカラムの1組と共に使用する。計器は、16個の狭いポリスチレン標準物質(Polymer Laboratories,Ltd.)に対して較正する。データはTriSECソフトウエア(Viscotek)で取得し、分析のためにWaveMetric’s Igor Proプログラム(オレゴン州Lake Oswego)の中にインポートする。極限粘度数(粘度計検出器によって決定された[η]linear)と分子量(光散乱検出器によって決定されたMw)との間の関係を確立するために、線状ポリイソブチレンを使用する。[η]linearとMwとの間の関係は、マーク−ホーウィンクの式によって表される。
[η]linear=KMw α
ここで、パラメーターK及びαは、Mwに対する極限粘度数の二重対数プロットから得られ、アルファは勾配であり、Kは切片である。線状標準物質について確立された関係からの顕著な偏差は、長鎖分岐の存在を示す。一般的に、線状関係からのより顕著な偏差を示すサンプルは、より顕著な長鎖分岐を含有する。尺度係数g′は、また、決定された線状関係からの偏差を示す。
[η]sample=g′[η]linear
ここで、g′の値は、1以下であり且つ0以上であると定義される。g′が、1に等しいか又は1にほぼ等しいとき、ポリマーは線状であると考えられる。g′が、1よりも著しく小さいとき、サンプルは、分岐した長鎖である。例えばE.F.Casassa及びG.C.Berry、”Comprehensive Polymer Science”、第2巻、(71−120)、G.Allen及びJ.C.Bevington編、Pergamon Press、ニューヨーク、1988参照。三重検出SECに於いて、g′は、クロマトグラフィー曲線のそれぞれのデータスライス(data slice)について計算される。粘度平均g′又はg′vis.avg.は、分子量分布全体に亘って計算される。尺度係数g′vis.avg.は、サンプルの平均極限粘度数から計算される。
g′vis.avg.=[η]avg./(KMw α
他の好ましいハロゲン化ゴムには、国際特許出願公開第01/21672A1号に記載されているようなハロゲン化イソブチレン−p−メチルスチレン−イソプレンコポリマーが含まれる。
流体透過防止層及びタイ層中で有用であるハロゲン化ゴムは、同じで又は異なっていてよい。
本発明の目的のために、エンジニアリング樹脂は、500MPaよりも大きいヤング率及び好ましくは30℃で60×10-12cc cm/cm2 sec cmHgよりも小さい空気透過係数を有し、これらに限定されないが、下記のものの1種又はそれ以上を含む、任意の熱可塑性ポリマー、コポリマー又はこれらの混合物であるとして定義される。
a)ポリアミド樹脂:ナイロン6(N6)、ナイロン66(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン6/66コポリマー(N6/66)、ナイロン6/66/610(N6/66/610)、ナイロンMXD6(MXD6)、ナイロン6T(N6T)、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー;
b)ポリエステル樹脂:ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、PET/PEIコポリマー、ポリアクリレート(PAR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミド二酸/ポリブチレンテレフタレートコポリマー及びその他の芳香族ポリエステル;
c)ポリニトリル樹脂:ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル−スチレンコポリマー(AS)、メタクリロニトリル−スチレンコポリマー、メタクリロニトリル−スチレン−ブタジエンコポリマー;
d)ポリメタクリレート樹脂:ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート;
e)ポリビニル樹脂(例示のため、限定されず):酢酸ビニル(EVA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ビニルアルコール/エチレンコポリマー(EVOA)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニル/ポリビニリデンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー;
f)セルロース樹脂:酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース;
g)フッ素樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロロフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー(ETFE);
h)ポリイミド樹脂:芳香族ポリイミド;
i)ポリスルホン;
j)ポリアセタール;
k)ポリアクトン;
l)ポリフェニレンオキシド及びポリフェニレンスルフィド;
m)スチレン−無水マレイン酸;
n)芳香族ポリケトン並びに
o)a)〜n)(含む)の任意の及び任意の混合物並びにa)〜n)(含む)のそれぞれ内の例示的又は実例を挙げたエンジニアリング樹脂のいずれかの混合物。
本発明の目的のために、エンジニアリング樹脂のこの定義は、オレフィンのポリマー、例えばポリエチレン及びポリプロピレンを除外する。
好ましいエンジニアリング樹脂には、ポリアミド樹脂及びこれらの混合物が含まれ、特に好ましい樹脂には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン11、ナイロン12及びこれらのブレンドが含まれる。
また、高ジエンモノマーゴムとして参照される、高ジエン含有量ゴム又はエラストマーは、典型的には少なくとも50モル%、典型的には少なくとも約60モル%〜約100モル%、更に好ましくは少なくとも約70モル%〜約100モル%、更に好ましくは少なくとも約80モル%〜約100モル%のC4〜C12ジエンモノマーを含むゴムである。
有用な高ジエンモノマーゴムには、オレフィン若しくはイソオレフィン及びマルチオレフィンのホモポリマー及びコポリマー又はマルチオレフィンのホモポリマーが含まれる。これらは公知であり、RUBBER TECHNOLOGY、179−374(Maurice Morton編、Chapman & Hall 1995)及びTHE VANDERBILT RUBBER HANDBOOK 22−80(Robert F.Ohm編、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.1990)に記載されている。高ジエンモノマーゴムの好ましい例には、ポリイソプレン、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が含まれ、これらは単独で又は組合せ及び混合物で使用することができる。
高ジエンモノマーゴムの他の有用なグループには、スチレン系ブロックコポリマー、例えば5重量%〜95重量%、好ましくは10重量%〜85重量%、更に好ましくは15重量%〜70重量%のスチレン含有量を有するものが含まれる。好ましいスチレン系ブロックコポリマー(SBC)には、一般的に、熱可塑性ブロック部分A及びエラストマー性ブロック部分Bを含むものが含まれる。ブロック部分Aは、硬質ブロックであり、ポリマーの使用温度で結晶性又はガラス状ドメインを形成するために十分に高いガラス転移温度を有する材料から誘導される。このような硬質ブロックは、一般的に、コポリマー中の他の硬質ブロックと共に、強い物理的「架橋」又はアグロメレートを形成する。硬質ブロック部分Aは、一般的に、スチレン、α−メチルスチレン、他のスチレン誘導体又はこれらの混合物のようなモノマーから誘導されるポリビニルアレーンからなる。硬質ブロック部分Aは、また、スチレン系モノマー、例えば上記のもの及びオレフィン系モノマー、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソプレン、ブタジエン及びこれらの混合物から誘導されるコポリマーであってよい。本発明のための有用なこのようなポリマーには、ポリマーのガラス転移温度、Tgが約−50℃よりも低くなくてはならないように、典型的には、約50%よりも少ないガラス状相が含まれる。
一つの態様に於いて、硬質ブロック部分Aは、約1,000〜約200,000、好ましくは約2,000〜約100,000、更に好ましくは約5,000〜約60,000の数平均分子量を有するポリスチレンである。典型的には、硬質ブロック部分Aは、コポリマーの全重量の、約5%〜約80%、好ましくは約10%〜約70%、更に好ましくは約10〜約50%を構成する。
Bブロックを形成する材料は、好ましくは、これらの作動温度で結晶性又はガラス状ドメインが形成されないように、ポリマーの使用温度で十分に低いガラス転移温度を有する。従って、Bブロックは、典型的には、軟質ブロックとして見なされる。軟質ブロック部分Bは、典型的には、炭素数約4〜約6の共役脂肪族ジエンモノマー又は炭素数約2〜約6の線状アルケンモノマーから誘導されるオレフィン系ポリマーである。適当なジエンモノマーには、ブタジエン、イソプレン等が含まれ、一方、適当なアルケンモノマーには、エチレン、プロピレン、ブテン等が含まれ、それぞれの場合に、混合物も適している。軟質ブロック部分Bは、好ましくは、実質的に無定形のポリオレフィン、例えばエチレン/プロピレンポリマー、エチレン/ブテンポリマー、ポリイソプレン、ポリブタジエン等又はこれらの混合物からなる。軟質ブロックBの数平均分子量は、典型的には、約1,000〜約300,000、好ましくは約10,000〜約200,000、更に好ましくは約20,000〜約100,000である。
典型的には、軟質ブロック部分Bは、コポリマーの全重量の、約20%〜約90%、好ましくは約30%〜約80%、更に好ましくは約40〜約80%を含んでなる。
ここに記載した組成物中に使用するための適当なSBCには、少なくとも1種の実質的に熱可塑性のブロック部分A及び少なくとも1種の実質的にエラストマー性のブロック部分Bが含まれる。SBCは、多数のブロックを有していてよい。
一つの態様に於いて、SBCは、A−Bジブロックコポリマーであってよい。他の態様に於いて、ブロックコポリマーは、A−B−Aトリブロックコポリマーであってよい。更に他の態様に於いて、SBCは、A−B−A−Bテトラブロックコポリマー又はA−B−A−B−Aペンタブロックコポリマーとして選択することができる。
他の態様に於いて、SBCは、エラストマー性中間ブロックB並びに熱可塑性性末端ブロックA及びA′(但し、A及びA′は異なったビニルアレーンモノマーから誘導されてよい)を有するトリブロックコポリマーである。他の態様に於いて、SBCは、2つより多いAブロック及び/又は1つより多いBブロックを有し、ここで、それぞれのAブロックは、同じ又は異なるビニルアレーンモノマーから誘導されてよく、そしてそれぞれのBブロックは、同じ又は異なるオレフィン系モノマーから誘導されてよい。
SBCは、また、3つ又はそれ以上のアームを有し、それぞれのアームがB−A、B−A−B−A又は類似の型のコポリマーであり、そしてBブロックがラジカルポリマーの中心部分又はその付近にある、ラジカルであってよい。他の態様に於いて、SBCは、4つ、5つ又は6つのアームを有していてよい。
一つの態様に於いて、オレフィン系ポリマーブロックは少なくとも約50重量%のブロックコポリマーを含む。オレフィン性二重結合中の不飽和は、選択的に水素化されて、酸化性分解に対する感受性を低下させることができ、このような水素化は、また、エラストマー特性への有利な影響を有する。例えばポリイソプレンブロックは、選択的に水素化又は還元されて、エチレン−プロピレンブロックを形成することができる。一つの態様に於いて、ビニルアレーンブロックは、典型的には、少なくとも約10重量%のSBCを含む。しかしながら、より高いビニルアレーン含有量を、高い弾性特性及び低い応力緩和特性のために選択することができる。
ここに記載したポリマー組成物中に含有させるために使用する代表的な適当なSBCは、スチレン−オレフィン−スチレントリブロックコポリマー、例えばスチレン−ブタジエン−スチレン(S−B−S)、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン(S−EB−S)、スチレン−エチレン/プロピレン−スチレン(S−EP−S)、スチレン−イソプレン−スチレン(S−I−S)及びこれらの混合物である。SBCは、選択されたSBC又はSBCのブレンドであってよい。
一つの態様に於いて、ここに記載したポリマー組成物中に使用するSBCは、約10重量%を超えるスチレン含有量を有するポリスチレン−エチレン/ブチレン−ポリスチレンブロックコポリマーである。より高いスチレン含有量で、ポリスチレンブロック部分は、一般的に、比較的高い分子量を有する。
一つの態様に於いて、SBCは約0.01〜約150dg/分のメルトフローレートを有する。他の態様に於いて、SBCは約0.1〜約100dg/分のメルトフローレートを有する。更に他の態様に於いて、SBCは約1〜約75dg/分のメルトフローレートを有する(メルトフローレートのそれぞれは、ASTM D1238、2.16kg及び230℃によって測定する)。
一つの態様に於いて、組成物には、スチレン誘導単位並びにエチレン誘導単位、ブタジエン誘導単位、イソプレン誘導単位、イソブチレン誘導単位からなる群から選択された少なくとも1種の他の単位を含むトリブロックセグメントを含んでなるSBCが含まれ、ここでスチレン系ブロックコポリマーは、20重量%よりも少ないジブロックセグメントから構成される。他の態様に於いて、組成物には、SIS、SBS、SEBS、SEPS及びSIBS(スチレン−イソプレン−ブタジエン−スチレン)単位からなる群から選択されたセグメントを含んでなるSBCが含まれ、ここでスチレン系ブロックコポリマー中のジエン単位の約5%〜約95%は水素化されている。
ここに記載したポリマー組成物中に使用する代表的なSBCは、Dexco Polymers LPから、名称Vector(登録商標)で及びテキサス州ヒューストン(Houston)のKraton Polymersから、名称Kraton(登録商標)で市販されている。
一般的に、ポリマー組成物、例えばタイヤを製造するために使用されるものは、完成タイヤ製品に架橋される。架橋又は加硫は、硬化剤及び/又は促進剤の含有によって達成され、このような試薬の総合混合物は、典型的には、硬化「系」として参照される。加硫されたゴム配合物の物理的性質、性能特性及び耐久性が、加硫反応の間に形成された架橋の数(架橋密度)及び種類に直接関係していることが知られている。(例えば、Helt等、The Post Vulcanization Stabilization for NR、RUBBER WORLD 18−23(1991)参照)。硬化剤には、エラストマーの硬化を容易にする又はこれに影響を与える前記の成分が含まれ、一般的に、前記のように、金属、促進剤、硫黄、過酸化物及び当該技術分野で一般的な他の試薬が含まれる。架橋又は硬化剤には、例えば硫黄、酸化亜鉛及び脂肪酸並びにこれらの混合物の少なくとも1種が含まれる。過酸化物含有硬化系も使用できる。一般的に、ポリマー組成物は、硬化剤、例えば硫黄、金属酸化物(即ち、酸化亜鉛、ZnO)、有機金属化合物、ラジカル開始剤等を添加すること及び組成物又は混合物を加熱することにより、架橋させることができる。「動的加硫」として知られている方法を使用するとき、この方法は、少なくとも1種の加硫性ゴム、エラストマー又はポリマー及び少なくとも1種の加硫性成分のための加硫剤(群)を使用して加硫することができない少なくとも1種のエラストマー又はポリマーを含む組成物中の、少なくとも1種の加硫性成分を、実質的に同時に混合し、そして加硫又は架橋するように変えられる。(例えば、特許文献6及びその中で引用された文献参照)。特に、下記のもの、即ちZnO、CaO、MgO、Al23、CrO3、FeO、Fe23及びNiOは、本発明に於いて機能し得る一般的な硬化剤である。これらの金属酸化物は、対応する金属ステアリン酸塩錯体(例えば、Zn、Ca、Mg及びAlのステアリン酸塩)又はステアリン酸及び硫黄化合物若しくはアルキルペルオキシド化合物と連係して使用することができる。(例えば、Formulation Design and Curing Characteristics of NBR Mixes for Seals、RUBBER WORLD 25−30(1993)参照)。この硬化剤(群)に、エラストマー組成物の加硫のための促進剤が、しばしば添加される。少なくとも1種の促進剤の使用を伴う又は伴わない硬化剤(群)は、しばしば、当該技術分野に於いて、エラストマー(群)のための硬化「系」として参照される。硬化系は、特に、高ジエンゴム及び低い反応性のエラストマーの混合物を使用する場合に、有利な効果のために、典型的には1種より多い硬化剤が使用されるので、使用する。
高度に不透過性層を形成するための、エンジニアリング樹脂の存在下での動的加硫の目的のために、飽和ハロゲン化ポリマーを加硫することができる任意の一般的な硬化剤系を、少なくとも1種の、C4〜C7イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのエラストマー性ハロゲン化コポリマーを加硫するために使用することができる。但し、選択された熱可塑性エンジニアリング樹脂(群)が、過酸化物がこれらの樹脂自体を架橋させるようなものであるとき、エンジニアリング樹脂が、それ自体、加硫又は架橋し、それによって、過剰に硬化した非熱可塑性性組成物になるので、過酸化物硬化剤は本発明の実施から特に排除される場合を除く。本発明のエラストマー性ハロゲン化コポリマー成分のための適切な硬化剤系には、ステアリン酸亜鉛又はステアリン酸と組み合わせた酸化亜鉛並びに任意的に、下記の促進剤又は加硫剤、即ち硫黄と組み合わせて使用される、Permalux(ホウ酸ジカテコールのジ−オルト−トリルグアニジン塩);HVA−2(m−フェニレンビスマレイミド);Zisnet(2,4,6−トリメルカプト−5−トリアジン);ZDEDC(亜鉛ジエチルジチオカルバマート)及びまた本発明の目的のために他のジチオカルバマートを含む;Tetrone A(ジペンタメチレンチウラムヘキサスルフィド);Vultac5(アルキル化フェノールジスルフィド);SP1045(フェノールホルムアルデヒド樹脂);SP1056(臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂);DPPD(ジフェニルフェニレンジアミン);サリチル酸、オルト−ヒドロキシ安息香酸;木材ロジン、アビエチン酸並びにTMTDS(テトラメチルチウラムジスルフィド)の1種又はそれ以上が含まれる。
動的加硫は、空気透過防止層のエラストマー性ハロゲン含有コポリマーを、少なくとも部分的に、好ましくは完全に加硫するための条件で実施される。
本明細書中で参照されるポリマー及び/又はエラストマーに関して、用語「硬化された」、「加硫された」又は「架橋された」は、例えば鎖延長又はポリマー若しくはエラストマーからなるポリマー鎖の間の架橋の間に、このような工程を受けているエラストマーが、タイヤ用途に供されるとき、硬化反応からもたらされる必要な機能特性を与えることができる程度まで結合を形成することからなる化学反応を指す。本発明の目的のために、このような硬化反応の絶対的完結は、エラストマー含有組成物が、「硬化された」、「加硫された」又は「架橋された」と考えられるために必要ではない。例えば、本発明の目的のために、タイ層を含むタイヤは、それが成分であるタイヤが、製造の間及び後に、必要な製品仕様試験に合格するとき十分に硬化されており、車両に使用するとき満足できるように性能を発揮する。更に、追加の硬化時間が、追加の架橋を作るとしても、この組成物は、タイヤを使用に供するとき、満足できるほど十分に又は実質的に硬化され、加硫され又は架橋されている。公知のツール及び標準的技術を使用する限定された実験で、当業者は、タイ層組成物中に使用するために選択されたエラストマー(群)及びポリマー(群)のために必要な、適当な又は最適の硬化時間並びにタイヤを製造するために使用される、架橋剤(群)及び促進剤(群)の量及び種類並びに硬化温度を容易に決定することができる。
促進剤には、アミン、グアニジン、チオウレア、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、スルフェンイミド、チオカーバメート、キサンテート等が含まれる。硬化プロセスの促進は、この組成物に、或る量の促進剤を添加することによって達成できる。天然ゴムの促進された加硫についての機構には、硬化剤、促進剤、活性化剤及びポリマーの間の複雑な相互作用が含まれる。理想的には、利用可能な硬化剤の全部が、2つのポリマー鎖を一緒に結合し、ポリマーマトリックスの全体強度を増強する、有効な架橋の形成に消費される。多数の促進剤が当該技術分野で公知であり、これには、これらに限定されないが、下記のもの、即ち、ステアリン酸、ジフェニルグアニジン(DPG)、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、4,4’−ジチオジモルホリン(DTDM)、テトラブチルチウラムジスルフィド(TBTD)、2,2’−ベンゾチアジルジスルフィド(MBTS)、ヘキサメチレン−1,6−ビスチオ硫酸二ナトリウム塩二水和物、2−(モルホリノチオ)ベンゾチアゾール(MBS又はMOR)、90%のMORと10%のMBTSとの組成物(MOR90)、N−第三級ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド(TBBS)及びN−オキシジエチレンチオカルバミル−N−オキシジエチレンスルホンアミド(OTOS)、2−エチルヘキサン酸亜鉛(ZEH)、N,N’−ジエチルチオウレアが含まれる。1種又はそれ以上の架橋性ポリマーに有用である、硬化剤、促進剤及び硬化系は、当該技術分野で公知である。
本発明の一つの態様に於いて、少なくとも1種の硬化剤が、典型的には、約0.1〜約15phr、或いは約0.5〜約10phrで存在する。
本明細書に記載した組成物は、1種又はそれ以上の充填材成分、例えば炭酸カルシウム、クレイ、雲母、シリカ及びケイ酸塩、タルク、二酸化チタン、デンプン及び他の有機充填材、例えば木粉並びにカーボンブラックを有していてよい。適切な充填材材料には、カーボンブラック、例えばチャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等が含まれる。強化グレードカーボンブラックが最も好ましい。充填材には、また、他の強化材料又は非強化材料、例えばシリカ、クレイ、炭酸カルシウム、タルク、ウォラストナイト、二酸化チタン等が含有されてよい。充填材は、通常、インナーライナー中に、全組成物の約20〜約50重量%、更に好ましくは約25〜40重量%のレベルで存在する。一つの態様に於いて、充填材は、カーボンブラック又は変性カーボンブラックである。好ましい充填材は、半強化グレードカーボンブラックであり、典型的には、約10〜150phr(重量でゴム100部当たりの部)、更に好ましくは約30〜約120phrのレベルで使用される。本発明に於いて有用なカーボンブラックのグレードには、RUBBER TECHNOLOGY、59−85(1995)に記載されているような、N110〜N990が含まれる。更に望ましくは、例えばタイヤトレッドに於いて有用なカーボンブラックのグレード、例えばASTM(D3037、D1510及びD3765)に規定されている、N229、N351、N339、N220、N234及びN110が、ここで有用である。例えばタイヤサイドウォールに於いて有用なカーボンブラックの態様、例えばN330、N351、N550、N650、N660及びN762が、ここで特に有用である。例えばインナーライナー又はインナーチューブに於いて有用なカーボンブラックの態様、例えばN550、N650、N660、N762、N990及びRegal85(Cabot Corporation、ジョージア州Alpharetta)等が、ここで同様に特に有用である。
薄片化された、挿入された又は分散したクレイも、組成物中に存在してよい。これらのクレイは、また、「ナノクレイ」として参照され、公知であり、それらの同定、製造方法及びポリマーとのブレンドは、例えば、JP2000109635、JP2000109605、JP11310643、DE19726278、国際特許出願公開第98/53000号並びに米国特許第5,091,462号、米国特許第4,431,755号、米国特許第4,472,538号及び米国特許第5,910,523号に開示されている。本発明の目的のために適している膨潤性層状クレイ材料には、天然又は合成フィロケイ酸塩、特にスメクチッククレイ、例えばモンモリロナイト、ノントロナイト、ベイデライト、フォルコンスコイト(volkonskoite)、ラポナイト(laponite)、ヘクトライト、サポナイト、サウコナイト(sauconite)、マガダイト(magadite)、ケニアイト(kenyaite)、ステベンサイト(stevensite)等並びにバーミキュライト、ハロイサイト、アルミン酸塩オキシド、ハイドロタルサイト等が含まれる。これらの層状クレイは、一般的に、一緒に結合され、中間層表面に存在する交換可能なカチオン、例えばNa+、Ca+2、K+又はMg+2を含有する、一つの態様に於いて典型的には約4〜約20Å、他の態様に於いて、約8〜約12Åの厚さを有する、複数のケイ酸塩小板を含有する粒子からなる。
層状クレイは、層状ケイ酸塩の中間層表面に存在するカチオンとのイオン交換反応を受けることができる有機分子(膨潤剤)による処理によって、挿入又は薄片化されることができる。適切な膨潤剤には、カチオン性界面活性剤、例えば脂肪族、芳香族又はアリール脂肪族のアミン、ホスフィン及びスルフィドの、アンモニウム、アルキルアミン若しくはアルキルアンモニウム(第一級、第二級、第三級及び第四級)、ホスホニウム又はスルホニウム誘導体が含まれる。望ましいアミン化合物(又は対応するアンモニウムイオン)は、構造R123N(式中、R1、R2及びR3は、同じか又は異なっていてよいC1〜C30アルキル又はアルケンである)を有するものである。一つの態様に於いて、薄片化剤は、所謂長鎖第三級アミン(但し、少なくともR1は、C12〜C20アルキル又はアルケンである)である。
膨潤剤の他のクラスには、中間層表面に共有的に結合できるものが含まれる。これらには、構造−Si(R′)22(式中、R′は、それぞれ存在する場合に、同じか又は異なっていてよく、アルキル、アルコキシ又はオキシシランから選択され、R2はコンポジットのマトリックスポリマーと相溶性である有機基である)のポリシランが含まれる。他の適切な膨潤剤には、炭素数2〜30のプロトン化されたアミノ酸及びそれらの塩、例えば12−アミノドデカン酸、ε−カプロラクタム及び類似の材料が含まれる。適切な膨潤剤及び層状ケイ酸塩の挿入方法は米国特許第4,472,538号、米国特許第4,810,734号、米国特許第4,889,885号及び国際特許出願公開第92/02582号に開示されている。
本発明の好ましい態様に於いて、薄片化剤又は膨潤剤はハロゲン化ポリマーと組み合わせられる。一つの態様に於いて、この試薬には、全ての第一級、第二級及び第三級アミン及びホスフィン;アルキル及びアリールスルフィド及びチオール並びにこれらの多官能性体が含まれる。望ましい添加剤には、長鎖第三級アミン、例えばN,N−ジメチルオクタデシルアミン、N,N−ジオクタデシル−メチルアミン、ジ水素化牛脂アルキル−メチルアミン等及びアミン末端ポリテトラヒドロフラン;長鎖チオール及びチオサルフェート化合物、例えばヘキサメチレンナトリウムチオサルフェートが含まれる。本発明の他の態様に於いて、改良された共重合体不透過性は、多官能性硬化剤、例えばヘキサメチレンビス(ナトリウムチオサルフェート)及びヘキサメチレンビス(シンナムアルデヒド)の使用によって達成される。
本発明に従って組成物中に含有される、薄片化された、挿入された又は分散したクレイの量は、組成物の機械的性質又はバリヤー性質、例えば引張強度又は空気/酸素透過性に於ける改良を生じさせるために十分な量である。量は、典型的には、組成物のポリマー含有量基準で、一つの態様に於いて約0.5〜約15重量%又は他の態様に於いて約1〜約10重量%及び更に他の態様に於いて約1〜約5重量%であってよい。ゴム100部当たりの部で表すと、薄片化された、挿入された又は分散したクレイは、一つの態様に於いて約1〜約30phr、他の態様に於いて約3〜約20phrで存在してよい。一つの態様に於いて、薄片化クレイは、アルキルアミン薄片化クレイである。
本明細書で使用する用語「プロセスオイル」は、石油由来プロセスオイル、合成可塑剤及び反応性可塑剤を共に意味する。プロセスオイル又は可塑剤オイルは、空気バリヤー組成物中に存在してよいが、このような材料の量は、これらが、組成物の流体透過防止特性を損ねる傾向があるので制限される。このようなオイルは、主として、層の製造の間の組成物の加工、例えば混合、カレンダリング等を改良するために使用される。一般的に、適当な可塑剤オイルには、脂肪族酸エステル又は炭化水素可塑剤オイル、例えばパラフィン系若しくはナフテン系石油オイルが含まれる。更に、有機エステル及び他の合成可塑剤のような可塑剤を使用することができる。DVA組成物中に使用するための特に好ましい可塑剤はN−ブチルスルホンアミド又はポリアミドのために適している他の可塑剤である。他の態様に於いて、ゴムプロセスオイル、例えばナフテン系、芳香族系又はパラフィン系増量剤オイルが約1phr〜約5phr存在してよい。或いは、本発明の動的に加硫された流体バリヤー組成物は、反応性軟化剤又は可塑剤を含有していてよい。このような材料は、典型的には、マレイン化エチレンエチルアクリレート(EEA);マレイン化エチレンオキシド(EO)及びマレイン化エチレンプロピレン(EP)コポリマー(例えばエクソンモービル ケミカル カンパニーからのExxelorブランド);メチル−、エチル−又はブチル−アクリレート及び第三モノマーである無水マレイン酸又はグリシジルメタクリレートをベースにするエチレンアクリル酸エステルターポリマー(Arkema,Inc.からのLotaderブランド)をベースにしており、他のエポキシ化ポリマー、例えばエポキシ化天然ゴム及びエポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ターポリマーも有用である。更に他の態様に於いて、ナフテン系、脂肪族系、パラフィン系及び他の芳香族系オイルは、組成物中に実質的に不存在である。「実質的に不存在」によって、ナフテン系、脂肪族系、パラフィン系及び他の芳香族系オイルが、存在したとしても、組成物中に2phr以下の程度まで存在し得ることが意味される。
用語「動的加硫」は、本明細書に於いて、エンジニアリング樹脂及びゴムを、硬化剤の存在下で、高い剪断及び上昇した温度の条件下で混合する加硫方法を示すために使用される。その結果、ゴムは、同時に架橋され、微細な粒子として、例えばミクロゲルの形で、連続マトリックスを形成するエンジニアリング樹脂の中に分散され、得られる組成物は、「動的に加硫されたアロイ」又はDVAとして当該技術分野で知られている。動的加硫は、成分を、ロールミル、バンバリー(登録商標)ミキサー、連続ミキサー、ニーダー又は混合押出機(例えば二軸スクリュー押出機)のような装置を使用して、ゴムの硬化温度以上である温度で混合することによって実施される。動的に架橋された組成物の独特の特性は、ゴムが硬化されているという事実にもかかわらず、組成物を、一般的な熱可塑性樹脂加工技術、例えば押出、射出成形、圧縮成形等によって、加工及び再加工することができることである。スクラップ及び/又はフラッシングも、回収し、再加工することができる。
動的加硫プロセスは、エラストマー性ハロゲン含有コポリマーを、少なくとも部分的に、好ましくは完全に加硫するための条件で実施される。これを達成するために、熱可塑性エンジニアリング樹脂、エラストマー性コポリマー及び任意の他のポリマーを、樹脂を軟化させるために十分な温度で又は更に一般的に、樹脂が結晶性であるとき、その融点よりも高い温度で、一緒に混合する。好ましくは、硬化系を、エラストマー成分中に予備混合する。加硫温度での加熱及び混練は、一般的に、約0.5〜約10分間以内に加硫を完結するために適切である。加硫の温度を上昇させることによって、加硫時間を短縮することができる。加硫温度の適切な範囲は、典型的には、熱可塑性樹脂のほぼ融点から約300℃までであり、例えば、この温度は、マトリックス樹脂のほぼ融点から約275℃までの範囲であってよい。好ましくは、加硫は、マトリックス樹脂の溶融温度よりも約10℃〜約50℃高い温度範囲で実施される。
混合プロセスを、加硫又は架橋の所望のレベルが完結するまで続けることが好ましい。混合を停止した後、加硫を続けることが許容される場合、組成物は、熱可塑性樹脂として再加工することができない。しかしながら、動的加硫は、段階で実施することができる。例えば、加硫を、二軸スクリュー押出機内で開始し、水中ペレタイザーを使用してDVA材料又は材料からペレットを形成し、それによって、加硫が完結する前に、加硫をクエンチすることができる。この加硫は、後の時点で、動的加硫条件下で完結させることができる。当業者は、ゴムの加硫を実施するために必要な、硬化剤の適切な量、種類及び混合時間の程度を認識しているであろう。適切な濃度及び条件を確立するために必要であるか又は望ましい場合、1種又はそれ以上の硬化剤及び/又は促進剤を含有していてよい硬化剤の変化する量を使用して、ゴムを単独で加硫して、使用すべき最適硬化系及び実質的に完全な硬化を達成するための適切な硬化条件を決定することができる。
動的加硫プロセスを実施する前に、全ての成分が混合物中に存在することが好ましいが、これは必須条件ではない。例えば一つの態様に於いて、硬化させるべきエラストマーを、熱可塑性エンジニアリング樹脂の一部又は全部の存在下で、動的に加硫することができる。次いで、このブレンドを、適切な条件下で、追加の熱可塑性エンジニアリング樹脂の中に溶解又は分散させることができる。同様に、使用するとき、充填材及びオイルの全部を、動的加硫段階の前に、添加することは必要ではない。充填材及びオイルの一部又は全部を、加硫が完結した後で添加することができる。或る種の成分、例えば、安定剤及びプロセス助剤は、これらを硬化の後で添加した場合に、一層有効に機能する。
代わりの態様に於いて、動的加硫プロセスは、2005年10月27日に出願されたPCT/US2005/38824、発明の名称「熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法(Thermoplastic Elastomer Composition and Process for Producing Same)」(参照して本明細書に含める)に開示されている技術及び方法に従って実施される。このような技術を使用するとき、動的加硫によって形成された小さい加硫された粒子が、エラストマー及びエンジニアリング樹脂組成物の体積の約60体積%よりも多くを構成する、動的に加硫された組成物を達成することが可能である。この異常に高い濃度は、この明細書中に記載のように、動的加硫プロセスの間のハロゲン化エラストマー成分(群)の少しずつの段階化添加系列を使用することによって達成される。
加硫されたゴムの硬化の程度は、ゲル含有量、架橋密度、抽出可能な成分の量の項目で記載することができ又はこれは、樹脂の不存在下で硬化させた場合にゴム中で達成される硬化の状態を基準にすることができる。例えば、本発明に於いて、ハロゲン化エラストマーが、例えば、引張強度により又はオシレーティングディスク硬化計(oscillating disc cure meter)試験(ASTM D 2084、オシレーティングディスク硬化計を使用するゴム性質−加硫のための標準試験方法)を使用することにより測定したとき、エラストマー自体に基づく全硬化の約50〜約85%を達成することが好ましい。
典型的には、疎水性又は実質的に疎水性の層は、実質的に水吸収を阻止する熱可塑性ポリマー又はコポリマーを含む。便宜上、この層は、また、本明細書に於いて、熱可塑性樹脂層として参照される。この層のための有用な又は適当な材料は、また、半結晶性炭素鎖ポリマー又はコポリマー(このようなポリマー及びコポリマーのブレンドを含む)として記載される。このポリマーの半結晶性特性は、本発明に於いて好ましいフィルムに成形されるべきその能力を提供する。その炭素鎖特性は、実質的に疎水性の特性に寄与する。このような炭素鎖ポリマーには、ポリオレフィン、スチレン系、ビニル系、アクリル系、炭化フッ素系及びジエンポリマーとして、当業者に公知であるポリマー及びコポリマーが含まれる。好ましいポリマーは、ポリマー100g当たり約0.1gよりも少ない、100%相対湿度での平衡水含有量又は約0.1よりも少ない、同じ条件下での構造単位当たりのモル水含有量を有していなくてはならない。
種々のポリマーが、本発明に於いて使用するのに適しており、典型的に有用であるものには、エチレンホモポリマー及びコポリマーのようなポリオレフィン、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、これらに限定されないが、エチレン−スチレン、エチレン−プロピレン、エチレン−ブテン、エチレン−ヘキセン、エチレン−オクテンなどを含むエチレン−α−オレフィンコポリマー(ここで、α−オレフィンには、1〜約8個の炭素原子が含有されている)が含まれる。有用なポリマーは、前記のような特性の組合せにより、更にD.W.Van Krevelen、“Properties of Polymers”、第3版、Elsevier(1990)、第569−572頁(参照して本明細書に含める)(“Van Krevelen”として参照する)中に提供されている情報を使用することによって、示唆を受けることができる。一般的に、文献に記載されているように、疎水性として特徴付けられるポリマーは、典型的には、相対圧力の完全な範囲に亘ってヘンリーの法則に従い、微少量の水のみが収着される。種々の有用なポリマー及びコポリマーには、個々に及び組み合わせて構造基並びにVan Krevelenの表18.11中に示され、要約されているようなモル水含有量を有するものが含まれる。換言すると、異なった構造基を有するポリマーの適切性は、引用された表中のデータに基づいて推定することができる。更に、本発明に於いて有用なポリマーは、それらが使用される物品、例えば空気入りタイヤ、ホースなどの使用の環境条件下で適当な可撓性でなくてはならない。このようなポリマーは、約−20℃よりも低い、好ましくは約−30℃よりも低い、最も好ましくは約−40℃よりも低いガラス転移点(Tg)を示す。有用なポリマーを選択する際に、前記のような水含有量及びTgの好ましいレベルの組合せを使用することができる。他の態様に於いて、有用なポリマーは、0.1〜200dg/分、好ましくは0.5〜150dg/分のメルトインデックス(ASTM1238、条件E)を有する。
他の態様に於いて、有用なポリマーは、ASTM D−882によって測定したとき、500%よりも大きい、好ましくは600%よりも大きい、好ましくは650%よりも大きい破断点伸びを有する。他の態様に於いて、好ましいポリマーは、ASTM D1505によって測定したとき、0.900〜0.96g/cc、好ましくは0.910〜0.95g/ccの密度を有するポリエチレンホモポリマー及びコポリマーを含む。他の態様に於いて、好ましいポリマーは、2cN以上、好ましくは3〜100cN、好ましくは4〜50cN、好ましくは5cN以上の溶融強度を有するポリエチレンホモポリマー及びコポリマーを含む。溶融強度は、インストロン毛管レオメーターに取り付けられたGoettfert Rheotensを使用して測定する。ポリマー溶融物が、0.007633cmの半径及び33.531のアスペクト比(毛細管長さ/毛細管半径)を有する毛細管を通って、一定のプランジャー速度で押し出される。従って、ポリマー溶融物は、一定の見掛け壁剪断速度に付される。押し出された溶融物は、続いて、毛細管出口から距離(H)で、一対の1.91cmの半径を有する鋸歯状ホイールによって延伸する。このホイールの回転速度は、引落し力(F)をモニターしながら、時間と共に直線的に増加する。溶融強度は、ストランドが破断したときの、引落し力(cN)として報告される。溶融強度測定に於いて、下記の条件を使用する。即ち、温度=190℃、プランジャー速度=0.127cm/s、ホイール加速度=2.4cm/s/s、毛細管半径=0.076327cm、毛細管長さ=2.5593cm、バレル半径=0.47625cm及びホイール半径=1.91cm。熱可塑性で実質的に疎水性の層厚さは、典型的には約1ミクロン〜約100ミクロン、好ましくは約1ミクロン〜約50ミクロン又は約1ミクロン〜約40ミクロン、例えば約5ミクロン〜約35ミクロン又は約25ミクロンである。好ましくは、この層は、完成したタイヤ構造体の所望の又は目標特性を確実に達成するように妥当に加工できるように非常に薄い。本発明の目的のために、適当な熱可塑性材料は、考慮される熱可塑性材料の水分蒸気透過速度(MVTR)、特に、このような熱可塑性材料を使用する積層構造体のものを測定することによって同定することができる。層内の又は層の一つとしての熱可塑性材料の1つ又はそれ以上の層を使用する構造体のMVTRに於ける顕著な減少は、このような材料が適していることを示すであろう。勿論、熱可塑性材料の厚さは、この減少のレベルに影響を与えるであろうし、MVTRに於ける改良と、例えば中間層結合強度、動的貯蔵弾性率、高温及び低温に於ける熱安定性などを含む、このような層(群)が含有されている物品の音響機能のために必要な他の物理的及び動的特性との間のバランスが、攻撃され得る。
典型的には、MVTRは、このような層を有しない構造体よりも約25%低く、好ましくは約30%低く、更に好ましくは約35%低く、なお更に好ましくは約45%低く、例えばこのMVTRは、約50%よりも多く低いであろう。実質的に疎水性の熱可塑性フィルムの多層を使用する構造体に於いて、MVTRは、なお更に、例えば約50%、60%、70%よりも多く低く減少され得る。MVTRに於ける減少は、また、挙げられ数字によって表される範囲の値及び中間値、例えば25%〜70%;25%〜60%;30%〜50%;35%〜60%;30%〜65%;33%〜55%などを包含し得る。更に、熱可塑性材料、例えば低密度ポリエチレンは、任意的に、好ましくは透過性を更に減少させるために、例えばカーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、クレイ及びこれらの混合物を含む、他の添加物又は充填材を含有していてよい。このような補足的添加物の有用な量は、典型的には、約5phr〜約60phr、好ましくは約10phr〜約50phrであるが、このような任意の材料が含有されているそれぞれの場合に、その濃度は、得られる混合物の破断点伸びに著しく悪影響を与えない量に限定される。換言すると、得られる変性された熱可塑性材料は、満足できるようにプロセスに適合しなくてはならず、使用時にコンポジット構造体に於ける許容できる又は適当な特性を達成しなくてはならない。
流体透過防止層中に使用する更なる任意の有用な添加剤は、典型的には、約10phrよりも低いレベルで添加され、顔料、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、加工助剤、粘着付与剤など及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。このような任意的な添加剤、例えばタイヤ製造の間の接触接着を改良するための粘着付与剤の使用又は硬化した組成物の熱熟成特性を改良するための老化防止剤は、組成物の本質的な特性、例えば不透過性が、不必要に譲歩されない限り、組成物に於ける特別の利点を達成するために、配合当業者の自由裁量に含まれるであろう。
プラスチック層(群)及び接着剤層(群)を形成し、他の層に適用するための種々の当該技術分野で公知な代替方法を使用することができる。例えば種々の有用なプラスチック造形方法は、S.Middleman、“Fundamentals of Polymer Processing”、特にチャプター6〜8及び10、McGraw−Hill、ニューヨーク、1977;Z.Tadmor及びC.G.Gogos、“Principles of Polymer Processing”、John Wiley & Sons、ニューヨーク、1979、パートIV(Shaping)(参照して含める)に記載されている。特に、この疎水性組成物は、例えば押出機又はカレンダーを使用して、最終使用用途に適した層に成形することができる。便利又は有用な場合に、押出は、流体透過防止層、本明細書に記載した疎水性層又は複数の疎水性層、使用する場合の接着剤層並びに高ジエンゴム層、例えばタイヤカーカス層の、二重又は複数押出を可能にする装置の使用を含むことができる。好ましい態様に於いて、この疎水性層は、タイヤ構造体中に使用するために製造され、典型的には約5mm以下、好ましくは約2.5mm以下、更に好ましくは約0.2〜約2.0mm、最も好ましくは約0.2〜約1.5mm、例えば約0.3〜約0.9mmである厚さを有する。ホース構造体中に使用する疎水性層の厚さは、ホースが使用される用途に依存して、同じか又は異なっていてよい。例えば強化されていない低圧ホースは、高圧強化ホースとは異なった性能必要条件を有してよく、同様に、液体に使用することが意図されるホースは、気体に使用するためのものとは異なっていてよい。厚さの調節は、必要な場合には、限定された実験に基づいて、製品設計者、エンジニア又は化学者の技術の範囲内である。
タイヤのカーカス層の内側表面又はチューブ状ホース構造体の内側表面と接触状態になるように意図される動的に加硫された流体透過防止層又は疎水性層は、層間の接着の剥離又は破壊を回避するために十分な結合を示さなくてはならない。同じことが、流体透過防止層に積層されている又は流体透過防止層と接触状態になるように意図される疎水性層についてもいえる。流体透過防止層の動的に加硫された組成物は、通常、カーカス層又は内側ホース表面に対して十分な接着強度を示すが、疎水性層(群)は、それらが積層されている層に対して十分な接着を示すとは思われない。従って、これは任意的ではあるが、これらのコンポーネントの間の接着を改良するための層又は組成物を含有させることが、有用であり、また好ましい。この任意的な層又は組成物は、例えば空気入りタイヤに於いては接着剤層として参照され、典型的には、疎水性層を有する又は有しないインナーライナー層とカーカス層の内側表面との間に位置している。前述のように、種々の層の間の中間層接着を更に改良するために、1つ又はそれ以上の接着剤層が含まれていてよい。タイヤカーカスの内側表面上又はチューブ状ホース構造体の内側表面上に存在するとき、接着剤層は、典型的には厚さが約1ミクロン〜約100ミクロン、好ましくは約5ミクロン〜約50ミクロン又は約10ミクロン〜約40ミクロン、例えば約20ミクロン〜約35ミクロン又は約25ミクロンである。接着剤層が、流体透過防止層と流体に最も近い疎水性層との間に使用されるときには、その厚さは、上記のものと同じであってよく又は或いは幾らかより薄くてよく、典型的には約0.5ミクロン〜約15ミクロン、或いは約0.5ミクロン〜約5ミクロンであってよい。接着剤層は、便利には、インナーライナー層と共に共押出により形成され、そうして次いで2つの層をカーカス層と接触させるようにすることができ、2つの接着剤層を使用する場合には、両方を、インナーライナー層と共に共押出することができる。或いは、接着剤層を独立に製造し、剥離シートの間に貯蔵し、必要なとき使用することができ又はこれを流体組成物として形成し、必要な場合及び、必要なときには、表面上にスプレー又は刷毛塗りすることができ、これらの技術の組合せを使用することができる。接着剤層は、少なくとも1種のポリマー、コポリマー、化学的に変性されたポリマー又はコポリマー及びこれらの混合物並びに接着組成物中に一般的に使用される他の添加剤を含む。接着組成物中で有用である典型的な成分には、1種又はそれ以上の、粘着付与剤、硬化剤、ジエンゴムと共に共加硫できるエラストマー成分、インナーライナー組成物で使用されるナイロン又は他の熱可塑性樹脂マトリックスと共に共加硫できるエラストマー成分及びゴム、特にタイヤ配合の技術分野の当業者に公知である他のものが含まれる。特に有用なポリマーには、スチレンブタジエンスチレンコポリマー(SBS)及びエポキシ化SBS、例えばダイセル化学からのコポリマーのEpofriendブランドシリーズが含まれる。或いは、この接着組成物はマレイン化エチレンコポリマー、エポキシ化エチレンポリマー、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル又はアクリル酸ブチル及び第三モノマー、例えば無水マレイン酸又はメタクリル酸グリシジルをベースにするエチレンアクリルエステルターポリマー(Arkema,Inc.からのLotaderブランド;この種類のポリマーは、エポキシ化エチレンポリマーは、無水マレイン酸又はエポキシ種及びエチレン種を含むターポリマーを含んでなるので、エチレンホモポリマー又はコポリマー、例えばLDPEを含む疎水性層と、ナイロンを含む動的に加硫された流体透過防止層との間で特に有用であろう)を含む。このようなポリマーは、エチレンホモポリマー又はコポリマー、例えばポリエチレンと極性ポリマー、例えばナイロン及びポリエステルとの間の接着組成物層を製造するのに使用されてきた。エチレンイオノマー(例えばエチレンアクリル酸及び種々の金属対イオン)、エチレンアクリレートコポリマー及びエチレン酢酸ビニルコポリマーも有用である。有用な接着組成物は、例えば国際特許出願公開第WO96/34736号又は特許文献9(それらの全部を参照して本明細書に含める)中に記載されているようにして製造することができる。
本発明の組成物及びこのような組成物を使用して形成された積層構造体はタイヤ用途、即ちタイヤ硬化ブラッダ、エアースリーブ、例えば空気緩衝器、ダイヤフラム並びに気体及び流体輸送ホースを含むホース応用に於いて使用することができる。この組成物及びこのような組成物を含む疎水性層(群)並びに構造体は、水分蒸気透過に抵抗するために、タイヤインナーライナー構造全体の空気保持特質を改良するために及び得られる多層タイヤ構造体の安定性を改良するために、空気入りタイヤに於いて特に有用である。特に有用な構造体は、疎水性フィルム層がタイヤインナーライナー層に接合され、この疎水性層が、タイヤの最内側表面を形成し、反対側のインナーライナー層表面がタイヤカーカスの内側表面と接触状態になり、これに接着されているものである。或いは第二の疎水性層が反対側インナーライナー表面層上に使用される場合、これらの2つの異なったコンポーネントの接着を更に増強するために、第二の疎水性層と内側タイヤカーカス層との間に、接着剤層を使用することができる。公知であるように、カーカス層は、典型的には、強化タイヤコードを含んでなる。上に詳細に検討したように、インナーライナー層は、有利に低い透過性特性を示し、好ましくは、エンジニアリング樹脂、特にポリアミド及びハロゲン化イソブチレン−パラメチルスチレンコポリマーからなる動的に加硫された組成物を含んでなる。更に、この疎水性層の独特の物理的特性の結果として、これは非常に薄い層であってよく、それによって、減少した重量を有するタイヤ構造体(並びに空気又は流体保持層及び疎水性層からなる他の構造体)のための全体構造体になる。このような重量節減は、特に、タイヤ構造体及び顕著な長さのホースに於いて、相当なものであり得る。
タイヤを形成することは、幾つかの異なったコンポーネント又は層を使用する、複雑な多段工程である。典型的には、インナーライナー層又は「ストック(stock)」が、前記のようにして調製された配合インナーライナーゴム組成物を、約0.5mm〜約2mmの厚さを有するシート形状にカレンダリングし、そしてこのシートを、特定のサイズ及びタイプのタイヤ内のインナーライナー適用のための適当な幅及び長さの片に切断することによって製造する。次いで、このインナーライナーを、空気入りタイヤの組立に於ける要素として使用するために準備状態にする。空気入りタイヤは、トレッド及びサイドウォール要素を含む外側表面、ゴム状マトリックス中に埋設されたタイヤ強化繊維(例えばレーヨン、ポリエステル、ナイロン又は金属繊維)を含む多数のプライを含んでなる中間カーカス層並びにカーカス層の内側表面に積層されたインナーライナー層を含む多層積層体を含む。タイヤは、通常、上記の層を使用して、タイヤ成形ドラムで組み立てる。未硬化タイヤをこのドラムで組み立てた後、これを取り出し、加熱した金型の中に入れる。金型には、未硬化タイヤの内部環境内に設置される、膨張可能タイヤ造形ブラダーが含まれている。金型を閉じた後、ブラダーを膨張させ、硬化プロセスの初期段階の間に、それを閉じた金型の内側表面に対して押し付けることによって、タイヤが造形される。ブラダー及び金型内の熱によって、タイヤの温度を加硫温度にまで上昇させる。加硫温度は、典型的には、約100℃〜約250℃、好ましくは約150℃〜約200℃である。硬化時間は、約1分間から数時間まで、好ましくは約5分間から30分間まで変えることができる。硬化時間及び温度は、タイヤ成分の組成、層のそれぞれの中の硬化系、全体のタイヤサイズ及び厚さなどを含む、当該技術分野で公知の多数の変数に依存する。加硫パラメーターは、ASTM D2048(オシレーティングディスク硬化計を使用するゴム性質−加硫のための標準試験方法)に記載されている試験手順及び応力−歪み試験、接着試験、屈曲試験等を含む、種々の公知の研究室試験方法の助けによって確立することができる。組み立てられたタイヤの加硫により、タイヤアセンブリの全ての要素又は層、即ちインナーライナー、カーカス並びに外側トレッド及びサイドウォール層の、完全な又は実質的に完全な加硫又は架橋になる。それぞれの層及び全体構造体の所望の強度特性の発達に加えて、加硫は、これらの要素の間の接着を増強し、それから分離した複数の層がある、硬化された一体のタイヤになる。
図1は、空気入りタイヤの空気透過防止層又はインナーライナー層及び実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層の配置の典型的な例を示す、タイヤの子午線方向に沿った部分断面図である。図1に於いて、トレッドの一部は1で示され、カーカス層は2で示され、タイヤサイドウォールは4で示されている。タイヤ内側表面上で、カーカス層2の内側に、インナーライナー層3が設けられている。インナーライナー層の最内側表面上に、本発明の実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層5が存在している。図1aは、接着剤層6が、層3、インナーライナーと層2、カーカスとの間に含まれている以外は、図1に示されるものと同じ構造を示す。
図2は、空気入りタイヤの空気透過防止層又はインナーライナー層の配置の典型的な例を示し、更に本発明の代替態様を示す、タイヤの子午線方向に沿った同様の部分断面図である。図2に於いて、トレッド部分1、カーカス層2及びサイドウォール4は、図1に示される通りである。再び、タイヤ内側表面上で、カーカス層2の内側に、インナーライナー層3が設けられている。インナーライナー層の最内側表面上及びインナーライナー層の反対側表面上に、本発明の実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層5及び5′が存在している。図2aは、層5と層3との間の任意的な接着剤層6及び層5′と層2(カーカス)との間の任意的な接着剤層6′の含有を示す。更なる代替態様である図2bに示されるように、接着剤層6が層5と層3との間に含まれ、接着剤層7が層5′と層3との間に含まれ、そして接着剤層8が層5′と層2との間に含まれている。換言すると、接着剤層が、実質的に疎水性の層5′の両表面上に含まれて、それが、それが接触する表面、即ち、インナーライナー層3及びカーカス層2の両方に良く結合するようになっている。
記載された態様を含む明細書及び特許請求の範囲を通して使用される単数形(a,an,the)は、文脈が他の方法を明白に指定していない限り、複数の指示物を含む。従って、例えば「疎水性層中に使用する熱可塑性ポリマー」には、単一の熱可塑性樹脂及び組合せ又は混合物中の2種又はそれ以上の異なった熱可塑性樹脂が含まれる。
明細書及び特許請求の範囲に於いて、用語「約」は、変数、特徴若しくは条件のための修飾語として又は変数、特徴若しくは条件と結び付けて使用されるときには、本明細書中に開示された数値、範囲、特徴及び条件が順応性であること並びに範囲の外である又は単一の値とは異なっている、温度、濃度、量、含有量、炭素数、性質、例えば純度、粒子サイズ、表面積、嵩密度等を使用する、当業者による本発明の実施が、所望の結果、即ち疎水性層からなる多層構造体(このような多層構造体が、例えば空気入りタイヤ、ホースなどを含む、流体を含有するために有用である製造物品中に使用するために適している場合)を達成するであろうことを伝えるように意図される。
下記の実施例は、特許請求の範囲に記載した本発明の態様の具体的な例示として示す。しかしながら、本発明は、実施例に記載された具体的な詳細に限定されないことが理解されるべきである。実施例及び明細書中の全ての部及び%は、他の方法で特定されていない限り、重量基準である。更に、性質の特別のセット、尺度の単位、条件、物理的状態又は%を表すもののような、明細書又は特許請求の範囲中に挙げられた全ての数字の範囲は、そのように挙げられた全ての範囲内の数字の全ての部分集合を含む、このような範囲内に入る全ての数字を、参照又は他の方法により、文字通り明白にここに含めるように意図される。例えば、下限RL及び上限RUを有する数字範囲が開示されているときはいつでも、この範囲内に入る全ての数字Rが特に開示される。特に、この範囲内の下記の数字Rが、特に開示される。R=RL+k(RU−RL)(但し、kは、1%増分で、1%から100%までの範囲内の変数であり、例えばkは1%、2%、3%、4%、5%、.....50%、51%、52%、.....95%、96%、97%、98%、99%又は100%である)。更に、上記で計算されるとき、いずれか2つのRの値によって表される全ての数字範囲も、特別に開示される。
本発明の種々の面又は態様を下記の項に列挙する。
1.少なくとも3つの層、即ち1)上側及び下側表面を有する流体透過防止層を含む1つの層、2)少なくとも流体透過防止層下側表面と積層関係にある少なくとも1つの熱可塑性樹脂層(この熱可塑性樹脂層は約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性半結晶性炭素鎖ポリマーを含む)並びに3)少なくとも1種の高ジエンゴムを含む層を含んでなる積層構造体であって、前記流体透過防止層が25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含み、前記ポリマー組成物の層が、(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分(この樹脂成分はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される)並びに(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)よりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する少なくとも1種のエラストマー成分(このエラストマー成分はジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される)を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)が、ポリマー組成物の全重量基準で、30重量%以上であり、エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されている積層構造体。
2.前記熱可塑性ポリマーが、ポリマー100g当たり、約0.1gよりも少ない、100%相対湿度での平衡水含有量又は約0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する第1項に記載の構造体。
3.第二の熱可塑性樹脂層を更に含み、第二の熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂が、第一の熱可塑性樹脂層と同じであるか又は異なっており、そして前記熱可塑性樹脂層が、流体透過防止層の上側及び下側表面の他のものと積層関係にある第1又は2項に記載の構造体。
4.(1)前記構造体が1つの熱可塑性樹脂層を含む場合には、熱可塑性樹脂層と接触状態にない流体透過防止層の表面は、接着組成物を更に含み、そして(2)前記構造体が、それぞれ表面を有する2つの熱可塑性樹脂層を含む場合には、流体透過防止層と接触状態にない熱可塑性樹脂層の1つの表面は、接着組成物若しくは接着剤層と接触状態にあるか又は接着組成物若しくは接着剤層を更に含む第1、2又は3項に記載の構造体。
5.前記接着組成物が構造体と基体(substrate)との組合せを適切に機能させるために十分な、基体への接着レベルを提供する第4項に記載の構造体。
6.前記機能的接着が接着組成物の加硫の結果として得られる第5項に記載の構造体。
7.前記接着組成物がエポキシ化されたスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーを含む第4又は5項に記載の構造体。
8.前記熱可塑性樹脂層がポリオレフィン、スチレン系、ビニル系、アクリル系、炭化フッ素系、ジエンポリマー及びこれらの混合物のホモポリマー並びにコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む第1〜7項のいずれか1項に記載の構造体。
9.前記少なくとも1種の充填材がカーボンブラック、クレイ、薄片化クレイ、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、ケイ酸塩、タルク、二酸化チタン、木粉及びこれらの混合物からなる群から選択される第1〜8項のいずれか1項に記載の構造体。
10.前記少なくとも1種の充填材がカーボンブラック、薄片化クレイ及びこれらの混合物からなる群から選択される第9項に記載の構造体。
11.前記少なくとも1種の硬化系が少なくとも1種の硬化剤及び少なくとも1種の促進剤を含む第1〜10項のいずれか1項に記載の構造体。
12.前記流体透過防止層が、更に、顔料、可塑剤、反応性軟化剤、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、加工助剤、粘着付与剤及びこれらの混合物からなる群から選択された添加剤を更に含む第1〜11項のいずれか1項に記載の構造体。
13.少なくとも1種の流体透過防止層を含む層がインナーライナー層であり、そして高ジエンゴムを含む層がカーカス層若しくはサイドウォール層又は両方である、タイヤ中に使用するのに適している第1〜12項のいずれか1項に記載の構造体。
14.前記熱可塑性樹脂成分がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される第1〜13項のいずれか1項に記載の構造体。
15.熱可塑性樹脂成分がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/塩化ビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択されたエンジニアリング樹脂である第1〜13項のいずれか1項に記載の構造体。
16.前記少なくとも1種のエラストマー成分Bが天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、エポキシル化天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR;エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレン−芳香族ビニル又はジエンモノマーコポリマー、臭素化IIR、塩素化IIR、臭素化イソブチレンp−メチルスチレンコポリマー、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンホモポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド又はアリルグリシジルエーテルコポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルターポリマーゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、ポリスルフィドゴム、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、フッ素化シリコーンゴム、フッ素化ホスファゲンゴム、スチレンエラストマー、熱可塑性オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ウレタンエラストマー及びポリアミドエラストマーからなる群から選択される第1〜15項のいずれか1項に記載の構造体。
17.前記少なくとも1種のエラストマー成分BがC4〜C7イソモノオレフィン及びp−アルキルスチレンコポリマーのハロゲン化物、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ブチルゴム及び臭素化ブチルゴムからなる群から選択される第1〜16項のいずれか1項に記載の構造体。
18.前記流体透過防止層のエラストマー成分が実質的に完全に加硫されている第1〜17項のいずれか1項に記載の構造体。
19.前記熱可塑性樹脂がエチレンホモポリマー、エチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−スチレンコポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマー、エチレン−ヘキセンコポリマー、エチレン−オクテンコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択される第8項に記載の構造体。
20.前記熱可塑性ポリマーが約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を示す第2〜19項のいずれか1項に記載の構造体。
21.前記熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に接着剤層又は接着組成物を更に含む第1〜20項のいずれか1項に記載の構造体。
22.(A)エラストマーを含む第一の層、(B)エンジニアリング樹脂とイソオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのコポリマーとの動的に加硫されたアロイを含む第二の層(第二の層は流体透過防止特性を有する)並びに(C)上側及び下側表面を有し、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む、実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層を含んでなる物品であって、第二の層の上側又は下側表面が、第一の層に隣接しており、そして熱可塑性樹脂層の上側又は下側表面の他方が流体に隣接している物品。
23.前記エンジニアリング樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される第22項に記載の物品。
24.前記第一の層エラストマーが少なくとも1種のハロゲン化エラストマー及び少なくとも1種の高ジエンゴムからなる群から選択される第22又は23項に記載の物品。
25.前記第一の層エラストマーがC4〜C7イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのハロゲン含有ランダムコポリマー、パラ−アルキルスチレンは、コポリマーの約0.5重量%〜約20重量%を構成する、C4〜C12イソモノオレフィン及びC4〜C14マルチオレフィンのハロゲン含有ランダムコポリマー、ハロゲンは、塩素、臭素及びこれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも50モル%のジエンモノマーを含み、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ(スチレン−共−ブタジエン)、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)ブロックコポリマー、天然ゴム及びこれらの混合物からなる群から選択された天然又は合成ゴムからなる群から選択される第24項に記載の物品。
26.前記エンジニアリング樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニル/ポリビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される第23項に記載の物品。
27.前記熱可塑性ポリマーが、ポリマー100g当たり、約0.1gよりも少ない、100%相対湿度での平衡水含有量又は約0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する第22〜26項のいずれか1項に記載の物品。
28.前記熱可塑性樹脂層がポリオレフィン、エチレンホモポリマー、エチレンコポリマー、スチレン系、ビニル系、アクリル系、炭化フッ素系、ジエンポリマー及びこれらの混合物のホモポリマー並びにコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む第22〜27項のいずれか1項に記載の物品。
29.前記熱可塑性樹脂層が低密度ポリエチレンを含む第28項に記載の物品。
30.実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に配置された接着組成物又は接着剤層を含む第22〜29項のいずれか1項に記載の物品。
31.前記接着組成物又は接着剤層がマレイン化エチレンコポリマー、エポキシ化エチレンコポリマー、エチレンイオノマー、エチレンアクリレートコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも1種のポリマー又はコポリマーを含む第30項に記載の物品。
32.前記接着剤層又は接着組成物が約1ミクロン〜約15ミクロン厚さである第30項に記載の物品。
33.前記流体透過防止層と第一のエラストマー含有層との間の第二の実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層を含む第22〜32項のいずれか1項に記載の物品。
34.前記実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層と第一のエラストマー含有層との間に配置された接着組成物又は接着剤層を更に含む第33項に記載の物品。
35.実質的にホースの形態にある第22〜34項のいずれか1項に記載の物品。
36.内側空気チャンバー並びに外側トレッド及びサイドウォール部分、トレッド及びサイドウォール部分に接着又は接合された頂部表面並びに底部表面を有するインナーカーカス部分、頂部表面及び底部表面を有する積層されたインナーライナー層からなる空気入りタイヤであって、インナーライナー層の頂部表面がカーカス層の底部表面に接着又は接合されており、そしてインナーライナー層の底部表面が空気チャンバー内に存在する空気と接触状態にある最内側表面であり、インナーライナー層が、エンジニアリング樹脂及び少なくとも底部インナーライナー表面と積層関係にある少なくとも1種の熱可塑性樹脂層を含み、熱可塑性樹脂層が約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含んでなる空気入りタイヤ。
37.前記インナーライナー層がエンジニアリング樹脂とC4〜C7イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのハロゲン含有ランダムエラストマー性コポリマーとの動的に加硫されたアロイを含み、パラ−アルキルスチレンがコポリマーの約0.5〜約20重量%を構成し、エラストマー性コポリマーがエンジニアリング樹脂のマトリックス中に、不連続相として加硫された状態で分散されている第36項に記載の空気入りタイヤ。
38.前記インナーライナー層がエンジニアリング樹脂とC4〜C12イソモノオレフィン及びC4〜C14マルチオレフィンのハロゲン含有ランダムエラストマー性コポリマーとの動的に加硫されたアロイを含み、エラストマー性コポリマーがエンジニアリング樹脂のマトリックス中に、不連続相として加硫された状態で分散されている第36項に記載の空気入りタイヤ。
39.前記タイヤが加硫されている第37項に記載の空気入りタイヤ。
40.高ジエンゴムを含有するカーカス要素及び空気入りタイヤの最内側層としてのインナーライナー層を含んでなる空気入りタイヤの製造方法であって、(A)エンジニアリング樹脂中に微粒子形で分散された、実質的に加硫されたハロゲン化イソモノオレフィン含有エラストマーを含むインナーライナー層を用意する工程(このインナーライナー層は上側表面及び下側表面を有する)、(B)少なくとも前記インナーライナー層の下側表面と積層関係にある第一の熱可塑性樹脂層を用意する工程(この熱可塑性樹脂層は約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む)、(C)前記インナーライナー層の上側表面をカーカス要素と接触させて、更に積層された構造体を形成する工程並びに(D)積層構造体を、約100℃〜約250℃の温度で、構造体を実質的に加硫するために十分な時間、圧力下でタイヤの所望の形状に加熱し、成形する工程を含んでなる方法。
41.更に、前記インナーライナー層の上側表面と積層関係にある第二の熱可塑性樹脂層を含み(この第二の熱可塑性樹脂層は約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含み、第一の熱可塑性樹脂層、第二の熱可塑性樹脂層又は両方は、熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間、熱可塑性樹脂層とカーカスとの間又は両方の、接着組成物又は接着剤層と接触状態にある第40項に記載の方法。
42.前記接着剤層がエポキシ化スチレン系ブロックコポリマーを含む第41項に記載の方法。
43.自動車、トラック、建設用車両、レクリエーション用車両及び農場用車両に使用するのに適しているタイヤからなる群から選択された第36項に記載のタイヤ。
44.外側トレッド層、中間サイドウォール及びカーカス層並びに最内側空気透過防止層を含んでなる空気入りタイヤであって、(i)空気透過防止層が上側表面及び下側表面を有し(この層は、約25×10-12cc cm/cm2 sec cmHg(30℃)以下の空気透過係数及び約1MPa〜約500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含み、ポリマー組成物は(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分(この樹脂成分はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される)並びに(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃で)よりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する少なくとも1種のエラストマー成分(このエラストマー成分はジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される)を含み、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)が、ポリマー組成物の全重量基準で、約30重量%以上であり、エラストマー成分(B)がポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に不連続相として加硫された状態で分散されている)並びに(ii)少なくとも1種の熱可塑性樹脂層が、少なくとも空気透過防止層の下側表面と積層関係にあり、熱可塑性樹脂層が約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーからなる空気入りタイヤ。
45.前記熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に接着組成物又は接着剤層を含む第44項に記載の空気入りタイヤ。
46.前記インナーライナー層の上側表面と積層関係にある熱可塑性樹脂層を更に含む熱可塑性樹脂層が、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含み、更に、インナーライナー層の上側表面に積層された熱可塑性樹脂層とカーカス層と間の接着剤層を含む第44又は45項に記載の空気入りタイヤ。
47.前記接着剤層がエポキシ化スチレン系ブロックコポリマーを含む第46項に記載の空気入りタイヤ。
48.成分(i)(A)が少なくとも1種のポリアミド樹脂であり、成分(i)(B)がC4〜C7イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンの少なくとも1種の臭素含有ランダムエラストマー性コポリマーである第44項に記載の空気入りタイヤ。
49.前記接着剤層がアクリル酸メチル、アクリル酸エチル又はアクリル酸ブチルの少なくとも1種及び無水マレイン酸又はメタクリル酸グリシジルの少なくとも1種からなるエチレンアクリルエステルターポリマーからなる群から選択された少なくとも1種のポリマーを含む第45項に記載の空気入りタイヤ。
50.少なくとも2つのエラストマー含有層及び少なくとも1つの熱可塑性フィルム層、即ち、流体透過防止層として特徴付けられる2つのエラストマー含有層の第一、少なくとも1種の高ジエンゴムからなる少なくとも2つのエラストマー含有層の第二、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有する少なくとも1種の熱可塑性、フィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む熱可塑性樹脂層を含んでなる加硫性積層構造体であって、前記層が、(1)少なくとも1種の熱可塑性フィルム層、流体透過防止層及び高ジエンゴム含有層又は(2)流体透過防止層、高ジエンゴム含有層及び少なくとも1種の熱可塑性フィルム層から選択された順序で配置されており、流体透過防止層が約1MPa〜約500MPaのヤング率を有する組成物を含み、前記組成物が(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、500MPaよりも大きいヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分(この樹脂成分はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される)並びに(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、500MPa以下のヤング率を有する少なくとも1種のエラストマー成分(このエラストマー成分はジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される)を含み、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)がポリマー組成物の全重量基準で約30重量%以上であり、エラストマー成分(B)がポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、実質的に加硫された状態で分散されている加硫性積層構造体。
51.前記層が順序(1)で配置されており、第二の熱可塑性フィルム層を更に含み、この第二の熱可塑性フィルム層は流体透過防止層と高ジエンゴム含有層との間にあり、第二の熱可塑性フィルム層が、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む第50項に記載の構造体。
52.(1)熱可塑性フィルム層と流体透過防止層との間、(2)第二の熱可塑性フィルム層と高ジエンゴム含有層との間又は(1)及び(2)の両方の間に、更に少なくとも1つの接着剤層を含む第51項に記載の構造体。
53.顔料、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、加工助剤、粘着付与剤及びこれらの混合物からなる群から選択された添加剤を更に含む第50、51又は52項に記載の構造体。
54.少なくとも1種のエンジニアリング樹脂を含む前記層がタイヤインナーライナー層であり、そして高ジエンゴムを含む前記層がタイヤカーカス層若しくはタイヤサイドウォール層又は両方である、タイヤに使用するのに適した第50〜53項のいずれか1項に記載の構造体。
55.前記エンジニアリング樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される第50〜54項のいずれか1項に記載の構造体。
56.前記エンジニアリング樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/塩化ビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される第50〜54項のいずれか1項に記載の構造体。
57.前記少なくとも1種のエラストマー成分Bが天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、エポキシル化天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR;エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレン−芳香族ビニル又はジエンモノマーコポリマー、臭素化IIR、塩素化IIR、臭素化イソブチレンp−メチルスチレンコポリマー、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンホモポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド又はアリルグリシジルエーテルコポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルターポリマーゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、ポリスルフィドゴム、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、フッ素化シリコーンゴム、フッ素化ホスファゲンゴム、スチレンエラストマー、熱可塑性オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ウレタンエラストマー及びポリアミドエラストマーからなる群から選択される第50〜56項のいずれか1項に記載の構造体。
58.前記少なくとも1種のエラストマー成分BがC4〜C7イソモノオレフィン及びp−アルキルスチレンコポリマーのハロゲン化物、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ブチルゴム及び臭素化ブチルゴムからなる群から選択される第50〜57項のいずれか1項に記載の構造体。
59.前記流体透過防止層のエラストマー成分が実質的に完全に加硫されている第50〜58項のいずれか1項に記載の構造体。
60.第50〜59項のいずれか1項に記載の加硫された構造体。
61.第50〜60項のいずれか1項に記載の加硫性構造体を含んでなる物品。
62.ホース及び空気入りタイヤコンポーネントからなる群から選択される第61項に記載の物品。
63.外側トレッド層、中間サイドウォール及びカーカス層並びに最内側空気透過防止層を含んでなる空気入りタイヤであって、(i)空気透過防止層が上側及び下側表面を有し、この層が、約25×10-12cc cm/cm2 sec cmHg(30℃)以下の空気透過係数及び約1MPa〜約500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含んでなり、前記ポリマー組成物が(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分(この樹脂成分はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される)並びに(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg(30℃)よりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する少なくとも1種のエラストマー成分(このエラストマー成分はジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される)、を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)がポリマー組成物の全重量基準で約30重量%以上であり、エラストマー成分(B)がポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されている)、並びに(ii)少なくとも1種の熱可塑性樹脂層が、少なくとも空気透過防止層の下側表面と積層関係にあり、前記熱可塑性樹脂層が、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含んでなる空気入りタイヤ。
組成物を、下記の実施例に従って製造した。使用したそれぞれの成分の量は、組成物中に存在するゴム100部当たりの部(phr)基準である。実施例の組成物中に使用した成分は下記の市販製品を使用した。
Figure 0005183637
表1に列挙した組成物又は配合物に従って、実施例1及び2を、動的加硫二軸スクリュー押出機を使用して、220℃で製造した。エラストマー成分及び加硫システムをニーダーの中に装入し、約3.5分間混合し、約90℃の温度で取り出した。次いで、この混合物を、ゴムペレタイザーを使用してペレット化した。ナイロン成分と可塑剤及び安定剤との予備混合を、日本製鋼所モデル44(JSW−44)二軸スクリュー押出機を使用して210℃で実施した。次いで、可塑剤及び安定剤を含有する予備ブレンドしたナイロン成分、予備配合したゴムペレット並びに反応性軟化剤の全てを、押出混合及び動的加硫のために、JSW−44二軸スクリュー押出機の中に220℃で計量した(metered)。押出物を水浴中で冷却し、ペレット化し、乾燥した。
Figure 0005183637
A/B/A積層(但し、層AはPE1であり、層Bは実施例1の組成物である)を製造した。この積層は、250mmダイ及び3台の60/90/60mm押出機を有するW&H(Windmoeller & Hoelscher Corp.、Lincoln,Rhode Island、米国)共押出インフレートフィルムラインを使用して成形した。ライン速度は、ブローアップ比2で、PE1については約65kg/時、実施例1の組成物については約70kg/時であった。A/B積層(但し、AはPE2であり、Bは実施例2の組成物である)を、100mmダイ及び2台の50/75mm押出機を有するBrampton(Brampton Engineering、Brampton,Ontario、カナダ国)共押出インフレートフィルムラインを使用して製造した。ライン速度は、ブローアップ比4で、PE2については約0.5kg/時、実施例2の組成物については1kg/時であった。実施例1の組成物とPE1/実施例1/PE1積層との間の水分透過率比較を、表2に示し、実施例2の組成物とPE2/実施例2積層との間の比較結果を表3に示す。
Figure 0005183637
Figure 0005183637
表2及び表3に示したように、この実施例に於いて、熱可塑性エラストマー組成物へのポリエチレンフィルムLDPEの積層は、得られる積層の水分透過速度を大きく低下させる。更に、軟質又は可撓性LDPE層を使用することは、熱可塑性エラストマーの室温弾性率及び低温弾性率に悪影響を与えなかった。
本明細書中に記載した全ての文献は、全ての優先権書類及び/又は試験手順を含めて、それらが本明細書と矛盾しない範囲まで、本明細書に参照して含めるものとする。本発明の原理、好ましい態様及び操作のモードを、明細書に記載した。本明細書中に本発明を特別の態様を参照して記載したが、これらの態様は、本発明の原理及び応用の単なる例示であることが理解されるべきである。従って、付属する特許請求の範囲によって定義されたような、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、例示態様に対して多数の修正を行うことができること及び他の配置を案出できることが理解されるべきである。
以下に本発明の態様を列挙する。
態様1.上側及び下側表面を有する流体透過防止層を含む1つの層、少なくとも流体透過防止層の下側表面と積層関係にあり、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性半結晶性炭素鎖ポリマーを含む、少なくとも1つの熱可塑性樹脂層並びに少なくとも1種の高ジエンゴムを含む少なくとも3つの層を含んでなる層状構造体であって、前記流体透過防止層が、30℃で25×10 -12 cc・cm/cm 2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含み、このポリマー組成物の層が、
(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10 -12 cc・cm/cm 2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分、並びに
(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10 -12 cc・cm/cm 2 sec cmHgよりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する、ジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、少なくとも1種のエラストマー成分
を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)が、ポリマー組成物の全重量基準で、30重量%以上であり、エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されている層状構造体。
態様2.前記熱可塑性ポリマーが、ポリマー100g当たり約0.1gよりも少ない、100%相対湿度での平衡水含有量又は約0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する態様1に記載の構造体。
態様3.第二の熱可塑性樹脂層を更に含み、該第二の熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂が、前記第一の熱可塑性樹脂層と同じであるか又は異なっており、そして前記熱可塑性樹脂層が、前記流体透過防止層の上側及び下側表面の他のものと積層関係にある、態様1に記載の構造体。
態様4.(1)前記構造体が1つの熱可塑性樹脂層を含む場合には、熱可塑性樹脂層と接触状態にない流体透過防止層の表面は、接着組成物を更に含み、そして(2)前記構造体が、それぞれ表面を有する2つの熱可塑性樹脂層を含む場合には、流体透過防止層と接触状態にない熱可塑性樹脂層の1つの表面は、接着組成物若しくは接着剤層と接触状態にあるか又は接着組成物若しくは接着剤層を更に含む態様1に記載の構造体。
態様5.前記接着組成物が構造体と基体との組合せを適切に機能させるのに十分な、基体への接着レベルを提供する態様4に記載の構造体。
態様6.前記機能的接着が接着組成物の加硫の結果として得られる態様5に記載の構造体。
態様7.前記接着組成物がエポキシ化されたスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーを含む態様4に記載の構造体。
態様8.前記熱可塑性樹脂層がポリオレフィン、スチレン系、ビニル系、アクリル系、フルオロカーボン系及びジエンポリマーのホモポリマー及びコポリマー並びにこれらの混合物からなる群から選択されたポリマーを含む態様1に記載の構造体。
態様9.前記少なくとも1種の充填材がカーボンブラック、クレイ、薄片化クレイ、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、ケイ酸塩、タルク、二酸化チタン、木粉及びこれらの混合物からなる群から選択される態様1に記載の構造体。
態様10.前記少なくとも1種の充填材がカーボンブラック、薄片化クレイ及びこれらの混合物からなる群から選択される態様9に記載の構造体。
態様11.前記少なくとも1種の硬化系が、少なくとも1種の硬化剤及び少なくとも1種の促進剤を含む、態様1に記載の構造体。
態様12.前記流体透過防止層が顔料、可塑剤、反応性軟化剤、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、加工助剤、粘着付与剤及びこれらの混合物からなる群から選択された添加剤を更に含む態様1に記載の構造体。
態様13.少なくとも1種の流体透過防止層を含む層がインナーライナー層であり、そして前記高ジエンゴムを含む層がカーカス層若しくはサイドウォール層又は両方である、タイヤ中に使用するのに適している態様1に記載の構造体。
態様14.前記熱可塑性樹脂成分がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される態様1に記載の構造体。
態様15.前記エンジニアリング樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/塩化ビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される態様14に記載の構造体。
態様16.前記少なくとも1種のエラストマー成分Bが天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、エポキシル化天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR;エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレン−芳香族ビニル又はジエンモノマーコポリマー、臭素化IIR、塩素化IIR、臭素化イソブチレンp−メチルスチレンコポリマー、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンホモポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド又はアリルグリシジルエーテルコポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルターポリマーゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、ポリスルフィドゴム、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、フッ素化シリコーンゴム、フッ素化ホスファゲンゴム、スチレンエラストマー、熱可塑性オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ウレタンエラストマー及びポリアミドエラストマーからなる群から選択される態様1に記載の構造体。
態様17.前記少なくとも1種のエラストマー成分BがC 4 〜C 7 イソモノオレフィン及びp−アルキルスチレンコポリマーのハロゲン化物、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ブチルゴム及び臭素化ブチルゴムからなる群から選択される態様1に記載の構造体。
態様18.前記流体透過防止層のエラストマー成分が実質的に完全に加硫されている態様1に記載の構造体。
態様19.前記熱可塑性樹脂がエチレンホモポリマー、エチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−スチレンコポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマー、エチレン−ヘキセンコポリマー、エチレン−オクテンコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択される態様8に記載の構造体。
態様20.前記熱可塑性ポリマーが約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を示す態様2に記載の構造体。
態様21.前記熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に接着剤層又は接着組成物を更に含む態様1に記載の構造体。
態様22.(A)エラストマーを含む第一の層、
(B)エンジニアリング樹脂とイソオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのコポリマーとの動的に加硫されたアロイを含む、流体透過防止特性を有する、第二の層、並びに
(C)上側及び下側表面を有し、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む、実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層を含んでなり、前記第二の層の上側又は下側表面が、前記第一の層に隣接しており、そして前記熱可塑性樹脂層の上側又は下側表面の他方が流体に隣接している物品。
態様23.前記エンジニアリング樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される態様22に記載の物品。
態様24.前記第一の層エラストマーが少なくとも1種のハロゲン化エラストマー及び少なくとも1種の高ジエンゴムからなる群から選択される態様22に記載の物品。
態様25.前記第一の層エラストマーがC 4 〜C 7 イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのハロゲン含有ランダムコポリマー前記パラ−アルキルスチレンは、コポリマーの約0.5重量%〜約20重量%を構成する、C 4 〜C 12 イソモノオレフィン及びC 4 〜C 14 マルチオレフィンの、塩素、臭素及びこれらの混合物からなる群から選択されるハロゲン含有ランダムコポリマー、少なくとも50モル%のジエンモノマーを含んでなり、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ(スチレン−共−ブタジエン)、ポリ(スチレン−ブタジエン−スチレン)ブロックコポリマー、天然ゴム及びこれらの混合物からなる群から選択された天然又は合成ゴムからなる群から選択される態様24に記載の物品。
態様26.前記エンジニアリング樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニル/ポリビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される態様23に記載の物品。
態様27.前記熱可塑性ポリマーが、ポリマー100g当たり約0.1gよりも少ない、100%相対湿度での平衡水含有量又は約0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する、態様22に記載の物品。
態様28.前記熱可塑性樹脂層がポリオレフィン、エチレンホモポリマー、エチレンコポリマー、スチレン系、ビニル系、アクリル系、フルオロカーボン系、ジエンポリマー及びこれらの混合物のホモポリマー並びにコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む態様22に記載の物品。
態様29.前記熱可塑性樹脂層が低密度ポリエチレンを含む態様28に記載の物品。
態様30.前記実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層と該流体透過防止層との間に配置された接着組成物又は接着剤層を更に含む態様22に記載の物品。
態様31.前記接着組成物又は接着剤層がマレイン化エチレンコポリマー、エポキシ化エチレンコポリマー、エチレンイオノマー、エチレンアクリレートコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも1種のポリマー又はコポリマーを含む態様30に記載の物品。
態様32.前記接着剤層又は接着組成物の厚さが約1ミクロン〜約15ミクロンである態様30に記載の物品。
態様33.前記流体透過防止層と第一のエラストマー含有層との間に、第二の実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層を更に含む態様22に記載の物品。
態様34.前記実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層と第一のエラストマー含有層との間に配置された接着組成物又は接着剤層を更に含む態様33に記載の物品。
態様35.実質的にホースの形態にある態様22に記載の物品。
態様36.内側空気チャンバー並びに外側トレッド及びサイドウォール部分、前記トレッド及びサイドウォール部分に接着又は接合された頂部表面並びに底部表面を有するインナーカーカス部分、頂部表面及び底部表面を有する積層されたインナーライナー層を含む空気入りタイヤであって、前記インナーライナー層の頂部表面がカーカス層の底部表面に接着又は接合されており、そしてインナーライナー層の底部表面が空気チャンバー内に存在する空気と接触状態にある最内側表面であり、インナーライナー層が、エンジニアリング樹脂及び少なくとも底部インナーライナー表面と積層関係にある、少なくとも1種の約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む熱可塑性樹脂層を含んでなる空気入りタイヤ。
態様37.前記インナーライナー層が、エンジニアリング樹脂とC 4 〜C 7 イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのハロゲン含有ランダムエラストマー性コポリマーとの動的に加硫されたアロイを含んでなり、前記パラ−アルキルスチレンがコポリマーの約0.5〜約20重量%を構成し、前記エラストマー性コポリマーがエンジニアリング樹脂のマトリックス中で、不連続相として加硫された状態で分散されている、態様36に記載の空気入りタイヤ。
態様38.前記インナーライナー層が、エンジニアリング樹脂とC 4 〜C 12 イソモノオレフィン及びC 4 〜C 14 マルチオレフィンのハロゲン含有ランダムエラストマー性コポリマーとの動的に加硫されたアロイを含み、前記エラストマー性コポリマーが、エンジニアリング樹脂のマトリックス中で、不連続相として加硫された状態で分散されている、態様36に記載の空気入りタイヤ。
態様39.前記タイヤが加硫されている態様37に記載の空気入りタイヤ。
態様40.ジエンゴムを含有するカーカス要素及び空気入りタイヤの最内側層としてのインナーライナー層を含んでなる空気入りタイヤの製造方法であって、
(A)エンジニアリング樹脂中に微粒子形で分散された、実質的に加硫されたハロゲン化イソモノオレフィン含有エラストマーを含み、上側及び下側表面を有する、インナーライナー層を用意する工程、
(B)少なくともインナーライナー層の下側表面と積層関係にあり、約−20℃よりも低いガラス転移温度、Tgを有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む、第一の熱可塑性樹脂層を用意する工程、
(C)インナーライナー層の上側表面をカーカス要素と接触させて、更に積層された構造体を形成する工程並びに
(D)積層構造体を、約100℃〜約250℃の温度で、構造体を実質的に加硫するのに十分な時間、圧力下でタイヤの所望の形状に加熱し、成形する工程
を含んでなる方法。
態様41.前記インナーライナー層の上側表面と積層関係にある、約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む、第二の熱可塑性樹脂層を更に含み、前記第一の熱可塑性樹脂層、第二の熱可塑性樹脂層又は両方は、熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間、熱可塑性樹脂層とカーカスとの間又は両方の、接着組成物又は接着剤層と接触状態にある、態様40に記載の方法。
態様42.前記接着剤層がエポキシ化スチレン系ブロックコポリマーを含む、態様41に記載の方法。
態様43.自動車、トラック、建設用車両、レクリエーション用車両及び農場用車両で使用するのに適しているタイヤからなる群から選択される、態様36に記載のタイヤ。
態様44.外側トレッド層、中間サイドウォール及びカーカス層並びに最内側空気透過防止層からなる空気入りタイヤであって、
(i)30℃で約25×10 -12 cc cm/cm 2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び約1MPa〜約500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含む、空気透過防止層が、上側及び下側表面を有し、
前記ポリマー組成物が
(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10 -12 cc・cm/cm 2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分、並びに
(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10 -12 cc・cm/cm 2 sec cmHgよりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する、ジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、少なくとも1種のエラストマー成分、
を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)がポリマー組成物の全重量基準で約30重量%以上であり、
エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されており、そして
(ii)約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む、少なくとも1種の熱可塑性樹脂層が、少なくとも空気透過防止層の下側表面と積層関係にある、空気入りタイヤ。
態様45.前記熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に、更に、接着組成物又は接着剤層を含む態様44に記載の空気入りタイヤ。
態様46.前記インナーライナー層の上側表面と積層関係にある約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーからなり、熱可塑性樹脂層を更に含み、更に、前記インナーライナー層の上側表面に積層された熱可塑性樹脂層とカーカス層と間の接着剤層を更に含む態様44に記載の空気入りタイヤ。
態様47.前記接着剤層がエポキシ化スチレン系ブロックコポリマーを含む態様46に記載の空気入りタイヤ。
態様48.前記成分(i)(A)が少なくとも1種のポリアミド樹脂であり、成分(i)(B)がC 4 〜C 7 イソモノオレフィン及びパラ−アルキルスチレンの少なくとも1種の臭素含有ランダムエラストマー性コポリマーである態様44に記載の空気入りタイヤ。
態様49.前記接着剤層がアクリル酸メチル、アクリル酸エチル又はアクリル酸ブチルの少なくとも1種及び無水マレイン酸又はメタクリル酸グリシジルの少なくとも1種からなるエチレンアクリルエステルターポリマーからなる群から選択された少なくとも1種のポリマーを含む態様45に記載の空気入りタイヤ。
態様50.少なくとも2つのエラストマー含有層及び少なくとも1つの熱可塑性フィルム層を含んでなる加硫性層状構造体であって、そのエラストマー含有層の第一の層が流体透過防止層として特徴付けられ、第二の層が少なくとも1種の高ジエンゴムを含み、そして熱可塑性フィルム層が約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有する少なくとも1種の熱可塑性、フィルム形成性、半結晶性で、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含み、前記エラストマー含有層及び熱可塑性フィルム層が
(1)少なくとも1種の熱可塑性フィルム層、流体透過防止層及び高ジエンゴム含有層又は(2)流体透過防止層、高ジエンゴム含有層及び少なくとも1種の熱可塑性フィルム層から選択された順序で配置されており、流体透過防止層が約1MPa〜約500MPaのヤング率を有する組成物を含み、
(A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、500MPaよりも大きいヤング率を有する、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される、少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分並びに
(B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、500MPa以下のヤング率を有する、ジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、少なくとも1種のエラストマー成分を含み
成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)がポリマー組成物の全重量基準で約30重量%以上であり、エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、実質的に加硫された状態で分散されている加硫性積層構造体。
態様51.前記層が順序(1)で配置されており、第二熱可塑性フィルム層を更に含み、前記第二の熱可塑性フィルム層が流体透過防止層と高ジエンゴム含有層との間にあり、第二の熱可塑性フィルム層が約−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、実質的に疎水性の炭素鎖ポリマーを含む態様50に記載の構造体。
態様52.(1)熱可塑性フィルム層と流体透過防止層との間、(2)第二熱可塑性フィルム層と高ジエンゴム含有層との間又は(1)及び(2)の両方の間に少なくとも1つの接着剤層を更に含む、態様51に記載の構造体。
態様53.顔料、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、加工助剤、粘着付与剤及びこれらの混合物からなる群から選択された添加剤を更に含む、態様50に記載の構造体。
態様54.少なくとも1種のエンジニアリング樹脂を含む前記層がタイヤインナーライナー層であり、そして高ジエンゴムを含む前記層がタイヤカーカス層若しくはタイヤサイドウォール層又は両方である、タイヤに使用するのに適している、態様50に記載の構造体。
態様55.前記エンジニアリング樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂及びこれらの混合物からなる群から選択される態様50に記載の構造体。
態様56.前記エンジニアリング樹脂がナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/66/610コポリマー、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6Tコポリマー、ナイロン66/PPコポリマー、ナイロン66/PPSコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレートコポリマー、ポリアクリレート、ポリブチレンナフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミデート/ポリブチレンテレフタレートコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレンコポリマー、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレンコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/塩化ビニリデンコポリマー、塩化ビニリデン/メタクリレートコポリマー、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/エチレンコポリマー、芳香族ポリイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される態様55に記載の構造体。
態様57.前記少なくとも1種のエラストマー成分Bが天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、エポキシル化天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR;エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレン−芳香族ビニル又はジエンモノマーコポリマー、臭素化IIR、塩素化IIR、臭素化イソブチレンp−メチルスチレンコポリマー、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンホモポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド又はアリルグリシジルエーテルコポリマーゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルターポリマーゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、ポリスルフィドゴム、フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、フッ素化シリコーンゴム、フッ素化ホスファゲンゴム、スチレンエラストマー、熱可塑性オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ウレタンエラストマー及びポリアミドエラストマーからなる群から選択される態様50に記載の構造体。
態様58.前記少なくとも1種のエラストマー成分BがC 4 〜C 7 イソモノオレフィン及びp−アルキルスチレンコポリマーのハロゲン化物、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー、水素化ニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ブチルゴム及び臭素化ブチルゴムからなる群から選択される態様50に記載の構造体。
態様59.前記流体透過防止層のエラストマー成分が実質的に完全に加硫されている態様50に記載の構造体。
態様60.態様50に記載の加硫された構造体。
態様61.態様50に記載の加硫性構造体を含んでなる物品。
態様62.ホース及び空気入りタイヤコンポーネントからなる群から選択される態様61に記載の物品。
1 トレッド
2 カーカス層
3 インナーライナー層
4 タイヤサイドウォール
5 実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層
5′ 実質的に疎水性の熱可塑性樹脂層
6 接着剤層
6′ 接着剤層
7 接着剤層
8 接着剤層

Claims (10)

  1. 上側及び下側表面を有する流体透過防止層を含む1つの層、少なくとも流体透過防止層の下側表面と積層関係にあり、−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性半結晶性炭素鎖ポリマーを含み、ポリマー100g当たり、0.1gよりも少ない100%相対湿度での平衡水含有量又は0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する、少なくとも1つの熱可塑性樹脂層並びに少なくとも1種の、少なくとも50モル%のC 4 〜C 12 ジエンモノマーを含む高ジエンゴムを含む少なくとも3つの層を含んでなる層状構造体であって、前記流体透過防止層が、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含み、このポリマー組成物の層が、
    (A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分、並びに
    (B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHgよりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する、ジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、少なくとも1種のエラストマー成分
    を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)が、ポリマー組成物の全重量基準で、30重量%以上であり、エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されている層状構造体。
  2. 前記熱可塑性樹脂層がポリオレフィン、スチレン系、ビニル系、アクリル系、フルオロカーボン系及びジエンポリマーのホモポリマー及びコポリマー並びにこれらの混合物からなる群から選択されたポリマーを含む請求項1に記載の構造体。
  3. 前記熱可塑性樹脂がエチレンホモポリマー、エチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−スチレンコポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマー、エチレン−ヘキセンコポリマー、エチレン−オクテンコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項2に記載の構造体。
  4. (A)高ジエンエラストマーを含む第一の層、
    (B)エンジニアリング樹脂とイソオレフィン及びパラ−アルキルスチレンのコポリマーとの動的に加硫されたアロイを含み、30℃で25×10-12cc cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有し、流体透過防止特性を有する、第二の層、並びに
    (C)上側及び下側表面を有し、−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、疎水性の炭素鎖ポリマーを含み、ポリマー100g当たり、0.1gよりも少ない100%相対湿度での平衡水含有量又は0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する、疎水性の熱可塑性樹脂層を含んでなり、前記第二の層の上側又は下側表面が、前記第一の層に隣接しており、そして前記熱可塑性樹脂層の上側又は下側表面の他方が流体に隣接している物品。
  5. 前記疎水性の熱可塑性樹脂層と該流体透過防止層との間に配置された接着組成物又は接着剤層を更に含む請求項4に記載の物品。
  6. 前記接着組成物又は接着剤層がマレイン化エチレンコポリマー、エポキシ化エチレンコポリマー、エチレンイオノマー、エチレンアクリレートコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー及びこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも1種のポリマー又はコポリマーを含む請求項5に記載の物品。
  7. ホースの形態にある請求項4に記載の物品。
  8. 外側トレッド層、中間サイドウォール及びカーカス層並びに最内側空気透過防止層からなる空気入りタイヤであって、
    (i)30℃で25×10-12cc cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有するポリマー組成物を含む、空気透過防止層が、上側及び下側表面を有し、
    前記ポリマー組成物が
    (A)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHg又はそれ以下の空気透過係数及び500MPaよりも大きいヤング率を有する、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリニトリル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂及びイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂成分、並びに
    (B)ポリマー組成物の全重量基準で少なくとも10重量%の、30℃で25×10-12cc・cm/cm2 sec cmHgよりも大きい空気透過係数及び500MPa以下のヤング率を有する、ジエンゴム及びその水素化物、ハロゲン含有ゴム、シリコーンゴム、硫黄含有ゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、アクリルゴム、アイオノマー及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される、少なくとも1種のエラストマー成分、
    を含んでなり、成分(A)及び成分(B)の全量(A)+(B)がポリマー組成物の全重量基準で30重量%以上であり、
    エラストマー成分(B)が、ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂成分(A)のマトリックス中に、不連続相として、加硫された状態で分散されており、そして
    (ii)−20℃よりも低いガラス転移温度(Tg)を有するフィルム形成性、半結晶性、疎水性の炭素鎖ポリマーを含み、ポリマー100g当たり、0.1gよりも少ない100%相対湿度での平衡水含有量又は0.1よりも少ない、ポリマー構造単位当たりのモル水含有量を有する、少なくとも1種の熱可塑性樹脂層が、少なくとも空気透過防止層の下側表面と積層関係にあり、そして
    (iii)前記カーカス層の少なくとも一つが、少なくとも50モル%のC 4 〜C 12 ジエンモノマーを含む高ジエンエラストマーを含む、空気入りタイヤ。
  9. 前記熱可塑性樹脂層と流体透過防止層との間に、更に、接着組成物又は接着剤層を含む請求項8に記載の空気入りタイヤ。
  10. 前記接着剤層がアクリル酸メチル、アクリル酸エチル又はアクリル酸ブチルの少なくとも1種及び無水マレイン酸又はメタクリル酸グリシジルの少なくとも1種からなるエチレンアクリルエステルターポリマーからなる群から選択された少なくとも1種のポリマーを含む請求項9に記載の空気入りタイヤ。
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