JP5473335B2 - 低空気透過性を有する熱可塑性ポリマー組成物のラミネート及びそれをインナーライナーとして使用した空気入りタイヤ - Google Patents

低空気透過性を有する熱可塑性ポリマー組成物のラミネート及びそれをインナーライナーとして使用した空気入りタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性ポリマー組成物の低空気透過性ラミネート及びその製造方法並びに上記ラミネートをインナーライナーとして使用した空気入りタイヤに関する。
燃料消費量の減少は自動車に於ける最大の技術的テーマの一つである。その一環として、空気入りタイヤの重量の減少についての要求がますます強くなっている。
空気入りタイヤの内側表面は、典型的には、一定のタイヤ空気圧を維持するように、低気体透過性ゴム、例えばブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムを含んでなるインナーライナーを有する。しかしながら、ハロゲン化ブチルゴムは、大きいヒステリシスロスを有し、従って、タイヤの加硫後に、カーカスコードの間の空間で、カーカス層の内側ゴム表面及びインナーライナー内で波打ちが起こるとき、インナーライナーゴム層が、カーカス層の変形に沿って変形し、従って、転がり抵抗の増加の問題が存在する。従って、一般的には、小さいヒステリシスロスを有するタイゴムと呼ばれるゴムシートを、インナーライナー(典型的には、ハロゲン化ブチルゴム)とカーカス層の内側表面ゴムとの間に介在させて、この二つを接着する。従って、ハロゲン化ブチルゴムのインナーライナーの厚さに加えて、タイゴムの厚さが加わり、層の厚さは、全体として、1mm(即ち、1000μm)を超え、これは結局は、製品の重量に於ける増加を起こす。
空気入りタイヤのインナーライナーとして、ブチルゴムのような低気体透過性ゴムの代わりに、種々の材料を使用する技術が提案されてきた。例えば、特許文献1には、加硫されたタイヤの内側表面を、30℃で10×10-13以下及び70℃で50×10-13以下の空気透過係数(cm3(標準状態)/cm・sec・mmHg)を有する合成樹脂、例えばポリ塩化ビニリデン、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂の溶液又は分散液で、0.1mm又はそれ以下の厚さに被覆することが開示されている。
特許文献1に開示された技術は、加硫されたタイヤの、カーカスの内側円周表面又はインナーライナーの内側円周表面に、特定の空気透過係数を有する合成樹脂のカバー層を設け、この合成樹脂カバー層の厚さを0.1mm又はそれ以下に保持することを記載しているが、この刊行物に記載された空気入りタイヤは、ゴムと合成樹脂との接着性に於ける問題点を有している。更に、インナーライナー層が、耐湿性(又は耐水性)に於いて劣っていると言う欠陥が存在する。
特許文献2には、(一般的に知られている塩素化溶液、臭素溶液又はヨウ素溶液を使用する)タイヤの内側表面のハロゲン化並びに次いでこの内側表面上に、メトキシメチル化ナイロン、共重合したナイロン、ポリウレタン及びポリ塩化ビニリデンのブレンド又はポリウレタン及びポリフッ化ビニリデンのブレンドのポリマーフィルム(厚さ10〜200μm)を形成することが開示されている。
更に、特許文献3には、インナーライナーとしてメトキシメチル化ナイロンの薄いフィルムを有する空気入りタイヤが開示されている。この技術に従って、グリーンタイヤの内側表面に、メトキシメチル化ナイロンの溶液又はエマルジョンをスプレー又はコーティングし、次いで、タイヤを加硫するか又は加硫後のタイヤの内側表面に、メトキシメチル化ナイロンの溶液又はエマルジョンがスプレー又はコーティングして、空気入りタイヤを製造する。これらの刊行物に於いて、同様に、薄いフィルムの劣った耐水性の欠陥に加えて、フィルム厚さの均一性を維持する際の困難さの欠陥がある。
更に、特許文献4は、タイヤの空気透過防止層としての、ポリ塩化ビニリデンフィルム又はエチレン−ビニルアルコールコポリマーフィルムを含んでなる低空気透過層及びポリオレフィンフィルム、脂肪族ポリアミドフィルム又はポリウレタンフィルムから構成された接着層を有する多層フィルムの使用の実施例を有する。しかしながら、この系に於いて、低空気透過層は可撓性を欠き、このフィルムはタイヤを使用しているとき、材料の膨張及び収縮に追従できず、従って、タイヤは裂ける。
更に、特許文献5は、タイヤインナーライナー組成物として、カーボンブラック、可塑剤油及びタイヤインナーライナー用の加硫剤を含有する、C4〜C7イソモノオレフィン及びp−アルキルスチレンのハロゲン含有コポリマーを含む組成物の使用を提案しているが、このインナーライナーは、空気透過係数が十分でなく、タイヤの重量を更に減少させるために適していない。
従って、空気入りタイヤ等のインナーライナーのために使用される気体バリヤー層を形成するための材料は、可撓性及び気体バリヤー特性を有することを必要とするが、これらの特性の両方を有する材料は、未だ提案されていない。
一般的に言って、連続相としての熱可塑性樹脂成分及び分散相としてのエラストマー成分を含んでなり、エラストマー成分の少なくとも一部が架橋(加硫)されている熱可塑性エラストマー組成物は、一般的に前もって架橋されたエラストマー成分から誘導されるゴム弾性性能を有し、連続相を形成する熱可塑性樹脂成分のために、それが溶融し、液体になる高温度で熱可塑性的に成形することができる。その結果、この分散された構造を有する熱可塑性エラストマー組成物は、加硫されたゴムの特性を維持しながら、プラスチックのものと同様の加工技術による成形が可能であるという特徴を有する。
従って、熱可塑性エラストマー組成物は、加硫されたゴムと比較したとき、下記の基本的な利点を有する。
(1)分離した加硫工程が必要でない。
(2)加工の間に製造された製品及びスクラップのリサイクルが可能である。
(3)重量の軽量化が可能である。
これらの中で、特に、熱可塑性エラストマー組成物(ここで、分散相を形成するエラストマー成分の一部又は全部は、連続相を形成する熱可塑性樹脂との混合の間に架橋(加硫)され、動的架橋(加硫)される)は、特に、ゴムエラストマーの機械的物理的特性、圧縮永久歪に対する抵抗性及び油に対する抵抗性に於いて優れた製品をもたらし、自動車部品、建築材料、医療装置、一般的工業材料等のために、従来のゴムの代わりに使用することができる。
この熱可塑性エラストマー組成物に関して、本発明者等は、以前に、25×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg以下の空気透過係数及び1〜500MPaのヤング率を有し、タイヤ用のポリマー組成物として空気透過防止特性と可撓性とのバランスに優れており、タイヤの重量を減少するのに使用することができるタイヤ用のポリマー組成物並びに特定量の25×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg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熱可塑性樹脂と、特定量の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エラストマー成分とのブレンドから構成されたタイヤ用のポリマー組成物について、提案し、特許出願した(特許文献6)。
この提案した組成物は、タイヤ用のポリマー組成物として優れた機能を有していたが、空気入りタイヤのインナーライナー又は他の空気透過防止層として使用したときに、ゴム層との接着性が、熱可塑性エラストマー組成物単独では十分でないという問題を有していた。
更に、本発明者等は、上記のタイヤ用のポリマー組成物に於ける空気透過防止特性をなお一層効率的にするための研究に従事し、非相溶性の熱可塑性樹脂の少なくとも2種のブレンドを、熱可塑性樹脂成分の中の1種の熱可塑性樹脂成分が、それが非相溶性であるので、最終的に分散されないが、押出の時点で剪断応力のために平らな形状で分散され配向されるプロセスに於いて、押し出すことによって、一体になった空気透過防止層を形成する、タイヤ用の熱可塑性樹脂組成物について、提案し、特許出願した(特許文献7)。
この熱可塑性樹脂組成物を空気入りタイヤの空気透過防止層として使用するとき、これは熱可塑性樹脂組成物であるので、十分な空気透過防止特性を得ることができるが、これは、曲げ疲労に関して可撓性及び耐久性を十分に制御するためには十分ではなく、また、熱可塑性樹脂組成物単独で、ゴム層との不十分な接着性の問題があった。
従って、上に説明したように、ゴム弾性を有し、可撓性であり、熱可塑性的に加工することができ、空気バリヤー特性又はガスバリヤー特性の制御が可能である、連続相としての熱可塑性樹脂成分及び分散相としてのエラストマー成分を有する熱可塑性エラストマー組成物が公知である。更に、気体透過防止特性を有する層を、層群の内側に一体に形成することが可能である、熱可塑性樹脂組成物が公知である。ゴム弾性を有し、熱可塑性的に加工することができ、そして層群の外側で一体に接合性及びその他の必要な機能を有する層の形成を可能にする熱可塑性エラストマー組成物は、未だ開発されていない。
関心のある他の文献には、特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11及び特許文献12が含まれる。
特公昭47−31761号公報 特開平5−330307号公報 特開平5−318618号公報 特開平6−40207号公報 特開平5−508435号公報 特願平7−150353号(特開平8−259741号公報) 特願平7−55929号(特開平8−244402号公報) 国際特許出願公開第2004/081107号明細書 国際特許出願公開第2004/081106号明細書 国際特許出願公開第2004/081108号明細書 国際特許出願公開第2004/081116号明細書 国際特許出願公開第2004/081099号明細書
本発明の目的は、20×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg以下の空気透過係数を有し、空気入りタイヤのインナーライナーとして使用することが可能であり、そうして先行技術の前記の欠点に取り組む、熱可塑性ポリマー組成物のラミネートを提供することである。
本発明に従って、500〜2000Pa・sの溶融粘度及び1〜400MPaの室温でのヤング率を有する熱可塑性ポリマー組成物(B)と共にラミネートされた、10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg以下の空気透過係数を有する熱可塑性樹脂組成物(A)を含んでなる、少なくとも1種の熱可塑性ポリマー組成物のラミネート(C)であって、熱可塑性樹脂組成物(A)の層の厚さが0.5〜10μmであり、ラミネート(C)の空気透過係数が20×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg以下であるラミネートが提供される。
この説明及び特許請求の範囲に於いて、単数形(a,an及びthe)は、文脈が他の方法で明白に指定していない限り、複数の指示物を含む。
本明細書中に使用される全ての分子量は、他の方法で示さない限り重量平均分子量である。
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(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、任意の要素又は要素の組合せも及び任意の要素又は要素の組合せの任意の量も排除することを意味する。
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、任意の規準、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。用語「実質的に」は、また、その範囲が、発明の分野の人によって理解されるように主題を記載するように、そして特許請求された主題を先行技術から区別するように、妥当に機能する。
ポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、共重合体(interpolymer)、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種のモノマーを含んでなるポリマーを指すことができる。
ポリマーがモノマーを含んで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、句「(それぞれの)モノマーを含んでなる(comprising(respective)monomer)」等が、略記として使用される。同様に、触媒成分が、成分の中性安定形からなるとして記載されるとき、成分の活性形が、モノマーと反応してポリマーを製造する形であることが、当業者によってよく理解されている。
イソオレフィンは、同じ炭素上に2個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個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個の二重結合、好ましくは2個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、エラストマー又はエラストマー群は、ASTM D1566定義と一致する全て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個又はそれ以上の水素を落とすことによって、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個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個の水素基が、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の直鎖又は分岐鎖(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の直鎖又は分岐鎖アルコキシ、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個のハロゲンを含有する炭素数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−ジブロモメチル、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、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個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。
気体バリヤー特性に於いて優れている材料として、ポリアミド熱可塑性樹脂(以下、ポリアミド樹脂として参照する)が知られている。また、可撓性に於いて優れている材料として、ブチルゴムが知られている。ブチルゴムを使用する代わりに、本発明者等は、特定された熱可塑性材料(A)及び(B)のラミネート(C)が、良好なバランスで気体バリヤー特性及び可撓性を有する材料を実現できたことを見出した。
本発明に従って、ラミネート(C)中の成分(A)として使用される熱可塑性樹脂組成物は、低空気透過係数、好ましくは25×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、更に好ましくは10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、更に好ましくは1×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、更に好ましくは0.1×10-12〜10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHgを有する任意の熱可塑性樹脂組成物であってもよい。熱可塑性樹脂の空気透過係数が大きすぎる場合、気体透過特性と可撓性との所望のバランスを得ることができない。
熱可塑性樹脂(A)の典型的な例は、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン及びそのコポリマー、アクリロニトリルコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル樹脂等である。熱可塑性樹脂(A)として本発明に於いて使用できるEVOH樹脂には、少なくとも35モル%のビニルアルコールを含有する熱可塑性及び結晶性エチレン−ビニルアルコールコポリマーが含まれる。
本発明に於いて熱可塑性樹脂(A)として使用できるポリアミド樹脂には、ポリマー鎖内に繰り返しアミド単位を有するコポリマー及びターポリマーを含む、結晶性又は樹脂性の高分子量固体ポリマーを含んでなる熱可塑性ポリアミド(ナイロン)が含まれる。ポリアミドは、1種若しくはそれ以上のε−ラクタム、例えばカプロラクタム、ピロリジオン、ラウリルラクタム及びアミノウンデカン酸ラクタム若しくはアミノ酸の重合により又は二塩基酸とジアミンとの縮合により製造することができる。繊維形成性及び成形グレードナイロンの両方が、熱可塑性樹脂(A)として使用するのに適している。このようなポリアミドの例は、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンジアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(ナイロン6IP)、ナイロン46、ナイロンMXD6、ナイロン6/66及び11−アミノウンデカン酸の縮合生成物(ナイロン11)である。ナイロン6(N6)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン6/66コポリマー(N6/66)、ナイロン610(N610)、ナイロン46、ナイロンMXD6、ナイロン69及びナイロン612(N612)も使用することができる。これらのコポリマー、これらの任意のブレンドも使用することができる。満足できるポリアミド(特に、275℃よりも低い軟化点を有するもの)の追加の例は、Kirk−Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第10巻、第919頁及びEncyclopedia of Polymer Science and Technology、第10巻、第392〜414頁に記載されている。市販の熱可塑性ポリアミドを、本発明の実施に於いて、熱可塑性樹脂(A)として有利に使用することができ、160℃〜230℃の軟化点又は融点を有する線状結晶性ポリアミドが好ましい。
本発明に従ったラミネート(C)中の成分(B)として使用することができる熱可塑性ポリマー組成物は、500〜2000Pa・s、好ましくは700〜1500Pa・sの溶融粘度及び1〜400MPa、好ましくは1〜200MPaの室温でのヤング率を有するものである。熱可塑性ポリマー(B)の溶融粘度が小さすぎるか又は大きすぎる場合、所望の円筒状成形(押出)が困難になり、従ってフィルム製造が困難になる。更に、熱可塑性ポリマー(B)のヤング率が大きすぎる場合、フィルムは変形に追従できず、従って亀裂又は裂けが起こり得る。
本発明に従った成分(B)として使用することができる熱可塑性組成物の典型的な例は、熱可塑性樹脂組成物(D)のマトリックス中に分散された変性ポリマー(E)から構成されるものである。変性ポリマー(E)のマトリックス(D)に対する比の特別の制限は存在しないが、好ましい比は、例えば(D):(E)は、60:40〜30:70(重量基準)である。変性ポリマー(E)の典型的な例は、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマー、エチレン−グリシジルメタクリレート(EGMA)、無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート(Mal−EEA)等である。マトリックス(D)の例は、ポリアミド樹脂、例えばナイロン11、ナイロン12、ナイロン666、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6、ナイロン66である。
本発明に従った成分(A)、(B)、(D)及び(E)には、上記の必須の構成成分に加えて、そこに一般的に使用される従来の添加剤、例えば加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、種々の型のオイル、老化防止剤、強化材、可塑剤、軟化剤が、それらが本発明の目的に悪影響を与えない限り、これまで一般的に添加された量で含有されてよい。
本発明のラミネート(C)は、熱可塑性ポリマー組成物(B)の層又は層群によってラミネートされた、0.05〜10μm、好ましくは0.05〜3μmの厚さを有する熱可塑性樹脂組成物層(A)から構成されている。好ましくは、ラミネート(C)は、熱可塑性ポリマー組成物(B)の同じ又は異なった層によってサンドイッチされている。熱可塑性ポリマー組成物(B)は、前記のように、熱可塑性ポリマー組成物のマトリックス(D)中に分散された変性ポリマー組成物(E)から構成されていてよい。
ラミネート(C)は、20×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、好ましくは10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下の空気透過係数を有する。
本発明のラミネート(C)は、任意の公知のラミネーション技術を使用することによって、任意の形にすることができる。例えば、シートの形でのラミネート(C)は、多層共押出、多層インフレーション成形等によって製造することができる。その代わりに、円筒形状のラミネート(C)は、熱可塑性樹脂組成物層(A)及び熱可塑性ポリマー組成物(B)の、当該技術分野で公知の多層押出成形によって製造することができる。
本発明のラミネート(C)は、ラミネート(C)が、良好なバランスで、優れた気体バリヤー特性及び優れた可撓性を有するので、空気入りタイヤのインナーライナーとして有利に使用することができる。
本発明の接着剤(F)を有するラミネート(C)は、任意の公知のラミネーション技術を使用することによって、任意の形にすることができる。例えば、シートの形での接着剤(F)を有するラミネート(C)は、多層共押出、多層インフレーション成形等によって製造することができる。或いは、円筒形状の接着剤(F)を有するラミネート(C)は、熱可塑性樹脂組成物層(A)、熱可塑性ポリマー組成物(B)及び接着剤組成物(F)の、当該技術分野で公知の多層押出成形によって製造することができる。
本発明の接着剤(F)を有するラミネート(C)は、接着剤(F)を有するラミネート(C)が、良好なバランスで、優れた気体バリヤー特性及び優れた可撓性を有するので、空気入りタイヤのインナーライナーとして有利に使用することができる。
通常の接着剤のような表Vの代わりに種々の配合を使用する接着剤(F)が提案されている。例えば、欧州特許第0774340号明細書には、タイヤ部材のゴム成分と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が開示されている。
熱可塑性ポリマー組成物(B)の分散相として有用な好ましい変性ポリマー組成物には、(1個又はそれ以上の官能基を有する)官能化ポリマー(群)が含まれる。「官能化ポリマー(群)(functionalized polymer(s))」によって、ポリマーが、官能基並びに任意的な触媒、熱、開始剤及び/又はフリーラジカル源と接触して、官能基の全て又は一部を、ポリマーに、含有、グラフト、結合、物理的に結合及び/又は化学的に結合させることが意味される。従って、一つの面に於いて、本発明に於いて有用な官能化ポリマーは、ポリマー、官能基及び官能化触媒(例えば触媒、熱、開始剤又はフリーラジカル源)の接触生成物を含む。このような官能化は、また、本明細書に於いて、グラフト化として参照される。同様に、官能基は、また、本明細書に於いて、グラフト化モノマーとして参照される。更に、「官能化ポリマー」は、また、官能基を有するポリマーを製造するために、オレフィンモノマー及び官能基を含有するモノマーを含むモノマーから(又は官能基を有する開始剤を使用して)、直接的に重合されたポリマーを含むように定義される。
「マレイン化」ポリマーによって、マレイン酸又は無水マレイン酸並びに任意的な触媒、熱、開始剤及び/又はフリーラジカル源と接触されて、マレイン酸又は無水マレイン酸の全て又は一部を、ポリマーに、含有、グラフト、結合、物理的に結合及び/又は化学的に結合させたポリマーが意味される。
「官能基(functional group)」によって、ヘテロ原子及び/又は不飽和を含有する、1000g/モル又はそれ以下の重量平均分子量を有する任意の化合物が意味される。好ましい官能基には、1個又はそれ以上のヘテロ原子及び1個又はそれ以上の不飽和の部位を含有する、750又はそれ以下の重量平均分子量を有する任意の化合物が含まれる。好ましくは、官能基は、ヘテロ原子及び不飽和を含有する化合物、例えば無水マレイン酸又はマレイン酸である。好ましい官能基には、有機酸及びその塩、有機アミド、有機イミド、有機アミン、有機エステル、有機無水物、有機アルコール、有機酸ハライド(例えば酸クロリド、酸ブロミド等)、有機過酸化物、有機シラン等が含まれる。
好ましい官能基の例には、カルボニル結合を含む化合物、例えばカルボン酸、カルボン酸のエステル、酸無水物、ジエステル、塩、アミド及びイミドが含まれる。芳香族ビニル化合物、加水分解性不飽和シラン化合物、飽和ハロゲン化炭化水素及び不飽和ハロゲン化炭化水素も使用することができる。
特に好ましい官能基の例には、これらに限定するものではないが、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、2−メチルマレイン酸無水物、2−クロロマレイン酸無水物、2,3−ジメチルマレイン酸無水物、ビシクロ[2,2,1]−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物及び4−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、クロトン酸、ビシクロ(2.2.2)オクト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、1,2,3,4,5,8,9,10−オクタヒドロナフタレン−2,3−ジカルボン酸無水物、2−オキサ−1,3−ジケトスピロ(4.4)ノン−7−エン、ビシクロ(2.2.1)ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、マレオピマル酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ノルボルン−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、ナド酸無水物、メチルナド酸無水物、ヒム酸無水物(himic anhydride)、メチルヒム酸無水物及びx−メチル−ビシクロ(2.2.1)ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物(XMNA)が含まれる。
好ましい態様に於いて、ポリマーは無水マレイン酸によってグラフト化され、そうして無水マレイン酸は、ポリマーの主ポリマー鎖に共有結合される。ポリマーにグラフト化された無水物官能基は、無水物として留まっていてよく、酸官能基に酸化されてよく及び/又は当該技術分野で公知の方法によって更に反応されて、他の官能基、例えばアミド、アミン、アルコール等に誘導されてよい。
ポリマーを官能化するために使用することができる複数の方法が、当該技術分野に存在する。これらには、これらに限定されないが、選択的酸化、フリーラジカルグラフト化、オゾン分解、エポキシ化等が含まれる。官能化ポリマーは、溶液若しくはスラリープロセス(即ち溶媒有り)で又は溶融プロセス(即ち溶媒無し)で製造することができる。官能化ポリマーは、また、高剪断ミキサー、流動床反応器等内で製造することができる。
典型的には、ポリマーを、フリーラジカル開始剤及びグラフト化モノマーと、ポリマーとのモノマーのグラフト化を起こして官能化ポリマーを製造するのに十分な温度及び時間で一緒にする。このような態様に於いて、官能化ポリマーは、ポリマー及びラジカル重合性官能基(例えば無水マレイン酸)を、ラジカル開始剤触媒、例えば有機過酸化物の存在下で加熱することによって得ることができる。この組合せは、好ましくは、ラジカル開始剤触媒の分解温度で、その付近で又はそれよりも上で加熱される。
有用なラジカル開始剤触媒には、過酸化ジアシル、ペルオキシエステル、ペルオキシケタール、過酸化ジアルキル等が含まれる。特別の例には、過酸化ベンゾイル、過酸化メチルエチルケトン、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、tert−ブチルペルオキシアセテート、tert−ブチル−O−(2−エチルヘキシル)モノペルオキシカルボネート、n−ブチル 4,4−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)バレエート、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(tert−ブチルペルオキシ)ブタン、ジクミルペルオキシド、tert−ブチルクミルペルオキシド、a,a′−ビス(tert−ブチルペルオキシ−イソプロピル)ベンゼン、ジ−tert−ブチルペルオキシド(DTBP)、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、シクロヘキサノンペルオキシド、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボネート、ジ−t−ブチルペルフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキセン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキセン−3、ジ−t−ブチルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ヒドロペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、ジクミルペルオキシド等が含まれる。好ましい態様に於いて、官能化は、ポリマーの融点よりも高いが、開始剤の分解温度よりも低い温度で行われる。有用な温度範囲は35℃〜350℃、好ましくは40℃〜250℃、好ましくは45℃〜200℃を含む。
ラジカル開始剤触媒は、好ましくは官能基の重量基準で、0.00001〜100重量%、更に好ましくは0.1〜10重量%の比で使用される。加熱温度は、反応が溶媒の存在下で実施されるか否かに依存するが、通常、約50℃〜350℃である。
溶媒ベースプロセスに於いて、反応は、ラジカルに対して安定である、炭素数2〜20のハロゲン化炭化水素化合物、炭素数6〜20の、芳香族化合物、ハロゲン化芳香族化合物、アルキル置換芳香族炭化水素、環式炭化水素及び/又は炭化水素化合物の存在下で、0.1〜50重量%の濃度を有する溶液又はスラリーの形でのポリマーを使用して実施することができる。好ましい溶媒には、ヘキサン及びシクロヘキサンが含まれる。
官能化ポリマーをキャラクタリゼーションするために、種々の技術を使用することができ、それらの幾つかは、”Structure Characterization” The Science and Technology of Elastomers、F.Eirich編、Academic Press、1978、第3章、G.Ver Strate著(引用してここに含める)に記載されている。
好ましくは、官能化ポリマーは、約50重量%未満の無水マレイン酸、好ましくは約45重量%未満、好ましくは約40重量%未満、好ましくは約35重量%未満、好ましくは約30重量%未満、好ましくは約25重量%未満、好ましくは約20重量%未満、好ましくは約15重量%未満、好ましくは約10重量%未満、好ましくは約9重量%未満、好ましくは約8重量%未満、好ましくは約7重量%未満、好ましくは約6重量%未満、好ましくは約5重量%未満、好ましくは約4重量%未満、好ましくは約3重量%未満、好ましくは約2重量%未満の無水マレイン酸からなる。また、好ましくは、ポリマー−g−MA中の無水マレイン酸のレベルは、約0.1重量%よりも大きい、好ましくは約0.5重量%よりも大きい、また、約1重量%よりも大きい無水マレイン酸であってよい。好ましい態様に於いて、官能化ポリマーは、0.1〜約10重量%の無水マレイン酸、更に好ましくは0.25〜約5重量%、更に好ましくは0.5〜4重量%、更に好ましくは0.75〜3.5重量%、更に好ましくは1.5〜2.5重量%の無水マレイン酸からなっていてよい。
グラフト化ポリマーの官能基含有量は、その絶対官能基含有量が決定されている標準物質との較正をベースにする、フーリエ変換赤外分光法によって決定することができる。特に、グラフト化ポリマーの無水マレイン酸含有量は、その絶対無水マレイン酸含有量が、M.Sclavons et al.(M.Sclavons、P.Franquinet、V.Carlier、G.Verfaillie、I.Fallais、R.Legras、M.Laurent及びF.C.Thyrion、Polymer、第41巻、第1989頁(2000))によって記載された手順(ここで、官能化ポリマー(ポリマー−g−MA)のサンプルは、最初に、キシレン中の完全可溶化によって残留モノマーから精製され、続いてアセトン中で再沈殿される)に従って決定された標準物質との較正をベースにする、フーリエ変換赤外分光法によって決定することができる。次いで、この沈殿したポリマーを、乾燥させる。約0.5gの再沈殿させたポリマーを、150mLのトルエン中に、沸騰温度で溶解させる。カラー指示薬としてブロモチモールブルーを使用してTBAOH(テトラ−ブチルアンモニウムヒドロキシド)による電位差滴定を、滴定の間にポリマーが沈殿しない加熱した溶液中で実施する。ポリマーを好ましくは、溶解の前に200℃に1時間予熱して、環境水分による無水マレイン酸の加水分解から得られる全ての二酸が、無水物に逆転化されたことを確実にする。
ここで官能化ポリマーを製造するために有用なポリマーには、エチレンポリマー及びプロピレンポリマーが含まれる。特に好ましいポリマーには、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキサン、ヘプテン、オクタン、ノネン−デセン、ウンデセン、ドデセン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸(ethacrylic acid)、ブタクリル酸(butacrylic acid)又は酢酸ビニルの1種又は2種以上と共重合されたエチレンのポリマーが含まれる。好ましくは、このようなエチレンポリマーは、マレイン酸又は無水マレイン酸によって変性される。特に好ましいポリマーの他の種類には、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキサン、ヘプテン、オクタン、ノネン−デセン、ウンデセン、ドデセン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、ブタクリル酸又は酢酸ビニルの1種又はそれ以上と共重合されたプロピレンのポリマーが含まれる。好ましくは、このようなプロピレンポリマーは、マレイン酸又は無水マレイン酸によって変性される。
特に好ましい変性ポリマーの他の種類には、マレイン酸又は無水マレイン酸によって変性された、イソプレン、イソブチレンの1種又はそれ以上と共重合されたC4〜C7イソオレフィン(例えば、イソブチレン)のポリマーが含まれる。特に好ましい官能化ポリマーには、イソブチレンとイソプレンとのマレイン化コポリマー、イソブチレンとパラメチルスチレンとのマレイン化コポリマー、マレイン化ハロブチル型コポリマー、マレイン化SBB型コポリマー及びマレイン化BIMS型コポリマーが含まれる。
他の態様に於いて、本発明に於いて変性ポリマー(E)として有用な無水マレイン酸グラフト化ゴムは、無水マレイン酸変性又はグラフト化した、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン)、SEBS(スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレン)、その他であってよい。変性ポリマー(E)として有用な他のマレイン化エチレンコポリマーゴムには、マレイン化エチレン−プロピレン、マレイン化エチレン−ブテン、マレイン化エチレン−ヘキセン、マレイン化エチレン−オクテン、マレイン化エチレン−デカセン、マレイン化エチレン−プロピレン−ジエン、マレイン化エチレン−酢酸ビニル、マレイン化エチレン−アクリル酸メチル、マレイン化エチレン−アクリル酸エチル、マレイン化エチレン−アクリル酸、その他が含まれる。有用なマレイン化コポリマーゴムには、また、無水マレイン酸又はその誘導体と、エチレン、メタクリレート、アクリル酸ブチル等のような1種又はそれ以上のコモノマーとのコポリマーが含まれる。
熱可塑性ポリマー組成物(B)の分散相として有用な好ましい変性ポリマー組成物には、官能化ポリマー(群)、例えばハロゲン化ブチルゴムを含むハロゲン化イソブチレン系ゴムが含まれる。ハロゲン化ブチルゴムは、ブチルゴム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制限されない。ブチルポリマーのようなポリマーのハロゲン化方法は、米国特許第2,631,984号明細書、米国特許第3,099,644号明細書、米国特許第4,288,575号明細書、米国特許第4,554,326号明細書、米国特許第4,632,963号明細書、米国特許第4,681,921号明細書、米国特許第4,650,831号明細書、米国特許第4,384,072号明細書、米国特許第4,513,116号明細書及び米国特許第5,681,901号明細書に開示されている。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号明細書に開示されているような、後処理したハロゲン化ブチルゴムも使用することができる。有用な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。好ましいハロゲン含有量は、典型的には、ハロゲン化ゴムの重量基準で約0.1〜10重量%、例えば約0.5〜5重量%、その代わりに、約0.8〜約2.5重量%、例えば1〜約2重量%である。ハロゲン化ブチルゴムの特に好ましい形には、下記のハロゲン化構造
Figure 0005473335
(式中、Xはハロゲンを表し、特に好ましい態様に於いて、ハロゲンは臭素であり、その代わりに、ハロゲンは塩素である)
の高い含有量(好ましくは、NMRによって測定したとき、60〜95%)を含有する。
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、約27〜37(125℃でML1+8、ASTM 1646、修正)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の硬化特徴は、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は約34〜48dN mであり、MLは約11〜21dN m(ASTM D2084)である。商業的イソブチレンポリマーは、R.N.Webb、T.D.Shaffer及びA.H.Tsou、”Commercial Isobutylene Polymers”、Encyclopedia of Polymer Science and Technology、2002、John Wiley & Sons(参照して本明細書に含める)によって詳細に記載されている。
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又は「星状分岐」ブチルゴムである。これらのゴムは、例えば、欧州特許第0678529B1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からなる組成物である。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、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、どのような適切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0.3重量%よりも多く、その代わりに、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又はブロックコポリマーを含んでなる。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、どのような適切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、上記のような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、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0.3重量%よりも多く、その代わりに、約0.3〜約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。
(熱可塑性ポリマー組成物(B)の分散相として有用である)ハロゲン化イソブチレン系ゴムとして本発明に於いて有用な好ましいハロゲン化イソオレフィン/パラ−アルキルスチレンコポリマーには、イソブチレン及びハロメチルスチレンからなる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、官能化した共重合体が含まれてよい。好ましいイソブチレン系ゴムは、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 0005473335
(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り、好ましくは臭素である。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。コポリマー構造中に存在する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;チオラート;チオエーテル;キサンタート;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、官能化及び硬化方法は、米国特許第5,162,445号に更に特に開示されている。
このようなイソブチレンとp−メチルスチレンとのコポリマーの特に有用なものは、0.5〜20モル%のp−メチルスチレンを含有するもの(但し、ベンジル環中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−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、(米国特許第5,162,445号に示されているように)ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定したとき、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(ML1+8、125℃、ASTM D1646)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方程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。
この方程式の最善の適合は、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、その代わりに36よりも小さく、その代わりに35よりも小さく、その代わりに30よりも小さい。他の態様に於いて、mは1〜38、その代わりに1〜36、その代わりに1〜35、その代わりに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又はそれ以上、その代わりに0.980又はそれ以上、その代わりに0.985又はそれ以上、その代わりに0.990又はそれ以上、その代わりに0.995又はそれ以上、その代わりに0.998又はそれ以上、その代わりに0.999又はそれ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も、また、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方程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。この方程式の最善の適合は、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、その代わりに2.0よりも大きく、その代わりに2.5よりも大きく、その代わりに3.0よりも大きく、その代わりに3.5よりも大きい。他の態様に於いて、mは1.10〜1.25、その代わりに1.15〜1.20、その代わりに1.15〜1.25であり、その代わりに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又はそれ以上、その代わりに0.980又はそれ以上、その代わりに0.985又はそれ以上、その代わりに0.990又はそれ以上、その代わりに0.995又はそれ以上、その代わりに0.998又はそれ以上、その代わりに0.999又はそれ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個の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
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、α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、長鎖枝分かれの存在を示す。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
g′の値は、1又はそれ以下であり且つ0又はそれ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))
熱可塑性ポリマー組成物(B)の分散相として有用な他の好ましいハロゲン化エラストマー又はゴムには、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。
熱可塑性ポリマー組成物(B)中のマトリックス(D)として使用できる好ましいポリアミドは、ポリマー鎖内に繰り返しアミド単位を有するコポリマー及びターポリマーを含む、結晶性又は樹脂性の高分子量固体ポリマーを含んでなる熱可塑性ポリアミド(ナイロン)である。ポリアミドは、1種若しくはそれ以上のε−ラクタム、例えばカプロラクタム、ピロリジオン、ラウリルラクタム及びアミノウンデカン酸ラクタム若しくはアミノ酸の重合により又は二塩基酸とジアミンとの縮合により製造することができる。繊維形成性及び成形グレードナイロンの両方が、熱可塑性ポリマー組成物(B)中のマトリックス(D)として使用するために適している。
このようなポリアミドの例は、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンジアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(ナイロン6IP)、ナイロン46、ナイロンMXD6、ナイロン6/66及び11−アミノウンデカン酸の縮合生成物(ナイロン11)である。ナイロン6(N6)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン6/66コポリマー(N6/66)、ナイロン610(N610)、ナイロン46、ナイロンMXD6、ナイロン69及びナイロン612(N612)も使用することができる。これらのコポリマー、これらの任意のブレンドも使用することができる。満足できるポリアミド(特に275℃よりも低い軟化点を有するもの)の追加の例は、Kirk−Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第10巻、第919頁及びEncyclopedia of Polymer Science and Technology、第10巻、第392〜414頁に記載されている。市販の熱可塑性ポリアミドを、本発明の実施に於いて、熱可塑性ポリマー組成物(B)中のマトリックス(D)として有利に使用することができ、160℃〜230℃の軟化点又は融点を有する線状結晶性ポリアミドが好ましい。
代替の態様に於いて、本発明に於いて使用することができる変性ポリマー(E)(好ましくはイソブチレン及びパラメチルスチレンのハロゲン化コポリマー)及び熱可塑性樹脂マトリックス(D)(好ましくはポリアミド)の量は、それぞれ、好ましくは95〜25重量部及び5〜75重量部、更に好ましくは90〜25重量部及び10〜75重量部である(但し、これらの合計量は100重量部である)。
好ましい態様に於いて、本発明に従った熱可塑性ポリマー組成物(B)(熱可塑性樹脂マトリックス(例えばポリアミド)中に分散された変性ポリマー(例えば変性ゴム)成分からなる)は動的加硫に付される。
用語「動的加硫(dynamic vulcanization)」は、本明細書に於いて、ポリアミド樹脂及び第一ゴム成分が、高剪断の条件下で加硫される加硫プロセスを意味するために使用される。その結果、第一加硫性ゴム成分は、同時に、加硫され、「ミクロゲル」の微細な粒子として、ポリアミド樹脂マトリックスの中に分散される。
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内で、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。動的に加硫された組成物の独特の特性は、ゴム成分が部分的に又は完全に加硫されているという事実にもかかわらず、組成物を、一般的なゴム加工技術、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。スクラップ又はフラッシングも、回収し、再加工することができる。
本発明に於ける熱可塑性ポリマー組成物(B)の製造方法は、典型的には、第一ゴム成分、ポリアミド及び任意の分散助剤を、二軸ニーダー/押出機等によって混合して、このゴムを、連続相を形成するポリアミドの中に分散させることからなる。変性ポリマー(E)を加硫するとき、加硫剤を混合しながら添加することができ、変性ポリマー(E)が動的に加硫される。更に、変性ポリマー(E)及び熱可塑性樹脂(E)(例えばポリアミド)用の種々の配合剤(加硫剤を除く)を上記混練の間に添加することができるが、好ましくは混練に先立って混合する。混合のために使用されるニーダーは、特に限定されない。それらの例は、スクリュー押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、二軸ニーダー/押出機等である。これらの中で、熱可塑性樹脂(E)と変性ポリマー(D)との混合及び変性ポリマー(D)の動的加硫のために、二軸ニーダー/押出機を使用することが好ましい。更に、逐次混練のために、2種又はそれ以上のニーダーを使用することができる。溶融及び混練のための条件として、温度は、少なくとも、熱可塑性樹脂(D)(例えばナイロン)が溶融する温度でなくてはならない。更に、混練の時点での剪断速度は、好ましくは1000〜7500sec-1である。混練全体のための時間は、30秒間〜10分間である。さらに、加硫剤を添加するとき、添加後の加硫時間は、好ましくは30秒間〜5分間である。上記の方法によって製造された熱可塑性ポリマー(B)組成物を、次いで、典型的に、押出すか又はカレンダリングしてフィルムにする。フィルムの成形方法は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーからの通常の成形方法であってよい。
本発明に従った熱可塑性ポリマー組成物(B)には、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、種々の型のオイル、老化防止剤、強化材、可塑剤、軟化剤又は一般的なゴムの中に一般的に混合される他の種々の添加剤が含有されていてよい。この配合物は、組成物を製造するための一般的な方法によって混合され、加硫され、これは次いで、加硫又は架橋のために使用することができる。これらの添加される添加剤の量は、それらが本発明の目的に逆らわない限り、これまで一般的に添加された量であってよい。
他の態様に於いて、本発明の組成物は、3個又はそれ以上の層からなるラミネートを含む。好ましい態様に於いて、このラミネートは、動的加硫されたアロイ(ポリアミドマトリックス及び変性ポリマー分散相、好ましくはハロゲン化イソブチレン系ゴム分散相からなる)の第一層、EVOHコポリマーの第二層及び他の動的加硫されたアロイ(ポリアミドマトリックス及び変性ポリマー分散相、好ましくはハロゲン化イソブチレン系ゴム分散相を含む)(これは、第一層に於ける動的加硫されたアロイと同じか又は異なっていてよい)の第三層を含む。或る態様に於いて、第二層は、第一層と第三層との間にサンドイッチされており、任意的に、第三層はタイヤ、典型的にはタイヤカーカス又はタイヤカーカスに適用された接着層と接触状態にある。好ましくは、第一層は、10〜100μm厚さ、好ましくは30〜60μm、好ましくは35〜45μm厚さである。好ましくは、第二層は0.1〜100μm厚さ、好ましくは0.5〜25μm、好ましくは0.5〜10μm厚さである。好ましくは、第三層は、10〜100μm厚さ、好ましくは30〜60μm、好ましくは35〜45μm厚さである。他の態様に於いて、第一層は、10〜100μm厚さ、好ましくは10〜80μm、好ましくは10〜60μm厚さである。他の態様に於いて、第二層は、0.1〜100μm厚さ、好ましくは0.3〜25μm、好ましくは0.5〜5μm厚さである。他の態様に於いて、第三層は、10〜100μm厚さ、好ましくは10〜80μm、好ましくは10〜60μm厚さである。或る態様に於いて、第一層と第三層とは、同じ厚さである。代替態様に於いて、第一層と第三層とは、異なった厚さである。好ましい態様に於いて、第一層は10〜60μm厚さであり、第二層は0.5〜5μm厚さであり、第三層は10〜60μm厚さである。
有用な態様に於いて、第一層又は第三層中に存在する動的加硫されたアロイ(「DVA」)は、好ましくはポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンジアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(ナイロン6IP)、ナイロン46、ナイロンMXD6、ナイロン6/66、11−アミノウンデカン酸の縮合生成物(ナイロン11)及びナイロン612(N612)からなる群から選択された、前記のようなポリアミドマトリックスからなる。
有用な態様に於いて、第一層又は第三層中に存在する動的加硫されたアロイ(「DVA」)は、分散相として存在する前記のような変性ポリマー、好ましくは分散相として存在する前記のようなハロゲン化イソブチレン系ゴムからなる。
第一層及び/又は第三層として有用な他のDVAは、特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11及び特許文献12に開示されているものである。
本発明に於いて使用するのに好ましいDVAは500〜2,000Pa・sの溶融粘度及び/又は1〜400MPaの室温でのヤング率及び/又は室温で150%よりも大きい破断時伸びを有する。
第一層及び/又は第三層に於いて有用な好ましい変性ポリマー(E)は500〜2000Pa・s、好ましくは600〜1800Pa・s、更に好ましくは700〜1700Pa・sの溶融粘度及び1〜400MPa、好ましくは5〜350MPa、更に好ましくは10〜300MPaの室温でのヤング率を有するポリマーを含む。
第二層に於いて有用な好ましい熱可塑性樹脂(A)(好ましくはEVOHコポリマー)は、典型的には、15〜60モル%のエチレン、好ましくは20〜55モル%のエチレン、好ましくは25〜50モル%のエチレンを有するEVOHコポリマーを含む。
第二層に於いて有用な好ましい熱可塑性樹脂(A)(好ましくはEVOHコポリマー)は、典型的には、145〜250℃、好ましくは150〜240℃、更に好ましくは155〜230℃の融点を有するEVOHコポリマーを含む。
第二層に於いて有用な好ましい熱可塑性樹脂(A)(好ましくは、EVOHコポリマー)は、典型的には、0.05×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、好ましくは0.03×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、好ましくは0.01×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下の空気に対する透過性を有するEVOHコポリマーを含む。
ラミネート(好ましくは前記のような三層構造)は、典型的には、20×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下、好ましくは10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下の空気透過係数を有し、好ましくは、1〜500MPaのヤング率及び/又は室温で150%よりも大きい破断時伸びを有する。
熱可塑性樹脂マトリックス(D)(例えばポリアミド)と変性ポリマー(E)(例えばハロゲン化ゴム)とは、典型的に、溶解度に於いて著しく異なっているので、これらのポリマーの相溶性を増強する目的のために、更なる任意の相溶化成分が有用であろう。このような相溶化剤には、エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和コポリマーゴム(HNBR)、エポキシル化天然ゴム(ENR)、NBR、ヒドリンゴム、アクリルゴム及びこれらの混合物が含まれる。相溶化剤は、ゴム成分と樹脂成分との間の表面張力を修正する、特に減少することによって機能すると考えられる。他の相溶化剤には、ポリアミド及びゴムポリマーの両方若しくは片方の構造又はポリアミド又はゴムポリマーと反応することができる、エポキシ基、カルボニル基、ハロゲン基、アミン基、マレイン化基、オキサゾリン基、ヒドロキシ基等を有するコポリマーの構造を有するもののようなコポリマーが含まれる。これらは、混合すべきポリアミド及びゴムポリマーの種類に基づいて選択することができるが、有用なコポリマーには、典型的には、例えばスチレン/エチレン−ブチレン/スチレンブロックコポリマー(SEBS)及びそのマレイン酸変性形;EPDM、EPDM/スチレン又はEPDM/アクリロニトリルグラフトコポリマー及びそれらのマレイン酸変性形;スチレン/マレイン酸コポリマー;反応性フェノキシ熱可塑性樹脂並びにこれらの混合物が含まれる。ブレンドされる相溶化剤の量は、特に限定されないが、使用するとき、典型的には、ポリマー成分、換言すると、ポリアミド及びゴムポリマーの合計の100重量部基準で、約0.5〜約10重量部である。
本明細書中で参照されるポリマー及び/又はエラストマーを参照して、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を含む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、タイヤを使用に供するとき、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、本発明に基づくインナーライナー層組成物を含んでなるタイヤは、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。
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、完成したタイヤ製品内で架橋される。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、硬化「系(system)」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、金属酸化物、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、硬化系を分散する方法は、以下詳細に説明するように修正される。一般的に、用語「動的加硫」は、熱可塑性樹脂又はエンジニアリング樹脂(即ちポリアミド)及び少なくとも1種の加硫性ゴムを、このゴム(群)のための硬化剤又は硬化系の存在下で、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、粒子として、好ましくはミクロゲルの形で、連続マトリックスを形成するポリアミドの中に分散される。得られる組成物は、「動的加硫されたアロイ」又はDVAとして当該技術分野で知られている。典型的に、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(例えば二軸押出機)のような装置を使用して、ゴムの硬化温度以上で、ポリアミドの溶融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。動的加硫された又は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。典型的な動的加硫工程に於いて、硬化剤添加を、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種のポリマー又は樹脂からなる組成物中の、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る。(例えば米国特許第6,079,465号明細書及びその中で引用された文献参照)。
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加硫剤(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が使用される場合に、有利な効果のために、典型的には2種又はそれ以上の硬化剤が利用されるので使用される。更に、本発明は、DVA工程を使用するので、硬化系の性質を混合工程に適合させることが必要である。典型的に、最初に又はゴム添加の3個又はそれ以上の段が存在する場合には、先行する段に於いて、ゴム(群)は、特定のゴム(群)及び硬化系が、硬化の温度で、動的加硫工程に独立に測定される場合、ほぼミキサー滞留時間よりも短い時間内に到達することができる最大硬化の約50%のレベルまで硬化される。例えば、組成物中に存在する特定のゴム(群)の硬化応答を決定するために、ゴム(群)及び硬化系を、当業者に公知の手段によって、例えば2本ロールミル、バンバリーミキサー又は混合押出機で、組み合わせることができる。しばしば「促進された」コンパウンドとして参照される混合物のサンプルを、静的条件下で、例えば、プレス内で熱及び圧力に付される金型を使用して、薄いシートの形で硬化させることができる。漸進的により長い時間及び/又はより高い温度で、薄いパッドとして硬化させた促進されたコンパウンドのサンプルを、次いで、応力歪み特性及び/又は架橋密度について試験して、硬化の状態を決定する(米国材料試験協会、規格ASTM D412に詳細に記載されている)。その代わりに、促進されたコンパウンドを、オシレーティングディスク硬化レオメーター(oscillating disc cure rheometer)試験(米国材料試験協会、規格ASTM D2084に詳細に記載されている)を使用して、硬化の状態について試験することができる。最大硬化度を確立すると、動的加硫性混合物に添加した最初の又は先行する段のゴム(群)を、このようなゴム(群)の硬化度が、動的加硫のために使用されるミキサーのほぼ滞留時間よりも短い又は実質的に等価である時間内で、約50%、例えば約60%〜約95%よりも大きい、約65%〜約95%、約70%〜約95%、約75%〜約90%よりも大きい、約80%〜約90%からなる群から選択される程度まで、動的加硫することが好ましい。その結果、動的加硫工程の最後に、組成物に添加した加硫性ゴムは、十分に硬化されて、それらが一部である熱可塑性組成物、例えば流体(空気又は液体)保持バリヤー、例えばタイヤ用のインナーライナーの所望の性質を達成する。本発明の目的のために、このような硬化状態は、「実質的に完全に硬化された」として参照することができる。
加硫性ゴムは、硬化系、時間及び温度に基づいて、それが可能である硬化の最大状態の少なくとも50%まで硬化され、典型的には、このようなゴムの硬化状態は、最大硬化の50%を超えるであろうことが認められるであろう。更に、ゴム粒子を、ゴムが可能である硬化の最大状態よりも低くまで硬化させて、例えばゴム成分のヤング率によって測定したとき、可撓性が組成物が付される最終用途、例えばタイヤインナーライナー又はホース成分のための適切なレベルであるようにすることもまた、望ましいであろう。従って、組成物中に使用されるゴム(群)の硬化の状態を、前記のように、それらが可能である最大の硬化度の約95%又はそれ以下であるように制御することが望ましいであろう。
例えば、高度に不透過性の層又はフィルムを形成するための、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、1種又はそれ以上の熱可塑性エンジニアリング樹脂が存在して、過酸化物がこのような樹脂自体を架橋するとき、過酸化物硬化剤が本発明の実施から特別に排除される以外は、飽和又は不飽和ハロゲン化ポリマーを加硫することができる全ての一般的な硬化系を使用して、少なくとも、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ことができる。この環境中で、ポリアミド自体が加硫又は架橋する場合、これは、過度に硬化された非熱可塑性性組成物になるであろう。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−トルイルグアニジン塩);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メート)及びまた本発明の目的のために他のジチオカルバメートを含む;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。
硬化促進剤には、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、チオカルバメート、キサンテート等が含まれる。硬化工程の促進は、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。ゴムの促進された加硫の機構には、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、個々のポリマー鎖をお互いに対して結合し、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’−ベンゾチアゾリルジスルフィド(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。それらが、1種又はそれ以上の架橋性ポリマーで有用である一部である、硬化剤、促進剤及び硬化系は、当該技術分野で公知である。硬化系は、適切な濃度で、ゴム成分(このゴム成分は、任意に、1種又はそれ以上の充填材、増量剤及び/又は可塑剤を含む)の所望の部分の中に、例えば、ゴム含有組成物を熱可塑性樹脂に、このような目的のためにゴム工業に於いて一般的に使用される任意の混合装置、例えば2本ロールゴムミル、バンバリーミキサー、混合押出機等を使用して添加する前の工程に於いて、ゴムと硬化系成分とを混合することによって、分散させることができる。このような混合は、一般的に、ゴム組成物を「促進する」として参照される。その代わりに、ゴム組成物を、動的加硫を実施する前の、混合押出機の段で促進することができる。硬化系を、ゴム相内で又はまた任意に、1種又はそれ以上の充填材、増量剤及び意図される最終用途応用のための他の一般的な成分を含有するゴム組成物中で分散させ、その後に、動的加硫を実施することが意図される混合装置内で、ゴムを熱可塑性樹脂(群)に添加することが特に好ましい。
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、その代わりに約0.25〜約10phrで存在する。
硬化剤、硬化変性剤及び促進剤の有用な組合せは、下記のように例示することができる。一般的ゴム加硫剤として、例えば硫黄加硫剤、粉末化硫黄、沈殿硫黄、高分散硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、ジモルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド及びこれらの混合物が有用である。このような化合物は、約0.5phr〜約4phr(エラストマー成分100重量部当たりの重量部)の量で使用することができる。その代わりに、このような材料の使用が他のポリマー及び樹脂の観点で実施可能な場合、成分は有機過酸化物加硫剤、過酸化ベンゾイル、t−ブチルヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、2,5−ジメチル−2.5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジ(ペルオキシベンゾアート)及びこれらの混合物を表す。使用するとき、このような硬化剤は、約1phr〜約20phrのレベルで存在してよい。他の有用な硬化剤には、フェノール樹脂加硫剤、例えばアルキルフェノール樹脂の臭化物又は塩化第一スズ、クロロプレン若しくは他のハロゲン供与体及びアルキルフェノール樹脂を含有する混合架橋剤系並びにこれらの混合物が含まれる。このような試薬は、約1phr〜約20phrのレベルで使用することができる。その代わりに、他の有用な硬化剤、硬化変性剤及び有用なレベルには、酸化亜鉛及び/又はステアリン酸亜鉛(約0.05phr〜約5phr)、ステアリン酸(約0.1phr〜約5phr)、酸化マグネシウム(約0.5phr〜約4phr)、リサージ(lyserge)(約10phr〜約20phr)、p−キノンジオキシム、p−ジベンゾイルキノンジオキシム、テトラクロロ−p−ベンゾキノン、ポリ−p−ジニトロソベンゼン(約0.5phr〜約10phr)、メチレンジアニリン(約0.05phr〜約10phr)及びこれらの混合物が含まれる。更に、所望する又は必要な場合、例えばアルデヒド−アンモニア、グアニジン、チアゾール、スルフェンアミド、チウラム、ジチオ酸塩、チオウレア及びこれらの混合物を含む、1種又はそれ以上の加硫促進剤を、例えば約0.1phr〜約5phr以上の量で、加硫剤と組み合わせて添加することができる。
本明細書に記載したラミネート組成物(それぞれの層を含む)は、また、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、変性カーボンブラック、例えばシリカ処理した又はシリカ被覆したカーボンブラック(例えば米国特許第5,916,934号(引用して本明細書に含める)に記載されている)等が含まれる。強化グレードカーボンブラックが好ましい。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、二酸化チタン等が含有されてよい。充填材は、組成物中に存在するゴムの0〜約30重量%のレベルで存在してよい。
薄片化された(exfoliated)、挿入された(intercalated)又は分散したクレイも、ラミネート組成物中に又はその層の全ての中に存在してよい。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−カプロラクタム等の材料が含まれる。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(exfoliating agent)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スルファート化合物、例えばヘキサメチレンナトリウムチオスルファートが含まれる。本発明の他の態様に於いて、改良された共重合体の不透過性は、多官能性硬化剤、例えばヘキサメチレンビス(ナトリウムチオスルフェート)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。
本明細書で使用されるとき、用語「プロセスオイル」は、石油誘導プロセスオイル及び合成可塑剤の両方を意味する。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。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、カレンダー加工等を改良するために使用される。適切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。標準的、非−DVA、非エンジニアリング樹脂含有インナーライナー組成物中に使用するための好ましい可塑剤オイルは、パラフィン系石油オイルであり、このようなインナーライナーに使用するための適切な炭化水素可塑剤オイルには、下記の一般的特性を有するオイルが含まれる。
Figure 0005473335
一般的に、プロセスオイルは、パラフィン系オイル、芳香族系オイル、ナフテン系オイル及びポリブテンオイルから選択することができる。ポリブテンプロセスオイルは、炭素数約3〜約8、更に好ましくは炭素数約4〜約6のオレフィン誘導単位の低分子量(15,000未満Mn)ホモポリマー又はコポリマーである。他の態様に於いて、ポリブテンオイルは、C4ラフィネートのホモポリマー又はコポリマーである。低分子量「ポリブテン」ポリマーは、例えばSynthetic Lubricants and High−Performance Functional Fluids 357−392(Leslie R.Rudnick及びRonald L.Shubkin編、Marcel Dekker 1999)に記載されている(以下、「ポリブテンプロセスオイル」又は「ポリブテン」)。ポリブテンオイルの有用な例は、プロセスオイルのPARAPOL(登録商標)シリーズ(以前は、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から入手可能、現在は、Infineum International Limited、英国Milton Hillから、商品名「INFINEUM」c、d、f又はgで入手可能)であり、PARAPOL(登録商標)450、700、950、1300、2400及び2500として以前同定されたグレードを含む。追加的に好ましいポリブテンオイルは、Sun Chemicalsから入手可能なSUNTEX(登録商標)ポリブテンオイルである。好ましいポリブテンプロセスオイルは、典型的には、一定の分子量、好ましくは約420Mn〜約2700Mnを有する合成液体ポリブテンである。好ましいポリブテンオイルの分子量分布、Mw/Mn(「MWD」)は、典型的には1.8〜約3、好ましくは約2〜約2.8である。有用なポリブテンプロセスオイルの好ましい密度(g/mL)は、約0.85から約0.91まで変化する。好ましいポリブテンオイルについての臭素価(CG/G)は、450Mnプロセスオイルについての約40から、2700Mnプロセスオイルについての約8までの範囲である。
ゴムプロセスオイルは、また、それらが、パラフィン、ナフテン又は芳香族炭化水素系プロセスオイルのクラスに入るか否かに依存するASTM名称を有する。利用されるプロセスオイルの種類は、エラストマー成分の種類と連係させて習慣的に使用されるものであり、当該技術分野の通常の知識を有するゴム化学者は、特別の応用に於いて特別のゴムと共に、どの種類のオイルを利用すべきであるかを認識しているであろう。インナーライナー組成物のために、オイルは、典型的には、全組成物の0〜約25重量%、好ましくは約5〜20重量%のレベルで存在する。熱可塑性エラストマー組成物のために、オイルは、全組成物の0〜約20重量%のレベルで存在してよく、好ましくは、組成物の不透過性を最大にするために、オイルは含有されていない。
更に、可塑剤、例えば有機エステル及び他の合成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用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1〜約5phrで存在してもよい。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。
加硫されたゴムの硬化度は、ゲル含有量、架橋密度、抽出可能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れるゴム中で達成される硬化の状態に基づくことができる。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に、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。
単軸スクリュー押出機の末端で、Tシート押出ダイ、ストレート若しくはクロスヘッド構造チューブ押出ダイ、インフレーション成形円筒形ダイ等を使用して、得られた熱可塑性エラストマー組成物をシート、フィルム又はチューブに成形することにより又はカレンダー加工し、次いで熱可塑性樹脂(A)にラミネートすることにより、この組成物を、空気入りタイヤの空気透過防止層、例えばインナーライナーとして及びホースのコンポーネント又は層として等で使用することが可能である。
このようにして得られたラミネートシート又はラミネートチューブ状成形物品は、空気入りタイヤのインナーライナー又は低気体透過性ホースのホースチューブ若しくはホースカバーのために、有効に使用することができる。更に、この組成物の低透過性特性は、流体と直接接触している層が、取り扱われる流体に対する適切な耐性を有しているという条件で、気体以外の流体、例えば液体、例えば水、水圧流体、ブレーキ流体、熱移動流体等で使用するために適している。
本発明の種々の面、例えば性質、測定の単位、条件、物理的状態又はパーセントの特別のセットを表すものを参照して、上記の明細書又は後のパラグラフ及び特許請求の範囲に於いて列挙した数値の全ての範囲は、参照又は他の方法によって、このように列挙された全ての範囲内に組み込まれる数値又は範囲の全てのサブセットを含む、このような範囲内に入る全ての数値を、本明細書中に明らかに文字通り含めることが意図される。
本発明を、限定される手段によるのではなくて、下記の実施例によって更に示す。
下記の実施例及び比較例に於いて、下記の出発物質を使用した。
1.低空気透過熱可塑性樹脂(A)
下記の表I参照。
2.熱可塑性ポリマー(B)
下記の表II参照。
3.接着組成物(F)
下記の表V参照。
Figure 0005473335
Figure 0005473335
3.熱可塑性樹脂組成物のマトリクス(D)
2種類の熱可塑性樹脂組成物マトリックス(即ちBESNOTL B14及び5033B B14)を製造した(表III参照)。
Figure 0005473335
4.コンパウンド1及び2の製造
コンパウンド1及び2を、表IVに記載した成分を、バンバリーミキサーを使用して、120℃の条件下で10分間混合することによって製造した。
Figure 0005473335
Figure 0005473335
接着コンパウンド(F)
下記の表Vに示される接着コンパウンドを、二軸スクリューニーダーを使用して、100℃で3分間混合した。得られた混合物を一般的なゴムペレタイザーによってペレット化して、熱可塑性接着組成物(F)のペレットを得た。
実施例1〜13及び比較例1〜6
下記の表VI及びVIIに示される成分を、二軸スクリューニーダーを使用して、230℃で3分間混合した。得られた混合物を一般的なゴムペレタイザーによってペレット化して、熱可塑性ポリマー組成物(B)のペレットを得た。ヤング率及び溶融粘度を下記のようにして決定した。その結果を、表VI及びVIIに示す。
ヤング率:ヤング率は、JIS K6251「加硫ゴムの引張特性の試験方法」方法に従って決定した。実施例中の押出によって製造したフィルムのサンプルを使用し、押出の時点で熱可塑性樹脂の流れの方向で、JIS No.3ダンベル形状に打ち抜いた。
正接を、得られた応力−歪み曲線の初期歪み領域の曲線に対して引き、正接の傾角からヤング率を見出した。
溶融粘度:溶融粘度は、混合の時点での全ての温度又は成分の溶融粘度を意味する。それぞれのポリマー材料の溶融粘度は、温度、剪断速度(sec-1)及び剪断応力に依存性であり、それで、毛細管を通って流れることができる溶融状態にある任意の温度、特に、混合の時点での温度領域で、ポリマー材料の応力及び剪断速度を測定し、そして溶融粘度を、下記の式:
Figure 0005473335
によって測定する。
溶融粘度は、1mmの直径及び10mmの長さを有するオリフィスを使用して、東洋精機によって製造された毛管レオメーターキャピログラフ1Cを使用することによって測定されたことに留意されたい。
上記で得られた熱可塑性ポリマー組成物(B)のペレットを、4層インフレーション成形機での溶融インフレーション押出によって、表VIに示されるポリマー(A)と共に、(B)/(A)/(B)/接着剤(F)の円筒状4層にラミネートし、そして3層インフレーション成形機での溶融インフレーション押出によって、表VIIに示されるポリマー(A)と共に、(B)/(A)/接着剤(F)の円筒状4層にラミネートした。このラミネートフィルムの合計ゲージは、好ましくは、約100μmに制御される。得られたラミネートの層(A)のゲージ(又は厚さ)は、SEMを使用して、ラミネートフィルムの断面を観察することによって決定した。これらの結果を表VI及びVIIに示す。空気入りタイヤのインナーライナー層として使用したときの、得られたラミネートの評価を、下記のようにして実施した。
樹脂組成物及びラミネートの空気透過係数:これは、JIS K7126「プラスチックフィルム及びシートの気体透過度の試験方法(方法A)」に基づいて実施した。
試験片:実施例に於いて製造したラミネートサンプルを使用した。
試験気体:空気(N2:O2=8:2)
試験温度:30℃
これらの結果を、表VI及びVIIに示す。
インドア走行試験:165SR13スチールラジアルタイヤを製造し、13×41/2−Jサイズのリムの上にアセンブリし、200kPaの空気圧まで充填し、1500ccクラスの乗用車に装着し、次いで、4人の乗客に相当する荷重(65kg/乗員)で、20,000km、実際の道路上で走らせた。
この運転の後、タイヤをリムから取り外し、タイヤの内側表面でライナー層を目視点検した。ライナー層内に亀裂を有するタイヤを、表VI及びVII中で判定した。
空気漏洩試験(圧力低下)
タイヤを、200kPaの初期圧力、21℃の室温及び無荷重の条件下で、3ヶ月間放置した。内部圧力を、4日の間隔で測定し、α値を、式:
Pt/Po=exp(−αt)
(式中、Ptは測定した圧力であり、Poは初期圧力であり、tは経過日数である)
への回帰(recurrence)によって見出した。
得られた結果を、下記のようにして評価した。
G(良好)...<2.5%/月
F(普通)...2.5%/月<空気漏洩<4.0%/月
P(劣る)...>4.0%/月
Figure 0005473335
Figure 0005473335
Figure 0005473335
以下に、本発明及びその関連態様を記載する。
態様1.熱可塑性樹脂組成物(D)のマトリックス中に分散された変性ポリマー組成物(E)から構成されている、500〜2000Pa・sの溶融粘度及び室温で1〜400MPaのヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性ポリマー組成物の層(B)でラミネートされた、10×10 -12 cc・cm/cm 2 ・sec・cmHg又はそれ以下の空気透過係数を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂組成物の層(A)を含んでなり、熱可塑性樹脂組成物の層(A)の層厚が0.05〜10μmであり、空気透過係数が20×10 -12 cc・cm/cm 2 ・sec・cmHg又はそれ以下であり、熱可塑性樹脂組成物の層(A)が同一又は異なった熱可塑性ポリマー組成物の層(B)の間にサンドイッチされている熱可塑性ポリマー組成物のラミネート(C)。
態様2.少なくとも1つの接着剤の層(F)を更に含む態様1に記載のラミネート(C)。
態様3.層(A)の熱可塑性樹脂組成物の空気透過係数が2.5×10 -12 cc・cm/cm 2 ・sec・cmHg又はそれ以下である態様1又は2に記載のラミネート(C)。
態様4.層(A)の熱可塑性樹脂組成物が1種又はそれ以上のエチレン−ビニルアルコールコポリマー及び/又はポリアミド樹脂を含む、態様1〜3のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様5.熱可塑性樹脂組成物(D)がナイロン11、ナイロン12、ナイロン666、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6、ナイロン66からなる群から選択された少なくとも1種である態様1〜4のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様6.変性ポリマー組成物(E)が臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー及び無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマーからなる群から選択された少なくとも1種である態様1〜5のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様7.組成物(D)と組成物(E)との重量比((D)/(E))が60/40〜30/70である態様6に記載のラミネート(C)。
態様8.層(B)の熱可塑性ポリマー組成物が少なくとも部分的に動的加硫されたアロイである態様1〜7のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様9.ラミネートが少なくとも3つの層を含んでなり、第一層が熱可塑性樹脂(D)のマトリックス及び変性ポリマー(E)の分散相を含む、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物の層(B)を含み、第二層が15〜60モル%のエチレン、145〜250℃の融点及び0.05×10 -12 cc・cm/cm 2 ・sec・cmHg又はそれ以下の透過係数を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマーを含んでなる熱可塑性樹脂組成物の層(A)であり、そして第三層が少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物の同一又は異なった層(B)を含んでなる態様1〜8のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様10.第一及び第三層(B)中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物が、独立に、ポリアミドのマトリックスを含んでなる態様9に記載のラミネート(C)。
態様11.第一及び第三層(B)中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物が、独立に、ポリアミド(D)のマトリックス及び官能化ポリマーの分散相を含む態様9又は10に記載のラミネート(C)。
態様12.官能化ポリマーがマレイン化ゴムを含む態様11に記載のラミネート(C)。
態様13.官能化ポリマーがハロゲン化イソブチレン系ゴムを含む態様11に記載のラミネート(C)。
態様14.第一層が厚さ10〜100μmであり、第二層が厚さ0.1〜100μmであり、そして第三層が厚さ10〜100μmである態様9〜13のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様15.第一層と第三層とが異なる厚さである態様14に記載のラミネート(C)。
態様16.第一層と第三層とが同じ厚さである態様14に記載のラミネート(C)。
態様17.第一層及び/又は第三層中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物(B)がナノクレイを更に含有する態様9〜16のいずれか1項に記載のラミネート(C)。
態様18.層(A)の熱可塑性樹脂組成物及び層(B)の熱可塑性ポリマー組成物を、円筒形状に多層押出成形することを含んでなる態様1〜17のいずれか1項に記載の熱可塑性ポリマー組成物のラミネート(C)の製造方法。
態様19.態様1〜17のいずれか1項に記載の熱可塑性ポリマーのラミネート(C)を、インナーライナーとして、使用する空気入りタイヤ。

Claims (19)

  1. 熱可塑性樹脂組成物(D)のマトリックス中に分散された変性ポリマー組成物(E)から構成されている、500〜2000Pa・sの溶融粘度及び室温で1〜400MPaのヤング率を有する少なくとも1種の熱可塑性ポリマー組成物の層(B)でラミネートされた、10×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下の空気透過係数を有する少なくとも1種の熱可塑性樹脂組成物の層(A)を含んでなり、熱可塑性樹脂組成物の層(A)の層厚が0.05〜10μmであり、空気透過係数が20×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下であり、熱可塑性樹脂組成物の層(A)が同一又は異なった熱可塑性ポリマー組成物の層(B)の間にサンドイッチされている熱可塑性ポリマー組成物のラミネート(C)から構成される空気入りタイヤ用インナーライナー
  2. 少なくとも1つの接着剤の層(F)を更に含む請求項1に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  3. 層(A)の熱可塑性樹脂組成物の空気透過係数が2.5×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下である請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  4. 層(A)の熱可塑性樹脂組成物が1種又はそれ以上のエチレン−ビニルアルコールコポリマー及び/又はポリアミド樹脂を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  5. 熱可塑性樹脂組成物(D)がナイロン11、ナイロン12、ナイロン666、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6、ナイロン66からなる群から選択された少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  6. 変性ポリマー組成物(E)が臭素化イソブチレン−p−メチルスチレンコポリマー及び無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマーからなる群から選択された少なくとも1種である請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  7. 組成物(D)と組成物(E)との重量比((D)/(E))が60/40〜30/70である請求項6に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  8. 層(B)の熱可塑性ポリマー組成物が少なくとも部分的に動的加硫されたアロイである請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  9. ラミネートが少なくとも3つの層を含んでなり、第一層が熱可塑性樹脂(D)のマトリックス及び変性ポリマー(E)の分散相を含む、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物の層(B)を含み、第二層が15〜60モル%のエチレン、145〜250℃の融点及び0.05×10-12cc・cm/cm2・sec・cmHg又はそれ以下の透過係数を有するエチレン−ビニルアルコールコポリマーを含んでなる熱可塑性樹脂組成物の層(A)であり、そして第三層が少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物の同一又は異なった層(B)を含んでなる請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  10. 第一及び第三層(B)中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物が、独立に、ポリアミドのマトリックスを含んでなる請求項9に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  11. 第一及び第三層(B)中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物が、独立に、ポリアミド(D)のマトリックス及び官能化ポリマーの分散相を含む請求項9又は10に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  12. 官能化ポリマーがマレイン化ゴムを含む請求項11に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  13. 官能化ポリマーがハロゲン化イソブチレン系ゴムを含む請求項11に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  14. 第一層が厚さ10〜100μmであり、第二層が厚さ0.1〜100μmであり、そして第三層が厚さ10〜100μmである請求項9〜13のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  15. 第一層と第三層とが異なる厚さである請求項14に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  16. 第一層と第三層とが同じ厚さである請求項14に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  17. 第一層及び/又は第三層中に存在する、少なくとも部分的に動的加硫された熱可塑性ポリマー組成物(B)がナノクレイを更に含有する請求項9〜16のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー
  18. 層(A)の熱可塑性樹脂組成物及び層(B)の熱可塑性ポリマー組成物を、円筒形状に多層押出成形することを含んでなる請求項1〜17のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナーを構成する熱可塑性ポリマー組成物のラミネート(C)の製造方法。
  19. 請求項1〜17のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ用インナーライナーを、インナーライナーとして、使用する空気入りタイヤ。
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