説明

未硬化ゴムに硬化ポリウレタンを直接結合するための接着システム

【課題】 ポリウレタンを複合材料内のゴムに結合するのに使用可能な接着システム及び非空気タイヤを提供する。
【解決手段】 ポリイソシアネート化合物とこのポリイソシアネートのイソシアネート基に対して反応する官能基(特に水酸基)を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂とに基づいており、かつこのイソシアネート基の総数が、ポリエステル又はビニルエステル樹脂のこの官能基の総数に対して超えている、特に接着プライマーとして使用可能な接着組成物。ポリイソシアネート化合物は、好ましくは、ジイソシアネートであり、樹脂は、好ましくは、エポキシビニルエステル樹脂、特にノボラックベース及び/又はビスフェノールベースである。この組成物は、好ましくは、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン・エラストマーとポリエステル又はビニルエステル樹脂とに基づく2次接着層と組み合わせて、接着プライマーとして使用可能である。特に、自動車のための接地システムから成るゴム物品、特に空気又は非空気タイヤの製造における、硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するためのこのような接着システムの使用。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、ポリウレタンを複合材料内のゴムに結合するために、より詳細には、硬化ポリウレタンを未硬化(未加硫)ジエンエラストマーに結合するのに使用可能な接着システムに関する。
本発明はまた、非空気タイヤとも呼ばれるタイヤ空気圧なしで相当な荷重を支持することができるように設計されて車輪に取り付けられたタイヤに関する。
【0002】
特許出願WO−A−00/37269(又は、US−B1−6,640,589)は、タイヤの周囲の周りの循環対称により実質的に半径方向に配置された複数の支持要素を基本的に含む荷重支持構造体を特徴とする弾力性非空気タイヤを提案している。このタイヤが荷重を受けると、接地面に存在するある一定数の支持要素は、大きなたわみを受け、これは、それらが荷重のある一定の割合を吸収することを可能にする。相互接続している構造体は、応力を隣接支持要素上に移動することによって支持要素を互いに機能させる。このタイヤの荷重支持機能は、弾力性非空気タイヤの接地面に存在する支持要素のたわみ応力に起因し、それはまた、この相互接続構造体を通じて弾力性非空気タイヤの接地面の外側の支持要素のたわみ応力にも起因する。
【0003】
上述の提案された弾力性非空気タイヤは、通常使用において大きな荷重を完全に支持することができることを証明したが、特許出願EP−A−1359028(又は、US−A−2003/0226630)は、ジエンエラストマー相互接続構造体と各支持要素の第1の部分の間に各々が少なくとも部分的に配置された複数の弾力性連接ジョイントの導入によって非常に大きい荷重支持機能を維持しながらかなりの耐久性の改良を付与することにより、上述の荷重支持構造体に対する改良を提案している。
【0004】
この可撓性タイヤの改良においては、上述の特許出願EP−A−1359028の図1及び本出願の唯一の図に示すように、支持要素又はアーチ2は、例えば、ゴム基質に組み込まれた大量の可撓性複合材料ストリップを含んで荷重を支持する。これらは、互いに単独では完全に機能しないが、トレッド13によって囲まれた相互接続構造体3によって互いに接続され、両方は、有効なアセンブリの作動を保証して過度に強い剪断を回避するように、かつ良好な均一性、すなわち、地面に対してどのタイヤの周方向位置でも特性の相対的不変性をもたらすように、弾力性連接ジョイント4を間に置いたジエンエラストマーから作られる。
【0005】
上述の特許出願EP−A−1359028の教示によれば、各弾力性連接ジョイント4は、好ましくは、タイヤの側壁に用いるもの(十分に低ヒステレシス及び満足できる引き裂き強度)のようなジエンエラストマーの組成物でそれ自体形成され、これは、弾力性継手が、大きくかつ反復する変形に耐えながら、支持要素2と相互接続構造体の間で力を伝達するその役割において正しく機能することを可能にする。基本的に不飽和のジエンエラストマーの間に存在する優れた適合性は、様々な部分間の非常に強力な接着を公知の方法で保証するものである。
【0006】
上述の特許出願EP−A−1359028は、この弾力性連接ジョイント4の優れた成果を提供することができる別の材料は、ポリウレタンであることを指定している。
公知のように、ポリウレタンは、優れた引張強度、引き裂き強度、耐磨耗性及び耐薬品性、並びに非常に特別に低ヒステレシスであることを含む非常に多くの利点を示している。
しかし、ポリウレタンの1つの主な欠点は、上述の非空気タイヤの構造に更に必要とされているこの製品をジエンエラストマー部分に適正に結合することの難しさにある。
【0007】
第一に、ポリウレタンを未硬化の未加硫ジエンエラストマーに結合するための有効な方法はまだ知られていない。
硬化(すなわち、重合)ポリウレタンを硬化(加硫)ジエンゴムに結合することができる特定の液体ポリウレタン接着剤は、実際に利用可能であるが、これは、結合するためにこれらを一緒に処理する前に、一方でポリウレタンを単独で重合し、他方でゴムを硬化する必要がある(例えば、US4,942,093を参照)。
【0008】
このソリューションは、それに起因する多数の欠点のために特に本発明の場合に満足のいくものではなく、欠点の一部は、工業的見地から受け入れることができず、高生産率を達成するあらゆる試みに反するものである:
−第一に、剛性コア上に両方とも未硬化ジエンエラストマーから作られる上述のトレッド13及び相互接続構造体3を別々に準備する必要があり;
−硬化ポリウレタンと接触する前に、これらのジエンエラストマー部分のための中間の別の硬化工程を次に実行する必要があり、
−次に、上述の接着剤の不要な流れを制御しながら、制御された厚みで2つの硬化面の間に液体ポリウレタン接着剤を均一に付加することが可能であるべきであり、
−結合される表面のブラッシング又はスクラッチングに続いて酸攻撃のような表面の機械的及び化学的準備なしでは、硬化ポリウレタンを硬化ジエンエラストマーに適正に結合することが不可能であり、
−最後に、高温で、典型的には90℃〜100℃程度の温度で達成された接着のレベルは、非空気又は空気に関わらず、高速を持続して走行する可能性が高い道路車両のためのタイヤに特定の要件に関して不適切であることが公知である。
【0009】
本出願人は、その研究の過程において、硬化ポリウレタンを未硬化ゴムに直接かつ有効に結合し、従って、特に剛性コア上の中間準備工程に続いて上述の非空気タイヤの上部部分の別の硬化を回避することを可能にする新しい接着システムを予想外に発見した。
この特定の接着システムにより、アーチ2によって構成された放射状構造体は、上述のタイヤの上部部分(トレッド13及び相互接続構造体3)が未硬化状態で上に付加される剛性コアの機能を実行することができる。
硬化後に、このソリューションは、周囲温度だけでなく、当業者にとって同じく予想外で驚くべきことであるが、高温の使用温度でもポリウレタンとジエンゴムの間に優れた接着をもたらすものである。
【0010】
従って、本発明は、第一に、重合ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するための接着プライマーとして特に使用可能な接着組成物に関し、この接着組成物は、少なくともポリイソシアネート化合物と、このポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対して反応する官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂とを含み、これらのイソシアネート基の総数は、ポリエステル又はビニルエステル樹脂の上述の官能基の総数に対して超えていることを特徴とする。
【0011】
本発明はまた、本発明による接着組成物又は接着プライマーで覆われた予備接着ポリウレタンに関する。
本発明はまた、硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するために使用可能な接着システムに関し、接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができるジエンエラストマーのための接着プライマーのような組成物及び2次接着層を組み合わせて含む。
本発明はまた、硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するための、共に本発明によるそのような接着組成物(又は接着プライマー)又はそのような接着システムの使用に関する。
【0012】
本発明はまた、硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に接着するための方法に関し、少なくとも以下の工程を含む:
上述の接着組成物を接着プライマーとして予備重合ポリウレタン上に付加する工程;
接着プライマーとそのプライマーでそのように覆われたポリウレタンとを重合する工程;
次に、上述の2次接着層をこのように予備接着したポリウレタン上に付加する工程;
未硬化ジエンエラストマー組成物をこのように接着したポリウレタンと接触させる工程;及び
アセンブリを硬化させる工程。
【0013】
本発明はまた、接着性インタフェースにより第2のジエンゴム部分と一体となった少なくとも第1のポリウレタン部分を含む硬化前及び硬化後の両方の複合材料自体に関し、この接着性インタフェースは、少なくとも、ポリイソシアネート化合物、上述のポリウレタンのイソシアネート基に対して反応する官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂、及び接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができるジエンエラストマーのための2次接着層に基づいていることを特徴とする。
【0014】
本発明はまた、ゴム物品の製造のための上述の複合材料の使用と、このような複合材料を含むあらゆるゴム物品とに関する。
本発明は、特に、非空気タイヤ、空気タイヤ、タイヤのための内部安全支持体、車輪、ゴムバネ、エラストマー連接ジョイント、他のサスペンション及び防振要素、又は代替的にこのような接地システムを意図した半仕上げゴム及びポリウレタン製品のような自動車のためのあらゆる接地システムの製造又は補強のためのこのような複合材料の使用に関する。
本発明はまた、接地システムと、本発明による複合材料を含む時の上述の半仕上げゴム及びポリウレタン製品とに関する。
【0015】
本発明は、非常に特別に空気又は非空気タイヤに関し、このようなタイヤは、あらゆる種類の自動車に、例えば、小型トラック、「大型貨物車」、すなわち、地下鉄、バス、道路輸送機械(ローリ、トラクタ、トレーラ)、農業機械又は建設機械のようなオフロード車、他の輸送又は作業車の中から選択した産業車両のような乗用車、二輪車両(特にオートバイ)、航空機に装着することが可能である。
本発明及びその利点は、実施形態の以下の説明及び実施例を、本発明による非空気タイヤの部分斜視図をその内部要素を明らかにする切り欠き図と共に示すこれらの実施例に関する概略図と共に照らし合わせると容易に理解されるであろう。
【0016】
I.発明の詳細な説明
特に硬化ポリウレタンを未硬化(未加硫)ジエンエラストマー組成物に接着するために、本発明は、両方共以下に詳細に説明される特定のプライマー接着剤及び2次接着層を利用した新しい接着システムを提案する。
本発明による方法、及び複合材料部分、特に、非空気可撓性タイヤの構成に用いる複合材料部分の製造に対するこのような方法の用途を次に説明する。
本発明の説明では、明示的に別段の説明をした場合を除き、全て説明する百分率(%)は質量百分率である。
【0017】
I−1.接着プライマー
本発明による接着組成物は、基本的にポリイソシアネート化合物及びビニルエステル又は不飽和ポリエステル樹脂に基づき、この樹脂は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対して反応する官能基を含む。この接着組成物の基本的な特徴は、接着組成物がポリウレタンの表面と反応することができるためには、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の総数が、この樹脂のこの官能基の総数に対して超えている(化学量論的に)ことである。
【0018】
A)ポリイソシアネート化合物:
あらゆる種類のポリイソシアネート化合物を用いることができるが、化合物は、好ましくは、ジイソシアネート、トリイソシアネート、及びこのような化合物の混合物から成る群の中から選択される。
より好ましくは、例えば、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)、トルエン・ジイソシアネート(TDI)、ナフタレン1,5−ジイソシアネート(NDI)、及び同等の製品のようなジイソシアネートが用いられる。
このポリイソシアネート化合物は、より好ましくは、ジフェニルメタン・ジイソシアネート(MDI)、トルエン・ジイソシアネート(TDI)、及びこれらの化合物の混合物から成る群の中から選択される。周囲温度で液体であり、好ましい反応性のTDIは、特に好ましい。
【0019】
B)プライマーのポリエステル又はビニルエステル樹脂:
ポリエステル(「ポリエステル樹脂」は、公知の方法で不飽和ポリエステル樹脂を意味するものとする)又はビニルエステル型樹脂は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対して反応する官能基を含む基本的な特徴を有する。
言及することができるこのような反応性官能基の好ましい例は、水酸基(−OH)、カルボキシル基(−COOH)、チオール基(−SH)、(1級又は2級)アミン基−NH、−NH2及び−NHR、アミド基−CONH2及び−CONHR、チオアミド基−CSNH2及び−CSNHR、スルホン酸基−SO2OH、及びこのような官能基の混合物から成る群の中から選択された官能基であり、ここで、置換基Rは、あらゆる一価の炭化水素基(例えば、1〜18までの炭素原子を有する)を示している。より好ましくは、これらの反応性官能基は水酸基である。
【0020】
この定義を限定的とすることなく、用いる樹脂は、好ましくは、「エポキシビニルエステル」とも呼ばれるエポキシ型のビニルエステル樹脂である。エポキシビニルエステル樹脂は、当業者には公知であり、多数の文献、特に、特許文献EP−A−1074369、US−A−6,329,475、又はWO−A−84/00170に説明されている。
より好ましくは、用いられるエポキシビニルエステル樹脂は、少なくとも部分的にノボラックベース及び/又はビスフェノールベース(すなわち、ノボラック(フェノール樹脂としても公知である)及び/又はビスフェノール型構造上に移植される)、すなわち、ノボラックベース、ビスフェノールベース、又はノボラック及びビスフェノールベース樹脂である。
【0021】
ノボラックベースエポキシビニルエステル樹脂(下の構造式Iの角括弧の間の部分)は、例えば、公知の方法でこの構造式を満足させる(nは、通常、例えば1〜5までのように10よりも小さい):
【化1】

ビスフェノールAベースエポキシビニルエステル樹脂(下の構造式IIの角括弧の間の部分)は、例えば、構造式を満足させる(「A」は、製品がアセトンを用いて生成されることを示す)(nは、通常、例えば1〜5までのように10よりも小さい):
【化2】

【0022】
これらの樹脂の−OH基(開始エポキシ官能基の開放から公知の方法で生じる)は、ウレタン結合を形成するようにポリイソシアネート化合物のイソシアネート基(−NCO)と反応することができることに注意されたい。
ノボラック及びビフェニル型エポキシビニルエステル樹脂は、例えば、DSM(実質的に40%スチレンで希釈された)から得られたビニルエステル樹脂「ATLAC 590」のような特に優れた結果を示しており、このようなビニルエステル樹脂は、Dow、Reichhold、「Cray Valley」、UCBのような製造業者から入手可能である。
【0023】
本発明による接着組成物又は接着プライマーは、有利な態様においては、使用中のその特性を改善することを意図したある一定数の添加剤を含むことができる。
すなわち、本発明の性能の特定の条件に対して後者の粘性を調節するために、ポリエステル又はビニルエステル樹脂の可能な溶媒含有量を調節することができ、又は代替的に光開始剤を用いることができる。5〜15%(樹脂及び樹脂関連溶媒の全体の質量%)の好ましい含有量の樹脂に対して溶媒を用いることが好ましい。
【0024】
また、有利な態様においては、「鎖延長剤」と呼ばれることもある軟化剤を用いることができ、この軟化剤は、重合した状態で組成物を更に柔軟にし、特に、壊れた時にその伸長のかなりの増大を引き起こすことを意図している。例えば、ポリブタジエンのような低分子量のジエンエラストマーが、好ましくは用いられ、より好ましくは、ビニルエステル又はポリエステルで鎖末端において官能化され、このようなエラストマーは、より好ましくは、2000〜4000g/molの質量平均分子量(Mwで表される)を有する。乾燥時樹脂に対する鎖延長剤の質量比は、好ましくは、0〜1.5、より好ましくは、0.8〜1.4である。
【0025】
この接着組成物では、乾燥状態の樹脂に対するポリイソシアネート化合物の質量比は、好ましくは、0.5〜2.0、より好ましくは、1.0〜1.8であり、このような比率は、TDIポリイソシアネートのモル基準で計算される(約174gに等しいモル質量;モル当たりの2−NCO基)。
言い換えると、乾燥時樹脂に対するポリイソシアネート化合物の質量比は、好ましくは、0.5(M/174)(2/N)〜2.0(M/174)(2/N)、より好ましくは、1.0(M/174)(2/N)〜1.8(M/174)(2/N)であり、Mは、モル質量であり、Nは、ポリイソシアネート化合物のモル当たりの−NCO基(又は均等物)の数である。これは、単に、例えば、TDIのモル質量の2倍のモル質量を有した別のポリイソシアネートの場合には、次にこの比率が、好ましくは、1.0〜4.0、より好ましくは、2.0〜3.6になると考えられることを意味する。
より一般的にかつ好ましくは、これは、特に上述の好ましい質量比の場合であることを証明しており、プライマー処方は、かなり過剰の、すなわち、ポリエステル又はビニルエステル樹脂の官能基(特に水酸基−OH)の少なくとも2倍の−NCOイソシアネート基を含む。
【0026】
このかなりの過剰により、プライマーが硬化ポリウレタンに対して極めて著しい接着機能を有することを保証する。従って、樹脂の官能基に対する−NCOの(数)比率、より具体的には、−NCO対−OH基は、より好ましくは、例えば、通常は3〜8のように3よりも大きい。
接着プライマーは、均質組成物が得られるまで他の可能な添加剤と共に上述のポリイソシアネート化合物と樹脂を混合することによって調製される。数秒〜数分の期間で一般的に十分である。接着プライマーのポット寿命は、例えば、20℃の外気で保たれると数分〜数10分、又は低温及び低周囲湿度で数時間のように好ましくはかなり短い。
【0027】
I−2.2次接着層
未硬化ジエンエラストマー組成物は、一方ではジエンエラストマーに、及び他方では接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に、例えば化学反応よって又は架橋剤を用いて定義により結合することができるジエンエラストマーのためのあらゆる2次接着層(又は以後「2次層」)を用いて、接着プライマーで被覆されて次に硬化されたポリウレタン(「予備接着」ポリウレタンとして公知である)に接着することができる。
【0028】
当業者には、特に熱硬化性補強エポキシ又はポリエステルプラスチック、剛性ポリウレタンのような様々雑多な基体上にジエンエラストマーを結合することができる、例えば、RFLグルー(好ましくは接着プライマー上に細かく溶射された)、特にヘンケル社によって供給されたポリマー2次接着剤の「Chemosil」の部類(例えば、「Chemosil 231G」、「Chemosil 411」、「Chemosil 425」、その他」のような公知のフェノール性樹脂ベースの汎用接着剤の中からプライマーと適合するこのような2次層を選択する方法が、特定の意図する用途に応じて既知であろう。
【0029】
1つの特に好ましい実施形態によれば、例えば、化学反応よって又は架橋剤を用いて接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができ、一方でジエンエラストマー及び他方で付加的な化合物を含む特徴を有する、以後「ジエングルー」とも呼ぶ特定の2次接着層が用いられる。
この付加的な化合物は、好ましくは、ポリエステル又はビニルエステル樹脂から成る。このような好ましい事例では、プライマーと異なり、グルーのポリエステル又はビニルエステル樹脂は、イソシアネート基に対して反応する官能基の存在を必要としないが、この樹脂は、それ自体、有利にかつ好ましくは、エポキシビニルエステル樹脂、特に、好ましくは接着プライマーで用いられるノボラックベース及び/又はビスフェノールベースエポキシビニルエステル樹脂である。
【0030】
上述のジエングルーでは、ジエンエラストマーは、好ましくは、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン・エラストマー(略称を「p−VSBR」という)である。
p−VSBRエラストマーは、公知の方法で以下の一般式のSBRジエンエラストマー(スチレン/ブタジエンゴム)に結合されたポリビニルピリジンから成る:
【化3】

これは、好ましくは、500,000〜1,000,000g/molの非常に高い分子量を有するポリマーである。それは、例えば、ポリマーの質量で含有量が40%に近いラテックス(低濃度塩基性水相のエマルジョン)の形態で一般的に市販されている。
当業者には、特定の意図する用途に応じて以下の説明及び実施形態の実施例に鑑みて、2次層の処方を調節する方法が既知であろう。
【0031】
最適な有効性を保証するために、p−VSBRの量が10%〜40%、かつ樹脂の量が40%〜80%(「乾燥」状態、すなわち、樹脂自体に対する溶媒は別にして溶媒又は水のいずれもなしのグルーの質量%)であることが好ましい。より好ましくは、p−VSBRの量は、15%〜30%(例えば、15%〜25%)であり、樹脂の量は、50%〜75%(例えば、60%〜75%)である。
ジエンエラストマー、特にp−VSBRの存在の結果硫黄架橋可能であるこのジエングルーは、未硬化ジエンエラストマー組成物への予備接着ポリウレタンの直接結合を保証することができる。
【0032】
上述のジエングルーは、ジエングルーの生産加工を複雑にする場合がある比較的高い粘性を有する可能性がある。これは、ジエングルーの粘性が、好ましくは0%〜40%(最終の、すなわち、すぐに使用可能である接着剤の質量%)の量で、好ましくは樹脂のための溶媒、より好ましくはスチレンを加えることによって低下する理由である。より好ましくは、溶媒の量は、グルーに十分な流量を与えるために5%〜35%に調節され、5%よりも小さいとこの流量は、意図する工業用途に応じて不十分であることを証明することになり、35%又は40%を超えると過度に高流量の危険性(不要な脱水現象の発生の危険性)がある。
より好ましくは、10%〜30%、更により好ましくは、10%〜20%の溶媒含有量が、本発明の上述の方法を実施する上でグルーの最適用途を保証するのに用いられることになる。
【0033】
例えば、p−VSBRのようなジエンエラストマーに基づく当業者に公知の接着組成物と異なり、ジエングルーは、水の存在を必要とせず、そのためにジエングルーは、障害なく少量の水に耐えることができるにも関わらず「非水性」として公知の場合があり、後者は、好ましくは、5%よりも少ない、より好ましくは、2%よりも少ない量(最終の、すなわち、すぐに使用可能である接着剤の質量%)で存在している。
【0034】
ゴムの硬化時間に適合する硬化時間を得るために、上述の2次層は、有利な態様においては、通常0.3phr〜3.0phr(エラストマーの100部当たりの質量部)の内容量のコバルト(II)塩(例えば、コバルト2−エチルヘキサノエート)、ジメチルアニリン(DMA)又はジエチルアニリン(DEA)、N,N−ジメチルアセトアセトアミド(DMAA)、又はN,N−ジエチルアセトアセトアミド(DEAA)のような樹脂自体のための公知の重合促進剤及び活性剤を含むことができる。
【0035】
2次層はまた、カーボンブラック又はシリカのような補強充填剤、例えば、抗酸化剤のような老化防止剤、可塑剤、結合剤、硫黄又は硫黄供与体、及び/又は過酸化物のいずれかに基づく架橋システム、促進剤、加硫活性剤又は抑制剤、メチレン受容体及び供与体(HMT又はH3M等)、レゾルシノールのような補強樹脂、ビスマレイミド、滑り止め樹脂のようなジエンゴムの結合を意図した接着組成物に通常用いる添加剤の全て又は一部を含む。
【0036】
厳密な意味で架橋(加硫)システムは、好ましくは、硫黄及び一次加硫促進剤、特にスルフェンアミド型の促進剤に基づいている。酸化亜鉛、ステアリン酸、その他のような様々な2次促進剤又は公知の加硫活性剤は、必要に応じてこの塩基性加硫システムに加えられる。硫黄は、0.5phr〜10phr、より好ましくは、0.5phr〜5.0phrの好ましい量で用いられる。一次加硫促進剤は、0.5phr〜10phr、より好ましくは、0.5phr〜5.0phrの好ましい量で用いられる。
【0037】
例えば、ジエンエラストマーラテックス、特にp−VSBRから開始した上述のジエングルーは、ラテックスから水を抽出し、次にスチレンに溶解した樹脂をエラストマー内へ取り込むことによって調製することができる。
ラテックスから水を抽出する工程は、当業者に公知のあらゆる手段、特に、例えば、酸性媒質(例えば、:HCl)内のアセトン−水混合物の凝固、次に中和(水で又は弱塩基の作用による)、続いて濾液回収及び乾燥工程(溶媒の蒸発)のような、塩、塩基、又は酸のような凝固剤の作用によって実施することができる。
【0038】
水はまた、共沸蒸留によってラテックスから抽出することができ、この場合にエラストマーは、トルエンのような有機溶媒中に溶解され、用いる有機溶媒の少なくとも部分最終抽出を実施するために付加的な工程を加えることができる。
エラストマーを樹脂内へ取り込む工程中に、ジエングルー、特にジエングルーの架橋システムに対して全ての添加剤が加えられることが好ましい。これらの添加剤自体は、好ましくは添加剤自体溶液中に、又は適切な有機液体、好ましくは妥当な場合共沸蒸留工程に用いるのと同じものの中に懸濁液として存在している(それは、例えば、不溶性であるカーボンブラック及びZnOの場合である)。
上述のジエン接着剤では、樹脂:ジエンエラストマー、特に樹脂:p−VSBRの質量比は、好ましくは、1〜8から選択される。より好ましくは、それは、例えば、2.0〜6.0のような1.5〜7.0である。3〜5までの範囲内の値(例えば、4に近いか又は等しい)は、多数の事例で最適であることを証明している。
【0039】
I−3.本発明の方法
硬化(重合)ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に接着するための本発明による方法は、以下の工程を含む:
上述の接着プライマーを固体ポリウレタン上に付加する工程;
接着プライマーと、その接着プライマーでこのように覆われたポリウレタンとを重合する工程;
次に、上述の2次接着層をこのように予備接着したポリウレタン上に付加する工程;
未硬化ジエンエラストマー組成物をこのように接着したポリウレタンと接触させる工程;及び
好ましくは加圧下でアセンブリを硬化させる工程。
【0040】
本発明の方法を実行する目的に対して、ポリウレタンは、少なくとも部分的には重合(すなわち、予備重合)状態、すなわち、接着プライマーを受け取るのに十分に固体でなければならず、更に、基本的には完成複合材料(あらゆる可能なその後の切り取り作業は別として)を有することになる形状のものである。
ポリウレタンは、固体又は予備重合状態でそれ自体利用することができ、又は代替的に、成形可能又は射出成形可能な種類及び例えばポリオール又はポリアミノ化合物のような硬化化合物(硬化剤)の液体ウレタンプレポリマーから当業者に公知の方法で上記方法の第1工程の実施直前に準備することができる。この予備重合工程の時間は、通常、好ましくは80℃〜120℃(例えば、実質的に110℃)の温度で数分〜数時間まで(例えば、30分〜3時間まで)であり、付加される特定の条件に応じて異なるものになり、重合触媒(例えば、3級アミン又はC18脂肪酸)の使用は、このような工程の時間を数分間だけ低減することができることは理解されるものとする。
【0041】
言及することができるこのようなウレタンプレポリマーの例は、クロンプトンからの製品「Adiprene(登録商標)(Lシリーズ)」及び「Vibrathane(登録商標)」、バイエルからの製品「Baytec(登録商標)」である。
ウレタンプレポリマー硬化剤は公知である。言及することができるポリオールの例は、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールのようなジオール、又は例えばグリセロールのようなトリオールであり、言及することができるアミノ化合物は、例えば、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(略称を「MOCA」という)、2,2’−ジクロロ−3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(略称を「MCDEA」という)のようなジフェニルメタン化合物、3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミンのようなトルエンジアミン、トリメチレングリコール・ジ−p−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレングリコール・ジ−p−アミノベンゾエートのようなベンゾエートである。
勿論、着色剤、充填剤、分散剤、抗酸化剤、又は他の安定剤のような他の添加剤を硬化剤と同時に加えることができる。
【0042】
従って、第1の工程中に接着プライマーは、溶射、浴内浸漬のようなあらゆる公知の方法により、又はブラシ又はスパチュラによる付加により、少なくとも予備重合ポリウレタン上に付加される。
この接着プライマー付加工程は、有利な態様においては、ポリウレタンの表面を活性化する先行準備工程により、特に機械的作用(例えば、ブラッシング)又は更に化学的作用により、特にそれが化学的性質のものである時に常にこの活性化が本発明の接着システムの有効性を混乱させない限り先行することができる。このような表面処理は、接着プライマーの機械的なキーイングを促進することができ、特にポリウレタンの表面上でポリイソシアネート化合物の過度に急速な蒸発を防ぐ。
【0043】
接着プライマーとそのプライマーでこのように覆われたポリウレタンとを重合する以下の工程は、好ましくは、製品の機械的特性を低下させないように、より好ましくは90℃〜120℃の温度範囲内(例えば、100℃〜115℃)の加熱処理によって実施される。更に、より好ましくは、この硬化は、液体の場合(TDIの場合)、蒸発傾向を有する可能なポリイソシアネートの泡立ちの可能性を回避するために、例えば4bar〜8barの加圧下のオートクレーブ内のような加圧下で実施される。
【0044】
一方で最終反応が、ポリエステル又はビニルエステル樹脂の官能反応基とイソシアネート基との間の接着プライマー内で進行し、化学結合が、ポリウレタンの表面上に存在する官能基とプライマーの(過剰)自由イソシアネート基との間で達成され、他方でポリウレタンが硬化後又は完全な重合を受け、ポリウレタンがポリウレタンの公称特性、特に機械的特性を達成することを可能にするのは、一般的に10時間〜20時間の持続期間であるこの重合工程中であると考えられる。
従って、予備接着ポリウレタン上に付加されかつ硬化されたプライマーは、長期にわたって非常に安定であり貯蔵することができ、2次接着層の使用前に、好ましくは粉塵のような汚染から保護することができる。
【0045】
上述の2次接着層は、次に、このように硬化及び予備接着されたポリウレタン上に公知のあらゆる手段(例えば、ブラシ、スパチュラ、溶射)によって付加され、次に、この組合せは、未硬化ジエンエラストマー組成物で覆われる。
次に、この最終工程は、ゴムの完全加硫と共に2次層及び接着プライマーの架橋を可能にするように、好ましくは加圧下でアセンブリを硬化させる工程を含む。
【0046】
I−4.本発明の複合材料
本発明は、上述の方法によって得ることができるあらゆる種類の複合材料に適用され、この複合材料は、接着性インタフェースにより第2のジエンゴム組成物部分と一体となった少なくとも第1のポリウレタン部分を含み、この接着性インタフェースは、以下のものに基づいている:
−一方では、ポリイソシアネート化合物と、このポリイソシアネート化合物、接着プライマーに由来するポリイソシアネート及び樹脂のイソシアネート基に対して反応する官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂、及び
−他方では、接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができるジエンエラストマーのための2次接着層。
この2次接着層は、好ましくは、ジエンエラストマーと、接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる付加的な化合物とに基づく接着剤である。より好ましくは、前駆体ジエンエラストマーは、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン(略称を「p−VSBR」という)である。
【0047】
本発明の複合材料では、プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる2次接着層化合物は、好ましくは、それ自体、ビニルエステル又はポリエステル樹脂から成る。プライマー及び2次層内に同質の樹脂、特にエポキシビニルエステル型樹脂を使用することは、複合材料の接着性インタフェースが、この場合に単に3つの基本的成分、すなわち、ポリイソシアネート化合物、このポリイソシアネートのイソシアネート基に対して反応する官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂、及び最後にジエンエラストマー、特にp−VSBRに基づいているので特に有利である。
本発明によるこの複合材料では、硬化後の接着性インタフェースの厚みは、好ましくは、0.02mm〜0.50mm、より好ましくは、0.02mm〜0.10mmである。
【0048】
語句「に基づく」接着性インタフェースは、勿論、ここではこのインタフェースに用いる様々な基本成分の混合物及び/又は原位置反応生成物を含むインタフェースを意味するようにとるべきであり、その一部は、特にプライマー及び2次接着層が、複合材料又はこのような複合材料を含む完成物品の製造の様々な工程中に、特に最終硬化工程中に少なくとも部分的に互いに又はこれらの近接化学環境で反応することを意図している。
【0049】
「ジエン」エラストマー(又は同様にゴム)は、公知の方法で少なくとも部分的にジエンモノマー、すなわち、共役しているか否かに関わらず2つの二重炭素−炭素結合を支持するモノマーから生じるエラストマー(すなわち、ホモポリマー又はコポリマー)を意味すると理解される。用いるジエンエラストマーは、好ましくは、ポリブタジエン(BR)、天然ゴム(NR)、合成ポリイソプレン(IR)、ブタジエン/スチレン・コポリマー(SBR)、イソプレン/ブタジエン・コポリマー(BIR)、イソプレン/スチレン・コポリマー(SIR)、ブタジエン/スチレン/イソプレン・コポリマー(SBIR)、及びこれらのエラストマーの混合物から成る群の中から選択される。
【0050】
好ましい実施形態は、「イソプレン」エラストマー、すなわち、イソプレンホモポリマー又はコポリマー、言い換えると、天然ゴム(NR)、合成ポリイソプレン(IR)、イソプレンの様々なコポリマー、及びこれらのエラストマーの混合物から成る群の中から選択されたジエンエラストマーの使用を伴う。
イソプレンエラストマーは、好ましくは、シス−1,4型の天然ゴム又は合成ポリイソプレンである。これらの合成ポリイソプレンのうち、90%よりも多い、更により好ましくは、98%よりも多いシス−1,4結合の含有量(モル%)を有するこれらのポリイソプレンが、好ましくは用いられる。他の好ましい実施形態によれば、ジエンエラストマーは、例えば、BR型の混合又は別のエラストマーなしで用いる例えばSBRエラストマーのような別のジエンエラストマーから完全に又は一部は構成することができる。
【0051】
このゴム組成物はまた、例えば、カーボンブラックのような補強充填剤又はシリカのような無機充填剤、無機充填剤のための結合剤、老化防止剤、抗酸化剤、可塑剤、又はエキステンダー油のようなタイヤの製造を意図したゴム基質に通常用いる添加剤の全て又は一部を含むことができ、後者は、芳香族性又は非芳香族性(より詳細には、例えば、ナフテン又はパラフィン型、高粘性又は好ましくは低粘性、MES又はTDAE、30℃よりも高い高Tgを有する可塑性樹脂のようなごく僅かに芳香又は非芳香油)のいずれか、未硬化組成物の処理(加工性)を容易にする作用物質、滑り止め樹脂、硫黄、硫黄供与体及び/又は過酸化物に基づく架橋システム、促進剤、加硫活性剤又は抑制剤、抗復帰剤、例えば、HMT(ヘキサメチレンテトラミン)又はH3M(ヘキサメトキシメチルメラミン)のようなメチレン受容体及び供与体、補強樹脂(レゾルシノール又はビスマレイミド等)、例えば、金属塩型、特にコバルト又はニッケル塩の公知の接着促進システムである。
【0052】
I−5.空気又は非空気タイヤの製造に対する適用
本発明はまた、空気又は非空気タイヤに関わらず、少なくとも1つのジエンエラストマー構造部分を少なくとも1つのポリウレタン構造部分と協働させるか又はそれに関連付ける自動車のためのあらゆるタイヤに関する。
本発明は、特に空気(すなわち、従来の)タイヤに適用され、タイヤの構造体の少なくとも一部、タイヤのビード部分、側壁、又はクラウンは、別のジエンエラストマー要素と接触した状態で特に伸張時の高弾性率のポリウレタン要素を含む。
【0053】
本発明はまた、例えば、上述の特許出願EP−A−1359028に説明されているように特に非空気タイヤに適用され、この非空気タイヤは、回転軸の周囲で周方向に延びる可撓性耐力構造、耐力構造の半径方向外側周囲上のトレッド、及びこの耐力構造を車輪ディスクに固定するために半径方向に回転軸側の少なくとも1つの締結部分を有し、耐力構造は、以下のものを含む(添付の図を参照して):
−基本的に横方向に延び、その第1の部分がトレッド13の少なくとも1つの部分の反対側に配置され、その別の部分がトレッドを超えて配置され、周方向に並置されて円周の周り全体に分配されている複数の支持要素2、
−支持要素2の間の周方向相互接続をもたらすジエンエラストマー相互接続構造体3、及び
−相互接続構造体3と各支持要素の第1の部分の間に少なくとも一部が各々配置された複数の弾力性ポリウレタン連接ジョイント4、かつ
−このジエンエラストマー相互接続構造体3は、上述のポリイソシアネート化合物、ポリエステル又はビニルエステル樹脂、及びp−VSBRエラストマーに基づく接着性インタフェースにより、弾力性ポリウレタン連接ジョイント4に接続されている。
【0054】
添付の図は、タイヤのプロフィールが卵型断面の円環状内部空洞を区切るようなタイヤの1つの特定的な有利な実施形態を示している。タイヤ1は、2つの軸線方向に分離可能な締結部分11、2つの側壁12、及びトレッド13を含む。トレッド13は、いくつかの平行リブを含むが、この態様は、勿論、限定的な性質のものではない。側壁12は、円形であり、タイヤ1の半径方向高さの大部分を占めている。耐力構造は、半径アーチとも呼ばれる支持要素2を含む。これらの支持要素2は、周方向に隣接し、各々は、実質的に半径方向に一方の締結部分11から他方へ延びている。
【0055】
一例として、アーチ2は、大量の重複した可撓性複合材料ストリップを含み、このストリップの間にジエンエラストマー又はポリウレタンの挿入層がある。このように互いに結合されたストリップの束は、曲げ応力を受けることができるビームを形成する。しかし、積層体の構造のこの態様は、限定的ではない。より詳細については、上述の特許出願EP−A−1359028及びその特許出願の図2を参照されたい。
【0056】
耐力構造はまた、支持要素2の間、好ましくは、トレッド13と支持要素2の間に半径方向に配置された相互接続構造体3を含む。相互接続構造体3は、隣接支持要素の間に変位差を許容しながら、依然として半径応力をいくつかの支持要素2の間に周方向に分配することができる。この目的のために相互接続構造体3は、好ましくは、例えば、トレッド13の反対側で支持要素2のアセンブリを取り囲むようにいくつかの点で巻かれたエラストマー基質31内に組み込まれた単一フィラメント補強体30の実質的に周方向に配向された補強体を含み、相互接続構造体3自体は、好ましくはジエンゴムである。この特定の場合では、単一フィラメント補強体30の巻きは、エラストマー材料の層32にわたって半径方向に配置される。単一フィラメント補強体30は、実質的に周方向、すなわち、軸直角平面に対して0℃に近い角度で巻かれる。この単一フィラメント補強体30は、望ましい巻数に従って巻くことができ、又は同等に、望ましい数の単一フィラメントリングを備えることができる。単一フィラメント補強体30の変形として、従来のタイヤのトレッド内に0度で配置された補強体として一般的に用いられるものを含む多数のケーブルを用いることができることに注意すべきである。例えば、補強複合材料のようなストリップ又はテープの形態をとる補強体はまた、単一フィラメント補強体の代わりに用いることができる。ここでもまた,ストリップ又はテープは、望ましい巻数に従って巻かれ、又は望ましい数のリングの形態で用いられる。
これらの支持要素及び相互接続構造体の構成に関するより詳細については、上述の特許出願WO00/37269を有用に参照することができる。
【0057】
支持要素2及び相互接続構造体3が、弾力性連接ジョイント4によって互いに接続されているのを図で見ることができる。各支持要素2は、支持要素2と相互接続構造体3の間に機械的接続を提供するこのような弾力性連接ジョイント4を半径方向に載せ、一方から他方へ伝播する力は、この弾力性連接ジョイント4を通過する。本発明の好ましい実施形態では、この支持要素2は、軸線方向にトレッドの反対側及びそれを超えて締結部分11まで連続している。各支持要素2が、実質的に相互接続構造体3の幅に対応する中央部分25を含むことが分かる。本発明を例示する非限定的実施例では、これは、少なくともトレッドの部分の反対側に配置されたこの第1の部分(各支持要素の)を製造する方法である。相互接続構造体3は、実質的にトレッド13の全幅(w)を占める。各弾力性連接ジョイント4は、支持要素2の中央部分25を相互接続構造体3に接続することを可能にする。各支持要素2が、タイヤの両側において側壁12内へ延び、締結部分11に適合する側面部分26を含むことが分かる。本発明を例示する非限定的実施例では、これは、タイヤが取り付けられる時に支持要素が曲げられる、トレッドを超えて配置されたこの他の部分(各支持要素の)を製造する方法である。
【0058】
1つの可能な変形実施形態では、既に上述の特許出願EP−A−1359028に説明されているように、タイヤ1は、図の右側部分で見ることができるようにタイヤに一様な外観を与える外皮120を含むか又はそうでない場合があり、力を伝播するように設計されていない外皮120は、支持要素の間又は支持要素と相互接続構造体の間に関わらず、単に後者の外側上で支持要素2のアセンブリを覆うものである。2つの隣接支持要素2の間の間隙を部分的に又は完全に満たす材料が、同様に支持要素2の間に存在する可能性がある。
本発明の空気タイヤ1では、弾力性連接ジョイント4の全て又は一部、好ましくは、弾力性連接ジョイント4の各々は、ポリウレタンであり、相互接続構造体3のポリウレタンとジエンゴムの間の接続は、本発明による接着システムによってもたらされる。
【0059】
II.実施形態の実施例
II−1.接着システムの調製
接着プライマーは、均質組成物が得られるまで(時間:数分)混合によって調製され、ノボラックベース及び/又はビスフェノールベースエポキシビニルエステル樹脂(ATLAC 590)の約50gとTDIの約70gは、樹脂のための溶媒として残留スチレンの質量で約10%(樹脂及びスチレンの総質量%)を含む。
乾燥時樹脂に対するTDIの質量比は、従って、1.55の程度である。−NCO:−OH官能基の比率は、ここでは3よりも大きく(ここで用いる特定のエポキシビニルエステル樹脂の重合の推定度に応じて、実際には5に近い)、言い換えると接着プライマーは、水酸基よりも実質的に5倍多いイソシアネート基を含む。
【0060】
ビニルエステルでその鎖末端で官能化される約50gのポリブタジエンは、従って、約1.1に等しい乾燥時樹脂に対する鎖延長剤の質量比に従って、鎖延長剤(Mwが実質的に3000g/molに等しいNoveonからの製品「Hycar X−168」)として接着プライマーに加えられる。
例えば、凝固によって水が抽出されるp−VSBRエラストマーラテックスから開始した2次接着層又はジエングルーは、次に、スチレン内の溶液中のビニルエステル樹脂が約4に等しい質量比(樹脂:エラストマー)のそのエラストマー内へ取り込まれる。
【0061】
より正確には、210mlのアセトン及び415mlの1%HCl(pHは、約1〜2に等しい)は、反応器内で混合される。水中でポリマーのエマルジョンの形態(60%水及びpH10−12の塩基性安定剤と共に40%ポリマー、特定的に20gのp−VSBR)をとる35mlの水及び50gのp−VSBRラテックス(ポリマーラテックスからの「Pyratex 240」)は、窒素の流れの下で撹拌しながら周囲温度(約45分の時間にわたって)で滴下して加えられる。同時に、1−2の定値でpHを保持するために、40mlのHCl(10%強度)が、滴下して加えられる。従って、ラテックスは、付加中に細かくかつ規則的に凝固する。次に、この混合物は、相が完全に分離してしまうまで放置され、エラストマーが表面に浮く。次に、ポリマーは、水相から分離され、その後水で数回洗浄されてpHを調節してゆっくりと7に戻す。最終洗浄は、例えば、水/アセトン混合物で行うことができる。混合物が沈殿するように放置された状態で、ポリマーは、ポリマーを粉砕することができる装置で処理して微細粒子にすることができる。最後に、混合物は濾過され、ポリマーは、真空下60℃の温度で12時間乾燥される。
【0062】
このように得られた20gのp−VSBRは、125gのエポキシビニルエステル樹脂(「ATLAC 590」、80gの乾燥ビニルエステル及び45gのスチレン)に加えられ、混合物は一夜放置される。ポリマーは膨張し、樹脂を吸収する。
成分の残りの部分(カーボンブラック、加硫剤、その他)は、添付の表1(phrの量は、p−VSBRエラストマーの100部当たりの質量部である)に示す詳細な処方に従って直接外部混合器(オープンミル)に周囲温度で加えられ、混合は、均質な黒色グルーが得られるまで行われる。従って、有利に調製されたジエングルーは、1%よりも少ない水を含む(最終のすぐに使用可能である組成物の質量%)。
【0063】
複合材料のその後の加圧硬化中に、ジエングルーの粘性を増加させるだけでなく放出された溶媒の量を低減するために、ビニル樹脂エステルは、例えば10%〜15%の残留スチレン含有量に至るまで、エラストマーと混合される前に高真空下で乾燥させることができる。このジエングルーは、溶媒のかなりの残留量を含むが、スチレンが、後者の重合に介入することによってジエングルーの使用中に完全に反応するので、溶媒含有グルーの通常の欠点を有することなく、従って蒸発させる必要はないことを再度強調する必要がある。
【0064】
II−2.複合材料の調製−特徴付け
本発明によるゴム/ポリウレタン複合材料は、上述の工程に従って本発明の方法を実施することにより、より詳細には、以下に説明する手順を用いて調製される。
用いる開始ウレタンプレポリマーは、ポリエステル終端TDIプレポリマーから成るクロンプトンからの製品「Adiprene(登録商標)LF930A」である。後者は、その硬化剤(MCDEA)の存在下で所定の形状(意図する複合材料の形状によって決まる)の型内で成形され、この所定の形状(この場合は、切り取られると25mmの幅、少なくとも150mmの長さ及び実質的に2mmの厚みを有するポリウレタンの単一ストリップ)でそれを固めるために、110℃の温度で45分予備重合を受ける。
【0065】
機械的ブラッシング後、接着プライマーは、約50μm〜100μmの層厚みで、このように予備重合されたポリウレタンの層上にブラシで付加される。
ポリウレタン及びそれを覆う接着プライマーは、次に、6barの加圧下のオートクレーブ内で110℃で24時間硬化することによって重合される。
次に、2次接着層は、このように硬化及び予備接着されたポリウレタン上に約0.5mmの層厚みでスパチュラによって付加される。
【0066】
その全体は、未硬化ジエンゴム組成物(第1のポリウレタン層と同一寸法のストリップ)の層で覆われ、その処方は、天然ゴム及びカーボンブラックに基づく公知のゴム組成物に対応し、特に従来の空気タイヤカーカスの補強材のためのカレンダ加工ゴムとして用いることができ、2つの異なる処方(phrで示す)は、表2に一例として示されている。
アセンブリは、最後に、例えば、20barの加圧下及び165℃で55分間加圧硬化され、ゴムの加硫又は硬化と共にプライマー上及びゴム上に2次接着層の重合を完成させることができる。
【0067】
これらの硬化パラメータは、単に例示的であり、特に2次接着層の樹脂内の様々な量の重合促進剤又は活性剤の使用のおかげで修正することができる(例えば、20barの加圧下で15分〜30分間にわたって165℃で硬化)。
得られる複合材料は、次に、それぞれの2つのポリウレタン及びジエンゴム部分の引き裂きを含む国際標準ISO8510−1:990(F)に説明されているような公知の剥離試験を受け、その試験は、周囲温度(23℃)及び高温(90℃)で実施される。
【0068】
次に、非常に大きな引き裂き力が、冷たい時(25mmの幅に対して1000N〜1200Nまでの大きな力)だけでなく、90℃−100℃の熱い時(25mmのこの同じ幅の700Nよりも大きな荷重)でもこのように調製された本発明による複合材料で観察され、これは、全く予期しないことであり、当業者に対して直ちに本発明による接着システムの優れた性能を明らかにするものである。
23℃〜90℃−100℃の引き裂き力の喪失は、ここでは約35%に過ぎないのに対して、ポリウレタン及び未硬化ゴムを結合するための従来の市販の接着剤に対してそれ自体既に改善されている液体ポリウレタン接着剤の使用を説明している上述の文献US4,942,093では、それは、例えば80%よりも大きい。
【0069】
両方の場合で、剥離の際に、本発明の複合材料は、接着性インタフェースではなくてエラストマーの層において剥離せず、これは、冷たい時及び熱い時の両方での非常に高いレベルの接着を示している。
接着プライマーなしで行われた同じ作業は、低温又は高温に関わらず、ポリウレタン及びゴムが互いに結合しないことを明らかにしている。
異なる2次接着層(接着プライマー上に溶射されたRFLグルー;接着プライマー上にブラッシングされたヘンケルからの「Chemosil 411」接着剤)で実施された実施形態の他の実施例は、同じ優れた結果をもたらした。
【0070】
結論として、硬化ポリウレタンを直接に未硬化ゴムに結合することを可能にすると同時に、特に、それ自体硬化しているゴムに硬化ポリウレタンを結合する全ての上述の従来の欠点、特に、熱い時に接着に関して不適切な性能を示す液体ポリウレタン接着剤の使用を回避する新しい特に有効な接着システムが見出された。
本発明による接着組成物は、硬化ポリウレタンを未硬化ゴム上に結合するための接着プライマーとして特に好適であるが、これらの製品がこのような接着組成物と反応しやすい機能性を含む限り、その潜在的な工業用途の範囲は広く、ポリウレタン以外の製品、特にポリマー又はエラストマーにまで及ぶと考えられる。
【0071】
(表1)













【0072】
(表2)

【符号の説明】
【0073】
2 支持要素、アーチ
3 相互接続構造体
4 弾力性連接ジョイント
13 トレッド


【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するための特に接着プライマーとして使用可能な接着組成物であって、
前記接着組成物が、ポリイソシアネート化合物と、該ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に対して反応する官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂をと含み、これらのイソシアネート基の総数が、該ポリエステル又はビニルエステル樹脂の該官能基の総数に対して超えている、
ことを特徴とする組成物。
【請求項2】
前記ポリイソシアネート化合物が、ジイソシアネート、トリイソシアネート、及びこのような化合物の混合物から成る群の中から選択される、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記ポリイソシアネート化合物が、ジイソシアネートである、請求項2に記載の組成物。
【請求項4】
前記ジイソシアネート化合物が、ジフェニルメタン・ジイソシアネート(MDI)、トルエン・ジイソシアネート(TDI)、及びこれらの化合物の混合物から成る群の中から選択される、請求項3に記載の組成物。
【請求項5】
前記ジイソシアネート化合物が、TDIである、請求項4に記載の組成物。
【請求項6】
前記ポリエステル又はビニルエステル樹脂の前記官能基が、水酸基、カルボキシル基、チオール基、アミン基−NH、−NH2、及び−NHR、アミド基−CONH2及び−CONHR、チオアミド基−CSNH2及び−CSNHR、スルホン酸基−SO2OH、及びこのような官能基の混合物(Rが、あらゆる一価の炭化水素基である)の中から選択される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項7】
前記ポリエステル又はビニルエステル樹脂の前記官能基が、水酸基である、請求項6に記載の組成物。
【請求項8】
前記樹脂が、ビニルエステル樹脂である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項9】
前記ビニルエステル樹脂が、エポキシビニルエステル樹脂である、請求項8に記載の組成物。
【請求項10】
前記エポキシビニルエステル樹脂が、ノボラックベース及び/又はビスフェノールベース樹脂である、請求項9に記載の組成物。
【請求項11】
前記樹脂のための溶媒を更に含む、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項12】
前記樹脂のための前記溶媒が、スチレンである、請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
前記スチレンの含有量が、5%〜15%(前記樹脂及びその関連溶媒の総質量の%)である、請求項12に記載の組成物。
【請求項14】
前記ポリエステル又はビニルエステル樹脂の官能基の少なくとも2倍多いイソシアネート基が存在する、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項15】
前記樹脂の前記官能基が、水酸基である、請求項14に記載の組成物。
【請求項16】
前記樹脂の前記官能基に対するイソシアネート基の前記超過が、3よりも大きい、請求項14又は請求項15に記載の組成物。
【請求項17】
乾燥時の樹脂に対するポリイソシアネートの質量比が、0.5(M/174)(2/N)〜2.0(M/174)(2/N)であり、Mは、モル質量であり、Nは、該ポリイソシアネート化合物のモル当たりの−NCO基の数である、請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項18】
乾燥時の樹脂に対するポリイソシアネートの前記質量比が、1.0(M/174)(2/N)〜1.8(M/174)(2/N)である、請求項17に記載の組成物。
【請求項19】
鎖延長剤として、低分子量ジエンエラストマーを更に含む、請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項20】
前記鎖延長剤が、2000〜4000g/molの質量平均分子量(Mw)を有する、請求項19に記載の組成物。
【請求項21】
前記鎖延長剤が、ポリブタジエンである、請求項19又は請求項20に記載の組成物。
【請求項22】
前記鎖延長剤が、ビニルエステル又はポリエステルを用いて鎖末端で官能化されたジエンエラストマーである、請求項19から請求項21のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項23】
乾燥時の樹脂に対する鎖延長剤の質量比が、0〜1.5、好ましくは0.8〜1.4である、請求項19から請求項22のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項24】
硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するための接着プライマーとしての請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の接着組成物の使用。
【請求項25】
請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の接着組成物で覆われた予備接着ポリウレタン。
【請求項26】
硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するために使用可能な接着システムであって、
接着プライマーとしての請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の接着組成物と、
前記接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる、ジエンエラストマーのための2次接着層と、
を含むことを特徴とする接着システム。
【請求項27】
前記2次接着層が、ジエンエラストマーと、前記接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる付加的な化合物とに基づいている、請求項26に記載の接着システム。
【請求項28】
前記2次接着層の前記ジエンエラストマーが、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン・エラストマー(「p−VSBR」と略称される)である、請求項27に記載の接着システム。
【請求項29】
前記接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる前記2次接着層の前記付加的な化合物が、ビニルエステル又はポリエステル樹脂である、請求項27又は請求項28に記載の接着システム。
【請求項30】
前記2次接着層の前記樹脂が、ビニルエステル樹脂、好ましくは、エポキシビニルエステル樹脂である、請求項29に記載の接着システム。
【請求項31】
硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に結合するための請求項26から請求項30のいずれか1項に記載の接着システムの使用。
【請求項32】
前記未硬化組成物の前記ジエンエラストマーが、ポリブタジエン、天然ゴム、合成ポリイソプレン、ブタジエン/スチレン・コポリマー、イソプレン/ブタジエン・コポリマー、イソプレン/スチレン・コポリマー、ブタジエン/スチレン/イソプレン・コポリマー、及びこれらのエラストマーの混合物から成る群の中から選択される、請求項24又は請求項31に記載の使用。
【請求項33】
硬化ポリウレタンを未硬化ジエンエラストマー組成物に接着するための方法であって、
請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の接着組成物を接着プライマーとして予備重合ポリウレタン上に付加する工程;
前記接着プライマーとそのプライマーでこのように覆われた前記ポリウレタンとを重合する工程;
次に、前記このように予備接着したポリウレタン上に、前記接着プライマーのビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができるジエンエラストマーのための2次接着層を付加する工程;
前記未硬化ジエンエラストマー組成物をこのように接着した前記ポリウレタンと接触させる工程;及び
好ましくは加圧下で前記アセンブリを硬化させる工程;
を含むことを特徴とする方法。
【請求項34】
前記2次接着層が、ジエンエラストマーと、前記接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる付加的な化合物とに基づいている、請求項33に記載の方法。
【請求項35】
前記2次接着層の前記ジエンエラストマーが、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン・エラストマー(「p−VSBR」と略称される)である、請求項34に記載の方法。
【請求項36】
前記接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる前記2次接着層の前記付加的な化合物が、ビニルエステル又はポリエステル樹脂、好ましくはビニルエステル樹脂である、請求項34又は請求項35に記載の方法。
【請求項37】
前記2次接着層の前記樹脂が、エポキシビニルエステル樹脂、好ましくはノボラックベース及び/又はビスフェノールベースのエポキシビニルエステル樹脂である、請求項36に記載の方法。
【請求項38】
前記接着プライマーを付加する前記工程の前に、前記ポリウレタンの表面の機械的及び/又は化学的活性化の先行工程が行われる、請求項33から請求項37のいずれか1項に記載の方法。
【請求項39】
前記ポリウレタン上への前記接着プライマーの前記重合工程が、好ましくは加圧下で90℃〜120℃の温度で実行される、請求項33から請求項38のいずれか1項に記載の方法。
【請求項40】
前記接着プライマー重合工程の継続時間が、10〜20時間である、請求項39に記載の方法。
【請求項41】
前記2次接着層のp−VSBRの量が、10%〜40%(乾燥時の2次接着層の質量の%)である、請求項35から請求項40のいずれか1項に記載の方法。
【請求項42】
前記2次接着層の樹脂の量が、40%〜80%(乾燥時2次接着層の質量の%)である、請求項36から請求項41のいずれか1項に記載の方法。
【請求項43】
前記2次接着層が、前記樹脂のための溶媒として0%〜40%(すぐに使用できる2次接着層の質量の%)のスチレンを更に含む、請求項36から請求項42のいずれか1項に記載の方法。
【請求項44】
前記2次接着層が、重合促進剤及び重合活性剤を更に含む、請求項33から請求項43のいずれか1項に記載の方法。
【請求項45】
前記2次接着層が、好ましくは硫黄及びスルフェンアミド促進剤に基づく架橋システムを更に含む、請求項33から請求項44のいずれか1項に記載の方法。
【請求項46】
前記2次接着層が、好ましくはカーボンブラック及びシリカから成る群の中から選択された補強充填剤を更に含む、請求項33から請求項45のいずれか1項に記載の方法。
【請求項47】
接着性インタフェースにより第2のジエンゴム部分と一体となった少なくとも第1のポリウレタン部分を含む複合材料であって、
前記接着性インタフェースが、少なくとも1つのポリイソシアネート化合物と、前記ポリウレタンのイソシアネート基に対して反応性の官能基を含むポリエステル又はビニルエステル樹脂と、該ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができるジエンエラストマーのための2次接着層とに基づいている、
ことを特徴とする複合材料。
【請求項48】
前記2次接着層が、ジエンエラストマーと、接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる付加的な化合物とに基づいている、請求項47に記載の複合材料。
【請求項49】
前記2次接着層の前記ジエンエラストマーが、ポリビニルピリジン/スチレン/ブタジエン・エラストマー(「p−VSBR」と略称される)である、請求項48に記載の複合材料。
【請求項50】
前記接着プライマーの前記ビニルエステル又はポリエステル樹脂に結合することができる前記2次接着層の前記付加的な化合物が、ビニルエステル又はポリエステル樹脂から成っている、請求項48又は請求項49に記載の複合材料。
【請求項51】
前記接着性インタフェースが、少なくとも1つのポリイソシアネート化合物、エポキシビニルエステル樹脂、及びp−VSBRエラストマーに基づいている、請求項47から請求項50のいずれか1項に記載の複合材料。
【請求項52】
ゴム物品の製造のための請求項47から請求項51のいずれか1項に記載の複合材料の使用。
【請求項53】
自動車接地システムの製造又は補強のための、請求項52に記載の使用。
【請求項54】
請求項47から請求項51のいずれか1項に記載の複合材料を含むことを特徴とするゴム物品。
【請求項55】
自動車接地システムから成る、請求項54に記載の物品。
【請求項56】
空気タイヤ又は非空気タイヤから成る、請求項55に記載の物品。

【公表番号】特表2008−505238(P2008−505238A)
【公表日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−519712(P2007−519712)
【出願日】平成17年7月6日(2005.7.6)
【国際出願番号】PCT/EP2005/007287
【国際公開番号】WO2006/002998
【国際公開日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【出願人】(505243571)コンセプション エ デヴェロップマン ミシュラン ソシエテ アノニム (6)
【Fターム(参考)】