特許第6227202号(P6227202)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6227202エステル系エラストマー発泡成形体、その用途及びエステル系エラストマー発泡粒子
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6227202
(24)【登録日】2017年10月20日
(45)【発行日】2017年11月8日
(54)【発明の名称】エステル系エラストマー発泡成形体、その用途及びエステル系エラストマー発泡粒子
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/228 20060101AFI20171030BHJP
   C08J 9/18 20060101ALI20171030BHJP
   C08G 63/672 20060101ALI20171030BHJP
   A43B 13/04 20060101ALI20171030BHJP
【FI】
   C08J9/228CFD
   C08J9/18
   C08G63/672
   A43B13/04 A
【請求項の数】12
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2017-525654(P2017-525654)
(86)(22)【出願日】2017年5月1日
(86)【国際出願番号】JP2017017194
【審査請求日】2017年5月11日
(31)【優先権主張番号】特願2016-138785(P2016-138785)
(32)【優先日】2016年7月13日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2016-245638(P2016-245638)
(32)【優先日】2016年12月19日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2017-71741(P2017-71741)
(32)【優先日】2017年3月31日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002440
【氏名又は名称】積水化成品工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100065248
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100159385
【弁理士】
【氏名又は名称】甲斐 伸二
(74)【代理人】
【識別番号】100163407
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 裕輔
(74)【代理人】
【識別番号】100166936
【弁理士】
【氏名又は名称】稲本 潔
(72)【発明者】
【氏名】近藤 広隆
(72)【発明者】
【氏名】権藤 裕一
【審査官】 横島 隆裕
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2015/052265(WO,A1)
【文献】 特表2016−512850(JP,A)
【文献】 特開2001−213991(JP,A)
【文献】 特開2013−67740(JP,A)
【文献】 特開2015−178553(JP,A)
【文献】 特開2004−83717(JP,A)
【文献】 国際公開第2009/116302(WO,A1)
【文献】 国際公開第2014/198779(WO,A1)
【文献】 特開平07−330939(JP,A)
【文献】 国際公開第2016/052387(WO,A1)
【文献】 ペルプレンRの主要グレード,日本,TOYOBO CO.,LTD.,2017年 7月26日,ペルプレンRの化学構造
【文献】 ハイトレル ポリエステルエラストマー 技術資料,日本,東レ・デュポン株式会社,2017年 7月26日,第2頁,1-2 ハイトレルの化学構造
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 9/00−9/42
A43B 1/00−23/30
C08G 63/00−64/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エステル系エラストマーを基材樹脂とする発泡粒子の融着体から構成されたエステル系エラストマー発泡成形体であって、
前記エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、前記ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、前記ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルであり、
前記ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつ前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含むエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項2】
前記エステル系エラストマーの結晶化熱量が0〜30mJ/mgである請求項に記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項3】
前記エステル系エラストマーが、前記ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含む請求項1又は2に記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項4】
前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分である請求項1〜3のいずれか1つに記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項5】
前記融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径が10〜200μm、表層部の平均気泡径が50〜300μmである請求項1〜のいずれか1つに記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項6】
前記エステル系エラストマー発泡成形体が、0.02〜0.4g/cm3の密度及び50〜100%の反発弾性率を示す請求項1〜のいずれか1つに記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項7】
前記エステル系エラストマー発泡成形体が、インソール、ミッドソール及びアウトソールのいずれかに用いられる請求項1〜のいずれか1つに記載のエステル系エラストマー発泡成形体。
【請求項8】
請求項に記載の発泡成形体から構成されたミッドソール。
【請求項9】
請求項に記載のミッドソールを用いたソール。
【請求項10】
エステル系エラストマーを基材樹脂とし、発泡粒子の融着体から構成された発泡成形体を与え得るエステル系エラストマー発泡粒子であり、
前記エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、前記ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、前記ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルであり、
前記ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつ前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含むエステル系エラストマー発泡粒子。
【請求項11】
前記エステル系エラストマー発泡粒子が、下記要件(ii)〜(v)
ii)前記エステル系エラストマーの結晶化熱量が0〜30mJ/mgである
(iii)前記エステル系エラストマーが、前記ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含む
(iv)前記融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径が10〜200μm、表層部の平均気泡径が50〜300μmである発泡成形体を与え得る、及び
(v)0.02〜0.4g/cm3の密度及び50〜100%の反発弾性率を示す発泡成形体を与え得る
のいずれかを少なくとも備える請求項10に記載のエステル系エラストマー発泡粒子。
【請求項12】
前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分である請求項10又は11に記載のエステル系エラストマー発泡粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エステル系エラストマー発泡成形体、その用途及びエステル系エラストマー発泡粒子に関する。更に詳しくは、本発明は、高反発弾性及び低密度を示すエステル系エラストマー発泡成形体、その用途及びエステル系エラストマー発泡粒子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、緩衝材や梱包材として、ポリスチレン、ポリプロピレン等からなる発泡粒子を複数個融着させた発泡成形体が汎用されている。発泡粒子を複数個融着させた発泡成形体は、押出発泡による発泡成形体に比べて、複雑な形状を形成可能であるという利点を有している。ポリスチレン、ポリプロピレン等からなる発泡成形体は、高い反発弾性が求められる用途では使用し難いという課題があった。そのため、高い反発弾性を実現できる発泡成形体が求められていた。
【0003】
上記求めに応じて、特開2014−62213号公報(特許文献1)には、熱可塑性ポリウレタンからなる発泡粒子を用いた発泡成形体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2014−62213号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
熱可塑性ポリウレタンは、ある程度の反発弾性を実現できるものの、それを低密度で実現することが困難であった。そのため、低密度下でも、高い反発弾性を有する発泡成形体を提供することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の発明者等は、発泡成形体を構成する融着した発泡粒子の基材樹脂にエステル系エラストマーを使用することで、低密度下でも、高い反発弾性を有する発泡成形体を提供できることを見い出し本発明に至った。
また、本発明の発明者等は、上記発泡成形体を与え得るエステル系エラストマー発泡粒子を見い出し本発明に至った。
かくして本発明によれば、エステル系エラストマーを基材樹脂とする発泡粒子の融着体から構成されたエステル系エラストマー発泡成形体であって、
前記エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、前記ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、前記ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルであり、
前記ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつ前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含むエステル系エラストマー発泡成形体が提供される。
また、本発明によれば、エステル系エラストマーを基材樹脂とし、発泡粒子の融着体から構成された発泡成形体を与え得るエステル系エラストマー発泡粒子であり、
前記エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、前記ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、前記ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルであり、
前記ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつ前記テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含むエステル系エラストマー発泡粒子が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本発明のエステル系エラストマー発泡成形体は、それを構成する融着した発泡粒子の基材樹脂にエステル系エラストマーが使用されていることで、低密度下においても高い反発弾性を示す。
【0008】
また、以下のいずれかの場合、より高反発弾性及び低密度を示すエステル系エラストマー発泡成形体を提供できる。
(1)エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルである。
(2)エステル系エラストマーの結晶化熱量が0〜30mJ/mgである。
(3)エステル系エラストマーが、ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含む。
(4)ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含む。
(5)テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分である。
(6)融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径が10〜200μm、表層部の平均気泡径が50〜300μmである。
(7)エステル系エラストマー発泡成形体が、0.02〜0.4g/cmの密度及び50〜100%の反発弾性率を示す。
(8)エステル系エラストマー発泡成形体が、インソール、ミッドソール及びアウトソールのいずれかに用いられる。
【0009】
本発明のエステル系エラストマー発泡粒子は、上記高反発弾性及び低密度を示す発泡成形体を与え得る発泡粒子を提供できる。
また、以下のいずれかの場合、より高反発弾性及び低密度を示す発泡成形体を与え得る発泡粒子を提供できる。
(a)エステル系エラストマー発泡粒子が、下記要件(i)〜(v):
(i)前記エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、前記ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、前記ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルである
(ii)前記エステル系エラストマーの結晶化熱量が0〜30mJ/mgである
(iii)前記エステル系エラストマーが、前記ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含む
(iv)前記融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径が10〜200μm、表層部の平均気泡径が50〜300μmである発泡成形体を与え得る、及び
(v)0.02〜0.4g/cmの密度及び50〜100%の反発弾性率を示す発泡成形体を与え得る
のいずれかを少なくとも備える。
(b)ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含む。
(c)テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】実施例1の発泡成形体の断面写真である。
図2】実施例2の発泡成形体の断面写真である。
図3】実施例3の発泡成形体の断面写真である。
図4】実施例4の発泡成形体の断面写真である。
図5】実施例5の発泡成形体の断面写真である。
図6】実施例6の発泡成形体の断面写真である。
図7】実施例7の発泡成形体の断面写真である。
図8】実施例8の発泡成形体の断面写真である。
図9】実施例9の発泡成形体の断面写真である。
図10】実施例10の発泡成形体の断面写真である。
図11】実施例11の発泡成形体の断面写真である。
図12】比較例1の発泡成形体の断面写真である。
図13】比較例2の発泡成形体の断面写真である。
図14】実施例1で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
図15】実施例2で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
図16】実施例3で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
図17】実施例4で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
図18】実施例5で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
図19】実施例6で使用したエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明のエステル系エラストマー発泡成形体(以下、単に発泡成形体)は、エステル系エラストマーを基材樹脂とする発泡粒子の融着体から構成されている。
(1)エステル系エラストマー
エステル系エラストマーは、高反発弾性及び低密度を示す発泡成形体を与えさえすれば特に限定されない。例えば、ハードセグメントとソフトセグメントとを含むエステル系エラストマーが挙げられる。
【0012】
ハードセグメントは、例えば、ジカルボン酸成分及び/又はジオール成分から構成される。ジカルボン酸成分と、ジカルボン酸成分及びジオール成分との2成分から構成されていてもよい。
ジカルボン酸成分としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等の脂肪族ジカルボン酸及びその誘導体、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸及びその誘導体に由来する成分が挙げられる。
ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール(例えば、1,4−ブタンジオール)等のC2−10アルキレングリコール、(ポリ)オキシC2−10アルキレングリコール、C5−12シクロアルカンジオール、ビスフェノール類又はこれらのアルキレンオキサイド付加体等が挙げられる。ハードセグメントは、結晶性を有していてもよい。
【0013】
ソフトセグメントは、ポリエステルタイプ及び/又はポリエーテルタイプのセグメントを使用できる。
ポリエステルタイプのソフトセグメントとしては、ジカルボン酸類(アジピン酸のような脂肪族C4−12ジカルボン酸)とジオール類(1,4−ブタンジオールのようなC2−10アルキレングリコール、エチレングリコールのような(ポリ)オキシC2−10アルキレングリコール)との重縮合体、オキシカルボン酸の重縮合体やラクトン(ε−カプロラクトンのようなC3−12ラクトン)の開環重合体等の脂肪族ポリエステルが挙げられる。ポリエステルタイプのソフトセグメントは、非晶性であってもよい。ソフトセグメントとしてのポリエステルの具体例としては、カプロラクトン重合体、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート等のC2−6アルキレングリコールとC6−12アルカンジカルボン酸とのポリエステルが挙げられる。このポリエステルの数平均分子量は、200〜15000の範囲であってもよく、200〜10000の範囲であってもよく、300〜8000の範囲であってもよい。数平均分子量は、200、300、500、1000、3000、5000、8000、10000、12000、15000をとり得る。
ポリエーテルタイプのソフトセグメントとしては、ポリアルキレングリコール(例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール)のような脂肪族ポリエーテルに由来するセグメントが挙げられる。ポリエーテルの数平均分子量は、200〜10000の範囲であってもよく、200〜6000の範囲であってもよく、300〜5000の範囲であってもよい。数平均分子量は、200、300、500、1000、2000、4000、5000、6000、8000、10000をとり得る。
【0014】
ソフトセグメントは、脂肪族のポリエステルとポリエーテルとの共重合体(ポリエーテル−ポリエステル)のようなポリエーテル単位を有するポリエステル、ポリオキシアルキレングリコール(例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール)のようなポリエーテルと脂肪族ジカルボン酸とのポリエステルに由来するセグメントであってもよい。
ハードセグメントとソフトセグメントとの質量割合は、20:80〜90:10であってもよく、30:70〜90:10であってもよく、30:70〜80:20であってもよく、40:60〜80:20であってもよく、40:60〜75:25であってもよい。質量割合は、20:80、25:75、30:70、40:60、50:50、60:40、70:30、75:25、80:20、90:10をとり得る。
また、ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分である場合、エステル系エラストマーが、ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含み、かつテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含んでいてもよい。ハードセグメントの含有割合は、30質量%、35質量%、40質量%、45質量%、50質量%、55質量%、60質量%、65質量%、70質量%、75質量%、80質量%をとり得る。テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分の割合は5〜25質量%であってもよく、5〜20質量%でもよく、10〜20質量%でもよい。この割合は、5質量%、7質量%、10質量%、12質量%、15質量%、17質量%、20質量%、22質量%、25質量%をとり得る。なお、ジカルボン酸成分の割合は、樹脂のNMRスペクトルを定量評価することにより入手できる。
テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分であることが好ましい。イソフタル酸成分を含むことで、エラストマーの結晶化度が下がる傾向があり、発泡成形性が向上してより低密度の発泡成形体を得ることができる。
エステル系エラストマーには、東洋紡社製ペルプレン(PELPLENE)シリーズやバイロン(VYLON)シリーズが好適に使用できる。特に、ペルプレンシリーズを使用することが好ましい。
【0015】
(2)基材樹脂
基材樹脂は、100〜200℃の融点を有し得る。融点が200℃よりも高い場合、発泡時の軟化が困難になり、低密度の発泡成形体を得ることができないことがある。融点が100℃よりも低い場合、予備発泡工程後に収縮が起こり、成形が難しくなる。樹脂の融点は、120〜200℃であってもよく、120〜190℃であってもよい。融点は、100℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃をとり得る。
基材樹脂は、0〜30mJ/mgの結晶化熱量を有し得る。結晶化熱量が30mJ/mgより大きい場合、発泡成形性が低下して、低密度の発泡成形体を得ることが難しいことがある。結晶化熱量は、3〜30mJ/mgであってもよく、6〜30mJ/mgであってもよく、9〜30mJ/mgであってもよい。結晶化熱量は、0mJ/mg、3mJ/mg、6mJ/mg、9mJ/mg、10mJ/mg、15mJ/mg、20mJ/mg、25mJ/mg、30mJ/mgをとり得る。
基材樹脂は、65以下のD硬度を有し得る。D硬度が65より大きい場合、発泡時の軟化が困難になり、低密度の発泡成形体を得ることができないことがある。D硬度は20〜60であってもよく、25〜60であってもよく、30〜60であってもよい。D硬度は、0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60をとり得る。
基材樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、エステル系エラストマー以外に、他の樹脂が含まれていてもよい。他の樹脂は、公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂であってもよい。
【0016】
基材樹脂は、他に、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、展着剤、可塑剤、難燃助剤、架橋剤、充填剤、滑剤等を含んでいてもよい。
難燃剤としては、ヘキサブロモシクロドデカン、トリアリルイソシアヌレート6臭素化物等が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の無機顔料、フタロシアニンブルー、キナクリドンレッド、イソインドリノンイエロー等の有機顔料、金属粉、パール等の特殊顔料、染料等が挙げられる。
帯電防止剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ステアリン酸モノグリセリド等が挙げられる。
展着剤としては、ポリブテン、ポリエチレングリコール、シリコンオイル等が挙げられる。
【0017】
(3)融着体中の発泡粒子
発泡成形体は、エステル系エラストマーを基材樹脂とする複数の発泡粒子が互いに融着することで形成される融着体から構成されている。
ここで、融着体とは、発泡成形体の断面の電子顕微鏡写真を撮影した場合に、最も断面積が大きい発泡粒子の界面を示す線のうち、25%以上が他の発泡粒子と接しており、かつ1%以上の融着率を示すものをいう。他の発泡粒子と接する割合は、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%とし得る。融着率は、1%、20%、40%、60%、80%、100%とし得る。
融着体中の発泡粒子は1〜15mmの平均粒子径を有しうる。ここで平均粒子径は、その断面において、20個の発泡粒子の直径の最大値と最小値とを測定し、(最大値+最小値)÷2から算出される値の平均値を意味する。平均粒子径は、1mm、3mm、5mm、7mm、10mm、12mm、15mmとし得る。
【0018】
融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径は10〜200μm、表層部の平均気泡径は50〜300μmとし得る。平均気泡径が10μmより小さい場合、発泡成形体が収縮することがある。平均気泡径が300μmよりも大きい場合、発泡粒子同士の融着が悪くなり、強度が低下することがある。中心部の平均気泡径は10μm、30μm、50μm、70μm、100μm、130μm、150μm、170μm、200μmをとり得る。表層部の平均気泡径は50μm、70μm、100μm、130μm、150μm、170μm、200μm、250μm、300μmをとり得る。中心部は、表層部より小さな平均気泡径を有し得る。
なお、中心部及び表層部とは、次の領域A及びBをそれぞれ意味する。即ち、まず、発泡成形体の切断面を15倍に拡大して撮影する。撮影した画像をA4用紙に印刷し、印刷した画像から、できるだけ断面積の大きな発泡粒子を選択する。選択した発泡粒子に中心を通る最小径及び最大径を引く。中心から、最小径を基準とする半径2/5の円を描く。描かれた円の内側を中心部としての領域Aとする。また、中心から、最大径を基準とする半径13/15の円を描く。描かれた円の外側を表層部としての領域Bとする。平均気泡径は、実施例に記載した方法に基づいて測定された値を意味する。
【0019】
(4)発泡成形体
発泡成形体は、0.02〜0.4g/cmの密度を有し得る。密度が0.4g/cmよりも大きい場合、発泡成形体の軽量性が低下することがある。密度が0.02g/cmよりも小さい場合、発泡成形体が収縮して外観不良を起こしたり、強度が低下することがある。密度は、0.04〜0.4g/cmの範囲であってもよく、0.06〜0.4g/cmの範囲であってもよく、0.06〜0.3g/cmの範囲であってもよい。密度は、0.02g/cm、0.04g/cm、0.06g/cm、0.1g/cm、0.2g/cm、0.3g/cm、0.4g/cmをとり得る。
発泡成形体は、50〜100%の反発弾性率を有し得る。反発弾性率が50%よりも低い場合、反発弾性が求められる用途での使用が難しくなる。反発弾性率は、50%、60%、70%、80%、90%、100%をとり得る。
発泡成形体は、60〜100%の独立気泡率を有し得る。独立気泡率が60%よりも低い場合、内圧付与が難しくなり、成形性が低下することがある。独立気泡率は、65〜100%の範囲であってもよく、70〜100%の範囲であってもよい。独立気泡率は、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%をとり得る。
発泡成形体は、0〜15%の圧縮永久歪を有し得る。圧縮永久歪が15%よりも大きい場合、圧縮応力がかかる環境下での使用が難しくなる。圧縮永久歪は0〜13%の範囲であってもよく、0〜11%の範囲であってもよい。圧縮永久歪は、0%、2%、4%、6%、8%、11%、13%、15%をとり得る。
発泡成形体は、30kPa以上の25%圧縮応力、100kPa以上の50%圧縮応力を有し得る。25%圧縮応力が30kPa、50%圧縮応力が100kPaより小さい場合、圧縮応力がかかる環境下での使用が難しくなる。25%圧縮応力は、30〜300kPa、50%圧縮応力は、50〜500kPaの範囲であってもよい。25%圧縮応力は30kPa、100kPa、300kPa、700kPa、1000kPaをとり得る。50%圧縮応力は30kPa、100kPa、500kPa、700kPa、1000kPaをとり得る。
発泡成形体は、20以上のC硬度を有し得る。C硬度が20よりも小さい場合、発泡成形体の形状安定性が低下することがある。C硬度は、20〜65の範囲であってもよく、20〜60の範囲であってもよく、20〜55の範囲であってもよい。C硬度は、20、30、40、50、55、60、65をとり得る。
発泡成形体は、5〜100%の融着率を有し得る。融着率が5%未満の場合、発泡成形体に十分な強度を付与できないことがある。融着率が5〜100%の場合、発泡成形体に十分な強度を付与できる。融着率は、10〜100%であってもよく、15〜100%であってもよく、20〜100%であってもよい。融着率は、5%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、70%、100%をとり得る。
発泡成形体は、例えば、シューズのソールを構成するミッドソール、インソール、アウトソール等、ラケットやバット等のスポーツ用品の打具類の芯材、パッドやプロテクター等のスポーツ用品の防具類、パッドやプロテクター等の医療・介護・福祉・ヘルスケア用品、自転車や車椅子等のタイヤ芯材、自動車等の輸送機器の内装材・シート芯材・衝撃吸収部材・振動吸収部材、防舷材やフロート等の衝撃吸収材、玩具、床下地材、壁材、鉄道車両、飛行機、ベッド、クッション等に用いることができる。
本発明の発泡成形体は、ミッドソール、インソール及びアウトソールのいずれか又は全てに使用できる。本発明の発泡成形体を使用しなかったミッドソール、インソール及びアウトソールのいずれかには、公知のミッドソール、インソール及びアウトソールを使用できる。
発泡成形体は、上記用途に応じて適切な形状を取り得る。
【0020】
(5)発泡成形体の製造方法
発泡成形体は、発泡粒子を型内成形させて得られ、複数の発泡粒子の融着体から構成される。例えば、多数の小孔を有する閉鎖金型内に発泡粒子(予備発泡粒子)を充填し、加圧水蒸気で発泡粒子を加熱発泡させ、発泡粒子間の空隙を埋めると共に、発泡粒子を相互に融着させ、一体化させることにより得ることができる。その際、例えば、金型内への発泡粒子の充填量を調整する等して、発泡成形体の密度を調整できる。
更に、発泡粒子に不活性ガス又は空気(以下、不活性ガス等と称する)を含浸させて、発泡粒子の発泡力を向上させてもよい(内圧付与工程)。発泡力を向上させることにより、型内成形時に発泡粒子同士の融着性が向上し、発泡成形体は更に優れた機械的強度を有する。なお、不活性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。
発泡粒子に不活性ガス等を含浸させる方法としては、例えば、常圧以上の圧力を有する不活性ガス等雰囲気下に発泡粒子を置くことによって、発泡粒子中に不活性ガス等を含浸させる方法が挙げられる。発泡粒子は、金型内に充填する前に不活性ガス等が含浸されてもよいが、発泡粒子を金型内に充填した後に金型ごと不活性ガス等雰囲気下に置くことで含浸されてもよい。なお、不活性ガスが窒素である場合、ゲージ圧(大気圧基準)0.1〜2MPaの窒素雰囲気中に発泡粒子を20分〜24時間に亘って放置してもよい。
【0021】
発泡粒子に不活性ガス等を含浸させた場合、発泡粒子をこのまま、金型内にて加熱、発泡させてもよいが、発泡粒子を金型内に充填する前に加熱、発泡させて、低嵩密度の発泡粒子とした上で金型内に充填して加熱、発泡させてもよい。このような低嵩密度の発泡粒子を用いることによって、低密度の発泡成形体を得ることができる。
また、発泡粒子の製造時に、以下に記載する合着防止剤を用いた場合、発泡成形体の製造時に、合着防止剤が発泡粒子に付着したまま成形を行ってもよい。また、発泡粒子相互の融着を促進するために、合着防止剤を成形工程前に洗浄して除去してもよく、除去するかせずして成形時に融着促進剤としてのステアリン酸等を添加してもよい。
【0022】
(a)発泡粒子の製造方法
本発明の発泡粒子は、エステル系エラストマーを基材樹脂とし、発泡粒子の融着体から構成された発泡成形体を与え得る発泡粒子である。
発泡粒子は、下記要件(i)〜(v):
(i)エステル系エラストマーがハードセグメントとソフトセグメントとを含み、ハードセグメントがジカルボン酸成分とジカルボン酸成分及びジオール成分とから構成され、ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテル及び/又はポリエステルである
(ii)エステル系エラストマーの結晶化熱量が0〜30mJ/mgである
(iii)エステル系エラストマーが、前記ハードセグメントを30〜80質量%の割合で含む
(iv)融着体中の発泡粒子の中心部の平均気泡径が10〜200μm、表層部の平均気泡径が50〜300μmである発泡成形体を与え得る、及び
(v)0.02〜0.4g/cmの密度及び50〜100%の反発弾性率を示す発泡成形体を与え得る
のいずれかを少なくとも備えることが好ましい。
また、ジカルボン酸成分が、テレフタル酸成分とそれ以外のジカルボン酸成分であり、かつテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分を5〜30質量%の割合で含むことが好ましい。
更に、テレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分が、イソフタル酸成分であることが好ましい。
上記要件及びジカルボン酸成分の内容は、発泡成形体での対応する内容と同様である。
【0023】
発泡粒子は、発泡性粒子を発泡させる工程(発泡工程)を経て得ることができる。
発泡粒子は、0.015〜0.4g/cmの範囲の嵩密度を有していてもよい。嵩密度が0.015g/cmより小さい場合、得られる発泡成形体に収縮が発生して外観が良好とならず、かつ発泡成形体の機械的強度が低下することがある。0.4g/cmより大きい場合、発泡成形体の軽量性が低下することがある。嵩密度は0.03〜0.4g/cmであってもよく、0.05〜0.4g/cmであってもよい。
発泡粒子の形状は、特に限定されず、真球状、楕円球状(卵状)、円柱状、角柱状、ペレット状又はグラニュラー状等が挙げられる。
発泡粒子は、1〜15mmの平均粒子径を有していてもよい。平均粒子径が1mm未満の場合、発泡粒子の製造自体が困難でありかつ製造コストが増大することがある。15mmより大きい場合、型内成形により発泡成形体を作製する際に金型への充填性が低下することがある。ここで、発泡粒子の平均粒子径(融着体中の発泡粒子の平均粒子径を除く)は、20個の発泡粒子の直径の最大値と最小値とを測定し、(最大値+最小値)÷2から算出される値の平均値を意味する。
発泡工程では、発泡性粒子を発泡させて、発泡粒子を得ることができれば発泡温度、加熱媒体は特に限定されない。
また、オートクレーブに樹脂粒子、水、分散剤及び発泡剤等を供給し、加熱して樹脂粒子に発泡剤を含浸させた後、オートクレーブより低圧下に放出することで発泡粒子を得る方法(放出発泡)、押出機に基材樹脂及び発泡剤等を供給して溶融混練し、押出機内よりも低圧下に押出して発泡・カットすることで発泡粒子を得る方法(押出発泡)、で発泡粒子を作製してもよい。
【0024】
発泡工程において、発泡性粒子に、合着防止剤を添加してもよい。合着防止剤の添加量は、発泡性粒子100質量部に対して、0.03〜0.3質量部の範囲でもよく、0.05〜0.25質量部の範囲でもよい。合着防止剤が0.03質量部よりも少ない場合、合着防止効果を十分にだすことができないことがある。合着防止剤が0.3質量部よりも多い場合、発泡成形体の強度低下が起こったり、洗浄コストが増えることがある。
なお、発泡前に、発泡性粒子の表面に、ステアリン酸亜鉛のような粉末状金属石鹸類、炭酸カルシウム及び水酸化アルミニウムを塗布してもよい。この塗布により、発泡工程における発泡性粒子同士の結合を減少できる。また、帯電防止剤、展着剤等の表面処理剤を塗布してもよい。
【0025】
(b)発泡性粒子の製造方法
発泡性粒子は、樹脂粒子に発泡剤を含浸させて発泡性粒子を得る工程(含浸工程)を経て得ることができる。
発泡剤は有機ガスであってもよく、無機ガスであってもよい。無機ガスとしては、空気、窒素及び二酸化炭素(炭酸ガス)等がある。有機ガスとしてはプロパン、ブタン、ペンタン等の炭化水素、フッ素系発泡剤が挙げられる。上記発泡剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
基材樹脂に含まれる発泡剤の量は、基材樹脂100質量部に対して、1〜12質量部であってもよい。1質量部未満であると、発泡力が低くなり、良好に発泡させることが困難である。発泡剤の含有量が12質量部を超えると、気泡膜の破れが生じやすくなり、可塑化効果が大きくなりすぎて、発泡時の粘度が低下しやすくなり、かつ収縮が起こりやすくなる。物理発泡剤の量は5〜12質量部であってもよい。この範囲内であれば、発泡力を十分に高めることができ、より一層良好に発泡させることができる。
樹脂粒子に物理発泡剤を含浸させる方法としては、公知の方法を用い得る。例えば、湿式含浸法や乾式含浸法が挙げられる。湿式含浸法は、オートクレーブ内に樹脂粒子、分散剤及び水を供給して撹拌することによって、樹脂粒子を水中に分散させて分散液を製造して、この分散液中に発泡剤を圧入し、樹脂粒子中に発泡剤を含浸させる方法である。乾式含浸法は、オートクレーブ内の樹脂粒子に発泡剤を圧入して、樹脂粒子中に発泡剤を含浸させる方法である。
分散剤としては、特に限定されず、例えば、リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸ナトリウム、酸化マグネシウム等の難水溶性無機物や、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤が挙げられる。
【0026】
樹脂粒子への物理発泡剤の含浸温度は、低いと、樹脂粒子に物理発泡剤を含浸させるのに要する時間が長くなって生産効率が低下することがある。また、高いと、樹脂粒子同士が融着して結合粒が発生することがある。含浸温度は、−20〜120℃であってもよく、0〜120℃であってもよく、20〜120℃であってもよく、40〜120℃であってもよい。発泡助剤(可塑剤)や気泡調整剤を、物理発泡剤と併用してもよい。
発泡助剤(可塑剤)としては、アジピン酸ジイソブチル、トルエン、シクロヘキサン、エチルベンゼン等が挙げられる。
【0027】
気泡調整剤としては、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸ビスアミド、高級脂肪酸塩、無機気泡核剤等が挙げられる。これら気泡調整剤は、複数種組み合わせてもよい。
高級脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、12−ヒドロキシステアリン酸アミド等が挙げられる。
高級脂肪酸ビスアミドとしては、エチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。
高級脂肪酸塩としては、ステアリン酸カルシウムが挙げられる。
無機気泡核剤としては、タルク、珪酸カルシウム、合成あるいは天然に産出される二酸化ケイ素等が挙げられる。
上記以外に化学気泡剤としての役割も果たす気泡調整剤を使用してもよい。そのような気泡調整剤としては、重曹クエン酸、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ヒドラゾジカルボンアミド等が挙げられる。
気泡調整剤の含有量は、発泡性粒子100質量部に対して、0.005〜2質量部であってもよく、0.01〜1.5質量部であってもよい。気泡調整剤が0.005質量部よりも少ない場合、気泡径の制御が難しくなることがある。気泡調整剤が2質量部よりも多い場合、樹脂物性が変化し、例えば成形体強度の低下が起こることがある。
【0028】
(c)樹脂粒子
樹脂粒子の形状は、特に限定されず、真球状、楕円球状(卵状)、円柱状、角柱状、ペレット状又はグラニュラー状等が挙げられる。
樹脂粒子は原料ペレットをそのまま使用してもよく、任意のサイズや形状にリペレットしてもよい。
樹脂粒子は、長さ0.5〜5mm及び平均径0.5〜5mmを有してもよい。長さが0.5mm未満及び平均径が0.5mm未満の場合、発泡性粒子とした場合のガス保持性が低くなるため、発泡することが困難なことがある。長さが5mmより大きい及び平均径が5mmより大きい場合、発泡させた際、内部まで熱が伝わらないため、融着発泡粒子に有芯が生じてしまうことがある。ここで、樹脂粒子の長さL及び平均径Dは、ノギスを用いて次のように測長する。リペレットする際の押出方向の樹脂粒子の長さを長さL、押出方向に直交する方向の樹脂粒子の最小直径(最小径)及び最大直径(最大径)の平均値を平均径Dとする。また、原料のペレットをそのまま使用した場合は、樹脂粒子の最も長い直径を長さL、この直径方向に直交する方向の最小径及び最大径の平均値を平均径Dとする。
【実施例】
【0029】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<樹脂粒子の融点、結晶化温度及び結晶化熱量>
JIS K7121:1987、2012「プラスチックの転移温度測定方法」及び、「JIS K7122:1987、2012「プラスチックの転移熱測定方法」に準拠した。但し、サンプリング方法及び温度条件に関しては次のように行った。示差走査熱量計装置(DSC6220 ASD−2、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製又はDSC7000X AS−3、日立ハイテクサイエンス社製)を用い、アルミニウム製測定容器の底にすきまのないよう試料を約6mg充填して、窒素ガス流量20mL/minのもと、30℃から−70℃まで降温した後10分間保持し、−70℃から220℃まで昇温(1st Heating)、10分間保持後220℃から−70℃まで降温(Cooling)、10分間保持後−70℃から220℃まで昇温(2nd Heating)した時のDSC曲線を得た。但し、−70〜220℃の範囲に融解ピークが見られない場合は、融点Tm+40℃を目安に1st及び2nd Heatingの上限温度を設定した。例えば、ポリエチレンテレフタレートは、−70℃から290℃まで昇温した。なお、全ての昇温・降温は速度10℃/minで行い、基準物質としてアルミナを用いた。本発明において、融点とは、装置付属の解析ソフトを用いて、2nd Heating過程にみられる最も大きな融解ピークのトップの温度を読み取った値とした。また、結晶化温度は、装置付属の解析ソフトを用いて、Cooling過程にみられる、最も高温側の結晶化ピークのトップ温度を読み取った値とした。なお、結晶化熱量は、装置付属の解析ソフトを用いて、高温側のベースラインからDSC曲線が離れる点と、そのDSC曲線が再び低温側のベースラインへ戻る点とを結ぶ直線と、DSC曲線に囲まれる部分の面積から算出した。
【0030】
<樹脂粒子のD硬度>
樹脂粒子を融点Tm+20℃の温度で熱プレスし、平滑な厚み3mm以上のフィルムを作製した。これを温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で72時間以上状態調節後、硬度計(テクロックデュロメータタイプD、テクロック社製)を用いて測定した。押針が試験片測定面に垂直になるように加圧面を密着させて、直ちに目盛を読み取った。試料の5箇所を測定し、その平均値をD硬度とした。
【0031】
<発泡粒子の嵩密度>
発泡粒子を測定試料として任意の質量W(g)計量した。この測定試料をメスシリンダー内に自然落下させた後、メスシリンダーの底をたたいて体積を一定にし、試料の見掛け体積V(cm)を測定した。下記式に基づいて発泡粒子の嵩密度を算出した。
嵩密度(g/cm)=測定試料の質量W/測定試料の体積V
【0032】
<発泡成形体の密度>
成形直後に発泡成形体を温度40℃で12時間乾燥し、乾燥後に温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で72時間状態調節した。状態調節した発泡成形体の質量a(g)を小数点2桁まで測定すると共に、外寸をデジマチックキャリパ(ミツトヨ社製)で1/100mmまで測定して、見掛けの体積b(cm)を求めた。発泡成形体の密度を次式により算出した。
発泡成形体密度(g/cm)=a/b
【0033】
<発泡成形体の平均気泡径(表層部)と平均気泡径(中心部)>
発泡成形体の平均気泡径は、次の方法で測長した。具体的には、発泡成形体から剃刀を用いて試験片(厚み1mm)を3つ切り出し、切断面を走査電子顕微鏡(S−3000N、日立製作所社製又はS−3400N、日立ハイテクノロジーズ社製)にて15倍に拡大して撮影した。撮影した画像をA4用紙に印刷し、印刷した画像から、できるだけ断面積の大きな発泡粒子を選択した。選択した発泡粒子に中心を通る最小径及び最大径を引いた。中心から、最小径を基準とする半径2/5の円を描いた。描かれた円の内側を中心部としての領域Aとした。また、中心から、最大径を基準とする半径13/15の円を描いた。描かれた円の外側を表層部としての領域Bとした。
領域Aの中に気泡20個以上に接する任意の直線を描き、直線の長さLを測長すると共に、直線に接している気泡数Nを数えた。気泡20個に接する直線が描けない場合は、領域内で最も長い直線を描いた。任意の直線は可能な限り接点でのみ接しないようにし、接してしまう場合は気泡数に含めた。気泡が小さく数えることが難しい場合は、15倍以上に拡大した写真を、発泡粒子が大きく15倍の写真にはいらない場合は、15倍以下に縮小した写真を用いてもよい。計測結果から、下記式により平均弦長t及び気泡径Dを算出した。
平均弦長t=線長L/(気泡数N×写真の倍率)
気泡径D=平均弦長t/0.616
各試験片についても同様に行い、これらの算術平均を平均気泡径(中心部)とした。
領域Bについても同様に算出し、これらの算術平均を平均気泡径(表層部)とした。
【0034】
<発泡成形体の独立気泡率>
厚み方向に直交する2つの面のみスキン層を残し、発泡成形体を25×25×厚み20mmにカットし、JIS K7100:1999 記号23/50、2級の環境下で16時間状態調節した後、JIS K7100:1999 記号23/50、2級の環境下で測定を行った。まず、得られた試験片の質量(g)を小数点2桁まで測定すると共に、外寸をデジマチックキャリパ(ミツトヨ社製)で1/100mmまで測定して、見掛けの体積A(cm)を求めた。次に、空気比較式比重計(1000型、東京サイエンス社製)を用い、1−1/2−1気圧法により測定試料の体積B(cm)を求めた。下記式により独立気泡率(%)を計算し、5つの試験片の平均値を独立気泡率(%)とした。なお、空気比較式比重計は、標準球(大28.96cc 小8.58cc)にて補正を行った。また、樹脂密度は、バイロンGM−913、バイロンGM−915及びペルプレンP−55Bは1.15g/cm、ペルプレンGP−400は1.12g/cm、ペルプレンGP−475は1.17g/cm、ペルプレンGP−600は1.19g/cm、ポリウレタンは1.20g/cm、ポリエチレンテレフタレートは1.39g/cmとした。
独立気泡率(%)=(B−(試験片質量/樹脂密度))/A×100
【0035】
<発泡成形体の反発弾性率>
JIS K 6400−3:2011に準拠して測定した。反発弾性試験機(FR−2、高分子計器社製)に、温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で72時間以上状態調節した、同一の発泡体から切り出した50×50×厚み20mmの試料を2枚重ねてセットし、500mmの高さ(a)から鋼球(φ5/8インチ、16.3g)を自由落下させて、その反発最高到達時の高さ(b)を読み取り、式(b)/(a)×100により反発弾性率(%)を算出した。ただし、同一試験片を用いて3回測定を行い、これらの平均値を反発弾性率とした。
【0036】
<発泡成形体のC硬度>
C硬度は、50×50×厚み20mmの試料を温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で72時間以上状態調節後、硬度計(アスカーゴム・プラスチック硬度計C形、高分子計器社製)を用いて測定した。押針が試験片測定面に垂直になるように加圧面を密着させて、直ちに目盛を読み取った。発泡粒子同士の融着面をさけて、試料の5箇所を測定し、その平均値をC硬度とした。
【0037】
<発泡成形体の圧縮永久歪>
JIS K6767:1999「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」に準拠した。また、厚みはJIS K6250:2006の寸法測定A法の10kPaで測った。発泡成形体を厚み方向に直交する面のスキン層を残して50×50×厚み20mmにカットし、JIS K 7100:1999の記号「23/50」(温度23℃、相対湿度50%)、2級の標準雰囲気下で16時間かけて状態調整した後、同じ標準雰囲気下で測定を行った。まず、試験片の厚みA(mm)を小数点2桁まで測った。次に、試験片を圧縮永久歪試験器(FCS−1型、高分子計器社製)により試験片厚みの25%歪んだ状態に圧縮し、22時間放置後、圧縮永久歪試験器から試験片を取出し、圧縮終了30分後の厚みB(mm)を小数点2桁まで測定した。圧縮永久歪(%)を次式により算出した。なお、試験数は3回とし、これらの平均値を圧縮永久歪(%)とした。
圧縮永久歪(%)=(A−B)/A×100
【0038】
<発泡成形体の圧縮応力>
JIS K6767:1999「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法により測定した。すなわち、テンシロン万能試験機(UCT−10T、オリエンテック社製)、万能試験機データ処理(UTPS−458X、ソフトブレーン社製)を用いて、試験体サイズを50×50×厚み20mm(厚み方向に直交する面のスキン層を残してパンスライサーにてカットした)で圧縮速度を10mm/min(1分あたりの移動速度ができるだけ試験片厚さの50%に近い速度)とした。圧縮弾性率の直線部分と変位軸との交点とし、厚みの25%圧縮時及び50%圧縮時の圧縮応力(kPa)を測定した。試験片の数は3個とし、JIS K 7100:1999の記号「23/50」(温度23℃、相対湿度50%)、2級の標準雰囲気下で16時間かけて状態調整した後、同じ標準雰囲気下で測定を行った。
25%圧縮応力σ25は次式により算出した。
σ25=10×F25/A
σ25:圧縮応力(kPa)
25:25%変形時の荷重(N)
:試験片の初めの断面積(mm
50%圧縮応力σ50は次式により算出した。
σ50=10×F50/A
σ50:圧縮応力(kPa)
50:50%変形時の荷重(N)
:試験片の初めの断面積(mm
【0039】
<発泡成形体の融着率>
発泡成形体(400×300×厚み20mm)の表面に、一対の長辺の中心同士を結ぶ直線に沿ってカッターナイフで深さ約5mmの切り込み線を入れた後、この切り込み線に沿って発泡成形体を2分割した。この2分割された発泡成形体の破断面の発泡粒子について、100個の発泡粒子を含む任意の範囲を設定し、この範囲内において発泡粒子内で破断している発泡粒子数(a)と、発泡粒子同士の界面で破断している発泡粒子数(b)を数え、下記式により融着率F(%)を算出した。
F(%)=a/(a+b)×100
【0040】
<発泡性粒子の含浸ガス量(ブタンガス、炭酸ガス)>
得られた発泡性粒子の質量W1(g)を直ちに計量し、温度23±2℃、湿度50±5%の環境下で24時間静置した。静置後、発泡性粒子の質量W2(g)を計量し、次式により含浸ガス量を算出した。
発泡性粒子の含浸ガス量(質量%)=(W1−W2)/W1×100
【0041】
<発泡粒子の含浸ガス量(窒素ガス)>
まず、内圧付与前の発泡粒子の質量W1(g)を計量した。次に、内圧付与後の窒素ガスを含む発泡粒子の質量W2(g)を計量した。次式により発泡粒子の含浸ガス量を算出した。
発泡粒子の含浸ガス量(質量%)=(W2−W1)/W2×100
【0042】
<実施例1>
(1)発泡性粒子
内容積5Lの撹拌機付オートクレーブに、エステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−400」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)樹脂粒子2kg(100質量部)、蒸留水2.5L、界面活性剤(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、商品名:「ニューレックスR」、油化産業社製)0.13質量部及び有機系気泡調整剤(エチレンビスステアリン酸アミド、商品名:「花王ワックスEBFF」、花王社製)0.5質量部を投入し、密閉した後、撹拌状態で発泡剤のブタン(ノルマルブタン:イソブタン=7:3)12質量部を窒素ガスと共に圧入した。次に、オートクレーブを100℃で3時間加熱して、25℃まで冷却した。冷却完了後にオートクレーブを除圧し、直ちに蒸留水で界面活性剤と余剰の気泡調整剤を洗浄し、脱水することで発泡性粒子を得た。発泡性粒子の含浸ガス量は、8.5質量%であった。
(2)発泡粒子
発泡性粒子1.5kg(100質量部)に合着防止剤(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、商品名:「エパン450」、第一工業製薬社製)0.25質量部を塗布した後、内容積50Lの撹拌機付円筒型予備発泡機に投入し、撹拌させながらゲージ圧0.21MPaの水蒸気で加熱して、発泡粒子を得た。
(3)発泡成形体
発泡粒子をオートクレーブに投入し、ゲージ圧1.2MPaの窒素ガスを圧入した後、30℃で18時間静置して、発泡粒子に窒素ガスを含浸した(内圧付与)。窒素の含浸量は2.6質量%であった。
発泡粒子をオートクレーブから取り出して、直ちに水蒸気孔を有する400mm×300mm×厚み20mmの大きさの成形用キャビティ内に充填し、ゲージ圧0.27MPaの水蒸気で加熱成形を行い、発泡成形体を得た。
得られた発泡成形体の断面写真を図1に示す。
【0043】
<実施例2>
(1)発泡性粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−475」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、4.8質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.20MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.18MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は3.5質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図2に示す。
<実施例3>
(1)発泡性粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「バイロン GM−913」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、8.8質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.06MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.06MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.7質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図3に示す。
【0044】
<実施例4>
(1)発泡性粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「バイロン GM−915」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、6.1質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.06MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.1MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.0質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図4に示す。
<実施例5>
(1)発泡性粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン P−55B」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、7.8質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.35MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.4MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.0質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図5に示す。
【0045】
<実施例6>
(1)発泡性粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−600」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、5.5質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.28MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.40MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.3質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図6に示す。
<実施例7>
(1)発泡性粒子
内容積5Lのオートクレーブに、エステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−475」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)樹脂粒子2kgを投入し、密閉した後、二酸化炭素(発泡剤)で大気圧からゲージ圧4MPaまで加圧した。次に、オートクレーブを23℃で24時間静置した後、徐圧することで発泡性粒子を得た。発泡性粒子の含浸ガス量は、7.0質量%であった。
(2)発泡粒子
ゲージ圧0.11MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(3)発泡成形体
ゲージ圧0.21MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は0.3質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図7に示す。
【0046】
<実施例8>
(1)樹脂粒子
エステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−475」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)100質量部と有機系気泡調整剤(エチレンビスステアリン酸アミド、商品名:「花王ワックスEBFF」、花王社製)0.3質量部を単軸押出機に供給し、180〜280℃で溶融混練した。次に、溶融状態のエステル系エラストマーを冷却して粘度を調整した後、単軸押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型(直径1.3mmのノズルを8穴有する)の各ノズルから樹脂を押し出し、30〜50℃の水中でカットした。得られた樹脂粒子は、粒子の長さLが1.4〜1.8mm、粒子の平均径Dが1.4〜1.8mmであった。
(2)発泡性粒子
内容積5Lの撹拌機付オートクレーブに、樹脂粒子1.5kg(100質量部)、蒸留水3L、界面活性剤(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、商品名:「ニューレックスR」、油化産業社製)4gを投入し、密閉した後、撹拌状態で発泡剤のブタン(ノルマルブタン:イソブタン=7:3)16質量部を圧入した。次に、オートクレーブを100℃で2時間加熱して、25℃まで冷却した。冷却完了後にオートクレーブを除圧し、直ちに蒸留水で界面活性剤を洗浄し、脱水することで発泡性粒子を得た。発泡性粒子の含浸ガス量は、7.9質量%であった。
(3)発泡粒子
発泡性粒子1.5kg(100質量部)に合着防止剤(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、商品名:「エパン450」、第一工業製薬社製)0.25質量部を塗布した後、内容積50Lの撹拌機付円筒型予備発泡機に投入し、撹拌させながらゲージ圧0.11MPaの水蒸気で加熱して、発泡粒子を得た。
(4)発泡成形体
発泡粒子をオートクレーブに投入し、ゲージ圧0.5MPaの窒素ガスを圧入した後、30℃で18時間静置して、発泡粒子に窒素ガスを含浸した(内圧付与)。窒素ガスの含浸量は、1.1質量%であった。
発泡粒子をオートクレーブから取り出して、直ちに水蒸気孔を有する400mm×300mm×厚み20mmの大きさの成形用キャビティ内に充填し、ゲージ圧0.21MPaの水蒸気で加熱成形を行い、発泡体を得た。
得られた発泡成形体の断面写真を図8に示す。
【0047】
<実施例9>
(1)樹脂粒子
基材樹脂をエステル系エラストマー(商品名:「ペルプレン GP−600」、東洋紡社製、ハードセグメント:ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンイソフタレート、ソフトセグメント:脂肪族ポリエーテル)に変更したこと以外は実施例8と同様の方法で作製した。得られた樹脂粒子は、粒子の長さLが1.4〜1.8mm、粒子の平均径Dが1.4〜1.8mmであった。
(2)発泡性粒子
実施例8と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、7.6質量%であった。
(3)発泡粒子
ゲージ圧0.26MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例8と同様の方法で作製した。
(4)発泡成形体
ゲージ圧0.40MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例8と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.6質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図9に示す。
【0048】
<実施例10>
(1)樹脂粒子
押出機のマルチノズル金型の直径を1.3mmから1.0mmに変更したこと以外は、実施例8と同様の方法で作製した。得られた樹脂粒子は、粒子の長さLが1.1〜1.5mm、粒子の平均径Dが1.1〜1.5mmであった。
(2)発泡性粒子
内容積43Lの加温密閉可能な耐圧回転式混合機に、樹脂粒子15kg(100質量部)、合着防止剤(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、商品名:「エパン450」、第一工業製薬社製)0.25質量部及び蒸留水0.3質量部を投入して密閉した後、回転状態で発泡剤のブタン(ノルマルブタン:イソブタン=7:3)16質量部を圧入した。次に、回転状態で混合機を85℃で2時間加熱した後、25℃まで冷却して混合機を除圧し、発泡性粒子を得た。発泡性粒子の含浸ガス量は、5.9質量%であった。
(3)発泡粒子
発泡性粒子1.5kgを内容積50Lの撹拌機付円筒型予備発泡機に投入し、撹拌させながらゲージ圧0.12MPaの水蒸気で加熱して、発泡粒子を得た。
(4)発泡成形体
発泡粒子をオートクレーブに投入し、ゲージ圧0.5MPaの窒素ガスを圧入した後、30℃で18時間静置して、発泡粒子に窒素ガスを含浸した(内圧付与)。窒素ガスの含浸量は、0.7質量%であった。
発泡粒子をオートクレーブから取り出して、直ちに水蒸気孔を有する400mm×300mm×厚み20mmの大きさの成形用キャビティ内に充填し、ゲージ圧0.22MPaの水蒸気で加熱成形を行い、発泡体を得た。
得られた発泡成形体の断面写真を図10に示す。
<実施例11>
(1)樹脂粒子
実施例10と同様の方法で作製した。得られた樹脂粒子は、粒子の長さLが1.1〜1.5mm、粒子の平均径Dが1.1〜1.5mmであった。
(2)発泡性粒子
実施例10と同様の方法で作製した。発泡性粒子の含浸ガス量は、5.8質量%であった。
(3)発泡粒子
ゲージ圧0.13MPaの水蒸気で加熱したこと以外は実施例10と同様の方法で作製した。
(4)発泡成形体
ゲージ圧0.21MPaの水蒸気で加熱成形を行ったこと以外は実施例10と同様の方法で作製した。なお、発泡粒子の窒素含浸量は1.0質量%であった。
得られた発泡成形体の断面写真を図11に示す。
【0049】
<比較例1>
スポーツシューズ(商品名:「エナジーブースト」、アディダス社製)のミッドソール部のポリウレタン発泡成形体を切り抜き、各種評価を実施した。
切り抜いた発泡成形体の断面写真を図12に示す。
【0050】
<比較例2>
(1)発泡粒子
ポリエチレンテレフタレート(商品名:「SA−135」、三井化学社製)100質量部、ポリエチレンテレフタレートにタルクを含有させてなるマスターバッチ(ポリエチレンテレフタレート含有量:60質量%、タルク含有量:40質量%、ポリエチレンテレフタレートの固有粘度:0.88)1.8質量部及び無水ピロメリット酸0.20質量部を含むポリエチレンテレフタレート組成物を口径が65mmでかつL/D比が35の単軸押出機に供給して290℃にて溶融混練した。
続いて、押出機の途中から、イソブタン30質量%及びノルマルブタン70質量%からなるブタンをポリエチレンテレフタレート100質量部に対して0.7質量部となるように溶融状態のポリエチレンテレフタレート組成物に圧入して、ポリエチレンテレフタレート中に均一に分散させた。しかる後、押出機の前端部において、溶融状態のポリエチレンテレフタレート組成物を280℃に冷却した後、押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型の各ノズルからポリエチレンテレフタレート組成物を押出発泡させた。ポリエチレンテレフタレート組成物の押出量を30kg/hとした。
【0051】
なお、マルチノズル金型は、出口部の直径が1mmのノズルを20個有しており、ノズルの出口部は全て、マルチノズル金型の前端面に想定した、直径が139.5 mmの仮想円上に等間隔毎に配設されていた。そして、回転軸の後端部外周面には、2枚の回転刃が回転軸の周方向に180°の位相差でもって一体的に設けられており、各回転刃はマルチノズル金型の前端面に常時、接触した状態で仮想円上を移動するように構成されていた。更に、冷却部材は、正面円形状の前部と、この前部の外周縁から後方に向かって延設されかつ内径が320mmの円筒状の周壁部とからなる冷却ドラムを備えていた。そして、供給管及び冷却ドラムの供給口を通じて冷却ドラム内に20℃の冷却水が供給されていた。冷却ドラム内の容積は17684cmであった。冷却水は、供給管から冷却ドラムの周壁部の内周面に供給される際の流速に伴う遠心力によって、冷却ドラムの周壁部内周面に沿って螺旋状を描くように前方に向かって進んでおり、冷却液は、周壁部の内周面に沿って進行中に、徐々に進行方向に直交する方向に広がり、その結果、冷却ドラムの供給口より前方の周壁部の内周面は冷却液によって全面的に被覆された状態となっていた。
【0052】
そして、マルチノズル金型の前端面に配設した回転刃を2500rpmの回転数で回転させてあり、マルチノズル金型の各ノズルの出口部から押出発泡されたポリエチレンテレフタレート押出物を回転刃によって切断して略球状の粒子状切断物を製造した。ポリエチレンテレフタレート押出物は、マルチノズル金型のノズルから押出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する発泡途上の発泡部とからなっていた。そして 、ポリエチレンテレフタレート押出物は、ノズルの出口部の開口端において切断されており、ポリエチレンテレフタレート押出物の切断は未発泡部において行われていた。
なお、上述の型内発泡成形用ポリエチレンテレフタレート発泡粒子の製造にあたっては、先ず、マルチノズル金型に回転軸を取り付けずかつ冷却部材をマルチノズル金型から退避させておいた。この状態で、押出機からポリエチレンテレフタレート押出物を押出発泡させ、ポリエチレンテレフタレート押出物が、マルチノズル金型のノズルから 押出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する発泡途上の発泡部とからなることを確認した。
【0053】
次に、マルチノズル金型に回転軸を取り付けかつ冷却部材を所定位置に配設した後、回転軸を回転させ、ポリエチレンテレフタレート押出物をノズルの出口部の開口端において回転刃で切断して粒子状切断物を製造した。この粒子状切断物は、回転刃による切断応力によって外方或いは前方に向かって飛ばされ、冷却部材の冷却ドラムの内面に沿って流れている冷却水にこの冷却水の流れの上流側から下流側に向かって冷却水を追うように冷却水の表面に対して斜交する方向から衝突し、粒子状切断物は冷却水中に進入して直ちに冷却され、発泡粒子が製造された。得られた発泡粒子は、冷却ドラムの排出口を通じて冷却水と共に排出された後、脱水機にて冷却水と分離された。
(2)発泡成形体
水蒸気孔を有する400mm×300mm×厚み20mmの大きさの成形用キャビティ内に発泡粒子を充填し、ゲージ圧0.13MPaの水蒸気で加熱成形を行い、発泡成形体を得た。
得られた発泡成形体の断面写真を図13に示す。
実施例1〜11及び比較例1〜2の樹脂粒子のハードセグメント量、テレフタル酸成分量、イソフタル酸成分量、融点、結晶化温度、結晶化熱量及び樹脂ショアD硬度、発泡粒子の嵩密度、発泡成形体の密度、平均粒子径、平均気泡径(表層部)、平均気泡径(中心部)、独立気泡率、反発弾性率、C硬度、圧縮永久歪、25%圧縮応力、50%圧縮応力及び融着率をまとめて表1に示す。
【0054】
【表1】
【0055】
表1から、実施例1〜11の発泡成形体は、高反発弾性及び低密度を示すことが分かる。
【0056】
<測定例>
実施例1〜6のエステル系エラストマーのハードセグメント量、エラストマー中のテレフタル酸成分量とイソフタル酸成分量とを、以下の方法により測定した。なお、実施例2、7、8、10及び11は同じエステル系エラストマーを、実施例6と9は同じエステル系エラストマーを使用している。
エステル系エラストマー40mgを、内部基準物質としてテトラメチルシラン(TMS)を含む2gの1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFIP−d、重溶媒)に溶解させた。得られた溶液を用いて、H−NMRである日本電子社製AL400型により、エステル系エラストマーのH−NMRスペクトルを測定した。実施例1〜6のエステル系エラストマーのH−NMRスペクトルを、図14〜19に示す。
得られたスペクトルを、既知物質のスペクトルと照合することで、実施例2〜4及び6のエステル系エラストマーは、テレフタル酸成分、イソフタル酸成分及びブタンジオール成分から構成されていることが分かった。
更に、得られたスペクトルを、各成分の水素(a)〜(i)(下記化学式参照)に相当するピークの面積比を算出した(基準をテレフタル酸成分の水素に相当する面積を、水素原子数4個を想定して、4.0000とした)。算出した面積比を表2に示す。
【0057】
【化1】
【0058】
【表2】
【0059】
上記表2の面積比から、以下の式により各成分のモル比及び質量比を算出した。なお、ブタンジオール成分は、モノブタンジオール成分とポリブタンジオール成分に分けて算出した。算出結果を表3に示す。
(1)モル比
テレフタル酸成分:100×(f/4)/[(f/4)+(i/1)+(c/4)+(b/8)]
イソフタル酸成分:100×(i/1)/[(f/4)+(i/1)+(c/4)+(b/8)]
モノブタンジオール成分:100×(c/4)/[(f/4)+(i/1)+(c/4)+(b/8)]
ポリブタンジオール成分:100×(b/8)/[(f/4)+(i/1)+(c/4)+(b/8)]
(2)質量比
テレフタル酸成分:100×148×(f/4)/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
イソフタル酸成分:100×148×(i/1)/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
モノブタンジオール成分:100×72×(c/4)/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
ポリブタンジオール成分:100×72×[d+(b/2)]/4/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
【0060】
【表3】
【0061】
更に、上記表2の面積比から、以下の式により各エラストマーのハードセグメントとソフトセグメントの組成比(質量%)を算出した。算出結果は表1に示されている。なお、ハードセグメントは、ポリブチレンテレフタレート成分、ポリブチレンイソフタレート成分、テレフタル酸成分及びイソフタル酸成分からなり、ソフトセグメントは、ポリブタンジオール成分からなる、と定義した。
(1)ハードセグメント
100×{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)}/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
(2)ソフトセグメント
100×{72×[d+(b/2)]/4}/{148×(f/4)+148×(i/1)+72×(c/4)+72×[d+(b/2)]/4}
【要約】
エステル系エラストマーを基材樹脂とする発泡粒子の融着体から構成されたエステル系エラストマー発泡成形体。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19