JP2015006790A - 多孔質エラストマーおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さ方向（縦方向）における縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数は小さくできる多孔質エラストマーおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】
同方向に立ち上がる多数の柱状部５を金型１に形成し、原料エラストマーを金型１の柱状部５の間に充填し成形する。これにより、柱状部５に対応して厚さ方向に延びる多数の孔を有する多孔質エラストマーが得られる。この多孔質エラストマーは、厚さ方向に延びる多数の孔を有するので、弾性特性に方向性が生じ、上記課題を達成できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、多数の小孔を有する多孔質エラストマーおよびその製造方法に関する。

従来、多孔質エラストマーは、原料エラストマーに発泡剤を混合して発泡させることにより製造されることが多かった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２４４５０５号公報

一般に等方性の弾性材料においては、縦弾性係数と横弾性係数（せん断弾性係数）との間には、次式で示される関係がある。

Ｅ＝２Ｇ（ｒ＋１） （１）
ここで、Ｅ：縦弾性係数、Ｇ：横弾性係数、ｒ：ポアソン比である。

一方、前記従来の発泡剤により発泡させた多孔質エラストマーにおいては、その内部に形成されている空孔の大きさおよび分布はランダムあるので、多孔質エラストマーの弾性特性は全体として方向性がない。したがって、面方向（横方向）における横弾性係数（せん断弾性係数）は、上式にしたがって、その材料特有の縦弾性係数およびポアソン比によって決まる特定の大きさに自ずと定まってしまうこととなっていた。

このため、もし面方向（横方向）における横弾性係数を小さくしようとするならば、発泡倍率を大きくしたり、エラストマーの種類を変更する等により、縦弾性係数も小さくなるように多孔質エラストマーを調製する必要があった。しかしながら、ほとんどのエラストマーの応用分野において、そのようなことをすると、縦弾性係数が限度を超えて小さくなってしまい、「底付き」（圧縮荷重を受けたとき、限界まで圧縮されてしまう現象）を生じる等の、その製品として致命的な不都合を生じてしまう。このような事情から、従来の多孔質エラストマーにおいては、多くの場合、縦弾性係数を必要な大きさとすることの方を優先せざるを得ず、面方向（横方向）における横弾性係数（せん断弾性係数）を十分小さくすることができないという問題があった。

また、発泡剤は悪臭を発生させるものが多いので、従来の発泡による多孔質エラストマーの製造法においては、多孔質エラストマーの生産現場の作業環境が悪化するとともに、発泡剤が残留して製品が異臭を発することもあるという問題もあった。

また、前記従来の発泡剤により発泡させた多孔質エラストマーにおいては、独立気泡の場合、成形完了後、エラストマー内からのガス抜けが生じ、エラストマーが収縮して行くので、成形完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要があるという問題もあった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、厚さ方向（縦方向）における縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる多孔質エラストマーおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、悪臭を発生させることなく多孔質エラストマーを製造できる多孔質エラストマーの製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、成形完了後、ガス抜けにより収縮を起こすことがなく、成型完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要がない多孔質エラストマーおよびその製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。

本発明による多孔質エラストマーの製造方法は、
金型に、同方向に立ち上がる多数の柱状部を形成する段階と、
前記金型の前記柱状部の間に原料エラストマーを充填し成形する段階と、
成形された前記エラストマーを前記金型から離型し、前記柱状部に対応して厚さ方向に延びる多数の孔を形成された多孔質エラストマーを得る段階とを有してなるものである。

本発明による多孔質エラストマーの製造方法の一つの態様においては、各前記柱状部は高い部分ほど断面積が小さくなる形状を有しており、これに対応して各前記孔は前記多孔質エラストマーの厚さ方向（孔の深さ方向）に沿って断面積が変化する形状となる。

本発明による多孔質エラストマーの製造方法のもう一つの態様においては、前記多数の柱状部を形成する段階は、互いに間隔を置いてそれぞれ第一の方向に延びる多数の第一の方向溝と、互いに間隔を置いてそれぞれ前記第一の方向に交差する第二の方向に延びる多数の第二の方向溝とを前記金型に形成することにより、前記金型のうちの前記第一の方向溝および前記第二の方向溝間の部分に前記第一の方向溝および第二の方向溝の深さ方向に立ち上がる前記多数の柱状部を形成する。

また、本発明による多孔質エラストマーは、全体として厚みのある面状をなす多孔質エラストマーであって、それぞれ厚さ方向に延びる多数の孔を有するものである。

本発明による多孔質エラストマーの一つの態様においては、各前記孔は前記多孔質エラストマーの厚さ方向（孔の深さ方向）に沿って断面積が変化する形状となっている。

本発明による多孔質エラストマーのもう一つの態様においては、前記孔は当該多孔質エラストマーの面方向に関し第一の方向に整列するとともに、前記第一の方向に交差する第二の方向に整列している。

本発明による多孔質エラストマーにおいては、厚さ方向に延びる多数の孔を有しているので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる（勿論、孔でない部分のエラストマーの微視的な横弾性係数やポアソン比自体が変わる訳ではない）。

このことは、エラスマーの応用技術分野において極めて画期的なことである。従来、我々は、材料にはポアソン比というものがあり、横ひずみと縦ひずみの比は一定値であり、エラストマーの横弾性係数と縦弾性係数との間には一定の関係にあるから、面方向（横方向）における横弾性係数は変えることができないものであると頭から思い込んでいたのである。すなわち、ほとんどのエラストマー製品において、縦弾性係数を小さくすると、底付き等の致命的な問題が生じてしまうので、縦弾性係数の方を優先し、面方向（横方向）における横弾性係数の方は否応なく自動的に決まってしまうのだからそのまま受け入れざるを得ないものであると、何の問題意識もなく思い込んでいたのである。

本発明によれば、エラストマー技術における上述のような従来の誤った固定観念から解放されて、材料固有の縦弾性係数およびポアソン値に拘束されることなく、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数の大きさを選択できるようになり、厚さ方向（縦方向）における縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数は小さくすることができるようになるのである。

また、本発明による多孔質エラストマーの製造方法によれば、上記のような優れた効果を得ることができる多孔質エラストマーを容易に製造することができる。

また、本発明による多孔質エラストマーの製造方法は、発泡剤を用いないので、悪臭を発生させることなく多孔質エラストマーを製造できるし、成形完了後、ガス抜けによる収縮を起こすことがないため、成型完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要がなく、直ちに使用できるようになる。

また、前記態様のように、各前記孔の形状を多孔質エラストマーの厚さ方向に沿って断面積が変化する形状となるようにすれば、多孔質エラストマーのマクロ的な横弾性係数が厚さ方向に沿って変化するようにすることができる。

また、本発明による多孔質エラストマーの、前記孔を第一の方向および第二の方向に整列させる態様においては、多孔質エラストマーの孔の第一の方向に対し垂直な方向の幅および第二の方向に対し垂直な方向の幅、並びに第一の方向に対し垂直な方向の孔相互間の間隔および第二の方向に対し垂直な方向の孔相互間の間隔は、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。したがって、前述の本発明による多孔質エラストマーの製造方法の、金型に第一の方向溝および第二の方向溝を形成する態様においては、第一の方向溝相互間の間隔および第二の方向溝相互間の間隔、並びに第一の方向溝の溝幅および第二の方向溝の溝幅は、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。これらの数値が大きくなると、多孔質エラストマーは多孔質材料としての性質を失って行き、多孔質エラストマー本来の特性が損なわれて行く。

本発明によれば、
（イ）厚さ方向（縦方向）における縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）におけるマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる、
（ロ）弾性特性に方向性を有し、上記（イ）のような優れた効果を得ることができる多孔質エラストマーを容易に製造することができる、
（ハ）悪臭を発生させることなく多孔質エラストマーを製造できる、
（ニ）成形完了後、ガス抜けにより収縮を起こすことがなく、成型完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要がない、
等の優れた効果を得られる。

本発明の実施例１における溝金型に第一の方向溝を加工する工程を示す断面図である。 前記実施例１における全ての第一の方向溝の形成を完了された溝金型素材を示す平面図である。 前記実施例１における全ての第一の方向溝および第二の方向溝の形成を完了された溝金型を示す平面図である。 前記実施例１における全ての第一の方向溝および第二の方向溝の形成を完了された溝金型を示す斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線における断面図である。 前記実施例１における多孔質エラストマーの成形工程を示す断面図である。 前記実施例１における完成した多孔質エラストマー成形体を示す断面図である。 前記実施例１における完成した多孔質エラストマー成形体を示す底面図である。 前記実施例１における完成した多孔質エラストマー成形体を示す斜視図である。 本発明の実施例２における卓球ラケットを示す平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線における拡大断面図である。 本発明の実施例３における卓球ラケットを示す拡大断面図である。 本発明の実施例４における積層ゴム支承を示す正面図である。 本発明の実施例５における多孔質エラストマーの成形工程を示す断面図である。 前記実施例５における完成した多孔質エラストマー成形体を示す斜視図である。 本発明の実施例６における靴の中敷きを示す平面図である。 前記実施例６の中敷きの一部を示す部分拡大平面図である。 本発明の実施例７における全ての第一の方向溝および第二の方向溝の形成を完了された溝金型を示す平面図である。 前記実施例７における完成した多孔質エラストマー成形体を示す斜視図である。 本発明の実施例８における溝金型を示す正面図である。 前記実施例８における溝金型の一部を示す拡大横断面図である。 図２１のＣ方向矢視図である。 前記実施例８における完成した多孔質エラストマー成形体を示す正面図である。 前記実施例８における完成した多孔質エラストマー成形体の一部を示す拡大横断面図である。 本発明の実施例９における送りローラを示す正面図である。 前記実施例９における送りローラの一部を示す拡大横断面図である。 本発明の実施例１０における送りローラの一部を示す拡大横断面図である。 本発明の実施例１１における送りローラの一部を示す拡大横断面図である。 本発明の実施例１２における多孔質エラストマー成形体を示す横断面図である。 本発明の実施例１３における多孔質エラストマーの成形工程を示す断面図である。 前記実施例１３における完成した多孔質エラストマー成形体を示す断面図である。 本発明の実施例１４における溝金型に第一の方向溝を加工する工程を示す断面図である。 前記実施例１４における全ての第一の方向溝および第二の方向溝の形成を完了された溝金型素材を示す断面図である。 図３３のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線における断面図である。 前記実施例１４における溝金型の柱状部を一つのみ取り出して示す斜視図である。 前記実施例１４における多孔質エラストマーの成形工程を示す断面図である。 前記実施例１４における完成した多孔質エラストマー成形体を示す断面図である。

本発明は、基本的にはあらゆる種類のゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーに適用できる。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１〜９は本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例１を示している。まず、本実施例における多孔質エラストマーを成形する金型について説明する。図１および２は、本実施例において使用する複数の金型のうちの溝金型１の製造工程を示している。表面が平面状となっている厚い板状の溝金型素材１′を用意し、まず、図１のようにダイシングブレード等の回転刃２を溝金型素材１′の一つの表面１ａに対し垂直に切り込むとともに、溝金型素材１′に対し表面１ａに対し平行かつ直線方向である第一の方向Ａ（図１における紙面に垂直な方向で、図２における上下方向）に相対的に移動させることにより、互いに間隔を置いてそれぞれ第一の方向Ａに延びる多数の第一の方向溝３を形成する。図２は、全ての第一の方向溝３の形成が完了した溝金型素材１′を示す平面図である。

次に、同様にして、それぞれ前記第一の方向Ａに垂直に交差する直線方向である第二の方向Ｂに延びる多数の第二の方向溝４を互いに間隔を置いて溝金型素材１′に形成する。図３〜５は、全ての第一の方向溝３および第二の方向溝４が形成され、完成した溝金型１を示している。溝金型１のうちの第一の方向溝３および第二の方向溝４間の部分には、第一の方向溝３および第二の方向溝４の深さ方向に立ち上がる多数の柱状部５が形成される。

本実施例においては、回転刃２の刃厚ｔ、ひいては第一の方向溝３の溝幅Ｗ₃および第二の方向溝４の溝幅Ｗ₄はそれぞれ０．３ｍｍ、第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃および第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄はそれぞれ０．４ｍｍ、第一の方向溝３および第二の方向溝４の深さＤは２．０ｍｍとされている。

なお、溝金型素材１′としては、硬い材質のものが好ましく、軟鋼等の柔らかい材質のものを使用すると、バリが出るとともにダレが生じ、満足すべき金型が得られない。本実施例では、溝金型素材１′の材料としてＳＵＳ４４０（日本工業規格によるステンレス鋼の一種）を焼き入れしたものを用いた。ただし、勿論、他の種の硬い金属や、セラミック等の他の種の硬い材料を用いてもよい。

図６は本実施例における圧縮成形による多孔質エラストマーの成形工程を示している。箱状となっている下金型６に溝金型１を収容し、上金型７と溝金型１との間に、補強剤、充填剤、軟化剤および架橋剤等の必要な配合剤を混合された原料エラストマー８′を充填することにより、溝金型１の第一の方向溝３および第二の方向溝４に原料エラストマー８′を充填し、加圧加熱して架橋成形する。

次に、成形されたエラストマーを金型１，６，７から離型すれば、図７〜９に示されるような、全体として厚みのある面状をなし、溝金型１の柱状部５に対応して厚さ方向に延びる多数の孔９を形成された多孔質エラストマー８が得られる。前記孔９の第一の方向Ａに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Bは、溝金型１の第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃および第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄に対応してそれぞれ０．４ｍｍとなっている。前記第一の方向Ａに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9Bは、溝金型１の第一の方向溝３の溝幅Ｗ₃および第二の方向溝４の溝幅Ｗ₄に対応してそれぞれ０．３ｍｍとなっている。孔９の深さｄは、第一の方向溝３および第二の方向溝４の深さＤ、ひいては柱状部５の高さに対応して２．０ｍｍとなっている。ただし、便宜上ここでは、上記多孔質エラストマー８の各部の大きさに関し、エラスマー成形時の縮みは考慮していない（各部の寸法を厳密に測定して記載しても、徒に煩雑になるだけで、本発明の本質を理解する上で何の助けにもならないからである）。

なお、本実施例では、図６に示されるように、成形時、上金型７の下面が溝金型１の上面から若干離間するようにしているので、多孔質エラストマー８の一方の面に全面的に孔９が形成されていない部分１０が設けられる。したがって、各孔９の一端側は閉じられている。ただし、本発明においては、後述する実施例５に示されるように、全面的に孔９が形成されていない部分１０を設けず、孔９が多孔質エラストマー８の両面に開口するようにしてもよい。

得られた多孔質エラストマー８は、厚さ方向に延びる多数の孔９を有するので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（図７の上下方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（図７の水平方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる。

また、発泡剤を用いないので、悪臭を発生させることなく多孔質エラストマー８を製造できるし、成形完了後、ガス抜けによる収縮を起こすことがないため、成型完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要がなく、直ちに使用できるようになる。

なお、本実施例のように全面的に孔９が形成されていない部分１０を設ける場合は、該部分１０の厚さを変えることによっても、多孔質エラストマー８の特性を調整することができる。

また、孔９の第一の方向Ａに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の幅Ｗ_9B、並びに第一の方向Ａに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9Bは、必ずしも前記の通りの数値とする必要はないが、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。したがって、金型１の第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃および第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄、並びに第一の方向溝３の溝幅Ｗ₃および第二の方向溝４の溝幅Ｗ₄は、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。

これらの数値が大きくなると、多孔質エラストマー８は、多孔質材料としての性質を失って行き、多孔質エラストマー本来の特性が損なわれて行く。

また、本実施例では、回転刃２により金型１に第一の方向溝３および第二の方向溝４を形成しているが、レーザー等の他の手段により第一の方向溝３および第二の方向溝４を形成してもよい。

また、本実施例では、圧縮成形加工によりエラストマーの成形を行っているが、本発明においては、トランスファー成形、射出成形等の他の種の加工方法によりエラストマーの成形を行ってもよい。

また、エラストマーとして熱可塑性エラストマーを用い、かつ化学架橋しない場合は、原料エラストマーに架橋剤を配合せず、金型１，６，７内で化学架橋を行わないようにする。

図１０および１１は、本発明の実施例２における卓球ラケット１１を示している。この卓球ラケット１１は、ボールを打つ部分である木質材料からなる平板状のブレード１２を有し、このブレード１２の一端部にグリップ部１３を設けられている。前記ブレード１２の一面には、実施例１の多孔質エラストマー８が、孔９が開口されている側の面がブレード１２側に来るようにして貼り付けられている。

本実施例では、反発弾性が高い等の理由により、多孔質エラストマー８として天然ゴムを原料エラストマーとするものを使用している。ただし、原料エラストマーとしてイソプレンゴム等の他の種のエラストマーや、複数のエラストマーを混合したものを用いてもよい。

多孔質エラストマー８のうちの全面的に孔９が形成されない部分１０側の面には、ラバーシート１４が貼り付けられている。このラバーシート１４は、平板状のベース部１４ａと、このベース部１４ａの裏側面から多孔質エラストマー８側に突出する多数の円柱状の突起であるピンプル１４ｂとを一体的に有している。

本発明による多孔質エラストマー８においては、厚さ方向に延びる多数の孔９を有するので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる。このため、打球時、ボールに回転をかけるとき、多孔質エラストマー８が面方向（横方向）に大きく横変形し、ボールと打球面との接触時間（保持時間）が長くなり、大きなエネルギを蓄えた多孔質エラストマー８が大きく戻りながらボールを打ち出すようになるので、ボールに強い回転を掛けやすくなる。

なお、仮に多孔質エラストマー８に従来の発泡ゴムのような等方性の材料を用い、横弾性係数のみならず縦弾性係数も小さくすると、ボールを打ったときに底付きが生じるという卓球ラケットとして致命的な欠陥を生じてしまう。また、ボールから大きな荷重を受けたときの反発弾性も低下してしまう。本発明による多孔質エラストマー８においては、前記のように厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができるので、そのような不都合を生じることがない。

また、従来の卓球ラケット１１では、多孔質エラストマー（スポンジ）が発泡剤で発泡させたものであったので、悪臭を発生させていた。また、卓球ラケット１１の場合、反発弾性を大きくするため、一般に多孔質エラストマー（スポンジ）を独立気泡とするので、多孔質エラストマーを成形完了後、半月から１ヶ月位寝かせ、ガス抜けによる大きな収縮が収まってからブレード１２に貼り付ける必要があり、なおかつそのようにしても、その後も収縮が続くので、ブレード１２が反ってしまうという問題があった。また、さらに経年変化により、多孔質エラストマー（スポンジ）内の気泡が潰れて来るという問題もあった。

これに対し本発明による多孔質エラストマー８の製造方法は、発泡剤を用いないので、多孔質エラストマー８が悪臭を発することがない。また、成形完了後、ガス抜けによる収縮を起こすことがないため、成型完了後、製品を長時間寝かせてから使用する必要がなく、直ちに使用でき、ブレード１２を反らせてしまうというような問題を生じることもない。さらに経年変化により、孔９が潰れて来るという問題も生じない。

図１２は、本発明の実施例３における卓球ラケット１１を示している。本実施例においては、多孔質エラストマー８の表裏の向きを実施例２と反対にしている。すなわち、多孔質エラストマー８のうちの孔９が形成されていない部分１０側の面がブレード１２に貼り付けられ、多孔質エラストマー８の孔９が開口されている側の面にラバーシート１４が貼り付けられている。

本実施例においても、実施例２の場合と同様の作用効果を得ることができる。

図１３は、本発明の実施例４における、免震構造に使用される積層ゴム支承１５を示しており、それぞれ鋼鉄からなる上フランジ１６と下フランジ１７との間に、実施例１の多孔質エラストマー８のシートと薄い鋼板１８とを交互に積層してなる。

本実施例においても、多孔質エラストマー８として、天然ゴムを原料エラストマーとするものを使用しているが、他の種のエラストマーや、複数のエラストマーを混合したものを原料エラストマーとするものを用いてもよい。

前述のように本発明による多孔質エラストマー８においては、厚さ方向に延びる多数の孔９を有するので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる。このため、この積層ゴム支承１５は、従来のものより、水平方向にはより柔らかく動いて地震の揺れが建物に伝わるのを防ぐことができるので、免震効果を著しく改善できる。

なお、仮に多孔質エラストマー８に従来の発泡ゴムのような等方性の材料を用い、横弾性係数のみならず縦弾性係数も小さくなるようにしてしまうと、エラストマーは建物の重量により潰れてしまうという致命的な欠陥を生じてしまう。本発明による多孔質エラストマー８においては、前記のように厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができるので、そのような不都合を生じることがない。

図１４および１５は、本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例５を示している。

本実施例においては、溝金型１は実施例１と同じものであり、成形工程のみが相違する。すなわち、成形時、上金型７の下面と溝金型１の上面とが当接するようにする。これにより、完成した多孔質エラストマー８には、実施例１におけるような全面的に孔９が形成されていない部分１０がなくなり、孔９が該多孔質エラストマー８の表裏に開口するようになる。

図１６および１７は、本発明の実施例６における靴の中敷き１９を示しており、中敷き１９全体が多孔質エラストマー８により構成されている。

実施例１においては、溝金型１の第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃と第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄とが同一とされていたが、本実施例では溝金型(図示せず)における第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃を第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄より大きくすることにより、図１７に示されるように、直交する２方向である第一の方向Ａおよび第２の方向Ｂに関し多孔質エラストマー８の孔９の幅Ｗ_9A，Ｗ_9Bが異なるようにしている。このため、本実施例では、前記直交する２方向において、多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数が相違するようになる。

そして、本実施例の靴の中敷き１９では、第一の方向Ａを前後方向（図１６および１７における上下方向）、第二の方向Ｂを足幅方向（図１６および１７における左右方向）となるように多孔質エラストマー８を裁断している。

これにより、前後方向におけるマクロ的な横弾性係数をより小さくし、使用者の歩行および走行による前後方向の荷重移動に対してはより柔らかく受ける一方、幅方向におけるマクロ的な横弾性係数は前後方向よりは大きくなるようにし、足をひねったりして足を痛める虞がある幅歩行の荷重移動はある程度抑制することができる。

なお、仮に従来の発泡ゴムのような等方性の材料を用い、横弾性係数のみならず縦弾性係数も小さくすると、中敷き１９は足からかかる縦荷重により底付きしてしまうという致命的な欠陥を生じてしまう。本発明による多孔質エラストマー８においては、前記のように厚さ方向（縦方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができるので、そのような不都合を生じることがない。

また、本実施例では、面方向（横方向）における直交する２方向において多孔質エラストマー８の孔９の幅が異なるようにすることにより、該直交する２方向におけるマクロ的な横弾性係数が異なるようにしているが、（ａ）直交する２方向に関し多孔質エラストマー８の孔９相互間の幅が異なるようにするか、（ｂ）直交する２方向に関し多孔質エラストマー８の孔９の幅および孔９相互間の幅の両方が異なるようにするか、または（ｃ）次の実施例７のように第一の方向Ａと第二の方向Ｂ、ひいては溝金型１の第一の方向溝３と第二の方向溝４とが斜めに交差するようにすることにより、面方向（横方向）における直交する２方向においてマクロ的な横弾性係数が異なるようにしてもよい。

図１８および１９は、本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例７を示している。図１８は、本実施例における溝金型１の平面図を示しており、第一の方向Ａと第二の方向Ｂ、ひいては第一の方向溝３と第二の方向溝４とが斜めに（すなわち、垂直でない角度に）交差している。したがって、図１９に示されるように、溝金型１を用いて成形される多孔質エラストマー８の孔９も対応する形状をなしている。

本実施例においても、厚さ方向に延びる多数の孔９を有するので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる。

また、面方向の直交する２方向におけるマクロ的な横弾性係数が異なるようにすることができる。

このように第一の方向Ａと第二の方向Ｂとが斜めに交差するようにする場合も、溝金型１の第一の方向溝３の溝幅Ｗ₃、第二の方向溝４の溝幅Ｗ₄、第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃および第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄、並びに多孔質エラストマー８の第一の方向Ａに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9A、第二の方向Ｂに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9B、孔９の第一の方向Ａに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Bは、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。これらの数値が大きくなると、多孔質エラストマー８は、多孔質材料としての性質を失って行き、多孔質エラストマー本来の特性が損なわれて行く。

図２０〜２４は、本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例８を示している。これまでの実施例においては、溝金型１および多孔質エラストマー８の表面は平面状をなしていたが、本実施例においては曲面状、特に円筒面状をなす。

図２０〜２２は本実施例における溝金型１を示しており、半円筒状の凹面１ｂを形成されており、この半円筒状の凹面１ｂに図２１および２２に示されるように、径方向に切り込まれ、それぞれ第一の方向Ａ（この場合、半円筒状の凹面１ｂの長さ方向で、図２０および２１における紙面に垂直な方向）に延びる多数の第一の方向溝３が互いに間隔を置いて形成されるとともに、図２２に示されるように、径方向に切り込まれ、それぞれ第二の方向Ｂ（この場合、円周方向）に延びる多数の第二の方向溝４が互いに間隔を置いて形成されており、これにより第一の方向溝３および第二の方向溝４間の部分に第一の方向溝３および第二の方向溝４の深さ方向（半円筒状の凹面１ｂの径方向）に立ち上がる多数の柱状部５が形成されている。なお、図２２においては、第一の方向溝３の底部の隅部がなす線を図示すると図面が不必要に煩雑になってしまうので、図示していない。

図２３および２４は、溝金型１を２個組み合わせて成形された多孔質エラストマー８を示している。この多孔質エラストマー８は全体に厚みのある円筒面状をなしており、溝金型１の柱状部５に対応して厚さ方向（径方向）に延び、外周面に開口する多数の孔９を形成されている。

本実施例においても、多孔質エラストマー８は、多数の孔９が厚さ方向（径方向）に向けて設けられているので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（径方向）の縦弾性係数は必要な大きさに維持しつつ、面方向（円周方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくすることができる。

なお、上記説明では、便宜上、溝金型１の長さ方向を第一の方向Ａ，円周方向を第二の方向Ｂと考えているが、勿論円周方向を第一の方向Ａ、長さ方向を第二の方向Ｂと考えてもよい。そして、本発明において第一の方向Ａおよび第二の方向Ｂとは、それぞれ例えば本実施例のように、直線方向のみならず曲線方向も含む概念である。

また、本実施例のように、多孔質エラストマー８は平面状ではなく、曲面状をなしていてもよい。

このように第一の方向Ａおよび第二の方向Ｂの少なくとも一方が曲線方向である場合も、金型１の第一の方向溝３の溝幅Ｗ₃、第二の方向溝４の溝幅Ｗ₄、第一の方向溝３相互間の間隔Ｉ₃および第二の方向溝４相互間の間隔Ｉ₄、並びに多孔質エラストマー８の第一の方向Ａに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9A、第二の方向Ｂに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔Ｉ_9B、孔９の第一の方向Ａに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Aおよび第二の方向Ｂに対し垂直な方向の幅Ｗ_9Bは、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。これらの数値が大きくなると、多孔質エラストマー８は、多孔質材料としての性質を失って行き、多孔質エラストマー本来の特性が損なわれて行く。

図２５および２６は、本発明の実施例９の送りローラ２０を示している。この送りローラ２０は実施例８で得られた円筒状の多孔質エラストマー８を軸体２１の外周側に装着してなる。

一般にエラストマー層を設けた送りローラにおいては、厚さ方向（径方向）の縦弾性係数が過小になると、紙等の被送り物に対する接触圧が低下して送りミスが多くなったり、エラストマー層の半径方向の変形が大きくなって回転半径が変化することにより、単位回転角度当たりの被送り物の送り量が変動してしまう。

しかるに、この送りローラ２０では、多孔質エラストマー８は多数の孔９を厚さ方向（径方向）に向けて設けられているので、弾性特性に方向性が生じ、厚さ方向（径方向）の縦弾性係数の大きさは、（ａ）被送り物に対する必要な接触圧を確保するとともに（ｂ）半径方向の変形を許容範囲内に収めることができる大きさに維持できる。その一方、円周方向（面方向ないしは横方向）における多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数は小さくし、被送り物に柔軟に接触して確実に駆動力を伝達し、送りミスを生じにくくすることができる。

図２７は、本発明の実施例１０の送りローラ２０を示している。この送りローラ２０は実施例９の送りローラ２０の外周に多孔質ではないエラストマー２２の層をさらに設け、エラストマーを２層構造にしたものである。

本実施例においても実施例９と同様の作用効果を得ることができる。

図２８は、本発明の実施例１１の送りローラ２０を示している。この送りローラ２０は、実施例１で得られたシート状の多孔質エラストマー８を軸体２１の外周側に巻回して装着してなり、孔９が形成されていない部分１０が外周表面側に来るようにしている。

本実施例においても実施例９と同様の作用効果を得ることができる。

図２９は、本発明の多孔質エラストマー８の実施例１２を示しており、実施例１で得られた多孔質エラストマー８の孔９が開口している側に、これらの孔９を塞ぐようにして多孔質ではないエラストマーのシート２３を接合したものである。

本実施例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施例においては孔９が多孔質エラストマー８の両面において閉じられるので、孔９が多孔質エラストマー８のいずれか一つの面にでも開口していると不都合がある場合に好適である。

図３０および３１は、本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例１３を示している。

本実施例においては、図３０に示されるように、実施例１の溝金型１と同じものを上下２つ使用して圧縮成形を行う。すなわち、実施例１の場合と同様に箱状となっている下金型６に下側の溝金型１を収容する一方、やはり箱状となっている上金型７に下側の溝金型１とは上下逆向きにして上側の溝金型１を収容し、上金型７に固定する。上下の溝金型１の間に、補強剤、充填剤、軟化剤および架橋剤等の必要な配合剤を混合された原料エラストマー８′を充填することにより、上下の溝金型１の第一の方向溝３および第二の方向溝４に原料エラストマー８′を充填し、上下の溝金型１間に間隔が設けられた状態で、加圧加熱して架橋成形する。

次に、成形されたエラストマーを金型１，６，７から離型すれば、図３１に示されるような、孔９が両面に開口し、全面的に孔９が形成されていない部分１０が厚み方向中間部に存在する多孔質エラストマー８が得られる。本実施例の多孔質エラストマー８も実施例１のものと同様の作用効果を得ることができる。

なお、実施例１の多孔質エラストマー８を２枚、背中合わせに接合しても、同様の構造の多孔質エラストマーを得ることができる。

図３２〜３７は本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法の実施例１４を示している。本実施例においては、実施例１の場合と同様にして、回転刃２を用いて、表面が平面状となっている厚い板状の溝金型素材１′に第一の方向Ａに延びる多数の第一の方向溝３および第二の方向Ｂに延びる多数の第二の方向溝４を加工し、溝金型１を作成する。ただし、本実施例においては、図３２に示されるように、回転刃２の外周側の部分は、外周に近づくほど横断面の幅が狭くなる形状とされている。

図３２は、溝金型１に第一の方向溝３を加工している過程を示している。図３３および３４は、全ての第一の方向溝３および第二の方向溝４が形成され、完成した溝金型１を示している。前記第一の方向溝３および第二の方向溝４は回転刃２の外周部側部分の形状に対応して、底部側に近づくほど幅が狭くなる横断面形状を有している。溝金型１のうちの第一の方向溝３および第二の方向溝４間の部分には、第一の方向溝３および第二の方向溝４の深さ方向に立ち上がる多数の柱状部５が形成されている。回転刃２が前記のような形状をなしているので、各柱状部５は図３５に示されるように四角錐台状をなしており、高い部分ほど断面積が小さくなる形状を有している。

図３６は本実施例における圧縮成形による多孔質エラストマーの成形工程を示している。実施例１の場合と同様に、箱状となっている下金型６に溝金型１を収容し、上金型７と溝金型１との間に、補強剤、充填剤、軟化剤および架橋剤等の必要な配合剤を混合された原料エラストマー８′を充填することにより、溝金型１の第一の方向溝３および第二の方向溝４に原料エラストマー８′を充填し、加圧加熱して架橋成形する。

次に、成形されたエラストマーを金型１，６，７から離型すれば、図３７に示されるような、多孔質エラストマー８が得られる。溝金型１の各柱状部５が四角錐台状をなしているので、これに対応して多孔質エラストマー８の各孔９も四角錐台状となり、多孔質エラストマーの厚さ方向（孔９の深さ方向）に沿って断面積が変化する形状となっている。

本実施例では、前述のように各孔９の形状が多孔質エラストマーの厚さ方向に沿って断面積が変化する形状となっているので、多孔質エラストマー８のマクロ的な横弾性係数が厚さ方向に沿って変化することになる。特に本実施例では、各孔８の深さ方向一端側から他端側に向かうほど断面積が大きくなる形状となっているので、多孔質エラストマー８の一方の表面に近づくほどマクロ的な横弾性係数が小さくなって多孔質エラストマー８が柔らかくなるようにすることができる。そして、逆に反対側に行くほどマクロ的な横弾性係数が大きくなって多孔質エラストマー８が硬くなるので、底付きは生じにくいようにすることができる。

本実施例のように各柱状部５および孔９の断面積を一様としない場合も、溝金型１の第一の方向溝３の溝幅、第二の方向溝４の溝幅、第一の方向溝３相互間の間隔および第二の方向溝４相互間の間隔、並びに多孔質エラストマー８の第一の方向Ａに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔、第二の方向Ｂに対し垂直な方向の孔９相互間の間隔、孔９の第一の方向Ａに対し垂直な方向の幅および第二の方向Ｂに対し垂直な方向の幅は、それぞれ１．５ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするとよい。

なお、本発明による多孔質エラストマーの製造方法における金型の製造方法は、前記各実施例に示した製造方法に限られることはない。

また、本発明は、前記実施例に挙げた卓球ラケット、積層ゴム支承、靴の中敷き、送りローラ等の製品以外にも極めて広範囲に適用できるものである。

以上のように本発明による多孔質エラストマーおよびその製造方法は、ゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーからなり、多数の孔を有する多孔質エラストマーおよびその製造方法として有用である。

１ 溝金型
１′ 溝金型素材
１ａ 溝金型素材の表面
１ｂ 溝金型素材の半円筒状の凹面
２ 回転刃
３ 第一の方向溝
４ 第二の方向溝
５ 柱状部
６ 下金型
７ 上金型
８ 多孔質エラストマー
８′ 原料エラストマー
９ 孔
１１ 卓球ラケット
１２ ブレード
１４ ラバーシート
１５ 積層ゴム支承
１８ 鋼板
１９ 中敷き
２０ 送りローラ
２１ 軸体
Ａ 第一の方向
Ｂ 第二の方向
Ｉ₃ 第一の方向溝相互間の間隔
Ｉ₄ 第二の方向溝相互間の間隔
Ｉ_9A 第一の方向に対し垂直な方向の孔相互間の間隔
Ｉ_9B 第二の方向に対し垂直な方向の孔相互間の間隔
ｔ 回転刃の厚さ
Ｗ₃ 第一の方向溝の溝幅
Ｗ₄ 第二の方向溝の溝幅
Ｗ_9A 孔の第一の方向に対し垂直な方向の幅
Ｗ_9B 孔の第二の方向に対し垂直な方向の幅

Claims (12)

1. 金型に、同方向に立ち上がる多数の柱状部を形成する段階と、
   前記金型の前記柱状部の間に原料エラストマーを充填し成形する段階と、
   成形された前記エラストマーを前記金型から離型し、前記柱状部に対応して厚さ方向に延びる多数の孔を形成された多孔質エラストマーを得る段階とを有してなる多孔質エラストマーの製造方法。
2. 各前記柱状部は高い部分ほど断面積が小さくなる形状を有しており、これに対応して各前記孔は前記多孔質エラストマーの厚さ方向に沿って断面積が変化する形状となる請求項１記載の多孔質エラストマーの製造方法。
3. 前記多数の柱状部を形成する段階は、互いに間隔を置いてそれぞれ第一の方向に延びる多数の第一の方向溝と、互いに間隔を置いてそれぞれ前記第一の方向に交差する第二の方向に延びる多数の第二の方向溝とを前記金型に形成することにより、前記金型のうちの前記第一の方向溝および前記第二の方向溝間の部分に前記第一の方向溝および第二の方向溝の深さ方向に立ち上がる前記多数の柱状部を形成する請求項１または２記載の多孔質エラストマーの製造方法。
4. 前記第一の方向溝の溝幅、前記第二の方向溝の溝幅、前記第一の方向溝相互間の間隔および前記第二の方向溝相互間の間隔は、それぞれ１．５ｍｍ以下とされている請求項３記載の多孔質エラストマーの製造方法。
5. 前記金型の前記柱状部の間に前記原料エラストマーを充填した後、前記エラストマーを架橋する段階をさらに有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多孔質エラストマーの製造方法。
6. 卓球ラケットのブレードに貼られるシート状の多孔質エラストマーの製造方法である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多孔質エラストマーの製造方法。
7. 全体として厚みのある面状をなす多孔質エラストマーであって、それぞれ厚さ方向に延びる多数の孔を有する多孔質エラストマー。
8. 各前記孔は当該多孔質エラストマーの厚さ方向に沿って断面積が変化する形状となっている請求項７記載の多孔質エラストマー。
9. 前記孔は当該多孔質エラストマーの面方向に関し第一の方向に整列するとともに、前記第一の方向に交差する第二の方向に整列している請求項７または８記載の多孔質エラストマー。
10. 前記孔の前記第一の方向に対し垂直な方向の幅および前記第二の方向に対し垂直な方向の幅並びに前記第一の方向に対し垂直な方向の前記孔相互間の間隔および前記第二の方向に対し垂直な方向の前記孔相互間の間隔は、それぞれ１．５ｍｍ以下とされている請求項９記載の多孔質エラストマー。
11. 前記孔は当該多孔質エラストマーの少なくとも一方の表面に開口している請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の多孔質エラストマー。
12. 卓球ラケットのブレードに貼られるシート状の多孔質エラストマーである請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の多孔質エラストマー。
    

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