JP2016083076A

JP2016083076A - 衝撃吸収材

Info

Publication number: JP2016083076A
Application number: JP2014216933A
Authority: JP
Inventors: 拓也永澤; Takuya Nagasawa
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】野球やソフトボールの捕手や審判のプロテクター等に配設される衝撃吸収材として、低反発性を有し且つ軽量な衝撃吸収材の提供を目的とする。【解決手段】ポリウレタンゲル等のゲル状素材１１に、粒径が０．５〜３ｍｍのポリスチレン発泡ビーズ等からなる樹脂製発泡ビーズ２１を、ゲル状素材の１００質量部に対して１〜７質量部の範囲で含有し、分散させて衝撃吸収材１０を構成し、低反発性と軽量性の両方を良好なものにした。【選択図】図１

Description

本発明は、低反発性及び軽量性が良好な衝撃吸収材に関する。

例えば、野球やソフトボール等において、捕手や審判等が装着するプロテクターなどには、ボール等が衝突した際の衝撃を低減するための衝撃吸収材が胸部等に使用されている。さらに、前記プロテクターにおいては、ボールが衝突して跳ね返った際に、ボールの跳ね返りを抑えて選手等がボールを捕球するまでの時間を短くし、次のプレーを迅速に行えるようにするため、反発性の低い衝撃吸収材が要求されている。

従来、前記プロテクターの胸部に、ゲル状素材をウレタン樹脂シートで被覆した構成からなるゲル状緩衝部材を設けたものがある（特許文献１）。
しかし、ゲル状素材を使用する従来の衝撃吸収材は重く、選手等の負担が大きい問題がある。

特開２０１２−１２５４０４号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、低反発性を有し、且つ軽量な衝撃吸収材の提供を目的とする。

請求項１の発明は、ゲル状素材に、該ゲル素材１００質量部に対し１〜７質量部の樹脂製発泡ビーズが分散してなる衝撃吸収材に係る。
請求項２の発明は、請求項１において、前記樹脂製発泡ビーズの粒径が０．５〜３ｍｍであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記樹脂製発泡ビーズの量が前記ゲル状素材１００質量部に対し２〜６質量部であることを特徴とする。

本発明によれば、ゲル状素材に、該ゲル素材１００質量部に対し１〜７質量部の樹脂製発泡ビーズが分散したものからなるため、ゲル状素材により低反発性が得られ、かつ樹脂製発泡ビーズの存在によって軽量性が得られる。
また、樹脂製発泡ビーズの粒径を０．５〜３ｍｍとすることにより、低反発性と軽量性をより良好なものにできる。
さらに、樹脂製発泡ビーズの量をゲル状素材１００質量部に対し２〜６質量部とすることにより、低反発性と軽量性の双方をより良好なものにできる。

本発明の一実施形態に係る衝撃吸収材の斜視図である。他の実施形態に係る衝撃吸収材を一部切り欠いて示す斜視図である。

図１に示す衝撃吸収材１０は、ゲル状素材１１に樹脂製発泡ビーズ２１が分散したものである。前記衝撃吸収材１０の形状は、特に限定されず、使用される製品や部位等に応じて最適な形状、例えば、図示のようなシート状、図示しないブロック状や円盤状、あるいは球状等とされる。

前記ゲル状素材１１としては、特に限定されないがポリウレタンゲルが好ましい。ポリウレタンゲルは、ポリオールとイソシアネートの混合物（２液性ポリウレタン液状エラストマー）を触媒の存在下、加熱硬化することにより得られる。前記ゲル素材１１の硬度は、アスカーＣ硬度計で、０〜３０が好ましい。

ポリオールとしては、通常のポリウレタンゲルの製造に使用されるものが用いられ、特に限定されない。例えば、１官能、２官能性及び／又は３官能性ポリオールの単体若しくは２種以上の混合物、並びに／或いは、末端に水酸基（ＯＨ）を含有するプレポリマー等が挙げられる。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール又はポリブタジエンポリオール等が挙げられる。特にポリエーテル系ポリオール（ポリアルキレンポリオール）は柔軟性、復元性が良好となり、好ましいものである。ポリオールは一種に限られず、二種以上を使用してもよい。

イソシアネートとしては、通常のポリウレタンゲルの製造に使用されるものが用いられ、特に限定されない。例えば、ポリイソシアネート化合物やその誘導体及び／又は末端にイソシアネート基を有するプレポリマー等が挙げられる。例えば、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート等が挙げられる。芳香族イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ（クルードＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート等が挙げられる。脂環族イソシアネートとしては、シロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添ＭＤＩ等が挙げられる。イソシアネートは一種に限られず、二種以上を使用してもよい。
ポリオールとイソシアネートの割合は、衝撃吸収材１０の硬度に影響を与え、ＮＣＯ／ＯＨの配合当量を０．５〜１．２程度とするのが好ましい。より好ましくは０．７〜０．９である。

触媒としては、通常のポリウレタンゲルの製造に使用されるものが用いられ、特に限定されない。例えば、アミン系触媒としては、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン等が挙げられる。有機系金属触媒としては、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、オクテン酸鉛、オクチル酸カリウム等が挙げられる。触媒は一種に限られず、二種以上を使用してもよい。触媒の量は、ポリオール１００質量部に対して０．１〜１．０質量部である。

樹脂製発泡ビーズ２１の材質は、特に限定されず、ポリスチレン発泡ビーズ、プロピレン発泡ビーズ等を挙げることができる。前記樹脂製発泡ビーズ２１の粒径は、０．５〜３ｍｍが好ましく、より好ましくは、０．５〜１．５ｍｍである。前記粒径範囲とすることにより、前記衝撃吸収材１０の軽量性及び低反発性を、より向上させることができる。前記樹脂製発泡ビーズ２１の比重は、０．０１〜０．５が好ましい。前記比重範囲とすることにより、前記衝撃吸収材１０の軽量性及び低反発性を、より向上させることができる。また、前記衝撃吸収材１０において前記樹脂発泡ビーズ２１の割合を大にすると軽量性を高めることができるが、成形性が低下するため、前記ゲル状素材１１の１００質量部に対して１〜７質量部である。軽量化、衝撃吸収、反発率のバランスの観点でより好ましくは、２〜６質量部である。２〜６質量部の樹脂発泡ビーズの混入により、単に密度を小さくして軽量化されるだけでなく、衝撃吸収、反発率を維持している。

衝撃吸収材の厚みは、樹脂発泡ビーズの粒子径の１．２倍〜１００倍が好ましく、１．６〜３０倍がより好ましい。また、樹脂発泡ビーズの粒子径は、衝撃吸収材の厚みの１／１．２〜１／１００が好ましく、１／１．６〜１／３０がより好ましい。
衝撃吸収材の厚みは、樹脂発泡ビーズの粒子径よりも大きくしたので、衝撃吸収、反発率に悪影響を及ぼすことはない。衝撃吸収材の厚みが、樹脂発泡ビーズの粒子径の１．２倍未満であると衝撃吸収材の衝撃吸収力が低下する恐れがある。樹脂発泡ビーズの粒子径にもよるが、衝撃吸収材の厚みは、１．０〜５０．０ｍｍが好ましい。より好ましくは、５〜１５ｍｍである。衝撃吸収材の厚みが、１．０ｍｍ未満だと衝撃吸収材として機能を果たしえない。５０ｍｍよりも厚くなるとプロテクターとして使うのには適さない。

前記衝撃吸収材１０の製造は、ゲル状素材の原料（ポリオールとイソシアネート及び触媒を含む）と樹脂製発泡ビーズ（発泡後の発泡ビーズ）との混合物を、離型剤が塗布された成形型のキャビティ内に充填し、加熱した後、脱型することにより行うことができる。加熱温度は、使用するゲル状素材に応じた最適な温度とされ、例えばポリウレタンゲルの場合には４０〜１２０℃が好ましい。

また、前記衝撃吸収材１０は、表面がゲル状素材１１により粘着性を有するため、使用される製品や部位等によっては、図２に示すように、前記衝撃吸収材１０の表面を樹脂フィルム３１で覆って粘着性を抑えたものとしてもよい。図２の例では、前記樹脂フィルム３１を、前記衝撃吸収材１０の一側表面を覆う樹脂フィルム３１Ａと、他側表面を覆う樹脂フィルム３１Ｂの２枚で構成し、前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂの周縁を前記衝撃吸収材１０の外周縁で溶着している。前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂとしては、衝撃吸収材１０の変形に対する追従性等を良好にするため、伸び率（ＪＩＳＫ７３１１）が３００％以上のものが好ましく、より好ましくは伸び率４００〜１０００％である。また、前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂの厚みは、前記衝撃吸収材１０の変形性を損なわないようにするため、１０〜５０μｍが好ましい。前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂの好ましい例として、前記ゲル状素材１１がポリウレタンゲルの場合に熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）フィルムを挙げる。前記ＴＰＵフィルムは、前記ポリウレタンゲルとの密着性が高く一体性が良好である。

前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂで表面を覆った衝撃吸収材１０の製造は、前記成形型のキャビティ面に一方の樹脂フィルム３１Ａをセットした後に、ゲル状素材の原料と樹脂製発泡ビーズ（発泡後の発泡ビーズ）との混合物をキャビティに充填し、混合物の表面に他方の樹脂フィルム３１Ｂを配置して加熱し、その後に脱型して衝撃吸収材１０の外周縁で両樹脂フィルム３１Ａ，３１Ｂを溶着し、その後に両樹脂フィルムの不要部分を切除することにより行うことができる。

前記加熱の温度は、前記ゲル状素材１１が硬化する温度、かつ前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂが溶融しない温度であり、前記ゲル状素材１１がポリウレタンゲル（二液性ポリウレタン液状エラストマー）であって、前記樹脂フィルム３１Ａ、３１Ｂが熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）フィルムの場合、６０〜１００℃が好ましく、その場合の加熱時間は３〜３０分が好ましい。

・実施例１
３官能ポリエーテルポリオール（重量平均分子量：６，０００、水酸基価：２８）を７０質量部と１官能ポリエーテルポリオール（重量平均分子量：３，３００、水酸基価：１７）を３０質量部投入し、そこへ金属触媒（スタナスオクトエート、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製）を０．３質量部投入する。そこへポリスチレン発泡ビーズ（粒径：０．５ｍｍ、比重：０．２、株式会社カネカ社製）を１質量部投入し、よく撹拌させた後にヘキサメチレンジイソシアネートを１２質量部加え、３０秒間撹拌した後に深さ１０ｍｍのキャビティへ充填した。この際、キャビティ面には厚み０．０３ｍｍ、硬度９０ＡのＴＰＵフィルムがセットされている。原料充填後、表面に他方のＴＰＵフィルムを配置して、８０℃にて加熱し、１５分後脱型してＴＰＵフィルムの不要部分を切除して厚み１０ｍｍの製品を作成した。

・実施例２
ポリスチレン発泡ビーズを２質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。
・実施例３
ポリスチレン発泡ビーズを３質量部投入する点以外はすべて実施例１と同様の操作により作成した。
・実施例４
ポリスチレン発泡ビーズを４質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。
・実施例５
ポリスチレン発泡ビーズを５質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。
・実施例６
ポリスチレン発泡ビーズを６質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。
・実施例７
ポリスチレン発泡ビーズを７質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。

・比較例１
樹脂製発泡ビーズを含まない衝撃吸収材を、実施例１と同様の成形条件で作成した。
・比較例２
ポリスチレン発泡ビーズを８質量部投入する点以外は実施例１と同様の成形条件で作成した。
・比較例３
比較例１とは異なる以下の配合として、実施例７の硬さと同程度の硬さからなる比較例３を作成した。
２官能ポリエーテルポリオール（重量平均分子量：１０，０００、水酸基価：１１）を５０質量部と２官能ポリエーテルポリオール（重量平均分子量：４，０００、水酸基価：２８）を３０質量部、１官能ポリエーテルポリオール（重量平均分子量：３，３００、水酸基価：１７）を２０質量部投入し、そこへ金属触媒（スタナスオクトエート、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製）を０．４質量部投入する。その後、よく撹拌させた後にヘキサメチレンジイソシアネートを１０質量部加え、３０秒間撹拌した後に深さ１０ｍｍのキャビティへ充填した。この際、キャビティ面には厚み０．０３ｍｍ、硬度９０ＡのＴＰＵフィルムがセットされている。原料充填後、表面に他方のＴＰＵフィルムを配置して、８０℃にて加熱し、１５分後脱型してＴＰＵフィルムの不要部分を切除して厚み１０ｍｍの製品を作成した。

実施例及び比較例の衝撃吸収材に対して、密度（ＪＩＳＫ７３１１）、衝撃吸収率、反発率、硬さを測定した。測定結果を表１に示す。
なお、衝撃吸収率は、厚み１０ｍｍの試験片に対して、落下試験器（吉田精機株式会社製、ＤＴ−２０５Ｈ）を用いて、高さ１．５ｍの位置から硬式用／高校試合球（ミズノ社製、１４５ｇ）を落下させ、以下の式で算出した。
衝撃吸収率（％）＝［（Ｌｂ−Ｌｓ）／Ｌｂ］×１００（％）
Ｌｂ：試験片をセットしないブランク状態での落下時の荷重（Ｎ）、Ｌｓ：試験片をセットした状態での落下時の荷重（Ｎ）
また、反発率は、反発高さを高速カメラで撮影して以下の式によって算出した。
反発率（％）＝［ｈ／ｈｍａｘ］×１００（％）
ｈ：落下物の反発高さ（ｍｍ）、ｈｍａｘ：落下高さ（ｍｍ）
硬さは、ＴＰＵフィルムを被覆した状態の衝撃吸収材について、アスカーＣの硬度計で、ＪＩＳＫ７３１２の規定に従って２５℃にて測定した。

実施例１〜７の衝撃吸収材は、樹脂製発泡ビーズを含まない比較例１の衝撃吸収材と比べて密度が１５〜６５％程度低く、非常に軽量である。また、衝撃吸収率については、実施例１〜７の衝撃吸収材は、比較例１の衝撃吸収材と比べて同等であり、衝撃吸収性が十分である。さらに、反発率については、実施例１〜７の衝撃吸収材は、比較例１の衝撃吸収材と比べて同等であり、低反発である。

また、樹脂製発泡ビーズがゲル状素材１００質量部に対し１質量部からなる実施例１の衝撃吸収材は、衝撃吸収率・反発率に関して、比較例１の衝撃吸収材と比べて同等であるが、密度が１５％程度低く、軽量化の程度が他の実施例よりも少ないものである。
また、樹脂製発泡ビーズがゲル状素材１００質量部に対し７質量部からなる実施例７の衝撃吸収材は、比較例１の衝撃吸収材と比べて密度が６５％程度低く軽量であるが、衝撃吸収率・反発率に関しては、他の実施例よりも劣るものであった。
また、樹脂製発泡ビーズの添加量が増えると、硬さが硬くなる。一方、衝撃吸収率は、樹脂製発泡ビーズの添加量が２〜６質量部の実施例２〜６では、衝撃吸収率が６０％を超え、反発率が２０％を下回り、高い衝撃吸収率と低反発が維持されている。
従って、樹脂製発泡ビーズがゲル状素材１００質量部に対し２〜６質量部の実施例２〜６は、密度と衝撃吸収率及び反発率を総合して判定すると、より好ましいものである。

また、樹脂製発泡ビーズがゲル状素材１００質量部に対し８質量部からなる比較例２の衝撃吸収材は、比較例１の衝撃吸収材と比べて密度が７０％程度低く軽量であるが、衝撃吸収率・反発率に関しては、比較例１の衝撃吸収材と比べて優位ではあるとは言えないものであった。
また、樹脂製発泡ビーズを含まない比較例３と樹脂製発泡ビーズを７質量部含む実施例７を比べると、硬さは同程度であるが、実施例７は比較例３よりも衝撃吸収率および反発率が、それぞれ格段に優れている。さらに、比較例３は密度が実施例７よりも高く、重いものである。
従来、硬さの異なる衝撃吸収材は、その硬度が硬くなるにつれて、衝撃吸収率が低下し、反発率も悪化（増加）する傾向にあった（比較例１と比較例３）。しかし、本発明では、上記の各実施例のように、硬度が硬くなっても、衝撃吸収率および反発率が、それぞれ格段に優れている。

このように、本発明の衝撃吸収材は、低反発性及び軽量性が良好であり、野球あるいはソフトボール用のプロテクターや、ボクシングミット、チャイルドシート等の衝撃吸収材として好適なものである。

１０衝撃吸収材
１１ゲル状素材
２１樹脂製発泡ビーズ
３１、３１Ａ、３１Ｂ樹脂フィルム

Claims

ゲル状素材に、該ゲル素材１００質量部に対し１〜７質量部の樹脂製発泡ビーズが分散してなる衝撃吸収材。
前記樹脂製発泡ビーズの粒径が０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
前記樹脂製発泡ビーズの量が前記ゲル状素材１００質量部に対し２〜６質量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収材。