JP2024501218A - 靴用のポリエチレンコポリマー及びターポリマー、並びにその方法 - Google Patents
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Abstract
エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合により酢酸ビニルから製造されるポリマー;任意選択で場合により二次発泡性ポリマー; 発泡剤、及び過酸化物を含むポリマー組成物が提供される。このようなポリマー組成物を製造する方法には、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルの混合物からのポリマー組成物、任意選択で場合によって二次発泡性ポリマー、発泡剤、及び過酸化物をブレンドすることが含まれる。
Description
本発明は、靴用のポリエチレンコポリマー及びターポリマー、並びにその方法に関する。
ポリオレフィンコポリマー、例えば、エチレン酢酸ビニル(EVA)は、フィルム、成形製品、フォームなどを含むさまざまな範囲の物品を製造するために使用され得る。一般に、ポリオレフィンは、幅広い用途における汎用性を考慮して、世界中で広く使用されているプラスチックである。EVAは、高い加工性、低い製造コスト、柔軟性、低密度、及びリサイクル可能性などの特徴を有しうる。しかしながら、EVA組成物は一般に、非常に柔らかい感触を有することが要求される製品の製造に使用することを可能にする、密度と硬度(硬さ)の組み合わせを有していない。
靴用のポリエチレンコポリマー及びターポリマー、並びにその方法を提供する。
<まとめ>
このまとめは、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を導入するために提供されている。このまとめは、特許請求している主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求している主題の範囲を制限するための補助として使用されることも意図していない。
このまとめは、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を導入するために提供されている。このまとめは、特許請求している主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求している主題の範囲を制限するための補助として使用されることも意図していない。
一つの側面では、本明細書に開示されている実施形態は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマー;発泡剤;及び、過酸化物を含むポリマー組成物に関する。
一つの側面では、本明細書に開示されている実施形態は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマー;発泡剤;及び過酸化物を含むポリマー組成物から調製される発泡した物品に関する。
別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、混合物からポリマー組成物をブレンドすることを含む方法に関し、その混合物は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマー;任意選択により場合によって二次発泡性ポリマー;発泡剤;及び、過酸化物を含む。
特許請求している主題の他の側面及び利点は、以下の説明及び添付している特許請求の範囲から明らかになるであろう。
一つの側面では、本明細書において開示されている実施形態は、エチレンと1種以上の分岐したビニルエステルモノマーから調製されるコポリマー、並びに、エチレン、分岐したビニルエステル、及び酢酸ビニルから調製されるターポリマーを含むポリマー組成物に関する。1つ又は複数の実施形態では、ポリマー組成物を膨張させて、良好な特性の組みあわせ、例えば、良好な弾性及び良好な圧縮性をもつ低い硬度及び低い密度などの特性の良好な組み合わせを有する物品を製造することができる。そのようなポリマー組成物は、履物(フットウェア)を含めたさまざまな用途において有用であり得る。
本開示によるポリマー組成物は、エチレンと1種以上の分岐したビニルエステルを様々な比率で組み込んでいるコポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリマー組成物は、高圧重合プロセスにおいて追加のコモノマーの存在下で、エチレンと分岐したビニルエステルを反応させることによって調製することができる。他の実施形態では、ターポリマーは、酢酸ビニルモノマーを追加で組み込むことによって同様に調製することができる。1つ以上の実施形態において、ポリマー組成物は、石油及び/又は再生可能資源に由来するモノマーから生成されたポリマーを含むことができる。
<ポリマー組成物>
1つ以上の実施形態において、本明細書に開示されているポリマー組成物は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマーを適切な量で含む。いくつかの実施形態においては、ポリマー組成物は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマーを50~100phr(樹脂100部当たりの部数)で含む。エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されたポリマーは、50、55、60、65、70、又は75phrのうちの1つの下限、並びに、80、85、90、95、及び100phrの上限を有することができ、ここで、任意の下限を、数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
1つ以上の実施形態において、本明細書に開示されているポリマー組成物は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマーを適切な量で含む。いくつかの実施形態においては、ポリマー組成物は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されるポリマーを50~100phr(樹脂100部当たりの部数)で含む。エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから製造されたポリマーは、50、55、60、65、70、又は75phrのうちの1つの下限、並びに、80、85、90、95、及び100phrの上限を有することができ、ここで、任意の下限を、数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本明細書において開示されているポリマー組成物は、0.1phr、0.5phr、1phr、2phr、3phr、4phr、5phr、6phr、7phr、8phr、又は9phrのうちの1つの下限、並びに、10phr、11phr、12phr、13phr、14phr、又は15phrのいずれかの上限とからの範囲の量で発泡剤を含むことができ、この場合に、任意の下限を、任意の数値的に整合性のある上限と組み合わせることができる。
本明細書において開示されているポリマー組成物は、0.1phr、0.4phr、1phr、1.6phr、2.2phr、又は2.8phrのうちの1つの下限、並びに、3.4phr、4phr、4.6phr、5.2phr、6phr、又は10phrのうちの1つの上限の範囲の量で過酸化物を含むことができ、この場合、任意の下限を、任意の数値的に整合性のある上限と組み合わせることができる。
本明細書に開示されているポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0.1phr、0.2phr、0.5phr、1.0phr、1.5phr、2.0phr、又は2.5phrのうちの1つの下限、並びに3.0phr、3.5phr、4.0phr、4.5phr、又は5.0phrのうちの1つの上限の範囲の量で発泡剤の促進剤を含んでいてもよく、この場合、任意の下限を、任意の数値的に整合性のある上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0.1~80phrの範囲の量で二次発泡性ポリマーを含んでもよい。二次発泡性ポリマーの含有量は、0.1phr、1phr、5phr、10phr、20phr、又は30phrのいずれかから選択される下限値から、50phr、60phr、65phr、70phr、又は80phrから選択される上限値までの範囲であり、この場合、任意の下限値を任意の上限値と組み合わせることができる。
本明細書において開示されるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0.01phr、0.1phr、0.5phr、1.0phr、2.0phr、5phr、10phr、15phr、20phr、及び25phrのうちの1つの下限、及び35prh、40phr、45phr、50phr、55phr、60phr、65phr、70phr、又は75phrのいずれかの上限の範囲の量で、少なくとも1つの充填剤(フィラー)又はナノ充填剤(ナノフィラー)を含んでいてもよく、この場合、任意の下限を、数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0~10phrの範囲で架橋助剤を含むことができる。この架橋助剤は、0phr、0.5phr、1.0phr、1.5phr、2.0phr、3.0phr、4.0phr、及び5.0phrのうちの1つの下限、並びに、6.0phr、7.0phr、8.0phr、8.5phr、9.0phr、10.0phrのうちの1つの上限の範囲の量で存在することができ、この場合、任意の下限は、数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0~60phrの範囲で他のエラストマーを含んでいてもよい。このエラストマーは、0phr、5phr、10phr、15phr、20phr、25phr、及び30phrのうちの1つの下限、並びに、35phr、40phr、45phr、50phr、55phr、及び60phrのうちの1つの上限の範囲の量で存在することができ、ここで、任意の下限を、数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0~20phrの範囲の量で可塑剤を含んでいてもよい。この可塑剤は、0phr、1.0phr、2.0phr、5.0phr、8.0phr、及び10.0phrのうちの1つの下限、並びに、12phr、15phr、18phr、19phr、及び20phrのいずれかの上限の範囲の量で存在することができ、この場合、任意の下限を数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、0~20phrの範囲の量でワックスを含んでいてもよい。このワックスは、0phr、1.0phr、2.0phr、5.0phr、8.0phr、及び10.0phrのうちの1つの下限、並びに、12phr、15phr、18phr、19phr、及び20phrのいずれかの上限の範囲の量で存在することができ、この場合、任意の下限を数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意選択により場合によっては、耐摩耗性添加剤、例えば、ポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)を含めたポリシロキサンを0~20phrの範囲で含んでもよい。この耐摩耗性添加剤は、0phr、1.0phr、2.0phr、5.0phr、8.0phr、及び10.0phrのうちの1つの下限、並びに12phr、15phr、18phr、19phr、及び20phrのうち1つの上限の範囲の量で存在することができ、この場合、任意の下限を数値的に整合性のある任意の上限と組み合わせることができる。
<分岐したビニルエステルモノマー及びそれから製造されるポリマー>
上述したように、ポリマー組成物は、分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーを含んでいてもよい。1つ以上の実施形態において、分岐したビニルエステルには、分岐したアルキル酸の異性体混合物から生成される分岐したビニルエステルが含まれ得る。本開示による分岐したビニルエステルは、一般化学式(I)を有し得る:
(式中、R1、R2、及びR3は、C3~C20の範囲の組み合わされた炭素数(合計された炭素数)を有する)。
いくつかの実施形態では、R1、R2、及びR3はすべて、さまざまな程度の分岐を有するアルキル鎖であってよく、あるいは、いくつかの実施形態では、R1、R2、及びR3の下位の組(サブセット)は、水素、アルキル、又はアリールからなる群から独立に選択できる。
いくつかの実施形態では、R1、R2、及びR3はすべて、さまざまな程度の分岐を有するアルキル鎖であってよく、あるいは、いくつかの実施形態では、R1、R2、及びR3の下位の組(サブセット)は、水素、アルキル、又はアリールからなる群から独立に選択できる。
1つ以上の実施形態において、分岐したビニルエステルは、一般化学式(II)を有し得る:
(式中、R4及びR5は、6又は7の組み合わせた炭素数(合計された炭素数)を有する)。また、上記ポリマー組成物は、GPCによって得られる5kDa~10000kDaの範囲の数平均分子量(Mn)を有する。1つ以上の実施形態では、R4及びR5は、6未満又は7より大きな組み合わせた炭素数を有してもよく、また、ポリマー組成物は、10000kDa以下のMnを有しうる。すなわち、Mnが5kDa未満である場合は、R4及びR5は、6未満又は7より大きな組み合わせ炭素数を有しうるが、Mnが5kDaを超える場合、例えば5~10000kDaの範囲内である場合は、R4及びR5は6又は7の組みあわせ炭素数を含み得る。特定の実施形態では、R4及びR5は7の組みあわせ炭素数を有し、かつ、Mnは5~10000kDaの範囲であり得る。さらに、1つ以上の特定の実施形態では、式(II)によるビニルカルボニルを酢酸ビニルと組み合わせて使用することができる。
分岐したビニルエステルの例には、以下の化学構造を有するモノマー (その誘導体を含む) が含まれる。
1つ以上の実施形態において、ポリマー組成物は、石油及び/又は再生可能資源に由来するモノマーから生成されたポリマーを含み得る。
1つ以上の実施形態において、分岐したビニルエステルは、ネオノナン酸、ネオデカン酸などのビニルエステルを含む、モノマー及びコモノマーの混合物を含み得る。いくつかの実施形態では、分岐したビニルエステルは、Hexion(登録商標)chemicals社から市販されているKoch合成によって調製されたVersatic(登録商標)酸EH、Versatic(登録商標)酸9、及びVersatic(登録商標)酸10を含む、Versatic(登録商標)酸シリーズの第三級カルボン酸を含み得る。
本開示による、分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又ターポリマーは、プロトン核磁気共鳴(1H NMR)及び炭素13核磁気共鳴(13C NMR)によって測定される、所定の質量パーセントのエチレンを含むことができ、その量は、70質量%、75質量%、及び80質量%のうちの1つから選択される下限値から、85質量%、90質量%、95質量%、99.9質量%、及び99.99質量%の1つから選択される上限値までの範囲であり、この場合、任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
本開示による分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、1H NMR及び13C NMRによって測定される所定の質量パーセントの上記式(I)及び(II)のモノマーなどのビニルエステルモノマーを含むことができ、その量は、0.01質量%、0.1質量%、1質量%、5質量%、10質量%、20質量%、又は30質量%の1つから選択される下限から、50質量%、60質量%、70質量%、80質量%、89.99質量%、又は90質量%から選択される上限の範囲であり、この場合、任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
いくつかの実施形態では、本開示による、分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、1H NMR及び13C NMRによって測定される所定の質量パーセントの酢酸ビニルを任意選択により含んでいてもよく、その量は、0.01質量%、0.1質量%、1質量%、5質量%、10質量%、20質量%、又は30質量%の1つから選択される下限から、50質量%、60質量%、70質量%、80質量%、又は89.99質量%から選択される上限の範囲であり、この場合、任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。酢酸ビニル及びビニルエステルモノマーを含むポリマーサンプルについては、含有量は、定量13C NMRを使用して決定され、なぜなら、1H NMRは、正確な積分のためには、カルボニル及びアルキル領域の両方に顕著なオーバーラップを含むからである。分岐したビニルエステルと酢酸ビニルが組み込まれている証拠は、13C NMRスペクトル(TCE-D2,393.1K,125MHz)のカルボニル領域(170~180ppm)及びアルキル領域(0~50ppm)の両方で見られる。1H NMRスペクトル(TCE-D2,393.2K,500MHz)は、酢酸ビニル及び分岐したビニルエステル(4.7~5.2ppm)及びエチレン(1.2~1.5ppm)のピーク、並びに分岐したビニルエステルモノマー上の長いアルキル鎖を示すアルキル領域(0.5~1.5ppm)にある追加のピークを示す。1H NMR及び13C NMRスペクトルに見られるピークの相対強度を使用して、コポリマー/ターポリマー中の分岐したビニルエステル及び酢酸ビニルのモノマー組み込みを計算する。
本開示による分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定されるキロダルトン(kDa)単位で所定の数平均分子量(Mn)を有することができ、数平均分子量は、1kDa、5kDa、10kDa、15kDa、及び20kDaの1つから選択される下限から、40kDa、50kDa、100kDa、300kDa、500kDa、1000kDa、5000kDa、及び10000kDaの1つから選択される上限までの範囲であり、この場合、任意の下限を任意の上限を組み合わせることができる。
本開示による分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、GPCによって測定されるキロダルトン(kDa)単位で所定の重量平均分子量(Mw)を有することができ、重量分子量は、1kDa、5kDa、10kDa、15kDa、及び20kDaの1つから選択される下限から、40kDa、50kDa、100kDa、200kDa、300kDa、500kDa、1000kDa、5000kDa、及び10000kDaの1つから選択される上限までの範囲であり、この場合、任意の下限を任意の上限を組み合わせることができる。
本開示による分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、GPCによって測定される所定の分子量分布(MWD,Mnに対するMwの比として定義される)を有することができ、その値は、1、2、5、又は10のうちいずれかの下限、及び20、30、40、50、又は60のうちいずれかの上限を有し、この場合、任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
GPC分析は、赤外線検出器IR5及び4ブリッジキャピラリー粘度計(これらの両方ともPolymerChar製)、並びにWyatt製の8角度光散乱検出器による三重検出と組み合わせたゲル浸透クロマトグラフィーで実施することができる。東ソー製の混合床の13μmの4本のカラムのセットを140℃の温度で使用しうる。試験は以下の条件で行うことができる:1mg/mLの濃度、1mL/分の流速、それぞれ160℃及び90分の溶解温度及び溶解時間、並びに200μLの注入量。使用した溶媒は、100ppmのBHTで安定化されたTCB(トリクロロベンゼン)だった。
1つ又は複数の実施形態において、本開示による分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマーは、反応器中で、エチレン及び1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び場合によっては酢酸ビニルコモノマーを重合させることによって調製することができ、これは例えば米国特許出願公開第2021/0102014号明細書に記載されているとおりであり、その全体を参照により本明細書に援用する。ラジカル開始剤の存在下でコモノマー類を反応させる方法として、溶液相重合、加圧ラジカル重合、塊状重合(バルク重合)、乳化重合、及び懸濁重合を含めた当技術分野における任意の適切な方法を挙げることができる。いくつかの実施形態では、反応器は、低圧重合システムとして知られる、150℃未満の温度及び500バール未満の圧力でのバッチ式オートクレーブ反応器であることができる。いくつかの実施形態では、コモノマー類及び1種以上のフリーラジカル重合開始剤が、高圧重合システムとして知られる、150℃より高い温度及び1500バールより高い圧力における連続プロセス又はバッチプロセスにおいて重合される。高圧条件下で製造されたコポリマー及びターポリマーは、5~40kDaの数平均分子量、5~400kDaの重量平均分子量、及び2~10のMWDを有しうる。
1つ又は複数の実施形態において、上記の反応は低圧重合プロセスにおいて実施され、この場合、エチレン及び1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、並びに任意選択により場合によっては酢酸ビニルコモノマーが、不活性溶媒及び/又は1つ若しくは複数の液体モノマーの液相中で重合される。一実施形態において、重合は、重合ゾーンの体積1リットル当たり、1つ又は複数のフリーラジカル重合用開始剤の総量として計算して約0.001~約0.01ミリモルの量でフリーラジカル重合用開始剤を含む。重合ゾーン内のエチレンの量は、主に、約20バール~約100バールの範囲の反応器の全圧、及び約20℃~約125℃の範囲の温度に応じて変わる。本開示による重合プロセスの液相は、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルコモノマー、フリーラジカル重合用の開始剤、並びに任意選択により場合によって1つ又は複数の溶媒、例えば、テトラヒドロフラン(THF)、クロロホルム、ジクロロメタン(DCM)、ジメチルスルホキシド (DMSO)、炭酸ジメチル(DMC)、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸エチル(EtOAc)、アセトニトリル、トルエン、キシレン、エーテル、ジオキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ベンゼン、又はアセトンを含むことができる。低圧条件下で製造されたコポリマー及びターポリマーは、2~20kDaの数平均分子量、4~100kDaの重量平均分子量、及び2~5のMWDを示しうる。
<二次発泡性ポリマー>
先に記載したように、1つ以上の実施形態によるポリマーは、任意選択により場合によって二次発泡性ポリマーを含むことができる。
先に記載したように、1つ以上の実施形態によるポリマーは、任意選択により場合によって二次発泡性ポリマーを含むことができる。
二次発泡性ポリマーは、特定の実施形態においては、様々なタイプのポリオレフィンポリマーを含むことができる。1つ以上の実施形態において、二次発泡性ポリマーは、ポリオレフィン、エチレンベースのポリマー(エチレン及び分岐したビニルエステルモノマーを含む上記コポリマー又はターポリマーとは異なるもの)、プロピレンベースのポリマー、及びそれらの組み合わせから選択することができる。1つ以上の実施形態において、二次発泡性ポリマーは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレンと1種以上のC3~C20アルファオレフィンとのコポリマー、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、エチレン-アクリル酸メチルコポリマー、エチレン-アクリル酸ブチルコポリマー、エチレン-プロピレンコポリマー、エチレン-プロピレン-ジエンコポリマー、熱可塑性エチレンエラストマー、メタロセンポリマー、ポリエーテルブロックアミドコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、それらの塩素化誘導体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
特定の実施形態においては、二次発泡性ポリマーは、1H NMR及び13C NMRによって測定して、0.01質量%、0.1質量%、1質量%、5質量%、10質量%、又は15質量%の1つから選択される下限から、20質量%、25質量%、30質量%、35質量%、40質量%、又は50質量%から選択される上限の範囲にある質量パーセントの酢酸ビニルを含むことができるエチレン-酢酸ビニルコポリマーであり、ここで 任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
<過酸化物(パーオキシド)>
本開示によるポリマー組成物は、ポリマー加工(ポリマープロセス)中にフリーラジカルを生成することができる1つ以上の過酸化物を含むことができる。1つ以上の実施形態において、過酸化物反応剤には、二官能性過酸化物、例えば、ベンゾイルペルオキシド;ジクミルペルオキシド; ジ-tert-ブチルペルオキシド; OO-tert-アミルO-2-エチルヘキシルモノペルオキシカーボネート; tert-ブチルクミルペルオキシド; tert-ブチル3,5,5-トリメチルヘキサノエートペルオキシド; tert-ブチルペルオキシドベンゾエート; 2-エチルヘキシルカーボネートtert-ブチルペルオキシド; 2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシド)ヘキサン; 1,1-ジ(tert-ブチルペルオキシド)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン; 2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシド)ヘキシン-3; 3,3,5,7,7-ペンタメチル-1,2,4-トリオキセパン; ブチル 4,4-ジ(tert-ブチルペルオキシド)バレレート; ジ(2,4-ジクロロベンゾイル)ペルオキシド; ジ(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド; ペルオキシドジ(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、などが含まれうる。
本開示によるポリマー組成物は、ポリマー加工(ポリマープロセス)中にフリーラジカルを生成することができる1つ以上の過酸化物を含むことができる。1つ以上の実施形態において、過酸化物反応剤には、二官能性過酸化物、例えば、ベンゾイルペルオキシド;ジクミルペルオキシド; ジ-tert-ブチルペルオキシド; OO-tert-アミルO-2-エチルヘキシルモノペルオキシカーボネート; tert-ブチルクミルペルオキシド; tert-ブチル3,5,5-トリメチルヘキサノエートペルオキシド; tert-ブチルペルオキシドベンゾエート; 2-エチルヘキシルカーボネートtert-ブチルペルオキシド; 2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシド)ヘキサン; 1,1-ジ(tert-ブチルペルオキシド)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン; 2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシド)ヘキシン-3; 3,3,5,7,7-ペンタメチル-1,2,4-トリオキセパン; ブチル 4,4-ジ(tert-ブチルペルオキシド)バレレート; ジ(2,4-ジクロロベンゾイル)ペルオキシド; ジ(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド; ペルオキシドジ(tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、などが含まれうる。
過酸化物には、以下のものが含まれる:ベンゾイルペルオキシド、2,5-ジ(クミルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、2,5-ジ(クミルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキシン-3,4-メチル-4-(t- ブチルペルオキシ)-2-ペンタノール、ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルペルオキシピバレート、tert-ブチルペルオキシネオデカノエート、t-ブチルペルオキシベンゾエート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、4-メチル-4-(t-アミルペルオキシ)-2-ペンタノール、4-メチル-4-(クミルペルオキシ)-2-ペンタノール、4-メチル-4-(t-ブチルペルオキシ)-2-ペンタノン、4-メチル-4-(t-アミルペルオキシ)-2-ペンタノン、4-メチル-4-(クミルペルオキシ)-2-ペンタノン、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-2,5-ジ(t-アミルペルオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-アミルペルオキシ)ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2-t-ブチルペルオキシ-5-ヒドロペルオキシヘキサン、2,5-ジメチル-2-クミルペルオキシ-5-ヒドロペルオキシヘキサン、2,5-ジメチル-2-t-アミルペルオキシ-5-ヒドロペルオキシヘキサン、m/p-α,α-ジ[(t-ブチルペルオキシ)イソプロピル]ベンゼン、1,3,5-トリス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,3,5-トリス(t-アミルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,3,5-トリス(クミルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ[1,3-ジメチル-3-(t-ブチルペルオキシ)ブチル]カーボネート、ジ[1,3-ジメチル-3-(t-アミルペルオキシ)ブチル]カーボネート、ジ[1,3-ジメチル -3-(クミルペルオキシ)ブチル]カーボネート、ジ-t-アミルペルオキシド、t-アミルクミルペルオキシド、t-ブチルイソプロペニルクミルペルオキシド、2,4,6-トリ(ブチルペルオキシ)-s-トリアジン、1,3,5-トリ[1-(t-ブチルペルオキシ)-1-メチルエチル]ベンゼン、1,3,5-トリ[(t-ブチルペルオキシ)イソプロピル]ベンゼン、1,3-ジメチル-3-(t-ブチルペルオキシ)ブタノール、1,3-ジメチル-3-(t-アミルペルオキシ)ブタノール、ジ(2-フェノキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジミリスチルペルオキシジカーボネート、ジベンジルペルオキシジカーボネート、ジ(イソボルミル)ペルオキシジカーボネート、3-クミルペルオキシ-1,3-ジメチルブチルメタクリレート、3-t-ブチルペルオキシ-1,3-ジメチルブチルメタクリレート、3-t-アミルペルオキシ-1,3-ジメチルブチルメタクリレート、トリ(1,3-ジメチル-3-t-ブチルペルオキシブチルオキシ)ビニルシラン、1,3-ジメチル-3-(t-ブチルペルオキシ)ブチル N-[1-[3-(1-メチルエテニル)-フェニル)1-メチルエチル]カルバメート、1,3-ジメチル-3-(t-アミルペルオキシ)ブチルN-[1-{3-(1-メチルエテニル)-フェニル}-1-メチルエチル]カルバメート、1,3-ジメチル-3-(クミルペルオキシ)ブチルN-[1-{3-(1-メチルエテニル)-フェニル}-1-メチルエチル]カルバメート、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル4,4-ジ(t -アミルペルオキシ)バレレート、エチル 3,3-ジ(t-ブチルペルオキシ)ブチレート、2,2-ジ(t-アミルペルオキシ)プロパン、3,6,6,9,9-ペンタメチル-3-エトキシカルボニルメチル-1,2,4,5-テトラオキサシクロノナン、n-ブチル 1-4,4-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレレート、エチル-3,3-ジ(t-アミルペルオキシ)ブチレート、ベンゾイルペルオキシド、OO-t-ブチル-O-ハイドロジェンモノペルオキシスクシネート、OO-t-アミル-O-ハイドロジェンモノペルオキシスクシネート、3,6,9トリエチル-3,6,9-トリメチル-1,4,7-トリペルオキシノナン(又は、メチルエチルケトンペルオキシド環状三量体)、メチルエチルケトンペルオキシド環状二量体、3,3,6,6,9,9-ヘキサメチル-1,2,4,5-テトラオキサシクロノナン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーベンゾエート、t-ブチルペルオキシアセテート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-アミルペルベンゾエート、t-アミルペルオキシアセテート、t-ブチルペルオキシイソブチレート、3-ヒドロキシ-1,1-ジメチルt-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート、OO-t-アミル-O-ハイドロジェン-モノペルオキシスクシネート、OO-t-ブチル-O-ハイドロジェン-モノペルオキシスクシネート、ジ-t-ブチルジペルオキシフタレート、t-ブチルペルオキシ(3,3,5-トリメチルヘキサノエート)、1,4-ビス(t-ブチルペルオキシカルボ)シクロヘキサン、t-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシ-(シス-3-カルボキシ)プロピオネート、アリル3-メチル-3-t-ブチルペルオキシブチレート、 OO-t-ブチル-O-イソプロピルモノペルオキシカーボネート、OO-t-ブチル-O-(2-エチルヘキシル)モノペルオキシカーボネート、1,1,1-トリス[2-(t-ブチルペルオキシ-カルボニルオキシ)エトキシメチル]プロパン、1,1,1-トリス[2-(t-アミルペルオキシ-カルボニルオキシ)エトキシメチル]プロパン、1,1,1-トリス[2-(クミルペルオキシ-カルボニルオキシ)エトキシメチル]プロパン、OO-t-アミル-O-イソプロピルモノペルオキシカーボネート、 ジ(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド、ジ(3-メチルベンゾイル)ペルオキシド、ジ(2-メチルベンゾイル)ペルオキシド、ジデカノイルペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、2,4-ジブロモベンゾイルペルオキシド、コハク酸ペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ジ(2,4-ジクロロ-ベンゾイル)ペルオキシド、及びそれらの組み合わせ。
<架橋助剤>
架橋助剤をポリマー組成物に配合できることも想定される。架橋助剤は架橋のための追加の反応部位を作り出し、これが、過酸化物の添加のみによって通常得られる架橋度から、ポリマーの架橋度を大幅に高めることを可能にする。一般に、助剤は、架橋速度を高める。1つ又は複数の実施形態において、架橋助剤として、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリメチロールプロパン-トリス-メタクリレート(TRIM)、トリアリルシアヌレート(TAC)、三官能性(メタ)アクリル酸エステル(TMA)、N,N’-m-フェニレンジマレイミド(PDM)、ポリ(ブタジエン)ジアクリレート(PBDDA)、高ビニルポリ(ブタジエン)(HVPBD)、ポリトランスオクテナマーゴム(TOR)(Vestenamer(登録商標))、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
架橋助剤をポリマー組成物に配合できることも想定される。架橋助剤は架橋のための追加の反応部位を作り出し、これが、過酸化物の添加のみによって通常得られる架橋度から、ポリマーの架橋度を大幅に高めることを可能にする。一般に、助剤は、架橋速度を高める。1つ又は複数の実施形態において、架橋助剤として、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリメチロールプロパン-トリス-メタクリレート(TRIM)、トリアリルシアヌレート(TAC)、三官能性(メタ)アクリル酸エステル(TMA)、N,N’-m-フェニレンジマレイミド(PDM)、ポリ(ブタジエン)ジアクリレート(PBDDA)、高ビニルポリ(ブタジエン)(HVPBD)、ポリトランスオクテナマーゴム(TOR)(Vestenamer(登録商標))、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
<発泡剤>
本開示によるポリマー組成物は、発泡したポリマー組成物及び発泡体(フォーム)を生成するために、1つ又は複数の発泡剤を含むことができる。発泡剤として、固体、液体、又は気体の発泡剤が挙げられる。固体発泡剤を利用する実施形態においては、発泡剤を粉末又は顆粒として、ポリマー組成物と組み合わせることができる。
本開示によるポリマー組成物は、発泡したポリマー組成物及び発泡体(フォーム)を生成するために、1つ又は複数の発泡剤を含むことができる。発泡剤として、固体、液体、又は気体の発泡剤が挙げられる。固体発泡剤を利用する実施形態においては、発泡剤を粉末又は顆粒として、ポリマー組成物と組み合わせることができる。
本開示における発泡剤として、ポリマー加工温度において分解し、N2、CO、CO2などの発泡ガスを放出する化学発泡剤が挙げられる。化学発泡剤の例には有機発泡剤が含まれ、それには、ヒドラジン類、例えば、トルエンスルホニルヒドラジン、ヒドラジド類、例えば、オキシジベンゼンスルホニルヒドラジド、ジフェニルオキシド-4,4'-ジスルホン酸ヒドラジドなど、硝酸塩、アゾ化合物、例えば、アゾジカルボンアミド、シアノ吉草酸、アゾビス(イソブチロニトリル)、及びN-ニトロソ化合物、及び他の窒素ベースの材料、並びに当技術分野で知られている他の化合物が含まれる。
無機化学発泡剤としては、炭酸塩、例えば、炭酸水素ナトリウム(重炭酸ナトリウム)、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウムなどが挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、クエン酸、乳酸、又は酢酸などの弱有機酸と組み合わせて使用してもよい。
<発泡剤促進剤>
本開示によるポリマー組成物は、関連する活性化温度を低下させることによって発泡剤の作用を増強又は開始させる1つ又は複数の発泡促進剤(キッカーとしても知られる)を含み得る。たとえば、選択した発泡剤が 170℃より高い温度、たとえば220℃以上において反応又は分解し、活性化温度まで加熱された場合に周囲のポリマーが分解する場合には、発泡促進剤を使用しうる。発泡促進剤には、選択された発泡剤を活性化することができる任意の適切な発泡促進剤が含まれ得る。1つ以上の実施形態において、適切な発泡促進剤としては、カドミウム塩、カドミウム-亜鉛塩、鉛塩、鉛-亜鉛塩、バリウム塩、バリウム-亜鉛(Ba-Zn)塩、酸化亜鉛、二酸化チタン、トリエタノールアミン、ジフェニルアミン、 スルホン化芳香族酸及びその塩などが挙げられる。
本開示によるポリマー組成物は、関連する活性化温度を低下させることによって発泡剤の作用を増強又は開始させる1つ又は複数の発泡促進剤(キッカーとしても知られる)を含み得る。たとえば、選択した発泡剤が 170℃より高い温度、たとえば220℃以上において反応又は分解し、活性化温度まで加熱された場合に周囲のポリマーが分解する場合には、発泡促進剤を使用しうる。発泡促進剤には、選択された発泡剤を活性化することができる任意の適切な発泡促進剤が含まれ得る。1つ以上の実施形態において、適切な発泡促進剤としては、カドミウム塩、カドミウム-亜鉛塩、鉛塩、鉛-亜鉛塩、バリウム塩、バリウム-亜鉛(Ba-Zn)塩、酸化亜鉛、二酸化チタン、トリエタノールアミン、ジフェニルアミン、 スルホン化芳香族酸及びその塩などが挙げられる。
<エラストマー>
本開示の1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、1つ以上のエラストマーを含み得る。本開示によるエラストマーとしては、天然ゴム、ポリイソプレン(IR)、スチレン及びブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエン、ニトリルゴム(NBR);ポリオレフィンゴム、例えば、エチレンプロピレンゴム(EPDM、EPM)等;アクリルゴム;ハロゲンゴム、例えば、ハロゲン化ブチルゴム(これには、臭素化ブチルゴム及び塩素化ブチルゴムが含まれる)、臭素化イソブチレン、ポリクロロプレンなど;シリコーンゴム、例えば、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム等;含硫黄ゴム、例えば、多硫化ゴム;フッ素ゴム;熱可塑性ゴム、例えば、スチレン、ブタジエン、イソプレン、エチレン及びプロピレンに基づくエラストマー、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)、スチレン-ブチレン-スチレン(SBS)など;エステル系エラストマー;ポリウレタンエラストマー;ポリアミドエラストマーなどのうちの1つ又は複数が挙げられる。
本開示の1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、1つ以上のエラストマーを含み得る。本開示によるエラストマーとしては、天然ゴム、ポリイソプレン(IR)、スチレン及びブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエン、ニトリルゴム(NBR);ポリオレフィンゴム、例えば、エチレンプロピレンゴム(EPDM、EPM)等;アクリルゴム;ハロゲンゴム、例えば、ハロゲン化ブチルゴム(これには、臭素化ブチルゴム及び塩素化ブチルゴムが含まれる)、臭素化イソブチレン、ポリクロロプレンなど;シリコーンゴム、例えば、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム等;含硫黄ゴム、例えば、多硫化ゴム;フッ素ゴム;熱可塑性ゴム、例えば、スチレン、ブタジエン、イソプレン、エチレン及びプロピレンに基づくエラストマー、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)、スチレン-ブチレン-スチレン(SBS)など;エステル系エラストマー;ポリウレタンエラストマー;ポリアミドエラストマーなどのうちの1つ又は複数が挙げられる。
<可塑剤>
1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、可塑剤を含んでいてもよい。 可塑剤はフタル酸系のもの、例えば、DOP、DOA、DINP、DEHP、DPHP、DIDP、DIOP、DEP、DIBPなど;アジピン酸系のもの、例えば、DEHA、DMAD、DBS、DBM、DIBMなど;バイオ系のもの、例えば、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、リシノール酸メチル、大豆油、エポキシ化大豆油、他の植物油など、トリメリテート類、アゼレート類、ベンゾエート類、スルホンアミド類、有機ホスフェート類、グリコール及びポリエーテル類、高分子可塑剤、ポリブテンなどであってよい。
1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、可塑剤を含んでいてもよい。 可塑剤はフタル酸系のもの、例えば、DOP、DOA、DINP、DEHP、DPHP、DIDP、DIOP、DEP、DIBPなど;アジピン酸系のもの、例えば、DEHA、DMAD、DBS、DBM、DIBMなど;バイオ系のもの、例えば、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、リシノール酸メチル、大豆油、エポキシ化大豆油、他の植物油など、トリメリテート類、アゼレート類、ベンゾエート類、スルホンアミド類、有機ホスフェート類、グリコール及びポリエーテル類、高分子可塑剤、ポリブテンなどであってよい。
<ワックス>
1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びナノクリスタリンワックス、天然ワックス(ミツバチ、カルナバ、セレシンなど)、石油ワックスなどのワックスを含んでいてもよい。
1つ以上の実施形態によるポリマー組成物は、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びナノクリスタリンワックス、天然ワックス(ミツバチ、カルナバ、セレシンなど)、石油ワックスなどのワックスを含んでいてもよい。
<フィラー、ナノフィラー、及び添加剤>
本開示によるポリマー組成物は、ブレンド時にポリマー組成物に添加したときに、様々な物理特性及び化学特性を改変するフィラー、ナノフィラー、及び添加剤を含むことができ、それには、1つ又は複数のポリマー添加剤、例えば、加工助剤、潤滑剤、帯電防止剤、透明化剤、核剤、ベータ核剤、スリップ剤、酸化防止剤、相溶化剤、制酸剤、光安定剤(例えば、HALS)、IR吸収剤、増白剤、無機充填剤、有機及び/又は無機染料、ブロッキング防止剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、殺生物剤、接着促進剤、金属酸化物、無機充填剤、流動促進剤、油、酸化防止剤、抗オゾン剤、促進剤、及び加硫剤、が含まれる。
本開示によるポリマー組成物は、ブレンド時にポリマー組成物に添加したときに、様々な物理特性及び化学特性を改変するフィラー、ナノフィラー、及び添加剤を含むことができ、それには、1つ又は複数のポリマー添加剤、例えば、加工助剤、潤滑剤、帯電防止剤、透明化剤、核剤、ベータ核剤、スリップ剤、酸化防止剤、相溶化剤、制酸剤、光安定剤(例えば、HALS)、IR吸収剤、増白剤、無機充填剤、有機及び/又は無機染料、ブロッキング防止剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、殺生物剤、接着促進剤、金属酸化物、無機充填剤、流動促進剤、油、酸化防止剤、抗オゾン剤、促進剤、及び加硫剤、が含まれる。
本開示によるポリマー組成物は、1種以上の無機充填剤(無機フィラー)、例えば、タルク、ガラス繊維、大理石ダスト、セメントダスト、粘土、カーボンブラック、長石、シリカ又はガラス、ヒュームドシリカ、ケイ酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸粉末、ガラス微小球、マイカ、金属酸化物粒子及びナノ粒子(例えば、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛)、無機塩粒子及びナノ粒子(例えば、硫酸バリウム、珪灰石、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、多面体オリゴマーシルセスキオキサン(POSS))、あるいはリサイクルされたEVAのうち1つ又は複数を含みうる。本明細書で定義されているように、リサイクルされたEVAは、成形又は押出成形などの少なくとも1つの加工方法を経た再粉砕材料から誘導されることができ、また、その後のスプルー、ランナー、バリ、不合格部品などが粉砕又は細断される。本開示によるポリマー組成物は、1種以上のナノ充填剤(ナノフィラー)、例えば、単層カーボンナノチューブ、二重壁及び多重壁カーボンナノチューブ、ナノセルロース、ナノ結晶セルロース、ナノクレイ、ナノメートルサイズの金属又はセラミック粒子などの1つ又は複数のナノフィラーを含み得る。
<バイオベースの炭素含有量>
1つ以上の実施形態のポリマー組成物において、分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマー及び/又は二次ポリマーは、少なくとも一部がバイオベースの炭素からなりうる。具体的には、1つ以上の実施形態において、ポリマー組成物は、ASTM D6866-18方法Bによって測定して、1%~100%のバイオベース炭素含有量を示し得る。いくつかの実施形態は、少なくとも1%、5%、10%、20%、40%、50%、60%、80%、又は100%のバイオベース炭素を含み得る。ポリマー組成物中の総バイオベース炭素あるいは再生可能炭素は、バイオベースのエチレン及び/又はバイオベースの酢酸ビニルによる寄与でありうる。
1つ以上の実施形態のポリマー組成物において、分岐したビニルエステルモノマーを含むコポリマー又はターポリマー及び/又は二次ポリマーは、少なくとも一部がバイオベースの炭素からなりうる。具体的には、1つ以上の実施形態において、ポリマー組成物は、ASTM D6866-18方法Bによって測定して、1%~100%のバイオベース炭素含有量を示し得る。いくつかの実施形態は、少なくとも1%、5%、10%、20%、40%、50%、60%、80%、又は100%のバイオベース炭素を含み得る。ポリマー組成物中の総バイオベース炭素あるいは再生可能炭素は、バイオベースのエチレン及び/又はバイオベースの酢酸ビニルによる寄与でありうる。
<ポリマー組成物の特性>
1つ以上の実施形態において、本開示によるポリマー組成物は、膨張(発泡)させ、硬化させることができる。1つ以上の実施形態による発泡したポリマー組成物は、10%以上、20%以上、50%以上、80%以上、100%以上、120%以上、150%以上、200%以上、250%以上、又は300%以上の発泡比を有しうる。
1つ以上の実施形態において、本開示によるポリマー組成物は、膨張(発泡)させ、硬化させることができる。1つ以上の実施形態による発泡したポリマー組成物は、10%以上、20%以上、50%以上、80%以上、100%以上、120%以上、150%以上、200%以上、250%以上、又は300%以上の発泡比を有しうる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡したポリマー組成物は、ASTM D792に準拠して、0.80g/cm3以下、0.70g/cm3以下、0.60g/cm3以下、0.50g/cm3以下、0.45g/cm3、0.43g/cm3、0.42g/cm3、0.41g/cm3、0.40g/cm3、0.38g/cm3、0.35g/cm3、0.32g/cm3、0.30g/cm3、0.20g/cm3、0.10g/cm3の密度を有しうる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物(発泡したポリマー組成物)は、JIS K7312によって測定して所定のアスカーC硬度を有することができ、アスカーC硬度範囲が、15、20、25、30、35、40、45、50、又は55のいずれかの下限から、40、45、50、55、60、70、75、80、85、又は90のアスカーCの上限までの範囲であり、ここで任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、ASTM D2240によって測定して所定のショアO硬度を有することができ、ショアO硬度範囲が、20、25、30、35、40、45、50、又は55のいずれかの下限から、40、45、50、55、60、70、75、80、85、又は90のショアOの上限までの範囲であり、ここで任意の下限を任意の上限と組み合わせることができる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、DIN53512によって測定して、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、又は少なくとも70%の弾性(レジリエンス)を有しうる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、5Nの荷重で測定されるISO 4649:2017によって測定して、700mm3以下、600mm3以下、500mm3以下、400mm3以下、300mm3以下、200mm3以下、150mm3以下、140mm3以下、130mm3以下、120mm3以下、110mm3以下、100mm3以下、75mm3以下、50mm3以下の摩耗を有し得る。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、70℃において1時間、PFI法(PFIはドイツ国のピルマゼンスにあるPFI「靴製造産業試験研究機関」)を使用して測定して、18%以下、12%以下、6%以下、4%以下、3%以下、2.8%以下、2.5%以下、2.3%以下、又は2.0%以下の収縮を有し得る。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、ASTM D395により方法Bを使用して、23℃において、22時間、25%歪みで、24時間後に測定して、15%未満、12%未満、10%未満、又は8%未満の圧縮永久歪みを有し得る。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、ASTM D395により方法Bを使用して、50℃、6時間、50%歪みに対して測定して、75%未満、70%未満、60%未満、55%未満、50%未満、45%未満、40%未満、又は35%未満の圧縮永久歪みを有しうる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、ASTM D624によって測定して、少なくとも0.1N/mm、少なくとも1N/mm、少なくとも2N/mm、少なくとも少なくとも3N/mm、少なくとも3.5N/mm、少なくとも4N/mm、少なくとも4.5N/mm、少なくとも5N/mm、又は少なくとも10N/mmの引裂強度を有し得る。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、ABNT-NBR 10456によって測定して、少なくとも0.1N/mm、少なくとも1.0N/mm、少なくとも2.0N/mm、少なくとも2.5N/mm、少なくとも少なくとも3.0N/mm、少なくとも3.5N/mm、少なくとも4.0N/mm、少なくとも4.5N/mm、少なくとも5.0N/mm、又は少なくとも10N/mmの接着強度を有し得る。
<物品>
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、多様な最終用途向けの多くのポリマー物品の製造に使用することができるが、特に、低い柔軟性及び低い密度、かつ良好な弾性及び圧縮強度が望ましいポリマー物品の製造に使用することができる。このような用途には、ホットメルト接着剤及び耐衝撃性改良材が含まれうる。さらに、開示された組成物の発泡物品は、履物産業、特に、靴底、ミッドソール、アウトソール、ユニソール、インソール、モノブロックサンダル、ビーチサンダル、及びスポーツ用品における用途に適しうる。
本開示の1つ以上の実施形態による発泡ポリマー組成物は、多様な最終用途向けの多くのポリマー物品の製造に使用することができるが、特に、低い柔軟性及び低い密度、かつ良好な弾性及び圧縮強度が望ましいポリマー物品の製造に使用することができる。このような用途には、ホットメルト接着剤及び耐衝撃性改良材が含まれうる。さらに、開示された組成物の発泡物品は、履物産業、特に、靴底、ミッドソール、アウトソール、ユニソール、インソール、モノブロックサンダル、ビーチサンダル、及びスポーツ用品における用途に適しうる。
<方法>
本開示によるポリマー組成物は、任意の従来の混合装置又は混合手段で調製することができる。1つ又は複数の実施形態では、ポリマー組成物は、従来のニーダー、バンバリーミキサー、混合ローラー、二軸押出機、プレスなどにおいて、従来のポリマー加工条件で混合し、次に従来の発泡プロセス、例えば、射出成形又は圧縮成形で硬化させるか、または発泡及び硬化させることができる。
本開示によるポリマー組成物は、任意の従来の混合装置又は混合手段で調製することができる。1つ又は複数の実施形態では、ポリマー組成物は、従来のニーダー、バンバリーミキサー、混合ローラー、二軸押出機、プレスなどにおいて、従来のポリマー加工条件で混合し、次に従来の発泡プロセス、例えば、射出成形又は圧縮成形で硬化させるか、または発泡及び硬化させることができる。
ポリマー組成物を形成する他の成分と混合したときに、ポリマー組成物は、例えば、上で論じたものを含めた過酸化物の存在下で硬化させることもできることが理解される。発泡した組成物を含む実施形態について、発泡及び硬化は、発泡剤及び過酸化物、並びに任選択により場合によって発泡促進剤の存在下で行うことができる。1つ又は複数の実施形態において、そのような硬化ステップのいずれかの間、硬化は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2016/94161A1号に記載されているように、酸素の完全又は部分的存在下で起こり得る。
ポリマー組成物は、ガスの注入ができる押出機で押し出すことができ、あるいは化学発泡剤を使用する場合には、発泡剤を、押出機中に供給されるポリマーと混合することができる。押出機に注入されるか、押出機の溶融ゾーン中での化学発泡剤の熱分解によって形成されるガス、ポリマー中のそのガス(ガスの源に関係なく)は気泡を形成し、それが溶融ポリマー中に分散する。溶融ポリマーが最終的に固化又は架橋すると、その気泡がセル構造又は発泡した材料をもたらす。特定の実施形態では、発泡した組成物の気泡構造は独立気泡構造(クローズドセル構造)であってもよい。
以下の実施例は単に例示であり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
<材料及び方法>
<材料>
<例1~3>
エチレン(99.95%,Air Liquide,1200psi)、VeoVa(商標)10(Hexion)及び2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN,98% Sigma Aldrich)、炭酸カルシウム(Barralev C(Imerys))、酸化亜鉛(Vetec)、ステアリン(Baerolub FTA)、アゾジカルボンアミド MIKROFINE ADC-F1(HPL Additives)、過酸化物 (Luperox 802G - Arkema) - 炭酸カルシウム中の40%ビスペルオキシド(1,4-ビス[1-(tert-ブチルペルオキシ)-1-メチルエチル]ベンゼン)、TAC(トリアリルシアヌレート)(Rhenofit TAC (Lanxess)) - 30質量%のシリカに結合した70質量%トリアリルシアヌレート、ポリジメチルシロキサン(PDMS)のマスターバッチ - ELEMNT14 - 粘度60,000mPa.s(20℃)を受領したまま使用した。酢酸ビニル(99%, Sigma Aldrich)は使用前に蒸留し、窒素下で保管した。
<材料>
<例1~3>
エチレン(99.95%,Air Liquide,1200psi)、VeoVa(商標)10(Hexion)及び2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN,98% Sigma Aldrich)、炭酸カルシウム(Barralev C(Imerys))、酸化亜鉛(Vetec)、ステアリン(Baerolub FTA)、アゾジカルボンアミド MIKROFINE ADC-F1(HPL Additives)、過酸化物 (Luperox 802G - Arkema) - 炭酸カルシウム中の40%ビスペルオキシド(1,4-ビス[1-(tert-ブチルペルオキシ)-1-メチルエチル]ベンゼン)、TAC(トリアリルシアヌレート)(Rhenofit TAC (Lanxess)) - 30質量%のシリカに結合した70質量%トリアリルシアヌレート、ポリジメチルシロキサン(PDMS)のマスターバッチ - ELEMNT14 - 粘度60,000mPa.s(20℃)を受領したまま使用した。酢酸ビニル(99%, Sigma Aldrich)は使用前に蒸留し、窒素下で保管した。
<例4~6>
ターポリマーはDV001A及びDV001Bの記号を付し、DV001Aの化学組成は5.6質量%のVeoVa及び28.3質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)であった。DV001Bは、9.3質量%のVeoVa、及び24.1質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)であった。例4は、DV001Aを用いて作製されたサンプルであり、例5は、DV001Bを用いて作製されたサンプルである。
ターポリマーはDV001A及びDV001Bの記号を付し、DV001Aの化学組成は5.6質量%のVeoVa及び28.3質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)であった。DV001Bは、9.3質量%のVeoVa、及び24.1質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)であった。例4は、DV001Aを用いて作製されたサンプルであり、例5は、DV001Bを用いて作製されたサンプルである。
フォーム配合物については、Imerysからの炭酸カルシウム、酸化亜鉛(純粋,Auriquimicaから)、ステアリン(純粋,Baerlocherから)、Luperox 802G(Arkema - 炭酸カルシウム中の40%ビスペルオキシド)、Proquitecからの純粋なアゾジカルボンアミド、ターポリマーの一部を置き換えるEVA HM728(28質量%かつ6g/10分のMFR)(Braskem S.A.より)、及び添加物なしのPDMS(ELEMENT14 - 20℃において60,000mPa.sの粘度)を使用した。
<方法>
<例1~3>
エチレンベースのコポリマーを例1のためのベースポリマーとして使用した。ターポリマーは、以下の条件で実験室規模の高圧反応器中で合成した:VeoVa(登録商標)10(HEXION製)、溶媒、及び開始剤の混合物を反応器に供給し、これは使用前に10分間窒素でパージした。重合の各ラウンドの前に、反応器を2200~2300バールのエチレンで5回パージした。反応器を190℃に加熱し、エチレンを1900~2000バールの圧力まで供給することによって、各反応を開始した。最終組成物は、22.35質量%のVeoVaを含有していた。
<例1~3>
エチレンベースのコポリマーを例1のためのベースポリマーとして使用した。ターポリマーは、以下の条件で実験室規模の高圧反応器中で合成した:VeoVa(登録商標)10(HEXION製)、溶媒、及び開始剤の混合物を反応器に供給し、これは使用前に10分間窒素でパージした。重合の各ラウンドの前に、反応器を2200~2300バールのエチレンで5回パージした。反応器を190℃に加熱し、エチレンを1900~2000バールの圧力まで供給することによって、各反応を開始した。最終組成物は、22.35質量%のVeoVaを含有していた。
エチレンベースのターポリマーを例2及び例3のためのベースポリマーとして使用し、例1と同じ反応条件を使用して重合した。得られたターポリマーは、以下の化学組成を有していた - 例2:8.44質量%のVeoVa及び21.17質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである); 例3 - 5.8質量%のVeoVa及び25.8質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)。
比較例1のために使用したベースポリマーは、Braskem社から入手可能な商用グレードのエチレン酢酸ビニル(EVA)ポリマー、すなわちHM 728であり、これは28質量%の酢酸ビニル含有量及び6g/10分のメルトフローレート(MFR)(190℃/2.16kgでASTM D1238によって測定した)を有する。
比較例2のために使用したベースポリマーは、Braskem社から入手可能な商用グレードのEVAポリマー、すなわちEVANCE VA5018ALSであり、これは22質量%の酢酸ビニル含量及び2g/10分のMFR(190℃/2.16kgでASTM D1238によって測定した)を有する。
トルクの安定化のために必要な全混合時間にわたって、成分をインターナルミキサー(ローラーローターを備えたHAAKE(商標)Rheomix OS Lab Mixer)中で配合した。得られた材料をそれがまだ温かいうちに取り出し、手で押圧して2枚のMylar(登録商標)フィルムの間でシートを形成した。その圧縮したシートを切断し、積み重ね、油圧プレス (Luxor モデル LPB-100-AQ-EVA) を使用して密閉型ダイ中で圧縮成形した。以下の組成(表1及び表2)をそれらの条件下で混合し、成形した。
材料特性に対するポリマー組成の影響を特定するために、表1中の全てのサンプルについて熱膨張率を約64%に調節した。類似した組成物を評価し、かつ結果として膨張が得られる場合、コポリマー及びターポリマー、及び両方の比較例について、以下の配合物を配合(コンパウンド)し、硬化させ、その特性を試験して表2に示した。
コンパウンドは、密度(ASTM D792)、硬度(JIS K7312)、弾性(ASTM D2632)、摩耗(ISO 4649)、圧縮永久歪み(ASTM D395)、及び架橋度(RPAにおけるゲル含有量及びトルク増加)について試験をした。圧縮永久歪み試験用のサンプルは、ASTM 395に記載されているようにして、円形のダイを使用して標準試験片を切り出すことによって作成した。
ゲル含有量は、キシレン中での抽出によって測定した。この抽出は、120メッシュふるい内の約1グラムのサンプルを使用して、沸騰しているキシレン中で8時間実施し、続いてオーブン中で一定の質量になるまで乾燥した(約1時間)。最後に、ゲル含有量は、ふるい内の保持された材料の100分率(パーセント割合)として計算する。
ゴムプロセスアナライザー(RPA)中での硬化は175℃で行い、ここでMH-MLは硬化時のトルク増加であり(MHは硬化前のトルク、MLは硬化後のトルクである)、かつ、形成された架橋密度に比例する。Tc90は、解析における最大達成トルクの90%に達するのに必要な時間であり、Tc50は、最大達成トルクの50%に達するために必要な時間であり、かつ、Ts1はトルクが1dN・mに達するために必要な時間であり、Tc90は この特定の状態において十分な硬化のために必要な最小時間の目安である。PLは、発泡時のチャンバー内の最大圧力である。
表2中のサンプルは、走査型電子顕微鏡(SEM TM-1000/日立)によって、200倍の倍率で約200個のセルを計数することによって決定したセルサイズについても試験をし、ソフトウェア LAS 4,9/LEICA による画像分析及び統計によって平均セル直径分布が得られた。
<例4及び5>
DV001A及びDV001Bの符号を付したターポリマーサンプルは、通常、EVAコポリマーを製造するために運転される高圧工業設備中で製造した。DV001Aは、5.6質量%のVeoVa(登録商標)10及び28.3質量%の酢酸ビニルを含むターポリマーであり、DV001Bは、9.3質量%のVeoVa(登録商標)10及び24.1質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)を含むターポリマーである。例4は、DV001Aを含むポリマー組成物サンプルであり、例5はDV001Bを含むポリマー組成物サンプルである。これらのターポリマーの製造のための一般的な反応器の条件を表3に記載する。
DV001A及びDV001Bの符号を付したターポリマーサンプルは、通常、EVAコポリマーを製造するために運転される高圧工業設備中で製造した。DV001Aは、5.6質量%のVeoVa(登録商標)10及び28.3質量%の酢酸ビニルを含むターポリマーであり、DV001Bは、9.3質量%のVeoVa(登録商標)10及び24.1質量%の酢酸ビニル(残りはエチレンである)を含むターポリマーである。例4は、DV001Aを含むポリマー組成物サンプルであり、例5はDV001Bを含むポリマー組成物サンプルである。これらのターポリマーの製造のための一般的な反応器の条件を表3に記載する。
エチレン-酢酸ビニル-VeoVaターポリマーを、完全なマルチレベル要因試験のベース材料として使用し、試験はソフトウェアMinitab(登録商標)19.2020.1(64ビット)を使用して1回の繰り返しで実施し、4つの因子を考慮し、ターポリマーの化学組成(VeoVaによる酢酸ビニルの置き換えの異なる程度)、パーオキシド、及び化学発泡剤(CFA)含有量について2つのレベルの違い(-1及び1)、並びに、28質量%VAをもつEVAとのブレンドについては3つのレベル(-1、0、1)で行い、合計24の試験だった。それらのレベルの具体的な値を表4に記載している。
試験の基礎とした基本配合物は、100phrのポリマー、10phrの炭酸カルシウム、2phrの酸化亜鉛、及び1phrのステアリンを含んでいた。含有量を変更した成分に関しては、Luperox 802G(Arkema - 炭酸カルシウム中40%のビスペルオキシド)、アゾジカルボンアミド、及びBraskem S.A.のEVA HM728(ターポリマーの一部を置き換えた) を使用した。
例4及び5については、表5に示した以下の配合物(多重レベル要因試験により得た)を評価した(これは両方の例を網羅しており、例4はベースポリマーとしてDV001Aを有し、例5はDV001Bであるという違いがある)。
配合は、Quanzhou Yuchengsheng Machine CO., LTDのBanbury,Model XSN-5中で15~20分間実施し、115℃の温度に達した。全ての材料(過酸化物及び化学発泡剤を除く) を最初にニーダーに供給し、最初の分散後に、過酸化物及びCFAを添加した。混合後、Mecanoplastのミルロールによって、50℃において、約1.7mmの厚さのシート材料を製造した。90時間後、93グラムのシートを、内寸10×10cm、外寸15×15cm、かつ高さ1cmの型を使用する油圧式ホットプレスに供給し、15トンの圧力、179℃の温度を用いて、8分間、圧縮成形によって発泡体(フォーム)を製造した。
密度用のサンプル(直径15mmのディスク)を、成形した部材からホールソーを用いて切り出した。同じ手順(但し、29mmの直径)を圧縮永久歪みのサンプルに使用した。反発弾性及び硬度の試験は、プレートの隅から切り出した5×5cm角で実施し、引張試験は、圧縮成形されたプレート(3~4mmの厚さ)からのカットシートからのダイカット試験片(タイプC - ASTM D412)で実施した。
測定した特性は、以下のとおりである:膨張(成形直後及び完全冷却後の部材のサイズ - 圧縮成形後約1週間)、硬度(Asker C - JIS K7312及びショアO - ASTM D2240);反発弾性(ねじり振り子, DIN53512:2000);水置換による密度(ASTM D792);50%の変形,50℃,6時間,試験後の冷却時間30分での圧縮永久歪み(ASTM D395);摩耗(サンドペーパー#60及び5Nの荷重(ISO 4649:2017に準拠);収縮(PFI法,オーブン,70℃、1時間)- 直交方向での収縮の報告された平均,厚さは考慮していない);履物業界によるさらなる指示にしたがった、ASTM D638の適応にしたがう引張試験(23±2℃,50±5%RHにおけるサンプルの環境順化,同じ条件での試験,500mm/分の試験速度)(この場合、引張弾性率、応力、及び破断ひずみを記録した)。
<例6>
クッション特性、並びに動的圧縮による変形を評価するために、ターポリマーDV001A及びDV001B、及び比較例1及び2、例1、2、及び3によるEVAを用い、類似した配合で、かつ非常に類似した膨張比を用いて、表6の下記の配合物を作成した。
クッション特性、並びに動的圧縮による変形を評価するために、ターポリマーDV001A及びDV001B、及び比較例1及び2、例1、2、及び3によるEVAを用い、類似した配合で、かつ非常に類似した膨張比を用いて、表6の下記の配合物を作成した。
配合は、Quanzhou Yuchengsheng Machine CO., LTDのBanbury,Model XSN-5中で15~20分間実施し、115℃の温度に達した。全ての材料(過酸化物及び化学発泡剤を除く)を最初にニーダーに供給し、最初の分散後に過酸化物及びCFAを添加した。混合後、Mecanoplast 社のミルロールによって、50℃において、約1.7mmの厚さを有するシート材料を製造した。約90時間後に、使用した金型のおおよその寸法をもつ正方形にシート片を切り出し、ホットプレスLUXOR LPB-100-AQ-EVAを使用して、175℃の温度で8分間、圧縮成形した。
密度用のサンプル(15mmの直径をもつディスク)を、ホールソーを用いて成形した部材から切り出した。同じ手順(ただし29mmの直径で)を、圧縮永久歪みのサンプルに対して使用した。反発弾性及び硬度の試験は、プレートの角から切り出した5×5cmの正方形で実施し、また、より小さなサンプルを作ったサンプル1及び2に対しては、成形サンプルの中央で反発弾性の試験をした。
動的特性も評価した。動的圧縮による変形(ABNT NBR 14739:2021に準拠)は以下の試験条件である:100000回変形サイクル、400Nの荷重、及び圧縮周波数65±4サイクル/分、圧縮成形されたプレートから切り出した30×30mmの試験片、傾斜なし、直径75mmのディスク;及び、クッション特性試験 - 113及び216Nでのクッションエネルギー及びクッション係数、並びにヒステリシス(SATRA TM 159:2018に準拠)(20mm直径の圧縮成形されたプレートからのサンプル及び20±0.5mm/分の圧縮速度を使用し、全てのサンプルはABNT NBR(10455:2021)に準拠して、少なくとも24時間、23±2℃、50±5%RHで環境順化させた)。
クッション特性試験を用いて、材料又はアセンブリのクッション特性を評価する。それはインソックス(フットベッド)及び履物のミッドソールに主に適用可能であるが、クッション性を目的とした任意の素材にも使用することができる。この試験の主な目的は、圧縮応力下でのクッションエネルギー(CE)及びクッション係数(CF)を決定することである。CEは、試験片を特定の力まで圧縮するのに必要なエネルギーとして定義され、また、CFは次のように定義される:CF=(厚さ×力)/CE。CE及びCFは、2つの異なる力を使用して決定した:CEwは、歩行時にかかる圧力と同様の圧力(113N)を受けたときに試験片によって吸収されたエネルギーとして定義され、また、CErは、走ったときにかかる圧力と同様の圧力(216N)を受けたときに試験片によって吸収されたエネルギーである。
サンプルの前処理のために、サンプルを245Nまでの圧縮5サイクルにかけた。試験片を特定の最大力(CEr及びCFrを評価するために216N)まで圧縮した後、圧縮時と応力解放時の両方で、力×変位の曲線を記録した。このプロセスをさらに4回繰り返した。この試験のデータは、最大113Nまでを選択して、CEw及びCFwを決定した。
吸収されたエネルギーは、シンプソンの数値積分法を使用して計算した。ヒステリシス (圧縮エネルギー及び解放エネルギーの差)を計算して、フォームの蓄積エネルギーの戻りを評価し、これは履物における応用に関連する。報告された結果(エネルギー及び係数)は5回の圧縮/解放サイクルの平均であり、ヒステリシスはそれらの平均から計算した。
<例7>
表7及び8中の配合を用いたサンプルは、最初にインターナルミキサー(バンバリー)中で15~20分間混合し、最高温度115℃に達し、50℃においてシリンダー中で配合を調整し、次いで、50℃においてシート(2.5mmの厚さ)へカレンダー加工した。このシートを、適切な油圧プレスで、160℃において40分間、圧縮成形し、次に、その圧縮成形されたプレートからインソール(靴の中敷)を190℃において90秒間、熱成形した。
表7及び8中の配合を用いたサンプルは、最初にインターナルミキサー(バンバリー)中で15~20分間混合し、最高温度115℃に達し、50℃においてシリンダー中で配合を調整し、次いで、50℃においてシート(2.5mmの厚さ)へカレンダー加工した。このシートを、適切な油圧プレスで、160℃において40分間、圧縮成形し、次に、その圧縮成形されたプレートからインソール(靴の中敷)を190℃において90秒間、熱成形した。
使用したパーオキシド(過酸化物)配合物は、40質量%の1,4-ビス[1-(tert-ブチルペルオキシ)-1-メチルエチル]ベンゼンを含む。その他の成分は、純粋な形態で使用した。
以下の特性評価試験を使用した。
硬度(アスカーC - NBR14455に準拠して実施):試験は、サンプル1~4については生地の反対側で実施し、一方、サンプル5~10は布地を有していなかった。試験片を十分な厚さになるまで積み重ねた。
反発弾性(ねじり振り子,DIN 53512:2000に準拠):サンプル1~4については生地の反対側において試験を実施し、一方、サンプル5~10は布地を有していなかった。試験片は適切な厚さに積み重ねた。
水での置換による密度(ISO 2781に準拠):サンプル1~4については密度試験の前に布地を取り除き、一方、サンプル5~10は布地を有しておらず、試験片は24時間、23±2℃、50±RUにおいて環境順化させた。
圧縮永久歪:サンプル5~10 - 23±2℃、22時間、25%の変形 - ASTM D395:2018-方法B、試験片タイプ1に準拠:試験片を型で打ち抜き、所望の厚さに積み重ねた。サンプルを23±2℃、50±RUにおいて24時間、環境順化させた。サンプル5~10は布地を有していなかった。
オーブン中での収縮(PFI法,70℃,1時間): 試験は、サンプル1~4については布地を取り除かすに実施し、一方、サンプル5~10は布地を有していなかった。
<結果>
<例1~3>
発泡時に同等の膨張が得られるように配合を調節した例1~3並びに比較例1及び2の組成及び特性を下の表9に示す。
<例1~3>
発泡時に同等の膨張が得られるように配合を調節した例1~3並びに比較例1及び2の組成及び特性を下の表9に示す。
材料特性へのポリマー組成の影響を分離するために、全てのサンプルについて、熱間膨張は約64%になるように調節し、冷間膨張は53~56%の範囲になるように調節した。ゲル含有量(ポリマーの架橋した不溶性部分)及びΔトルク(MH-ML,RPAにおけるトルクの増加)は、比較サンプルと比較して、例1及び例2の方がより低い。これは、例1及び例2の異なる硬化挙動、及びおそらくより低いモル質量を示している可能性がある。例2及び3(ターポリマー)は、比較例1(EVA HM728)と比較して同等のレベルの密度、例2についてはより低い硬さ(そのような用途について所望する範囲内の)及び同等の弾性、及び例3についてより低い弾性を達成しており、これはコモノマー含有量並びに分子量の側面によるものと説明することができる。例1及び例2の圧縮永久歪みの値は比較サンプルよりも高かったが、これは過酸化物(ペルオキシド)及び架橋助剤の含有量の変化により最適化することができる。ジメチルシロキサンのマスターバッチ(約1.7質量%)の添加は、比較例1と比べて、例2及び3のポリマー(ターポリマー)の摩耗を著しく低いレベルへと低下させた(283対82及び99mm3)。
コポリマー及びターポリマー、及び両方の比較例について、同様の組成物であって且つ結果として膨張を有するものを評価するときに、以下の配合物を配合し、硬化させ、その特性を試験した。下の表10に示す。
ゲル含有量(ポリマーの架橋された不溶性部分)及びΔトルク(MH-ML,RPAにおけるトルクの増加)は、比較サンプルと比較した場合、例1及び例2ではより低い。 これは、異なる硬化挙動を示している可能性があり、おそらく例1及び例2ではより低い分子量を示している可能性がある。
例2は、比較サンプルと比較した場合、比較例は同じ発泡剤及び同じ促進剤含有量を有しているけれども、より低い密度を示している。これはこれらの材料中でのより強いセル成長によるものである可能性があり、これは、より低い密度(より低いML)によるものということができるそのより大きなセルサイズによって示されるとおりである。例のコンパウンドのもう一つの興味ある特性は、40のアスカーC(Asker C)より低い、そのより低い硬度であり、これは多様な用途において有用でありうる。このより低い硬度は、特性の全体のバランスを最適化するために用いることができ、例えば、靴のミッドソールのためのより柔軟な配合物を可能にする。圧縮永久歪みの値は、比較サンプルと比べて例1及び2がより高かったが、これは過酸化物(パーオキシド)及び架橋助剤の含有量を変更することで最適化することができる。
<例4>
ベースポリマーDV001A(約5質量%のVeo Va1(登録商標)10)を用いる試験の設計は、例4について観察された以下の範囲の特性をもたらし、試験は先に記載したようにして実施した。結果を表11に示している。サンプルの微細構造を図1~4に示している。
- 膨張(ホット) - 137.5~190;
- 膨張(冷却後) - 129~173;
- 硬度(アスカー(Asker)C):40~71;
- 硬度(ショアO):33.1~63.1;
- 復元力(レジリエンス):46~59%;
- 圧縮永久歪み(50℃,50%変形,6時間):39.2~53.7%;
- 密度:0.167~0.419g/cm3;
- 破断時応力:1.7~3.1MPa;
- 破断時歪み:382~723%;
- 300%における引張弾性率:0.32~0.75MPa;
- 磨耗:81~475mm3;
平均収縮率 (オーブン,70℃,1時間): 4.2~7.7%。
ベースポリマーDV001A(約5質量%のVeo Va1(登録商標)10)を用いる試験の設計は、例4について観察された以下の範囲の特性をもたらし、試験は先に記載したようにして実施した。結果を表11に示している。サンプルの微細構造を図1~4に示している。
- 膨張(ホット) - 137.5~190;
- 膨張(冷却後) - 129~173;
- 硬度(アスカー(Asker)C):40~71;
- 硬度(ショアO):33.1~63.1;
- 復元力(レジリエンス):46~59%;
- 圧縮永久歪み(50℃,50%変形,6時間):39.2~53.7%;
- 密度:0.167~0.419g/cm3;
- 破断時応力:1.7~3.1MPa;
- 破断時歪み:382~723%;
- 300%における引張弾性率:0.32~0.75MPa;
- 磨耗:81~475mm3;
平均収縮率 (オーブン,70℃,1時間): 4.2~7.7%。
<例5>
ベースポリマーDV001B(約9質量%のVeo Va)を用いる試験の設計は、表12に示されている以下の結果をもたらした。試験は先に記載したようにして実施した。以下の範囲が観察できる。図5~10はサンプルの微細構造を示している。
- 膨張(ホット) - 137.5~199.5;
- 膨張(冷却後) - 130~177;
- 硬度(アスカー(Asker)C):39~73;
- 硬度(ショアO):33.6~62.9;
- 復元力(レジリエンス):45~56%;
- 圧縮永久歪み(50℃,50%変形,6時間):37.7~53.7%;
- 密度:0.134~0.408g/cm3;
- 破断時応力:1.2~3.6MPa;
- 破断時歪み:364~740%;
- 300%における引張弾性率:0.28~0.8MPa;
- 磨耗:78~495mm3;
- 平均収縮率 (オーブン,70℃,1時間): 3.9~7.2%。
ベースポリマーDV001B(約9質量%のVeo Va)を用いる試験の設計は、表12に示されている以下の結果をもたらした。試験は先に記載したようにして実施した。以下の範囲が観察できる。図5~10はサンプルの微細構造を示している。
- 膨張(ホット) - 137.5~199.5;
- 膨張(冷却後) - 130~177;
- 硬度(アスカー(Asker)C):39~73;
- 硬度(ショアO):33.6~62.9;
- 復元力(レジリエンス):45~56%;
- 圧縮永久歪み(50℃,50%変形,6時間):37.7~53.7%;
- 密度:0.134~0.408g/cm3;
- 破断時応力:1.2~3.6MPa;
- 破断時歪み:364~740%;
- 300%における引張弾性率:0.28~0.8MPa;
- 磨耗:78~495mm3;
- 平均収縮率 (オーブン,70℃,1時間): 3.9~7.2%。
<例6>
サンプル1~4は動的特性のために試験をし、結果を表13に示す。
サンプル1~4は動的特性のために試験をし、結果を表13に示す。
動的圧縮による変形の結果の平均を表14に示す。DV001B(約9質量%のVeoVa )及びEVA HM728(それぞれ2及び4)から作られたサンプルが最も良い性能を示し、100,000サイクル後の最も低い変形であることがわかる。
113及び216Nについての、クッション特性、エネルギー及び係数についての、並びに試験の圧縮及び解放サイクルの両方についての結果を、表14に示している。サンプル1(DV001A)は、圧縮サイクルで113N及び216Nの両方において、他のサンプルと比較して、わずかに高いクッション係数を示し、解放サイクルにおいてサンプル4と非常に似た応答をする。一方、サンプル1は、より低いヒステリシス値を示し、これは、サンプル1は解放サイクルのあいだに最も高いエネルギーリターンを示したことを意味し、これは反発弾性について観察された応答と合致する。一方、それは最も低い硬度をもつ材料であることがわかった。サンプル2(DV001B)及び3(EVANCE)は、類似したヒステリシス値を示し、ならびに、近い硬度及び弾性を示した。サンプル4はその他のサンプルと比較して、全体として類似したクッション係数を示したが、これら両方ともサンプル4(HM728)(より高い硬度、しかし、類似した反発弾性をもつサンプル)より優れていた。
<例7>
試験した配合物の結果を表15及び表16に示している。サンプル1及び2において、105%膨張で、密度の多少の変化に関わらず、DV001Aがより低い硬度とわずかにより高い弾性を示したことが明らかである。調整された配合3及び4については、95%の膨張(インソールなどの一部の用途のための目標)で、非常に類似した硬度及び弾性が検出され、これは変則的な密度の結果にかかわりがなく、これは実験誤差として扱うことができる。
試験した配合物の結果を表15及び表16に示している。サンプル1及び2において、105%膨張で、密度の多少の変化に関わらず、DV001Aがより低い硬度とわずかにより高い弾性を示したことが明らかである。調整された配合3及び4については、95%の膨張(インソールなどの一部の用途のための目標)で、非常に類似した硬度及び弾性が検出され、これは変則的な密度の結果にかかわりがなく、これは実験誤差として扱うことができる。
配合物5~10(全てEVA(PN2021)及びDV001Bのブレンド物)の結果は、膨張及び密度の変化(製造環境にとって許容される)にも関わらず、DV001Bの増分添加により(例えば、比較サンプル6、9、及び10)によって硬度が低下する明らかな傾向を示しており、また、DV001Bの含有量を増やした場合、反発弾性の増加を示す。
70℃における1時間のオーブン中での収縮は、DV001Bのより多い量(0.5~0.75%)の使用によってわずかに増大するが、配合の変化は、初期配合のものよりかなり低い許容可能なレベルをもたらし、それはもはや重要とは考えられない。圧縮永久歪みに関しては、データはわずかな低下傾向を示しており、これは、DV001Bを添加したときに、ガスが出ていくことによるより低い永久歪み、又は/及びより良好な粘弾性回復を示している。興味深いことに、ポリマー配合の主成分がPN2021からDV001Bへと変わった場合に、サンプル7から8へ、14.6から12.1への「急激な」低下が生じた。また、1時間後及び24時間後の測定のあいだの違いは より高いDV001B含有量に伴って大きくなり、なぜなら、より顕著な粘弾性挙動を有する架橋ポリマーは、変形回復をもたらしうるからである。
わずかな実施形態のみを上で詳細に説明したが、当業者は、本発明から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、全てのそのような修正は、以下の特許請求の範囲において定義されているとおり、本開示の範囲内に含まれることを意図している。特許請求の範囲において、ミーンズ・プラス・ファンクションクレームは、記載している機能を実施するものとして本明細書に記載されている構造、及び、構造的等価物だけでなく、等価な構造もカバーすることを意図している。したがって、釘は円筒面を使用して木製部材を固定するのに対し、ネジは螺旋面を使用するという点で、釘とネジは構造的に同等ではないかもしれないが、木製部品を固定する環境では、釘とネジは等価な構造でありえる。「のための手段」の用語を、関連する機能とともに明示して用いるものを除き、本願の任意の請求項の任意の限定について、35 U.S.C.セクション112 (f)を発動しないことが、本出願人の明示的な意図である。
Claims (31)
- エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから生成されるポリマー;
発泡剤;及び
過酸化物、を含むポリマー組成物。 - エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によっては酢酸ビニルから生成されるポリマーが、20~100phrの範囲の量で存在し;発泡剤が0.1~15phrの範囲の量で存在し;かつ、過酸化物が0.1~10phrの範囲の量で存在し;且つ、
0~80phrの二次発泡性ポリマーを任意選択によって含んでいてもよい、請求項1に記載のポリマー組成物。 - 前記1種以上の分岐したビニルエステルモノマーが、一般構造(II):
を有する、請求項1又は2に記載のポリマー組成物。 - 前記ポリマーが、エチレンと1種以上の分岐したビニルエステルからなるコポリマーである、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマーが、エチレン、1種以上の分岐したビニルエステル、及び酢酸ビニルからなるターポリマーである、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマーが50~99.9質量%の範囲の量のエチレン含有量を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- さらには、エチレン酢酸ビニルコポリマーを0.1~80phrの範囲の量で含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記エチレン酢酸ビニルコポリマーが、0.01~50質量%の範囲の量の酢酸ビニル含有量を有する、請求項7に記載のポリマー組成物。
- 0.1~5phrの発泡促進剤をさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 少なくとも1つのフィラー又はナノフィラーを0.01~75phrの範囲の量でさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 1種以上のエラストマーをさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマーが、ASTM D6866-18に準拠して1%~100%の範囲のバイオベース炭素含有量を有する、請求項1~11のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、発泡したポリマー組成物である、請求項1~12のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、JIS K7312によって決定して、15~90のアスカーCの範囲の硬度を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~13のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D2240によって決定して20~90のショアOの範囲の硬度を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~14のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D792によって決定して0.8g/cm3以下の密度を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~15のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D2632によって決定して少なくとも30%の弾性を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~16のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、5Nの荷重で測定したISO 4649:2017によって決定して700mm3以下の摩耗を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~17のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、10%以上の膨張率を有する、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~18のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、70℃において、1時間、PFI法(PFIは、ドイツ国のピルマゼンスにあるPFI「靴製造産業試験研究機関」)を使用することによって決定して3%以下の収縮を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~19のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D395(方法B,23℃,25%歪み,22時間)によって決定して15%未満の圧縮永久歪を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~20のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D395(方法B,50℃,50%歪み,6時間)によって決定して75%未満の圧縮永久歪を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~21のいずれかに一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ASTM D624によって決定して少なくとも0.1N/mmの引裂強度を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~22のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、ABNT-NBR 10456によって決定して少なくとも0.1N/mmの接着強度を示す、硬化し発泡したポリマー組成物である、請求項1~23のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 請求項1~24のいずれか一項に記載のポリマー組成物から製造された発泡物品。
- 物品が、靴底、ミッドソール、アウトソール、ユニソール、インソール、モノブロックサンダル、ビーチサンダル、及びスポーツ用品からなる群から選択される、請求項25に記載の物品。
- エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから生成されるポリマー;任意選択により場合によっては二次発泡性ポリマー;発泡剤;及び過酸化物を含む混合物からポリマー組成物をブレンドするステップを含む方法。
- エチレン、1種以上の分岐したビニルエステルモノマー、及び任意選択により場合によって酢酸ビニルから生成されるポリマーが、20~100phrの範囲の量で存在し;発泡剤が、0.1~15phrの範囲の量で存在し;過酸化物が、0.1~10phrの範囲の量で存在し;かつ、二次発泡性ポリマーが0~80phrの範囲の量で存在する、請求項27に記載の方法。
- ブレンドすることが、ニーダー、バンバリーミキサー、混合ローラー、又は二軸スクリュー押出機を使用して前記混合物を加工することを含む、請求項27又は28に記載の方法。
- ポリマー組成物を硬化させ且つ発泡させるステップをさらに含む、請求項27~29のいずれか一項に記載の方法。
- 発泡が、圧縮又は射出成形を含む、請求項30に記載の方法。
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