JP3781845B2 - Polymer material composite - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は繊維により構成された可撓性シート状材料の繊維間の空隙に高分子ブレンド材料が充填された高分子材料複合体に係り、更に詳しくは、バネ特性の制御が容易で、安定性、作業性に優れ、建築用材料、車両用内装材などに好適に用い得る高分子材料複合体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建築用材料、車両用内装材や電気製品などのクッション材として用いられるシート状材料としては、ウレタンフォーム等の発泡樹脂材料のシート、厚みのある不織布や三次元織物などが挙げられる。クッション性を良好にするためには、材料としての弾性体を柔らかくする必要があり、通常は空隙の大きい多孔質樹脂材料やゲル状の物質が使用されている。
【0003】
しかしながら、空隙の大きいウレタンフォーム等は荷重に対して変形が大きく、十分なクッション性を得られず、また、ゲル状物質は、形状保持性を有するものの、本来クッション性を必要とする方向以外の方向(例えば、水平方向)に対しても柔軟であるため、負荷時の初期変形、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生する等の欠点があった。一方、厚みのある三次元不織布や織物などは、そのクッション性が繊維材料の可撓性に依存するために、負荷時の初期変形及び無荷重になった場合の形状復元性に問題があった。さらに、これらのシート状材料は使用する材料の選択やブレンド方法、編成方法などの製造方法に制限があり、目的とするバネ特性を得るのは困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べてきたことから明らかなように、本発明の目的は、建築用材料、車両用内装材や電気製品のクッション材などに好適に用い得るバネ特性の制御が容易で、取扱い時の作業性が良好であり、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生することなく安定性に優れた高分子材料複合体を得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特開平5−239256号公報に記載の如き非常に低弾性率で諸特性に優れた高分子ブレンド材料を、厚みのある三次元不織布や織物などの可撓性シート材料内部の空隙に充填して複合体を形成することにより、表記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
即ち、本発明の高分子材料複合体からなるクッション材は、繊維により構成された内部に空隙を有する可撓性のシート状材料と、高分子ブレンド材料よりなる高分子材料複合体で構成されるクッション材であって、(1)該高分子ブレンド材料が、低分子材料と高分子有機材料とを含み、且つ、低分子材料と高分子有機材料の重量比が1.0以上であり、(2)該可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙のすべてに該高分子ブレンド材料が充填されてなり、(3)該可撓性シート状材料の片方の表面に該高分子ブレンド材料のみからなる表面層が形成される、ことを特徴とする。
【0007】
ここで、前記可撓性のシート状材料としては、少なくとも2層の編成又は製織された繊維層がクッション糸構造を介して互いに連結してなる3次元繊維シート又は繊維間を部分的に接着して形成された三次元構造の不織布が好適に例示される。
【0008】
さらに、前記高分子有機材料がブタジエン重合体の水素添加物又はブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物から選択される熱可塑性エラストマーである、ことが好ましい。
【0009】
このように、厚みのある可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙に高分子ブレンド材料を充填することにより、厚み方向に対しては、内部に充填された高分子ブレンド材料の低弾性率をはじめとする諸特性を生かしながら、シートの水平方向には可撓性シート状材料の形状保持性が発現するため、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害を著しく軽減できる。
【0010】
本発明では、可撓性シート状材料の片方の表面にも高分子ブレンド材料のみからなるシートが積層され、高分子ブレンド材料の特性が強調された複合体を得ることができるため、簡単に、所望のバネ特性を有する高分子材料複合体からなるクッション材を製造することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【0012】
図1は、本発明の高分子材料複合体(以下、適宜、複合体と称する)において、可撓性シート状材料における繊維間に形成された空隙に高分子ブレンド材料が充填、硬化されて構成された部分を示す概略断面図である。
【0013】
複合体10は、2つの編成された繊維層12、14がクッション糸16を介して互いに結合されてなる可撓性シート状材料18における繊維間に形成された空隙20に高分子ブレンド材料22が充填、硬化されて構成される。高分子ブレンド材料22は繊維間に形成された空隙20の全てに充填され、複合体10の厚み方向にわたっても高分子ブレンド材料22が充填されていることになる。この状態は、言い換えれば、高分子ブレンド材料22からなるシートに補強材としての可撓性シート状材料18が含浸されている状態ともいいうる。
【0014】
本具体例では、可撓性シート状材料18は、2つの編成された繊維層12、14を互いに結合するクッション糸16を介して連結されるものであるが、これに限定されず、公知の繊維により構成された可撓性のシート状材料で内部に高分子ブレンド材料を充填しうる空隙を有するものであれば、いずれも使用することができる。この態様としては、例えば、特開平8−49142号に間隔テクスタイル材料として記載されたシート状材料の如く少なくとも2層の編成又は製織された繊維層がクッション糸構造を介して互いに連結してなる三次元繊維シート、及び繊維層が不織布からなる同様の三次元繊維シート、直交組織や平織状組織で製織された三次元織物等のシート状材料が挙げられる。
【0015】
本発明の高分子材料複合体において、前記シート状材料の空隙に充填される高分子ブレンド材料としては、特開平5−239256号に記載の高分子ブレンド材料等が好ましく例示される。
【0016】
以下に、好適に用いられる前記高分子ブレンド材料について詳細に説明する。この高分子ブレンド材料は、低分子材料と高分子有機材料とを含み、低分子材料と高分子有機材料の重量比が1.0以上であり、且つ、高分子有機材料が三次元連続の網状骨格構造を有するものである。高分子ブレンド材料に使用される低分子材料としては100℃における粘度が5×105 センチポイズ以下、効果の点から好ましくは1×105 センチポイズ以下の材料である。分子量の観点から付言すれば低分子材料の数平均分子量は20,000以下、効果の点から好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下である。通常、室温で液体又は液体状の材料が好適に用いられる。また、親水性、疎水性のいずれの低分子材料も使用できる。
【0017】
低分子材料としては前記の条件を満たすものであればすべて使用でき、特に制限されないが例示すれば次のような材料を挙げることができる。
【0018】
▲1▼軟化材: 鉱物油系、植物油系、合成油系等の各種ゴム用或いは樹脂用軟化剤。鉱物油系としては、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系等のプロセス油等が挙げられる。植物油系としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、木ろう、パインオイル、オリーブ油等が挙げられる。合成油系としては、アロマティック系等が挙げられる。
【0019】
▲2▼可塑剤: フタル酸エステル、フタル酸混基エステル、脂肪族二塩基酸エステル、グリコールエステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル等の各種エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、その他プラスチック用可塑剤又は、フタレート系、アジペート系、セバケート系、フォスフェート系、ポリエテール系、ポリエステル系等のNBR用可塑剤。
【0020】
▲3▼粘着付与剤: クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂、フェノールテルペン樹脂、石油系炭化水素、ロジン誘導体等の各種粘着付与剤(タッキファイヤー)。
【0021】
▲4▼オリゴマー: クラウンエテール、含フッ素オリゴマー、ポリイソブチレン、キシレン樹脂、塩化ゴム、ポリエチレンワックス、石油樹脂、ロジンエステルゴム、ポリアルキレングリコールジアクリレート、液体ゴム(ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン等)、シリコーン系オリゴマー、ポリ−α−オレフィン等の各種オリゴマー。
【0022】
▲5▼滑剤: パラフィン、ワックス等の炭化水素系滑剤、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸等の脂肪酸系滑剤、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等の脂肪酸アミド系滑剤、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル等のエステル系滑剤、脂肪族アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤、金属石鹸、混合系滑剤等の各種滑剤。
【0023】
その他、ラテックス、エマルジョン、液晶、歴青組成物、粘土、無機系のシリコンオイル、フォスファゼンなども低分子材料として適している。更に、牛油、豚油、馬油等の動物油、鳥油或いは魚油:炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、アルコール系、フェノール系、エーテル系、アセタール系、ケトン系、脂肪酸系、エステル系、窒素化合物系、硫黄化合物系等の有機溶剤:石油類、水、水溶液が適している。これらの成分は1種で用いても2種以上混合しても良い。
【0024】
低分子材料は積層構造体の要求特性、制振用途、また高分子組成物に用いられる他の成分である高分子有機材料との相溶性等を勘案して、最適なものが選択され、最適な量で使用される。
【0025】
本発明に用いられる高分子有機材料とは低分子材料を有効に保持する機能を有する材料であり、本発明の目的達成に重要な成分である。詳しくは、多量の低分子材料を含む均一な組成物を可能とするため、多量低分子材料とより少ない量の高分子有機材料を用いて、多量の低分子材料を保持した高分子ブレンド材料を得て、これを繊維間の空隙に充填して使用するものである。ここで、前記した低分子材料を”保持する”とは低分子材料が高分子有機材料が形成する三次元連続の網状骨格構造内に均一に分散し、ブリードしないか、ブリードが抑制されることを意味するものである。勿論、高分子ブレンド材料の目的によってはブリードの程度をコントロールすることも容易に行うことができる。
【0026】
本発明の高分子有機材料は前記したような機能を有する、多量の低分子材料を保持する高分子ブレンド材料を形成する材料であれば、すべて使用することができるが通常、熱可塑性の高分子材料又はこの高分子材料を構成要素とする各種材料が用いられる。
【0027】
高分子有機材料としては、数平均分子量が20,000以上、特に30,000以上、とりわけ40,000以上の熱可塑性高分子有機材料が好ましく、例えば、スチレン系(ブタジエンスチレン系、イソプレンスチレン系等)、塩化ビニル系、オレフィン系(ブタジエン系、イソプレン系、エチレンプロピレン系等)、エステル系、アミド系、ウレタン系などの各種熱可塑性エラストマー、並びに、それらの水素添加物、その他による変性物、スチレン系、ABS系、オレフィン系(エチレン系、プロピレン系、エチレンプロピレン系、エチレンスチレン系、プロピレンスチレン系等)、アクリル酸エステル系(アクリル酸メチル系等)、メタクリル酸エステル系(メタクリル酸メチル系等)、カーボネート系、アセタール系、ナイロン系、ハロゲン化ポリエーテル系(塩化ポリエテール系等)、ハロゲン化オレフィン系(塩化ビニル系、四フッ化エチレン系、フッ化−塩化エチレン系、フッ化エチレンプロピレン系等)、セルロース系(アセチルセルロース系、エチルセルロース系等)、ビニリデン系、ビニルブチラール系、アルキレンオキサイド系(プロピレンオキサイド系等)等の熱可塑性樹脂、及びこれらの樹脂のゴム変性物などが挙げられる。中でも熱可塑性エラストマーが効果の点から好ましく使用される。
【0028】
この中で結晶構造、凝集構造などの硬質ブロックを形成しやすい部分と、アモルファス構造などの軟質ブロックとを一緒にもち合わせているものが好ましい。
【0029】
本発明における低分子材料、高分子有機材料に関して、一部、特開平5−239256号公報及び特開平5−194763号公報に記載されている。高分子有機材料としてはこの公報に開示された三次元連続の網状骨格構造を有する媒体材として記載されたものが本発明においても、代表的なものとして、好適に使用され、例えばブタジエン重合体の水素添加物、ブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物及びエチレン−プロピレン系共重合体等が挙げられ、中でも、ブタジエン重合体の水素添加物、ブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物が更に好ましい。
【0030】
本発明の複合体に用いられる高分子ブレンド材料は、高分子有機材料で形成される三次元連続の網状骨格構造を有し、その骨格の平均径が50μm以下、好ましくは30μm以下であり、セル(網目)の平均径は500μm以下、好ましくは300μm以下であり、高分子有機材料の体積分率を〔高分子有機材料の体積/(高分子有機材料の体積+低分子材料の体積)〕×100(%)と定義したとき、高分子有機材料の体積分率が30%以下、特に25%以下であることが好ましい。
【0031】
本発明における高分子有機材料は特に制限されないが通常のバルク状、粒状、ゲル状、フォーム状、不織布状等の使用形態をとることができるが、ゲル状であるもの、特に、熱可塑性高分子によりなる三次元連続の均一な網状骨格構造を有するゲル状のものが有効である。また、低分子材料を包含するカプセルを内蔵した形態でも用いることができる。
【0032】
また、多量の低分子材料と高分子有機材料を含む高分子ブレンド材料を得るにあたっては、低分子材料と高分子有機材料の重量比は1.0以上であり、効果の点から2.0以上が好ましく、3.0以上がさらに好ましい。この重量比が1.0未満では非常に低弾性率の高分子ブレンド材料を得ることが困難となり、本発明の目的を達成することができない場合がある。
【0033】
低分子材料と高分子有機材料を含む高分子ブレンド材料の生成方法は、用いる低分子材料及び高分子有機材料の種類、特性、混合割合等により、公知の方法を含む最適な方法を用いればよく、特に制限されない。前出の特開平5−239256号公報に記載の方法も1つの方法である。
【0034】
特に好ましい方法としては、高分子有機材料である熱可塑性高分子材料と低分子材料とを高速攪拌を行い得る高剪断型特殊ミキサーを用いて混練することにより、多量の低分子材料を均一に含み、且つ、該低分子材料のブリードが少ない低分子材料保持高分子有機材料複合物を得る方法が挙げられる。このような高剪断型特殊ミキサーとしては、特に、固定壁と回転するローターとの間で高い剪断力と高い剪断速度を与えうるものであって、攪拌速度が300rpm以上、好ましくは500rpm以上、さらに好ましくは1000rpm以上の攪拌速度有するものが好ましい。因に、高分子有機材料と低分子材料とを、一般のロールやロータ型ミキサー、シリンダー型ミキサー等を用いて低速度で混合した場合には、同様の材料を用いても、本発明の目的に適合する物性を有する高分子有機材料の均一な三次元連続の網状骨格構造を得ることはできない。
【0035】
これらの高分子ブレンド材料には必要に応じて各種の加硫促進剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等のゴム薬品を併用することができる。
【0036】
本発明の高分子ブレンド材料には、必要に応じて、更に、次のような充填材を配合してもよい。例えば、クレー、ケイ藻土、カーボンブラック、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、マイカ、グラファイト、水酸化アルミニウム等の鱗片状無機充填剤、各種の金属粉、木片、ガラス粉、セラミックス粉、粒状ないし粉末ポリマー等の粒状ないし粉末状固体充填剤、その他各種の天然又は人工の短繊維、長繊維(例えば、ワラ、毛、ガラスファイバー、金属ファイバー、その他各種のポリマーファイバー等)等を配合することができる。
【0037】
また、中空フィラー、例えば、ガラスバルーン、シリカバルーン等の無機中空フィラー、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデ共重合物等からなる有機中空フィラーを配合することにより、軽量化を図ることができる。さらに、軽量化等の各種物性の改善のために、各種発泡剤を混入することも可能であり、また、混合時に機械的に気体を混ぜ込むことも可能である。
【0038】
本発明の複合体に用いる高分子ブレンド材料は、多量の液体のような低分子材料を保持することが可能であるため弾性率を極めて低い範囲までコントロールできるという利点を有するものである。
【0039】
本発明の高分子材料複合体は、前記の各構成材料を用いて、公知の方法で製造することができる。例えば、可撓性シート状材料を金型内に配置して、溶融状態の高分子ブレンド材料を注入、硬化する方法等が挙げられる。
【0040】
本発明の高分子材料複合体は、幅広い産業分野における用途の提供が可能であるが、特に、バネ特性の制御が容易で、所望のクッション性が得られるため、建築用材料、車両用内装材、車両用シートや電気製品のクッション材などに好適に用いられる。
【0041】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが本発明の主旨を越えないかぎり、本実施例に限定されるものではない。
【0042】
各種の測定は下記の方法によった。
数平均分子量の測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィ[GPC;東ソー製GMH−XL(2本直列)]により行い、示差屈折率(RI)を用いて、単分散ポリスチレンを標準としてポリスチレン換算で行った。
【0043】
tanδの測定は、剪断型動的粘弾性試験機(東洋精機社製)を使用し、温度25°C、歪み10%、周波数5Hzで行った。
【0044】
剪断弾性率は、25℃において、剪断型動的粘弾性試験機(東洋精機社製)を使用し、温度25℃で測定した。
【0045】
液体の粘度及び溶解度パラメーターの測定は常法により行った。
【0046】
(参考例1)
可撓性のシート状材料として、厚み5mmで30cm四方のポリエチレン製間隔テクスタイル材料を準備した。
【0047】
低分子材料としてポリイソブチレン(日石ポリブテン、日本石油化学社製、分子量280)88体積%を用い、高分子有機材料としてポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体との2ブロック共重合体を水素添加して得られたポリエチレンとエチレン−スチレンランダム共重合体との2ブロック共重合体(ブロックポリエチレン含量35重量%、スチレン含量12重量%、数平均分子量11万)12体積%を用い、高剪断型混合機(T.K.オートホモミクサー:特殊機化工業社製)で混合し(120℃、3,500r.p.m.、25分間)、高分子ブレンド材料を得た。この組成物を電子顕微鏡で観察したところ、三次元連続の網状骨格構造(セルの直径2〜15μm)を有し、その中に低分子材料を保持していることが確認された。
【0048】
前記可撓性のシート状材料を金型内に配置して、得られた高分子ブレンド材料を金型内に5mmの高さまで注入し、シート材料の繊維間の空隙に充填したのち、室温に放置して硬化させ、高分子材料複合体を得た。
【0049】
図1は、参考例1の複合体10の概略断面図である。可撓性シート状材料18における繊維間に形成された空隙20に高分子ブレンド材料22が充填、硬化され、可撓性シート状材料18の水平方向、厚み方向にわたる全ての空隙20に高分子ブレンド材料22が充填された、厚さ5mmの高分子材料複合体24が形成された。
(実施例1)
可撓性のシート状材料を金型内に配置して、高分子ブレンド材料を金型内に8mmの高さまで注入した他は、参考例1と同様にして高分子材料複合体を得た。
【0050】
図2は、前記実施例1の複合体24を示す概略断面図である。このように、高分子ブレンド材料の注入量を多くすることにより、可撓性シート状材料18における繊維間に形成された空隙20の全てに高分子ブレンド材料22が充填され、さらに、可撓性シート状材料18の片方、即ち、注入された高分子ブレンド材料に覆われる側の表面に高分子ブレンド材料22のみからなる厚さ約3mmの表面層26が形成された、厚さ8mmの高分子材料複合体からなるクッション材24が形成された。
(実施例2)
可撓性のシート状材料を金型内に配置して、高分子ブレンド材料を金型内に10mmの高さまで注入した他は、実施例1と同様にして、可撓性シート状材料の表面に高分子ブレンド材料のみからなる厚さ約5mmの表面層が形成された、厚さ10mmの高分子材料複合体からなるクッション材を得た。
(バネ特性の評価)
前記参考例1、実施例1、2で得られた高分子材料複合体からなるクッション材及び対照として、参考例1で用いた高分子ブレンド材料からなる厚さ5mmのシートからなるクッション材である対照例について、面に対して垂直方向のバネ特性を測定した結果を図3に示す。
【0051】
バネ特性は、複合体又は可撓性シート状材料を40mm×40mmに切断したものを試料とし、直径50mmの円筒形状の先端を10mm/分で試料表面に押し当てた場合の、力と変位との関係を測定したものである。図3は、参考例1、実施例1、2で得られた高分子材料複合体からなるクッション材及び対照例の可撓性シート状材料からなるクッション材の垂直方向のバネ特性を示すグラフである。図3に明らかなように、本発明の複合体は対照例の可撓性シート状材料に対してクッション材などに好適な優れたバネ特性を示した。また、実施例1及び実施例2の対比により高分子ブレンド材料の注入条件を変更して、片方の表面層の厚みを制御することにより、容易に圧縮バネ特性を制御した薄型のクッション材料を提供しうることがわかる。
【0052】
【発明の効果】
本発明の高分子材料複合体は、バネ特性の制御が容易で、取扱い時の作業性が良好であり、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生することなく安定性に優れており、建築用材料、車両用内装材、車両用シートや電気製品などに好適に用い得るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1の高分子材料複合体を示す概略断面図である。
【図2】 表面に高分子ブレンド材料層を有する実施例1の高分子材料複合体を示す概略断面図である。
【図3】 参考例1、実施例1、2で得られた高分子材料複合体及び対照例の高分子ブレンド材料からなるシートの垂直方向のバネ特性を示すグラフである。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a polymer material composite in which a gap between fibers of a flexible sheet-like material composed of fibers is filled with a polymer blend material. More specifically, the spring characteristics can be easily controlled and the stability is improved. The present invention also relates to a polymer material composite that is excellent in workability and can be suitably used for building materials, vehicle interior materials, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, examples of the sheet-like material used as a cushioning material for building materials, vehicle interior materials, and electrical products include sheets of foamed resin materials such as urethane foam, thick nonwoven fabrics, and three-dimensional fabrics. In order to improve the cushioning properties, it is necessary to soften the elastic body as a material, and a porous resin material or a gel-like substance having a large void is usually used.
[0003]
However, urethane foam with large voids is largely deformed with respect to the load, and sufficient cushioning properties cannot be obtained, and the gel-like substance has shape retaining properties but is not in the direction that originally requires cushioning properties. Since it is also flexible in the direction (for example, in the horizontal direction), there are disadvantages such as initial deformation at the time of load, sag during use, creep and the like. On the other hand, thick three-dimensional non-woven fabrics and woven fabrics have a problem in shape recovery when loaded under initial deformation and no load because the cushioning properties depend on the flexibility of the fiber material. . Furthermore, these sheet-like materials are limited in the selection of materials to be used, the manufacturing method such as the blending method and the knitting method, and it has been difficult to obtain the desired spring characteristics.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As is apparent from the above description, the object of the present invention is to easily control the spring characteristics that can be suitably used for building materials, vehicle interior materials, electric cushions, etc., and workability during handling. It is an object of the present invention to obtain a polymer material composite excellent in stability without causing adverse effects such as settling and creep during use.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have disclosed a polymer blend material having a very low elastic modulus and excellent properties as described in JP-A-5-239256, and a flexible sheet material such as a thick three-dimensional nonwoven fabric or woven fabric. It was found that the notation problem can be solved by filling the voids in the above to form a composite, and the present invention has been completed.
[0006]
That is, the cushion material made of the polymer material composite of the present invention is made up of a flexible sheet material made of fibers and having voids inside, and a polymer material composite made of a polymer blend material. a cushion material, (1) polymer blends material comprises a low molecular weight material and a high molecular organic material, and is the weight ratio of low molecular weight material and a polymer organic material is 1.0 or more, ( 2) all formed inside the air gap of said flexible sheet-like material polymer blend material is filled, (3) said polymer blend on one surface of the flexible sheet-like material A surface layer made of only the material is formed.
[0007]
Here, as the flexible sheet-like material, at least two layers of knitted or woven fiber layers are connected to each other through a cushion yarn structure, and a part of the three-dimensional fiber sheet or fibers is bonded. A non-woven fabric having a three-dimensional structure formed in this manner is preferably exemplified.
[0008]
Furthermore, it is preferable that the high molecular organic material is a thermoplastic elastomer selected from a hydrogenated product of a butadiene polymer or a hydrogenated product of a butadiene-styrene copolymer.
[0009]
Thus, by filling the polymer blend material into the voids formed in the thick flexible sheet-like material, the thickness of the polymer blend material filled inside is reduced in the thickness direction. The shape retention of the flexible sheet-like material is expressed in the horizontal direction of the sheet while taking advantage of various properties including the elastic modulus, so that adverse effects such as settling and creep during use can be significantly reduced.
[0010]
In the present invention, a sheet made of only the polymer blend material is laminated on one surface of the flexible sheet-like material, and a composite in which the characteristics of the polymer blend material are emphasized can be easily obtained. A cushion material made of a polymer material composite having desired spring characteristics can be manufactured.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
[0012]
FIG. 1 shows a structure in which a polymer blend material is filled and cured in voids formed between fibers in a flexible sheet-like material in a polymer material composite of the present invention (hereinafter referred to as a composite as appropriate) . It is a schematic sectional drawing which shows the made part .
[0013]
The
[0014]
In this specific example, the flexible sheet-like material 18 is connected via the cushion yarn 16 that joins the two knitted
[0015]
In the polymer material composite of the present invention, the polymer blend material described in JP-A-5-239256 is preferably exemplified as the polymer blend material filled in the gaps of the sheet-like material.
[0016]
Below, the said polymer blend material used suitably is demonstrated in detail. This polymer blend material includes a low molecular material and a high molecular organic material, the weight ratio of the low molecular material and the high molecular organic material is 1.0 or more, and the high molecular organic material is a three-dimensional continuous network. It has a skeleton structure. The low molecular weight material used for the polymer blend material is a material having a viscosity at 100 ° C. of 5 × 10 5 centipoise or less, and preferably 1 × 10 5 centipoise or less from the viewpoint of the effect. If it adds from a viewpoint of molecular weight, the number average molecular weight of a low molecular material is 20,000 or less, Preferably it is 10,000 or less from the point of an effect, More preferably, it is 5,000 or less. In general, a liquid or liquid material is suitably used at room temperature. Moreover, both hydrophilic and hydrophobic low molecular weight materials can be used.
[0017]
Any low molecular weight material can be used as long as it satisfies the above-mentioned conditions. Although not particularly limited, the following materials can be exemplified.
[0018]
(1) Softener: Softeners for various rubbers or resins such as mineral oils, vegetable oils, and synthetic oils. Examples of mineral oils include aromatic, naphthenic and paraffinic process oils. Examples of vegetable oils include castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, palm oil, peanut oil, wax, pine oil, olive oil and the like. Examples of synthetic oils include aromatics.
[0019]
(2) Plasticizer: Phthalic acid ester, phthalic acid mixed ester, aliphatic dibasic acid ester, glycol ester, fatty acid ester, phosphoric acid ester, stearic acid ester, and other ester plasticizers, epoxy plasticizer, etc. Plasticizers for plastics or plasticizers for NBR such as phthalates, adipates, sebacates, phosphates, polyethers, and polyesters.
[0020]
(3) Tackifier: Tackifiers such as coumarone resin, coumarone-indene resin, phenol terpene resin, petroleum hydrocarbon, rosin derivative and the like.
[0021]
(4) Oligomer: Crown ether, fluorine-containing oligomer, polyisobutylene, xylene resin, chlorinated rubber, polyethylene wax, petroleum resin, rosin ester rubber, polyalkylene glycol diacrylate, liquid rubber (polybutadiene, styrene-butadiene rubber, butadiene- Acrylonitrile rubber, polychloroprene, etc.), silicone oligomers, various oligomers such as poly-α-olefins.
[0022]
(5) Lubricants: Hydrocarbon lubricants such as paraffin and wax, fatty acid lubricants such as higher fatty acids and oxy fatty acids, fatty acid amide lubricants such as fatty acid amides and alkylene bis fatty acid amides, fatty acid lower alcohol esters, fatty acid polyhydric alcohol esters Various lubricants such as ester lubricants such as fatty acid polyglycol esters, alcohol lubricants such as aliphatic alcohols, polyhydric alcohols, polyglycols and polyglycerols, metal soaps, and mixed lubricants.
[0023]
In addition, latex, emulsion, liquid crystal, bituminous composition, clay, inorganic silicon oil, phosphazene, and the like are also suitable as low molecular weight materials. Furthermore, animal oil such as cow oil, pig oil, horse oil, bird oil or fish oil: hydrocarbon, halogenated hydrocarbon, alcohol, phenol, ether, acetal, ketone, fatty acid, ester, Suitable organic solvents such as nitrogen compounds and sulfur compounds: petroleums, water, and aqueous solutions. These components may be used alone or in combination of two or more.
[0024]
Low molecular weight materials are selected and optimized by considering the required characteristics of laminated structures, vibration control applications, and compatibility with other organic polymer materials that are used in polymer compositions. Used in large quantities.
[0025]
The high molecular organic material used in the present invention is a material having a function of effectively holding a low molecular material and is an important component for achieving the object of the present invention. Specifically, in order to enable a uniform composition containing a large amount of low molecular weight material, a polymer blend material holding a large amount of low molecular weight material using a large amount of low molecular weight material and a smaller amount of high molecular weight organic material. This is used by filling the gaps between the fibers. Here, “holding” the low molecular weight material means that the low molecular weight material is uniformly dispersed in the three-dimensional continuous network skeleton structure formed by the polymer organic material, and does not bleed or bleed is suppressed. Means. Of course, depending on the purpose of the polymer blend material, the degree of bleeding can be easily controlled.
[0026]
The polymer organic material of the present invention can be used as long as it is a material that forms a polymer blend material having a function as described above and holds a large amount of low molecular weight materials, but is usually a thermoplastic polymer. Various materials having a material or this polymer material as a constituent element are used.
[0027]
As the polymer organic material, a thermoplastic polymer organic material having a number average molecular weight of 20,000 or more, particularly 30,000 or more, particularly 40,000 or more is preferable. For example, styrene-based (butadiene styrene-based, isoprene styrene-based, etc. ), Vinyl chloride-based, olefin-based (butadiene-based, isoprene-based, ethylene-propylene-based, etc.), ester-based, amide-based, urethane-based thermoplastic elastomers, and their hydrogenated products, other modified products, styrene , ABS, olefin (ethylene, propylene, ethylene propylene, ethylene styrene, propylene styrene, etc.), acrylate (methyl acrylate, etc.), methacrylate (methyl methacrylate, etc.) ), Carbonate, acetal, nylon Halogenated polyether (such as chlorinated polyether), halogenated olefin (such as vinyl chloride, tetrafluoroethylene, fluorinated-ethylene chloride, fluorinated ethylenepropylene), cellulose (acetylcellulose, ethylcellulose) Type), vinylidene type, vinyl butyral type, alkylene oxide type (propylene oxide type etc.), and rubber modified products of these resins. Of these, thermoplastic elastomers are preferably used from the viewpoint of effects.
[0028]
Among these, those in which hard blocks such as crystal structures and aggregate structures are easily formed and soft blocks such as amorphous structures are preferably combined together.
[0029]
The low molecular material and the high molecular weight organic material in the present invention are partially described in JP-A-5-239256 and JP-A-5-194663. As the polymer organic material, those described as a medium material having a three-dimensional continuous network skeleton structure disclosed in this publication are preferably used as representative materials in the present invention. Examples include a hydrogenated product, a hydrogenated product of a butadiene-styrene copolymer, and an ethylene-propylene copolymer. Among them, a hydrogenated product of a butadiene polymer and a hydrogenated product of a butadiene-styrene copolymer are more preferable. .
[0030]
The polymer blend material used in the composite of the present invention has a three-dimensional continuous network skeleton structure formed of a polymer organic material, and the average diameter of the skeleton is 50 μm or less, preferably 30 μm or less. The average diameter of (mesh) is 500 μm or less, preferably 300 μm or less, and the volume fraction of the polymer organic material is expressed as [volume of polymer organic material / (volume of polymer organic material + volume of low molecular material)] × When defined as 100 (%), the volume fraction of the polymer organic material is preferably 30% or less, particularly preferably 25% or less.
[0031]
The polymer organic material in the present invention is not particularly limited, but can be used in a normal bulk form, granular form, gel form, foam form, non-woven form, etc., but is in a gel form, in particular, a thermoplastic polymer. A gel-like material having a three-dimensional continuous uniform network skeleton structure is effective. Further, it can be used in a form in which a capsule containing a low molecular material is incorporated.
[0032]
Further, in obtaining a polymer blend material containing a large amount of a low molecular material and a high molecular organic material, the weight ratio of the low molecular material and the high molecular organic material is 1.0 or more, and is 2.0 or more in view of the effect. Is preferable, and 3.0 or more is more preferable. If the weight ratio is less than 1.0, it is difficult to obtain a polymer blend material having a very low elastic modulus, and the object of the present invention may not be achieved.
[0033]
As a method for producing a polymer blend material including a low molecular material and a high molecular organic material, an optimal method including a known method may be used depending on the kind, characteristics, mixing ratio, etc. of the low molecular material and the high molecular organic material to be used. There is no particular restriction. The method described in the above-mentioned JP-A-5-239256 is also one method.
[0034]
A particularly preferred method is to uniformly contain a large amount of low molecular weight material by kneading a thermoplastic high molecular material, which is a high molecular weight organic material, and a low molecular weight material using a high-shearing special mixer capable of performing high-speed stirring. In addition, there is a method of obtaining a low molecular material-holding polymer organic material composite in which the low molecular material is less bleed. As such a high shear type special mixer, in particular, a high shearing force and a high shearing speed can be given between the fixed wall and the rotating rotor, and the stirring speed is 300 rpm or more, preferably 500 rpm or more, Those having a stirring speed of 1000 rpm or more are preferable. Incidentally, when a high-molecular organic material and a low-molecular material are mixed at a low speed using a general roll, a rotor-type mixer, a cylinder-type mixer, etc., the object of the present invention can be achieved even if the same material is used. It is not possible to obtain a uniform three-dimensional continuous network skeleton structure of a polymer organic material having physical properties compatible with
[0035]
These polymer blend materials can be used in combination with rubber chemicals such as various vulcanization accelerators, anti-aging agents, and ultraviolet absorbers as required.
[0036]
If necessary, the polymer blend material of the present invention may further contain the following filler. For example, clay, diatomaceous earth, carbon black, silica, talc, barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, metal oxide, mica, graphite, aluminum hydroxide and other scaly inorganic fillers, various metal powders, wood chips, Glass powder, ceramic powder, granular or powdered solid filler such as granular or powdered polymer, other various natural or artificial short fibers, long fibers (for example, straw, hair, glass fiber, metal fiber, various other polymer fibers) Etc.) can be blended.
[0037]
Moreover, weight reduction can be achieved by mix | blending an organic hollow filler which consists of hollow fillers, for example, inorganic hollow fillers, such as a glass balloon and a silica balloon, a polyvinylidene fluoride, a polyvinylidene fluoride copolymer, etc. Furthermore, in order to improve various physical properties such as weight reduction, various foaming agents can be mixed, and gas can be mixed mechanically during mixing.
[0038]
The polymer blend material used in the composite of the present invention has an advantage that the elastic modulus can be controlled to an extremely low range because it can hold a low molecular material such as a large amount of liquid.
[0039]
The polymer material composite of the present invention can be produced by a known method using the respective constituent materials. For example, a method in which a flexible sheet material is placed in a mold, and a polymer blend material in a molten state is injected and cured can be used.
[0040]
The polymer material composite of the present invention can be used in a wide range of industrial fields. In particular, since the spring characteristics can be easily controlled and a desired cushioning property can be obtained, the building material and the vehicle interior material can be obtained. It is suitably used for vehicle seats and cushioning materials for electrical products.
[0041]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
[0042]
Various measurements were performed by the following methods.
The number average molecular weight was measured by gel permeation chromatography [GPC: Tosoh GMH-XL (two in series)], and the differential refractive index (RI) was used as a standard and in terms of polystyrene using monodisperse polystyrene.
[0043]
Tan δ was measured using a shear type dynamic viscoelasticity tester (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at a temperature of 25 ° C., a strain of 10%, and a frequency of 5 Hz.
[0044]
The shear modulus was measured at 25 ° C. using a shear type dynamic viscoelasticity tester (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) at a temperature of 25 ° C.
[0045]
The viscosity and solubility parameters of the liquid were measured by conventional methods.
[0046]
( Reference Example 1)
As a flexible sheet-like material, a 30 cm square polyethylene spacing textile material having a thickness of 5 mm was prepared.
[0047]
88% by volume of polyisobutylene (Nisseki Polybutene, Nippon Petrochemical Co., Ltd., molecular weight 280) is used as the low molecular weight material, and a 2-block copolymer of polybutadiene and butadiene-styrene random copolymer is hydrogenated as the high molecular weight organic material. A high-shear type is obtained by using 12% by volume of a diblock copolymer of polyethylene and ethylene-styrene random copolymer (block polyethylene content 35% by weight,
[0048]
The flexible sheet-like material is placed in a mold, and the resulting polymer blend material is poured into the mold to a height of 5 mm, filling the voids between the fibers of the sheet material, and then at room temperature. It was left to cure to obtain a polymer material composite.
[0049]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the composite 10 of Reference Example 1 . The
( Example 1 )
A polymer material composite was obtained in the same manner as in Reference Example 1 , except that a flexible sheet material was placed in the mold and the polymer blend material was injected into the mold to a height of 8 mm.
[0050]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the composite 24 of the first embodiment. Thus, by increasing the injection amount of the polymer blend material, all of the voids 20 formed between the fibers in the flexible sheet material 18 are filled with the
(Example 2)
The surface of the flexible sheet material is the same as in Example 1 except that the flexible sheet material is placed in the mold and the polymer blend material is injected into the mold to a height of 10 mm. A cushion material made of a polymer material composite having a thickness of 10 mm was obtained, in which a surface layer having a thickness of about 5 mm made only of the polymer blend material was formed.
(Evaluation of spring characteristics)
A cushion material made of the polymer material composite obtained in Reference Example 1 and Examples 1 and 2 and, as a control, a cushion material made of a 5 mm thick sheet made of the polymer blend material used in Reference Example 1. FIG. 3 shows the result of measuring the spring characteristics in the direction perpendicular to the surface for the control example.
[0051]
The spring characteristic is the force and displacement when a composite or flexible sheet material cut to 40 mm × 40 mm is used as a sample and a cylindrical tip with a diameter of 50 mm is pressed against the sample surface at 10 mm / min. This is a measurement of the relationship. FIG. 3 is a graph showing the vertical spring characteristics of the cushion material made of the polymer material composite obtained in Reference Example 1 and Examples 1 and 2 and the cushion material made of the flexible sheet-like material of the control example. is there. As is clear from FIG. 3, the composite of the present invention exhibited excellent spring characteristics suitable for a cushioning material or the like with respect to the flexible sheet material of the control example. Also, a thin cushion material with easily controlled compression spring characteristics is provided by controlling the thickness of one surface layer by changing the injection condition of the polymer blend material by comparing Example 1 and Example 2. I understand that it is possible.
[0052]
【The invention's effect】
The polymer material composite of the present invention is easy to control the spring characteristics, has good workability during handling, has excellent stability without causing harmful effects such as settling and creep during use, It has the effect that it can be used suitably for a vehicle material, a vehicle interior material, a vehicle seat, an electrical product, and the like.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic cross-sectional view showing a polymer material composite of Reference Example 1. FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a polymer material composite of Example 1 having a polymer blend material layer on the surface.
FIG. 3 is a graph showing spring characteristics in the vertical direction of a sheet made of the polymer material composite obtained in Reference Example 1 and Examples 1 and 2 and a polymer blend material of a control example.
Claims (4)
(1)該高分子ブレンド材料が、低分子材料と高分子有機材料とを含み、且つ、低分子材料と高分子有機材料の重量比が1.0以上であり、
(2)該可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙のすべてに該高分子ブレンド材料が充填されてなり、
(3)該可撓性シート状材料の片方の表面に該高分子ブレンド材料のみからなる表面層が形成される、
ことを特徴とする高分子材料複合体からなるクッション材。A cushion material composed of a flexible sheet-like material having voids in the interior constituted by fibers, and a polymer material composite made of a polymer blend material,
(1) The polymer blend material includes a low molecular material and a high molecular organic material, and the weight ratio of the low molecular material and the high molecular organic material is 1.0 or more,
(2) The polymer blend material is filled in all the voids formed in the flexible sheet-like material,
(3) surface layer made of the one surface of the flexible sheet-like material only the polymeric blend material is formed,
A cushioning material comprising a polymer material composite.
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