JP4939830B2

JP4939830B2 - 軽量靴

Info

Publication number: JP4939830B2
Application number: JP2006106640A
Authority: JP
Inventors: 幹雄天海; 上村　　哲也
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-04-07
Also published as: JP2007275362A

Description

本発明は、靴本体部と靴底部とで構成される靴において、靴本体部が中空無機微小球を含むゴム配合材により形成されている軽量靴、および軽量靴の製造方法に関する。

靴本体部がゴム配合材により形成される靴は、射出成形法によらない場合は、通常、靴本体部と靴底部とが別工程で成形される。この場合、靴本体部は、足型（ラストモールド）に、編布からなる靴下形状のインナー材を被せ、これにシート化した未架橋ゴム配合材を手作業で貼り付けそのまま架橋を行うことで成形される。このとき、ゴム配合材には架橋のための硫黄とともに、製造過程での収縮防止、硬度調製、強度向上のためのシリカ等の補強性充填材や炭酸カルシウム等の一般充填剤が配合される。

元来ゴムの比重は０．９０〜０．９５程度であるが、ゴム配合に適した補強性充填材や一般充填材はゴムよりも高比重であるため、これらを配合して得られるゴム配合材は重くなる傾向にある。そのため、特に長靴において軽量化の要望がある。なお、ゴム配合材を軽量化する技術としては、中空無機微小球（中空ガラス球）をゴムに配合し、これを、型で加熱加圧して靴底部を成形することが知られている（特許文献１）。

ところで、軽量化を目的として中空無機微小球をゴムに配合すると引張強度が純粋なゴムより低下する。これは中空無機微小球が補強性充填材のように粒子の凝集構造や多孔構造を有しないためと思われる。
靴底においては、引張強度低下の問題は、靴底自体が比較的厚く成形されるものであることや、接地面側に相対的に薄いとともに引張強度の大きい別部材を設けて二層構造とすることなどで大きな問題とならないと思われる。しかし、靴本体部は、履き心地性および靴の履き脱ぎ性に関与する重要な部分であって、厚さ約１〜４ｍｍの比較的薄めに成形される部分であるから、引張強度があまり低いものは好ましくない。また、靴本体部は、それ自体薄いものであるから、重い別部材を貼り付けて複層構造としたのでは軽量化の効果が大きく後退する。以上のような理由により、靴本体部のゴム配合材に中空無機微小球を含有させることは行われていなかった。

また、靴本体部の成形法において、熱せられた外型（サイドモールドなど）で加圧しつつ架橋させる方式は、外型の設備費、品種切り替えに伴う外型交換による製造効率の低下の面で不利である。したがって、靴本体部の成形は、未架橋のゴム配合材を加熱型で架橋するのではなく、靴本体部自体の造形後に加熱炉で架橋することが製造コスト面で有利とされている。しかし、ロール出し等によりシート化した未架橋ゴム配合材には、シート化直後から現れる長さ方向の収縮に伴って表面に皺などの変形が発生するために、型で加圧せずに架橋する方式ではその変形が表面にそのまま残ってしまう問題がある。従来、この問題は充填材を多量に配合して未架橋ゴム配合材の収縮を抑えることで解決されていたが、充填材を配合することは軽量化にとっては逆効果である。
特開平２−２３９８０３号公報

本発明は、軽量な靴本体部を有すとともに靴本体部の外観が良好な軽量靴、および軽量靴の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ゴムに中空無機微小球を配合することが軽量化に効果があるとともに、補強性充填材との併用により、必要な引張強度を確保しつつゴム配合材自体の表面に発生する皺などの変形を大きく抑制する効果があるとの知見を得てなされたものである。
すなわち、本発明の軽量靴は、靴本体部と靴底部とで構成される靴であって、靴本体部は、未架橋ゴム配合材により造形された靴本体部が圧縮を受けずに架橋されたものであり、ゴム配合材が中空無機微小球及び補強性充填材を含有していることを特徴とする。
また、好ましい態様の軽量靴は、靴本体部を構成するゴム配合材が、比重において１．００以下、引張強度において１２ＭＰａ以上の物性を有し、最も薄い部分の厚さにおいて１．０〜２．２ｍｍである。

また、本発明の軽量靴の製造方法は、ゴムに少なくとも中空無機微小球及び補強性充填材を配合してなる未架橋ゴム配合材をシート化し、シート化した未架橋ゴム配合材から靴本体部を造形したのち、これを加熱炉で架橋する工程、靴本体部と別途作製した靴底を接合する工程を有することを特徴とする。

本発明の軽量靴は、靴本体部のゴム配合材が中空無機微小球を含有しているので、軽量であるとともに表面の皺などの変形が小さいものであり、また、マイクロカプセルのような膨張性発泡材により軽量化されたものとは異なり、中空無機微小球が荷重により変形し難いので靴本体部の形状保持性が高い。また、靴本体部に補強性充填材が含有されているので靴本体部の強度低下を適度に抑制している。

また、好ましい態様の軽量靴は、靴本体部を構成するゴム配合材の比重を１．００以下としたので軽量であり、靴本体部を構成するゴム配合材の引張強度を１２ＭＰａ以上とするとともにこのゴム配合材の最も薄い部分の厚さを１．０〜２．２ｍｍとしたので、靴本体部が必要とする強度を満足する。

本発明の軽量靴の製造方法によれば、皺などの変形の小さい靴本体部を有する軽量靴を効率よく製造することができる。

本発明の軽量靴は、靴本体部と靴底部とでなり、靴本体部は、靴本体部自体を形作るゴム配合材が、形づくられた後に架橋してなるものであり、形作られたゴム配合材の内面にはインナー材が接合している。

本発明の軽量靴は、ゴム長靴を成形する公知の装置で成形することができる。また、靴本体部の成形は、ゴムに、中空無機微小球、補強性充填材、硫黄、加硫促進剤などを混合してなる未架橋ゴム配合材をシート化して未架橋ゴムシートを作製し、これを足型（ラストモールド）に被せたインナー材に貼り付けて靴本体部を形作り、これを架橋温度雰囲気下にさらして架橋することにより行われる。なお、架橋条件は１２０〜１４０℃で３０〜７０分が適当である。靴本体部全体に貼り付けられる未架橋ゴムシートの厚さは１．２〜２．４ｍｍにするのが適当である。
また、ゴムには、加硫助剤、軟化剤、老化防止剤、一般充填材を必要に応じて適当量配合することで、より製造効率並びに総合的な物性を良好にすることができる。

ゴムは、ゴム長靴の成形で通常使用されるものを採用でき、具体的には、天然ゴム（ポリイソプレン）あるいは合成ゴムが挙げられる。合成ゴムとしては、イソプレンゴム（ポリイソプレン）、スチレンゴム（スチレンブタジエン共重合体）、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンターポリマー）、ニトリルゴム（ブタジエンアクリロニトリル共重合体）、及びこれらに類似した性質を有するものが挙げられる。本発明においては、これらの内の一つを単独に使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよいが、ゴム配合材となったときの硬度を好ましい範囲に調製しやすくするため、天然ゴム７０〜９０重量％、スチレンゴム１０〜３０重量％を含んだゴムとすることが好ましい。

中空無機微小球は以下のようなものが好適である。例えば、中空無機微小球は、二酸化ケイ素を主成分とし高温にするとガスを生成する成分を含むガラス質の粉状体が、火炎などで高温に加熱されることで軟化するとともに内部を空洞として球状に膨張してなるものである。中空無機微小球の例としては、ガラス質火山砕屑物から製造されるシラスバルーンと呼ばれるものが知られているが、シラスバルーンは、一般に粒径の割に殻厚さが薄すぎるためにゴムとの混合時に破壊する傾向があるのでゴム配合材の軽量化への利用は難しい。本発明において中空無機微小球は、耐圧強度の高いものが好ましく、使用するゴムの種類、混合条件などによって使用限界は変動するが、５０ＭＰａ以上の耐圧強度を有するものが好ましい。

ここで、耐圧強度とは、流体中に適当数の中空無機微小球を置いて、どの程度の流体圧力まで耐えられるかという中空無機微小球の強度を表すものである。

高い耐圧強度の中空無機微小球は、それ自体の殻厚が粒径に対して相対的に厚くされたものである。耐圧強度の高い中空無機微小球の例として、二酸化ケイ素に、適当量のＮａ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物、ＣａＯなどのアルカリ土類金属酸化物、ホウ酸などを含有させてなる粉状体を８００〜１５００℃程度の加熱により膨張させたもの、あるいは二酸化ケイ素に、適当量の酸化アルミニウムなどを含有させてなる粉状体を８００〜１５００℃程度の加熱により膨張させたものなどがある。
市販されているものとしては、住友スリーエム株式会社のグラスバブルズ、東海工業株式会社のＣＥＬ−ＳＴＡＲ、太平洋セメント株式会社のＥ−ＳＰＨＥＲＥＳなどが挙げられる。

中空無機微小球の比重（カタログ等には真密度又は見掛け密度と表記されている場合もある）は、靴の軽量化にはなるべく小さい方が良いが、比重の小さいものは耐圧強度も小さい傾向にあるので０．３〜０．７のものから選択することが好ましい。
中空無機微小球の粒径は、靴本体部の強度を低下させないためになるべく小さい方が良いが、製造時の取扱やすさの観点より平均粒径が２０〜６０μｍ程度のものが好ましい。

中空無機微小球は、ゴム配合材の引張強度を高めるために表面処理されたものを使用することが好ましいが、表面処理の無いものも使用できる。

中空無機微小球のゴム１００重量部に対する配合割合は、その配合総体積によりゴム配合材の引張強度が影響される傾向にあるので、表面処理が無いものでは２０Ｈ重量部以下とすることが好ましく、表面処理が施されたものでは４０Ｈ重量部以下とすることが好ましい。Ｈは中空無機微小球の比重である。配合割合があまり高いと、ゴム配合材の引張強度を適度に維持することが難しくなる。また、中空無機微小球は１０Ｈ重量部以上を配合することが好ましい。配合割合があまり低いと、ゴム配合材の諸物性を適度に維持しつつ比重を小さくすることが難しくなるとともに、ゴム配合材の表面に発生する皺などの変形が大きくなりの靴の外観が悪化する傾向である。

上記の表面処理は、シラン系、チタン系、アルミニウム系、ジルコニウム系などの一般に知られているカップリング剤の希釈液によるスプレー法や浸漬法などの公知の技術を採用することができる。カップリング剤の使用量としては、例えば、比重が０．３〜０．７で、平均粒径が２０〜６０μｍの中空無機微小球であれば、この微小球１００重量部に対して０．５〜３．０重量部が適当である。

補強性充填材は、凝集構造あるいは多孔構造を有するカーボンブラック、シリカが好適であり、また前述のカップリング剤で表面処理したクレーなどの一般充填材、及びこれらに類似する性質を有するものが挙げられる。カーボンブラックの比重は１．７〜２．０程度であり、シリカの比重は１．９〜２．４程度である。

補強性充填材のゴム１００重量部に対する配合割合は、１０〜２０重量部とすることが好ましい。この充填材の配合割合があまり低いとゴム配合材の引張強度を適度に維持することが難くなるとともにゴム配合材の表面に発生する皺などの変形が大きくなる。配合割合があまり高いとゴム配合材の諸物性を適度に維持しつつ比重を小さくすることが難しくなる。

以上のような中空無機微小球及び補強性充填材を含有するゴム配合材は、比重を１．００以下に調製することが好ましい。比重をあまり高くすると使用者が靴の軽量化を体感することができない。
なお、このゴム配合材は、比重を０．９０以上に調製することが好ましい。すなわち、ゴム配合材の比重をより下げようとして無機中空微小球を多量に配合すると、ゴム配合材の硬度が高くなりすぎて履き心地性や靴の履き脱ぎ性が悪化するとともに、ゴム配合材の引張強度が低下して靴の耐久性が悪化する。

また、ゴム配合材は、引張強度を１２ＭＰａ以上に調製することが好ましい。引張強度があまり低いと、靴本体部に適度な強度を付与するにはその厚さを増やす必要が生じて軽量化にとっては逆効果となる。

また、ゴム配合材は、硬度（デュロメータ試験タイプＡ）を５０〜６５に調製することが好ましい。硬度があまり低いと、靴本体部の形状保持性を適度とするにはその厚さを増やす必要が生じて軽量化にとっては逆効果となる。硬度があまり高いと履き心地性や靴の履き脱ぎ性が悪化する。ゴム配合物の硬度は、ゴム１００重量部に対し、中空無機微小球１０Ｈ〜４０Ｈ重量部、及び補強性充填材１０〜２０重量部を配合することで容易に５０〜６５に調製される。

以上のような好ましい物性を有するゴム配合材で構成される靴本体部は、一枚の未架橋ゴムシートにより一層のゴム配合材に成形した部分の平均の厚さが１．２〜２．４ｍｍの範囲にあることが好ましく、最も薄い部分の厚さが１．０〜２．２の範囲にあることが好ましい。厚さがあまり薄いと靴の耐久性や靴本体部の形状保持性の確保が難しくなり、厚さがあまり厚いと靴本体部の柔軟性の確保が難しくなる。なお、平均厚さとは、靴本体部の一層のゴム配合材の部分を分解して１０個程度の部分に別けたときの各部分の厚さの平均とする。

ところで、製造効率面では、靴本体部は、全体を一枚の未架橋ゴムシートにより一層のゴム配合材に成形することが好ましい。しかし、靴の耐久性や軽量性などの観点も加えると靴本体部は、強度を向上させたい箇所を、複数枚の未架橋ゴムシートにより複数層のゴム配合材に成形して厚くし、それ以外の部分は軽量性を高めるために一枚の未架橋ゴムシートにより一層のゴム配合材に成形することが好ましい。強度が必要な部分は踵部や爪先部である。また、靴本体部に意匠性を持たせるために部分的に複数層のゴム配合材で構成することは何ら問題ない。
また、本発明において、未架橋ゴム配合材のシート化に際して、表面にエンボス（凹凸意匠）を施してシート化後に現れる皺等の変形を目立ちづらくすることや、靴本体部の表面を塗装することは何ら問題ない。

インナー材は、特に限定されるものでは無く、一般にゴム長靴に使用しているものを採用できる。具体的には、編布や、スパンデックスなどの弾性繊維や捲縮を持たせた長繊維糸で織成した伸縮性の織布などを使用して靴下形状にしたものを使用することができる。

靴底部は、ＥＶＡ発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、ポリウレタン発泡体などで成形してもよいが、ゴム配合材、特に中空無機微小球及び補強性充填材を含有したゴム配合材で成形することが好ましい。ＥＶＡ発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、ポリウレタン発泡体の場合は、架橋工程の前に造形した靴本体部と接合してしまうと架橋工程で熱変形などの不具合が生じるが、ゴム配合材で成形すれば、造形した靴本体部と靴底部とを接合させた後に架橋工程に投入することができる。

図１及び図２に本発明に係る軽量靴を示す。軽量靴１は長靴であり、軽量靴１１は深靴である。以下、実施例の軽量靴と軽量靴の製造方法を説明する。なお、軽量靴１と軽量靴１１とは、靴本体部のサイズや形状以外は共通するので軽量靴１についてのみ説明する。

（未架橋ゴム配合材の調製）
表１に示す配合材料１〜１０の各系について、硫黄及び加硫促進剤を除く成分をそれぞれ密閉式混練機に投入して１００〜１２０℃で混合し、混合したものを練りロールに移して、さらに硫黄及び加硫促進剤を加えて７０〜９０℃で混合し各系の未架橋ゴム配合材を調製した。
次に未架橋ゴム配合材を８０℃に調温した対をなす表面平滑のロールにてシート化し、配合系ごとに厚さ１．５ｍｍの未架橋ゴムシートを作製した。

（配合材料１〜１０の系の物性データ）
配合材料１〜１０の各系で作製した未架橋ゴムシートについて加熱炉でゲージ圧０．３ＭＰａの雰囲気中１３５℃×４５分の架橋を行って、各系のゴム配合材のシートを作製した。各系のそれぞれシートについて比重、硬度、引張強度、表面粗さを測定した。
硬度はシートを４枚重ねてＪＩＳＫ７２１５に準拠し、引張強度はＪＩＳＫ６２５１に準拠し、表面粗さは株式会社東京精密のＳＵＲＣＯＭ５５０Ａ／５５０ＡＤ表面粗さ測定機によりシート化方向（長さ方向）の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）で測定した。
物性評価は、比重においては１．００以下を良好とし、引張強度においては１２．０ＭＰａ以上を良好とし、表面粗さについては３．０μｍ以下を良好として評価した。
配合材料３の系については、引張強度の基準を満足しないが、軽量化及び皺防止の効果があるので物性評価△とした。配合材料５の系については、中空無機微小球の多くがゴムとの混合時に割れてしまっており、比重、表面粗さの基準を満足しないが、配合材料６の系との比較で軽量化及び皺防止の効果があるので物性評価△とした。配合材料８の系は、軽量化の効果はあるものの引張強度、表面粗さの基準を満足しないので物性評価×とした。物性データを表２に示す。

（靴本体部の造形）
物性評価の良好であった配合材料４の系について靴本体部の作製を進めた。
未架橋ゴムシートａとして厚さ０．９ｍｍ、１．４ｍｍ、２．４ｍｍの三種を作製し、また未架橋ゴムシートｂとして表面にエンボスを施した厚さ１．０ｍｍのものを作製した。
次に、足型（ラストモールド）にインナー材を被せ、三種の未架橋ゴムシートａごとに、インナー材全面に、足裏部位用と甲・脚部位用とに別けて裁断した未架橋ゴムシートａを接着剤で貼り付けた。このあと、軽量靴１のＢ及びＣで表す部分は未架橋ゴムシートｂを重ね貼りしして二層構造とした。なお、Ａで表す部分は一枚の未架橋ゴムシートａのみの一層構造とした。
このようにして、未架橋状態の靴本体部２を造形した。

（靴底部の作製）
配合材料４の系の未架橋ゴム配合材を靴底成形モールドに充填し、１６０℃×６分で型での加圧成形により靴底部を作製した。

（靴本体部の架橋及び軽量靴の完成）
上記の配合系で造形した靴本体部に、上記の靴底部を接着剤で接合し、さらに、靴本体部と靴底部とに跨がるようにＤで表す部分にテープ部Ｄとなる未架橋ゴムシートｂを貼り付けて、これを加熱炉（加硫缶）に投入しゲージ圧０．３ＭＰａの雰囲気中１３５℃×４５分で架橋して、厚さの異なる三種の軽量靴１を得た。
軽量靴１は、未架橋ゴムシートａとして０．９ｍｍを用いたものは、靴本体部のゴム配合材の最も薄い部分の厚さが０．７ｍｍであり、Ａの部分の平均厚さが０．７８ｍｍであった。未架橋ゴムシートａとして１．４ｍｍを用いたものは、靴本体部のゴム配合材の最も薄い部分の厚さが１．１ｍｍであり、Ａの部分の平均厚さが１．２３ｍｍであった。未架橋ゴムシートａとして２．４ｍｍを用いたものは、靴本体部のゴム配合材の最も薄い部分の厚さが２．０ｍｍであり、Ａの部分の平均厚さが２．２２ｍｍであった。

（軽量靴の評価）
厚さの異なる三種の軽量靴１は全て、表面に皺などの変形が見られず外観は良好であった。
未架橋ゴムシートａとして０．９ｍｍを用いたものは、最も薄い部分の厚さが０．７ｍｍであり、そのため形状保持性がやや不足気味であり、また実履による実用試験では耐久性にやや欠けるものであった。
未架橋ゴムシートａとして１．４ｍｍを用いたものは、最も薄い部分の厚さが１．１ｍｍであり、形状保持性が良好であるとともに、実履による実用試験でも耐久性が十分なものであった。
未架橋ゴムシートａとして２．４ｍｍを用いたものは、最も薄い部分の厚さが２．０ｍｍであり、形状保持性が良好であるとともに、実履による実用試験でも耐久性が十分なものであった。

本発明に係る軽量靴（長靴）の説明図。本発明に係る軽量靴（深靴）の説明図。

符号の説明

１・・・軽量靴、２・・・靴本体部、３・・・靴底部、１１・・・軽量靴、１２・・・靴本体部、１３・・・靴底部、Ａ・・・ゴム配合材が一層の部分、Ｂ・・・ゴム配合材が二層の部分（エンボス柄付き）、Ｃ・・・ゴム配合材が二層の部分（エンボス柄付き）、Ｄ・・・テープ部。

Claims

靴本体部と靴底部とで構成される靴であって、靴本体部は、未架橋ゴム配合材により造形された靴本体部が型での圧縮を受けずに架橋されたものであり、ゴム配合材が中空無機微小球及び補強性充填材を含有していることを特徴とする軽量靴。
靴本体部を構成するゴム配合材が、比重において１．００以下、引張強度において１２ＭＰａ以上の物性を有し、最も薄い部分の厚さにおいて１．０〜２．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の軽量靴。
ゴムに少なくとも中空無機微小球及び補強性充填材を配合してなる未架橋ゴム配合材をシート化し、シート化した未架橋ゴム配合材から靴本体部を造形したのち、これを加熱炉で架橋する工程、靴本体部と別途作製した靴底を接合する工程を有することを特徴とする軽量靴の製造方法。