JP4964952B2 - アウターソール、及びシューズ - Google Patents
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Description
特許文献1(日本国公開特許公報平11−266905号)には、比重0.8以下の軽量発泡体と高強度非発泡体とを突き合わせて接合一体化したアウターソールが記載されている。かかるアウターソールは、耐摩耗性の要求される部位に高強度非発泡体を配設し、その他の部位に軽量発泡体を配設することにより、耐摩耗性に優れ且つ軽量であると特許文献1に記載されている。
特許文献2(日本国公開特許公報2007−29320号)には、ショアA硬度が55〜95で且つ比重1.00〜1.23の接地層と比重0.90〜1.13の非接地層とが積層された積層部を有し、積層部が、気泡を含まないポリマー組成物からなるアウターソールが開示されている。かかるアウターソールは、耐摩耗性が良好な接地層と比重の小さい非接地層とが積層された2重構造であるため、耐摩耗性に優れ且つ軽量であると特許文献2に記載されている。
一方、特許文献2のアウターソールは、接地層がショアA硬度55〜95であるが、接地層の硬度を比較的高くするだけでは、接地層の耐摩耗性は十分でなく、その改良が求められる。また、該アウターソールは、接地層が比重1.00〜1.23であるため、更なる軽量化が求められる。
かかる相反する特性を満足するアウターソールを得るべく、本発明者らは、鋭意研究したところ、アウターソールの摩耗メカニズムに着目した。
本発明者らの研究によれば、アウターソールの摩耗は、下記ステージ1〜ステージ5を経て、発生するものが判ってきた。
ステージ1:アウターソールが地面に接した際に、該アウターソールの表面に、小石や砂に接触する。言い換えると、アウターソールが地面に接した際に、アウターソールの表面に、外力が加わる。
ステージ2:アウターソールの表面に外力が加わることにより、その表面が変形する。
ステージ3:外力がアウターソールに常態的に加わることにより、アウターソールの表面に傷が生じる。
ステージ4:上記傷が生じることにより、アウターソールの表面に、小さな塊片が生じる(傷が生じた部分に於けるアウターソールの形成材料の一部が、小さな塊片となる)。さらに、外力が加わることで、前記小さな塊片が、大きく成長する。
ステージ5:上記塊片が大きくなると、アウターソールの表面から脱落し、摩耗粉となる。このようにしてアウターソールの形成材料の一部が、脱落する結果、アウターソールが摩耗する。
ここで、貯蔵弾性率[E’]及び損失係数[tanδ]は、動的粘弾性測定による数値であり、貯蔵弾性率が小さいほど衝撃を緩和し易く、損失係数が小さいほど変形後元の形状に復元しやすい。
上記アウターソールは、その貯蔵弾性率が100MPa〜500MPaであるため、外力が加わった際に、その衝撃を緩和し易い。さらに、上記アウターソールは、その損失係数が0.2以下であるため、外力によって変形した後、元の形状に復元し易い。従って、本発明のアウターソールは、傷の発生をより低減できる。
さらに、上記アウターソールは、引張り最大応力が30MPa以上であるため、破断を生じ難い。従って、本発明のアウターソールは、使用時に生じた塊片が脱落し難い。
このように本発明のアウトソールは、傷の発生を抑制でき、更に、塊片の脱落を抑制できるので、耐摩耗性に優れている。
本発明のアウターソールは、シューズの下面に配置される。該アウターソールは、シューズの下面の全体的に設けられる他、シューズの下面の部分的に設けられる。該アウターソールは、略板状、略凸状(例えば、円錐台状等)、凹凸形状が形成された板状などの任意の形状に形成される。本発明のアウターソールは、接着により、シューズに固定的に取り付ける態様の他、ネジ等により、シューズに着脱可能に取り付ける態様も含まれる。
以下、本発明のアウターソールについて、具体的に説明する。
アウターソール5の表面には、凹凸形状が形成されている。本発明のアウターソール5は、1つの実施形態において、アウターソール5の表面に、凸状のスタッド部6が一体的に形成されている。このスタッド部6の大きさは、特に限定されないが、通常、直径8mm〜15mm、高さ5mm〜20mm程度である。スタッド部6の個数及び形成場所は、特に限定されず、任意に設計することができる。スタッド部6は、好ましくはシューズの前部分及び後部分に複数個設けられる(図1参照)。
ただし、本発明のアウトソール5は、その表面が凹凸状に形成されている態様に限られない。本発明のアウターソールは、他の実施形態において、アウターソールの表面が略平坦状に形成される(図示せず)。
なお、本明細書において、「数値X〜数値Y」とは、「数値X以上数値Y以下」を意味する。例えば、上記8mm〜15mmは、8mm以上15mm以下を意味する。
ただし、本発明のアウトソール5は、ミッドソール3の下面形状と略同形に形成されている態様に限られない。本発明のアウターソール5は、他の実施形態において、ミッドソール3の下面よりも小さい面積に形成される。このようなアウトソール5は、例えば、図3に示すように、ミッドソール3の前部分の形状と略同形に形成されていてもよいし、或いは、ミッドソール3の後部分と略同形に形成されていてもよい。さらに、本発明のアウトソールは、シューズの踵部に部分的に設けられていてもよい。
ただし、本発明のアウトソール5は、図2に示すような態様に限られない。本発明のアウトソール5は、他の実施形態において、所定厚みに形成され、スタッド部6の凸形状に対応した凹部8が形成される(図4参照)。このようなアウトソール5は、凹部8を含むアウトソール5の裏面側に、充填層7が設けられる。該アウトソール5は、充填層7の裏面をミッドソール3に接着することによって、本体2に設けることができる。該充填層7の形成材料としては、熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマーなどの各種ポリマーが挙げられる。
上記アウトソール5は、通常、厚み1mm以上、好ましくは厚み2mm〜5mmに形成される。
上記オレフィン系樹脂としては、例えば、プロピレン系重合体、エチレン系重合体などが挙げられる。プロピレン系重合体としては、例えば、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、これらの無水マレイン酸などの変性ポリプロピレンなどのポリプロピレン;プロピレン−αオレフィン共重合体;などが挙げられる。エチレン系重合体としては、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)などのポリエチレン;エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−ヘプテン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン・1−ノネン共重合体、エチレン・1−デセン共重合体などのエチレン・α−オレフィン共重合体;エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸エステル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メタクリルエステル共重合体、これらの無水マレイン酸などの変性物などのエチレン系共重合体;などが挙げられる。これらは、1種単独で、又は、2種以上を併用してもよい。本発明のオレフィン系樹脂は、上記プロピレン系重合体とエチレン系重合体の混合物が好ましく、特に、オレフィン系樹脂は、上記ポリプロピレンとポリエチレンの混合物がより好ましい。プロピレン系重合体とエチレン系重合体の混合物を含むオレフィン系樹脂は、比重が小さい上、射出成形時の溶融粘度が低いため、成形物に凹みや反りが生じ難く、さらにコスト的に有利である。
なお、上記プロピレン系重合体及びエチレン系重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の重合体成分を分子中に僅かに含んでいてもよい。
前記エチレン系重合体も同様に、比重が小さいものが好ましい。該エチレン系重合体は、好ましくは比重0.96以下であり、より好ましくは比重0.85〜0.94である。通常、高密度ポリエチレンの比重は、0.92〜0.96であり、低密度ポリエチレンの比重は、0.91〜0.92であり、直鎖状低密度ポリエチレンの比重は、0.94以下であり、超低密度ポリエチレンの比重は、0.90以下である。
上記エチレン系重合体としては、比重が小さく、耐熱性や強度を有することから直鎖状低密度ポリエチレンが好ましく、特に、メタロセン系触媒を使用して製造される直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。
上記スチレン系エラストマーとしては、例えば、ハードセグメントがスチレン系重合体であり且つソフトセグメントが共役ジエン系重合体であるポリマーが挙げられる。該スチレン系重合体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレンなどの重合体が挙げられる。これらスチレン系重合体は、1種単独で、又は2種以上を併用してもよい。
上記スチレン系エラストマーのスチレン系重合体としては、好ましくはα−メチルスチレン重合体である。該α−メチルスチレン重合体の数平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは1000〜50000であり、より好ましくは、2000〜20000である。
なお、本明細書において、「数平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求めたポリスチレン換算の分子量である。
また、上記スチレン系エラストマーは、共役ジエン単位の1,4結合の含有量が30%未満のブタジエン共重合体を含んでいてもよい。
本発明のスチレン系エラストマーを構成するブタジエン共重合体は、数平均分子量が500〜10000で且つ1,4結合の含有量が30%未満のブタジエン重合体と、数平均分子量が1000〜40000で且つ1,4結合の含有量が20%以上のブタジエン重合体と、を含んでいるポリマーが好ましい。
本発明のスチレン系エラストマーとして、最も好ましくは、α−メチルスチレン・ブタジエン(又は水素添加ブタジエン)・α−メチルスチレンの共重合体である。α−メチルスチレン・ブタジエン(又は水素添加ブタジエン)・α−メチルスチレンの共重合体は、破断強度が高く、特に、比較的高温時においても破断強度が高い。かかる共重合体を含むポリマー組成物で形成したアウターソールは、耐摩耗性に優れている。
また、上記スチレン系エラストマーの比重は、0.90〜0.94程度である。
上記スチレン系エラストマーにおいて、α−メチルスチレン重合体とブタジエン重合体の含有量は、特に限定されないが、好ましくはα−メチルスチレン重合体が10〜90質量%であり、ブタジエン重合体が、10〜70質量%であり、より好ましくはα−メチルスチレン重合体が20〜50質量%であり、ブタジエン重合体が、40〜70質量%である。かかる含有量のスチレン系エラストマーは、適度な破断強度と弾性を有する。
なお、上記スチレン系エラストマーは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の重合体成分が共重合されていてもよい。該他の重合体としては、メタクリル酸メチルなどの他の単量体からなる重合体が挙げられる。
また、上記スチレン系エラストマーは、本発明の効果を損なわない範囲で、分子鎖中に又は分子末端に、カルボキシル基、水酸基、酸無水物基、アミノ基、エポキシ基などの官能基を有していてもよい。
なお、上記ポリマー組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、他のポリマー(上記オレフィン系樹脂及びスチレン系エラストマー以外のポリマー)、その他の添加剤を配合してもよい。
上記他のポリマー及び/又は添加剤の配合割合は、特に限定されないが、通常、オレフィン系樹脂とスチレン系エラストマーの合計量100質量部に対し、0を超え10質量部以下である。
添加剤としては、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、可塑剤、耐電防止剤、増粘剤などが挙げられる。
この点、引張り最大応力が30MPa以上のポリマー組成物で形成されたアウターソールは、破断を生じ難い。このため、アウターソールの表面に塊片が生じても、この塊片が脱落し難い。上記傷付き抑制作用と塊片の脱落作用の相乗作用によって、本発明のアウターソールは、耐摩耗性に優れる。上記ポリマー組成物は、好ましくは引張り最大応力が40MPaである。引張り最大応力が40MPa以上のポリマー組成物で形成されたアウターソールは、比較的高温(例えば50℃)においても耐摩耗性に優れる。
成形法は、特に限定されないが、好ましくは射出成形である。射出温度(ノズル部)は、200℃〜260℃程度である。
得られたアウトソールは、適切な接着剤を用いて、シューズ本体に接着される。
本発明のアウターソールは、軽量で且つ耐摩耗製に優れている。このため、該アウターソールを備える本発明のシューズは、球技用シューズ、ランニング用シューズ、陸上競技用シューズとして好適である。
(1)ポリエチレン(表1などにおいて「PE」と記す)…直鎖状低密度ポリエチレン。(株)プライムポリマー製、製品名「エボリューSP1521」。比重0.91。
(2)ポリプロピレン(表1などにおいて「PP」と記す)…ランダムポリプロピレン。(株)プライムポリマー製、製品名「プライムポリプロJ721−GR」。比重0.9。
(3)ポリウレタンエラストマー(表1などにおいて「TPU」と記す)…ハードセグメントがポリウレタンで、ソフトセグメントがポリエーテルであるエラストマー。BASF社製、製品名「エラストランET195」。
(4)ポリエステル系エラストマー(表1などにおいて「TPE」と記す)…ハードセグメントがポリエステルで、ソフトセグメントがポリエーテルであるエラストマー。三菱化学(株)製、製品名「プリマロイA1900N」。
(5)ポリプロピレン系エラストマー1(表1などにおいて「TPP1」と記す)…ハードセグメントがポリプロピレンで、ソフトセグメントがエチレン・プロピレンゴム(EPDM)であるエラストマー。(株)プライムポリマー製、製品名「プライムTPO J5910」。
(6)ポリプロピレン系エラストマー2(表1などにおいて「TPP2」と記す)…ハードセグメントがポリプロピレンで、ソフトセグメントがエチレンαオレフィンゴムであるエラストマー。三菱化学(株)製、製品名「サーモランM3855N」。
(7)アイオノマー樹脂1(表1などにおいて「IN1」と記す)…三井デュポンポリケミカル(株)製、製品名「ハイミラン1555」。
(8)アイオノマー樹脂2(表1などにおいて「IN2」と記す)…三井デュポンポリケミカル(株)製、製品名「ハイミラン1706」。
(9)スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体(表1などにおいて「SEBS」と記す)…(株)クラレ社製、製品名「ハイブラー7311」。
(10)スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン共重合体(表1などにおいて「SEPS」と記す)…(株)クラレ社製、製品名「セプトン1062」。
(11)α−メチルスチレン・ブタジエン・α−メチルスチレン共重合体(表1などにおいて「αSBS」と記す)…(株)クラレ社製。共重合体の数平均分子量72000。α−メチルスチレン重合体:ブタジエン重合体の比率=33:67。α−メチルスチレン重合体の数平均分子量6400。ブタジエン重合体の数平均分子量59000。ブタジエン共重合体の1,4結合の含有量55%。
表1に示す割合で、PE、PP及びαSBSを配合し、ミキサーで十分に混合し、その後二軸押出機(180〜230℃)にて混練し、ポリマー組成物を調製した。該ポリマー組成物の比重(20℃±3℃)は、表1に示す通りである。なお、表1において、各材料の配合割合は、質量部で表示している。
射出成形機(メーカ:日精樹脂工業(株)製、製品名:FE160S型油圧式射出成形機。型締力:160ton、スクリュー径:45mm、射出速度:21cm3/s、射出圧力:60MPa、射出温度(ノズル部):230℃)を用いて、前記ポリマー組成物を金型内に射出し、物性試験用サンプルと摩耗試験用サンプルを作製した。
上記物性試験用サンプルは、比重の測定、動的粘弾性の測定及び引張り強度の測定に使用した。該物性試験用サンプルは、厚み2mm、幅50mm、長さ100mmの板状に形成した。
また、上記摩耗試験用サンプルは、後述する耐摩耗試験に使用した。摩耗試験用サンプルは、厚み8mm、幅20mm、長さ20mmの板状体に成形した後、この板状体を直径16mmの鋼鉄製抜き型で打ち抜き、直径16mm、厚さ8mmの円盤状に形成した。
表1に示す割合で、PE、PP及びαSBSを配合したこと以外は、上記実施例1と同様にして、物性試験用サンプルと摩耗試験用サンプルを作製した。実施例2〜5の各ポリマー組成物の比重(20℃±3℃)は、表1に示す通りである。
表1に示す割合で、各材料を配合したこと以外は、上記実施例1と同様にして、物性試験用サンプルと摩耗試験用サンプルを作製した。比較例1〜15の各ポリマー組成物の比重(20℃±3℃)は、表1に示す通りである。
JIS K 7311(水中置換法)に準拠して測定した。
ALFA MIRAGE co,LTD製の電子比重計(製品名:MD−200S)を使用し、各サンプル(長さ10±3mm、幅10±3mm、厚さ2±0.5mm)について、測定温度20±3℃で比重を測定した。
水中置換法では、空気中での重量(W1)と水中での重量(W2)から下記の式にて比重(D)を求めた。
式;D=W1/(W1−W2)。
上記実施例及び比較例の各試験用サンプルについて、下記条件で動的粘弾性をJIS K7244に準拠して測定することにより、貯蔵弾性率[E’]及び損失係数[tanδ]を求めた。その結果を、表2に示す。
測定機器:(株)ユービーエム製、動的粘弾性測定装置 Rheogel-E4000。
サンプル形状等:長さ33±3mm、幅5±0.3mm、厚さ2±0.3mmの短冊状。
測定モード:正弦波歪みの引張モード。
チャック間距離:20±0.2mm。
温度:20±3℃。
周波数:10Hz。
荷重:自動静荷重。
動歪み:3〜5μm。
上記実施例及び比較例の各試験用サンプルについて、JIS K 6251に準拠し下記条件で引張り最大応力[TB]を測定した。その結果を表2に示す。
測定機器:島津製作所(株)製、製品名「オートグラフAG−IS型万能試験機」。
ロードセル:島津製作所(株)5kN。
伸び測定機器:島津製作所(株)製、製品名「ビデオ式非接触伸び計 DVE−201」。
引張速度:300mm/min。
チャック間距離:40mm。
標線間距離:10mm。
サンプル形状:ダンベル5号(最小幅5mm)。
最大応力[TB]算出方法:最大試験力を試験前の初期断面積で除して算出した。
JIS K 6264−2に準拠したDIN摩耗試験機(GOTECH TESTING MACHINES社製、製品名「DIN摩耗試験機 GT−7012−D」)を用いて、上記実施例及び比較例の摩耗試験用サンプルの耐摩耗性を調べた。
このDIN摩耗試験機は、表面に#60の研磨紙を巻きつけた直径150mm、幅460mmのドラムを0.32m/secの速度で回転させ、このドラムの研磨紙に摩耗試験用サンプルを荷重10Nで押し付けて摩耗させる試験機である。
試験に際して摩耗面を平滑にするため、まず予備摩りを行った。予備摩りは、摩耗試験用サンプルのドラムに対する押し付けを23℃雰囲気下で20m行った。その後、この予備摩り後の摩耗試験用サンプルの重量を測定し、本試験を実施した。本試験は、予備摩り後のサンプルのドラムに対する押し付けを40m行った後、重量を測定した。本試験前の重量と本試験後の重量の差を求めた(この差を摩耗重量という)。なお、研磨紙の消耗状態の影響を無くすため、標準ゴムの摩耗重量も上記と同様な手順で測定した。
ここで、標準ゴムの摩耗重量をW1、摩耗試験用サンプルの摩耗重量をW2、摩耗試験用サンプルの比重をSとすると、各摩耗試験用サンプルの摩耗体積A(mm3)は、以下の式から求められる。実施例及び比較例の23℃での摩耗体積(mm3)を、表2に示す。
式;A=(W2×200)/(W1×S)。
50℃雰囲気下で行ったこと以外は、上記[23℃での耐摩耗性試験]と同様にして、各摩耗試験用サンプルの50℃での摩耗体積A(mm3)を求めた。
それらの結果を表2に合わせて示す。
ただし、比較例1〜4及び比較例8〜13については、次の理由により、50℃に於けるDIN摩耗試験を省略した。
(a)比較例1〜4及び比較例8〜13は、実施例1〜5や他の比較例と同じオレフィン系材料を含む材料である。(b)実施例1〜5や他の比較例についての摩耗体積の変化度(23℃での摩耗体積/50℃での摩耗体積)は、0.8前後で同じ傾向にある。前記(a)及び(b)の事項から、比較例1〜4及び比較例8〜13の50℃に於ける耐摩耗性は、実施例1〜5等と同じ傾向を示すと推測される。
実施例1〜実施例5のアウターソールは、表2から明らかな通り、耐摩耗性に優れている。特に、実施例2及び実施例3のアウターソールは、50℃に於いても耐摩耗性に優れている。シューズの使用時、地面に接するアウターソールの表面は、40℃〜60℃程度になる。このため、実施例2及び実施例3のように、50℃に於いても耐摩耗性に優れるアウターソールは、特に好ましい。
引張り強度が小さい(引張り強度が30MPa未満である)比較例1、2、4、5、7〜10、12及び13は、耐摩耗性に劣ることが判る。
貯蔵弾性率が小さい(貯蔵弾性率が100MPa未満である)比較例4及び13は、耐摩耗性に劣ることが判る。
他方、貯蔵弾性率が大きい(貯蔵弾性率が500MPaを超えている)比較例5、6、8及び11は、耐摩耗性に劣ることが判る。
なお、比較例14及び15は、実施例1〜5に比して比重が高く、本発明で要求される軽量化を満たさない。
Claims (7)
- シューズの下面に配置されるアウターソールであって、
オレフィン系樹脂とスチレン系エラストマーを含み、比重が0.95以下のポリマー組成物で形成され、動的粘弾性測定(20±3℃、10Hz)に於ける貯蔵弾性率[E’]が100MPa〜500MPa、損失係数[tanδ]が0.2以下であり、引張り最大応力が30MPa以上であることを特徴とするシューズのアウターソール。 - 前記オレフィン系樹脂とスチレン系エラストマーの合計量100質量部に対し、オレフィン系樹脂が40質量部〜60質量部、スチレン系エラストマーが40質量部〜60質量部配合されている請求項1に記載のシューズのアウターソール。
- 前記オレフィン系樹脂が、エチレン系重合体とプロピレン系重合体の混合物を含む請求項1または2に記載のシューズのアウターソール。
- 前記エチレン系重合体とプロピレン系重合体の配合比(質量比)が、1:5〜4:1である請求項3に記載のシューズのアウターソール。
- 前記スチレン系エラストマーが、α−メチルスチレン・ブタジエン共重合体を含む請求項1〜4のいずれかに記載のシューズのアウターソール。
- 凸状のスタッド部が表面に形成されている請求項1〜5のいずれかに記載のシューズのアウターソール。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のアウターソールを備えるシューズ。
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