JP5454733B1 - 圧縮耐久性に優れた網状構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる繊度が100デシテックス以上60000デシテックス以下の連続線状体を曲がりくねらせランダムループを形成し、夫々のループを互いに溶融状態で接触せしめた三次元ランダムループ接合構造体であって、見かけ密度が0.005g/cm3〜0.20g/cm3であり、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが15%以下であり、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が85%以上である網状構造体。
【選択図】なし
Description
発泡−架橋型ウレタンはクッション材としての耐久性は良好だが、透湿透水性や通気性に劣り、蓄熱性があるため蒸れやすいという問題点がある。さらに、熱可塑性で無いためリサイクルが困難であり、そのため焼却処分される場合は焼却炉の損傷が大きくなったり、有毒ガス除去に経費が掛かるなどの問題点が指摘されている。そこで埋め立て処分されることが多いが、地盤の安定化が困難なため埋め立て場所が限定され、経費も高くなる問題点もある。また、加工性は優れるが製造中に使用される薬品の公害問題やフォーム後の残留薬品やそれに伴う臭気など種々の問題が指摘されている。
1.ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる繊度が100デシテックス以上60000デシテックス以下の連続線状体を曲がりくねらせランダムループを形成し、夫々のループを互いに溶融状態で接触せしめた三次元ランダムループ接合構造体であって、見かけ密度が0.005g/cm3〜0.20g/cm3であり、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが15%以下であり、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が85%以上である網状構造体。
2.ヒステリシスロスが35%以下である上記1に記載の網状構造体。
3.50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が80%以上である上記1または2に記載の網状構造体。
4.網状構造体の厚みが10mm以上300mm以下である上記1〜3のいずれかに記載の網状構造体。
本発明の網状構造体は、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる繊度が100デシテックス以上60000デシテックス以下の連続線状体を曲がりくねらせランダムループを形成し、夫々のループを互いに溶融状態で接触せしめた三次元ランダムループ接合構造体であって、見かけ密度が0.005g/cm3〜0.20g/cm3であり、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが15%以下であり、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が85%以上である網状構造体である。
必要に応じて、上記方法によって重合された二種類以上のポリマーや、水素添加ポリブタジエンや水素添加ポリイソプレンなどのポリマーをブレンドすることができる。改質剤として、酸化防止剤、耐侯剤、難燃剤などを必要に応じて添加することができる。
網状構造体を構成する連続線状体同士の接点強度を強くすることにより、網状体が圧縮される際に接点破壊が起こりにくくなる。次に、圧縮状態から応力が開放されて変形状態から回復する時に各接点が破壊されずに維持されていることで変形状態からの回復が速くなりヒステリシスロスが小さくなったものと考える。すなわち、これまで知られていた網状構造体は所定の予備圧縮や二回目の圧縮により、網状構造体を構成する連続線状体同士の多くの接点が破壊されていたが、本発明の網状構造体は接点の破壊を従来のものに比べ減少することができ、維持された接点がポリマー本来のゴム弾性をより活かすことができるようになったためと考えられる。
試料を20cm×20cmの大きさに切断し、10か所から線状体を採集する。10か所で採集した線状体の40℃での比重を密度勾配管を用いて測定する。さらに、上記10か所で採集した線状体の断面積を顕微鏡で30倍に拡大した写真より求め、それより線状体の長さ10000m分の体積を求める。得られた比重と体積を乗じた値を繊度(線状体10000m分の重量)とする。(n=10の平均値)
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、無荷重で24時間放置した後、高分子計器製FD−80N型測厚器にて4か所の高さを測定して平均値を試料厚みとする。試料重さは、上記試料を電子天秤に載せて計測する。また試料厚みから体積を求め、試料の重さを体積で除した値で示す。(それぞれn=4の平均値)
TAインスツルメント社製 示差走査熱量計Q200を使用し、昇温速度20℃/分で測定した吸発熱曲線から吸熱ピーク(融解ピーク)温度を求めた。
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、20℃±2℃の環境下に無荷重で24時間放置した後、20℃±2℃の環境下にあるオリエンテック社製テンシロンにてφ200mm、厚み3mmの加圧板を用いて、試料の中心部を10mm/minの速度で圧縮を開始し、荷重が5Nになる時の厚みを計測し、硬度計厚みとする。この時の加圧板の位置をゼロ点として、速度100mm/minで硬度計厚みの75%まで圧縮した後、速度100mm/minにて加圧板をゼロ点まで戻す。引き続き速度100mm/minで硬度計厚みの25%ないし50%まで圧縮し、その際の荷重を測定し、各々25%圧縮時硬度、50%圧縮時硬度とした:単位N/φ200(n=3の平均値)。
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、(2)に記載の方法で処理前の厚み(a)を測定する。厚みを測定したサンプルを島津製作所製サーボパルサーにて、20℃±2℃環境下にて50%の厚みまで1Hzのサイクルで圧縮回復を繰り返し、8万回後の試料を1日静置した後に処理後の厚み(b)を求め、処理前の厚み(a)とから、式{(a)−(b)}/(a)×100より算出する:単位%(n=3の平均値)。
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、(2)に記載の方法で処理前の厚みを測定する。厚みを測定したサンプルを(4)に記載の方法で測定した50%圧縮時硬度を処理前荷重(a)とする。その後、島津製作所製サーボパルサーで、20℃±2℃環境下にて処理前厚みの50%の厚みまで1Hzのサイクルで圧縮回復を繰り返し、8万回後の試料を30分静置後、(4)に記載の方法で測定した50%圧縮時硬度を処理後荷重(b)とする。式(b)/(a)×100より50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率を算出する:単位%(n=3の平均値)。
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、(2)に記載の方法で処理前の厚みを測定する。厚みを測定したサンプルを(4)に記載の方法で測定した25%圧縮時硬度を処理前荷重(c)とする。その後、島津製作所サーボパルサーで、20℃±2℃環境下にて処理前厚みの50%の厚みまで1Hzのサイクルで圧縮回復を繰り返し、8万回後の試料を30分静置後、(4)に記載の方法で測定した25%圧縮時硬度を処理後荷重(d)とする。式(d)/(c)×100より50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率を算出する:単位%(n=3の平均値)。
試料を30cm×30cmの大きさに切断し、20℃±2℃の環境下に無荷重で24時間放置した後、20℃±2℃の環境下にあるオリエンテック社製テンシロンにてφ200mm、厚み3mmの加圧板を用いて、試料の中心部を10mm/minの速度で圧縮を開始し、荷重が5Nになる時の厚みを計測し、硬度計厚みとする。この時の加圧板の位置をゼロ点として、速度100mm/minで硬度計厚みの75%まで圧縮し、ホールドタイム無しで同一速度にて加圧板をゼロ点まで戻す(一回目の応力歪み曲線)。引き続きホールドタイム無しで速度100mm/minで硬度計厚みの75%まで圧縮し、ホールドタイム無しで同一速度にてゼロ点まで戻す(二回目の応力歪み曲線)。
二回目の圧縮時応力曲線の示す圧縮エネルギー(WC)、二回目の除圧時応力曲線の示す圧縮エネルギー(WC‘)とし、下記式に従ってヒステリシスロスを求める。
ヒステリシスロス(%)=(WC−WC‘)/WC×100
WC=∫PdT(0%から75%まで圧縮したときの仕事量)
WC‘=∫PdT(75%から0%まで除圧したときの仕事量)
簡易的には、例えば図1のような応力歪み曲線が得られたら、パソコンによるデータ解析によって算出することができる。また、斜線部分の面積をWCとし、網掛け部分の面積をWC‘として、その面積比を切り抜いた部分の重さから求めることもできる。(n=3の平均値)
ポリオレフィン系エラストマーは、メタロセン化合物を触媒としてヘキサン、ヘキセン、エチレンを公知の方法で重合し、エチレン・α−オレフィン共重合体とし、次いで酸化防止剤2%を添加混合練込み後ペレット化して得た。得られたポリオレフィン系エラストマー(熱可塑性エラストマーA−1)は、比重が0.919g/cm3で、融点が110℃であった。ポリプロピレン系エラストマーとしてExxonMobil Chemical社製のVistamax 2125(熱可塑性エラストマーA−2)を用いた。ポリプロピレン系エラストマーは、比重が0.87g/cm3で、融点が162℃であった。
得られた網状体は、断面形状が中空断面で中空率が24%、繊度が3000デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度は0.035g/cm3、表面は平坦化された厚みが49mm、25%圧縮時硬度が110N/φ200mm、50%圧縮時硬度が219N/φ200mm、繰り返し圧縮残留歪みが9.7%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が88.3%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が80.4%であり、ヒステリシスロスが27.7%の繰り返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たし、繰り返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。
ノズル直下の保温領域を40mm、単孔吐量を1.8g/min、ノズル面−冷却水距離を32cm、冷却水温度を25℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が20%、繊度が2700デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.045g/cm3、表面が平坦化された厚みが48mm、25%圧縮時硬度が155N/φ200mm、50%圧縮時硬度が288N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが8.5%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が98.3%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が82.3%、ヒステリシスロスが24.7%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たし、繰返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。
単孔吐量を2.0g/min、ノズル面−冷却水距離を28cm、コンベアネット表面温度を加熱せずに40℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が22%、繊度が3300デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.040g/cm3、表面が平坦化された厚みが51mm、25%圧縮時硬度が137N/φ200mm、50%圧縮時硬度が242N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが9.0%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が91.1%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が83.5%、ヒステリシスロスが33.5%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たし、繰返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。
紡糸温度を220℃、ノズル直下の保温領域を40mm、単孔吐量を3.2g/min、引き取り速度を毎分1.0m、コンベアネット表面温度を80℃になるように赤外線ヒーターで加熱し、冷却水温度を25℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が18%、繊度が2900デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.061g/cm3、表面が平坦化された厚みが50mm、25%圧縮時硬度が267N/φ200mm、50%圧縮時硬度が583N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが10.1%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が105.6%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が85.0%、ヒステリシスロスが26.8%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たし、繰返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。
ポリプロピレン系エラストマー(熱可塑性エラストマーA−2)を用い、紡糸温度を230℃、単孔吐量を2.0g/min、コンベアネット表面温度を加熱せずに40℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が21%、繊度が3300デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.041g/cm3、表面が平坦化された厚みが51mm、25%圧縮時硬度が58N/φ200mm、50%圧縮時硬度が124N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが8.6%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が88.2%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が81.1%、ヒステリシスロスが31.1%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たし、繰返し圧縮耐久性と高反発性に優れた網状構造体であった。
ノズル直下の保温領域をなくし、単孔吐量を1.7g/min、引き取り速度を毎分0.9m、ノズル面−冷却水距離を32cmとした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が26%、繊度が3100デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.035g/cm3、表面が平坦化された厚みが51mm、25%圧縮時硬度が112N/φ200mm、50%圧縮時硬度が222N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが9.6%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が78.8%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が74.4%、ヒステリシスロスが39.2%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たさず、繰返し圧縮耐久性と高反発性に劣る網状構造体であった。
ノズル直下の保温領域をなくし、単孔吐量を2.0g/min、ノズル面−冷却水距離を31cm、コンベアネットは加熱せずその表面温度は40℃、冷却水温度を25℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が23%、繊度が3400デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.050g/cm3、表面が平坦化された厚みが48mm、25%圧縮時硬度が192N/φ200mm、50%圧縮時硬度が390N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが8.7%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が75.5%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が78.0%、ヒステリシスロスが38.5%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たさず、繰返し圧縮耐久性と高反発性に劣る網状構造体であった。
ポリプロピレン系エラストマー(熱可塑性エラストマーA−2)を用い、紡糸温度を220℃、ノズル直下の保温領域をなくし、単孔吐量を2.0g/min、ノズル面−冷却水距離を22cm、コンベアネットは加熱せずその表面温度は40℃、冷却水温度を25℃にした以外、実施例1と同様にして得た網状構造体は、断面形状が中空断面で中空率が29%、繊度が4000デシテックスの線条で形成しており、見かけ密度が0.040g/cm3、表面が平坦化された厚みが50mm、25%圧縮時硬度が63N/φ200mm、50%圧縮時硬度が133N/φ200mm、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが9.5%、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が79.4%、50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が72.2%、ヒステリシスロスが41.0%であった。得られた網状構造体の特性を表1に示す。得られたクッションは、本発明の要件を満たさず、繰返し圧縮耐久性と高反発性に劣る網状構造体であった。
Claims (5)
- ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる繊度が100デシテックス以上60000デシテックス以下の連続線状体を曲がりくねらせランダムループを形成し、夫々のループを互いに溶融状態で接触せしめた三次元ランダムループ接合構造体であって、見かけ密度が0.005g/cm3〜0.20g/cm3であり、50%定変位繰返し圧縮残留歪みが15%以下であり、50%定変位繰返し圧縮後の50%圧縮時硬度保持率が85%以上である網状構造体。
- ヒステリシスロスが35%以下である請求項1に記載の網状構造体。
- 50%定変位繰返し圧縮後の25%圧縮時硬度保持率が80%以上である請求項1または2に記載の網状構造体。
- 網状構造体の厚みが10mm以上300mm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の網状構造体
- 網状構造体を構成する連続線状体の断面形状が中空断面および/または異型断面である請求項1〜4のいずれかに記載の網状構造体。
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