JP6811486B2 - 家畜用サポーター、及び該サポーターを用いた家畜脚関節用保護具 - Google Patents
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Description
さらに、就寝時などに自己の体重(以下、「自重」ということがある)による持続的な圧迫、すなわち一定の場所に一定以上の圧力が連続して負荷されることにより、打撲等の創傷が悪化したり、褥瘡を発生したりする場合があることがわかった。またこのような疾患に起因して感染症などを発症しやすく、感染症が悪化すると起立難渋や搾乳量の減少などによって酪農家が甚大な経済的損失を被りうる。
圧縮応力減衰率(%)=〔(1.5トン−a)/1.5トン〕×100・・・(1)
本発明では少なくとも上記特性を満足する熱可塑性エラストマー組成物シートを用いればよく、その原料としても特に限定されない。例えばポリアミド系(TPA)、ポリエステル系(TPEE)、スチレン系(TPE)、オレフィン系、塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリブタジエン系などJIS K 6418(2007年)に記載されている各種公知の熱可塑性エラストマーを用いることができる。
重合体(A)としては、上記各種公知の熱可塑性エラストマーやゴムが例示されるが、特に限定されない。好ましくは下記要件(i)を満足する重合体(A)であり、より好ましくは下記要件(i)、(ii)を満足する重合体(A)である。下記要件(i)を満足する重合体(A)を用いると、熱可塑性エラストマー組成物シートの追従性や面分散性が向上する。また下記要件(i)、(ii)を満足する重合体(A)を用いると熱可塑性エラストマー組成物シートの追従性や面分散性がより一層向上する。
4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)は、更に以下の要件(a)、(b)、(c)および(d)から選ばれる1以上の要件を満たすことが好ましい。
4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)は、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位(i)と、α−オレフィン(ただし、4−メチル−1−ペンテンを除く。)から導かれる構成単位(ii)との合計を100モル%とした場合、構成単位(i):60〜90モル%と、構成単位(ii):40〜10モル%とからなる。
4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)をデカリン中135℃で測定した極限粘度[η]は、好ましくは0.1dL/g以上、より好ましくは0.5dL/g以上であって、好ましくは5.0dL/g以下、より好ましくは4.0dL/g以下、更に好ましくは3.5dL/g以下である。後述するように重合中に水素を併用すると分子量を制御でき、低分子量体から高分子量体まで自在に得て極限粘度[η]を調整できる。極限粘度[η]が小さすぎたり、あるいは大きすぎると、重合体組成物をシートに加工する際の成形加工性が損なわれることがある。
4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によって測定して得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との割合(分子量分布:Mw/Mn)は、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であって、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.8以下である。前記Mw/Mnが3.5よりも過大であると、組成分布に由来する低分子量、低立体規則性ポリマーに起因して成形性が悪くなることがある。
4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)の密度(ASTM D 1505にて測定)は、好ましくは830kg/m3以上であって、好ましくは870kg/m3以下、より好ましくは865kg/m3以下、更に好ましくは855kg/m3以下である。
次に、4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)の製造方法について説明する。
熱可塑性エラストマー組成物シートを構成する重合体(B)は、重合体(A)以外の熱可塑性樹脂およびエラストマー、ゴム等である。
オレフィン系樹脂(B−1)の具体例として、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の各種ビニル化合物をコモノマーとするエチレン系共重合体、プロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体、プロピレンと炭素数4〜20のα−オレフィンと環状オレフィンとの共重合体、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の各種ビニル化合物をコモノマーとするプロピレン系共重合体等が挙げられる。より具体的には、低密度、中密度、高密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、ポリ3−メチル−1−ブテン、環状オレフィン共重合体、塩素化ポリオレフィン等が挙げられる。
オレフィン系エラストマー(B−1)の具体例として、ポリオレフィン系エラストマーの第1の態様は、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる群より選ばれる1つと、ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレン、ポリイソブチレン、及びα−オレフィンからなる群より選ばれる1つとの共重合体である。共重合の形態は、ブロック共重合、グラフト共重合のいずれでもよいが、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる群より選ばれる1つと、α−オレフィンからなる共重合体の場合のみ、共重合の形態はランダム共重合であってもよい。前記α−オレフィンとは、分子鎖の片末端に二重結合を有するオレフィンのことであり、1−ブテンや1−オクテンなどが好ましく用いられる。
スチレン系エラストマー(B−3)としては、硬質部(結晶部)となるポリスチレンブロックと、軟質部となるジエン系モノマーブロックとのブロック共重合体(SBS)、水添スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(HSBR)、スチレン・エチレン・プロピレン・スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン・エチレン・ブテン・スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン・イソブチレン・スチレン共重合体(SIBS)、スチレン・イソブチレン共重合体(SIB)などを例示することができる。スチレン系エラストマーは、1種単独で、または2種類以上を組み合せて用いられる。
また、SEPSの具体例としては、株式会社クラレから商品名:セプトン(登録商標)、またはシェル株式会社から商品名:クレイトン(登録商標)として市販されているものなどが挙げられる。
熱可塑性エラストマー組成物(B−4)は、上記(B−1)〜(B−3)とは異なるものであって、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]とを含む混合物を動的架橋して得られる組成物である。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]は、通常、(a)エチレンから導かれる単位と、(b)α−オレフィンから導かれる単位とを、好ましくは50/50〜95/5、より好ましくは60/40〜80/20、更に好ましくは65/35〜75/25[(a)/(b)]のモル比の範囲で有する。
ポリオレフィン樹脂[II]は、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセンなどのα−オレフィンの単独重合体、あるいは二種以上のα−オレフィンで、通常、主たるα−オレフィンの含有量が90モル%以上の共重合体であり、融点(Tm)が好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上であって、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下の範囲にある。ポリオレフィン樹脂[II]は、通常、実質的に主鎖に不飽和結合を有していない。またポリオレフィン樹脂[II]は、単独で、あるいは二種以上のオレフィン系重合体を用いてもよい。これらポリオレフィン樹脂[II]の中でも、プロピレン系重合体(II−1)、エチレン系重合体(II−2)が好ましい。
プロピレン系重合体(II−1)は、プロピレンの単独重合体、あるいは、プロピレンと通常、10モル%以下の炭素数2〜10のα−オレフィン、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテンなどとのランダム共重合体、あるいは、プロピレンの単独重合体と非晶性あるいは低結晶性のプロピレン・エチレンランダム共重合体とのブロック共重合体であり、通常、融点が好ましくは120℃以上、より好ましくは145℃以上であって、好ましくは170℃以下、より好ましくは165℃以下の範囲にある。このようなプロピレン系重合体(II−1)は、通常、ポリプロピレン樹脂として、製造・販売されている。
エチレン系重合体(II−2)は、エチレンの単独重合体、あるいは、エチレンと10モル%以下の炭素数2〜10のα−オレフィン、例えば、プロピレン、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテンなどとのランダム共重合体であり、通常、融点が好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上であって、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下の範囲にある。このようなエチレン系重合体(II−2)は、通常、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどとして、製造・販売されている。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]とを含む混合物を動的架橋する際に用いられる架橋剤としては、たとえば有機過酸化物、イオウ、イオウ化合物、フェノール樹脂等のフェノール系加硫剤などが挙げられるが、中でも有機過酸化物が好ましく用いられる。
前記有機過酸化物による架橋処理に際し、硫黄、p−キノンジオキシム、p,p−ジベンゾイルキノンジオキシム、N−メチル−N,4−ジニトロソアニリン、ニトロベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン−N,N’−m−フェニレンジマレイミド等の架橋助剤、あるいはジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、エレチングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等の多官能性メタクリレートモノマー、ビニルブチラートまたはビニルステアレート等の多官能性ビニルモノマーからなる架橋助剤を添加してもよい。このような架橋助剤を添加することにより、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]の均一かつ緩和な架橋反応が期待できる。特に、本発明においてはジビニルベンゼンを用いると、取扱い易さ、前記被処理物の主成分たるエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]、およびポリオレフィン樹脂[II]との相溶性が良好であり、かつ前記有機過酸化物の可溶化作用を有し、有機過酸化物の分散助剤として働くため、熱処理による架橋効果が均質で、流動性と物性のバランスのとれた熱可塑性エラストマー組成物(B−4)が得られるため最も好ましい。
エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]とを含む混合物には、動的架橋時に流動性や硬度の調整剤として軟化剤を添加してもよい。また軟化剤は、予めエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]、ポリオレフィン樹脂[II]、あるいはエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]の混合時に、あるいは、混合物(前駆体)を動的架橋時に注入する方法により加える。その際、上記方法を単独で、あるいは上記方法を併用して添加してもよい。
熱可塑性エラストマー組成物(B−4)、あるいは前記組成物の動的架橋前の混合物には、必要に応じて、スリップ剤、核剤、充填剤、酸化防止剤、耐候安定剤、着色剤、発泡剤等の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で配合してもよい。
熱可塑性エラストマー組成物(B−4)は、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]とを含む混合物、好ましくはエチレン・α−オレフィン・非共役ポリエン共重合体[I]とポリオレフィン樹脂[II]とを[I]/[II](質量比)が90/10〜5/95、より好ましくは70/30〜10/90の範囲で含む混合物、あるいは、必要に応じて前記軟化剤などを所定量含む混合物(前駆体)を動的架橋することにより得られる。動的架橋を行なう際には、前記架橋剤の存在下、あるいは前記架橋剤と前記架橋助剤の存在下に、動的に熱処理するのがよい。「動的に熱処理する」とは、溶融状態で混練することをいう。
さらに、その他の熱可塑性樹脂(B−5)としては、上記(B−1)〜(B−4)とは異なるものであって、具体例としては脂肪族ポリアミド(ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612)等のポリアミド樹脂、 ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル系エラストマー等、前記ビニル芳香族系樹脂の例として、具体的には、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂等のポリエステル樹脂、熱可塑性ポリウレタン;塩化ビニル樹脂;塩化ビニリデン樹脂;アクリル樹脂;エチレン・酢酸ビニル共重合体;エチレン・メタクリル酸アクリレート共重合体;アイオノマー;エチレン・ビニルアルコール共重合体;ポリビニルアルコール;フッ素系樹脂ポリカーボネート;ポリアセタール;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンサルファイドポリイミド;ポリアリレート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン等も挙げられる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物シートを形成する重合体組成物は、重合体(A)と重合体(B)とのみからなるものであってもよいが、必要に応じて、更にその他の成分として適当な添加剤を含んでいてもよい。
熱可塑性エラストマー組成物シートを形成する重合体組成物は、重合体(A)、重合体(B)、および、必要により、上記その他の成分として例示した各種添加物を、上記のような範囲で配合し、種々公知の方法、たとえば、多段重合法、プラストミル、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラブレンダー、ニーダールーダー等で混合する方法、あるいは混合後、一軸押出機、二軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等で溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法を採用して製造することができる。
サポーターとして使用する下記No.1〜6の緩衝材の圧縮応力減衰率を調べた。具体的には圧縮試験機(機種名AG−100kNX、島津製作所製)で緩衝材(サイズ:縦15cm×横15cm)を1mm/minの圧縮速度で圧縮した。圧縮荷重が1.5トンに達した後、圧縮を停止して圧縮力の変化を60秒間測定した。結果を図5〜図8に示す。
極限粘度[η]=lim(ηsp/C) (C→0)
[4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A)の製造]
窒素置換した容量1.5リットルの攪拌翼付SUS製オートクレーブに、23℃で4−メチル−1−ペンテンを750ml装入した。このオートクレーブに、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)の1.0ミリモル/mlトルエン溶液を0.75ml装入し攪拌機を回した。次に、オートクレーブを内温60℃まで加熱し、全圧が0.15MPaGとなるようにプロピレンで加圧した。続いて、予め調製しておいた、メチルアルミノキサンをAl換算で1ミリモル、ジフェニルメチレン(1−エチル−3−t−ブチル−シクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチル−フルオレニル)ジルコニウムジクロリドを0.005ミリモルの量で含むトルエン溶液0.34mlのトルエン溶液を窒素でオートクレーブに圧入し、重合を開始した。その後60分間、オートクレーブを内温60℃になるように温度調整した。重合開始60分後、オートクレーブにメタノール5mlを窒素で圧入し重合を停止し、オートクレーブを大気圧まで脱圧した。反応溶液にアセトンを攪拌しながら注いだ。得られた溶媒を含むゴム状の重合体を130℃、減圧下で12時間乾燥した。
三井化学株式会社製ミラストマー5030NS:100部をシート成形して、3mmのシートを得た。このtanδの最大値は0.55(最大値となる際の温度:−41.0℃)であった。この組成物をシート成形して、3mmのシートを得た。
第1層(厚さ2mm):上記No.1と同様にして作製した熱可塑性エラストマー組成物シートを用いた。
第2層(厚さ15mm):下記特性(JIS K 6767)を有するスチレン系エラストマー発泡体を用いた。
見掛け密度:0.14g/cm3
引張強さ:140N/cm2
伸び:230%
25%圧縮硬さ:3.5N/cm2
反発弾性:9%
第1層(厚さ2mm):上記No.1と同様にして作製した熱可塑性エラストマー組成物シートを用いた。
第2層(厚さ11mm):上記No.3と同じ発泡体を用いた。
単 層:上記No.3と同じ第2層を用いた。
第1層(厚さ2mm):上記No.1と同様にして作製した熱可塑性エラストマー組成物シートを用いた。
第2層(厚さ22mm):上記No.3と同じ発泡体を用いた。
上記No.4の積層体を緩衝材として用いたサポーター2を図9に示す保護具1の保護部12に装着し、図10に示す様にして成牛(500kg以上)の前脚根関節部に30日間連続装着した。保護具1の装着期間中、牛から保護具1を脱着しなければならないような行動は見られず、特段、牛にストレスがかかっているようには見受けられなかった。また30日経過後、保護具1を取り外して保護部12で保護していた関節部を調べたところ、関節炎、打撲痕、褥瘡などの疾患は発症していなかった。また30日経過後も外形的な異常は全く認められなかった。この結果から、サポーターとして使用した本発明の積層体は、家畜の通常の飼育環境下において底突きし難い性質を有しており、疾患予防に有効であることがわかった。
上記No.4の積層体の第1層と第2層の間にアクリル樹脂系粘着剤を第3層として介在させた積層体をサポーター2として図9に示す保護具1の保護部12に装着し、図10に示す様にして成牛の前足根関節部に5ヶ月間連続装着した。保護具1の装着期間中、牛から保護具1を脱着しなければならないような行動は見られず、特段、牛にストレスがかかっているようには見受けられなかった。また装着中に保護具1の保護部12が関節からずれることがなかったため、サポーターのずれを直すための再装着は不要であった。また5ヶ月経過後、保護具1を取り外して保護部12で保護していた関節部を調べたところ、関節炎、打撲痕、褥瘡などの疾患は発症していなかった。また保護具装着によるムレなども生じていなかった。
2 サポーター
5 貫通孔
6 樹脂
7 封止箇所
8 サポーター収納スペース
9 サポーター出入口部分
10 脱着手段
11 第3層
12 保護部
13 上側装着部
14 下側装着部
15 保護具下端
16 保護具上端
17 上脚
18 下脚
19 関節
20 熱可塑性エラストマー組成物シート
21 発泡体シート
22 粘着シート
23 保護部下端
24 保護部上端
25 下側長さ
26 上側長さ
27 関節部分
28 中央部分
Claims (8)
- 荷重1.5トンの圧縮応力緩和試験で荷重負荷60秒後の圧縮応力減衰率が20%以上であり、かつ、−40℃〜150℃の範囲において周波数10rad/sで動的粘弾性を測定して得られる損失正接tanδが最大値のときの温度が0℃以上40℃以下である熱可塑性エラストマー組成物シートと、一方の面から他方の面に貫通し、直径3mm以上の貫通孔を複数有する発泡体とを含む積層体であることを特徴とする家畜用サポーター。
- 前記tanδの最大値が、0.5以上5.0未満である請求項1に記載の家畜用サポーター。
- 前記熱可塑性エラストマー組成物シートは、下記要件(i)及び(ii)を満足すると共に、下記(a)〜(d)の少なくとも1以上を満足する4−メチル−1―ペンテン・α−オレフィン共重合体(A)と;オレフィン系樹脂、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、および熱可塑性エラストマー組成物よりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含有する熱可塑性エラストマー組成物シートである請求項1または2に記載の家畜用サポーター。
(i)−40℃〜150℃の範囲において周波数10rad/sで動的粘弾性を測定して得られる損失正接tanδが最大値のときの温度:0℃以上、45℃未満
(ii)−40℃〜150℃の範囲において周波数10rad/sで動的粘弾性を測定して得られる損失正接tanδの最大値:1.0以上、5.0未満
(a)4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位(i)と、α−オレフィン(ただし、4−メチル−1−ペンテンを除く。)から導かれる構成単位(ii)との合計を100モル%とした場合、構成単位(i):60〜90モル%と、構成単位(ii):40〜10モル%
(b)4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)をデカリン中135℃で測定した極限粘度[η]:0.1dL/g以上、5.0dL/g以下
(c)4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によって測定して得られる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との割合(Mw/Mn):1.0以上、3.5以下
(d)4−メチル−1−ペンテン・α−オレフィン共重合体(A−1)の密度(ASTM D 1505にて測定):830kg/m 3 以上、870kg/m 3 以下 - 前記積層体は、前記熱可塑性エラストマーと前記発泡体が熱可塑性粘着剤を介して積層されたものである請求項1〜3のいずれかに記載の家畜用サポーター。
- 家畜脚関節用保護具であって、
前記保護具は、
前記脚関節を保護するサポーターを設けた保護部と、
前記保護部を挟んで家畜脚の上側及び下側に前記保護具を取り付ける装着部と、
前記サポーターを収納する収納スペースとを有し、
前記保護部下端から前記保護具の下端までの長さが、前記保護部上端から前記保護具の上端までの長さよりも長いことを特徴とする家畜脚関節用保護具。 - 前記家畜脚関節用保護具は前記保護部と、前記上側装着部と、前記下側装着部とが一体的に形成されているものである請求項5に記載の家畜脚関節用保護具。
- 前記サポーターは請求項1〜4のいずれかに記載のサポーターである請求項5または6に記載の家畜脚関節用保護具。
- 前記家畜は牛である請求項5〜7のいずれかに記載の家畜脚関節用保護具。
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