JPWO2016031972A1 - 靴形成用部材及び靴 - Google Patents
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Abstract
Description
このアッパー材やソール材といった靴形成用部材は、リサイクル性や成形性の観点から熱可塑性エラストマーによって形成させることが検討されている(下記特許文献1参照)。
ポリプロピレン樹脂マトリックス中に架橋エラストマーからなるドメインを分散させたオレフィン系の熱可塑性エラストマーは、ウレタン系の熱可塑性エラストマーに比べて耐加水分解性に優れている。
また、上記のようなオレフィン系の熱可塑性エラストマーは、比較的低密度であるとともに低温での脆化を生じにくい点において靴形成用部材の材料として適している。
その反面、オレフィン系の熱可塑性エラストマーは、一般的な接着剤では高い接着力が発揮されにくい。
そのためオレフィン系熱可塑性エラストマー製の部材は、靴の形成に利用するにしてもその使用箇所が制限されるおそれを有する。
そして、靴形成用部材は、熱可塑性エラストマーのマトリックス中にポリプロピレン樹脂とともに特定の芳香族系ポリマーが含有されていることで優れた接着性が発揮されうる。
図1は、本実施形態の靴形成用部材を備えた靴を示したものである。
該靴1は、アッパー材2と靴底用部材3,4とを有している。
該靴1は、前記靴底用部材として、ミッドソール3、及び、アウターソール4を有している。
該靴1の前記アッパー材2は、少なくとも1枚の補強用シート材21を含む積層構造を有している。
本実施形態の靴形成用部材は、具体的には、前記補強用シート材21や前記アウターソール4などであることが好ましい。
前記熱可塑性エラストマーは、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーであり、より具体的にはポリプロピレン系の熱可塑性エラストマーである。
該熱可塑性エラストマーは、ポリプロピレン樹脂と芳香族系ポリマーとを含むマトリックスと、架橋エラストマーからなるドメインとによるミクロ相分離構造を有している。
即ち、前記ホモポリマーは、具体例として、ポリ−α−メチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−o−メチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−m−メチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−p−メチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−2,6−ジメチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−2,4−ジメチルスチレン樹脂、ポリ−α−メチル−2,4,6−トリメチルスチレン樹脂などが挙げられる。
また、前記芳香族系ポリマーが共重合体樹脂である場合、その具体例としては、α−メチルスチレン系モノマーと共重合可能なビニル系モノマーと、α−メチルスチレン系モノマーの1種以上との共重合体樹脂が挙げられる。
なお、前記芳香族系ポリマーは、共重合体樹脂である場合、ブロック共重合体樹脂であってもグラフト共重合体樹脂であってもよい。
具体的には、前記芳香族系ポリマーは、質量で前記ポリプロピレン樹脂の1.5倍以上、より好ましくは7.5倍以上の割合で前記熱可塑性エラストマーに含有されることが好ましい。
また、前記芳香族系ポリマーは、質量で前記ポリプロピレン樹脂の20倍以下の割合で前記熱可塑性エラストマーに含有されることが好ましい。
即ち、前記ドメインを構成する架橋エラストマーは、スチレン−エチレン−ブチレン共重合体樹脂(SEB)、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(SBS)、SBSの水素添加物(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体樹脂(SEBS))、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂(SIS)、SISの水素添加物(スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体樹脂(SEPS))、スチレン−イソブチレン−スチレン共重合体樹脂(SIBS)、スチレン−ブタジエン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂(SBIS)、SBIS水素添加物(スチレン−エチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体樹脂(SEEPS))、スチレン−ブタジエン−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂(SBSB)、スチレン−ブタジエン−スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(SBSBS)などのスチレン系ポリマーを架橋剤によって架橋させた架橋エラストマーであることが好ましい。
なかでも前記ドメインは、熱可塑性エラストマーに優れた耐摩耗性を発揮させ得る点においてSEBSやSEEPSを架橋させた架橋エラストマーとすることが好ましく、SEEPSを架橋させた架橋エラストマーとすることが特に好ましい。
熱可塑性エラストマーの製造方法としては、ポリプロピレン樹脂、及び、芳香族系ポリマーの一部又は全部を後から混練装置に加え、製造する熱可塑性エラストマーよりもスチレン系ポリマーの含有率が高い1次混練物を架橋剤の存在のもとで作製した後で、該1次混練物にマトリックスの構成材料の一部又は全部を加えて2次混練させる方法を採用することが好ましい。
このような好ましい態様によれば、スチレン系ポリマーや架橋剤を1次混練物中に高濃度な状態で存在させることができ、スチレン系ポリマーの架橋効率の向上を図ることができる。
なお、芳香族系ポリマーとポリプロピレン樹脂とが非相溶性を示すものであることは、例えば、これらを1:1の質量割合で含む溶融混練物を作製し、該溶融混練物に相分離構造が見られることで確認することができる。
具体的には、本実施形態の熱可塑性エラストマーにおける前記ドメインは、前記ポリプロピレン樹脂に覆われた状態でマトリックス中に分散している。
なお、ここで“ドメインがポリプロピレン樹脂に覆われている”とは、“ドメインが全てポリプロピレン樹脂によって覆われている”というような限定的な意味ではない。
即ち、“ドメインがポリプロピレン樹脂に覆われている”とは、“ドメインの一部がポリプロピレン樹脂で覆われた状態になっている”という場合をも含む意味である。
また、“ドメインがポリプロピレン樹脂に覆われている”とは、“ポリプロピレン樹脂がドメインの全表面を覆っている”というような限定的な意味ではない。
即ち、“ドメインがポリプロピレン樹脂に覆われている”とは、“ポリプロピレン樹脂がドメインの表面の一部を覆っている”という場合をも含む意味である。
即ち、熱可塑性エラストマーは、加熱状態にした際、溶融して粘度の低い状態になったポリプロピレン樹脂がドメインの周りに存在するために塑性変形させる際にポリプロピレン樹脂が潤滑剤的な機能を発揮する。
なお、ポリプロピレン樹脂や芳香族系ポリマーの溶融粘度は、一方にダイ(ダイ径:1mm、ダイ長さ:16mm)を装着し、他方を直径1mmのオリフィスとしたツインボアキャピラリーレオメータ(バレル径:15mm)によって求めることができ、例えば、温度230℃、せん断速度50(1/s)の条件で測定することができる。
熱可塑性エラストマーが、このようなモルフォロジーを示すものかどうかは、例えば、原子間力顕微鏡などで確認することができる。
この点に関して図2を参照しつつ説明する。
図2は、本実施形態に係る熱可塑性エラストマーを原子間力顕微鏡で観察した結果を示すもので、白色部分がポリプロピレン樹脂であり、該ポリプロピレン樹脂で包囲された黒色部分がスチレン系の架橋エラストマーである。
また、図2におけるその他の部分は、主として芳香族系ポリマーによって占められている部分である。
このように熱可塑性エラストマーのドメインがポリプロピレン樹脂に覆われた状態でマトリックス中に分散していることは、原子間力顕微鏡によって確認することができる。
該有機過酸化物は、具体例として、1,1−ビス(1,1−ジメチルエチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(1,1−ジメチルブチルパーオキシ)シクロヘキサン、4,4−ビス[(t−ブチル)パーオキシ]ペンタン酸ブチル、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルα−クミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2,5−ジメチル−3−ヘキシン、ジベンゾイルパーオキサイド、ビス(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエートなどが挙げられる。
該架橋助剤は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の内の少なくとも1つを有していることが好ましく、複数有していることが好ましい。
なかでも、下記一般式(1)で表される化合物は、前記スチレン系ポリマーを架橋するために前記架橋剤と併用する架橋助剤として好適である。
また、前記一般式(2)における、「R2」及び「R3」は、何れか一方が水素原子で、他方が水酸基であることが特に好ましい。
即ち、下記式(4)で表されるトリメチロールプロパントリメタクリレートなども好ましい架橋助剤として挙げることができる。
前記架橋剤とともに前記架橋助剤を用いて前記スチレン系ポリマーを架橋させる場合、前記架橋助剤の使用量が多いほど耐摩耗性は向上する。
従って、架橋助剤は、通常、前記スチレン系ポリマー100質量部に対して1質量部以上含有させることが好ましく、5質量部以上含有させることがより好ましく、10質量部以上含有させることが特に好ましい。
より具体的には、前記スチレン系ポリマーを架橋させる場合、前記架橋助剤は、スチレン系ポリマー100質量部に対して0.03mol以上の割合で含有させることが好ましく、0.05mol以上の割合で含有させることがより好ましい。
なお、架橋助剤は過度に含有させる必要はなく、通常、前記スチレン系ポリマー100質量部に対して100質量部程度が上限とされ、前記スチレン系ポリマー100質量部に対して1mol程度が上限とされる。
該パラフィンオイルを熱可塑性エラストマーに含有させる場合は、前記ポリプロピレン樹脂、前記芳香族系ポリマー、及び、前記架橋エラストマーの合計100質量部に対するパラフィンオイルの割合は、10質量部以上50質量部以下とすることが好ましい。
即ち、前記熱可塑性エラストマーは、補強用シート材21やアウターソール4を上記のような成形方法によって形成させる際の形成材料として好適である。
しかも、熱可塑性エラストマーは、接着性に優れている。
従って、この熱可塑性エラストマーで補強用シート材21を形成させた場合には、例えば、該補強用シート材21を他のシートに貼り合わせてアッパー材2を形成させるために特殊な接着方法を採用しなくても済むことになる。
また、前記熱可塑性エラストマーでアウターソール4を形成させた場合には、例えば、該アウターソール4をミッドソール3に貼り合わせるために特殊な接着方法を採用しなくても済むことになる。
なお、本発明の靴形成用部材は、上記のような熱可塑性エラストマーのみによって形成させてもよく、或いは、布帛や不織布等の他の素材を併用して形成させてもよい。
また、本発明の靴形成用部材は、上記のような熱可塑性エラストマーを発泡剤などによって発泡させて形成させてもよい。
従って、熱可塑性エラストマーは、靴形成用部材の一部にのみ含有されるような場合、耐摩耗性に係る効果を靴形成用部材に発揮させる上において靴の外面や内面において露出する部位に含有されることが好ましい。
さらに、靴形成用部材に関して従来公知の技術事項は、本発明の効果が著しく損なわれない範囲においては、これを本発明の靴形成用部材にも採用することができる。
(熱可塑性エラストマーの作製)
以下の(a)〜(e)の材料を2軸押出機に供給し、該2軸押出機で混練を行いつつ混練物を動的架橋し、該混練物と(f)とをドライブレンドして射出成形機に供給し、該射出成形機でテストピースを作製した。
(a)スチレン系ポリマー(SEEPS):100質量部
(b)パラフィンオイル(P−200):100質量部
(c)架橋剤(有機過酸化物(2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン)):2質量部
(d)架橋助剤(2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート):10質量部
(e)ポリプロピレン樹脂(ホモPP):20質量部
(f)ポリ−α−メチルスチレン樹脂:30〜380質量部
上記のようにして得られた熱可塑性エラストマー製のテストピースについて下記項目による評価を実施した。
1)硬度:JIS K6301:1975 スプリング式硬さ試験機A形、瞬間時
2)密度:JIS K7112:1999 プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法、水中置換法(23℃)
3)引張強度:JIS K6301:1975 ダンベル2号形、「切断時引張強さ」
4)伸び:JIS K6301:1975 ダンベル2号形、「切断時伸び」
5)引裂強度:JIS K6301:1975 B形
6)DIN摩耗:JIS K6264−2:2005(B法、温度:23℃、試験片の付加力:10N、摩耗距離:40m)
7)剥離強度(接着性):JIS K 6854−2(T型剥離法、剛性被着材:熱可塑性エラストマー製テストピース(プライマー塗布)、被着材:ウレタン製の平板、剛性被着材と被着材とをウレタン系接着剤により接着、試験温度20±3℃、チャック間距離:20mm、引張速度0.00083±0.00004m/s)。
なお、プライマーとしては、一般的なオレフィン材料に用いられるもの(塩素化ポリプロピレンを含むプライマー等)を使用した。
(a)スチレン系ポリマーとして下記(a1)〜(a3)の3種のもの及び(d)架橋助剤として下記(d1)〜(d5)の5種のものを用いて耐摩耗性の相対比較を行った。
a)スチレン系ポリマー
(a1)SEEPS
(a2)SEBS
(a3)SBS
d)架橋助剤
(d1)2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート
(d2)トリメチロールプロパントリメタクリレート
(d3)エチレングリコールジメタクリレート
(d4)トリアリルイソシアヌレート(TAIC)
(d5)ポリエチレングリコール(#600)ジアクリレート
熱可塑性エラストマーを形成させるための原材料に占める(d)架橋助剤の配合量を0.1mol/kg又は0.06とし、且つ、(a)スチレン系ポリマー100質量部に対する(f)ポリ−α−メチルスチレン樹脂の含有量を280質量部とした以外は先の「評価1」と同様にテストピースを作製し、「評価1」と同様に評価を実施した。
評価の結果を下記に示す。
また、これまでの評価結果から、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーであっても、ポリ−α−メチルスチレン構造を有している芳香族系ポリマーをマトリックスに含有させることで優れた接着性を発揮するとともに優れた耐摩耗性が発揮されることがわかる。
(評価方法)
熱可塑性エラストマーを形成させるための原材料における(e)ポリプロピレン樹脂の配合量を20質量部に代えて60質量部とし、且つ、(f)ポリ−α−メチルスチレン樹脂を含有させずにテストピースを作製し、「評価1」と同様に評価を実施した。
評価の結果を下記に示す。
Claims (7)
- 熱可塑性エラストマーを含む靴形成用部材であって、
前記熱可塑性エラストマーは、
ポリプロピレン樹脂と芳香族系ポリマーとを含むマトリックスと、
架橋エラストマーを含むドメインとを含有し、
前記芳香族系ポリマーが分子中の少なくとも一部にポリ−α−メチルスチレン構造を有している靴形成用部材。 - 前記架橋エラストマーを含むドメインが前記ポリプロピレン樹脂で覆われている請求項1記載の靴形成用部材。
- 前記芳香族系ポリマーが、α−メチルスチレン系モノマーの単独重合体である請求項1又は2記載の靴形成用部材。
- 前記α−メチルスチレン系モノマーがα−メチルスチレンで、前記芳香族系ポリマーがポリ−α−メチルスチレン樹脂である請求項3記載の靴形成用部材。
- 前記架橋エラストマーは、架橋剤及び架橋助剤によってスチレン系ポリマーが架橋されたものであり、前記架橋助剤が下記一般式(1)で表される化合物である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の靴形成用部材。
X1−A1−R1−A2−X2 ・・・(1)
(ただし、「R1」は、炭素数2〜10の鎖長を有するアルキレン、又は、該アルキレンの水素原子を置換基によって置換した置換アルキレンを表しており、「A1」及び「A2」は、それぞれ独立して直接結合又はエーテル結合を表している。また、「X1」及び「X2」は、それぞれ独立してアクリロイル基又はメタクリロイル基を表している。)
- 前記架橋エラストマーは、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体樹脂(SEBS)又はスチレン−エチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体樹脂(SEEPS)が架橋されたものである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の靴形成用部材。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の靴形成用部材を備えた靴。
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