JPWO2018225694A1 - 樹脂組成物及びそれを用いた衝撃緩衝部材 - Google Patents
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Abstract
(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤を含有する樹脂組成物、並びに、これから得られる樹脂成型物が開示される。
Description
本発明は、樹脂組成物及びそれを用いた衝撃緩衝部材に関する。
衝撃吸収材は、介護及び工場作業などで用いられる衣類又はプロテクター、及び、スポーツ用品に用いられる保護具、又はシューズのソールなどとして、人体を外部衝撃から保護するため、あるいは、パレット等の運搬用具に適用して運搬品を衝撃から保護するためなど、幅広い分野で利用されている。衝撃吸収材としては、従来、ゴム類、熱可塑性又は熱硬化性エラストマー、及び発泡体等の弾性体等が用いられていた。
例えば、特許文献1には、緩衝用パッドを備えた介護用衣類が開示され、ここでは緩衝用パッドとしてスチレン系の発泡体などが挙げられている。特許文献2には、骨折防護用衝撃吸収材を備えた衣類が開示され、ここでは衝撃吸収材としてポリエチレン等の発泡体、各種ゴム類及びその発泡体、エラストマー等の弾性体、並びにシリコーン系ゲル状物質等が挙げられている。
従来の衝撃吸収材は、主として変形により衝撃を吸収するものであり、その衝撃吸収性は通常、衝撃の印加に伴って変化することがない。そのため、使用環境によって衝撃吸収材を使い分ける必要があった。
本発明の目的は、室温(例えば25℃)で高い衝撃緩衝性を有する樹脂組成物、及び、該樹脂組成物を用いた衝撃緩衝部材を提供することである。より詳細には、本発明の一側面の目的は、衝撃のような外部刺激を受けたときにショア硬度、弾性率、又は衝撃加速度を変化させることにより高い衝撃緩衝性を示す樹脂成型物を形成できる、樹脂組成物を提供することである。
本発明者らは、上記の目的の下、鋭意検討を重ねたところ、熱可塑性ポリマー及びオイルゲル化剤を含有する樹脂組成物の成型物が高い衝撃緩衝性を有することを見出した。
すなわち、本発明は以下のものに関する。
(1) (A) 熱可塑性ポリマー、及び(B)オイルゲル化剤を含有する樹脂組成物。
(2) (C)可塑剤を更に含有する(1)に記載の樹脂組成物。
(3) (B)オイルゲル化剤が、ヒドロキシ脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸アミド、ポリ(アクリル酸脂肪族アルコールエステル)、下記式(6)で表されるビスアミド化合物、アミノ酸誘導体、ベンジリデンソルビトール誘導体、及びデキストリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含んでいる、(1)又は(2)に記載の樹脂組成物。
式(6)中、R61及びR62は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の飽和炭化水素基を示す。(B)オイルゲル化剤が、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸アミド、ポリステアリルアクリレート及びラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジブチルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であってもよい。
(4)(A)熱可塑性ポリマーが、熱可塑性エラストマーである、(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。(A)熱可塑性ポリマーは、エチレン性不飽和基を有する化合物を共重合してなるオレフィン系ポリマー、イソシアネート基を有する化合物とヒドロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン系エラストマー及びシリコーン樹脂を共重合してなるシリコーン系エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(熱可塑性エラストマー)であってもよい。
(5)(A)熱可塑性ポリマーが、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)を含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(6)(B)オイルゲル化剤の含有量が、当該樹脂組成物の総量を基準として0.1〜30質量%である、(1)〜(5)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(7)(D)発泡剤を更に含有する、(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(8)(D)発泡剤が有機系熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤又はこれらの組み合わせを含む、(7)に記載の樹脂組成物。
(9)(E)架橋剤を更に含有する、(7)又は(8)に記載の樹脂組成物。
(10)(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂組成物を成型することにより形成された樹脂成型物。
(11)(7)〜(9)のいずれかに記載の樹脂組成物を発泡及び成型することにより形成された発泡体である、樹脂成型物。
(12)(10)又は(11)に記載の樹脂成型物を含む、衝撃緩衝部材。
(1) (A) 熱可塑性ポリマー、及び(B)オイルゲル化剤を含有する樹脂組成物。
(2) (C)可塑剤を更に含有する(1)に記載の樹脂組成物。
(3) (B)オイルゲル化剤が、ヒドロキシ脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸アミド、ポリ(アクリル酸脂肪族アルコールエステル)、下記式(6)で表されるビスアミド化合物、アミノ酸誘導体、ベンジリデンソルビトール誘導体、及びデキストリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含んでいる、(1)又は(2)に記載の樹脂組成物。
(4)(A)熱可塑性ポリマーが、熱可塑性エラストマーである、(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。(A)熱可塑性ポリマーは、エチレン性不飽和基を有する化合物を共重合してなるオレフィン系ポリマー、イソシアネート基を有する化合物とヒドロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン系エラストマー及びシリコーン樹脂を共重合してなるシリコーン系エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(熱可塑性エラストマー)であってもよい。
(5)(A)熱可塑性ポリマーが、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)を含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(6)(B)オイルゲル化剤の含有量が、当該樹脂組成物の総量を基準として0.1〜30質量%である、(1)〜(5)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(7)(D)発泡剤を更に含有する、(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(8)(D)発泡剤が有機系熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤又はこれらの組み合わせを含む、(7)に記載の樹脂組成物。
(9)(E)架橋剤を更に含有する、(7)又は(8)に記載の樹脂組成物。
(10)(1)〜(6)のいずれかに記載の樹脂組成物を成型することにより形成された樹脂成型物。
(11)(7)〜(9)のいずれかに記載の樹脂組成物を発泡及び成型することにより形成された発泡体である、樹脂成型物。
(12)(10)又は(11)に記載の樹脂成型物を含む、衝撃緩衝部材。
本発明の樹脂組成物を用いて製造される樹脂成型物は、高い衝撃緩衝性を有する。より詳細には、当該樹脂成型物が、衝撃(又は外部刺激)を繰り返して与えられときに、ショア硬度、弾性率、又は衝撃加速度が衝撃の印加に伴い減少していく性質を示すことができる。例えば、樹脂組成物を用いて形成された樹脂成型物に衝撃が繰返し与えられたときにその弾性率が大きく減少し柔軟性が増す。このため、当該樹脂成型物により、外部衝撃から人体及び物を保護することができる。
以下、本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
一実施形態に係る樹脂組成物は、(A)熱可塑性ポリマー、及び(B)オイルゲル化剤を含有する。この樹脂組成物は、各種の樹脂成型物を成型するための成型材料として用いることができる。以下、(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤は、それぞれ、(A)成分及び(B)成分ということがある。
本明細書において、「熱可塑性」とは、加熱することで軟化し成形できるようになり、冷却すると固化して形状を保持する特性のことをいう。
(A)熱可塑性ポリマー
(A)成分は、熱可塑性ポリマーを少なくとも1種含む。熱可塑性ポリマーの数平均分子量は、1,000以上、1,000,000以下であってもよく、樹脂組成物の粘度及び樹脂成型物の強度の観点から2,000以上、500,000以下であってもよい。
(A)成分は、熱可塑性ポリマーを少なくとも1種含む。熱可塑性ポリマーの数平均分子量は、1,000以上、1,000,000以下であってもよく、樹脂組成物の粘度及び樹脂成型物の強度の観点から2,000以上、500,000以下であってもよい。
(A)熱可塑性ポリマーは熱可塑性エラストマーであってもよい。熱可塑性エラストマーは、例えば、オレフィンをモノマー単位として含むオレフィン系エラストマー、ウレタン結合を有するウレタン系エラストマー、アミド結合(ウレタン結合及びウレア結合を除く)有するアミド系エラストマー、ウレア結合を有するウレア系エラストマー、及びシリコーン鎖を有するシリコーン系エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種であることができる。
オレフィン系エラストマ―は、例えば、アセチレン、エチレン、ブチレン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリル基を有する化合物、ビニル基を有する化合物、アリル基を有する化合物、プロパルギル基を有する化合物、並びに、スチレン及びフェニルアセチレン等の不飽和炭素−炭素結合を有する芳香族化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物を共重合して形成されたランダム共重合体又はブロック共重合体であってもよい。スチレンをモノマー単位として含むオレフィン系エラストマ―は、特にスチレン系エラストマーともいう。ウレタン系エラストマ―は、イソシアネート基を有する化合物とポリオール(分子内に2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物)との反応により形成される。これらのエラストマーは、種々のものが市販されており、これら市販されているものから柔軟性及び強度等の観点で必要に応じて適宜選択して用いることができる。
(A)熱可塑性ポリマー(熱可塑性エラストマー)は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、又はスチレン系エラストマーであってもよい。伸縮性、耐熱性、衝撃緩衝性の観点から、(A)熱可塑性ポリマーはスチレン系エラストマーであってもよい。スチレン系エラストマーは、SEBSエラストマー(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体)であってもよい。
(A)熱可塑性ポリマーの含有量は、樹脂組成物全量(有機溶剤以外の全成分の合計量)に対して、70質量%以上、75質量%以上、又は80質量%以上であってもよく、99.9質量%以下、99.5質量%以下又は99質量%以下であってもよい。
(B)オイルゲル化剤
(B)成分のオイルゲル化剤は、少量の添加で油又は有機溶媒をゲル化させ得る化合物であれば、特に制限されない。オイルゲル化剤は、例えば、ヒドロキシ脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸アミド、ポリ(アクリル酸脂肪族アルコールエステル)、下記式(6)で表されるビスアミド化合物、アミノ酸誘導体、ベンジリデンソルビトール誘導体、及びデキストリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。
式(6)中、R61及びR62は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の飽和炭化水素基である。
(B)成分のオイルゲル化剤は、少量の添加で油又は有機溶媒をゲル化させ得る化合物であれば、特に制限されない。オイルゲル化剤は、例えば、ヒドロキシ脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸アミド、ポリ(アクリル酸脂肪族アルコールエステル)、下記式(6)で表されるビスアミド化合物、アミノ酸誘導体、ベンジリデンソルビトール誘導体、及びデキストリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含んでいてもよい。
ヒドロキシ脂肪酸の例としては、ヒドロキシステアリン酸、特に12−ヒドロキシステアリン酸(和光純薬株式会社製、12−ヒドロキシステアリン酸等として商業的に入手可能)が挙げられる。ヒドロキシ脂肪酸アミドの例としては、ヒドロキシステアリン酸アミド、特に12−ヒドロキシステアリン酸アミド(日本化成株式会社製、ダイアミッドKH等として商業的に入手可能)が挙げられる。ポリ(アクリル酸脂肪族アルコールエステル)の例としては、ポリステアリルアクリレートが挙げられる。アミノ酸誘導体の例としては、N−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジブチルアミド、及びエチルヘキシル−L−グルタミン酸−α,γ−ジブチルアミドが挙げられる。これらアミノ酸誘導体は、例えば株式会社味の素ヘルシーサプライ社製、GP−1、EB−21等として商業的に入手可能である。ベンジリデンソルビトール誘導体の例としては、ジ−p−メチルベンジリデンソルビトールグルシトール、1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール(ジベンジリデンソルビトール)、及び1,3:2,4−ビス−O−(4−メチルベンジリデン)−D−ソルビトールが挙げられる。これらベンジリデンソルビトール誘導体は、例えば新日本理化株式会社製、ゲルオールシリーズとして商業的に入手可能である。デキストリン誘導体の例としては、パルミチン酸デキストリン、及びミスチリン酸デキストリンが挙げられる。これらデキストリン誘導体は、例えば千葉製粉株式会社製、レオパールシリーズとして商業的に入手可能である。式(6)で表されるビスアミド化合物の例としては、(1R,2R)−シクロヘキサンビスラウロイルアミド、R61及びR62がステアリル基で表される基である化合物、R61及びR62が2−ヘキシルラウリル基で表される基である化合物が挙げられる。
オイルゲル化剤のその他の例としては、ビス(2−エチルヘキサナート)ヒドロキシアルミニウム、及び、下記式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)又は(12)で表わされる化合物が挙げられる。
オイルゲル化剤として、以上例示した化合物から選ばれる1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。オイルゲル化剤は、相溶性の観点から12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸アミド又はこれらの組み合わせであってもよい。
(B)オイルゲル化剤の含有量は、樹脂組成物全量(有機溶剤以外の全成分の合計量)に対して、0.1質量%以上、30質量%以下であってもよい。オイルゲル化剤の含有量が0.1質量%以上であると、樹脂成型物の衝撃緩衝性がより一層増す傾向がある。オイルゲル化剤の含有量が30質量%以下であると、オイルゲル化剤が凝集して遊離することが少なくなる傾向がある。この観点から、オイルゲル化剤の含有量が0.5〜25質量%、又は1〜20質量%であってもよい。
本実施形態に係る樹脂組成物は、(B)オイルゲル化剤を含むことで、(B)オイルゲル化剤を含まない場合よりも高い衝撃緩衝性を発現する。特に、繰り返し衝撃が加わる場合において、衝撃の印加に伴い硬度が低下することで、より高い衝撃緩衝性が発現される。樹脂組成物が(B)オイルゲル化剤を含むことによって高い衝撃緩衝性を発現するメカニズムは必ずしも明らかではないが、樹脂組成物中において、樹脂組成物中に含まれるオイルゲル化剤同士が、非共有結合性の相互作用によりネットワークを形成し、これに外部刺激が加わることでネットワークの少なくとも一部が開裂し、それにより衝撃緩衝性が発現すると考えられる。
(C)可塑剤
一実施形態に係る樹脂組成物は(C)成分として、可塑剤を含有してもよい。(C)可塑剤の数平均分子量は、樹脂組成物の粘度の調整の観点、及び揮発性、作業性の観点から、500〜50,000、700〜30,000、又は1,000〜20,000であってもよい。
一実施形態に係る樹脂組成物は(C)成分として、可塑剤を含有してもよい。(C)可塑剤の数平均分子量は、樹脂組成物の粘度の調整の観点、及び揮発性、作業性の観点から、500〜50,000、700〜30,000、又は1,000〜20,000であってもよい。
(C)可塑剤としては、例えば、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロルスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、及びエピクロルヒドリンゴム等の液状物(液状ゴム);ポリブテン等のポリα−オレフィン、水添ポリブテン等の水添α−オレフィンオリゴマー、及びアタクチックポリプロピレン等のポリビニル系オリゴマー;ビフェニル、及びトリフェニル等の芳香族系オリゴマー;水添液状ポリブタジエン等の水添ポリエン系オリゴマー;パラフィン油、及び塩化パラフィン油等のパラフィン系オリゴマー;ナフテン油等のシクロパラフィン系オリゴマー;ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−(2−エチルヘキシル)フタレート、ジ−n−オクチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジフェニルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジトリデシルフタレート、ジウンデシルフタレート、ジ(ヘプチル,ノニル,ウンデシル)フタレート、ベンジルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジノニルフタレート、及びジシクロヘキシルフタレート等のフタル酸誘導体;ジメチルイソフタレート、ジ−(2−エチルヘキシル)イソフタレート、及びジイソオクチルイソフタレート等のイソフタル酸誘導体;ジ−(2−エチルヘキシル)テトラヒドロフタレート、ジ−n−オクチルテトラヒドロフタレート、及びジイソデシルテトラヒドロフタレート等のテトラヒドロフタル酸誘導体;ジ−n−ブチルアジペート、ジ(2−エチルヘキシル)アジペート、ジイソデシルアジペート、及びジイソノニルアジペート等のアジピン酸誘導体;ジ−(2−エチルヘキシル)アゼレート、ジイソオクチルアゼレート、及びジ−n−ヘキシルアゼレート等のアゼライン酸誘導体;ジ−n−ブチルセバケート、及びジ−(2−エチルヘキシル)セバケート等のセバシン酸誘導体;ジ−n−ブチルマレート、ジメチルマレート、ジエチルマレート、及びジ−(2−エチルヘキシル)マレート等のマレイン酸誘導体;ジ−n−ブチルフマレート、ジ−(2−エチルヘキシル)フマレート等のフマル酸誘導体;トリ−(2−エチルヘキシル)トリメリテート、トリ−n−オクチルトリメリテート、トリイソデシルトリメリテート、トリイソオクチルトリメリテート、トリ−n−ヘキシルトリメリテート、及びトリイソノニルトリメリテート等のトリメリット酸誘導体;テトラ−(2−エチルヘキシル)ピロメリテート、テトラ−n−オクチルピロメリテート等のピロメリット酸誘導体;トリエチルシトレート、トリ−n−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、及びアセチルトリ−(2−エチルヘキシル)シトレート等のクエン酸誘導体;モノメチルイタコネート、モノブチルイタコネート、ジメチルイタコネート、ジエチルイタコネート、ジブチルイタコネート、及びジ−(2−エチルヘキシル)イタコネート等のイタコン酸誘導体;ブチルオレート、グリセリルモノオレート、及びジエチレングリコールモノオレート等のオレイン酸誘導体;メチルアセチルリシノレート、ブチルアセチルリシノレート、グリセリルモノリシノレート、及びジエチレングリコールモノリシノレート等のリシノール酸誘導体;n−ブチルステアレート、グリセリンモノステアレート、及びジエチレングリコールジステアレート等のステアリン酸誘導体;ジエチレングリコールモノラウレート、ジエチレングリコールジペラルゴネート、及びペンタエリスリトール脂肪酸エステル等のその他の脂肪酸誘導体;トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ−(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、及びトリス(クロロエチル)ホスフェート等のリン酸誘導体;ジエチレングリコールジベンゾエート、ジプロピレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−(2−エチルブチレート)、トリエチレングリコールジ−(2−エチルヘキソエート)、及びジブチルメチレンビスチオグリコレート等のグリコール誘導体;グリセロールモノアセテート、グリセロールトリアセテート、及びグリセロールトリブチレート等のグリセリン誘導体、エポキシ化大豆油、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジイソデシル、エポキシトリグリセライド、エポキシ化オレイン酸オクチル、及びエポキシ化オレイン酸デシル等のエポキシ誘導体;並びに、(メタ)アクリレート化合物の重合体であるアクリル樹脂が挙げられる。
これらの可塑剤としての化合物は官能基を有してもよい。官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、チオール基、チオカルボキシ基、無水カルボキシ基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。可塑剤がこれら官能基を有することで、樹脂成型物の異種材料への接着性、透明性、及び強度等を向上できる。
可塑剤は、イソプレン重合体、ブタジエン重合体、又はスチレン、イソプレン、ブタジエン及びエチレンから選ばれる2種以上の化合物の共重合体であってもよい。ここで、ブタジエン重合体は、「1,4−構造単位」又は「1,2−構造単位」を有し得る。「1,4−構造単位」とは、下記化学式(13t)又は(13c)で表される繰り返し単位である。「1,2−構造単位」とは、下記化学式(14)で表される繰り返し単位である。
イソプレン重合体は、例えば、クラプレンLIR−30、LIR−50、LIR−700として商業的に入手可能である。官能基を有するイソプレン重合体は、例えばクラプレンLIR403、LIR410として商業的に入手可能である。これらはいずれも株式会社クラレ製である。クラプレンは登録商標である。
ブタジエン重合体は、例えば、RICON130及びRICON131(いずれもCRAY VALLEY社製、1,4−構造単位が主であるポリブタジエン(1,4−構造単位の含有割合:72%)、クラプレンLBR−302、LBR−305、LBR−307及びLBR352(いずれも株式会社クラレ製、クラプレンは登録商標、(LBR−302、LBR−305、LBR−307は1,4−構造単位が主であるポリブタジエン、LBR−352は1,2−構造単位及び1,4−構造単位混合))、B−1000,B−2000及びB−3000(いずれも日本曹達株式会社製、1,2−構造単位が主であるポリブタジエン)として商業的に入手可能である。官能基を有するブタジエン重合体は、例えばG−1000、G−2000、G−3000(いずれも日本曹達株式会社製、1,2−構造単位が主であるポリブタジエン)として商業的に入手可能である。
スチレン、イソプレン、ブタジエン及びエチレンから選ばれる2種以上の化合物の共重合体は、例えば、クラプレンLIR−310、LIR−390、L−SBR−820、L−SBR−841(いずれも株式会社クラレ製、クラプレンは登録商標、LIR−310及びLIR−390はスチレン−イソプレン共重合体、L−SBR−820及びL−SBR−841はスチレン−ブタジエン共重合体)として商業的に入手可能である。
(メタ)アクリレート化合物の重合体であるアクリル樹脂は、炭素数4〜18のアルキル基を有する4〜18のアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位を含んでいてもよい。アクリル樹脂は、炭素数4〜18のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位、及び、スチレン若しくはベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を含んでいてもよい。
これらの中でも、揮発性、粘度、作業性、耐黄変性、相溶性、耐熱性の観点から、可塑剤は、ブタジエン重合体、イソプレン重合体、シリコーン油、ポリα−オレフィン、及び水添α−オレフィンオリゴマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
以上例示した化合物を、単独で又は2種以上を組み合わせて可塑剤として用いることができる。
(C)可塑剤の含有量は、成型物の柔軟性を適度な範囲に調整する観点から、樹脂組成物の総量(有機溶剤以外の全成分の合計量)に対して、0〜90質量%、1〜90質量%、5〜80質量%、又は10〜70質量%であってもよい。
(D)発泡剤
一実施形態に係る樹脂組成物は、(D)成分として発泡剤を含有していてもよい。発泡剤としては、加熱等により樹脂を発泡させ得るものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、熱分解型発泡剤、揮発型発泡剤、中空粒子型発泡剤、無機型発泡剤、及び、熱膨張型発泡剤を用いることができる。熱膨張型発泡剤は、例えば、熱可塑性樹脂からなる殻と、殻内に内包された低沸点炭化水素等とを含む。発泡性の制御の観点から、発泡剤は、熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤又はこれらの組み合わせを含んでいてもよく、樹脂の安定性及び発泡後の樹脂の強度の観点から、熱膨張型発泡剤を含んでいてもよい。
一実施形態に係る樹脂組成物は、(D)成分として発泡剤を含有していてもよい。発泡剤としては、加熱等により樹脂を発泡させ得るものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、熱分解型発泡剤、揮発型発泡剤、中空粒子型発泡剤、無機型発泡剤、及び、熱膨張型発泡剤を用いることができる。熱膨張型発泡剤は、例えば、熱可塑性樹脂からなる殻と、殻内に内包された低沸点炭化水素等とを含む。発泡性の制御の観点から、発泡剤は、熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤又はこれらの組み合わせを含んでいてもよく、樹脂の安定性及び発泡後の樹脂の強度の観点から、熱膨張型発泡剤を含んでいてもよい。
熱分解型発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスヘキサヒドロベンゾニトリル、ジアゾアミノベンゼン及びアゾビスホルムアミド等のアゾ系化合物;ヒドラゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、p−トルエンスルホニルヒドラジド及びp,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)等のヒドラジン系化合物;N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、及びN,N’−ジニトロソ−N,N’−ジメチルテレフタルアミド等のニトロソ系化合物;炭酸水素ナトリウム;並びに炭酸アンモニウムが挙げられる。
熱分解型発泡剤は、例えば、ビニホールシリーズ(永和化成工業株式会社製)、ユニフォームAZ(大塚化学株式会社製)、及びセルマイクCシリーズ(三協化成株式会社製)等のアゾ系発泡剤、ネオセルボンシリーズ(永和化成工業株式会社製、ネオセルボンは登録商標)、セルマイクSシリーズ、及びセルマイク142(いずれも三協化成株式会社製)等のヒドラジン系発泡剤、セルラーシリーズ(永和化成工業株式会社製)、及びセルマイクA(三協化成株式会社製)等のニトロソ系発泡剤が市販品として入手できる。
熱分解型発泡剤の分解温度を下げる目的で、樹脂組成物が尿素、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、及び酸化亜鉛等の発泡助剤を含んでいてもよい。これらの中で、熱分解型発泡剤の分解温度を発泡成形の加工温度帯に調整しやすいことから、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛又はこれらの組み合わせを選択してもよい。発泡助剤の含有量は特に限定されないが、熱分解型発泡剤100質量部に対し1〜50質量部であってもよい。
熱膨張型発泡剤とは、室温で液体である低沸点の炭化水素等が熱可塑性樹脂の殻(シェルともいう)に内包されたものであれば特に制限なく用いることができる。熱膨張型発泡剤としては、マツモトマイクロスフィア(松本油脂製薬工業株式会社製)、エクスパンセル(日本フェライト株式会社製)、及びアドバンセル(積水化学工業株式会社製)等が市販品として入手できる。
熱膨張型発泡剤の膨張前の体積平均粒子径は、特に限定されないが、10〜400μmであってもよい。膨張前の体積平均粒子径が10μm未満であると、樹脂発泡体の気泡が小さいために、十分な軽量化が困難となることがある。膨張前の体積平均粒子径が400μmを超えると、樹脂発泡体の気泡が大きくなりすぎ、強度等の面で問題となることがある。以上の観点から熱膨張型発泡剤の体積平均粒子径は、15〜200μm、又は20〜150μmであってもよい。
以上例示した発泡剤は、1種で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。熱分解型発泡剤と熱膨張型発泡剤とを組み合わせて用いることもできる。
発泡剤の含有量は樹脂組成物の樹脂分(樹脂組成物のうち有機溶剤及び発泡剤以外の成分の総量)に対して0.1〜50質量部であってもよい。発泡剤の含有量が0.1質量部以上であると、加熱後に十分に発泡し、より容易に成型物を軽量化することができる。発泡剤の含有量が50質量部以下であると、発泡剤の樹脂組成物中への分散性が良好となり、空孔が均一に分布した樹脂発泡体を容易に製造することができる。このような観点から、発泡剤の含有量は0.5〜30質量部、又は1〜20質量部であってもよい。
(E)架橋剤
一実施形態に係る樹脂組成物は、(E)成分として、(A)熱可塑性ポリマーを架橋するための架橋剤を更に含有していてもよい。樹脂組成物に架橋剤を加えることで、樹脂成型物(又は発泡体)の強度及び弾性率の増加を促すことができる。
一実施形態に係る樹脂組成物は、(E)成分として、(A)熱可塑性ポリマーを架橋するための架橋剤を更に含有していてもよい。樹脂組成物に架橋剤を加えることで、樹脂成型物(又は発泡体)の強度及び弾性率の増加を促すことができる。
架橋剤は、有機過酸化物又はアゾ化合物等の熱ラジカル発生剤であってもよい。架橋剤の10分間半減期温度は、50〜200℃であってもよい。架橋剤の10分間半減期温度が50℃以上であると、樹脂組成物を調製するための混錬時、及び樹脂組成物の成型初期に架橋が進みにくく、適切な成型性が維持されやすい。架橋剤の10時間半減期温度が200℃以下であると、架橋のための熱による樹脂劣化をより抑制しながら樹脂成型物を形成することができる。
有機過酸化物の例としては、メチルエチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、及びメチルシクロヘキサノンパーオキシド等のケトンパーオキシド;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、及び1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタール;p−メンタンヒドロパーオキシド等のヒドロパーオキシド;α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、及びジ−t−ブチルパーオキシド等のジアルキルパーオキシド;オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアリルパーオキシド、及びベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド;ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、及びジ−3−メトキシブチルパーオキシカーボネート等のパーオキシカーボネート;t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウリレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、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、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、及びt−ブチルパーオキシアセテート等のパーオキシエステルが挙げられる。アゾ化合物の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、及び2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2’−ジメチルバレロニトリル)が挙げられる。これら化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(F)充填材
一実施形態に係る樹脂組成物は、(F)成分として、充填材を更に含有していてもよい。樹脂組成物が充填材を含有することにより、樹脂成型物の樹脂強度をより高くすることができる。充填材の含有量は、(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤の合計量100質量部に対して、1〜100質量部であってもよい。充填材の含有量が1質量部以上であると、樹脂成型物の強度が十分に高くなり易い。充填材の含有量が100質量部以下であると、樹脂組成物が良好な加工性を有することができ、また、充填材が均一に分散し易い。このような観点から充填材の含有量は2〜75質量部、又は3〜50質量部であってもよい。
一実施形態に係る樹脂組成物は、(F)成分として、充填材を更に含有していてもよい。樹脂組成物が充填材を含有することにより、樹脂成型物の樹脂強度をより高くすることができる。充填材の含有量は、(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤の合計量100質量部に対して、1〜100質量部であってもよい。充填材の含有量が1質量部以上であると、樹脂成型物の強度が十分に高くなり易い。充填材の含有量が100質量部以下であると、樹脂組成物が良好な加工性を有することができ、また、充填材が均一に分散し易い。このような観点から充填材の含有量は2〜75質量部、又は3〜50質量部であってもよい。
充填材の例としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、珪藻土、及びタルクが挙げられる。充填材は、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム又はこれらの組み合わせであってもよい。これら充填材は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
その他の添加剤
一実施形態に係る樹脂組成物は、以上例示した成分の他に、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、安定剤、滑剤、及び充填材等のいわゆる添加剤を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲で含有してもよい。
一実施形態に係る樹脂組成物は、以上例示した成分の他に、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、安定剤、滑剤、及び充填材等のいわゆる添加剤を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲で含有してもよい。
これら添加剤としては例えば、亜燐酸トリフェニル等の安定剤、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、及びペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)等のチオール化合物が挙げられる。
一実施形態に係る樹脂組成物は、有機溶剤を含まなくてもよいが、相溶性及び粘度の観点から、有機溶剤によって希釈された樹脂ワニスであってもよい。ここで用いる有機溶剤は、該樹脂組成物を溶解し得るものであれば特に制限はなく、その例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、p−シメン等の芳香族炭化水素;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、及び1,4−ジオキサン等の環状エーテル;メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、3−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、及び4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等のケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ノルマルブチル、酢酸イソブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、及びγ−ブチロラクトン等のエステル;エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネート等の炭酸エステル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、及びジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコールアルキルエーテルアセテート;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN−メチルピロリドン等のアミドが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
有機溶剤は、溶解性及び沸点の観点から、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、3−ペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ノルマルブチル、酢酸イソブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びN,N−ジメチルアセトアミドから選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
樹脂ワニス中の固形分濃度(有機溶剤以外の全成分の合計濃度)は、10〜90質量%であってもよい。樹脂ワニスの固形分濃度が10質量%以上であると、乾燥により有機溶剤を除去し易い。樹脂ワニスの固形分濃度が90質量%以下であると、樹脂ワニスのハンドリングが良好となり易い。
樹脂組成物は、例えば、各成分を溶融混錬することにより、調製することができる。樹脂成型物を形成するための樹脂組成物は、ペレット状であってもよい。
樹脂組成物を任意の成型方法によって成型することにより、樹脂成型物を得ることができる。樹脂成型物の形状は、特に制限されず、例えば、フィルム、シート、球状、糸状、ペレット状、粒子状、又はその他の立体形状であることができる。図1は、樹脂成型物の一実施形態としてのシート状の樹脂成型物1を示す斜視図である。
樹脂組成物が発泡剤を含有する場合、樹脂組成物又は樹脂成型物を加熱により発泡させることにより、樹脂発泡体を形成することができる。樹脂組成物を成型しながらこれを発泡させてもよい。
樹脂成型物は、柔軟性に富み、設計の自由度が高い。樹脂成型物は、例えば、衝撃緩衝部材、衝撃吸収材、圧力分散材、制振材、防振材、吸音材、防音材、断熱材、又は感触改善部材として用いることができる。樹脂成型物の用途の例としては、スポーツ用品用途、玩具・遊具用途、文房具用途、医療・介護用途、履物用途、寝具・寝装品用途、家具用途、衣料用途、各種雑貨用途、自動車用部品、航空機用部品、輸送用途、OA機器、家電製品、オーディオ機器、携帯機器、産業用機械・機器、精密機器電気電子機器、電気電子部品、及び建材用途が挙げられる。
特に、設計の自由度及び柔軟性の観点から、樹脂成型物をスポーツ用品用途又は衣料用途の衝撃緩衝部材に用いることができる。
スポーツ用品用途の衝撃緩衝部材の例としては、球技場及び競技場のフェンス等に設置する衝撃緩衝材、体操競技及び運動用の着地マット、床運動用マット、ジムのストレッチ用マット、キッズマット、ボルダリング用マット、高飛び用のクッション材、ウエットスーツ、ゴルフクラブ・バット・テニスラケットなどのグリップ及び芯材、グラブ及びミットの芯材、スポーツシューズの上敷き、中敷き、靴底、スキーブーツ・スノーボードブーツのライナー、ゴルフクラブヘッドの内材、スポーツ用プロテクター類(例えば、ラグビー及びボクシング等の格闘技で使用するヘッドギア、野球及びフットボールのヘルメット、野球・サッカー・格闘技等のひじあて、レガース(シンガード))、ラケットのガット及びグリップ、ボール、ライダー用スーツ、グローブ(サッカーのキーパーグローブ、ゴルフ、スキー、又はライダー用グローブ)、並びにライフルジャケット(例えば肩パット)が挙げられる。これらの中でも特に、樹脂成型物を含む衝撃緩衝部材をスポーツシューズの上敷き、中敷き、又は靴底に用いてもよい。
以下、本発明の実施例をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
(原材料)
以下の原材料を準備した。
(A)成分:熱可塑性ポリマー(熱可塑性エラストマー)
・UE−710:EVAエラストマー(エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル含有率28質量%)、東ソー株式会社製、製品名:ウルトラセン(登録商標)UE−710
・AR−SC−0:SEBSエラストマー(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、(C)可塑剤(パラフィンオイル、ミネラルオイル)を含有)、アロン化成株式会社製、製品名:AR−SC−0
・AR−815C:SEBSエラストマー(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、(C)可塑剤(パラフィンオイル、ミネラルオイル)を含有)、アロン化成株式会社製、製品名:AR−815C
(B)成分:オイルゲル化剤
・HSA:12−ヒドロキシステアリン酸、和光純薬工業株式会社製
・D−KH:12−ヒドロキシステアリン酸アミド、日本化成株式会社製、製品名:ダイアミッド(登録商標)KH
・STA:ポリステアリルアクリレート、和光純薬工業株式会社製、オクタデシルアクリレートの重合体
・c−Hx:(1R,2R)−シクロヘキサンビスラウロイルアミド((1R,2R)−ジアミノシクロヘキサンとラウロイルクロリドから合成された。)
・KL2:パルミチン酸デキストリン、千葉製粉株式会社製、製品名:レオパールKL2
・WX:パルミチン酸/ヘキシルデカン酸デキストリン、千葉製粉株式会社製、製品名:レオパールWX
・LGBA:N−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジブチルアミド、和光純薬株式会社製
・GOD:1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール(ジベンジリデンソルビトール)、新日本理化株式会社製、製品名:ゲルオールD
(C)成分:可塑剤
・LBR−307:液状1,4−ブタジエン重合体(数平均分子量:8,000)、株式会社クラレ製、製品名:クラプレン(登録商標)LBR−307
(D)発泡剤
・EMH204:熱膨張型発泡剤、積水化学工業株式会社製、製品名:アドバンセル(登録商標)EMH204
(E)架橋剤
・DCPO:ジクミルパーオキシド、和光純薬株式会社製
(F)充填材
・A300:ヒュームドシリカ、AEROSIL社製、製品名:AEROSIL(登録商標)300
以下の原材料を準備した。
(A)成分:熱可塑性ポリマー(熱可塑性エラストマー)
・UE−710:EVAエラストマー(エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル含有率28質量%)、東ソー株式会社製、製品名:ウルトラセン(登録商標)UE−710
・AR−SC−0:SEBSエラストマー(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、(C)可塑剤(パラフィンオイル、ミネラルオイル)を含有)、アロン化成株式会社製、製品名:AR−SC−0
・AR−815C:SEBSエラストマー(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、(C)可塑剤(パラフィンオイル、ミネラルオイル)を含有)、アロン化成株式会社製、製品名:AR−815C
(B)成分:オイルゲル化剤
・HSA:12−ヒドロキシステアリン酸、和光純薬工業株式会社製
・D−KH:12−ヒドロキシステアリン酸アミド、日本化成株式会社製、製品名:ダイアミッド(登録商標)KH
・STA:ポリステアリルアクリレート、和光純薬工業株式会社製、オクタデシルアクリレートの重合体
・c−Hx:(1R,2R)−シクロヘキサンビスラウロイルアミド((1R,2R)−ジアミノシクロヘキサンとラウロイルクロリドから合成された。)
・KL2:パルミチン酸デキストリン、千葉製粉株式会社製、製品名:レオパールKL2
・WX:パルミチン酸/ヘキシルデカン酸デキストリン、千葉製粉株式会社製、製品名:レオパールWX
・LGBA:N−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジブチルアミド、和光純薬株式会社製
・GOD:1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール(ジベンジリデンソルビトール)、新日本理化株式会社製、製品名:ゲルオールD
(C)成分:可塑剤
・LBR−307:液状1,4−ブタジエン重合体(数平均分子量:8,000)、株式会社クラレ製、製品名:クラプレン(登録商標)LBR−307
(D)発泡剤
・EMH204:熱膨張型発泡剤、積水化学工業株式会社製、製品名:アドバンセル(登録商標)EMH204
(E)架橋剤
・DCPO:ジクミルパーオキシド、和光純薬株式会社製
(F)充填材
・A300:ヒュームドシリカ、AEROSIL社製、製品名:AEROSIL(登録商標)300
(検討1)
樹脂組成物の調製
下記表1に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤、及び(C)可塑剤を二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて混錬し、ひも状の樹脂組成物を得た後に、これを切り分けることでペレットを得た。例えば実施例1では、(A)成分としてUE−710を45g、(B)成分としてHSAを10g、(C)成分としてLBR−307を45gを配合した。二軸スクリュー型押出機の条件は、入口温度40〜150℃、内部温度60〜200℃、出口温度60〜200℃に設定した。例えば実施例1では、入口温度60℃、内部温度100℃、出口温度80℃とした。表1に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂組成物の調製
下記表1に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤、及び(C)可塑剤を二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて混錬し、ひも状の樹脂組成物を得た後に、これを切り分けることでペレットを得た。例えば実施例1では、(A)成分としてUE−710を45g、(B)成分としてHSAを10g、(C)成分としてLBR−307を45gを配合した。二軸スクリュー型押出機の条件は、入口温度40〜150℃、内部温度60〜200℃、出口温度60〜200℃に設定した。例えば実施例1では、入口温度60℃、内部温度100℃、出口温度80℃とした。表1に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂成型物
ステンレス板、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シートの順に積層し、その上に50mm×50mmの開口を有する金型(厚み2mm)を置いた。金型内に樹脂組成物のペレットを適量入れ、その上にPTFEシート、ステンレス板の順に積層した。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜160℃、例えば実施例1では100℃)に挟み真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて、積層体に10kNの圧力を60秒加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を、室温(25℃)程度まで自然冷却した。金型よりシート状の樹脂成型物を取り出した。
ステンレス板、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シートの順に積層し、その上に50mm×50mmの開口を有する金型(厚み2mm)を置いた。金型内に樹脂組成物のペレットを適量入れ、その上にPTFEシート、ステンレス板の順に積層した。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜160℃、例えば実施例1では100℃)に挟み真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて、積層体に10kNの圧力を60秒加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を、室温(25℃)程度まで自然冷却した。金型よりシート状の樹脂成型物を取り出した。
衝撃吸収性の評価
剛体としての重さ約1.1kgのSUS製の棒(底面の直径1.5mm)(以下、剛体ともいう)に加速度センサ(昭和測器株式会社製、MODEL−1340B)を載せた。この剛体を、SUS板(5mm厚)上へ5cmの高さより落下させ、剛体がSUS板に衝突したときのピーク加速度(以下、初期加速度)を測定した。
次に、SUS板の上にシート状の樹脂成型物を乗せ、その上に5cmの高さから剛体を落下させ、剛体が樹脂成型物に衝突したときのピーク加速度(以下、衝撃加速度ともいう)を測定した。衝撃吸収性を、以下の式より算出した。衝撃吸収性の測定結果は、表1に示した。
衝撃吸収性(%)=[{(初期加速度)−(衝撃加速度)}/(初期加速度)]×100
剛体としての重さ約1.1kgのSUS製の棒(底面の直径1.5mm)(以下、剛体ともいう)に加速度センサ(昭和測器株式会社製、MODEL−1340B)を載せた。この剛体を、SUS板(5mm厚)上へ5cmの高さより落下させ、剛体がSUS板に衝突したときのピーク加速度(以下、初期加速度)を測定した。
次に、SUS板の上にシート状の樹脂成型物を乗せ、その上に5cmの高さから剛体を落下させ、剛体が樹脂成型物に衝突したときのピーク加速度(以下、衝撃加速度ともいう)を測定した。衝撃吸収性を、以下の式より算出した。衝撃吸収性の測定結果は、表1に示した。
衝撃吸収性(%)=[{(初期加速度)−(衝撃加速度)}/(初期加速度)]×100
硬度の評価
平板の上にシート状の前記樹脂成型物を置いた。樹脂成型物の表面の同じ位置に、ショア硬度計(JIS K 6253−3準拠、デュロメータ タイプA)により、T型ハンドルの円柱状部(直径10mm)の先端を、3秒ごとに繰り返し押し込んだ。この際、1回、5回、10回、20回、30回、40回、又は50回T型ハンドルを押し込んだときの硬度を記録した。T型ハンドルの円柱状部を円筒(内径11mm)に通し、円柱状部の先端を0.5cm出した状態で、硬度計の中心真上を押すことにより、円柱状部を樹脂成型物に押し込んだ。硬度の測定結果を、表1に示した。
平板の上にシート状の前記樹脂成型物を置いた。樹脂成型物の表面の同じ位置に、ショア硬度計(JIS K 6253−3準拠、デュロメータ タイプA)により、T型ハンドルの円柱状部(直径10mm)の先端を、3秒ごとに繰り返し押し込んだ。この際、1回、5回、10回、20回、30回、40回、又は50回T型ハンドルを押し込んだときの硬度を記録した。T型ハンドルの円柱状部を円筒(内径11mm)に通し、円柱状部の先端を0.5cm出した状態で、硬度計の中心真上を押すことにより、円柱状部を樹脂成型物に押し込んだ。硬度の測定結果を、表1に示した。
表1に示されるように、(B)成分を含有しない比較例1−1、1−2の樹脂成型物と比較して、(A)成分、及び(B)成分を含有する実施例の樹脂成型物は、高い衝撃緩衝性を示した。比較例1−1、1−2の樹脂成型物は、押し込み回数の増加に対して硬度はほぼ一定であるのに対し、実施例の樹脂成型物は、押し込み回数の増加に伴って硬度が低くなるという既存の材料にはない特徴を示した。このことから、実施例の樹脂成型物が高い衝撃緩衝性を示すといえる。(A)成分としてのSEBSエラストマーと(B)成分のオイルゲル化剤とを組み合わせた実施例1−4〜1−6の樹脂成型物は、成型後から比較的低い硬度を示し、押し込み回数の増加に対して硬度がさらに低くなる傾向を示した。そのため、実施例1−4〜1−6の樹脂成型物は、より一層高い衝撃緩衝性を示すといえる。
(検討2)
樹脂組成物の調製
下記表2に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤を、二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて入口温度80℃、内部温度150℃、出口温度100℃の条件で混錬し、樹脂組成物のペレットを得た。表2に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂組成物の調製
下記表2に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー及び(B)オイルゲル化剤を、二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて入口温度80℃、内部温度150℃、出口温度100℃の条件で混錬し、樹脂組成物のペレットを得た。表2に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂成型物
ステンレス板上に50mm×100mmの開口部を有する金型(厚み1mm)を置いた。金型に樹脂組成物のペレットを適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃、例えば実施例2−1では180℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒を加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約1mmのシート状の樹脂成型物を取り出した。
ステンレス板上に50mm×100mmの開口部を有する金型(厚み1mm)を置いた。金型に樹脂組成物のペレットを適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃、例えば実施例2−1では180℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒を加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約1mmのシート状の樹脂成型物を取り出した。
貯蔵弾性率
平行平板レオメータ(Anton Paar社製Paysica MCR301)を用いて、樹脂成型物の貯蔵弾性率を測定した。測定ステージとして鉄製ステージを用い、測定コーンプレートとしてPP−12ディスポーザルパラレルプレートを用いた。各樹脂成型物のサンプルについて、測定温度25℃、周波数1Hzで歪みを0.01%から100%まで変化させたときの貯蔵弾性率と損失正接(tanδ)を測定した。表2に、歪みが0.1%、0.5%、1%、5%、10%、又は50%の時の貯蔵弾性率を示した。
平行平板レオメータ(Anton Paar社製Paysica MCR301)を用いて、樹脂成型物の貯蔵弾性率を測定した。測定ステージとして鉄製ステージを用い、測定コーンプレートとしてPP−12ディスポーザルパラレルプレートを用いた。各樹脂成型物のサンプルについて、測定温度25℃、周波数1Hzで歪みを0.01%から100%まで変化させたときの貯蔵弾性率と損失正接(tanδ)を測定した。表2に、歪みが0.1%、0.5%、1%、5%、10%、又は50%の時の貯蔵弾性率を示した。
表2に示されるように、(B)成分を含有しない比較例2−1、1−2の樹脂成型物は、歪みが増加しても弾性率がほとんど変化しない。(A)成分、及び(B)成分を含有する実施例の樹脂成型物は、歪みの増大にともなって弾性率の低下を示した。
(検討3)
樹脂組成物の調製
下記表3に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤を、二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて、入口温度80℃、内部温度150℃、出口温度100℃の条件で混錬し、樹脂組成物のペレットを得た。表3に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂組成物の調製
下記表3に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤を、二軸スクリュー型押出機(株式会社東洋精機製作所製、ラボプラストミル)を用いて、入口温度80℃、内部温度150℃、出口温度100℃の条件で混錬し、樹脂組成物のペレットを得た。表3に示した配合割合は、樹脂組成物全量を基準とする質量%である。
樹脂成型物
ステンレス板上に、直径30mmの円形の開口部を有する金型(厚み10mm)を置いた。金型の開口部にペレット状の樹脂組成物を適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒を加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約10mmの円盤状の樹脂成型物を取り出した。
ステンレス板上に、直径30mmの円形の開口部を有する金型(厚み10mm)を置いた。金型の開口部にペレット状の樹脂組成物を適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒を加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約10mmの円盤状の樹脂成型物を取り出した。
衝撃吸収性の評価
図2に示す落球衝撃試験装置を用いて、各樹脂成型物の衝撃吸収性を評価した。SUS板3a/シリコーンシート5/SUS板3bが重ねられた積層体の上に、樹脂成型物を2枚重ねて全体の厚みを20mmとした、サンプルとしての樹脂成型物1を置いた。樹脂成型物1の上から質量1.1kg、直径15mmのステンレス製の球状の重り7を高さ50mmから自由落下させて、樹脂成型物に衝突させた。このときのピーク衝撃加速度(衝撃加速度の最大値)を、重り7に取り付けた加速度センサー9(昭和測器株式会社製、MODEL−1340B)により測定した。同じ樹脂成型物に関して同様の測定を300回繰返した。表3に、1回目、10回目、50回目、100回目、200回目及び300回目のピーク衝撃加速度の測定値を示す。ピーク衝撃加速度が小さいことは、衝撃がよく緩衝されていることを意味する。
図2に示す落球衝撃試験装置を用いて、各樹脂成型物の衝撃吸収性を評価した。SUS板3a/シリコーンシート5/SUS板3bが重ねられた積層体の上に、樹脂成型物を2枚重ねて全体の厚みを20mmとした、サンプルとしての樹脂成型物1を置いた。樹脂成型物1の上から質量1.1kg、直径15mmのステンレス製の球状の重り7を高さ50mmから自由落下させて、樹脂成型物に衝突させた。このときのピーク衝撃加速度(衝撃加速度の最大値)を、重り7に取り付けた加速度センサー9(昭和測器株式会社製、MODEL−1340B)により測定した。同じ樹脂成型物に関して同様の測定を300回繰返した。表3に、1回目、10回目、50回目、100回目、200回目及び300回目のピーク衝撃加速度の測定値を示す。ピーク衝撃加速度が小さいことは、衝撃がよく緩衝されていることを意味する。
表3に示されるように、(B)成分を含有しない比較例2−1、1−2の樹脂成型物の場合、重錘の衝突による衝撃を繰返し加えても、ピーク衝撃加速度がほとんど変化しない。(A)成分及び(B)成分を含有する実施例の樹脂成型物のピーク衝撃加速度は、重錘の衝突を繰返したときに、徐々に小さくなった。
(検討4):発泡体の評価
樹脂組成物の調製
下記表4に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤、(D)発泡剤、(E)架橋剤、及び(F)充填材を、二軸スクリュー型押出機(Xplore Instrument製、MC−15)を用い、内部温度100℃、出口温度100℃、混錬時間150秒の条件で混錬して、樹脂組成物のペレットを得た。表4に示した配合割合は、熱可塑性ポリマー、オイルゲル化剤及び充填材の合計量を基準とする質量%である。
樹脂組成物の調製
下記表4に示した配合割合で、(A)熱可塑性ポリマー、(B)オイルゲル化剤、(D)発泡剤、(E)架橋剤、及び(F)充填材を、二軸スクリュー型押出機(Xplore Instrument製、MC−15)を用い、内部温度100℃、出口温度100℃、混錬時間150秒の条件で混錬して、樹脂組成物のペレットを得た。表4に示した配合割合は、熱可塑性ポリマー、オイルゲル化剤及び充填材の合計量を基準とする質量%である。
樹脂成型物
ステンレス板上に、50mm×100mmの開口部を有する金型(厚み8mm)を置いた。金型の開口部にペレット状の樹脂組成物を適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約1mmの厚み約8mmのシート状の樹脂成型物を取り出した。取り出した樹脂成型物を金枠に入れ、防爆オーブンを用いて、135℃で1時間、続いて170℃で1時間加熱することにより樹脂成型物を発泡させて、樹脂発泡体を得た。
ステンレス板上に、50mm×100mmの開口部を有する金型(厚み8mm)を置いた。金型の開口部にペレット状の樹脂組成物を適量入れ、その上にステンレス板を置いて、金型内の樹脂組成物を2枚のステンレス板で挟み込んだ。形成された積層体を真空熱プレス機の台座(台座温度100〜200℃)に挟み、その状態で真空ポンプで減圧した。続いて、台座を押し上げて積層体に10kNの圧力を180秒加えた。その後、圧力を除き、空気を取り込み常圧に戻した。台座より取り出した積層体を室温程度まで自然冷却し、金型より厚み約1mmの厚み約8mmのシート状の樹脂成型物を取り出した。取り出した樹脂成型物を金枠に入れ、防爆オーブンを用いて、135℃で1時間、続いて170℃で1時間加熱することにより樹脂成型物を発泡させて、樹脂発泡体を得た。
密度
樹脂発泡体から10mm×10mmのサイズの試験片を切り出した。試験片の密度を、デジタル比重計SD−200L(ALFA MIRAGE社製)を用いて測定した。
樹脂発泡体から10mm×10mmのサイズの試験片を切り出した。試験片の密度を、デジタル比重計SD−200L(ALFA MIRAGE社製)を用いて測定した。
硬度変化
樹脂発泡体を、万能試験機(インストロン社製、デュアルコラム試験機5948)に取り付けた圧縮治具によって、歪み30%まで圧縮した。次いで直ちに、樹脂発泡体の硬度をE型ショア硬度計(高分子計器株式会社製、アスカーゴム硬度計EL型)を用いて測定した。同様の操作を繰返し、20回、50回、100回、200回、及び500回圧縮後の樹脂発泡体の硬度を測定した。
樹脂発泡体を、万能試験機(インストロン社製、デュアルコラム試験機5948)に取り付けた圧縮治具によって、歪み30%まで圧縮した。次いで直ちに、樹脂発泡体の硬度をE型ショア硬度計(高分子計器株式会社製、アスカーゴム硬度計EL型)を用いて測定した。同様の操作を繰返し、20回、50回、100回、200回、及び500回圧縮後の樹脂発泡体の硬度を測定した。
貯蔵弾性率
検討2と同様の手順で、歪みが0.1%、0.5%、1%、5%、10%、又は50%の時の樹脂発泡体の貯蔵弾性率を測定した。
検討2と同様の手順で、歪みが0.1%、0.5%、1%、5%、10%、又は50%の時の樹脂発泡体の貯蔵弾性率を測定した。
表4に示されるように、実施例の樹脂成型物は、繰返し圧縮されたときに硬度が低下した。すなわち、樹脂成型物は繰り返しの圧縮により柔らかくなった。5%以上の歪みにより、樹脂成型物の貯蔵弾性率が大幅に減少した。
本発明の一側面に係る樹脂組成物を用いて製造される樹脂発泡体は、変形を伴う外部刺激により、その弾性率を減少させる。これにより、樹脂発泡体が、軽量でありかつ、例えば振動又は衝撃が印加されたときに柔軟性を増すことで衝撃を効率的に吸収することができる。
本発明の樹脂組成物から形成された樹脂成型物は高い衝撃緩衝性を示す。そのため、係る樹脂成型物は、衝撃が加わる部分に用いる衝撃緩衝部材として有用であり、例えばスポーツシューズの下敷き、中敷き、靴底用部材又は各種プロテクター等として好適である。
1…樹脂成型物、3a,3b…SUS板、5…シリコーンシート、7…重り、9…加速度計、11…ガイド。
Claims (12)
- (A)熱可塑性ポリマー、及び(B)オイルゲル化剤を含有する、樹脂組成物。
- (C)可塑剤を更に含有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (A)熱可塑性ポリマーが、熱可塑性エラストマーである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- (A)熱可塑性ポリマーが、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- (B)オイルゲル化剤の含有量が、当該樹脂組成物の総量を基準として0.1〜30質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- (D)発泡剤を更に含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- (D)発泡剤が有機系熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤又はこれらの組み合わせを含む、請求項7に記載の樹脂組成物。
- (E)架橋剤を更に含有する、請求項7又は8に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物を成型することにより形成された樹脂成型物。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載の樹脂組成物を発泡及び成型することにより形成された樹脂発泡体である、樹脂成型物。
- 請求項10又は11に記載の樹脂成型物を含む、衝撃緩衝部材。
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