JPH05230228A - 電子ビーム照射によるポリマー組成物の製造方法 - Google Patents

電子ビーム照射によるポリマー組成物の製造方法

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JPH05230228A
JPH05230228A JP4152365A JP15236592A JPH05230228A JP H05230228 A JPH05230228 A JP H05230228A JP 4152365 A JP4152365 A JP 4152365A JP 15236592 A JP15236592 A JP 15236592A JP H05230228 A JPH05230228 A JP H05230228A
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poly
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amount
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JP4152365A
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Inventor
Alberto Fornaro
アルベルト・フオルナーロ
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes

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  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 耐摩耗性とロスフレックス性能とが改善さ
れ、また他の特性をそれほど損なわないエラストマー組
成物、及びこれらの組成物からの履物の製造方法を提供
する。 (a) ポリ(ビニル芳香族化合物)を主成分とする少
なくとも1個のブロックと、ポリ(共役ジエン)を主成
分とする少なくとも1個のブロックとを含む30〜60
重量%の量の線状ブロックコポリマーと、(b) 前述
した如きブロックコポリマーと混和性がある10〜50
重量%の量の熱可塑性ポリマーと、(c) 20〜40
重量%の量の非芳香族油とからなる組成物に対して1.
0〜4.5MeVのエネルギー強さで、50〜400k
Gyの範囲の線量で電子ビーム照射を実施する電子ビー
ム照射によるゴム状組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性エラストマ
ー、及び特にポリ(ビニル芳香族化合物)を主成分とす
る少なくとも1個のブロックと、ポリ(共役ジエン)を
主成分とする少なくとも1個のブロックとを含むブロッ
クコポリマー、中でも特に少なくとも1個のポリ(スチ
レン)ブロックと、ブタジエン、イソプレン又はこれら
の混合物から得られる少なくとも1個のコ(ポリマー)
ブロックとを含むブロックコポリマーからなるポリマー
組成物の電子ビーム照射による製造方法に関する。
【0002】“主成分とする”という用語は、明記した
ブロックが、少量の他方の型のモノマーと任意に混合さ
れた1種以上のビニル芳香族化合物又は共役ジエン(例
えば多量の共役ジエンと少量のビニル芳香族化合物とか
らなるブロック又は少量の共役ジエンと多量のビニル芳
香族化合物とからなるブロック)から得られ得ることを
意味する。
【0003】
【従来の技術】1種以上のビニル芳香族化合物を主成分
とするブロックと、1種以上の共役ジエンを主成分とす
るブロックとから得られるブロックコポリマーを含む組
成物への高エネルギー照射は、例えば日本国特許出願公
開第59059761号、米国特許第4,133,73
1号、米国特許第4,152,231号、米国特許第
4,151,057号、米国特許第4,311,759
号、米国特許第4,432,848号、米国特許第4,
556,464号で知られており、これらの明細書は、
SB,SBS,SI,SIS型及び対応する水素化生成
物、ラジアルSI、ラジアルポリイソプレン並びに他の
より高度に複雑な型の熱可塑性エラストマー(Sはポリ
スチレンブロックを意味し、Bはポリブタジエンブロッ
クを意味し、Iはポリイソプレンブロックを意味する)
と、少なくとも1種の粘着付与性樹脂と、場合によって
アクリレートエステルと/又は光開始剤と、からなる一
般的な接着剤配合物を開示している。
【0004】高エネルギー照射(例えば紫外線、β線又
はγ線照射)に暴露した後に、耐有機溶媒性を提供し、
高温で良好な性能を示す接着剤組成物を得た。
【0005】非弾性熱可塑性ポリマー(例えばポリスチ
レン)、少なくとも1種のビニル芳香族化合物と少なく
とも1種の共役ジエン(SB,SI,SBS,SIS)
又はこれら共役ジエンの水素化生成物(上記と共通の成
分から得られるエラストマーランダムコポリマーと任意
に混合する)とから得られるブロックコポリマー、及び
場合によって過酸化物を含む耐衝撃性熱可塑性ポリマー
混合物の製造に照射が適用されることも知られている。
この製造方法は例えばヨーロッパ特許第0146172
号及び米国特許第4,076,768号で知られてい
た。
【0006】1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3
−ブタジエン及び1,3−ペンタジエンからなる群の中
から選択した共役ジエンから形成される中心ブロック
と、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジ
エン、1,3−ペンタジエン、ビニル置換芳香族炭化水
素、ビニルピリジン、ビニルハライド、ビニリデンハラ
イド及びアクリロニトリルからなる群の中から選択した
モノマーから形成される末端ブロックとを有するブロッ
クコポリマーを含み、着色剤を実質的に含まない組成物
に高エネルギー照射を行って高い強度を示す無色加硫ゴ
ムを製造することも米国特許第3,113,912号で
知られていた。但し、中心ブロックを形成するモノマー
は末端ブロックを形成するモノマーとは異なっていた。
【0007】このブロックコポリマーは2x106〜5
x107レプ単位(rep. units)の総線量の
X線に少なくとも等価なポテンシャルを有する高エネル
ギー電離照射を受けた。
【0008】高エネルギー照射を受けたこのような組成
物では、耐摩耗性と屈曲中の耐亀裂生長性(“ロスフレ
ックス(Rossflex)”性能)とが共に、本発明
の目的であるゴム製履物に求められる程度に改善される
ことがなく、更には目的とされるこれらの特性が共に損
なわれたことがわかる。
【0009】米国特許第4,716,183号では、S
BS,SIS又はSEBSブロックコポリマーと、(7
0%までの)多量のエキステンダー油と、カップリング
剤としてのアクリレートとのコンパウンドに照射する
と、架橋が生じ、高温での保形性(shape ret
ention)が良くなった。これはシーリング材料に
適した組成物を製造するために必要であった。
【0010】日本国特許出願公開第56024145号
では、スチレン単位を含むゴム、例えば他のゴム(例え
ば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチ
レン/プロピレンゴム)と任意にブレンドした熱可塑性
ブロック又はグラフトコポリマー(スチレン/ブタジエ
ン、スチレン/イソプレン、スチレン/エチレン/プロ
ピレン及びジメチルシロキサン/スチレン)からなる成
形物の製造が知られていた。
【0011】場合によってはハロゲン化炭化水素1モル
当たり0.001〜0.1モル%濃度の光増感剤(例え
ばβ−ナフタレン、スルホニルクロライド、トリエタノ
ールアミン、アゾビスイソブチロニトリル、トリクロロ
ブロモメタン−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−ベ
ンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン
エチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル及び
シクロヘキシルエーテル)の存在下で、ハロゲン化炭化
水素(例えばメチルクロライド、エチルクロライド、プ
ロピルクロライド、イソプロピルクロライド、メチレン
クロライド、エチレンクロライド、メチルブロマイド、
エチルブロマイド、プロピルブロマイド、イソプロピル
ブロマイド、メチレンブロマイド、エチレンブロマイ
ド、クロロホルム、ブロモホルム、テトラクロロメタ
ン、テトラブロモメタン、テトラクロロエタン、テトラ
ブロモエタン、ヘキサクロロエタン、トリメチレンブロ
マイド、ジクロロエチレン及びトリクロロエチレン)を
気体状で5〜80℃で2秒〜60分間、又は液状で1秒
〜10分間成形物に透過させた。
【0012】その後成形物に紫外線を照射すると、組成
物の耐油性が改善された。
【0013】更には、米国特許第4,447,488号
は、熱及び/又は溶剤又は膨張剤により溶接され得、ま
た高エネルギー照射により架橋し得る少なくとも1種の
ポリマー成分を3〜95重量%含んでいる合成樹脂又は
天然ゴムのシートからなり、充填剤及び加硫促進剤以外
の添加剤を備えた合成樹脂又は天然ゴムのシートを開示
している。このポリマー成分はシート内に均質に分布
し、高エネルギー照射を受けたこのシートの厚みの選択
された部分上で少なくとも部分的に架橋し、シート内部
に広がっている。選択された部分でのポリマー成分は十
分に架橋して、この部分により大きな耐候性と引裂強さ
とを提供し、また溶接適性を損なっている。シートのこ
の部分でのポリマー成分は高エネルギー照射により架橋
が生じなかった他の暴露側面を含んでいる。このポリマ
ー成分はシートのこの他の暴露側面に溶接適性を与える
ために熱及び/又は溶剤又は膨張剤により溶接され得る
状態にある。
【0014】同特許明細書は、水及び風雨(weath
ering)の作用に対して耐性のあるシートとして構
造形成された造形品、及びポリマー材料から耐候性のあ
るシート材料の製造方法も開示している。提供された例
は例えばEPDM又はクロロスルホン化ポリエチエンか
ら製造する防水膜に関するものであり、天然ゴム、スチ
レン−ブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラス
トマー、ポリイソプレンエラストマー、スチレン−ブタ
ジエン−エラストマーブロックコポリマー及びスチレン
−イソプレン−エラストマーブロックコポリマー等から
得られる他のポリマーの組み合わせが記載されていた。
【0015】実施例では、400〜900keVの加速
電圧、25〜100mAのビーム電流及び10〜16M
radの表面線量の電子照射装置を適用し、3.5〜5
m/分のシート移動速度で、シートの厚みの一部分のみ
が表面の一方の側から架橋したシートの製造を行った。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ビニル芳香族化合物と
共役ジエンとから得られるブロックコポリマーをベース
とした、カップリング剤も増感剤も使用しない履物、特
にインドアスポーツシューズでの耐摩耗性と屈曲中の耐
亀裂生長性(“ロスフレックス”性能として従来技術で
知られている試験。この特徴を示すために本明細書中で
はこの用語を使用する。)とを改善するために、当業者
がこれらの前述した刊行物から何等教えを得ることがで
きなかったことがわかる。
【0017】他方では、手頃な価格の出発材料から製造
したインドアスポーツシューズ、特にスカッシュシュー
ズに課された要件に適うために、特に高温での耐摩耗性
及び/又は“ロスフレックス”性能が改善された高品質
の履物、特にスポーツシューズへの必要性がますます高
まっていた。
【0018】ビニル芳香族化合物と共役ジエンとから得
られるブロックコポリマーは配合に柔軟性があるために
多数の履物用に何年間も使用されてきたが、このブロッ
クコポリマーの適用は今のところ分野によってはまだ成
功をみていない。
【0019】特にインドアスポーツシューズの靴底の場
合、これらの熱可塑性ゴムは適切な材料でないように思
えた。何故ならば、摩擦により生じた熱がコンパウンド
を部分的に溶かしたからである。たとえ摩耗がひどくな
くとも、シューズは容認できない跡(marks)を床
に残した。
【0020】米国特許第4,313,867号明細書に
より、特に履物用組成物の耐摩耗性とロスフレックス性
能との改善に携わる当業者が、遥かに高価な成分を含む
代替組成物に専心していたことが知られていた。
【0021】従って、本発明の主要目的は、例えば特に
Int. Rubber Conf., Mosco
w, 3−8 September 1984の7,8
ページ及び最終ページでわかるように、耐摩耗性とロス
フレックス性能とがこのように十分に改善され、出発材
料としてのポリマーの価格が手頃であり、また他の特性
をそれほど損なわないエラストマー組成物、及びこれら
の組成物からの履物の製造方法を提供することであっ
た。
【0022】
【課題を解決するための手段】広範な実験研究の結果、
驚くべきことに、求められる2つの特性を兼ね備えた組
成物を含むエラストマーを提供する方法が判明した。
【0023】従って、本発明は、(a) ポリ(ビニル
芳香族化合物)を主成分とする少なくとも1個のブロッ
クと、ポリ(共役ジエン)を主成分とする少なくとも1
個のブロックとを含み、更に好ましくは少量の共役ジエ
ンを含んでもよい少なくとも1個のポリ(スチレン)ブ
ロックと、少量のスチレンを含んでもよい少なくとも1
個のポリブタジエン又はポリ(イソプレン)ブロックと
を含む、組成物全体の重量に対して30〜60重量%、
好ましくは35〜55重量%の量の線状ブロックコポリ
マーと、(b) 前述した如きブロックコポリマーと混
和性があり、好ましくはポリ(ビニル芳香族)、ポリ
(アルキレン)又はポリ(アルキレン/ビニルエステ
ル)型からなる群の中から選択する、組成物全体の重量
に対して10〜50重量%の、好ましくは10〜40重
量%の量の熱可塑性ポリマーと、(c) 組成物全体の
重量に対して20〜40重量%の、好ましくは20〜3
0重量%の量の非芳香族油、特にパラフィン油及び/又
はナフテン油と、を含む組成物への電子ビーム照射を特
徴とする高品質のポリマー組成物の製造方法を提供す
る。1.0〜4.5MeVの、好ましくは1.2〜2.
0MeVのエネルギー強さで、50〜400kGy、好
ましくは100〜200kGyの範囲の線量で電子ビー
ム照射を実施する。
【0024】本発明方法の好ましい実施態様により、数
平均分子量がそれぞれ5,000〜40,000及び1
0,000〜1,000,000、更に好ましくは1
0,000〜35,000及び30,000〜350,
000の2個の(純粋な)ポリスチレン末端ブロックと
ポリブタジエン中心ブロックとからなる線状トリブロッ
クコポリマー(例えばCariflex TR−411
3(Shellの登録商標))を成分(a)として使用
する。
【0025】ポリフェニレンエーテルと任意に混合した
ポリスチレン(PPE)、ポリ(スチレン/アクリロニ
トリル)、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群
の中から選択した熱可塑性ポリマーを成分(b)として
使用するのが好ましい。このポリマーは場合によって通
常量のゴムを混入して強化する。大半の好ましい実施態
様により、強化ポリスチレン又はポリスチレン/PPE
ブレンドを使用する。
【0026】成分(c)としてはナフテン油又はパラフ
ィン油を使用するのが好ましく、最も好ましい実施例で
はShellflex 4510を、更に好ましくはS
hellflex 4510ナフテン油(Shellの
登録商標)を20〜30重量%使用する。出発組成物の
各成分を特定の重量比で使用し、また特定線量の照射を
使用して得られた最終生成物の耐摩耗性とロスフレック
ス性能とが前述した従来技術に関係する刊行物の場合よ
りも改善された一方で、他の特性がそれほど損なわれな
かったことが、前述した従来技術に係る当業者には単に
大きな驚きとみなされ得ることがわかる。
【0027】本発明の他の特徴は、前述した如き被照射
ポリマー組成物からなる造形品、例えば履物要素、特に
インドアスポーツシューズ用ソール(soles)に関
する。
【0028】
【実施例】以下の実施例により本発明を更に詳しく例示
する。しかしながら本発明はその範囲をこれらの好まし
い特定実施例に限定するものではない。
【0029】実施例 同様の分子量で、線状構造(SBS)を有するCari
flex TR−1101(スチレン含量31%、ショ
アーA硬度72、200℃/5kgでのメルトフローレ
ートは1g/10分より低い)及びCariflex
TR−4113(透明ポリマー中に45phrのパラフ
ィン油と35%のスチレンとを含み、ショアー硬度4
9、200℃/5kgでのメルトフローレートは通常2
2g/10分)を出発時の熱可塑性ゴム成分として使用
した。
【0030】ゴムを異なる量の強化ポリスチレン(TP
S)(200℃/5kgでのメルトフローレートは通常
5g/10分、1g当たり約100個のニップ(nip
s))及び/又はナフテン油(Shellflex 4
510)と配合した。
【0031】製造したコンパウンド中でのSBS含量は
25〜100重量%であった。履物用配合物に典型的な
あるゴム濃度では、TPS及び油を更に異なる比率で使
用した。
【0032】ヒンダードフェノール及びベンゾトリアゾ
ールを安定剤として使用した。各配合物は0.1phr
のIrganox 565(登録商標)と0.3phr
のTinuvin P(登録商標)とを含んでいた。
【0033】異なる線量の照射前及び照射後の組成物の
特性を測定し、後記表に示す如く比較した。
【0034】Pomini Farrel PL 4.
3(登録商標)密閉式ミキサー(2.8kgの組成物に
対する有効チャンバー容積:2.9リットル、ローター
スピード:80〜100rpm、温度設定:ニーダー8
0℃、バレル90℃、ラム圧:6バール、混合時間:1
0〜15分)で大半の組成物を混合し、次いでSchw
abentan Polymix 300 Lミル(登
録商標)(直径300mmx幅700mmのロール、摩
擦係数:1.4、温度設定:前85℃、後ろ75℃)上
でシートにし、空気中で冷却し、次いでSagitta
GR Mod250/SLダイサー(登録商標)で粒
状化した。Papenmeier TEH K20(登
録商標)ドライブレンダー(チャンバー容積:20リッ
トル、容量:5リットル、温度:75〜80℃)でTR
−1101に油を増量して、EB7により識別される組
成物を製造した。次いで試験用プレートを成形する前に
組成物を24時間コンディショニングした。
【0035】試験用プレート(長さ150mm、幅15
0mm、厚さ2mm)を高圧Demag D 150−
452(登録商標)往復スクリュー式射出成形機上で射
出成形した。他の2組の試験用プレート(長さ250m
m、幅110mm、厚さ9mm又は3mm)を低圧トラ
ンスファー射出成形機Lorenzen Sint55
TR(登録商標)上で射出成形し、メルトフローレー
トが非常に低いためにEB6及びEB7により識別され
る組成物は、Schwabentan Polysta
t 2005(登録商標)プレスで試験用プレート(長
さ150mm、幅150mm、厚さ6.3mm)に圧縮
成形した。
【0036】エネルギーが1.5MeVの電子ビームを
組成物に照射すると、電子ビームは約6mm透過した。
異なる線量(50kGy、100kGy、200kGy
及び400kGy)を適用した。
【0037】試験は以下の特性を照射前及び照射後に測
定することからなっていた。
【0038】−粒状化コンパウンドと厚さ9mmの被照
射プレートとの190℃/2.16kg及び190℃/
5.00kgでのメルトフローレート(MFR); −厚さ9mm又は6.3mmの試験用プレートの硬度
(ショアーA)、密度、流れすじから0°でのDIN摩
耗(23℃、40℃、60℃、80℃)、Dunlop
トリプソメーターによるレジリエンス及び黄色度指数; −厚さ3mmの試験用プレートの耐亀裂生長性(ロスフ
レックス性能); −厚さ2mmの試験用プレートの100%、300%及
び500%歪での応力、引張強さ、破断点伸び、ズボン
引裂強さ並びに直角形引裂強さ。これらの特性を成形方
向(MD)及び成形方向とは垂直な方向(PMD)で測
定した。
【0039】試験方法を以下の表に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】
【表7】
【0047】
【表8】
【0048】
【表9】
【0049】
【表10】
【0050】
【表11】
【0051】
【表12】
【0052】
【表13】

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) ポリ(ビニル芳香族化合物)を
    主成分とする少なくとも1個のブロックと、ポリ(共役
    ジエン)を主成分とする少なくとも1個のブロックとを
    含む、組成物全体の重量に対して30〜60重量%の量
    の線状ブロックコポリマーと、(b) 前述した如きブ
    ロックコポリマーと混和性がある、組成物全体の重量に
    対して10〜50重量%の量の熱可塑性ポリマーと、
    (c) 組成物全体の重量に対して20〜40重量%の
    量の非芳香族油と、を含む組成物に対して1.0〜4.
    5MeVのエネルギー強さで、50〜400kGyの範
    囲の線量で電子ビーム照射を実施することを特徴とす
    る、電子ビーム照射によるポリマー組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 少量の共役ジエンを含んでもよい少なく
    とも1個のポリ(スチレン)ブロックと、少量のスチレ
    ンを含んでもよい少なくとも1個のポリブタジエン又は
    ポリ(イソプレン)ブロックとからなるブロックコポリ
    マーを使用することを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 ブロックコポリマーの量が35〜55重
    量%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 熱可塑性ポリマーの量が10〜40重量
    %であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 非芳香族油が20〜30重量%の量のパ
    ラフィン油及び/又はナフテン油からなっていることを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 成分(a)が、数平均分子量がそれぞれ
    5,000〜40,000及び10,000〜1,00
    0,000の範囲にある2個のポリスチレン末端ブロッ
    クとポリブタジエン中心ブロックとからなる線状トリブ
    ロックコポリマーであることを特徴とする請求項2に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 ポリスチレンブロックの数平均分子量が
    10,000〜35,000であり、ポリブタジエンブ
    ロックの数平均分子量が30,000〜350,000
    であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 Cariflex TR−4113を含
    んでいることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 ポリ(ビニル芳香族)、ポリアルキレン
    及びポリ(アルキレン/ビニルエステル)型のコンパウ
    ンドからなる群の中から選択した熱可塑性(コ)ポリマ
    ーを含んでいることを特徴とする請求項4に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 ポリフェニレンエーテルと任意に混合
    したポリスチレン、ポリ(スチレン/アクリロニトリ
    ル)、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群の中
    から熱可塑性(コ)ポリマーを選択し、場合によって通
    常量のゴムを混入してポリマーを強化することを特徴と
    する請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 強化ポリスチレン又はポリスチレン/
    PPEブレンドを使用することを特徴とする請求項10
    に記載の方法。
  12. 【請求項12】 成分(c)としてナフテン油を含んで
    いることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  13. 【請求項13】 成分(c)として20〜30重量%の
    Shellflex4510ナフテン油を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 1.2〜2.0MeVのエネルギー強
    さで電子ビーム照射を実施することを特徴とする請求項
    1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 【請求項15】 100〜200kGyの範囲の線量で
    電子ビーム照射を実施することを特徴とする請求項1か
    ら13のいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項16】 請求項1から15のいずれか一項に記
    載の方法により得られる被照射ポリマー組成物からなる
    履物要素形態の造形品、特にインドアスポーツシューズ
    用ソール。
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