JPH10298352A

JPH10298352A - 弾性体

Info

Publication number: JPH10298352A
Application number: JP10764097A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishihara; 弘之石原
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性エラストマーを用いることを前提と
して、柔軟性に優れ、かつ衝撃吸収力・弾性回復力に優
れた弾性体を提供する。【解決手段】ハードセグメントとソフトセグメントか
ら構成された熱可塑性エラストマーを主成分とする弾性
体であって、熱可塑性エラストマーに２種以上の可塑剤
が配合されている弾性体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家具、寝具等に用
いられるクッション材として適用可能であり、特に、自
動車や二輪車における乗物用シートや、ハンドル、ハン
ドルグリップ等のクッション材、あるいは靴底等にも利
用できる衝撃吸収作用を有する弾性体に関し、詳細に
は、貯蔵弾性率が小さくて損失正接（ｔａｎδ）の大き
い、すなわち、柔軟でかつ衝撃吸収力の大きい弾性体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性体は、防振性、断熱性等の性能に優
れていることから、幅広い分野で使用されている。弾性
体としては、従来、架橋ゴムの利用が主であったが、最
近ではポリウレタン等の熱硬化性樹脂に加えて、熱可塑
性エラストマーが用いられるようになってきた。ポリウ
レタン等の熱硬化性樹脂は、特性の改良が行い易いとい
う長所があるが、不可逆的な加熱硬化反応が必要なた
め、成形サイクルの短縮化に限界があること、品質を安
定させることが難しいこと、リサイクルがしにくいこ
と、という問題がある。

【０００３】一方、熱可塑性エラストマーは、ソフトセ
グメントの分子運動をハードセグメントで物理拘束する
ことによってゴム弾性を発現するもので、多種多様な熱
可塑性エラストマーが市販されている。この熱可塑性エ
ラストマーは、成形サイクルが短く、複雑な形状も成形
し易い射出成形法が採用可能であり、得られる製品の品
質が安定するという長所がある。さらに、架橋ゴムや熱
硬化性樹脂では難しいリサイクルが容易であるという長
所も有しているので、最近需要が伸びている。

【０００４】しかし、現在市販されている種々の熱可塑
性エラストマーは、強度を重視しているため、弾性や柔
軟性に劣るものが多い。例えば、人体に接して柔らかさ
を感じさせるような乗り物用シートやハンドルグリップ
等のクッション材に利用する場合、反発力が小さく、衝
撃を吸収できるだけの弾性回復力を有すると共に、柔軟
性をも兼ね備えた弾性体とすることが要求されるが、熱
可塑性エラストマー単独でこのような弾性体を得ること
は難しい。そこで、可塑剤を配合することが考えられる
が、可塑剤の配合量によっては、ハードセグメントがソ
フトセグメントを拘束できなくなって弾性を発現しなく
なったり、逆に柔軟性付与効果が現れないなど、簡単に
は目的とする弾性体は得られない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、熱
可塑性エラストマーを用いることを前提として、柔軟性
に優れ、かつ衝撃吸収力・弾性回復力に優れた弾性体を
提供することを課題として掲げた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性体は、ハー
ドセグメントとソフトセグメントから構成された熱可塑
性エラストマーを主成分とする弾性体であって、熱可塑
性エラストマーに２種以上の可塑剤が配合されているも
のであるところに最大の特徴を有している。前記のよう
に、熱可塑性エラストマーに１種類の可塑剤を配合する
だけでは、柔軟性と衝撃吸収力・弾性回復力を兼ね備え
た弾性体は得られにくいが、２種類以上の可塑剤を併用
することによって、この課題を解決することができる。
特に、ハードセグメントを可塑化することのできる第１
の可塑剤と、ソフトセグメントを可塑化することのでき
る第２の可塑剤とを熱可塑性エラストマーに配合して、
貯蔵弾性率と損失正接の値を適切な範囲に調整すると、
柔軟性と衝撃吸収力・弾性回復力を兼ね備えた高性能な
弾性体を得ることができる。

【０００７】熱可塑性エラストマーの種類としては特に
限定されないが、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー
は安価で、加工性が良好で、柔軟性に優れた弾性体を得
ることができるため好ましく用いられる。さらに、微小
中空粒子を使用すると、軽量化とコスト削減が同時に図
れるとともに、二輪車や乗用車等のシートやその他の衝
撃吸収材として利用することにより燃費が向上する効果
も有する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明では、熱可塑性エラストマ
ーを用いることを前提とし、柔軟性に優れ、かつ衝撃吸
収力・弾性回復力に優れた弾性体を提供するために、２
種類以上の可塑剤を使用したところに最大の特徴を有す
る。

【０００９】熱可塑性エラストマーは、ハードセグメン
トとソフトセグメントを有し、ソフトセグメントの分子
運動をハードセグメントで局所的に物理拘束することに
よって常温でゴム弾性を発現し、かつ温度上昇によって
塑性変形を起こすため加工が容易であるというものであ
る。ハードセグメントとソフトセグメントの存在形式
は、ブロック共重合体のように１分子としてつながって
いるもの、ポリマーアロイ的にブレンド（混合）されて
いるだけのもの、結晶化度の違いによるもの等種々あ
り、また拘束様式についても、凍結相であるもの、水素
結合によるもの、結晶相であるもの、イオン架橋による
もの、共有結合架橋によるもの等多種多様の熱可塑性エ
ラストマーがある。

【００１０】本発明で好適に用いられる熱可塑性エラス
トマーとしては、ポリスチレンをハードセグメント、ポ
リブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリブタジエ
ン、水素添加ポリイソプレン等のゴム成分、またはエチ
レン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）等のポリオレフィン系
成分をソフトセグメントとするポリスチレン系エラスト
マー；ポリエチレンやポリプロピレンをハードセグメン
トとし、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰ
ＤＭ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレ
ン・ブタジエンゴム（ＥＢＭ）、ブチルゴム（ＩＩ
Ｒ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン
−酢酸ビニルをソフトセグメントとするポリオレフィン
系エラストマー；結晶ポリ塩化ビニルをハードセグメン
ト、非晶性ポリ塩化ビニルまたはアクリロニトリル−ブ
タジエンゴム（ＮＢＲ）をソフトセグメントとするポリ
塩化ビニル系エラストマー；フッ素樹脂をハードセグメ
ント、フッ素ゴムをソフトセグメントとするフッ素系エ
ラストマー等が柔軟性に優れており、好ましく使用でき
る。

【００１１】また、ウレタン構造部分をハードセグメン
ト、ポリエーテルまたはポリエステルをソフトセグメン
トとするポリウレタン系エラストマー；高結晶性ポリエ
ステルをハードセグメント、非晶性ポリエーテルまたは
非晶性ポリエステルをソフトセグメントとするポリエス
テル系エラストマー；ポリアミドをハードセグメント、
ポリエステルまたはポリエーテルをソフトセグメントと
するポリアミド系エラストマーなどの場合は、柔軟なグ
レードのものを選択するとよい。さらに、例えば「コス
モゲル」（コスモ計器製；ポリスチレン系）のように、
柔軟性を重視した熱可塑性エラストマーの場合は、単独
で、あるいは上記例示した種々の熱可塑性エラストマー
と混合して使用することができる。上記熱可塑性エラス
トマーは単独で、または、相溶性が良好で弾性等に悪影
響を与えなければ、２種以上を混合して用いてもよい。

【００１２】本発明では、熱可塑性エラストマーに２種
以上の可塑剤を併用することを必須要件とする。熱可塑
性エラストマーに１種類の可塑剤しか使用しない場合、
この可塑剤はハードセグメントまたはソフトセグメント
のいずれか親和性の高いポリマーの方を選択的に可塑化
することになり、その結果、柔軟性と衝撃吸収力・弾性
回復力の両立が得られないからである。

【００１３】可塑剤を２種以上併用することにより、ハ
ードセグメントとソフトセグメントの両方が適度に可塑
化されることとなる。市販されている熱可塑性エラスト
マーは、反発弾性が高めになるようにポリマー設計され
ているものが多いが、２種以上の可塑剤の併用によっ
て、熱可塑性エラストマーの特性を簡単に変更すること
ができ、本発明の目的とする柔軟でしかも衝撃吸収力と
適度な弾性回復力を有する弾性体を得ることができる。
例えば、ハードセグメントのみが可塑化されてしまう
と、ハードセグメントによるソフトセグメント拘束効果
が発現せず、常温で塑性変形して、もはや弾性体ではな
くなってしまう。またソフトセグメントのみが可塑化す
る場合には、拘束相であるハードセグメントは可塑化さ
れないことから、可塑化効率が悪くなったり、拘束相の
分子間のずれが起りにくいため損失正接が向上せず、衝
撃吸収力や弾性回復力に優れた弾性体が得られにくくな
る。この観点から、可塑剤は、ハードセグメントを可塑
化することのできる第１可塑剤と、ソフトセグメントを
可塑化することのできる第２可塑剤とを併用することが
好ましい。ハードセグメントとソフトセグメントの両方
が可塑化されることにより、ハードセグメントの拘束力
とソフトセグメントのゴム的分子運動とのバランスは良
好なままで、エラストマー全体に柔軟性を与えることが
できるのである。なお、熱可塑性エラストマーと可塑
剤、または可塑剤同士の相溶性がよければ、可塑剤を３
種以上用いてもよい。

【００１４】可塑化度合いの目安は、例えば、一定温度
２５℃で、周波数を０．１〜１００Ｈｚと変化させた時
の動的粘弾性測定において、貯蔵弾性率が０．０１〜
０．５ＭＰａ、損失正接（ｔａｎδ）が０．２〜１．０
となるように行うことが好ましい。この範囲内になるよ
うに可塑剤の種類および量を適宜設定して熱可塑性エラ
ストマーを可塑化することにより、柔軟性に優れ、しか
も、衝撃吸収力と弾性回復力に優れた弾性体とすること
ができる。

【００１５】可塑剤の種類としては、フタル酸ジメチル
（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジ
ブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジヘプチル（ＤＨＰ）、フ
タル酸ジ（２−エチルヘキシル）（ＤＯＰ）、フタル酸
ジ（ｎ−オクチル）（Ｎ−ＤＯＰ）、フタル酸ジイソデ
シル（ＤＩＤＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮ
Ｐ）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）、ブチルフタ
リルブチルグリコール（ＢＰＢＧ）等のフタル酸エステ
ル類；アジピン酸ジ（２−エチルヘキシル）（ＤＯ
Ａ）、アゼライン酸ジ（２−エチルヘキシル）（ＤＯ
Ｚ）等の脂肪族二塩基酸エステル類；リン酸トリブチル
（ＴＢＰ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、リン酸ト
リクレジル（ＴＣＰ）、リン酸トリキシリレニル（ＴＸ
Ｐ）等のリン酸エステル類；トリメリット酸トリ（２−
エチルヘキシル）（ＴＯＴＭ）；その他、ポリエステル
系可塑剤、エポキシ系可塑剤、脂肪族一塩基酸エステル
類、二価アルコールエステル類、オキシ酸エステル類、
塩素化パラフィン、プロセスオイル（飽和または不活性
の石油系不飽和炭化水素）等の汎用可塑剤が利用でき
る。

【００１６】ハードセグメントを可塑化することのでき
る第１可塑剤とソフトセグメントを可塑化することので
きる第２可塑剤は、前記した熱可塑性エラストマーにお
けるハードセグメントやソフトセグメントのポリマー種
類に応じ、相溶性や可塑化効率等を考慮して選択され
る。すなわち、上記例示した可塑剤は、ある熱可塑性エ
ラストマーにおいては、ハードセグメントを可塑化する
第１可塑剤として使用可能であるが、別の熱可塑性エラ
ストマーにおいてはソフトセグメントを可塑化する第２
可塑剤として使用可能であり、熱可塑性エラストマーに
応じて、適宜組合わせが可能である。

【００１７】本発明では、クッション材や靴底に利用で
きる衝撃吸収性・弾性回復力と柔軟性を合わせ持つ弾性
体の提供を目的としているので、この観点からは、前記
した熱可塑性エラストマーのなかでも、ポリスチレンを
ハードセグメント、ポリブタジエン、ポリイソプレン、
水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプレン等の
ゴム成分、またはエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）
等のポリオレフィン系成分をソフトセグメントとするポ
リスチレン系熱可塑性エラストマーが好適である。市販
されているポリスチレン系熱可塑性エラストマーには、
「セプトン」、「ハイブラー」（クラレ社製）や「アク
ティマー」（理研ビニル工業社製）等がある。

【００１８】上記ポリスチレン系の熱可塑性エラストマ
ーには、ハードセグメント用の第１可塑剤としてＤＯＰ
等のフタル酸エステル類を使用し、ソフトセグメント用
の第２可塑剤としてはプロセスオイル（例えば、出光石
油社製「ダイアナプロセスオイル「ＰＷ−９０」、「Ｐ
Ｗ−３００」等）を使用すると、衝撃吸収性と柔軟性を
持つ高性能な弾性体を提供できる。フタル酸エステル類
は、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー１００重量部
に対し、５〜５００重量部、プロセスオイルは１００〜
１５００重量部の範囲で使用することが好ましい。ま
た、リン酸エステル系可塑剤は、難燃性の付与に効果的
であるので、フタル酸エステル類に加えて、第１可塑剤
として利用してもよい。

【００１９】本発明の弾性体には、上記必須成分である
熱可塑性エラストマーと２種以上の可塑剤以外に、軽量
化およびコスト削減の目的で、微小中空粒子を加えても
よい。微小中空粒子としては、ガラスバルーン（例えば
「ＣＥＬ−ＳＴＡＲＺ」シリーズ：旭硝子社製）、シ
ラスバルーン（例えば「ガロライト」：白石工業社製、
「フィライト」：英国製、日本フィライト提供、「テラ
バルーン」および「テラファイン」：カルシート社
製）、多孔質炭酸カルシウム（例えば「カルライト−Ｋ
Ｔ」白石中央研究所）シリカバルーン、フライアッシュ
バルーン、アルミナ、ジルコニア、ピッチ系等の無機材
料のもの、フェノール系、ポリビニルアルコール系、ポ
リ塩化ビニリデン系、エポキシ樹脂系、尿素樹脂系等の
高分子材料系のものが利用できる。

【００２０】中でも、高分子材料系の粒子は、単に、軽
量化という効果だけでなく、外力に対して変形可能なた
め衝撃吸収力の向上にも効果であり好ましく利用でき
る。特に、塩化ビニリデンにアクリロニトリルを若干共
重合させたポリ塩化ビニリデン系のものが変形能に優れ
ていることから好ましい。具体的には、ポリ塩化ビニリ
デンの外殻の中にブテンガスを充填させた「エクスパン
セルＤＥ」（スウェーデンエクスパンセル社製、平均粒
径４０〜６０μｍ）や、松本油脂製社製のマイクロスフ
ェアーシリーズ等がある。これらの微小中空粒子は、弾
性体中、１〜１０重量％の範囲で使用することが好まし
い。１重量％より少ないと軽量化の効果が発現せず、１
０重量％を超えると、製造時に原料と混合しにくい。微
小中空粒子の大きさは特に限定されず、数μｍ〜数百μ
ｍ程度のものが利用可能である。この微小中空粒子を使
用すると、軽量化とコスト削減が同時に図れるととも
に、二輪車や乗用車等のシートやその他の衝撃吸収材と
して利用することにより燃費が向上する効果も有する。

【００２１】本発明の弾性体を製造する方法は特に限定
されず、例えば、２軸押出機等で熱可塑性エラストマー
の軟化温度に応じて加熱しながら可塑剤を押出機中間か
ら滴下混合して成形したり、別バッチで熱可塑性エラス
トマーと可塑剤やその他の材料を混練した後、押出し機
で押出して成形する等、熱可塑性エラストマーにおいて
用いられる成形方法を採用すればよい。

【００２２】

【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。なお、以下の実施例で
「部」とあるのは、「重量部」を示す。また、以下の実
施例および比較例で用いた特性評価方法は次の通りであ
る。

【００２３】〔貯蔵弾性率およびｔａｎδ〕アイティ計
測制御社製の動的粘弾性測定装置「ＤＶＡ−２００」を
用いて、温度２５℃における動的粘弾性の周波数分散を
ＪＩＳＫ７１９８に基づいて測定した。表１には、周
波数１００Ｈｚ、１０Ｈｚ、１Ｈｚ、０．１Ｈｚの値を
示した。チャックスパンは１０ｍｍとした。なおＭＰａ
（メガパスカル）は、０．１０１９７２kgｆ／ｍｍ² に
等しい値である。

【００２４】実施例１熱可塑性エラストマー（クラレ社製「セプトン４０５
５」；ハードセグメントがポリスチレン、ソフトセグメ
ントがポリエチレンとポリプロピレンでポリスチレン部
分の重量が３０重量％のもの）☆☆部に、ハードセグメ
ント用の可塑剤としてＤＯＰ（フタル酸ジ（２−エチル
ヘキシル）；大八化学社製）を３５部と、ソフトセグメ
ント用の可塑剤としてプロセスオイル（出光石油社製
「ダイアナプロセスオイル「ＰＷ−９０」）を１７５部
加えて加熱しながら混練した後、押出し機から押出して
弾性体を作製した。この弾性体のｔａｎδと貯蔵弾性率
を表１に示した。

【００２５】比較例１〜３実施例１で用いた熱可塑性エラストマーのみ（比較例
１）、熱可塑性エラストマー☆☆部にプロセスオイル
「ＰＸ−９０」を５００部加えたもの（比較例２）、市
販の柔軟な熱可塑性エラストマー（コスモ計器社製「コ
スモゲル」；熱可塑性エラストマーにソフトセグメント
用可塑剤が加えられているもの）のみ（比較例３）につ
いて、実施例１と同様にして弾性体を作製した。これら
の弾性体のｔａｎδと貯蔵弾性率を表１に併記した。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、本発明実施例
は、熱可塑性エラストマーのみを用いた比較例１に比べ
て、貯蔵弾性率は２オーダー低く、ｔａｎδは１オーダ
ー高くなっており、２種類の可塑剤による可塑化効果が
好適に発現していることがわかる。また本発明実施例の
弾性体は、貯蔵弾性率が０．０１４〜０．１７ＭＰａ、
損失正接（ｔａｎδ）が０．３〜１．０の範囲にあり、
柔軟でかつ衝撃吸収性に優れた適度な弾性回復力を有し
ていることが確認できた。

【００２８】さらに、実施例１と同じ熱可塑性エラスト
マーに、ソフトセグメント用の可塑剤のみを入れた比較
例２では、貯蔵弾性率は同等レベルであるが、ｔａｎδ
は実施例１に比べて小さく、衝撃吸収性が劣ることを示
している。一方、かなり柔軟な熱可塑性エラストマーを
用いた比較例３では、実施例１に比べ、ｔａｎδも貯蔵
弾性率も小さい値であった。

【００２９】

【発明の効果】本発明では、熱可塑性エラストマー単独
では反発弾性が強く柔軟性に劣る場合でも、ハードセグ
メント用の可塑剤とソフトセグメント用の可塑剤を併用
することにより、熱可塑性エラストマーの特性を簡単に
変更することができる。従って、熱可塑性エラストマー
と２種以上の可塑剤の使用によって、本発明の目的とす
る柔軟でしかも適度な弾性回復力を有する弾性体を容易
に得ることができた。

【００３０】本発明の弾性体は、自動車または自動二輪
車その他の乗物用シートとして、あるいはハンドル、ハ
ンドルグリップ、ステップ、ヘッドレスト等のクッショ
ン材として利用でき、振動を吸収して痛みや疲労を低減
させる効果を有するものである。また、寝具用クッショ
ン材や、スポーツシューズや靴底用クッション材等とし
ても好適であり、床ずれを抑制したり、運動の際の接地
の衝撃を低減する効果がある。本発明の弾性体は、上記
用途の他に、自動車の天井材、ドアトリム中材、パッド
材等の各種部材や、断熱材、吸音材、緩衝材等として幅
広い分野に適用することができる。さらに、弾性体中に
微小中空粒子を配合して使用すれば、各用途において軽
量化が可能なため、商品性の向上に効果的である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハードセグメントとソフトセグメントか
ら構成された熱可塑性エラストマーを主成分とする弾性
体であって、熱可塑性エラストマーに２種以上の可塑剤
が配合されているものであることを特徴とする弾性体。
【請求項２】少なくとも、ハードセグメントを可塑化
することのできる第１の可塑剤と、ソフトセグメントを
可塑化することのできる第２の可塑剤とが、配合されて
いる請求項１に記載の弾性体。
【請求項３】熱可塑性エラストマーが、ポリスチレン
系熱可塑性エラストマーである請求項１または２に記載
の弾性体。