JP7840029B2 - Soles and footwear equipped with them - Google Patents
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Description
本発明は、靴底及びそれを備える履物に関する。 This invention relates to a shoe sole and footwear equipped therewith.
履物が地面に接する面には、靴底が配されている。靴底は、地面と接するため、靴の耐滑性能や履物を履いたときの疲れやすさに影響を及ぼす。以下に示す特許文献1のように、機能性を向上させた靴底も提案されている。 The sole is the part of the footwear that comes into contact with the ground. Because the sole is in contact with the ground, it affects the slip resistance of the shoe and how easily the footwear tires the wearer. As shown in Patent Document 1 below, soles with improved functionality have also been proposed.
特許文献1には、ゴムに対して、特定の平均繊維径と、特定の平均繊維長とを有するセルロース繊維を、セルロース繊維の配合量が特定の配合量となるように配合したゴム組成物で構成された履物底が記載されている。この履物底は、水や油が付着した床面に対して高い耐滑性を発揮するとされている。 Patent Document 1 describes a footwear sole made of a rubber composition in which cellulose fibers having a specific average fiber diameter and a specific average fiber length are blended with rubber in a specific proportion. This footwear sole is said to exhibit high slip resistance on floor surfaces contaminated with water or oil.
特許文献2には、スチレン‐ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、シリカ、シランカップリング剤、及び、架橋剤を含有し、スチレン‐ブタジエンゴムと、ブタジエンゴムとを所定の割合で含有するゴム組成物で、靴成形用部材を構成することが記載されている。特許文献2には、メルカプト系シランカップリング剤を配合するとゴムの耐摩耗性が向上する一方で、硬度が上昇する旨が記載されている。 Patent Document 2 describes a rubber composition containing styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, silica, a silane coupling agent, and a crosslinking agent, and comprising styrene-butadiene rubber and butadiene rubber in predetermined proportions, which is used to construct a shoe molding component. Patent Document 2 also states that incorporating a mercapto-silane coupling agent improves the abrasion resistance of the rubber while increasing its hardness.
本発明者らが検討したところ、特許文献1のように、ゴムに対してセルロース繊維を配合して構成した靴底では、防滑性能が向上するものの、靴底の耐摩耗性が十分でないことがあり、摩擦によって靴底がすり減りやすくなる懸念があった。 Our inventors' research revealed that, as described in Patent Document 1, while shoe soles constructed by compounding cellulose fibers with rubber improve slip resistance, the abrasion resistance of the soles is sometimes insufficient, raising concerns that the soles may wear down easily due to friction.
また、本発明者らが検討したところ、ゴムに対してセルロース繊維を配合して構成した靴底においては、メルカプト系シランカップリング剤を配合しただけでは、靴底の耐摩耗性が十分でないことがあり、摩擦により靴底がすり減りやすい傾向があった。 Furthermore, the inventors' research revealed that in shoe soles constructed by compounding cellulose fibers with rubber, simply incorporating a mercapto-silane coupling agent sometimes resulted in insufficient abrasion resistance, leading to a tendency for the soles to wear down easily due to friction.
本発明は、セルロース繊維を配合した靴底において耐摩耗性を向上させた靴底を提供することを目的とする。また、この靴底を備える履物を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a shoe sole with improved abrasion resistance, incorporating cellulose fibers. It also aims to provide footwear equipped with this shoe sole.
加硫された非発泡のゴムと、充填材と、セルロース繊維と、メルカプト系シランカップリング剤とを含有する靴底であって、JIS K 6264-2のウイリアムス摩耗試験B法により求めた耐摩耗量が470mm3/1000回転以下である靴底により、上記の課題を解決する。また、当該靴底を備える履物により、上記の課題を解決する。 The above problems are solved by a shoe sole containing vulcanized non-foamed rubber, a filler, cellulose fibers, and a mercapto-silane coupling agent, wherein the abrasion resistance determined by the Williams abrasion test method B of JIS K 6264-2 is 470 mm³ /1000 rotations or less. Furthermore, the above problems are solved by footwear equipped with this shoe sole.
上記の靴底、及び履物において、セルロース繊維は、その平均繊維長が1900μm以下であることが好ましい。また、前記の靴底、及び履物において、靴底の硬度は55~72であることが好ましい。また、前記の靴底、及び履物において、充填材は、中空構造の充填材を含有するものであることが好ましい。また、前記の靴底、及び履物において、靴底の比重は、1.3以下であることが好ましい。 In the above-described shoe soles and footwear, the cellulose fibers preferably have an average fiber length of 1900 μm or less. Furthermore, the hardness of the shoe soles and footwear preferably has a hardness of 55 to 72. Furthermore, the filler in the above-described shoe soles and footwear preferably contains a hollow-structured filler. Furthermore, the specific gravity of the shoe soles and footwear preferably has a specific gravity of 1.3 or less.
本発明によれば、セルロース繊維を配合した靴底において耐摩耗性を向上させることを可能にし、そのような耐摩耗性を向上させた靴底を備える履物を提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to improve the abrasion resistance of shoe soles containing cellulose fibers, and to provide footwear equipped with such abrasion-resistant shoe soles.
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、例示に過ぎず、以下の実施形態に限定されるものではない。 The following describes preferred embodiments of the present invention. However, the technical scope of the present invention is merely illustrative and not limited to the following embodiments.
本発明は、加硫された非発泡のゴムと、充填材と、セルロース繊維と、メルカプト系シランカップリング剤とを含有する靴底、及び当該靴底を備える履物である。靴底は、JIS K 6264-2のウイリアムス摩耗試験B法により求めた摩耗量が470mm3/1000回転以下である。 The present invention relates to a shoe sole containing vulcanized non-foamed rubber, a filler, cellulose fibers, and a mercapto-silane coupling agent, and footwear equipped with the shoe sole. The shoe sole has an abrasion rate of 470 mm³ /1000 rotations or less, as determined by the Williams abrasion test method B of JIS K 6264-2.
上記のゴムは、靴底に一般的に使用されるものを使用することが可能であり、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、及び熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる1種以上のゴムが挙げられる。 The above-mentioned rubber can be those commonly used for shoe soles, and examples include one or more rubbers selected from the group consisting of natural rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, urethane rubber, nitrile rubber, ethylene-propylene-diene rubber, and thermoplastic elastomers.
上記の熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、又はアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらの熱可塑性エラストマーは、一種を使用してもよいし、2種以上の混合物として使用してもよい。 Examples of the thermoplastic elastomers mentioned above include styrene-based thermoplastic elastomers, olefin-based thermoplastic elastomers, urethane-based thermoplastic elastomers, ester-based thermoplastic elastomers, and amide-based thermoplastic elastomers. These thermoplastic elastomers may be used individually or as a mixture of two or more.
上記の充填材は、無機物質からなる粉体、又は粒体を使用することが可能であり、例えば、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、カーボン、クレー及びアルミナからなる群より選ばれる中実な充填材を使用することが可能である。また、上記の充填材として、例えば、ガラスバルーン、及びフライアッシュバルーンからなる群より選ばれる1種以上の中空構造を有する充填材を使用することができる。中実な充填材を使用すれば、例えば、比重が1.3以下の靴底を製造することができる。また、中空構造を有する充填材を使用すれば、軽量な靴底が得られる。例えば、比重が1.1以下の靴底を得ることができる。比重の下限値は、特に限定されないが、例えば、0.8以上である。充填材として、シリカを使用する場合は、ヒュームドシリカなどの乾式シリカを使用してもよいし、コロイダルシリカなどの湿式シリカを使用してもよい。充填材の粒度は、特に限定されないが、例えば、BET比表面積で50~600m2/g、より好ましくは50~350m2/gのものを使用することができる。 The above-mentioned filler can be a powder or granule made of an inorganic substance, and for example, a solid filler selected from the group consisting of silica, talc, calcium carbonate, carbon, clay, and alumina can be used. Alternatively, as the above-mentioned filler, one or more hollow-structured fillers selected from the group consisting of glass balloons and fly ash balloons can be used. If a solid filler is used, for example, a shoe sole with a specific gravity of 1.3 or less can be manufactured. If a hollow-structured filler is used, a lightweight shoe sole can be obtained. For example, a shoe sole with a specific gravity of 1.1 or less can be obtained. The lower limit of the specific gravity is not particularly limited, but for example, it is 0.8 or higher. When silica is used as the filler, dry silica such as fumed silica or wet silica such as colloidal silica may be used. The particle size of the filler is not particularly limited, but for example, a BET specific surface area of 50 to 600 m² /g, more preferably 50 to 350 m² /g can be used.
セルロース繊維としては、任意の平均繊維幅を有するものを使用することができる。例えば、平均繊維幅が500μm以下のものを使用してもよいし、セルロース繊維の平均繊維幅が50μm以下のものを使用してもよいし、セルロース繊維の平均繊維幅が30μm以下のものを使用してもよいし、セルロース繊維の平均繊維幅が1000nm未満のものを使用してもよい。セルロース繊維の平均繊維長は、1000nm未満のものを使用すると、靴底の硬度の上昇を抑えつつ強度を向上させることができるので好ましい。セルロース繊維の平均繊維長は、特に限定されないが、例えば、5nm以上のものを使用することができる。 As the cellulose fiber, any fiber with an arbitrary average fiber width can be used. For example, a fiber with an average fiber width of 500 μm or less may be used, a fiber with an average fiber width of 50 μm or less may be used, a fiber with an average fiber width of 30 μm or less may be used, or a fiber with an average fiber width of less than 1000 nm may be used. Using a cellulose fiber with an average fiber length of less than 1000 nm is preferable because it can improve strength while suppressing an increase in the hardness of the shoe sole. The average fiber length of the cellulose fiber is not particularly limited, but for example, a fiber with a length of 5 nm or more can be used.
セルロース繊維の平均繊維幅又は平均繊維長は、以下のようにして求める。セルロース繊維を含有する懸濁液を調製し、当該懸濁液を親水処理したカーボン被覆グリッド上に載せて透過型電子顕微鏡で観察する。このとき走査型電子顕微鏡により観察してもよい。観察する試料に含まれるセルロース繊維の幅に応じて、1000倍、5000倍、1万倍、2万倍、5万倍、10万倍のいずれかの倍率で観察する。ただし、試料の調製と観察は、以下の2つの条件を満たすようにする。
1.観察した画像の中に一本の直線を引いた際に、当該直線と20本以上の繊維が交差するようにする。
2.上記の画像内に引いた直線に交差する2本目の直線を引き、当該2本目の直線と20本以上の繊維が交差するようにする。
The average fiber width or average fiber length of cellulose fibers is determined as follows: A suspension containing cellulose fibers is prepared, and the suspension is placed on a hydrophilic carbon-coated grid and observed with a transmission electron microscope. A scanning electron microscope may also be used for observation. Depending on the width of the cellulose fibers contained in the sample being observed, the sample is observed at one of the following magnifications: 1,000x, 5,000x, 10,000x, 20,000x, 50,000x, or 100,000x. However, the preparation and observation of the sample must satisfy the following two conditions.
1. When a straight line is drawn in the observed image, ensure that 20 or more fibers intersect with that line.
2. Draw a second straight line that intersects the straight line drawn in the image above, so that 20 or more fibers intersect with this second straight line.
上記の2本の直線を引いた画像について、1本目の直線に交差する20本以上の繊維について、繊維の短手方向における長さ、すなわち繊維幅と、繊維の長手方向における長さ、すなわち繊維長とを測定する。次に、2本目の直線に交差する20本以上の繊維について、繊維の短手方向における長さ、すなわち繊維幅と、繊維の長手方向における長さ、すなわち繊維長とを測定する。1本目の直線を用いて読み取った20本以上の繊維について繊維幅の小計値と、2本目の直線を用いて読み取った20本以上の繊維についての繊維幅の小計値とを合計して合計値を算出する。前記合計値を繊維幅を読み取った繊維の本数で除して、平均繊維幅を算出する。平均繊維長についても、平均繊維幅と同様に算出する。 For the image with the two lines drawn above, measure the length in the short direction (i.e., fiber width) and the length in the long direction (i.e., fiber length) of 20 or more fibers that intersect the first line. Next, measure the length in the short direction (i.e., fiber width) and the length in the long direction (i.e., fiber length) of 20 or more fibers that intersect the second line. Calculate the total fiber width by summing the subtotal of fiber widths for the 20 or more fibers read using the first line and the subtotal of fiber widths for the 20 or more fibers read using the second line. Divide this total by the number of fibers whose fiber width was read to calculate the average fiber width. Calculate the average fiber length in the same manner as the average fiber width.
セルロース繊維として、植物原料から製造されたセルロース繊維を使用してもよいし、植物原料から製造されたセルロース繊維を化学的に修飾したセルロース繊維を使用してもよい。例えば、パルプなどの植物由来の原料を粉砕したり、TEMPO酸化したり、セルラーゼを用いて微細化したセルロース繊維が市販されているので、それを利用すればよい。セルロース繊維は、粉末の剤型のものを好適に使用することができる。 As the cellulose fiber, cellulose fibers manufactured from plant materials may be used, or cellulose fibers manufactured from plant materials and chemically modified may be used. For example, commercially available cellulose fibers are produced by crushing, TEMPO-oxidizing, or finely processing plant-derived materials such as pulp, and these can be used. Cellulose fibers in powder form are preferably used.
メルカプト系シランカップリング剤は、例えば、シリル基(Si)と、反応基としてメルカプト基(SH)を有するものを使用することができる。例えば、シリル基が、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、又は水素原子により置換されたものを好適に使用することができる。 Mercapto-silane coupling agents can, for example, use those having a silyl group (Si) and a mercapto group (SH) as a reactive group. For example, those in which the silyl group is substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a hydrogen atom are preferably used.
メルカプト基は、シアネート基とチオウレタン化反応し反応生成物を生じるとされている。またメルカプト基は、プロピレンなどの二重結合とエン・チオール反応し反応生成物を生じるとされている。メルカプト系シランカップリング剤としては、例えば、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、又は3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルメチルジメトキシシラン、2-メルカプトエチルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、4-メルカプトブチルトリメトキシシラン、又は4-メルカプトブチルトリエトキシシランを含有するものなどを使用することができる。 The mercapto group is known to undergo a thiourethane reaction with the cyanate group, producing a reaction product. Furthermore, the mercapto group is known to undergo an ene-thiol reaction with double bonds such as propylene, producing a reaction product. Examples of mercapto-silane coupling agents that can be used include those containing 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 2-mercaptoethylmethyldimethoxysilane, 2-mercaptoethylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, 4-mercaptobutyltrimethoxysilane, or 4-mercaptobutyltriethoxysilane.
ゴムを加硫する際には、加硫剤を使用する。加硫剤は特に限定されず任意のものを使用すればよい。加硫剤としては、例えば、硫黄、ジチオジモルホリン又はアルキルフェノールジスルフィドなどの硫黄供与体、パーオキサイドなどの有機過酸化物などが挙げられる。 When vulcanizing rubber, a vulcanizing agent is used. The vulcanizing agent is not particularly limited and any suitable agent can be used. Examples of vulcanizing agents include sulfur, sulfur donors such as dithiodimorpholine or alkylphenol disulfide, and organic peroxides such as peroxides.
靴底には、加硫促進剤、老化防止剤、プロセスオイルなどのその他の成分を配合してもよい。加硫促進剤は、特に限定されないが、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、1,3-ジフェニルグアニジン、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、ヘキサメチレンテトラミン、1,3-ジエチル-2-チオ尿素、エチレンチオ尿素(2-メルカプトイミダゾリン)などが挙げられる。老化防止剤は、特に限定されないが、2,5-ジ-tert-ブチル-ハイドロキノン、モノ(又はジ,又はトリ)(α-メチルベンジル)フェノール、2-メルカプトベンズイミダゾール、4,4'-ビス(α, α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミンなどが挙げられる。また、老化防止剤とともに、亀裂防止剤を併用することも可能である。プロセスオイルは、特に限定されないが、ナフテン系鉱油、芳香族系鉱油、又はパラフィン系鉱油などが挙げられる。 The soles may also contain other components such as vulcanization accelerators, anti-aging agents, and process oils. Examples of vulcanization accelerators, though not particularly limited, include 2-mercaptobenzothiazole, 2-benzothiazolyl disulfide, 1,3-diphenylguanidine, N-(tert-butyl)-2-benzothiazole sulfenamide, tetramethylthiuram monosulfide, hexamethylenetetramine, 1,3-diethyl-2-thiourea, and ethylenethiourea (2-mercaptoimidazoline). Examples of anti-aging agents, though not particularly limited, include 2,5-di-tert-butyl-hydroquinone, mono(or di, or tri)(α-methylbenzyl)phenol, 2-mercaptobenzimidazole, and 4,4'-bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine. It is also possible to use crack inhibitors in combination with anti-aging agents. Process oils are not particularly limited, but examples include naphthenic mineral oils, aromatic mineral oils, or paraffinic mineral oils.
靴底は、硬すぎると靴を着用して歩いた際に、履き心地が悪く、また、足が疲れやすくなる傾向がある。一方、靴底が柔らかすぎると、靴底が減りやすくなる傾向がある。このため、靴底の硬度は、55~72度であることが好ましい。靴底の硬度は、より好ましくは、60~70度である。なお、ここでいう硬度とは、JIS K 6253-3:2012に準拠して測定したものであり、タイプAのデュロメーターで測定したものをいう。 If the sole is too hard, the shoes will be uncomfortable to wear and walk in, and your feet will tire easily. On the other hand, if the sole is too soft, it will wear down easily. Therefore, the hardness of the sole is preferably between 55 and 72 degrees. More preferably, the hardness of the sole is between 60 and 70 degrees. Note that the hardness referred to here is measured in accordance with JIS K 6253-3:2012 and measured using a Type A durometer.
本発明によれば、JIS K 6264-2のウイリアム摩耗試験B法により求めた摩耗量が470mm3/1000回転以下である靴底を得ることができる。摩耗量の下限値は特に限定されないが、0mm3/1000回転より大きい摩耗量、又は240mm3/1000回転以上の摩耗量を例示することができる。 According to the present invention, a shoe sole can be obtained in which the amount of wear determined by the William Abrasion Test Method B of JIS K 6264-2 is 470 mm³ /1000 rotations or less. The lower limit of the amount of wear is not particularly limited, but examples include an amount of wear greater than 0 mm³ /1000 rotations, or an amount of wear greater than 240 mm³ /1000 rotations.
靴底を固定する対象となる履物は、特に限定されない。例えば、スニーカー、地下足袋、革靴などの短靴;作業用の長靴、革製のブーツ、レインブーツなどの長靴;又はサンダル、スリッパなどの踵を覆う部分のない履物などが挙げられる。 The footwear to which the sole is fixed is not particularly limited. Examples include sneakers, tabi boots, leather shoes, and other low-cut footwear; work boots, leather boots, rain boots, and other long boots; or footwear without a heel cover, such as sandals and slippers.
靴底の引裂強度又は引張強度は、高いにこしたことはない。しかしながら、履物を普段履きする程度の用途であれば、過度な引裂強度又は引張強度よりは、靴底の密度を小さくして軽量な靴底とする方が好ましい。そのような場合は、引裂強度は2.9~3.9N/mmであってもよい。また、引張強度は、5.0~9.0MPaであってもよい。ここでいう、引裂強度とは、JIS K 6252-1:2015の試験方法Bの方法に準拠した試験で求めた値であり、切り込みなしアングル形試験片を用いて求めた値である。また、引張強度とは、JIS K 6251:2017の方法に準拠した試験において、ダンベル状2号形試験片を使用した試験で求めた値である。 While higher tear strength and tensile strength of shoe soles are desirable, for everyday wear, it is preferable to prioritize a lighter sole density over excessive tear or tensile strength. In such cases, a tear strength of 2.9 to 3.9 N/mm is acceptable, and a tensile strength of 5.0 to 9.0 MPa is acceptable. Here, tear strength refers to the value obtained by testing according to method B of JIS K 6252-1:2015, using an angle-shaped test specimen without cuts. Tensile strength refers to the value obtained by testing according to method JIS K 6251:2017, using a dumbbell-shaped No. 2 test specimen.
例えば、作業靴などの靴底に引裂強度が求められる用途においては、引裂強度は、4.8~6.8N/mmとすることが好ましい。また、靴底に引張強度が求められる用途においては、引張強度は、14.0~18.0MPaにすることが好ましい。 For example, in applications where tear strength is required for the soles of work boots, the tear strength is preferably 4.8 to 6.8 N/mm. Furthermore, in applications where tensile strength is required for the soles, the tensile strength is preferably 14.0 to 18.0 MPa.
靴底は、伸びやすいと履き心地がよくなる傾向がある。このため、引張200%モジュラスの値は、4.0~6.0MPaとなるようにすることが好ましい。ここでいう200%モジュラスとは、JIS K 6251:2017の方法に準拠した試験で求めた200%の伸びが生じたときにおける引張応力の値である。 Shoe soles tend to be more comfortable when they are more stretchable. Therefore, it is preferable that the 200% tensile modulus value be between 4.0 and 6.0 MPa. Here, 200% modulus refers to the tensile stress value at which 200% elongation occurs, as determined by testing according to the method of JIS K 6251:2017.
セルロース繊維の配合量は、特に限定されないが、ゴム100重量部に対して、セルロース繊維を5~30重量部配合することが好ましい。中実な充填材については、ゴム100重量部に対して、35~65重量部配合することが好ましい。中空構造を有する充填材については、ゴム100重量部に対して、5~25重量部配合することが好ましい。メルカプト系シランカップリング剤については、ゴム100重量部に対して、0.5~5.0重量部配合することが好ましい。 The amount of cellulose fiber added is not particularly limited, but it is preferable to add 5 to 30 parts by weight of cellulose fiber per 100 parts by weight of rubber. For solid fillers, it is preferable to add 35 to 65 parts by weight per 100 parts by weight of rubber. For fillers with a hollow structure, it is preferable to add 5 to 25 parts by weight per 100 parts by weight of rubber. For mercapto-silane coupling agents, it is preferable to add 0.5 to 5.0 parts by weight per 100 parts by weight of rubber.
以下、本発明の実施例について、説明する。以下に挙げる実施例は一例に過ぎず、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。 The following describes embodiments of the present invention. The embodiments listed below are merely examples, and the technical scope of the present invention is not limited thereto.
[実施例1]
表1の組成の欄に記載した各原料を使用して、靴底用のゴム組成物を製造した。実施例1では、未架橋のゴムとして、天然ゴム(NR)と、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、ブタジエンゴム(BR)との混合物100重量部を使用した。表1において「セルロース繊維1」と記載したセルロース繊維は、市販のセルロース繊維(中越パルプ工業社製PDP-01)10重量部を使用した。当該セルロース繊維は、セルロース繊維の分散液と分散剤とを混合した後、液分を除いて粉末化されたものである。当該セルロース繊維の平均繊維長は1.0μm以上であり、平均繊維幅は3~200nmである。表1において「充填材1」と記載した充填材は、BET比表面積がカタログ値で50~350m2/gである湿式シリカ50重量部を使用した。なお、湿式シリカは、液分が除去された市販品であり、配合量は固形分換算となっている。表1において「カップリング剤1」と記載したシランカップリング剤は、市販のメルカプト系シランカップリング剤2.5重量部を使用した。
[Example 1]
A rubber composition for shoe soles was manufactured using the raw materials listed in the composition column of Table 1. In Example 1, 100 parts by weight of a mixture of natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), and butadiene rubber (BR) was used as the uncrosslinked rubber. The cellulose fiber labeled "Cellulose Fiber 1" in Table 1 was 10 parts by weight of commercially available cellulose fiber (PDP-01, manufactured by Chuetsu Pulp & Paper Co., Ltd.). This cellulose fiber was prepared by mixing a dispersion of cellulose fibers with a dispersant, then removing the liquid and pulverizing it. The average fiber length of this cellulose fiber was 1.0 μm or more, and the average fiber width was 3 to 200 nm. The filler labeled "Filler 1" in Table 1 was 50 parts by weight of wet silica with a BET specific surface area of 50 to 350 m² /g according to the catalog value. The wet silica was a commercially available product with the liquid removed, and the blending amount is calculated on a solid content basis. In Table 1, the silane coupling agent labeled "Coupling Agent 1" was 2.5 parts by weight of a commercially available mercapto-silane coupling agent.
上記の各原料と、硫黄3重量部と、加硫促進剤であるチアゾール系、スルフェンアミド系、アルデヒドアンモニア系、グアニジン系及びチウラム系の加硫促進剤を3重量部と、ナフテン系プロセスオイル14重量部とを、バンバリーミキサーとオープンロールを使用して、混練りした。混練りしたゴム組成物を後述する各物性試験に適した寸法に成形し、成形したものを加熱して加硫し、各物性試験用の実施例1に係る試験片を製造した。 The above raw materials, along with 3 parts by weight of sulfur, 3 parts by weight of vulcanization accelerators (thiazole, sulfenamide, aldehyde ammonia, guanidine, and thiuram types), and 14 parts by weight of naphthenic process oil, were kneaded using a Banbury mixer and an open roll. The kneaded rubber composition was molded to dimensions suitable for the physical property tests described later, and the molded pieces were heated and vulcanized to produce test specimens for each physical property test according to Example 1.
[実施例2ないし5]
表2に記載したように、各原料の配合比を変更した点以外は、実施例1と同様の方法によって、各物性試験用の実施例2ないし5に係る試験片を製造した。なお、表2において、「セルロース繊維2」と記載したセルロース繊維は、レッテンマイヤージャパン株式会社製の市販のセルロース繊維(ARBOCEL FIF400)であり、表1においても同様である。また、表2において、「セルロース繊維3」と記載したセルロース繊維は、レッテンマイヤージャパン株式会社製の市販のセルロース繊維(ARBOCEL BE600-30)であり、表1においても同様である。また、表2において「カップリング剤2」と記載したシランカップカップリング剤は、市販のスルフィド系シランカップリング剤であり、表1においても同様である。セルロース繊維2の平均繊維長及び平均繊維幅は、それぞれ、2000μmと35μmである。セルロース繊維3の平均繊維長及び平均繊維幅は、それぞれ、30μmと18μmである。
[Examples 2 to 5]
As shown in Table 2, test pieces for each physical property test in Examples 2 to 5 were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of each raw material was changed. In Table 2, the cellulose fiber labeled "Cellulose Fiber 2" is a commercially available cellulose fiber (ARBOCEL FIF400) manufactured by Rettenmeyer Japan Co., Ltd., and the same applies to Table 1. Similarly, the cellulose fiber labeled "Cellulose Fiber 3" in Table 2 is a commercially available cellulose fiber (ARBOCEL BE600-30) manufactured by Rettenmeyer Japan Co., Ltd., and the same applies to Table 1. The silane coupling agent labeled "Coupling Agent 2" in Table 2 is a commercially available sulfide-based silane coupling agent, and the same applies to Table 1. The average fiber length and average fiber width of Cellulose Fiber 2 are 2000 μm and 35 μm, respectively. The average fiber length and average fiber width of Cellulose Fiber 3 are 30 μm and 18 μm, respectively.
[比較例1ないし4、比較例5ないし7]
表1に記載したように、各原料の配合比を変更した点以外は、実施例1と同様の方法によって、各物性試験用の比較例1ないし4に係る試験片を製造した。同様に、表2に記載したように、各原料の配合比を変更した点以外は、実施例1と同様の方法によって、各物性試験用の比較例5ないし7に係る試験片を製造した。
[Comparative Examples 1 to 4, Comparative Examples 5 to 7]
As shown in Table 1, test specimens for Comparative Examples 1 to 4 for each physical property test were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of each raw material was changed. Similarly, as shown in Table 2, test specimens for Comparative Examples 5 to 7 for each physical property test were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of each raw material was changed.
[実施例6ないし8、比較例8ないし10]
表3に記載したように、各原料の配合比を変更した点以外は、実施例1と同様の方法によって、各物性試験用の実施例6ないし8に係る試験片を製造した。同様に、表3に記載したように、各原料の配合比を変更した点以外は、実施例1と同様の方法によって、各物性試験用の比較例8ないし10に係る試験片を製造した。
[Examples 6 to 8, Comparative Examples 8 to 10]
As shown in Table 3, test specimens for each physical property test according to Examples 6 to 8 were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of each raw material was changed. Similarly, as shown in Table 3, test specimens for each physical property test according to Comparative Examples 8 to 10 were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of each raw material was changed.
上記の方法によって製造した各試験片について、以下に示す物性試験を行った。 The following physical property tests were performed on each test specimen manufactured using the method described above.
[硬度測定]
JIS K 6253-3:2012の方法に準拠して、硬度を測定した。試験片は、JIS K 6250の方法にしたがって作成した。デュロメーターは、西東京精密株式会社製のタイプAデュロメーターを使用した。
[Hardness measurement]
Hardness was measured according to the method of JIS K 6253-3:2012. Test specimens were prepared according to the method of JIS K 6250. A Type A durometer manufactured by Nishitokyo Seimitsu Co., Ltd. was used.
[引裂強度]
JIS K 6252-1:2015の方法に準拠して、引裂強度を測定した。引裂強度は、切り込みなしアングル形試験片を用いて試験方法Bにより、求めた。
[Tear strength]
Tear strength was measured in accordance with the method of JIS K 6252-1:2015. Tear strength was determined using test method B with an angle-shaped test specimen without cuts.
[引張試験]
JIS K 6251:2017の方法に準拠して、引張伸び率、引張100%モジュラス、引張200%モジュラス、引張300%モジュラス、引張強度を求めた。試験片は、ダンベル状2号形試験片を使用した。なお、引張伸び率は、当該JIS試験における「切断時伸び」にあたり、引張100%モジュラスは、当該JIS試験に「所定伸びにおける引張応力」にあたり、試験片に100%の伸びを与えたときの引張力を試験片の試験前の断面積で除した値のことである。引張200%モジュラス、及び引張300%モジュラスは、それぞれ上記の100%を200%、300%に読み替える。引張強度は、当該JIS試験における「引張強さ」にあたる。
[Tensile Test]
In accordance with the method of JIS K 6251:2017, the tensile elongation, 100% tensile modulus, 200% tensile modulus, 300% tensile modulus, and tensile strength were determined. A dumbbell-shaped specimen (Type 2) was used. The tensile elongation corresponds to the "elongation at break" in the JIS test, and the 100% tensile modulus corresponds to the "tensile stress at a given elongation" in the JIS test, and is the value obtained by dividing the tensile force when the specimen is given 100% elongation by the cross-sectional area of the specimen before the test. The 200% tensile modulus and 300% tensile modulus are obtained by replacing 100% with 200% and 300%, respectively. The tensile strength corresponds to the "tensile strength" in the JIS test.
[摩耗試験]
JIS K 6264-2:2005に規定されたウイリアムス摩耗試験機を用いてB法により、上記の各試験片の耐摩耗性を調べた。
[Abrasion test]
The abrasion resistance of each of the above test specimens was investigated using Method B with a Williams abrasion tester as specified in JIS K 6264-2:2005.
上記の各実施例及び各比較例の組成と物性試験の結果を以下の表1ないし表3に示す。 The composition and physical property test results for each of the above examples and comparative examples are shown in Tables 1 to 3 below.
表1及び表2に示した実施例1ないし実施例5に係る試験片は、ゴムと、セルロース繊維と、充填材と、メルカプト系シランカップリング剤とを含有しており、比較例1ないし6に係る試験片に比して、試験片の耐摩耗性が向上していることがわかる。 The test specimens for Examples 1 to 5 shown in Tables 1 and 2 contain rubber, cellulose fibers, a filler, and a mercapto-silane coupling agent. It can be seen that the abrasion resistance of these test specimens is improved compared to the test specimens for Comparative Examples 1 to 6.
上記の比較例7の試験片における摩耗量と、比較例7の組成にセルロース繊維を配合した比較例3の摩耗量とを比較すると、セルロース繊維のみを配合した比較例3の試験片において、耐摩耗性が低下していることがわかる。比較例9及び比較例10の比較からも、セルロース繊維を配合すると耐摩耗性が低下することがわかる。 Comparing the wear amount of the test specimen in Comparative Example 7 with the wear amount of Comparative Example 3, which had cellulose fibers added to the composition of Comparative Example 7, it can be seen that the wear resistance of the test specimen in Comparative Example 3, which only contained cellulose fibers, was reduced. The comparison of Comparative Examples 9 and 10 also shows that the addition of cellulose fibers reduces wear resistance.
実施例1の試験片と、比較例3の試験片と、比較例4の試験片と、比較例5の試験片との比較からは、メルカプト系シランカップリング剤とセルロース繊維と充填材とをゴムに配合することによって、セルロース繊維と充填材とゴムとを含有しているがメルカプト系シランカップリング剤を含有しない試験片、メルカプト系シランカップリング剤と充填材とゴムとを含有するがセルロース繊維を含有しない試験片、メルカプト系シランカップリング剤とセルロース繊維と充填材とを含有するが充填材の配合量が少ない試験片のそれぞれに比して、試験片の耐摩耗性がより向上していることがわかる。 A comparison of the test specimens from Example 1, Comparative Example 3, Comparative Example 4, and Comparative Example 5 reveals that by incorporating a mercapto-silane coupling agent, cellulose fibers, and filler into the rubber, the abrasion resistance of the test specimens is significantly improved compared to specimens containing cellulose fibers, filler, and rubber but no mercapto-silane coupling agent; specimens containing a mercapto-silane coupling agent, filler, and rubber but no cellulose fibers; and specimens containing a mercapto-silane coupling agent, cellulose fibers, and filler but with a small amount of filler.
また、実施例1の試験片と、比較例1又は比較例2の試験片との比較から、メルカプト系シランカップリング剤と充填材とセルロース繊維とゴムとを含有する試験片の方が、スルフィド系シランカップリング剤と充填材とセルロース繊維とゴムとを含有する比較例1又は比較例2の試験片よりも耐摩耗性が向上していることがわかる。 Furthermore, a comparison of the test specimen from Example 1 with the test specimens from Comparative Example 1 or Comparative Example 2 reveals that the test specimen containing a mercapto-silane coupling agent, filler, cellulose fibers, and rubber exhibits improved abrasion resistance compared to the test specimens from Comparative Example 1 or Comparative Example 2, which contain a sulfide-silane coupling agent, filler, cellulose fibers, and rubber.
実施例1の試験片と実施例4の試験片との比較から、セルロース繊維の平均繊維幅が35μmを越える大きな値になると、靴底の耐摩耗性は向上するものの、靴底が硬くなることがわかる。また、実施例1の試験片と実施例5の試験片との比較から、セルロース繊維の平均繊維幅が1000nm未満となるいわゆるナノセルロース繊維を配合した方が、平均繊維幅18μmのような中程度の繊維長のセルロース繊維を配合するよりも、靴底の耐摩耗性が向上し、靴底の柔軟性も過度には硬くならないことがわかる。また、実施例1の試験片と実施例4又は実施例5の試験片との比較から、ナノセルロース繊維を配合すると、硬度の上昇を抑えて、靴底の強度を向上させることができることがわかる。 A comparison of the test specimens from Example 1 and Example 4 reveals that when the average fiber width of cellulose fibers exceeds 35 μm, while the abrasion resistance of the sole improves, the sole also becomes harder. Furthermore, a comparison of the test specimens from Example 1 and Example 5 shows that incorporating so-called nanocellulose fibers, with an average fiber width of less than 1000 nm, improves the abrasion resistance of the sole and prevents excessive hardening of the sole's flexibility compared to incorporating cellulose fibers with a medium fiber length, such as an average fiber width of 18 μm. Finally, a comparison of the test specimens from Example 1 and Example 4 or Example 5 indicates that incorporating nanocellulose fibers can improve the strength of the sole while suppressing the increase in hardness.
ガラスバルーンをゴムに配合すると靴底が硬くなり、靴底の耐摩耗性が著しく低下することが知られている。実施例6ないし実施例8の試験片では、ガラスバルーンを配合しているにもかかわらず、高い耐摩耗性を備えていることがわかる。実施例6ないし実施例8の試験片では、実施例1ないし5の試験片に比して、比重が小さくなっている。例えば、右足又は左足の靴一足分の靴底を実施例1の試験片で構成すると142g程度の重量となる。一方、右足又は左足の靴一足分の靴底を実施例1の試験片で構成すると約120gの軽量な靴底を構成することができる。 It is known that compounding glass balloons into rubber hardens the sole and significantly reduces its abrasion resistance. However, the test specimens in Examples 6 to 8 demonstrate high abrasion resistance despite the inclusion of glass balloons. The specific gravity of the test specimens in Examples 6 to 8 is lower than that of the test specimens in Examples 1 to 5. For example, a shoe sole made from the test specimen of Example 1 weighs approximately 142g. On the other hand, a shoe sole made from the test specimen of Example 1 weighs approximately 120g.
比較例5の摩耗量の結果からは、充填材の量を減らすと、耐摩耗性が低下することがわかる。実施例6の摩耗量の結果から、中実な充填材に加えて、中空構造を有する充填材を加えることにより、耐摩耗性の低下を防ぐことができることがわかる。
The wear results for Comparative Example 5 show that reducing the amount of filler reduces wear resistance. The wear results for Example 6 show that adding a filler with a hollow structure in addition to a solid filler can prevent a decrease in wear resistance.
Claims (5)
前記ゴム100重量部に対して、前記セルロース繊維の粉末を5~30重量部含有し、
JIS K 6264-2のウイリアムス摩耗試験B法により求めた摩耗量が470mm3/1000回転以下であり、
JIS K 6253-3:2012に準拠してタイプAデュロメータで測定した硬度が60~72である靴底。 A shoe sole containing vulcanized non-foamed rubber, a filler, cellulose fiber powder, and a mercapto-silane coupling agent,
The following is a mixture containing 5 to 30 parts by weight of cellulose fiber powder per 100 parts by weight of the rubber:
The wear amount determined by the Williams wear test method B of JIS K 6264-2 is 470 mm³ /1000 rpm or less .
Shoe soles with a hardness of 60-72 as measured with a Type A durometer in accordance with JIS K 6253-3:2012 .
Footwear comprising a sole according to any one of claims 1 to 4 .
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