●高反発インテグラルスキンフォーム
ウレタン研究所

機能性フォーム第１グループ

田口伊東榎田
小柳

享史
浩幸
健哲平

られる機械強度を両立した高反発 ISF システムを中心

1．はじめにに、当社が開発した ISF システムを紹介する。

インテグラルスキンフォーム（ISF）とは、硬い表層部（スキン層）と柔軟な芯部（コア層）を有するポリウレタンモールド成形品の一種である。

2．靴底用素材と高反発 ISF

ISF は、ポリウレタンを形成するための原料である

スポーツシューズは大きく分けると、足を包み込むイソシアネート成分とポリオール成分とを発泡機を用アッパーとソール（底材）からなり、ソールは路面にいて混合・吐出するワンショット発泡プロセスにて接触するアウターソールと緩衝部材であるミッドソーモールド（金型）を用いて成形される。吐出された混ルに大別できる（図２）。

合液中では反応による高分子量化と発泡とが同時に進ミッドソールがスポーツシューズに採用されたのは行するが、発泡の際に比較的温度が低い金型付近では、1970 年代であり、その主な目的は走行時に足にかか発泡が抑制されるために密度が高くなり、厚く耐久性る衝撃の吸収であった。の高いスキン層が形成される。一方、内部は密度が低くクッション性のあるコア層となる（図１）。

近年、走行時に生じるエネルギーを走力に転換する発想から大手スポーツ用品メーカーがランニング向け

ISF はモールド形状の再現性やインモールドコート

シューズのミッドソールに高い反発性を有する熱可塑（あらかじめ金型に塗料を塗布する着色法）によるカ性ポリウレタン（TPU）発泡体を採用した。これによラーリングの自由度の高さを兼ね備えている上、優れり、高反発化の波が他メーカーにも広がっている。

た弾性と触感を持つため、ステアリングホイール、ク一方で、当初の TPU 発泡体は、部分的な機械強度ラッシュパッド、ヘッドレスト、アームレスト等の自のバラツキが大きく、低強度部が裂けやすいという課動車用内装部品、家具部品、靴底など様々な部材に使題があった。

用されている。

これらの背景から、当社では高い反発弾性率と機近年、スポーツシューズにおいて、靴底樹脂に反械強度を両立する高反発 ISF システムとして、『CEI −

発性の高い素材を使うことがトレンドとなっている。

314（イソシアネート成分）／ NEI − 090（ポリオール成本稿では、従来にない高い反発弾性率と、靴底に求め分）』を開発した。

中心線

密度アッパー

ミッドソール
スキン層

コア層

製品幅

図１

アウトソール

図２

スポーツシューズの構造例

ISF の密度分布イメージ

79

TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

高反発3．高反発 ISF の特長

汎用60
引裂強度［N ／ cm］［1］高反発 ISF システム『CEI − 314 ／ NEI − 090』
当社が開発した高反発 ISF は高い反発弾性率と機械強度を両立していることが特長である。
表１に、当社が以前開発した汎用 ISF と高反発 ISFの各種性能を例示する。

504030202 液混合型のポリウレタンシステムは、イソシア10ネートとポリオールの配合比率を変更することによ0

り、硬度などの物性を変化させることが可能である。

2030405060

硬度［asker C］

同一硬度で比較すると、高反発 ISF は汎用 ISF より硬度と引裂強度の関係

図４も大幅に高い反発弾性を有する（図３）。また、高い引裂強度を有しており機械強度にも優れた材料である（図４）。

られている（図７）。

［2］粘弾性特性とヒステリシス曲線熱エネルギーへの変換が抑制され、高い反発弾性率をそれにより、外部から与えられた運動エネルギーの図５〜７に高反発 ISF と汎用 ISF の動的粘弾性挙動実現することが可能となった。
また、圧縮時のヒステリシス曲線を比較すると（図を示す。
高反発 ISF では、主骨格の検討に加えハードセグメ

８）、高反発 ISF は、圧縮時のエネルギー損失（ヒスントの量や架橋密度を最適化することにより常温付近テリシスロス）が小さく、耐久性にも優れた材料であでの tan δ値（損失弾性率／貯蔵弾性率）が低く抑える。

高反発汎用

1.E＋0980
貯蔵弾性率［Pa］

反発弾性率［％］706050403020

高反発汎用

1.E＋081.E＋07
1.E＋06
1.E＋0510020304050

1.E＋04－100

60－50

図３

図５

硬度と反発弾性率の関係

表１50100

貯蔵弾性率の温度依存性

高反発 ISF システムと汎用 ISF システムの物性値比較
汎用システムCEI－299
NEI－076

イソシアネート成分
ポリオート成分

高反発システム
CEI－314
NEI－090

NCO INDEX
イソシアネート配合量＊

60
34.9

70
40.7

75
44.2

80
33.8

90
38.0

100
42.3

［kg ／ m3］ 300［AskerC］ 30
70［％］［MPa］ 1.437.3［％］［N ／ cm］ 50300
4170
1.427057300
46671.52555730030320.513025300
40320.612427300
50310.7
10431

全密度
硬度
反発弾性
引張強度
伸び率
引裂強度

＊ポリオール成分＝100 に対する配合量（重量ベース）

80

0

温度［℃］

硬度［asker C］

150

東ソー研究・技術報告

250

1.E＋09高反発
汎用

1.E＋07
1.E＋06

汎用

150
100

1.E＋0550

1.E＋04－100－50

050

100

150

0温度［℃］

図６

高反発200圧縮応力［kPa］

1.E＋08損失弾性率［Pa］

第 64 巻（2020）0

損失弾性率の温度依存性
図８160

圧縮時のヒステリシス曲線

イソシアネートを使用することでフォームの変色を抑汎用

0.840え、一般的な芳香族系イソシアネートに代え脂肪族系

高反発0.9tan δ［－］20
圧縮率［％］

えた無黄変タイプなどがある（表２）。

0.70.6

これらのシステムをベースに組成や配合を変更する

0.5ことで、物性や硬度の微調整が可能となっており、幅0.4広い要望に対応することができると考えている。

0.30.20.1
0－100

5．おわりに－50

050100150

本稿で紹介した『CEI − 314 ／ NEI − 090』をはじめと温度［℃］

図７する高反発 ISF システムは、反発性能と機械強度を高tan δ の温度依存性レベルで両立し、ランニング向けシューズを始めとする幅広いニーズに対応することができるものと期待している。

4．高反発 ISF および特殊 ISF のラインナップ

現在では、本格的アスリートに限らず、一般市民ラ当社の高反発 ISF システムは、標準的な『CEI − 314ンナーにも高反発系シューズの人気が高まっている。

／ NEI − 090』の他にも様々なラインナップを取り揃え

高反発 ISF が性能向上に寄与することで、全ての人のている。

健康維持に貢献することができると考えている。

反発性能を重視した超高反発タイプや、靴底用とし今後も、顧客の成形条件や要求特性に合わせ、積極て更に引裂強度を向上させた機械強度重視タイプに加

表２

全密度
硬度
反発弾性
引張強度
伸び率
引裂強度

［kg ／ m3］
［AskerC］
［％］
［MPa］
［％］
［N ／ cm］

高反発システムグレード

超高反発タイプ

機械強度重視タイプ

無黄変タイプCEI－290
NEI－067

CEI－321
NEI－100

CEI－322
NEI－103

イソシアネート成分
ポリオート成分NCO INDEX
イソシアネート配合量＊的なグレード開発を継続していく。

90
44.6

100
49.5

110
54.5

60
42.0

65
45.5

70
49.0

60
74.3

70
86.7

80
99.1

400
33760.9373
44400
36810.7225
44400
40810.7
18445325
47561.6508101325
5157
1.950611432554582431119

325
46
430.6
18633

325
59
480.8
143
39

325
65
471.013643＊ポリオール成分＝100 に対する配合量（重量ベース）

81

TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

6.

参考文献

１）今井嘉夫、ポリウレタンフォーム、高分子刊行会、
93 − 103（1987）２）薮下仁宏、繊維機械学会誌、49（12）、581 − 586（1996）

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