EVAフォームの原材料配合と4つのプロセス分析

EVAフォームの原材料配合と4つのプロセス分析
EVA（エチレン酢酸ビニルコポリマー）は、ポリマー材料です。EVAミッドソールは軽量で優れた物理的特性を持ち、高級軽量シューズ、スポーツシューズ、カジュアルシューズに最も多く使用されています。今日は、EVAフォームの原料と4つの製造プロセスについて学びます。

A. EVAフォーム配合のもの

EVA フォームの配合は、一般的に主材料、充填剤、発泡剤、橋渡し剤、発泡促進剤、潤滑剤などの原材料で構成されています。

主な素材はEVAまたはPEです。もちろん、製品の物理的特性を向上させるために、ゴムやPOE（ポリエチレンオクテンコエラストマー）などの他の材料を添加することもできます。また、TPR（ゴムと熱可塑性樹脂を組み合わせた素材）を少量添加することで、特定の物理的特性を強化することもできます。

EVAの主な指標はVA含有量です。その高低はEVAフォーム製品のほぼ全ての性能に直接影響を及ぼします。もちろん、PEのみを使用した製品も発泡させることができます。具体的な数値は、主原料や製品の要件によって異なります。

充填剤としては、現在一般的に炭酸カルシウムやタルカムパウダーが使用されています。これはコスト削減や製品の剛性向上などに利用されるだけでなく、熱伝導性にも影響を及ぼします。一般的に、粒子の大きさは品質の指標となります（もちろん、水分含有量も重要な要素です）。例えば、120メッシュ、400メッシュなどです。原則として、粒子が細かいほど良いのですが、当然価格も高くなります。私が見たレシピの最大使用量は40Phr（主原料に対する割合）です。

発泡剤は、一般的にAC-3000HなどのACシリーズの発泡剤を使用します。ACシリーズの発泡剤は高温発泡剤に属し、分解温度は220度以上です。

AD-300のような低温発泡剤（分解温度140度）と中温発泡剤もあります。価格差がそれほど大きくなく、高温発泡剤は比較的安定しているため、現在多くの旧型EVAが高温発泡剤に切り替えています。また、AC添加量の使用も、具体的な倍率に応じて異なります。

現在最も多く使用されている架橋剤はDCP（ジ-sec-オクチルフタレート）ですが、以前はTAIC、PL400なども使用されていました。DCPの半減期は180℃で1分、130℃で10分であるため、一般的に、材料を実施するときは温度を120℃以下に制御する必要があります。

消臭が必要な製品には、別の架橋剤であるBIPBを使用する場合があります。BIPBは通常、TAICと併用されます。DCPの添加量は、フラットフォームおよびインモールドスモールフォームでは0.5～0.6Phr、インジェクションフォームでは0.8～1.0Phrですが、用途によっても異なります。

発泡促進剤には、酸化亜鉛粉末とステアリン酸亜鉛粉末の2種類があり、現在よく使用されています。以前はこの2種類を併用していましたが、現在は酸化亜鉛のみを使用しています。1種類でも効果が得られ、製品の安定性も向上する可能性があります。酸化亜鉛はACの分解温度を約160度まで下げるため、生産が容易になります。ここでのコンセンサスとして、酸化亜鉛の一般的な使用量は0.2Phrを超えないことが挙げられます。多すぎると製品の収縮が大きくなります。もちろん、少なすぎると発泡速度が遅くなるため、1.0hr/分未満にならないようにするのが最適です。

潤滑剤は通常ステアリン酸です。実際には、ステアリン酸の効果はそれほど大きくなく、練習材料を滑らかにし、機械を粘着させないようにするだけです。ポイント間の摩擦を減らすことで物理的特性の大部分が低下するため、0.5Phrを超えると良くありません。推奨量は0.5Phrです。

B. プロセスについて

EVA フォームには、一般的に、従来の平らな大きなフォーム、金型内の小さなフォーム、射出成形、超臨界フォームの 4 つのプロセスがあります。

1. 射出工程

このプロセスは将来の主流となり、製品化プロセスでありながら、金型精度はより高くなります。原理はプラスチック業界の射出成形と似ていますが、射出成形では金型をすぐに開き、金型温度が異なります。つまり、EVA射出成形では金型温度と金型を開く時間をわずかに調整します。現在、よく知られているスポーツシューズのほとんどの型はこの方法を採用しています。他の方法と比較すると、効率ははるかに劣ります。

2. 伝統的な平らな大きなフォーム

現在、小規模工場では一般的にこの方式が採用されており、機械設備のコストも比較的低い。この工程では、まずシート状の発泡材を成形し、その後、打ち抜き、研磨などの工程を経て製品に成形する。発泡条件は比較的一定で、温度は160～170℃、時間は金型の厚さによって決まり、一般的には90～110秒/MM、圧力は150kg/平方CMである。

3. 小型インモールドフォーム

この工程は主に靴の素材、スポーツシューズの二次ミッドソールの第一フォームの製造に用いられます。材料は配合に従って粒状化され、計量されてオープンモールドに投入され、靴の全体的な外観を形成するフォームとして成形されます。

この工程の難しさは、金型と配合の対称性にあります。そうでなければ、成形数と硬度を同時に制御することが困難です。サイズは適切でも硬度が不十分な場合や、硬度は十分でもサイズが小さい場合がよくあります。

このプロセスの発泡条件はより柔軟で、製品の形状構造に応じて異なりますが、主に時間によって変化し、温度変化はそれほど大きくありません。

前回は第2ミッドソールについてお話しましたが、今回は第2成形についてご紹介します。前回のフォームの原型をスキンから削り取り、完成した型に押し込み、加熱と冷却の2段階に分けて成形します。

加熱温度は125～135℃が適切で、圧力は50kg/平方CMとし、一定時間加熱した後、水冷し、取り出したのが2層目のミッドソールです。この圧縮により、底のサイズがより安定し、物理的特性も比較的良好になります。

4. 超臨界発泡

EVAの分子鎖は直線状であるため、発泡工程では通常、架橋剤を添加し、架橋構造を通してガスを閉じ込める必要があります。そのため、EVAの超臨界発泡では、ガスをいかに閉じ込めるかという課題を解決する必要があります。

特許文献や企業情報によると、EVAの超臨界発泡プロセスは基本的に次のような手順です。架橋後に高密度混合し、造粒し、成形して前加硫ソールを得、ソールをオートクレーブ発泡装置に入れ、物理発泡剤を釜に入れ、減圧法を使用して微多孔性発泡ソール材料を得ます。

EVA材料の形態変化：造粒 – 射出成形 / 射出成形 – 発泡 – 靴底。

このような発泡プロセスは、簡単に言えば、発泡体を成形するプロセスであり、化学発泡剤を物理発泡剤に変換し、急速な圧力解放操作を加えることで、超臨界発泡EVAソールが得られます。プロセス全体を環境に優しくクリーンなものにしたい場合は、従来の架橋プロセスを放射線架橋などの化学架橋法に置き換えることができます。

超臨界発泡プロセスは過去 2 年間でますます成熟して開発され、設備、技術はますます完成度が高まり、配合、プロセスが調整され、優れた性能と収縮およびコストの制御が鍵となっています。