JP2014012821A - 樹脂発泡体及び発泡材 - Google Patents
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Abstract
【課題解決手段】23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm2であり、かつ、発泡体表面の表面被覆率が50%以上であり、下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上であることを特徴とする樹脂発泡体。厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期の厚みに対する割合。
【選択図】なし
Description
また、これら液晶表示装置等においては、ガスケット材として、樹脂発泡体が使用されている。
(1)23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm2であり、かつ、発泡体表面の表面被覆率が50%以上であり、下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上であることを樹脂発泡体。
厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚で1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期の厚みに対する割合。
(2)見掛け密度が0.01〜0.20g/cm3である上述の樹脂発泡体。
(3)樹脂発泡体を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂である上述の樹脂発泡体。
(4)高圧ガスが含浸された熱可塑性樹脂組成物の減圧処理によって得られる上述の樹脂発泡体。
(5)前記ガスが、不活性ガスである上述の樹脂発泡体。
(6)前記不活性ガスが、二酸化炭素又は窒素である上述の樹脂発泡体。
(7)前記ガスが、超臨界状態のガスである上述の樹脂発泡体。
(8)上述の樹脂発泡体を備える発泡材。
(9)樹脂発泡体の片面又は両面に配置された粘着剤層を備える上述の発泡材。
(10)粘着層が、アクリル系粘着剤により形成されている上述の発泡材。
(11)電気又は電子機器に対して用いられる上述の発泡材。
本発明の樹脂発泡体は、下記で定義される23℃での80%圧縮時の反発力が、0.1〜5.0N/cm2であり、好ましくは1.0〜5.0N/cm2であり、より好ましくは1.5〜5.0N/cm2、さらにより好ましくは2.0〜5.0N/cm2である。
80%圧縮時の反発力は、樹脂発泡体を、23℃で、初期厚みに対して80%の厚みに圧縮した際の対反発荷重として定義される。
ここで、表面被覆率(%)とは、以下の式(1)で表される値を意味する。
本発明の樹脂発泡体は、少なくともその最表面が、この表面被覆率を満たしていればよく、膜厚方向の全体にわたってこのような表面被覆率を満たしていなくてもよい。例えば、樹脂発泡体の全膜厚の20%程度以内、好ましくは16%程度以内、より好ましくは14%程度以内、具体的には、樹脂発泡体表面から250μm程度以内、好ましくは150μm程度以内、より好ましくは100μm程度以内、さらに30μm程度又は20μm程度以内の深さの表面層において、このような表面被覆率を満たしているものが挙げられる。
このような表面被覆率を有する樹脂発泡体の表面又は表面層は、通常の樹脂発泡体自体の形態とは異なり、気泡が破壊され、不均一で緻密な構造を有している。
そのために、例えば、後述するように、樹脂発泡体を形成した後、その表面を加熱して溶融させることにより所定の表面被覆率を付与することができるが、その際の諸条件を変更することにより、表面被覆率自体を調整することができる。
厚み回復率は、樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期の厚みに対する割合として定義される。
なお、独立気泡率は、例えば、実施例に記載の方法によって測定することができる。
見掛け密度をこの範囲とする場合には、強度を十分に確保することができ、良好な加工性(特に打ち抜き加工性)を得ることができる。同時に、柔軟性をも確保することができ、発泡材として用いた際に微小なクリアランスに対する追従性を得ることができる。
この平均セル径は、例えば、デジタルマイクロスコープ(商品名「VH−8000」、「VH−500」等、キーエンス株式会社製)により、気泡部の拡大画像を取り込み、画像解析ソフト(商品名「Win ROOF」三谷商事株式会社製)を用いて画像解析することにより求めることができる。
本発明の樹脂発泡体は、樹脂、好ましくは熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物によって形成される。
熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレン又はプロピレンと他のα−オレフィン(例えば、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1など)との共重合体、エチレンと他のエチレン性不飽和単量体(例えば、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ビニルアルコールなど)との共重合体などのポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)などのスチレン系樹脂;6−ナイロン、66−ナイロン、12−ナイロンなどのポリアミド系樹脂;ポリアミドイミド;ポリウレタン;ポリイミド;ポリエーテルイミド;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリフッ化ビニル;アルケニル芳香族樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;ビスフェノールA系ポリカーボネートなどのポリカーボネート;ポリアセタール;ポリフェニレンスルフィドなどが挙げられる。
熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。熱可塑性樹脂が共重合体である場合、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれの形態の共重合体であってもよい。
ポリオレフィン系樹脂としては、分子量分布が広くかつ高分子量側にショルダーをもつタイプの樹脂、微架橋タイプの樹脂(若干架橋されたタイプの樹脂)、長鎖分岐タイプの樹脂などが好適に挙げられる。
ゴム成分及び熱可塑性エラストマー成分は、例えば、ガラス転移温度が室温以下(例えば20℃以下)であるため、樹脂発泡体としたときの柔軟性及び形状追随性が極めて良好となる。
これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この平均粒子径は、レーザー回折式の粒度分布測定法により測定することができる。例えば、LEEDS & NORTHRUP INSTRUMENTS 社製「MICROTRAC MT−3000」により、試料の分散希釈液から測定(AUTO測定モード)することができる。
難燃剤としては、ノンハロゲン−ノンアンチモン系である無機難燃剤が好ましい。
このような無機難燃剤としては、例えば、金属水酸化物や金属化合物の水和物などが挙げられる。より具体的には、水酸化アルミニウム;水酸化マグネシウム;酸化マグネシウムや酸化ニッケルの水和物;酸化マグネシウムや酸化亜鉛の水和物などが挙げられる。中でも、水酸化マグネシウムが好適に挙げられる。上記水和金属化合物は表面処理されていてもよい。難燃剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
脂肪酸アミドとしては、脂肪酸部分の炭素数が18〜38程度のものが好ましく、炭素数が18〜22程度のものがより好ましく、モノアミド、ビスアミドの何れであってもよい。具体的には、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられる。なかでも、エルカ酸アミドが特に好ましい。
脂肪酸金属石鹸としては、上記脂肪酸のアルミニウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、バリウム、亜鉛、鉛の塩などが挙げられる。
滑剤としては、特に限定されず、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックスなどの炭化水素系滑剤;ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、硬化ヒマシ油、ステアリン酸ステアリルなどのエステル系滑剤などが挙げられる。
また、滑剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択することができる。
これらの添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択することができる。
本発明の樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂(ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分を含む)、任意に、造核剤、脂肪族系化合物、滑剤等の添加剤を混合・混練するなどにより得られた樹脂組成物を用い、樹脂組成物を発泡又は成形することにより製造することができる。
発泡剤として高圧のガスを用いる方法としては、樹脂組成物に高圧のガスを含浸させた後、減圧する工程を経て形成する方法が好ましい。具体的には、樹脂組成物からなる未発泡又は成形物に高圧のガスを含浸させた後、減圧する工程を経て形成する方法、溶融した樹脂組成物にガスを加圧状態下で含浸させた後、減圧とともに成形に付して形成する方法などが挙げられる。
また、未発泡樹脂成形体は、押出成形、プレス成形、射出成形以外に、他の成形方法でも形成することができる。
さらに、未発泡樹脂成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて種々の形状を選択できるが、例えば、シート状、ロール状、板状、塊状等が挙げられる。
このように、バッチ方式で樹脂組成物を発泡又は成形する際には、所望の形状又は厚さの未発泡樹脂成形体が得られる適切な方法により樹脂組成物を成形することができる。
これら混練含浸工程及び成形減圧工程では、押出機のほか、射出成形機などを用いて行うこともできる。また、連続方式での樹脂組成物の発泡又は成形の際には、必要に応じて、加熱することによって気泡を成長させる加熱工程を設けてもよい。
気泡核を成長させる際の加熱の方法としては、ウォーターバス、オイルバス、熱ロール、熱風オーブン、遠赤外線、近赤外線、マイクロ波などの公知の方法を採用することができる。
延伸をこの範囲で行うことにより、樹脂シートの送りが、ロール又はベルトの摩擦抵抗で不安定になることを防止し、過剰な延伸で厚み方向に押しつぶされることを回避できる。その結果、空孔率、クッション性及び柔軟性を確保することができる。
樹脂がゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分を多く含有する場合には、通常、ロール又はベルトに対する滑り性が低下するが、延伸を上記範囲で行うことにより、樹脂の組成にかかわらず、安定してシートを送ることができ、形状が安定した樹脂発泡体を得ることができる。
ここで、成形速度とは、ロール又はベルトによって樹脂シートが送られる速度を意味する。成形速度は、特に限定されず、例えば、2〜100m/minとすることが好ましい。これにより、安定的に樹脂シートを成形することができ、生産効率を確保することができる。
また、ロール又はベルトによって樹脂シートをニップする場合、ニップ圧は、発泡体が厚み方向で潰れない程度とすることが好ましい。
具体的には、バッチ方式において、シート状の未発泡樹脂成形体に高圧のガスを含浸させる場合の含浸温度は、好ましくは10〜250℃、より好ましくは40〜240℃、さらに好ましくは60〜230℃である。
また、連続方式において、樹脂組成物に高圧のガスを注入し混練する際の温度は、好ましくは60〜350℃、より好ましくは100〜320℃、さらに好ましくは150〜300℃である。
高圧のガスとして二酸化炭素を用いる場合には、超臨界状態を保持するため、含浸時の温度(含浸温度)は32℃以上(特に40℃以上)であることが好ましい。
加熱工程での加熱温度は、例えば、40〜250℃(好ましくは60〜250℃)である。
例えば、連続方式で樹脂組成物の発泡又は成形する場合、混練含浸工程において押出し機内部での圧力を保持するためには、押出し機先端に取り付けるダイスのギャップをできるだけ狭く(通常0.1〜1.0mm程度)する必要がある。従って、厚い樹脂発泡体を得るためには、狭いギャップを通して押出された樹脂組成物が、高い倍率で発泡させられる。
特定の表面又は表面層の形成方法としては、特に限定されず、例えば、加熱溶融処理、樹脂の塗布、樹脂層の溶着、粘着剤層を介しての樹脂フィルム層の貼付、共押出などが挙げられる。なかでも、他の材料との相性を考慮する必要がなく、厚みの変化が少ない点から、樹脂発泡体の厚み方向において同じ組成とすることができる方法が好ましく、具体的には、加熱溶融処理がより好ましい。
熱ロールによるプレス処理の場合、熱ラミネーターなどを用いて処理することができる。なお、ロールの材質としては、ゴム、金属、フッ素系樹脂(例えば、テフロン(登録商標))などが挙げられる。
本発明の発泡材は、上述した樹脂発泡体を含む部材である。発泡材の形状は、特に限定されず、シート状(フィルム状を含む)が好ましい。発泡材は、例えば、樹脂発泡体のみからなる構成であってもよいし、樹脂発泡体に、粘着剤層、基材層などが積層されている構成であってもよい。
粘着剤層は、単層、積層体のいずれの形態を有していてもよいし、発泡性又は非発泡性のいずれであってもよい。なかでも、非発泡性の粘着剤層が好ましい。
粘着剤層は、剥離フィルム(セパレーター)(例えば、剥離紙、剥離フィルムなど)により保護されていてもよい。
本発明の発泡材は、例えば、用いられる装置、機器、筐体、部材等に合わせて種々の形状及び厚みなどを有するように加工されていることが好ましい。
本発明の発泡材を、このような部材又は部品に取り付ける場合には、そのクリアランスを塞ぐように取り付けることが好ましく、このクリアランスとしては、特に限定されず、例えば、0.05〜0.5mm程度が挙げられる。
以下、本発明の樹脂発泡体及び発泡材を、実施例に基づいて説明する。
樹脂組成物として、
ポリプロピレン[メルトフローレート(MFR):0.35g/10min]を35重量部、
熱可塑性エラストマー組成物[ポリプロピレン(PP)とエチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−ノルボルネン三元共重合体(EPT)とのブレンド物(架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマー、TPV)、ポリプロピレンとエチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−ノルボルネン三元共重合体との割合は重量基準で25/75である、カーボンブラックを15重量%含む]を60重量部、
滑剤(ステアリン酸モノグリセリド1重量部にポリエチレン10重量部を配合したマスターバッチ)を3.8重量部、
造核剤(水酸化マグネシウム、平均粒子径:0.8μm)を10重量部、
エルカ酸アミド(融点80〜85℃)を2重量部、二軸混練機にて200℃の温度で混練した。
このペレットを、日本製鋼所社製のタンデム型単軸押出機に投入し、240℃の雰囲気下、17(注入後13)MPaの圧力で、二酸化炭素ガスを注入した。二酸化炭素ガスは、ポリマー全量に対して5重量%の割合で注入した。二酸化炭素ガスを十分飽和させ、発泡に適した温度まで冷却した。その後、ダイから押出して、樹脂の押し出し速度と成形速度の比率が1:1.2〜1:2の範囲内になるように調整し、樹脂発泡体(シート状)を得た。この樹脂発泡体は、独立気泡率が32%の半連続半独立気泡構造を有していた。そしてこの樹脂発泡体をスライスして、厚みが1.1mmの樹脂発泡体Aを得た。
得られた樹脂発泡体Aの表面を、誘電発熱ロール(トクデン社製)を用いて、ロール温度:170℃、処理速度:12m/minの条件で、熱溶融処理し、その表面に、厚み0.12mmの表面層を形成した。平均セル径は85μmであった。
得られた樹脂発泡体Aの表面を、165℃のロール温度に変更して熱溶融処理を行った以外は、実施例1と同様にして、熱溶融処理を行った。形成された表面層の厚みは0.10mmであった。平均セル径は85μmであった。
得られた樹脂発泡体Aの表面を、160℃のロール温度に変更して熱溶融処理を行った以外は、実施例1と同様にして、熱溶融処理を行った。形成された表面層の厚みは0.08mmであった。平均セル径は85μmであった。
得られた樹脂発泡体Aにおいて、その表面を熱溶融処理しなかった。平均セル径は80μmであった。
樹脂組成物として、
ポリプロピレン 45重量部、
熱可塑性エラストマー組成物 55重量部、
滑剤 10重量部及び
造核剤 10重量部を、二軸混練機にて、200℃の温度で混練した。
このペレットを、日本製鋼所社製のタンデム型単軸押出機に投入し、220℃の雰囲気下、14(注入後18)MPaの圧力で、二酸化炭素ガスを3.8重量%注入した。二酸化炭素ガスを十分飽和させた後、発泡に適した温度まで冷却し、ダイから押出して、樹脂発泡体(シート状)を得た。そしてこの樹脂発泡体をスライスして、厚みが1.1mmの樹脂発泡体Bを得た。平均セル径は80μmであった。
発泡構造体Bを、誘電発熱ロール(トクデン社製)を用いて、ロール温度:160℃、処理速度:12m/minの条件で、表面熱溶融処理を行ない、表面層を形成した。形成された表面層の厚みは0.1mmであった。平均セル径は83μmであった。
片面に黒色PETが積層されたポリウレタンを主成分とする発泡体を準備した。平均セル径は80μmであった。
実施例及び比較例で得られた樹脂発泡体の独立気泡率は、以下の方法に従って測定した。
得られた樹脂発泡体から、一定厚みで、一辺5cmの平面正方形状の試験片を切り出す。続いて、この試験片の重量W1(g)及び厚み(cm)を測定して、試験片の見掛け体積V1(cm3)を算出する。
次に、得られた値を式(1)に代入し、気泡の占める見掛け体積V2(cm3)を算出する。なお、試験片を構成する樹脂の密度をρg/cm3とする。
気泡の占める見掛け体積V2=V1−W1/ρ (1)
続いて、この試験片を23℃の蒸留水中に、試験片の上面から水面までの距離が40mmとなるように沈め、24時間放置する。その後、試験片を蒸留水中から取り出して、試験片の表面に付着した水分を除去する。得られた試験片の重量W2(g)を測定し、式(2)に基づいて、連続気泡率F1を算出する。この連続気泡率F1から独立気泡率F2を求める。
連続気泡率F1=100×(W2−W1)/V2 (2)
独立気泡率F2=100−F1 (3)
樹脂発泡体のMD方向(流れ方向)に対する直交方向と平行に、カッターにて樹脂発泡体の主面に対して垂直方向(厚み方向)に切断し、平滑な断面を作成した。これら断面をデジタルマイクロスコープ(商品名「VHX−500」、キーエンス株式会社製)により、樹脂発泡体の気泡の拡大画像を取り込み、同計測器の解析ソフト(三谷商事(株)製:Win ROOF)を用いて、画像解析することにより平均セル径(μm)を求めた。なお、取り込んだ拡大画像の気泡数は200個程度であり、この200個の平均とした。
実施例及び比較例で得られた樹脂発泡体のシートについて、それぞれの見掛け密度、80%圧縮時の反発力、表面被覆率、厚み回復率、550nmの光の透過率及び防塵性を測定又は評価した。その結果を表1に示す。
実施例及び比較例で得られた樹脂発泡体を、20mm×20mmサイズに打ち抜いて試験片とし、試験片の寸法をノギスで測定した。また、樹脂発泡体の質量を上皿天秤にて測定した。これらの値から、表面層以外の部分の樹脂発泡体の見掛け密度を算出した。
見掛け密度(g/cm3)=試験片の質量/試験片の体積
JIS K 6767に記載されている圧縮硬さ測定法に準じて測定した。
樹脂発泡体を幅:30mm×長さ:30mmに切り出し、シート状の試験片とした。次にこの試験片を、23℃にて、圧縮速度:10mm/minで、厚さ方向に、圧縮率が80%になるまで圧縮したときの応力(N)を単位面積(1cm2)当たりに換算して反発力(N/cm2)とした。
デジタルマイクロスコープ(商品名「VHX−500」キーエンス株式会社製)により、発泡体気泡部の拡大画像を取り込み、同計測器の解析ソフトを用いて、画像解析することにより、樹脂発泡体の表面の面積及び表面に存在する孔の面積(μm)を求め、式(1)より表面被覆率を算出した。
樹脂発泡体を電磁力式微小試験機(マイクロサーボ、「MMT−250」、島津製作所社製)を用いて、23℃の雰囲気下、厚み方向に、初期厚みに対して20%の厚みに圧縮し、1分間圧縮状態を維持した。圧縮解除後、厚みの回復挙動(厚み変化又は厚み回復)を高速度カメラ(ハイスピードカメラ)により撮影し、撮影した映像から圧縮状態解除後、1秒後の厚みを求めた。そして、下記の式から瞬間回復率を求めた。
瞬間回復率(%)=(圧縮状態解除後1秒後の厚み)/(初期厚み)×100
日立ハイテクノロジーズ社製「U−4100型分光光度計」を用いて、波長550nmの光を樹脂発泡体の一方の面側から照射して、他方の面側に透過した光の強度を測定することにより求めた。
樹脂発泡体の防塵性の測定を、特開2011−162717号公報における動的防塵性の評価容器を用いた測定方法に準拠して行った。
つまり、実施例及び比較例で得られた樹脂発泡体を、図1Aに示すように、額縁状(窓枠状)(幅:1mm)に打ち抜き、評価用サンプル22を作製した。なお、評価用サンプル22では、剥離ライナーは全て除いた。
この評価用サンプル22を、図1B及び図1C評価容器2に装着して、圧縮率20%(初期厚みの80%となるように圧縮)とした。
そして、評価容器2で100回の衝突回数(繰り返し衝撃)が得られるように、所定回数を回転させた。その後、評価容器2を分解し、粉末供給部25から、評価サンプル22を通過して、評価容器2内部に侵入した粒子を、マイクロスコープ(装置名「VH−500」、キーエンス株式会社製)で観察した。画像解析ソフトを用いて、粒子の個数を計測した。なお、観察は、空気中の浮遊粉塵の影響を少なくするためクリーンベンチ内で行った。
2 動的防塵性評価用容器
22 評価用サンプル
23 アルミニウムスペーサ
25 外部空間
Claims (11)
- 23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm2であり、かつ、発泡体表面の表面被覆率が50%以上であり、下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上であることを特徴とする樹脂発泡体。
厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期の厚みに対する割合。 - 見掛け密度が0.01〜0.20g/cm3である請求項1記載の樹脂発泡体。
- 樹脂発泡体を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項1又は2に記載の樹脂発泡体。
- 高圧ガスが含浸された熱可塑性樹脂組成物の減圧処理によって得られる請求項1〜3のいずれか1つに記載の樹脂発泡体。
- 前記ガスが、不活性ガスである請求項4記載の樹脂発泡体。
- 前記不活性ガスが、二酸化炭素又は窒素である請求項5記載の樹脂発泡体。
- 前記ガスが、超臨界状態のガスである請求項4〜6のいずれか1つに記載の樹脂発泡体。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の樹脂発泡体を備える発泡材。
- 樹脂発泡体の片面又は両面に配置された粘着剤層を備える請求項8に記載の発泡材。
- 粘着層が、アクリル系粘着剤により形成されている請求項8又は9記載の発泡材。
- 電気又は電子機器に対して用いられる請求項8〜10のいずれか1つに記載の発泡材。
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