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JP2014012821A - 樹脂発泡体及び発泡材 - Google Patents

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Toshihiro Hatanaka
逸大 畑中
Kazumichi Kato
和通 加藤
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Abstract

【課題】優れた遮光性を有すると同時に、動的環境下での防塵性能に優れる樹脂発泡体及び発泡材を提供することを目的とする。
【課題解決手段】23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm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

本発明は、樹脂発泡体及び発泡材に関する。
従来から、タッチパネル又は携帯電話などの液晶表示装置において、シール材として、表示画面に関する液晶表示モジュールユニットとバックライトユニットとの間に、白色又は銀色の反射性層(バックライト側)及び黒色の遮光性層(液晶表示モジュール側)を有する反射部材(特許文献1参照)又は粘着シート等が用いられている(特許文献1又は2参照)。遮光性層はバックライト光が液晶表示モジュール側に漏れることを防ぎ、視認性を向上する。
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。
近年、これら液晶表示装置等は、その多目的化又は高機能化に伴い、振動環境下及び衝撃負荷環境下等のいわゆる動的環境下で使用される機会が増大している。従って、従来から使用されていた粘着シート又はガスケット材等に、これまでより高い機能、特に、高い防塵性が求められており、さらに、振動環境下及び衝撃負荷環境下等の動的環境下での高い防塵性能が強く求められている。
特開平11−149254号公報 特開2005−213282号公報
本発明は、優れた遮光性を有すると同時に、動的環境下での防塵性能に優れる樹脂発泡体及び発泡材を提供することを目的とする。
本発明は、以下の発明を含む。
(1)23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm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/cm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。
本発明によれば、優れた遮光性を有すると同時に、動的環境下での防塵性能に優れる樹脂発泡体及び発泡材を提供することができる。
樹脂発泡体の動的防塵性を評価する際に使用される評価用サンプルの形状を示す平面図である。 評価用サンプルを組み付けた動的防塵性評価用の評価容器の上面図である。 図1BにおけるA−A’線概略断面図である。 評価容器を置いたドラム式落下試験器を示す概略図である。
本発明の樹脂発泡体は、樹脂を含む発泡体であり、樹脂組成物を、発泡又は成形することにより得られる。本発明の樹脂発泡体の形状は、特に限定されず、例えば、塊状、シート状、フィルム状等のいずれの形態であってもよい。
〔樹脂発泡体の物性〕
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。
本発明の樹脂発泡体がこの範囲の80%圧縮時の反発力を有する場合には、良好な柔軟性及びクッション性を発揮させることができる。よって、特に、この樹脂発泡体を発泡材として用いた場合、微小クリアランスに対する追従性を発揮することができる。このため、適用する部材でのクリアランスが狭くても、発泡材の反発による不具合(例えば、発泡材の周りの部材又は筐体等を変形させること、画像表示部に色ムラを生じさせること等)の発生を効果的に防止することができる。
本発明の樹脂発泡体は、発泡体表面の表面被覆率が50%以上であり、好ましくは、60%以上であり、より好ましくは65%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。
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。
本発明の樹脂発泡体は、後述するように、その表面又は表面層も含めて、厚み方向において同じ材料で形成されていることが好ましく、樹脂発泡体の厚み方向に一体的に形成されていることがより好ましい。これにより、異なる材料層の積層などの煩雑な製造を回避することができるととともに、両者の界面での剥がれ等を防止することができる。
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。
このような表面被覆率を有することにより、樹脂発泡体自体は、上述したように、きわめて良好な柔軟性及びクッション性を有しながら、圧縮の有無にかかわらず、遮光性にも優れているために、携帯電話又は携帯型情報端末機等の表示装置における光漏れを有効に防止して、画面の視認性を向上させることができる。本発明の樹脂発泡体は、圧縮して使用される場合だけでなく、圧縮なしに使用される場合においても遮光性を発揮する点から、例えば、波長550nmの光の透過率は0.08以下、好ましくは0.05以下、さらに好ましくは0.01以下である。
また、表面被覆率が高いことは、すなわち、樹脂発泡体の表面が、気密性をも備えることを意味する。よって、その内側で発生する振動又は音を外側に漏らすことなく、良好な防音性をも確保することができる。さらに樹脂発泡体を携帯電話又は携帯型情報端末機等のシール材等として用いた場合に、樹脂発泡体表面とこれら機器の部材との界面での密閉性が確保されるため、防水性をも付与することが可能となる。特に、これらの機能は、きわめて良好な柔軟性及びクッション性を有している場合に、動的環境下で振動及び落下等の衝撃が加えられても気密性及び密閉性を確保することができるため、効果的に発揮することができる。
加えて、表面被覆率が高いことに起因して、通常用いられる樹脂発泡体と比較して、その表面凹凸が極力抑えられ、平坦性を確保することができるため、携帯電話又は携帯型情報端末機等の筐体等の内側のような平坦な部材に樹脂発泡体を装着する場合又はこれら筐体等の部材に装着するために両面テープ等の粘着テープを樹脂発泡体に貼着する場合に、大きな接触面積によって、容易に装着又は貼着させることができる。
本発明の樹脂発泡体は、下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上(例えば、50〜100%)であり、好ましくは65%以上(例えば、65〜100%)であり、より好ましくは68%以上(例えば、68〜100%)又は70%以上(例えば、70〜100%)、さらに好ましくは75%以上(例えば、75〜100%)である。
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。
本発明の樹脂発泡体は、50%以上の厚み回復率を有するため、歪回復性に優れる。このため、樹脂発泡体は、良好な防塵性、特に良好な動的防塵性(動的環境下での防塵性能)を発揮する。また、本発明の樹脂発泡体を含んで構成された発泡材をクリアランスに組み付けた場合において、振動及び落下時の衝撃によって発泡材が変形した際、つまり発泡材が、圧縮され、組み付けられたクリアランス以下の厚みになった状態であっても、速やかにかつ十分に厚みが回復し、クリアランスを埋めることができ、塵等の異物の進入を有効に防止することが可能となる。
本発明の樹脂発泡体は、例えば、気泡構造が、独立気泡構造又は半連続半独立気泡構造(独立気泡構造と半連続半独立気泡構造とが混在している気泡構造であり、その割合は特に限定されない)であることが好ましい。特に、樹脂発泡体の独立気泡率が50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下となっている気泡構造が挙げられる。この範囲により、衝撃を受けた際の圧縮変形時、樹脂から空気が抜けやすく、十分な衝撃吸収性を発揮させることができる。また、樹脂発泡体の独立気泡率が10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上となっている気泡構造が挙げられる。この範囲により、連続気泡の割合を調整して、塵等の微小な粒子の通過を阻止し、防塵性を向上させることができる。
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。
本発明の樹脂発泡体は、さらに、見掛け密度が0.01〜0.20g/cm3であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.15g/cm3、0.01〜0.10g/cm3、さらに好ましくは0.02〜0.08g/cm3である。
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。
なお、見掛け密度は、通常、上述した表面被覆率を有する層では、その気泡構造が異なることから、このような層以外の部位における樹脂発泡体の密度を意味する。また、本発明では、樹脂発泡体の全厚みに対して、上述した表面被覆率を有する層の厚みが小さいために、この層を含めて樹脂発泡体の全厚みにおける見掛け密度を測定した場合には、この値に大きな変化を与えないことが確認されている。よって、表面被覆率を有する層の厚みが上述した範囲内である場合には、このような表面被覆率を有する層を含めた密度としてもよい。
本発明の樹脂発泡体は、気泡構造中の平均セル径が、10〜200μm、10〜180μmが好ましく、より好ましくは10〜150μm、さらに好ましくは10〜90μm、特に好ましくは20〜80μmである。
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において、発泡体の平均セル径の上限を200μm以下、好ましくは180μm以下、150μm以下、さらに好ましくは90μm以下、特に好ましくは80μm以下とすることにより、防塵性を高めるとともに、遮光性を良好とすることができる。その一方、発泡体の平均セル径の下限を10μm以上、好ましくは20μm以上とすることにより、クッション性(衝撃吸収性)を良好とすることができる。
特に、本発明の樹脂発泡体は、上述した80%圧縮時の反発力及び厚み回復率とともに上述した表面被覆率のすべてを備えることにより、動的環境下での衝撃に対して、より確実に防塵性及び遮光性の双方を維持することが可能となる。
〔樹脂発泡体の材料〕
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。
熱可塑性樹脂としては、機械強度、耐熱性、耐薬品性等の特性面、溶融熱成形が容易等の成形面から、ポリオレフィン系樹脂が好適である。
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。
特に、ポリオレフィン系樹脂としては、発泡倍率が高く、かつ、均一な気泡構造を有する樹脂発泡体を得る点から、溶融張力(温度:210℃、引張速度:2.0m/min、キャピラリー:φ1mm×10mm)が3〜50cN(好ましくは8〜50cN)であるポリオレフィン系樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂には、ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分が含まれる。
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。
ゴム成分及び熱可塑性エラストマー成分としては、ゴム弾性を有し、発泡可能なものであれば特に限定されず、例えば、天然ゴム、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルブチルゴムなどの天然又は合成ゴム;エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリブテン、塩素化ポリエチレンなどのオレフィン系エラストマー;スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体及びそれらの水素添加物などのスチレン系エラストマー;ポリエステル系エラストマー;ポリアミド系エラストマー;ポリウレタン系エラストマーなどの各種熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
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。
なかでも、ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分としては、オレフィン系エラストマーが好ましい。オレフィン系エラストマーは、熱可塑性樹脂として例示されているポリオレフィン系樹脂との相溶性が良好である。
オレフィン系エラストマーは、樹脂成分A(オレフィン系樹脂成分A)とゴム成分Bとがミクロ相分離した構造を有するタイプであってもよいし、樹脂成分Aとゴム成分Bとを物理的に分散させたタイプであってもよいし、樹脂成分Aとゴム成分Bとを、架橋剤の存在下、動的に熱処理したタイプ(動的架橋型熱可塑性エラストマー、TPV)であってもよい。なかでも、オレフィン系エラストマーとしては、動的架橋型熱可塑性オレフィン系エラストマー(TPV)が好ましい。
動的架橋型熱可塑性オレフィン系エラストマーは、TPO(非架橋型の熱可塑性オレフィン系エラストマー)より弾性率が高く、かつ圧縮永久歪みも小さい。これにより、樹脂発泡体とした場合に優れた回復性を示す。
動的架橋型熱可塑性オレフィン系エラストマーとは、上述したように、マトリックスを形成する樹脂成分A(オレフィン系樹脂成分A)及びドメインを形成するゴム成分Bを含む混合物を、架橋剤の存在下、動的に熱処理することにより得られ、マトリックス(海相)である樹脂成分A中に、架橋ゴム粒子がドメイン(島相)として細かく分散した海島構造を有する多相系のポリマーである。
このような動的架橋型熱可塑性オレフィン系エラストマーとしては、例えば、特開2000−007858号公報、特開2006−052277号公報、特開2012−072306号公報、特開2012−057068号公報、特開2010−241897号公報、特開2009−067969号公報、再表03/002654号等に記載のもの、「ゼオサーム」(日本ゼオン社製)、「サーモラン」(三菱化学社製)、「サーリンク3245D」(東洋紡績株式会社製)等として市販されているもの等が挙げられる。
本発明の樹脂発泡体を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂とともに、ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分を含む場合、その含有量は特に限定されない。例えば、本発明の樹脂発泡体を構成する樹脂における、熱可塑性樹脂とゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分との重量比は、70/30〜30/70が好ましく、より好ましくは60/40〜30/70であり、さらに好ましくは50/50〜30/70であり、より一層好ましくは、60/40〜10/90、58/42〜10/90、55/45〜10/90である。ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分の割合が少なすぎると樹脂発泡体のクッション性が低下しやすくなり又は圧縮後の回復性が低下することがあり、一方、多すぎると発泡体形成時にガス抜けが生じやすくなり、高発泡性の発泡体を得ることが困難になることがある。
本発明の樹脂発泡体では、高圧縮時の柔軟性及び圧縮後の形状回復を実現するために、つまり、大変形を可能とし、塑性変形を起こさないようにするためには、いわゆるゴム弾性に優れた材料を用いることが適している。その観点から、本発明の樹脂発泡体では、構成する樹脂組成物として、上述した熱可塑性樹脂とともに、ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分を含むことが好ましい。
本発明の樹脂発泡体は、その構成樹脂組成物において、さらに、造核剤が含まれることが好ましい。造核剤が含まれていると、セル径を容易に調整することができ、適度な柔軟性を有するとともに、切断加工性に優れた発泡体を得ることができる。
造核剤としては、例えば、タルク、シリカ、アルミナ、ゼオライト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、マイカ、モンモリナイトなどの酸化物、複合酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物;カーボン粒子、グラスファイバー、カーボンチューブなどが挙げられる。造核剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
造核剤の平均粒子径は、特に限定されず、好ましくは0.3〜1.5μmであり、より好ましくは0.4〜1.2μmである。このような平均粒子径とすることにより、造核剤としての十分な機能を発揮させることができる。また、造核剤がセルの壁を突き破ることなく、高発泡倍率を実現できる。
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。
本発明の樹脂発泡体において、造核剤を含む場合、その含有量は、特に限定されず、構成する樹脂100重量部に対して、好ましくは0.5〜150重量部、より好ましくは2〜140重量部、さらにより好ましくは3〜130重量部である。
本発明の樹脂発泡体が熱可塑性樹脂により構成される場合には、燃えやすいことから、難燃剤を含有することが好ましい。
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。
本発明の樹脂発泡体において難燃剤が含まれる場合、その含有量は、構成する樹脂100重量部に対して、5〜70重量部が好ましく、より好ましくは25〜65重量部である。
本発明の樹脂発泡体は、さらに、極性官能基を有し、融点が50〜150℃であり、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸金属石鹸から選ばれた少なくとも一つの脂肪族系化合物を含有していてもよい。なかでも、脂肪酸、脂肪酸アミドが好ましい。
本発明の樹脂発泡体において、このような脂肪族系化合物が含まれていると、加工(特に打ち抜き加工)の際に、気泡構造がつぶれにくくなり、形状回復性が向上し、加工性(特に打ち抜き加工性)がより向上する。このような脂肪族系化合物は、結晶性が高く、熱可塑性樹脂(特にポリオレフィン系樹脂)に添加すると樹脂表面に強固な膜を形成し、気泡構造を形成する気泡の壁面同士が互いにブロッキングすることを防ぐ働きを有するためと推測される。
このような脂肪族系化合物は、特に、ポリオレフィン系樹脂に対しては、極性の高い官能基を含むものが、相溶しにくいため、樹脂発泡体表面に析出しやすく、上記の効果を発揮しやすい。
脂肪族系化合物の融点は、樹脂組成物を発泡又は成形する際の成形温度を下げ、樹脂(特にポリオレフィン系樹脂)の劣化を抑制し、耐昇華性を付与する等の観点から、好ましくは50〜150℃であり、より好ましくは70〜100℃である。
脂肪酸としては、炭素数18〜38程度が好ましく、炭素数18〜22程度のものがより好ましい。具体的には、ステアリン酸、ベヘニン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などが挙げられる。なかでも、ベヘニン酸が特に好ましい。
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。
本発明の樹脂発泡体において、このような脂肪族系化合物が含まれる場合、その含有量は、特に限定されず、構成する樹脂100重量部に対して、1〜5重量部が好ましく、より好ましくは1.5〜3.5重量部であり、さらに好ましくは2〜3重量部である。これにより、樹脂が発泡又は成形の際に十分な圧力を保つことができ、発泡剤(例えば、二酸化炭素、窒素などの不活性ガス)の含有量を確保して、高い発泡倍率が得ることができる。
本発明の樹脂発泡体は、滑剤が含有されていてもよい。これにより、樹脂組成物の流動性を向上させるとともに、樹脂の熱劣化を抑制することができる。滑剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
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。
本発明の樹脂発泡体は、必要に応じて、その他の添加剤が含有されていてもよい。このような添加剤としては、例えば、収縮防止剤、老化防止剤、熱安定剤、HALS等の耐光剤、耐候剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、光安定剤、銅害防止剤等の安定剤、防菌剤、防かび剤、分散剤、粘着付与剤、カーボンブラックや有機顔料等の着色剤、充填剤などが挙げられる。特に、動的架橋型熱可塑性オレフィン系エラストマーを用いる場合、それを含有する組成物として添加剤(例えば、カーボンブラックなどの着色剤、軟化剤等)を含有したものを用いてもよい。これらの添加剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
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。
〔樹脂発泡体の製造方法〕
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。
樹脂組成物を発泡又は成形する際に用いられる発泡方法としては、特に限定されず、例えば、物理的方法、化学的方法等の通常用いられる方法が挙げられる。一般的な物理的方法は、クロロフルオロカーボン類又は炭化水素類などの低沸点液体(発泡剤)を樹脂に分散させ、次に加熱し、発泡剤を揮発させることにより気泡を形成させる方法である。また、一般的な化学的方法は、樹脂に添加した化合物(発泡剤)の熱分解により生じたガスにより気泡を形成させる方法である。
本発明では、発泡方法としては、セル径が小さくかつセル密度の高い発泡体を容易に得ることができる点から、発泡剤として高圧のガスを用いる方法が好ましい。特に発泡剤として高圧の不活性ガスを用いる方法が好ましい。
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。
不活性ガスとしては、樹脂発泡体の素材である樹脂に対して不活性でかつ含浸可能なものであれば特に限定されず、例えば、二酸化炭素、窒素、空気などが挙げられる。これらのガスは混合して用いてもよい。これらのうち、樹脂への含浸量が多く、含浸速度が速い点から、二酸化炭素又は窒素が好ましく、二酸化炭素がより好ましい。
さらに、樹脂組成物への含浸速度を速めるという観点から、上記高圧のガス(特に不活性ガス、さらに二酸化炭素)は、超臨界状態のガスであることが好ましい。超臨界状態では、樹脂へのガスの溶解度が増大し、高濃度の混入が可能である。また、含浸後の急激な圧力降下時には、上記のように高濃度で含浸することが可能であるため、気泡核の発生が多くなり、その気泡核が成長してできる気泡の密度は気孔率が同じであっても大きくなるため、微細な気泡を得ることができる。例えば、二酸化炭素の臨界温度は31℃、臨界圧力は7.4MPaである。
発泡剤として高圧のガスを用いる方法により樹脂組成物を発泡又は成形する方法としては、予め樹脂組成物を、シート状などの適宜な形状に成形して未発泡樹脂成形体(未発泡樹脂成形物)とした後、この未発泡樹脂成形体に、高圧のガスを含浸させ、圧力を解放することにより発泡させるバッチ方式、樹脂組成物を加圧下、高圧のガスと共に混練し、成形すると同時に圧力を解放し、成形と発泡とを同時に行う連続方式等が挙げられる。
バッチ方式で樹脂組成物を発泡又は成形する際に、発泡に供する未発泡樹脂成形体を形成する方法としては、例えば、樹脂組成物を、単軸押出機、二軸押出機等の押出機を用いて成形する方法;樹脂組成物を、ローラ、カム、ニーダ、バンバリ型等の羽根を設けた混練機を使用して均一に混練し、熱板のプレスなどを用いて所定の厚みにプレス成形する方法;樹脂組成物を、射出成形機を用いて成形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。
バッチ方式で樹脂組成物を発泡又は成形する場合、得られた未発泡樹脂成形体を耐圧容器(高圧容器)中に入れて、高圧のガス(特に不活性ガス、さらには二酸化炭素)を注入(導入)し、未発泡樹脂成形体中に高圧のガスを含浸させるガス含浸工程、十分に高圧のガスを含浸させた時点で圧力を解放し(通常、大気圧まで)、樹脂中に気泡核を発生させる減圧工程、場合によっては(必要に応じて)、加熱することによって気泡核を成長させる加熱工程を経て、樹脂中に気泡を形成させる。加熱工程を設けずに、室温で気泡核を成長させてもよい。
連続方式での樹脂組成物の発泡又は成形としては、樹脂組成物を、単軸押出機、二軸押出機等の押出機を使用して混練しながら、高圧のガス(特に不活性ガス、さらには二酸化炭素)を注入(導入)し、十分に高圧のガスを樹脂組成物に含浸させる混練含浸工程、押出機の先端に設けられたダイスなどを通して樹脂組成物を押し出すことにより圧力を解放し(通常、大気圧まで)、成形と発泡とを同時に行う成形減圧工程により発泡又は成形することが挙げられる。
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。
バッチ方式又は連続方式のいずれにおいても、気泡を成長させた後、必要により冷水などにより急激に冷却し、形状を固定化してもよい。また、高圧のガスの導入は連続的に行ってもよく不連続的に行ってもよい。
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。
樹脂組成物の発泡又は成形する際のガスの混合量は、特に限定されず、例えば、樹脂組成物中の樹脂成分全量に対して、好ましくは2〜10重量%、より好ましくは2.5〜8重量%、さらに好ましくは3〜6重量%である。この範囲とすることにより、成形機内でガスが分離することなく、発泡率の高い発泡体を得ることができる。
本発明の樹脂発泡体を製造する場合、効率的に安定した発泡体を作製するために、上述した工程を経た後又は上述した工程中に延伸を行うことが好ましい。
延伸は、樹脂の押し出し速度と成形速度との比率が1:1.2〜5となるように行うことが好ましい。
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。
本発明の樹脂発泡体において、樹脂組成物の発泡又は成形する際のバッチ方式におけるガス含浸工程及び連続方式における混練含浸工程で、ガスを未発泡樹脂成形体又は樹脂組成物に含浸させるときの圧力は、ガスの種類又は操作性等を考慮して適宜選択できる。例えば、ガスとして不活性ガス、特に二酸化炭素を用いる場合には、6MPa以上(例えば、6〜100MPa)、好ましくは8MPa以上(例えば、8〜100MPa)である。
このような圧力に設定することにより、ガスの含浸量が適当な量となり、気泡核形成速度を制御して、形成される気泡核数を適度な数に調整することができる。また、発泡時の気泡成長を適度に制御して、セル径を小さく調整することができる。つまり、気泡密度及びセル径の制御が容易となる。その結果、良好な防塵効果を与えることが可能となる。
樹脂組成物の発泡又は成形する際のバッチ方式におけるガス含浸工程及び連続方式における混練含浸工程で、高圧のガスを未発泡樹脂成形体や樹脂組成物に含浸させるときの温度は、用いるガス又は樹脂の種類等によって適宜調整することができる。例えば操作性等を考慮した場合、10〜350℃が挙げられる。
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。
バッチ方式や連続方式で樹脂組成物を発泡又は成形する際の減圧工程での減圧速度は、特に限定されず、均一な微細気泡を得るため、好ましくは5〜300MPa/秒である。
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。
樹脂組成物の発泡又は成形する際に上記の方法を用いると、高発泡の樹脂発泡体を製造することができ、厚い樹脂発泡体を製造することが可能となる。
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。
従来は、高い発泡倍率が得られないことから、形成される樹脂発泡体の厚みは薄いもの(例えば0.5〜2.0mm)に限定されていた。これに対して、高圧のガスを用いて樹脂組成物を発泡又は成形することにより、最終的に0.50〜5.00mmの厚みの樹脂発泡体を連続して得ることが可能である。
本発明の樹脂発泡体は、80%圧縮時の反発力、厚み回復率、見掛け密度、相対密度、平均セル径等を、用いるガス、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などの種類に応じて、例えば、ガス含浸工程又は混練含浸工程における温度、圧力、時間などの操作条件、減圧工程又は成形減圧工程における減圧速度、温度、圧力などの操作条件、減圧後又は成形減圧後の加熱工程における加熱温度などを適宜選択、設定することで調整することができる。
特に、本発明の樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂に加えて、造核剤、脂肪族系化合物を少なくとも含む樹脂組成物に、高圧のガス(特に不活性ガス)を含浸させた後、減圧する工程を経て形成されていることが好ましい。これにより、平均セル径が小さく、独立気泡構造率の低い気泡構造を有し、高発泡倍率であり、良好な柔軟性を示し、気泡構造が変形又は圧縮しにくく、押圧したときの歪回復性に優れ、加工性に優れる樹脂発泡体を容易に得ることができる。
本発明の樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂に加えて、平均粒径が特に小さい造核剤、脂肪族系化合物を少なくとも含む樹脂組成物に、超臨界状態の不活性ガスを含浸させた後、減圧する工程を経て形成されていることがより好ましい。平均セル径が極めて小さく、独立気泡構造率の低い気泡構造を有し、高発泡倍率であり、良好な柔軟性を示し、気泡構造が変形又は圧縮しにくく、押圧したときの歪回復性に優れ、造核剤が気泡壁を突き破ることをより抑制でき、より加工性に優れる樹脂発泡体を容易に得ることができる。
本発明の樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂とゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分との混合物を含む熱可塑性樹脂(その割合が、重量基準で、70/30〜30/70である熱可塑性樹脂)に加えて、該熱可塑性樹脂100重量部に対して0.5〜150重量部の造核剤、該熱可塑性樹脂100重量部に対して1〜5重量部の脂肪族系化合物を少なくとも含む樹脂組成物に、高圧のガス(特に不活性ガス)を含浸させた後、減圧する工程を経て形成されていることが好ましい。
また、本発明の樹脂発泡体は、上述のように、樹脂組成物を発泡又は成形して発泡体を得てから、この発泡体に、上述した特定の表面被覆率を有する表面又は表面層を形成するか、共押出することにより製造することが好ましい。
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。
加熱溶融処理としては、例えば、熱ロールによるプレス処理、レーザー照射処理、加熱されたロール上での接触溶融処理、フレーム処理等が挙げられる。
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。
加熱溶融処理の際の温度は、効率よく特定の表面又は表面層を形成する点から、樹脂発泡体を構成する樹脂の軟化点又は融点より15℃程度低い温度(より好ましくは12℃程度低い温度)以上であること好ましく、また、樹脂発泡体を構成する樹脂の軟化点又は融点より20℃程度高い温度(より好ましくは10℃程度高い温度)以下であることが好ましい。これによって、発泡体表面の溶融が適切に進み、特定の表面又は表面層を得ることができるとともに、発泡構造体の収縮等を起こさず、シワなどの発生を防止することができる。
加熱溶融処理の処理時間としては、処理温度によって、例えば、好ましくは0.1秒〜10秒程度、より好ましくは0.5秒〜7秒程度である。この範囲の時間とすることにより、発泡構造体表面の溶融が適切に進み、特定の表面層を確実に得ることができる。また、発泡構造体の収縮等を起こさず、シワなどの発生を防止することができる。
また、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の際には、同一組成の得やすさ又は作業性の点から、発泡体を得る際に用いられる樹脂組成物が好適に用いられる。
本発明の樹脂発泡体の厚み及び形状は、特に限定されず、後述するような用途に応じて適宜調整することができる。また、製造された樹脂発泡体を、後述するような用途に応じて、適当な形状及び厚みに加工してもよい。
〔発泡材〕
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。
特に、本発明の発泡材は、粘着剤層を有することが好ましい。例えば、本発明の発泡材がシート状の発泡材である場合、その片面又は両面に粘着剤層を有していてもよい。発泡材が粘着剤層を有していると、例えば、発泡材上に粘着剤層を介して加工用台紙を設けることができ、さらに、被着体へ固定、仮止め等することができる。
粘着剤層を形成する粘着剤としては、特に限定されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤(天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤など)、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、エポキシ系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、フッ素系粘着剤などの公知の粘着剤を適宜選択して用いることができる。粘着剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。なお、粘着剤は、エマルジョン系粘着剤、溶剤系粘着剤、ホットメルト型粘着剤、オリゴマー系粘着剤、固系粘着剤などのいずれの形態の粘着剤であってもよい。なかでも、粘着剤としては、被着体への汚染防止などの観点から、アクリル系粘着剤が好ましい。
粘着剤層の厚みは、好ましくは2〜100μm、より好ましくは10〜100μmである。粘着剤層は、薄層であるほど、端部のゴミや埃の付着を防止する効果が高いため、厚みは薄い方が好ましい。
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。
本発明の発泡材において、粘着剤層は、他の層(下層)を介して、設けられていてもよい。このような下層としては、例えば、他の粘着剤層、中間層、下塗り層、基材層(特にフィルム層、不織布層など)などが挙げられる。下層は、発泡性の層であってもよいし、多孔質の層であってもよいが、非発泡性の層であることが好ましく、樹脂層であることがより好ましい。
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、本発明の樹脂発泡体を含むため、良好な防塵性、特に良好な動的防塵性を有し、微小なクリアランスに対して追従可能な柔軟性を有するとともに、良好な遮光性を有する。
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。
本発明の発泡材は、各種部材又は部品、例えば、電気又は電子機器を構成する部品を、所定の部位に取り付ける(装着する)際に用いられる部材、例えば、防塵材、シール材、衝撃吸収材、防音材、緩衝材等として好適に用いられる。電気又は電子機器を構成する部品としては、具体的には、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置に装着される画像表示部材(表示部)(特に、小型の画像表示部材)、いわゆる「携帯電話」、「携帯情報端末」等の移動体通信の装置に装着されるカメラ及びレンズ(特に、小型のカメラ及びレンズ)等の光学部材又は光学部品などが挙げられる。
本発明の発泡材の好適な使用態様としては、例えば、防塵、遮光、緩衝等を目的として、LCD(液晶ディスプレイ)等の表示部周辺で、LCD(液晶ディスプレイ)等の表示部と筐体(窓部)との間に挟み込んで使用するものが挙げられる。
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。
(実施例1)
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。
その後、樹脂組成物をストランド状に押出し、水冷後、ペレット状に切断して成形した。
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。
(実施例2)
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。
(実施例3)
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。
(比較例1)
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。
(比較例2)
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。
ここで、熱可塑性エラストマー組成物は、カーボンブラックを15.0重量%含み、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: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=30:70(重量基準)であり、ポリプロピレン、滑剤、造核剤は実施例1と同様ものを用いた。
その後、樹脂組成物をストランド状に押出し、水冷後ペレット状に成形した。
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。
(比較例3)
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。
(比較例4)
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。
(独立気泡率の測定方法)
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(cm)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(cm)を算出する。なお、試験片を構成する樹脂の密度をρg/cm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)
(平均セル径の測定方法)
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。
(評価)
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。
(見掛け密度の測定方法)
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/cm)=試験片の質量/試験片の体積
(80%圧縮時の反発力の測定方法)
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(1cm)当たりに換算して反発力(N/cm)とした。
(表面被覆率の測定方法)
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。
(厚み回復率の測定方法)
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
(透過率の測定方法)
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。
(防塵性の測定方法)
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。
圧縮率は、アルミニウムスペーサ23を利用して調整した。評価容器2に備えた粉末供給部25に粉塵としてのコーンスターチを0.1g(粒子径:17μm)入れて、評価容器2を、図2に示すドラム式落下試験器(回転式落下装置)1に入れ、1rpmの速度で回転させた。
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。
表1によれば、実施例の樹脂発泡体は、柔軟性を有しているとともに、優れた遮光性と防塵性能を発現していることが確認された。
本発明は、電子機器等の内部絶縁体、緩衝材、遮音材、防塵材、衝撃吸収材、遮光材、断熱材、食品包装材、衣用材、建材用等として有用な、クッション性及び歪回復性に優れ、高発泡倍率を有する樹脂発泡体及び発泡材であり、特に、携帯電話、携帯型情報端末機、LCD等の表示部周り等、より詳細には、LCDと筐体(窓部)との間など、種々の部材に広く利用することができる。
1 ドラム式落下試験器
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)

  1. 23℃での80%圧縮時の反発力が0.1〜5.0N/cm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。
  2. 見掛け密度が0.01〜0.20g/cmである請求項1記載の樹脂発泡体。
  3. 樹脂発泡体を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項1又は2に記載の樹脂発泡体。
  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請求項1〜3のいずれか1つに記載の樹脂発泡体。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  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請求項8に記載の発泡材。
  10. 粘着層が、アクリル系粘着剤により形成されている請求項8又は9記載の発泡材。
  11. 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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