CN103068576B - 形状保持膜及其制造方法、叠层膜、叠层带、粘着膜、粘着带、各向异性导热膜以及形状保持纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供形状保持性优异,同时拉伸弹性模量高,并且耐纵裂性良好的形状保持膜。一种形状保持膜,其具备:包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含高分子材料的至少一层软质层,乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,高分子材料的熔点Tm2低于乙烯系聚合物的熔点Tm1,拉伸弹性模量为10~50GPa,由180°弯曲试验得到的恢复角度为65°以下。

Description

形状保持膜及其制造方法、叠层膜、叠层带、粘着膜、粘着带、各向异性导热膜以及形状保持纤维
技术领域
本发明涉及形状保持膜及其制造方法、叠层膜、叠层带、粘着膜、粘着带、各向异性导热膜以及形状保持纤维。
背景技术
在装有杯面、布丁等食品的容器中,要求在打开盖时可以保持其打开的形状,并且在关闭盖时可以保持关闭的形状(形状保持性)。作为用于这样的容器的盖材,以往使用了铝等。然而,因为铝分开废弃费时费力、不能用于在容器中装入水等再用微波炉进行加热的制品等理由,所以研究了树脂制的形状保持膜。
作为树脂制的形状保持膜,提出了例如将聚乙烯单轴拉伸而得的膜(例如,参照专利文献1)。此外,已知聚乙烯的单轴拉伸膜除了用作形状保持膜以外,还用作食品包装用的易撕裂性膜(例如,参照专利文献2)。
另外,报告了通过将叠层有光泽层的单轴拉伸聚乙烯膜进行微切(microslit),来获得具有形状保持性的树脂纤维(例如,参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-153361号公报
专利文献2:日本特开2004-181878号公报
专利文献3:日本特开2009-30219号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,即使是专利文献1等中所提出的形状保持膜,也不能说形状保持性、拉伸弹性一定充分高。此外,这些形状保持膜有沿着其拉伸方向(纵向)易于破裂这样的问题。
另外,对于形状保持纤维,除了要求更高的形状保持性以外,还要求与其用途相对应的适当的弹性模量、导热率等。例如,对于用作构成织物的纤维的形状保持纤维,要求能够织入的程度的弹性模量。此外,在将该织物用作衣服等的情况下,有时对形状保持纤维要求高导热率。
作为导热性高的纤维,已知碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。然而,它们不仅昂贵,而且是弹性模量非常高的纤维,难以织入为织物。
另一方面,虽然考虑到便宜的通用聚乙烯的特性粘度[η]低,可以制成低弹性模量的纤维,但熔融纺丝性差。因此,通用聚乙烯虽然有作为芯鞘结构的纤维的芯材料或鞘材料的情况,但通常难以用聚乙烯单一成分制成纤维。此外,关于使鞘材料为聚乙烯的芯鞘结构的纤维,虽然具有一定的导热性但是还不充分,此外难以对使芯材料或鞘材料为聚乙烯的芯鞘结构的纤维赋予形状保持性。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而提出的。即,第一发明的课题是,提供形状保持性优异,同时拉伸弹性模量高,并且耐纵裂性良好的形状保持膜,使用了该形状保持膜的叠层膜、叠层带、粘着膜、粘着带和各向异性导热膜以及该形状保持膜的制造方法。此外,第二发明的课题是,提供形状保持性优异,同时在能够编织为织物的范围内具有拉伸弹性模量,并且具有高导热率的形状保持纤维。
用于解决课题的方法
即,根据本发明,可提供以下所示的形状保持膜、形状保持膜的制造方法、叠层带、各向异性导热膜和形状保持纤维。
[1]一种形状保持膜,其具备:包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含高分子材料的至少一层软质层,上述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,上述高分子材料的熔点Tm2低于上述乙烯系聚合物的熔点Tm1,拉伸弹性模量为10~50GPa,由180°弯曲试验得到的恢复角度为65°以下。
[2]根据上述[1]所述的形状保持膜,其为在上述基材层的一面上直接叠层有上述软质层的叠层体。
[3]根据上述[1]所述的形状保持膜,其为具有两层上述基材层,并且在两层上述基材层之间夹持有上述软质层的叠层体。
[4]根据上述[1]~[3]的任一项所述的形状保持膜,上述高分子材料的熔点Tm2比上述乙烯系聚合物的熔点Tm1低5℃以上。
[5]根据上述[1]~[4]的任一项所述的形状保持膜,上述高分子材料的熔点Tm2为125℃以下。
[6]根据上述[1]~[5]的任一项所述的形状保持膜,上述高分子材料为选自由烃系塑料、乙烯基系塑料和热塑性弹性体所组成的组中的至少一种。
[7]根据上述[1]~[6]的任一项所述的形状保持膜,上述软质层的厚度的总和为上述基材层的厚度的总和的5~40%。
[8]根据上述[1]~[7]的任一项所述的形状保持膜,其为单轴拉伸膜。
[9]根据上述[8]所述的形状保持膜,拉伸方向上的拉伸弹性模量为10~50GPa,与上述拉伸方向大致正交的方向上的拉伸弹性模量为6GPa以下。
[10]根据上述[1]~[9]的任一项所述的形状保持膜,其厚度为20~100μm。
[11]一种形状保持膜的制造方法,其为上述[1]~[10]的任一项所述的形状保持膜的制造方法,所述制造方法包括下述工序:第一工序,获得坯膜,所述坯膜具备:包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含高分子材料的至少一层软质层,上述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,上述高分子材料的熔点Tm2低于上述乙烯系聚合物的熔点Tm1;以及第二工序,以使拉伸倍率为10~30倍的方式拉伸上述坯膜。
[12]一种叠层带,其具备:上述[1]~[10]的任一项所述的形状保持膜,和在上述形状保持膜的至少一面的一部分或全部上配置的粘着层。
[13]一种各向异性导热膜,其包含上述[1]~[10]的任一项所述的形状保持膜。
[14]一种形状保持纤维,其具备:包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含高分子材料的至少一层软质层,上述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,上述高分子材料的熔点Tm2低于上述乙烯系聚合物的熔点Tm1,纤维方向的拉伸弹性模量为10~50GPa,由相对于纤维方向的90°弯曲试验得到的恢复角度为35°以下。
发明的效果
本发明的形状保持膜的形状保持性优异,同时拉伸弹性模量高,并且耐纵裂性良好。此外,本发明的形状保持纤维的形状保持性优异,同时在能够编织为织物的范围内具有拉伸弹性模量,并且具有高导热率。
附图说明
图1为表示由180°弯曲试验得到的恢复角度的测定方法的示意图。
图2为表示包装材的一例的立体图。
图3为表示热源、各向异性导热膜和放热体的位置关系的一例的示意图。
图4为表示组装有本发明的各向异性导热膜的电子设备的一例的示意图。
图5为表示组装有本发明的各向异性导热膜的电子设备的一例的示意图。
图6为表示由90°弯曲试验得到的恢复角度的测定方法的示意图。
图7为表示由实施例1获得的单轴拉伸膜的截面的光学显微镜照片。
图8为相对于膜中的低熔点材料的比例(重量%)绘制撕裂强度(mN)而得的图。
图9为相对于膜中的低熔点材料的比例(重量%)绘制恢复角度(°)而得的图。
具体实施方式
1.形状保持膜
本发明的形状保持膜具备:包含特定的乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含其熔点低于上述乙烯系聚合物的熔点的高分子材料(低熔点材料)的至少一层软质层。以下,对每个构成要件分别进行说明。
(基材层)
基材层中包含特定的乙烯系聚合物。另外,基材层优选为由乙烯系聚合物形成的层。该乙烯系聚合物为乙烯均聚物或乙烯-α-烯烃共聚物。通过使乙烯与少量的α-烯烃共聚,从而可以提高成形加工性。与乙烯共聚的α-烯烃为碳原子数3~6的α-烯烃。碳原子数3~6的α-烯烃的例子中包括丙烯、1-丁烯和1-己烯等,优选为丙烯。乙烯-α-烯烃共聚物所包含的α-烯烃单元的比例低于2重量%,优选为0.05~1.5重量%。
乙烯系聚合物的密度为900kg/m3以上、优选为930kg/m3以上、更优选为950kg/m3以上,可以是通用的高密度聚乙烯(HDPE)。如果密度低于900kg/m3,则难以通过拉伸而获得形状保持性。另一方面,如果密度过高,则难以通过熔融制膜而成形为膜状。因此,关于乙烯系聚合物的密度的上限,没有特别限定,实质上为970~980kg/m3左右。另外,在基材层为由乙烯系聚合物形成的层的情况下,乙烯系聚合物的密度为基材层的密度。乙烯系聚合物(基材层)的密度可以按照JIS K7112D法,使用乙醇/水作为浸渍液来进行测定。
表示乙烯系聚合物的分子量分布的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)为5~20,优选为6~16,更优选为7~14。如果分子量分布过窄,则拉伸性降低,因此难以以高拉伸倍率进行拉伸。另一方面,如果分子量分布过宽,则低分子量成分变多,因此有时所得的膜的机械强度降低,或污染拉伸机而生产性降低。
乙烯系聚合物的分子量分布(Mw/Mn)可以通过凝胶渗透色谱(GPC)进行测定。
乙烯系聚合物的在190℃、2160g荷重时的熔体流动速率(MFR)优选为0.1~3.0g/10min,更优选为0.5~1.5g/10min。如果乙烯系聚合物的MFR在上述数值范围内,则熔融制膜时具有适度的流动性,因此易于获得均匀的膜厚的膜。
这样为较高密度且具有适当的分子量分布的乙烯系聚合物易于成形为膜状,并且能够高拉伸,因此易于获得优异的形状保持性。
在基材层中,在不损害本发明的效果的范围内,可以进一步包含上述乙烯系聚合物以外的热塑性树脂,也可以进一步包含各种添加剂。各种添加剂的例子中包括着色颜料、无机填充剂、抗氧化剂、中和剂、润滑剂、抗静电剂、抗粘连剂、耐水剂、防水剂、抗菌剂、加工助剂(蜡等)等。
无机填充剂为例如玻璃纤维、玻璃珠、滑石、二氧化硅、云母、碳酸钙、氢氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化钛、氧化钙、硅酸钙、硫化钼、氧化锑、粘土、硅藻土、硫酸钙、石棉、氧化铁、硫酸钡、碳酸镁、白云石、蒙脱石、膨润土、铁粉、铝粉、炭黑等。加工助剂为例如低分子量聚烯烃、脂环族聚烯烃等蜡等。
加工助剂、抗静电剂的含有比例可以为例如5重量%以下,优选为1重量%以下。无机填充剂、着色颜料的含有比例可以为例如10重量%以下,优选为5重量%以下。
(软质层)
软质层中包含高分子材料。另外,软质层优选为由高分子材料形成的层。
高分子材料的熔点Tm2低于构成基材层的乙烯系聚合物的熔点Tm1。这样,通过使用与基材层的构成材料相比低熔点的高分子材料(低熔点材料)来形成软质层,从而显著地提高所得的形状保持膜的耐纵裂性。
高分子材料的熔点Tm2比乙烯系聚合物的熔点Tm1优选低5℃以上,更优选低40℃以上。如果高分子材料的熔点Tm2与乙烯系聚合物的熔点Tm1之差过小,则难以提高所得的形状保持膜的耐纵裂性。此外如后所述,倾向于难以在基材层不易熔融而软质层易于熔融的温度下进行单轴拉伸。另外,高分子材料的熔点Tm2通常为125℃以下,优选为90℃以下。
作为高分子材料,可举出烃系塑料、乙烯基系塑料和热塑性弹性体。这些高分子材料可以一种单独使用或二种以上组合使用。
作为烃系塑料的具体例,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。作为乙烯基系塑料的具体例,可举出聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏1,1-二氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯等。此外,作为热塑性弹性体的具体例,可举出苯乙烯-丁二烯系、聚烯烃系、聚氨酯系、聚酯系、聚酰胺系、聚氯乙烯系、离子交联聚合物等。
从加工性的观点出发,高分子材料优选其熔点接近于构成基材层的乙烯系聚合物的熔点的高分子材料。具体而言,优选为聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚、聚烯烃系热塑性弹性体。另一方面,从粘接性的观点出发,高分子材料优选其分子结构与构成基材层的乙烯系聚合物的分子结构近似的高分子材料。具体而言,优选为聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚、聚烯烃系热塑性弹性体。此外,为了使软质层作为粘着层起作用,优选具有粘性的高分子材料。具体而言,优选为聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚、聚烯烃系热塑性弹性体。
其中,作为高分子材料,优选为热塑性弹性体,具体而言,优选为使选自由乙烯、丙烯、1-丁烯和1-己烯所组成的组中的至少二种α-烯烃共聚而成的α-烯烃共聚物。作为该α-烯烃共聚物,优选为乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α-烯烃共聚物或乙烯-丙烯共聚物。与乙烯或丙烯共聚的α-烯烃共聚物的碳原子数为4~6。作为该α-烯烃共聚物,更具体而言,更优选为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-己烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、丙烯-1-己烯共聚物、1-丁烯-1-己烯共聚物。更具体而言,可举出商品名“Tafmer A”(三井化学社制,注册商标)、商品名“Tafmer P”(三井化学社制,注册商标)。
软质层中,在不损害本发明的效果的范围内,可以进一步包含上述高分子材料以外的热塑性树脂,也可以进一步包含各种添加剂。各种添加剂的具体例以及它们的含有比例与上述基材层的情况同样。
(形状保持膜)
本发明的形状保持膜具有上述基材层和软质层。基材层与软质层可以介由粘接层而叠层,也可以不介由粘接层等中间层而直接叠层。另外,不存在粘接层等无助于形状保持性的层而在基材层的一面上直接叠层软质层,由于形状保持性提高,因此优选。
此外,形状保持膜可以制成具有两层基材层,并且在两层基材层(例如,基材层(A)和基材层(B))之间夹持有软质层的叠层体。通过制成这样的三层结构的叠层体,从而难以发生在拉伸时软质层粘附在辊上等不良状况,制造效率提高,因此优选。另外,在具有两层基材层的情况下,构成这两层基材层的乙烯系聚合物的种类可以相同也可以不同。
本发明的形状保持膜,由包含乙烯系聚合物的基材层表现优异的形状保持性,同时通过将该基材层与包含高分子材料(低熔点材料)的软质层进行组合(叠层)来表现优异的耐纵裂性。一般而言,为了对形状保持性的膜赋予耐纵裂性,如果在膜的构成材料中配合低熔点材料等,则所得的膜的耐纵裂性提高,另一方面,形状保持性倾向于受损害。与此相对,在本发明的形状保持膜中,不是在基材层的构成材料中配合(混入)低熔点材料,而是将包含低熔点材料的软质层与基材层进行叠层。由此,本发明的形状保持膜的耐纵裂性显著地提高,同时形状保持性不受损害而维持在高水平。
软质层的厚度的总和优选为基材层的厚度的总和的5~40%,更优选为10~35%,特别优选为15~30%。通过使软质层的厚度的总和相对于基材层的厚度的总和的比例在上述数值范围内,从而形状保持性与耐纵裂性的平衡变得良好。因此,如果软质层过厚,则形状保持性倾向于降低。另一方面,如果软质层过薄,则耐纵裂性倾向于降低。
形状保持膜的厚度优选为20~100μm,优选为25~70μm。
将具有上述那样的基材层和软质层的坯膜以一定以上的高拉伸倍率拉伸(优选为单轴拉伸)而得的形状保持膜具有高拉伸弹性模量。形状保持膜的拉伸弹性模量优选为10~50GPa,更优选为13~50GPa。如果形状保持膜的拉伸弹性模量低于10GPa,则难以获得充分的形状保持性。另一方面,如果拉伸弹性模量超过50GPa,则有时膜变脆。形状保持膜的拉伸弹性模量可以通过拉伸倍率来进行调整。例如,如果提高拉伸倍率,则可以提高形状保持膜的拉伸弹性模量。
此外,关于将具有上述那样的基材层和软质层的坯膜以一定以上的高拉伸倍率拉伸(优选为单轴拉伸)而得的形状保持膜,拉伸方向(X方向)上的拉伸弹性模量高,与X方向大致正交的方向(Y方向)上的拉伸弹性模量低。另外,在形状保持膜为单轴拉伸膜的情况下,所谓X方向,为单轴拉伸方向,所谓Y方向,为与上述单轴拉伸方向大致正交的方向。在本发明中所谓“大致正交”,是指交叉角度实质上为90°,不仅包括90°,还包含从90°若干偏离的范围。本发明的形状保持膜的拉伸方向可以确认为例如用光学显微镜等观察到的聚乙烯系聚合物的分子链的伸展方向。
形状保持膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)的拉伸弹性模量优选为10~50GPa,更优选为13~40GPa。如果X方向的拉伸弹性模量在上述数值范围内,则可以将形状保持膜适当地用作后述的各向异性导热膜。如果X方向的拉伸弹性模量低于10GPa,则难以获得充分的形状保持性、高导热性。另一方面,如果X方向的拉伸弹性模量超过50GPa,则有时膜变脆。
形状保持膜的Y方向(低拉伸弹性模量方向)的拉伸弹性模量优选为6GPa以下。如果超过6GPa,则Y方向的导热性相对于X方向的导热率相对提高,导热率的各向异性降低,因此难以用作后述的各向异性导热膜。另外,形状保持膜的Y方向的拉伸弹性模量依赖于形状保持膜中作为主成分所包含的树脂的种类,不会根据(X方向的)拉伸倍率而大幅变化。
形状保持膜的拉伸弹性模量可以按照JIS K7161的方法进行测定。即,切割形状保持膜,准备宽度(与聚乙烯的分子链的伸展方向正交的方向)10mm、长度(聚乙烯的分子链的伸展方向)120mm的长条状的试验片;使用拉伸试验机,在温度23℃、夹盘间距离100mm、拉伸速度100mm/分钟的条件下,测定试验片的拉伸弹性模量即可。
本发明的形状保持膜由于具有高拉伸弹性模量,因此具有优异的形状保持性。形状保持膜的由180°弯曲试验得到的恢复角度为65°以下,优选为50°以下。另外,关于恢复角度的下限值,没有特别限定,实质上为5°左右。
形状保持膜的由180°弯曲试验得到的恢复角度可以如下进行测定。即,可以如下测定:(1)准备宽度(与拉伸方向正交的方向)10mm、长度(拉伸方向)50mm的试样片,(2)将试样片以沿着板材的下面、端面和上面弯折成180°的状态保持约30秒(参照图1(A)),(3)测定解除弯折状态的保持状态30秒后的、试样片与板材的上面所成的角度θ(参照图1(B))。180°恢复角度的测定可以在温度23℃、湿度55%RH的条件下进行。
本发明的形状保持膜具有优异的耐纵裂性。具体而言,本发明的形状保持膜的撕裂强度(与聚乙烯的分子链的伸展方向大致平行地撕裂所需要的力)优选为50mN以上,更优选为200mN以上。另外,关于上述撕裂强度的上限,没有特别限定,越高越优选,但实质上为2000mN左右。
形状保持膜的撕裂强度可以如下进行测定。即,使用撕裂试验机(例如,Elmendorf撕裂试验机(东洋精机制作所社制,F.S=1000mN)等),测定将下述试验片与聚乙烯的分子链的伸展方向平行地撕裂时所需要的力即可,所述试验片是将在尺寸:63mm宽×75mm长的膜片中引入了长度20mm的切口的膜片重叠16片而得到的。
2.形状保持膜的制造方法
本发明的形状保持膜可以通过下述制造方法来制造,所述制造方法具有:(1)第一工序,获得具备包含乙烯系聚合物的至少一层基材层和包含高分子材料的至少一层软质层的坯膜;(2)第二工序,以使拉伸倍率为10~30倍的方式拉伸(优选为单轴拉伸)该坯膜。
坯膜可以如下获得:例如,使构成基材层和软质层的原料用挤出机分别熔融混炼后,从模具中排出,接着用冷却辊进行冷却固化。冷却辊的温度只要为可以将熔融树脂一定程度固化的温度即可,例如为80~120℃左右。坯膜的厚度为例如200~1000μm左右。
将所得的坯膜排放至辊拉伸机中,用预热辊预热后,在MD方向上拉伸。从提高制造效率方面出发,优选将坯膜预热后,立即在MD方向上拉伸。拉伸优选为拉伸单轴拉伸。本说明书中所谓“单轴拉伸”,是指单轴方向的拉伸,但在不损害本发明的效果的程度,可以在与单轴方向不同的方向上拉伸。其原因是,根据所用的拉伸设备,有时即使要在单轴方向上拉伸,也会在与单轴方向不同的方向上实质上被拉伸。
拉伸倍率为10倍以上,优选为15~30倍。如果拉伸倍率低于10倍,则拉伸弹性模量未充分地提高,不能获得充分的形状保持性。
为了实现这样的高拉伸倍率下的拉伸,适当地调整预热、拉伸时的加热温度、特别是可以在膜的厚度方向上均匀地加热变得重要。采用预热辊的预热温度只要是可以使坯片为适合于拉伸的柔软性的温度即可,可以为例如120~140℃。
拉伸时的温度优选为超过(2)软质层所包含的高分子材料的熔点Tm2,并且低于(1)基材层所包含的乙烯系聚合物的熔点Tm1的温度。如果拉伸时的温度低于软质层所包含的高分子材料的熔点Tm2,则柔软的软质层不能熔融,难以将坯膜拉伸到可以充分赋予形状保持性程度的倍率。另一方面,如果拉伸时的温度高于基材层中包含的乙烯系聚合物的熔点Tm1,则通过拉伸上述乙烯系聚合物的分子链,不能与拉伸方向大致平行地伸展,不能提高拉伸后的膜的形状保持性。拉伸可以如下进行:例如一边将坯膜加热至120~140℃,一边在即将拉伸前的预热辊与拉伸辊之间设圆周速度差。拉伸速度没有特别限制,可以为100~1000%/秒。拉伸时的膜的加热可以为辊加热,也可以为光加热,但从易于在膜的厚度方向上均匀地加热的方面出发,优选为光加热。
光加热可以通过向坯膜的表面从光源照射光来进行。光源优选为可以在坯膜的厚度方向上尽量均匀地加热的光源,为例如近红外区域的波长成分多的卤灯、激光器和远红外线加热器等。此外,为了在高拉伸倍率下也进行稳定的拉伸,优选将照射至坯膜的光利用曲面反射板等在MD方向(拉伸方向)上聚光至1cm以下,在坯膜的TD方向(宽度方向)上线状地加热。
为了在拉伸中不使膜滑动,优选在预热辊和拉伸辊中分别按压夹辊。此外,对于拉伸后的拉伸膜可以根据需要实施退火处理。退火处理可以使拉伸片与加热辊接触来进行。
3.形状保持膜的用途
本发明的形状保持膜如上所述具有优异的形状保持性。因此,本发明的形状保持膜优选用作各种包装材、特别是食品用的包装材。食品用的包装材可以为密闭杯面、布丁等的容器的盖材,也可以为包装快餐点心、袋装食品等的袋材。
(叠层膜、叠层带)
此外,还优选制成在形状保持膜的至少一面的一部分或全部上配置有粘着层、粘接层、热封层、绝热层、耐热层、耐候(耐光)层、耐化学品层、阻气层、缓冲层、印刷层、导电层、剥离(脱模)层、光反射层、光催化剂层、发泡体、纸、木材、无纺布、金属、陶瓷等赋予了各种功能的层的叠层膜、叠层带。
(粘着膜、粘着带)
此外,在叠层膜、叠层带中,配置有粘着层的粘着膜、粘着带特别发挥本发明的形状保持膜的优异的形状保持性和耐纵裂性,可以用于例如,收缩带、捆包用带、捆扎用带(线束捆扎用等)、包装用带、办公用带、生活用品用带(纸尿布用、体育用等)、掩蔽带(涂装用、养护用等)、表面保护用带(光学用、FPC用保护膜等)、防蚀用带、电绝缘用带、两面带、医疗用带(橡皮膏等)、电气电子设备用带、识别用带、装饰用带(介质用、图形显示用、标记用等)、建筑建材用带(热线遮蔽用、隔音用、玻璃飞散防止用)、汽车用带、导热带(放热带等)、标签、封条等。
(包装材)
本发明的形状保持膜由于具有优异的形状保持性和耐纵裂性,因此适合作为例如食品类、洗涤剂类等的包装材、各种重装用的包装材。此外,如果为不含铝箔等金属箔的包装材,则还适合作为微波炉中的加热烹调用的包装材。
即,包装材为包含上述形状保持膜的袋状体或筒状体。袋的形态没有特别限制,包括咖啡、茶叶、拉面等所使用的小物袋、袋装食品、香波等所使用的立式袋(自立性包装袋)、快餐点心等所使用的枕式包装等。
图2为表示袋状的包装材的一例的立体图。如图2所示,包装材15的开口面P以与构成包装材的形状保持膜的拉伸方向交叉的方式(优选为大致正交)设置。所谓包装材15的开口面P,为包含开口部15A的平面。所谓大致正交,当然包括交叉角度为90°的情况,还包括从90°若干偏离的范围。
构成包装材15的形状保持膜在与拉伸方向平行的方向上显示高形状保持性。因此,通过将包装材15的开口部15A以其开口面P与形状保持膜的拉伸方向优选大致正交的方式来形成,从而可以使包装材15以自立的状态放置,或仅通过将开口部15A弯折就可以将袋密闭。
这样的包装材可以经过下述工序来获得:(1)准备形状保持膜的工序,(2)使形状保持膜彼此重叠或使形状保持膜与其它膜(片)重叠的工序,以及(3)将重叠的形状保持膜的一部分密封来获得包装材的工序。其它膜(片)可以为例如热塑性树脂的片等。
使形状保持膜彼此重叠的方法中包括:使一片形状保持膜弯折而重叠的方法;使二片形状保持膜贴合的方法。
使重叠的形状保持膜的一部分密封来制成包装材。密封可以为采用粘接剂的密封,也可以为热封,但优选为热封。热封温度只要为可以将形状保持膜彼此、或形状保持膜与其它膜(片)粘接的温度即可,为例如100~300℃左右。密封强度可以通过热封温度、热封次数、热封时间等进行调整。
热封方法可以为公知的方法,可以为例如条密封(bar seal)、旋转辊密封、瞬间密封(impulse seal)、高频密封和超声波密封等。
包含本发明的形状保持膜的包装材具有高形状保持性和耐纵裂性。因此,可以以自立的状态放置,或通过仅将袋的开口部弯折就可以将袋密闭。
在上述那样的包装材所用的形状保持膜的至少一面上,可以配置例如,阻气层、保护层、热封层等其它层。阻气层可以为金属层或树脂层,但从轻量且阻气性高等方面出发,优选为铝箔层。铝箔层的厚度只要为可获得阻气性的程度即可,可以为5~20μm左右。
构成保护层的树脂没有特别限制,从可以提高印刷性、强度等方面出发,优选为聚酯、聚乙烯、聚丙烯和尼龙等。聚酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚丙烯优选为双轴拉伸聚丙烯(OPP),尼龙优选为双轴拉伸尼龙(ONy)。
其中,作为保护层,优选使用双轴拉伸PET膜。然而,由于双轴拉伸PET膜的回弹性(反弹性)高,因此如果变厚,则易于损害形状保持性。另一方面,由于双轴拉伸聚丙烯膜(OPP)的刚性高但回弹性低,因此可以不损害形状保持性而提高形状保持膜的刚性、耐破袋性。因此,通过包含双轴拉伸聚丙烯膜,并且使双轴拉伸PET膜尽量地薄,从而可以获得保持形状保持性,同时刚性和机械强度优异的形状保持膜。
保护层可以为单层,也可以为多层。关于保护层(单层)的厚度,如果为聚酯,则可以为5~20μm左右,如果为聚丙烯,则可以为10~30μm左右。
构成热封层的树脂可以为直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、无拉伸聚丙烯(CPP)、离子交联聚合物和聚苯乙烯等。热封层的厚度优选为10~70μm。
包装材所用的形状保持膜,虽然与用途有关,但优选包含由形状保持膜形成的层(形状保持膜层)和保护层,优选进一步包含阻气层。形状保持膜层可以配置在最表面,也可以配置在中间,但优选配置在最表面。其原因是,形状保持膜层不仅具有高形状保持性,而且还显示热封性、(由表面的凸凹结构得到的)印刷性。例如,如果将形状保持膜层配置在包装材的内表面,则可以将包装材热封,或对包装材的内侧的面实施印刷。如果将形状保持膜层配置在包装材的外表面,则可以容易地对包装材的外侧的面实施印刷。
(各向异性导热膜)
此外,本发明的形状保持膜由于在X方向(拉伸方向)上具有高拉伸弹性模量,因此在X方向上具有高导热率。因此,本发明的形状保持膜可以用作各向异性导热膜。由于各向异性导热膜的X方向(拉伸方向)的导热率通常超过3.0W/mK,因此即使不添加导热性的填料等也可以实现高导热率。因此,使用了本发明的形状保持膜的各向异性导热膜与添加了导热性填料等的以往的导热膜相比柔软,即使薄也具有充分的导热性。
各向异性导热膜的、各向异性地传导热的性质依赖于从X方向的导热率和Y方向的导热率导出的比(X方向的导热率/Y方向的导热率)。因此,各向异性导热膜的X方向的导热率/Y方向的导热率优选为超过1且60以下。
各向异性导热膜的X方向的导热率如下进行测定。(1)切割各向异性导热膜,准备长度(拉伸方向:X方向)30mm、宽度(与拉伸方向垂直的方向:Y方向)3mm的长条状样品。(2)在长条状样品的一面蒸镀受光膜(Bi薄膜,厚度:约),制成试验样品。(3)使用以光交流法作为原理的热扩散率测定装置(LaserPIT,Ulvac理工社制),测定在温度25℃时的试验样品的长度方向(X方向)的热扩散率α(m2/s)。(4)另一方面,通过差示扫描量热测定(DSC)法,测定长条状样品的比热Cp(J/(kg·K))和密度ρ(kg/m3)。(5)将各测定值代入下述式,求出导热率λ(W/mK)。
导热率λ=α×ρ×Cp
各向异性导热膜的Y方向的导热率只要如下进行测定即可:除上述(1)中的各向异性导热膜的长条状样品以外,准备长度(与拉伸方向垂直的方向:Y方向)30mm、宽度(拉伸方向:X方向)3mm的长条状样品;测定使用了该长条状样品的试验样品的长度方向(Y方向)的热扩散率,除此以外,与上述同样地操作进行测定。
各向异性导热膜的厚度优选为20~100μm,更优选为30~40μm。如果各向异性导热膜的厚度薄于20μm,则将各向异性导热膜弯曲或折叠地收纳时膜易于破损。另一方面,如果各向异性导热膜的厚度厚于100μm,则膜变得刚直,难以在电子设备等的狭窄空间中以弯折的状态进行收纳。
各向异性导热膜的形状理论上可以基于X方向的导热率/Y方向的导热率之比来决定。各向异性导热膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)的长度L1与Y方向(低拉伸弹性模量方向)的长度W1之比L1/W1优选为60以下。其原因是,如果L1/W1超过60,则由热源产生的热没有传导至各向异性导热膜的X方向的端部,不能放热。此外其原因是,如果W1过小,则不能抑制各向异性导热膜的Y方向的热的传导。
然而,各向异性导热膜的形状实际上如后所述也可根据热源温度和环境温度、热源和放热体的配置而改变。例如,在假定为在各向异性导热膜的中央部配置100℃的热源、在室温(约23℃)下从各向异性导热膜的X方向的两端部(放热体)放热的情况下,如果各向异性导热膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)的长度L1与Y方向(低拉伸弹性模量方向)的长度W1之比L1/W1为2.0以下,优选为1.9以下,则可以选择性地在各向异性导热膜的X方向上进行热发散,并可以在Y方向上使热难以发散。
这样,各向异性导热膜由于在X方向和Y方向上导热率不同,因此优选切出成L1/W1为上述范围那样的形状。切出成这样的形状的各向异性导热膜可以在X方向(高拉伸弹性模量方向)上传导热,同时抑制热向Y方向(低拉伸弹性模量方向)的传导。
此外关于各向异性导热膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)的长度L1与Y方向(低拉伸弹性模量方向)的长度W1之比L1/W1,从X方向的导热率/Y方向的导热率之比出发,优选超过1.0,优选为1.6以上。其原因是,在电子设备等的热源的周边的各向异性导热膜的配置空间有限的情况下,如果各向异性导热膜的Y方向长度W1(相对于X方向长度X1)过大,则难以在热源的周边收纳各向异性导热膜。
各向异性导热膜的形状可以为矩形,也可以为矩形以外的形状。各向异性导热膜的X方向的长度L1表示X方向中最大的长度;Y方向的长度W1表示Y方向中最大长度。
各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度可以根据热源的温度而适当变更。如果热源的温度高,则由热源产生的热的传导区域增大,因此各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度(同时保持上述L1/W1之比)增大。如果热源的温度低,则由热源产生的热的传导区域减小,因此各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度(同时保持上述L1/W1之比)减小。无论如何,各向异性导热膜的X方向的长度只要是至少可以使热传导至放热体的长度即可。
使用了本发明的形状保持膜的各向异性导热膜,如上所述,具有高形状保持性和导热性,并且具有柔软性,因此收纳性也优异。因此,本发明的各向异性导热膜可以优选用于各种电子设备;特别是在热源的周边没有充分的空间的电子设备中的放热装置。在这样的放热装置中,可以防止向不耐热的电路传导来自热源的热,同时可以向放热体高效地传导热。
可使用各向异性导热膜的电子设备的例子中包括各种家电、照明、PC、携带电话、智能手机、数字照相机、游戏机、电子纸、电动汽车和混合动力车等。电子设备中的热源没有特别限制,可举出例如晶体管、CPU、IC、LED和功率器件等。
此外,各向异性导热膜不仅具有良好的形状保持性和高导热率,而且此外实质上由树脂形成,因此冷感、触感优异。因此,本发明的各向异性导热膜不限于上述电子设备,还可以用于衣料(西服套装、工作服)、面罩、帽子和寝具等日用品。
此外,本发明的各向异性导热膜还可以在极低温的用途中使用。具体而言,可举出液体天然气、液体氢的输送、储存、操作所使用的阀等连接设备、手套等的构成材料;线性电动机车的低温部分的构成材料;保存血液成分、骨髓液、精子的体液、细胞等的冷冻保存容器;超导磁共振装置等的构成材料;火箭、宇宙输送系统所使用的构成材料;超高密度存储器、医用诊断装置、加速器、核聚变反应堆的构成材料。
其中,本发明的各向异性导热膜优选用作具有发热元件等热源的电子设备中的放热装置。即,放热装置具有:传导由热源产生的热的各向异性导热膜、和除去在该各向异性导热膜中传导的热的放热体。
放热体优选配置在各向异性导热膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)的一端或两端。放热体不仅可以在各向异性导热膜的X方向(高拉伸弹性模量方向)端部、而且可以在各向异性导热膜的平面内在X方向上配置多个。由此,可以提高放热装置的放热效率。
放热体没有特别限定,可以使用公知的放热体。放热体的例子中,可举出放热扇等冷却装置、冷却配管、以金属等导热高的材料制作的大面积的构件(例如放热板、散热件等)等。电子设备中的放热体可以为例如电子设备的壳体本身。
这样的放热装置可以采用任意的方法来制造。具体而言,可以通过将各向异性导热膜与放热体采用公知的方法进行连接来制造。各向异性导热膜与放热体的连接方法中包括:例如,使各向异性导热膜与放热体加热熔合的方法;使用公知的粘接剂进行固定的方法;将各向异性导热膜采用放热体所设置的固定单元夹住进行固定的方法等。另外,放热体和各向异性导热膜优选以各向异性导热膜(形状保持膜)的基材层与放热体相接的方式进行连接。
热源和各向异性导热膜不需要一定相接,但为了提高从热源的放热效率,优选热源与各向异性导热膜相接。
各向异性导热膜、热源和放热体的优选位置关系,如上所述,理论上可以基于X方向的导热率/Y方向的导热率之比来决定。因此,各向异性导热膜的X方向上的、从热源的向各向异性导热膜的投影部的中心或各向异性导热膜的与热源的接触部的中心到放热体的距离L2;与通过上述投影部的中心或接触部的中心并从各向异性导热膜的Y方向的一方的端部直至另一方的端部的距离W2之比L2/W2优选为30以下。其原因是,如果L2/W2超过30,则L2过大,难以使热传导至各向异性导热膜的X方向的端部所配置的放热体;或W2过小,不能抑制各向异性导热膜的Y方向的导热。
然而,各向异性导热膜、热源和放热体的实际的位置关系还可根据热源温度和环境温度而改变。例如,在室温(约23℃)下使用各向异性导热膜使由100℃的热源产生的热进行放热的情况下,只要各向异性导热膜的X方向上的、从热源的向各向异性导热膜的投影部的中心或各向异性导热膜的与热源的接触部的中心到放热体的距离L2,与通过上述投影部的中心或接触部的中心并从各向异性导热膜的Y方向的一方的端部到另一方的端部的距离W2之比L2/W2为1.0以下,优选为0.95以下,则可以选择性地使热在各向异性导热膜的X方向上发散,而在Y方向上可以使热难以发散。
本发明的各向异性导热膜,如上所述,X方向(高拉伸弹性模量方向)与Y方向(低拉伸弹性模量方向)上导热率不同。因此,通过以使L2/W2为上述范围的方式调整各向异性导热膜的形状,热源、各向异性导热膜和放热体的位置关系,从而可以易于将由热源产生的热在各向异性导热膜的X方向上高效地传导至放热体,难以在Y方向上传导。
图3为表示热源、各向异性导热膜和放热体的位置关系的一例的示意图。其中图3(A)为侧视图,图3(B)为俯视图。如图3所示,在发热元件等热源22的附近配置具有各向异性导热膜24和放热体26的放热装置20。各向异性导热膜24的X方向上的、从热源22的向各向异性导热膜24的投影部的中心22A到放热体26的距离以L2表示;通过热源22的向各向异性导热膜24的投影部的中心22A并从各向异性导热膜24的Y方向的一方的端部到另一方的端部的距离以W2表示。
通过以使L2/W2为上述范围的方式配置热源22、各向异性导热膜24和放热体26,从而由热源22产生的热在各向异性导热膜24的X方向(高拉伸弹性模量方向)上良好地传导,被放热体26除去。另一方面,由于难以在各向异性导热膜24的Y方向(低拉伸弹性模量方向)上传导热,因此各向异性导热膜24的附近的其它电路(不图示)不易由于热而破损。
各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度可以根据热源的温度而适当变更。如果热源的温度高,则由热源产生的热的传导区域增大,因此各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度在保持上述比率的同时增大。如果热源的温度低,则由热源产生的热的传导区域减小,因此各向异性导热膜的X方向的长度和Y方向的长度减小。
关于上述L2/W2,从X方向的导热率/Y方向的导热率之比出发,优选超过0.5,更优选为0.8以上。其原因是,在电子设备等的热源周边的空间不充分的情况下,如果各向异性导热膜的Y方向的长度W2(相对于X方向的长度L2)过大,则难以在热源的周边收纳各向异性导热膜。
各向异性导热膜的Y方向长度W2可以根据X方向的位置而不同。例如,可以增大与不耐热的器件接近的位置的各向异性导热膜的Y方向长度,减小其它位置的各向异性导热膜的Y方向的长度。
图4为表示组装有本发明的各向异性导热片的电子设备的一例的示意图。如图4所示,放热结构30具有:与印刷基板31上所配置的发热元件等热源32相接而配置,并且与印刷基板31面平行地配置的各向异性导热膜34;和以与各向异性导热膜34的与热源32相接的面相反侧的面相接的方式配置的放热体36。可以将各向异性导热膜34作为本发明的各向异性导热膜。图4中的各向异性导热膜34的长度方向为X方向(高拉伸弹性模量方向)。
在这样的放热结构30中,由于各向异性导热膜34的X方向的热导电性高,因此如箭头所示由热源32产生的热在X方向上流动而顺利地传导至放热体36。进而,在各向异性导热膜34中传导的热被放热体36除去。
图5为表示组装有本发明的各向异性导热片的电子设备的一例的示意图。在图5中,对与图4相同的功能或构件附上相同的符号。如图5所示,放热结构30’具有:以与印刷基板31的两面所配置的热源32A~32D分隔开,并且与印刷基板31交叉的方式配置的放热体36;以将热源32A和32B与放热体36连接的方式弯折配置的各向异性导热膜34A;和以将热源32C和32D与放热体36连接的方式弯折配置的各向异性导热膜34B。图5中的各向异性导热膜34A和各向异性导热膜34B的长度方向为X方向(高拉伸弹性模量方向)。
在这样的放热结构30’中,由印刷基板31的一面所配置的多个热源32A和32B产生的热在各向异性导热膜34A中在X方向(箭头方向)上顺利地传导,被放热体36除去。同样地,由印刷基板31的一面所配置的多个热源32C和32D产生的热在各向异性导热膜34B中在X方向(箭头方向)上传导,被放热体36除去。这样,由于各向异性导热膜34A和34B的柔软性高,形状保持性也高,因此可以保持如图5所示被弯折的形状。
4.形状保持纤维
本发明的形状保持纤维具备:包含乙烯系聚合物的至少一层基材层,和包含高分子材料的至少一层软质层。该“乙烯系聚合物”与上述的构成形状保持膜的基材层的乙烯系聚合物相同。此外,“高分子材料”与上述的构成形状保持膜的软质层的高分子材料相同。
本发明的形状保持纤维的粗细为200旦尼尔以下,优选为100旦尼尔以下,可以更细。在制成微复丝(micromultifilament)的情况下,优选为几旦尼尔。所谓旦尼尔,为以克单位表示9000米的纤维的质量。形状保持纤维的粗细强烈影响将纤维制成织物时的织物的手感(例如,柔软性)。此外,形状保持纤维的长度只要与其用途相对应地适当调整即可。
本发明的形状保持纤维具有优异的形状保持性。形状保持性以由90°弯曲试验得到的恢复角度表示。本发明的形状保持纤维的由相对于纤维方向90°弯曲试验得到的恢复角度为35°以下。形状保持纤维的由相对于纤维方向的90°弯曲试验得到的恢复角度看作是裁切成纤维前的膜(形状保持膜)的由90°弯曲试验得到的恢复角度。而且,形状保持膜的由90°弯曲试验得到的恢复角度可以如下进行测定。即,切割形状保持膜,准备宽度(与聚乙烯的分子链的伸展方向正交的方向)10mm、长度(聚乙烯的分子链的伸展方向)50mm的试样片60。然后,将试样片60在沿着钢材62的角部(由二个面62A、62B构成的角部)弯折成90°的状态下保持约5秒后(参照图6(A)),测定在使试样片60附着在构成角部的一面62A的状态下从构成角部的另一面62B使试样片60剥离而解除弯折状态时的、另一面62B与试样片60所成的角度θ(参照图6(B))。90°恢复角度的测定可以在温度23℃、湿度55%RH的条件下进行。
本发明的形状保持纤维的拉伸弹性模量为10~50GPa,优选为13~50GPa。如果形状保持纤维的拉伸弹性模量低于10GPa,则难以获得充分的形状保持性。另一方面,如果拉伸弹性模量超过50GPa,则有时纤维变脆,不能成形为织物。另外,形状保持纤维的拉伸弹性模量看作是裁切成纤维前的膜(形状保持膜)的拉伸弹性模量。
本发明的形状保持纤维通过裁切上述形状保持膜来获得。通过调整形状保持膜的单轴拉伸的拉伸倍率,从而可以调整所得的形状保持纤维的拉伸弹性模量。单轴拉伸的拉伸倍率越高,则越可以伸展聚乙烯的分子链并提高拉伸聚乙烯膜的拉伸弹性模量。
本发明的形状保持纤维在纤维长度方向上具有高导热性。具体而言,可以使纤维的长度方向的导热率为3~30W/mK,进一步可以为10~30W/mK。另外,形状保持纤维的导热率看作是裁切成纤维前的膜(形状保持膜)的导热率。
形状保持纤维的纤维长度方向的导热性可以根据纤维的制造工艺(后述)中的单轴拉伸的拉伸倍率进行调整。通过进行单轴拉伸,形状保持纤维所包含的聚乙烯在拉伸方向和与该拉伸方向垂直的方向上显示各向异性。单轴拉伸的拉伸倍率越高,则各向异性越高。具有各向异性的聚合物(特别是结晶性聚合物)的拉伸方向的导热性与具有各向同性的聚合物的导热性相比提高。
本发明的形状保持纤维可以用于各种用途。可以如金属线那样作为卡具使用;如果用作构成织物的纤维,则还可以对织物赋予形状保持性。
5.形状保持纤维的用途
作为本发明的形状保持纤维的用途的具体例,可举出各种衣料(衬衫、西服套装、运动夹克、罩衫、大衣、夹克、宽松膨腰女衫、工作夹克、背心、连衣裙、裤子、裙子、工作服、各种制服、短裤、内衣(长衬裙、衬裙、贴身背心、胸罩)、袜子、日本式短布袜、和服、带子料、金线织花的锦缎)、冷感衣料、领带、手帕、桌布、手套、护膝、胸衣、鞋类(运动鞋、长靴、凉鞋、草鞋、轻舞鞋、无帮拖鞋、拖鞋、芭蕾舞鞋、功夫鞋)、围巾、领结、披肩、眼罩、毛巾、袋物、包(大手提包、挎包、手提包、小挎包、购物袋、环保袋、背囊、后背包、运动包、波士顿式手提包、腰包、腰袋、second bag、手提式小皮包、小手提包、配饰手提包、妈妈包、晚宴包、日式服装包)、袋盒(化妆袋、纸巾盒、眼镜盒、笔盒、书皮、游戏机袋、钥匙盒、月票盒、烟盒、打火机盒)、钱包、帽子(带檐的帽子、无檐帽、大盖帽、猎帽、宽边高呢帽、宽沿帽、太阳帽、贝雷帽)、安全帽、头巾、腰带、围裙、桌布、杯垫、缎带、紧身胸衣、胸针、窗帘、壁布、座椅套、床单、被褥、被套、毛毯、枕头、枕套、沙发、床、篮子、各种包装材料、室内装饰品、汽车用品、自行车用品、婴儿车、儿童座椅、玩具、手工艺用品、假花、面罩、纱布、绷带、尿布、绳索、伞、雨衣、体育用品、护理用品、婴幼儿用品、医疗用品、生理用品、各种网、鱼网、水泥增强材、网版印刷用网眼织物、各种过滤器(汽车用、家电用)、各种筛、敷布(农业用、野餐垫)、土木工程用织物、建筑工程用织物、过滤布等。另外,可以使上述具体例的整体由本发明的形状保持纤维构成,也可以仅使要求形状保持性的部位由本发明的形状保持纤维构成。此外,可以与其它原材料贴合或缝合而组合构成。例如,可以与布、无纺布等组合使用。
此外,本发明的形状保持纤维具有轻量、强韧和变形容易等特性。因此,本发明的形状保持纤维及其织物可以适用于例如,作为采用了玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等的各种增强材料的用途。具体而言,可以用于航空机、汽车、电车等的增强、和它们的装备品等。特别是,本发明的形状保持纤维及其织物可以用于汽车的车身、气囊、安全带、车门、缓冲器、驾驶舱模块、扶手箱、手套箱等。
6.形状保持纤维的制造方法
本发明的形状保持纤维可以通过下述制造方法来制造,所述制造方法具有下述工序:(1)第一工序,获得具备包含乙烯系聚合物的至少一层基材层和包含高分子材料的至少一层软质层的坯膜,(2)第二工序,以使拉伸倍率为10~30倍的方式,在高于高分子材料的熔点Tm2的温度下将该坯膜进行拉伸(优选为单轴拉伸),(3)第三工序,将拉伸而得的形状保持膜用被称为微切(microslit)法的方法进行裁切。由于有时高密度的聚乙烯难以熔融纺丝,因此优选通过将膜解纤来进行纤维化。另外,上述第一工序和第二工序与上述的形状保持膜的制造方法中的第一工序和第二工序同样。
在第三工序中,所裁切的形状保持膜优选为具有两层基材层并且在两层基材层之间夹持有软质层的具有三层结构的叠层体。其原因是,这样的具有三层结构的叠层体与由基材层和软质层两层构成的叠层体相比,易于裁切加工。此外,将这样的具有三层结构的叠层体裁切而得的形状保持纤维容易加工为织物等。
此外,在第三工序中,所裁切的形状保持膜可以为在其表面叠层有其它层的叠层膜。其它层可以是用于对所制造的形状保持纤维赋予设计性的层。所谓用于赋予设计性的层,是指例如,具有金属光泽、色调的层。例如,可以在形状保持膜上叠层金属层。金属层可使用以往的方法来形成,使用真空蒸镀法、溅射法等来形成。
通过将形状保持膜或在其上叠层有任意层的膜利用微切法进行裁切,从而可以获得形状保持纤维。所谓微切法,为将所裁切的膜送入至具备激光刀、旋转剪切机(旋转刀)等切刀的微切机中,进行裁切的方法。
将形状保持膜裁切成纤维时的裁切方向优选为与形状保持膜的聚乙烯的分子链的伸展方向(主要拉伸方向)平行。由此,可获得形状保持性和导热性优异的形状保持纤维。
切刀的切口宽度优选为100~500μm。切口宽度与所得的形状保持纤维的截面的长边对应。
7.织物
通过使本发明的形状保持纤维按照一定的规则交错,整理成膜状,从而可以制成织物。另外,可以是构成织物的纤维的全部为本发明的形状保持纤维,也可以是仅一部分为本发明的形状保持纤维。通过使构成织物的纤维的一部分或全部为本发明的形状保持纤维,从而可以对织物赋予形状保持性。
织物的组织结构没有特别限制。可以为例如,平纹织、斜纹织、缎纹织等基本的组织结构,也可以为纬编、经编、圆型编、交叉编等立体结构。此外,织物可以为具有三维结构的织物。所谓具有三维结构的织物,为除了二维结构以外,通过在其厚度方向上也编入纤维而立体地整理成的织物。
优选在构成具有三维结构的织物的纤维中,至少使在其厚度方向上编入的纤维、缝上的纤维的一部分或全部为本发明的形状保持纤维。如上所述,本发明的形状保持纤维在纤维长度方向上具有高导热性。因此,如果本发明的形状保持纤维在织物的厚度方向上取向,则织物的厚度方向上的导热性提高。
具有三维结构的织物的例子记载在例如日本特表2001-513855号公报中。日本特表2001-513855号公报中记载了,具有构成平面结构的2组直角的纬纱和厚度方向的经纱的三维织物。如果使该厚度方向的经纱为本发明的形状保持纤维,则在厚度方向上的导热性提高。
此外,可以将本发明的形状保持纤维制成捻线。制成捻线的方法没有特别限定。作为用于获得捻线的方法的具体例,可举出(1)将1根本发明的形状保持纤维单独捻搓,(2)将本发明的形状保持纤维的多根集中捻搓,(3)将本发明的形状保持纤维与其它的单独纤维或多种纤维捻搓,(4)将1根本发明的形状保持纤维单独捻搓后,卷绕在芯线上,(5)将本发明的形状保持纤维的多根集中卷绕在芯线上,(6)将本发明的形状保持纤维与其它的纤维集中卷绕在芯线上,(7)将其它纤维捻搓后,卷绕在本发明的形状保持纤维(芯线)上,等。另外,还可以将所得的捻线制成织物。通过制成捻线,纤维的长度方向随机化。因此,如果使制成了捻线的本发明的形状保持纤维制成织物,则织物的膜厚度方向上的导热性提高。此外,通过将本发明的形状保持纤维制成捻线,从而容易加工成织物。
此外,通过捆束本发明的形状保持纤维,从而可以制成微复丝。被制成微复丝的纤维通常优选进行细纤化直至几旦尼尔。通过将微复丝制成织物,从而可以调整织物的触感和透明性。
本发明的织物的密度没有特别限定,如果本发明的形状保持纤维的密度提高,则可以提高导热性。
本发明的织物可以用于各种用途,但通过用于例如衣服等,可获得放热性高的衣服。
实施例
以下,基于实施例具体地说明本发明。本发明的技术范围不限定于这些实施例。
1.各种原料
HDPE:高密度聚乙烯(商品名“Novatec HD HB530”,日本Polyethylene社制),密度:965kg/m3,Mw/Mn:15.8,MFR(190℃):0.36g/10min
LLDPE(1):直链状低密度聚乙烯(商品名“Evolue H SP4505”,PrimePolymer社制),
LLDPE(2):直链状低密度聚乙烯(商品名“Moretec0278G”,PrimePolymer社制)
热塑性弹性体:α-烯烃共聚物(商品名“Tafmer A4090”,三井化学社制),熔点Tm2:77℃
2.形状保持膜的制造(实施例1)
使用HDPE作为基材层(A)和(B)的原料,并且使用热塑性弹性体作为软质层的原料。使用具备全螺纹型螺杆的三种三层挤出机,将各个层的原料熔融。将三种熔融树脂在多层模具内以成为基材层(A)/软质层/基材层(B)的叠层顺序的方式在260℃共挤出而叠层,获得坯膜。使用辊轴拉伸机在120℃将所得的坯膜单轴拉伸,获得拉伸倍率15倍、总厚40μm的单轴拉伸膜。
此外,将所得的单轴拉伸膜用单刃剃刀切断,用显微镜(Keyence社制)观察其截面。图7中显示表示由实施例1获得的单轴拉伸膜的截面的光学显微镜照片。在图7中,显示了单轴拉伸膜的与拉伸方向正交的截面。如图7所示,在所得的单轴拉伸膜中,基材层(B)42、软质层45和基材层(A)40依次叠层。另外,在图7中,符号50、52表示膜表面,符号54、56表示用于固定膜的夹具。
(实施例2)
将坯膜拉伸至拉伸倍率20倍,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得单轴拉伸膜。另外,所得的单轴拉伸膜的拉伸方向(X方向)的导热率为7.86W/mK,与X方向大致正交的方向(Y方向)的导热率为0.289w/mK。
(比较例1)
将HDPE作为原料,使用挤出机在260℃进行熔融混炼。使进行了熔融混炼的原料从T型模排出,获得厚度600μm的坯片。使用加热辊在120℃将所得的坯膜单轴拉伸,获得拉伸倍率15倍、总厚40μm的单轴拉伸膜。
(比较例2)
将相对于100重量份的HDPE添加3重量份的LLDPE(1)而得的混合物作为原料使用,并且将单层的坯膜挤出而获得,除此以外,与上述实施例1同样地操作,获得单轴拉伸膜。
(比较例3)
将相对于100重量份的HDPE添加10重量份的LLDPE(1)而得的混合物作为原料使用,除此以外,与上述比较例2同样地操作,获得单轴拉伸膜。
(比较例4)
将相对于100重量份的HDPE添加3重量份的LLDPE(2)而得的混合物作为原料使用,除此以外,与上述比较例2同样地操作,获得单轴拉伸膜。
(比较例5)
将相对于100重量份的HDPE添加10重量份的LLDPE(2)而得的混合物作为原料使用,除此以外,与上述比较例2同样地操作,获得单轴拉伸膜。
3.各种评价方法
(1)密度
按照JIS K7112D法,使用乙醇/水作为浸渍液,测定基材层的密度。
(2)拉伸弹性模量
切割形状保持膜,获得宽度(与单轴拉伸膜的拉伸方向正交的方向)10mm、长度(单轴拉伸膜的拉伸方向)120mm的长条状的试样片。按照JIS K7161,使用拉伸试验机以夹盘间距离100mm、拉伸速度100mm/分钟测定所得的试样片的拉伸方向的拉伸弹性模量。对于5片试样片测定拉伸弹性模量,算出平均值。另外,测定在温度23℃、湿度55%RH的条件下实施。
(3)恢复角度
切割形状保持膜,获得宽度(与单轴拉伸膜的拉伸方向正交的方向)10mm、长度(单轴拉伸膜的拉伸方向)50mm的试样片。如图1(A)所示,将试样片10遍及厚度为1.2mm的板材12的下面、端部和上面进行卷绕。这样,将试样片10弯折成180°,(用手按住或放上1kg的重物)将弯折状态保持约30秒。然后,如图1(B)所示,(将手拿开或取下1kg的重物)解除弯折状态。测定解除弯折状态30秒后的、板材的上面12A与试样片10所成的角度θ作为“恢复角度”。另外,测定在温度23℃、湿度55%RH的条件下实施。
(4)撕裂强度
使用Elmendorf撕裂试验机(东洋精机制作所社制,F.S=1000mN),测定将下述试验片与膜的拉伸方向平行地撕裂时所需要的力,所述试验片是将在尺寸:63mm宽×75mm长的膜片中引入了长度20mm的切口的膜片重叠16片而得到的。
4.评价结果
关于实施例1和比较例1~5的形状保持膜,测定拉伸弹性模量、恢复角度和撕裂强度。将结果示于表1中。此外,在图8中显示相对于膜中的低熔点材料的比例(重量%)绘制撕裂强度(mN)而得的图。此外,在图9中显示相对于膜中的低熔点材料的比例(重量%)绘制恢复角度(°)而得的图。
[表1]
如表1和图8所示明确了,由实施例1获得的单轴拉伸膜(形状保持膜)与由比较例1~5获得的单轴拉伸膜(形状保持膜)相比,撕裂强度显著高。此外,如图8和9所示可知,如果膜中的低熔点材料(LLDPE)的比例增加,则撕裂强度倾向于提高,另一方面,恢复角度倾向于增加(参照比较例1~5)。与此相对,由实施例1和2的结果明确了,通过在基材层的构成材料中实质上不混入低熔点材料,而将包含低熔点材料(热塑性弹性体)的软质层与基材层叠层,从而撕裂强度显著提高,并且恢复角度几乎不增加,形状保持性以高水平得到维持。另外,由于由实施例2获得的单轴拉伸膜与由实施例1获得的单轴拉伸膜相比膜的厚度厚,因此即使拉伸倍率提高,撕裂强度也提高。
产业可利用性
本发明的形状保持膜由于形状保持性优异,同时拉伸弹性模量高,并且耐纵裂性良好,因此适合作为组装到各种电子设备中的放热装置用的各向异性导热膜、形状保持纤维的材料。
符号的说明
10、60   试样片
12       板材
12A      板材的上面
15       包装材
15A      开口部
20       放热装置
22       热源
24、34、34A、34B  各向异性导热膜
26、36   放热体
31       印刷基板
32、32A、32B、32C、32D 热源
30、30’ 放热结构
40       基材层(A)
42       基材层(B)
45        软质层
50、52    膜表面
54、56    夹具
62        钢材
12A、12B  面。

Claims (12)

1.一种形状保持膜,其具备:
包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少两层基材层,和
包含熔点为90℃以下的高分子材料的至少一层软质层,
所述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,
所述高分子材料的熔点Tm2低于所述乙烯系聚合物的熔点Tm1,
拉伸弹性模量为10~50GPa,由180°弯曲试验得到的恢复角度为65°以下,
所述形状保持膜为在两层所述基材层之间夹持有所述软质层的叠层体。
2.根据权利要求1所述的形状保持膜,其为在所述基材层的一面上直接叠层有所述软质层的叠层体。
3.根据权利要求1所述的形状保持膜,所述高分子材料的熔点Tm2比所述乙烯系聚合物的熔点Tm1低5℃以上。
4.根据权利要求1所述的形状保持膜,所述高分子材料为选自由烃系塑料、乙烯基系塑料和热塑性弹性体所组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的形状保持膜,所述软质层的厚度的总和为所述基材层的厚度的总和的5~40%。
6.根据权利要求1所述的形状保持膜,其为单轴拉伸膜。
7.根据权利要求6所述的形状保持膜,拉伸方向上的拉伸弹性模量为10~50GPa,与所述拉伸方向大致正交的方向上的拉伸弹性模量为6GPa以下。
8.根据权利要求1所述的形状保持膜,其厚度为20~100μm。
9.一种形状保持膜的制造方法,其为权利要求1所述的形状保持膜的制造方法,所述制造方法包括下述工序:
第一工序,获得坯膜,所述坯膜具备:包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少两层基材层,和包含熔点为90℃以下的高分子材料的至少一层软质层,
所述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,
所述高分子材料的熔点Tm2低于所述乙烯系聚合物的熔点Tm1,
所述坯膜为在两层所述基材层之间夹持有所述软质层的叠层体;以及
第二工序,以使拉伸倍率为10~30倍的方式拉伸所述坯膜。
10.一种叠层带,其具备:
权利要求1所述的形状保持膜,和
在所述形状保持膜的至少一面的一部分或全部上配置的粘着层。
11.一种各向异性导热膜,其包含权利要求1所述的形状保持膜。
12.一种形状保持纤维,其具备:
包含密度为900kg/m3以上、重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)为5~20的乙烯系聚合物的至少两层基材层,和包含熔点为90℃以下的高分子材料的至少一层软质层,
所述乙烯系聚合物为乙烯均聚物、或碳原子数3~6的α-烯烃单元的含量低于2重量%的乙烯-α-烯烃共聚物,
所述高分子材料的熔点Tm2低于所述乙烯系聚合物的熔点Tm1,
纤维方向的拉伸弹性模量为10~50GPa,由相对于纤维方向的90°弯曲试验得到的恢复角度为35°以下,
所述形状保持纤维为在两层所述基材层之间夹持有所述软质层的叠层体。
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