JP2006045259A - 発泡シート、その製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光反射板、電池等のセパレーター材料、包装用材料、鋼板ラミネート用材料などとして好適に使用し得る発泡シートを提供する。
【解決手段】 本発明は、熱可塑性樹脂を含んで成る無延伸の発泡シートであって、シート中に含まれる気泡のうち８０％以上が０．１〜２０μｍの範囲の気泡径を有し、空隙率が２０〜８０％である発泡シートに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡シートに関する。詳しくは、本発明は、光反射板、電池等のセパレーター材料、包装用材料、鋼板ラミネート用材料など、特に、液晶等の表示装置用バックライト機構に使用される面状光源用光反射板として好適に使用し得る発泡シート、その製造方法及びその製造における使用に適した装置、並びに該発泡シートを用いた光反射板及びディスプレイ装置に関する。

近年、ノートパソコンやデスクトップパソコンのモニター、テレビ、携帯電話などのディスプレイ装置として、薄型化が可能な液晶等の表示装置が数多く用いられている。例えば液晶表示装置は、それ自体が発光体でないために、バックライトと呼ばれる面状光源を設置して裏側から光を照射することにより表示が可能となる。このバックライトは、画面全体を均一に照射させるため、サイドライト型若しくは直下型と呼ばれる面状光源の構造をとるのが通常である。特に、ノート型パソコン等は薄型・小型化が望まれるため、薄型の液晶ディスプレイが可能な用途には、通常、サイドライト型（即ち画面に対し側面から光を照射するタイプ）のバックライトが適用される（特許文献１、２参照）。一方、液晶テレビのような大画面用には、サイドライト方式では画面の高輝度化が望めないことから直下型ライト方式が採用されている。

一般的に、サイドライト方式の場合、冷陰極線管を照明光源とし、導光板のエッジから導光板内部の面内で光を均一に伝播・拡散させ、更に導光板から液晶画面とは反対方向に拡散された光を液晶画面方向へ効率的に反射させるため、導光板の下には反射板が設けられる。一方、直下型ライト方式は、液晶画面の下部に冷陰極線管を並列に設けるものであって、反射板上に冷陰極線管が平行に並べられる。反射板としては、平面状、若しくは冷陰極線管の部分を半円凹状に成形したものなどが用いられる。

上記のように、液晶表示装置の画面全体を均一に照射するために反射板の果たす役割は大きい。この役割を満足させる反射板には、高度な反射特性が要求され、従来、内部に微細な気泡を含有させたフィルムや白色顔料を添加したフィルム等を、単独で、若しくはこれらのフィルムと金属板、プラスチック板などを張り合わせたものが使用されてきた。この反射板に使われるフィルムとしては、反射光における指向性が比較的小さい二軸延伸白色ポリエステルフィルムが多く用いられている。二軸延伸白色ポリエステルフィルムは、樹脂に充填剤を添加し、シート成形後延伸することにより微細な空隙を形成したものである。

ところで、液晶ディスプレイ装置は、従来ノート型パソコンが主な用途であったが、近年ではそれに加えて、デスクトップ型パソコンやテレビ、携帯電話のディスプレイなど、様々な機器に採用が広がっている。また、より明るく鮮明な画像が求められており、高輝度、高精細な液晶画面を実現させるための改良が進められており、反射板に対する要求特性も更に厳しくなっている。このため、延伸白色ポリエステルフィルムの反射特性を向上させるための検討が、鋭意行われている（特許文献２、３参照）。

しかし、延伸白色ポリエステルフィルムでは、反射特性を向上させるために気泡の数を増やそうとすると、ポリエステルに非相溶な樹脂や粒子の配合量を増す必要がある。このため、このような非相溶樹脂や粒子は、光を吸収してしまう不純物として、却って反射特性を低下させる原因となり、これ以上、反射特性の向上を望むことは困難である。また、延伸による気泡形成であるため、気泡のサイズがほぼ均一となり、その結果、特定の波長の光の反射率が低下する等の好ましくない現象が生じることがある。更に、直下型ライト方式のバックライトの場合、反射板に波形の成形加工が必要となるが、延伸された白色ポリエステルフィルムはその残留伸度が小さいため、このような成形加工には不向きである。

上記の延伸白色ポリエステルフィルムに替わるものとして、ロールを加圧不活性ガス中に保持しポリエステル樹脂シートに不活性ガスを含浸させた後、常圧下で加熱して発泡させて得たポリエステル樹脂発泡シート（特許文献４参照）が知られている（古河電気工業株式会社からＭＣＰＥＴ（登録商標）：エムシーペットの名称で入手可能）。
この方法により得られたポリエステル樹脂発泡シートは、不活性ガスの圧力が開放されたときの気泡発生メカニズムを利用するため、延伸による発泡のように、不純物を含んだり、気泡のサイズが完全に揃ったりすることがない。その結果、延伸白色ポリエステルフィルムと比較して反射特性を向上させることが可能となる。また延伸フィルムではないため、成形加工も容易である。

このように、上記のポリエステル樹脂発泡シートは、延伸白色ポリエステルフィルムの欠点を補うものである。しかし、ポリエステル樹脂シートに不活性ガスを含浸させるのに時間がかかるため、生産性が良くない。また、シート表面で破泡が起こり易いため、表面が粗くなってしまう欠点がある。さらに、表面に無発泡の層を設けようとすれば、ポリエステル樹脂シートを発泡させた後に無発泡シートを貼り合わせる方法しかなく、反射特性に悪影響を及ぼしてしまう欠点もある。

一方、メタクリル酸メチル系重合体と発泡剤を押出機で溶融混練して円筒状の発泡体を得、次いで延伸・冷却し、切り開きシート状に引き取ることにより得られる発泡シートの製造方法が知られている（特許文献５参照）。また、シート形態の微細気泡ポリマー材料を押出しして積層物品を形成する方法が知られている（特許文献６参照）。しかし、これらの方法では、気泡の大きさをコントロールすることはできないため、気泡サイズが大きくなってしまい、反射特性の充分な向上は望めない。
特許文献６に開示された方法では、発泡シートと無発泡シートの積層体は、接着による積層が想定されている。しかし、接着による積層では、積層界面に境界ができてしまうため、界面での反射、屈折、更には光の吸収が起こってしまい、トータルの反射特性に悪影響が起こり易いという不都合が考えられる。

さらに、押出機内で樹脂組成物にガスを作用させて多孔質ないし発泡性のフィルムやシートを得る方法が知られている（特許文献７〜９参照）。しかし、特許文献７に開示された方法では、ポリマー中の不活性ガスの濃度を低く抑えても、気泡は大きくなっていくばかりであり、微細発泡による光反射板には使用できない。また、特許文献８に開示された方法によっても、一旦シート化した後のガスの放出により、シートの両面でガスの濃度にばらつきができてしまい、発泡する部分とあまり発泡しない部分が混在してしまうという不均一を生じる。更に、特許文献９に開示された方法では、延伸時に気泡サイズが大きく成長してしまう不都合が考えられる。
このように、発泡シートにおける気泡の大きさや形状の制御は、非常に重要であるにも関わらず困難であった。

特開昭６３−６２１０４号公報 特開２００３−１６０６８２号公報 特開２００１−３０５３１３号公報 特許第２７１３５５６号公報 特開２０００−８６７９５号公報 特表２００１−５１０７４９号公報 特開２００２−３３８７２６号公報 特開２０００−１１９４３２号公報 特許第２９０２２４２号公報

従って、上述した従来の二軸延伸白色ポリエステルフィルムの反射特性の限界と成形加工の困難性、さらには気泡のサイズ、形状を用途に応じて適正化し、生産性が良好で、表面が美麗で光反射板用として好適な微細発泡シートを開発すべき課題があった。

上記課題は、以下に記載する本発明によって解決される。
即ち、本発明は、熱可塑性樹脂を含んで成る無延伸の発泡シートであって、シート中に含まれる気泡のうち８０％以上が０．１〜２０μｍの範囲の気泡径を有し、空隙率が２０〜８０％である発泡シートに関する。
また、本発明の別の態様では、気体を溶解させた熱可塑性樹脂の溶融ポリマーを無発泡状態でシート化する工程、シートを５０〜２００℃の温度条件下で真空に晒すことにより気泡を発生させる工程、を含む発泡シートの製造方法に関する。
本発明のさらに別の態様では、気体を溶解させた熱可塑性樹脂と、気体を溶解させない熱可塑性樹脂とを共押出しすることを特徴とする発泡シートの製造方法に関する。

本発明のさらに別の態様では、スクリュー、シリンダー、およびシリンダーの温度調節機構を備えた押出機であって、該シリンダーの一部の内面に、該シリンダーの外部に設けた高圧気体供給ユニットから供給される気体を導入するためのノズルを備えていることを特徴とする、発泡シート製造用押出装置に関する。
また、本発明のさらに別の態様では、シート成形機のキャスティングロールおよび／またはキャスティングロール以降に、内部を減圧可能なチャンバーおよびシール機構を備えた真空チャンバー装置と、該真空チャンバー装置に付随する真空発生装置が配置されてなる発泡シート用製造装置に関する。

本発明者は鋭意検討した結果、無延伸のキャストシートでありながら、０．１〜２０μｍの範囲にある微細な気泡を有し、かつ一定以上の気泡密度であるべく、気相占有率を表す空隙率が２０〜８０％の範囲内であると、光反射板等に用いるべき発泡シートとして、前記した従来の発泡シートにはない表面の美麗、易成形加工性、良好な生産性が得られることを見出した。

本発明の発泡シートは無延伸シートであるため、発泡シートを適用する用途に応じた成形加工が容易である。ここで無延伸であるとは、シートに配向を生じさせる目的で一軸または二軸に延伸することを行わないことを意味し、キャストやシート化に伴って生じる程度の延伸は許容される。
本発明による発泡シートは、シート中に含まれる気泡のうち８０％以上が０．１〜２０μｍの範囲の気泡径を有しているため、良好な反射特性が得られる。シート中に含まれる気泡のうち８０％以上が０．４μｍ〜８μｍの範囲の気泡径を有していることが好ましい。気泡径が小さ過ぎる場合には、光干渉効果などを引き起こすため、十分な反射が得られない。逆に、気泡径が大き過ぎる場合には、界面数を一定量存在させるためにシートの厚みを大きくする必要が生じ、その結果、シートの機械的強度が弱くなったり、所望の膜厚より厚い設計が必要となるなど、実用に供しにくくなることがある。
また、従来の延伸シートでは気泡径が均一であったため、特定の波長の光の反射率が低下する等の不具合があったが、本発明の発泡シートでは、シート中に含まれる気泡径が正規分布を示すことが、良好な反射特性が得られる点で有利である。

本発明による発泡シートは、空隙率が２０〜８０％の範囲にあるため、良好な反射特性が得られる。空隙率は、発泡シートに含まれる気泡の密度に相当し、シートの気相占有率を表すが、シート及び用いる樹脂の密度とシート体積から、これを求めることができる。シートの空隙率は５０〜７０％であることが好ましい。これは気泡の形状が真球状を維持するためには、理論的な最大の空隙率は約７０％であり、これを大きく超えると、気泡がつぶれてしまい、良好な反射特性を得ることができないからである。逆に、空隙率が低過ぎる場合には、気泡の密度が低くなり過ぎるため、所望の反射特性が得られない。

発泡シートを直下型ライト方式のバックライトユニットに使われる反射板として用いる場合、発泡シートに１００℃以上の成形温度で成形加工が施されるのが通常である。このような成形加工を容易とし、良好な反射特性を発現させるため、本発明による発泡シートは、１００℃の雰囲気下で測定される引張破断伸度が１００％以上であり、かつ１００℃、１００％伸度での引張応力が５０ＭＰａ以下であることが好ましい。引張破断伸度は１５０％以上であることが好ましく、引張応力は０〜３０ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明による発泡シートを構成する主たる熱可塑性樹脂は、微細な発泡を促すため、溶融張力の高い樹脂であることが好ましい。従って、溶融状態の流動性を示すメルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−９８に準じる）が０．５〜４４ｇ／１０分である熱可塑性樹脂が好ましく、溶融状態の流動性が１．４〜３０ｇ／１０分の熱可塑性樹脂がより好ましい。熱可塑性樹脂の流動性は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−９８に記載された各種ポリマーに関する測定条件（温度、荷重等）に準じて決定し得る。

本発明において使用し得る熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、スチレン系樹脂、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、およびこれらを主たる成分とする共重合体、並びにこれらの混合物等を挙げることができるが、これらに限定されない。

とりわけ、本発明による発泡シートを構成する主たる熱可塑性樹脂としてアクリル樹脂及び／又はメタクリル樹脂を用いると、特に良好な微細発泡性、成形性が得られるため好ましく、また、樹脂そのものの透明度が高いため、結果的に気泡界面における反射も良好となる。更に、耐光性も優れており、原料樹脂も比較的安価に入手し得る。
このようなアクリル樹脂又はメタクリル樹脂の具体例としては、例えば、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの単独重合体或いはアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを５０重量％以上と、他の一種以上のビニル単量体との共重合体が挙げられ、なかでも、メタクリル酸エステルを５０重量％以上と、他の一種以上のビニル単量体との共重合体が好ましく、とりわけ、メタクリル酸アルキルエステルを５０重量％以上と、アクリル酸アルキルエステルを５０重量％以下と、メタクリル酸アルキルエステル及びアクリル酸アルキルエステルの少なくとも一方と共重合可能なビニル単量体の一種以上を４９重量％以下との共重合体が好ましい。共重合体に含まれるアクリル酸アルキルエステルは、０．１重量％〜４０重量％であることが好ましく、１重量％〜１５重量％であることがより好ましい。上記のアクリル樹脂又はメタクリル樹脂は、それぞれを単独で又はブレンドして使用してよい。

このようなアクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル等を挙げることができ、とりわけ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが好ましい。また、メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等を挙げることができ、とりわけ、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルが好ましい。共重合可能な他のビニル単量体としては、上記のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルのほか、例えば、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和酸類、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等を挙げることができる。

上記のアクリル樹脂又はメタクリル樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、４万〜４０万であることが好ましく、さらに好ましくは６万〜３０万である。Ｍｗが小さ過ぎると得られる発泡シートの機械強度が十分でない場合があり、Ｍｗが大き過ぎると溶融粘度が高くなり、押出性能が低下する場合がある。

更に、上記のアクリル樹脂又はメタクリル樹脂は、ゴム状重合体を含むものであってもよい。アクリル樹脂又はメタクリル樹脂へゴム状重合体を配合することにより、樹脂の粘性および靭性が向上するため、耐衝撃性の良好な発泡シートが得られる。

本発明における熱可塑性樹脂には、発泡シートの反射特性を損なわない範囲内で、少量の、好ましくは０〜３重量％の範囲で、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、抗酸化剤、安定剤、加工助剤、可塑剤、帯電防止剤、耐衝撃助剤、発泡剤、充填剤、艶消剤、離型剤、難燃剤、紫外線吸収剤、紫外線防止剤、顔料、染料、滑剤、蛍光増白剤などの各種添加剤が配合されていてよい。

このうち気泡化核剤として機能する無機微粒子としては、それ自体を核として孔を形成し得るものが好ましく、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、酸化チタン（アナターゼ型、ルチル型）、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛、塩基性炭酸錫、雲母チタン、酸化アンチモン、酸化マグネシウム、リン酸カルシウム、シリカ、アルミナ、マイカ、タルク、カオリンなどを用いることができる。これらの中で、４００〜７０Ｏｎｍの可視光域において吸収の少ない炭酸カルシウム、硫酸バリウムを用いることが特に好ましい。可視光域に吸収があると、輝度が低下する問題が発生することがある。

シート中に気泡を形成させるため、押出機内で熱可塑性樹脂中に溶解させる気体としては、例えば二酸化炭素、窒素、ブタン、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。その中でも二酸化炭素、窒素は、ガス透過率が低く、安価で安全に取り扱える点で好ましく、これらを単独で、或いは組み合わせて使用してもよい。

本発明の発泡シートは、可視光範囲における反射率を８５％以上、かつ全光線透過率を１０％以下とすることが、表面が美麗で特に光反射板用に好適な発泡シートとして好ましい。

本発明による発泡シートは、少なくとも片面にエンボス柄が転写されていてよい。このようなエンボス加工は、表面に微細な模様を形成させたキャスティングロール上で熱可塑性樹脂シートに模様を転写させる方法、または無地のキャスティングロールでシート化された発泡シートを一旦ロール上に巻き取った後、改めて微細な模様を表面に持つカレンダー装置にかけてシートに模様を転写させる方法などにより行うことができる。微細な模様としては、光の反射を効率よく行うための、梨地模様、市松模様、半球状模様、山形模様、ピラミッド状模様、またはそれらの複合模様などが挙げられる。

本発明による発泡シートの厚みは、２０〜５００μｍであることが好ましく、３５〜３５０μｍがより好ましい。厚みが小さ過ぎる場合、シートの平坦性を確保することが困難となり、光反射板として用いた際に、明るさにムラが生じやすい。一方、厚みが大き過ぎると成形性が悪化する場合がある。

本発明による上記発泡シートは、使用目的に応じて、これを少なくとも１層配置してなる２層以上の積層シートとしてもよい。積層シートとする場合、その副層部／主層部の比率は１／２００〜１／３が好ましく、１／５０〜１／４がより好ましい。副層部／主層部／副層部の３層積層シート又は３層以上の積層シートである場合には、該比率は両副層部の合計／主層部で表される。積層シートには、上記発泡シートのほか、無発泡層を少なくとも１層配置されていてよい。本発明による発泡シートは、上記の主層部として積層シート中に配置することが好ましい。

本発明による積層シートは、共押出、押出ラミネーション、熱ラミネーション、コーティング、蒸着等により形成されたものであってよい。なかでも、共押出による積層シートが好ましい。このような積層シートは、例えば、発泡層用主押出機と無発泡層用の副押出機からのポリマーを、ダイス内のマニホールド部若しくはダイに入る前に設置されたフィードブロック部で合流させることにより形成し得る。この共押出積層シートは、接着剤層を設ける必要がないため、反射特性にとって有利であると同時に生産性も良好である。さらに好ましくは、主押出層と副押出層の主原料組成を同じくすることにより、例えば発泡部分と無発泡部分に境界がなくなるなど、主層と副層の境界面の影響を少なくすることができるため、特に光反射板として使用する場合に有利であり得る。

また、この共押出積層シートは、主層（A層)と副層（B層)の２層構成だけでなく、（B層)（A層)(B層)の３層構成、さらには（B層)（A層)(B層)（A層)・・・・（B層)（A層)(B層)のような多層構成を有することも可能であり、厚み方向の気泡形成状態を容易にコントロールし得る点で非常に有効である。

本発明の別の態様では、スクリュー、シリンダー、およびシリンダーの温度調節機構を備えた押出機であって、該シリンダーの一部の内面に、該シリンダーの外部に設けた高圧気体供給ユニットから供給される気体を導入するためのノズルを備えていることを特徴とする、発泡シート製造用押出装置に関する。かかる押出装置は、本発明による上記発泡シート又は積層シートの製造に適したものである。ここで、高圧とは、臨界点を超える状態となる圧力であることが好ましく、例えば押出ガス発泡に有利な炭酸ガスの場合、臨界点は温度３１．１℃、圧力７．５２ＭＰａである。従って、高圧気体供給ユニットは、各種ガスをそれぞれの臨界点を超える状態で供給することが可能な装置であることが好ましい。

本発明において使用可能な押出装置は、単軸押出機、二軸押出機、単軸押出機を連結したタンデム押出機、二軸押出機と単軸押出機を組み合わせたタンデム押出機のいずれでもよい。押出機のシリンダー部分は、加熱するためのヒーター、冷却するための空冷装置、水冷装置または油冷装置を含む温調装置を備え、これらは５〜１０のブロックに分割して制御可能であることが好ましい。また、シリンダーは、温調制御部分と同じ区分にブロック化されていることが好ましい。スクリューは通常、主に原料樹脂をフィードするゾーンと、樹脂を溶融圧縮するゾーン、さらに圧縮混錬ゾーンに分かれる。スクリューのディメンジョン等は使用する樹脂により最適に設計される。

上記の押出装置内部には、押出機内で溶融された樹脂に気体を溶解させるためのノズルが設置され、好ましくはスクリューディメンジョンの溶融圧縮ゾーンに配置される。具体的には、該ノズルは、溶融圧縮ゾーンに位置するシリンダーの１ブロック部分の内面に、外部に設けた高圧気体供給ユニットから供給される気体を導入するために設置される。
ノズルの形状は、シリンダーの１ブロック部分の内面に全周にわたり微細な孔、例えば気孔径３０μｍ以下、気孔率２５％以下を有する構造とすることが好ましく、具体的には、シリンダー内面に金属またはセラミックスで構成されたリング状の着脱可能なノズルを装着する。このようなリング状の金属は、金属パウダーまたは金属繊維を焼結させた材料で構成されることが好ましい。

また、本発明のさらに別の態様では、シート成形機のキャスティングロールおよび／またはキャスティングロール以降に、内部を減圧可能なチャンバーおよびシール機構を備えた真空チャンバー装置と、該真空チャンバー装置に付随する真空発生装置が配置されてなる発泡シート用製造装置に関する。かかる製造装置は、本発明による上記発泡シート又は積層シートの製造に適したものである。
このような真空チャンバー装置は、所望の発泡シートを得るために、減圧可能なチャンバーの内部を３０ＫＰａ以下に減圧することが可能であることが好ましい。

本発明において使用可能なシート成形機は、通常、樹脂を溶融させるための押出機、シート化するためのフラットダイ、シートを冷却するためのキャストロール、シートの引取り装置、巻取り装置から構成される。フラットダイはＴダイが好ましく、ダイ内部で積層させるマルチマニホールドタイプや、ダイの直前で積層させるフィードブロック装置を備えるものも挙げられる。キャストロールは通常、温調機能を備えており、温調方法は、冷却水、温水、またはオイル等を循環させたものや、さらに誘導加熱方式と組み合わせる場合もある。シート引き取り装置は、キャストロールに引き続きロールの温調機能を持たせてもよく、また、厚み測定装置、欠点検出装置、帯電防止装置、コロナ処理やフレーム処理などの表面処理装置を備えることも可能である。巻取り装置はターレット機構、タッチロール機構、巻き替え機構、張力制御装置などを備えることもできる。

本発明において使用可能なチャンバー装置は、キャストロール若しくはキャストロールに続く、引き取り装置中のロール上方に、ロールの曲率に沿った断面を持ち、シートに合わせた幅のボックス状の装置であって、外部に設けた真空ポンプによって、チャンバー内部の空気を排気して減圧させ得るものである。チャンバーボックスは、真空を保持するためのシール機構を有し、必要に応じ、複数の部屋で構成されている。

本発明において使用可能なチャンバー装置に付属するシール機構は、シートの流れ方向に対して入り口側のインレットシール、出口のアウトレットシール、両側に配置されるサイドシールを含んで構成され、インレットシールおよびアウトレットシールには、ラビリンスシールタイプ、接触ローラー方式シールタイプ等を採用することができる。サイドシールとしては、ラビリンスシールタイプ、接触ガイドタイプ等を採用することができる。

本発明による発泡シートの製造方法について、その好ましい具体例を以下に説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
まず、必要に応じて、加熱及び／又は乾燥された原料となる熱可塑性樹脂チップを、それぞれ予め加熱された発泡押出可能な主押出機（A)、および、発泡を行わない副押出機（B)に供給する。主押出機（A)には、機外に置かれたガス供給装置によって、好ましくは超臨界条件以上の条件にて、ガスを供給する。主押出機（A)内部で、溶融した熱可塑性樹脂とガスを十分混錬し、熱可塑性樹脂中にガスを溶解させて押し出す。

主押出機（A)から押し出されたポリマー（ａ）と副押出機（B)から押し出されたポリマー（ｂ）を、フィードブロックにて（ｂ）（ａ）（ｂ）の３層となるように合流させた後、Ｔダイに供給してシート状に吐出させる。このとき、ポリマー（ａ）は、ガスは溶解しているが、発泡していない無発泡シート状態となるように、ガス供給量を調整する。

Ｔダイから吐出させたシートを、キャスティングロールに着地させて冷却させる。このとき、シートは通常、透明状態の均一なシートである。キャスティングロール上で所定の温度まで冷却した後、キャスティングロールに続く引き取りロールにシートを導入させる。次いで、引き取りロール上に設けた真空チャンバーにより、シートを真空状態に晒す。するとシートは微細な発泡を生じ、超白色のシートに変化する。その後、このシートを巻き取り機によって、ロール上に巻き取る。

本発明による上記発泡シート又は積層シートは、気体が溶解した熱可塑性樹脂を押出すことにより発泡させる工程を含む方法により製造し得る。この場合、真空チャンバー装置を用いずに発泡を行ってよく、無発泡状態又は発泡状態のシートを真空チャンバー装置に通過させてもよい。
本発明はある態様において、気体を溶解させた熱可塑性樹脂の溶融ポリマーを無発泡状態でシート化する工程、シートを５０〜２００℃の温度条件下で真空に晒すことにより気泡を発生させる工程、を含む発泡シートの製造方法に関する。かかる製造方法は、本発明による上記発泡シート又は積層シートの製造に適したものであり、上記各工程は、連続していることが好ましい。ここで、温度条件は、７０〜１２０℃であることがより好ましい。

本発明において「無発泡状態でシート化する」とは、溶融樹脂ポリマーに気体を溶解させるが、ダイス部分で吐出させる際に発泡することの無い状態でシート化することであって、溶解させる気体の量を減らし、及び／又は吐出条件を制御することによって行い得る。この無発泡状態のシートは、ポリマー中に気体が溶解しているため、シートに減圧等の刺激を与えることにより、容易に発泡させることが可能である。
このシート化後の後発泡方法によれば、シートの温度や減圧等の条件を調整することにより、気泡の発生状態を容易にコントロールできるため、気泡サイズや気泡数を最適化し易い点で好ましい。

本発明のある態様では、発泡シートは、気体を溶解させた熱可塑性樹脂と、気体を溶解させない熱可塑性樹脂とを共押出しすることにより製造され得る。かかる製造方法は、本発明による上記発泡シート又は積層シートの製造に適したものである。

このように、本発明の発泡シートは、ガス供給押出に続くシート化装置、真空チャンバー装置を用いることにより得ることができる。従って、インラインで、反射特性、加工性、表面平滑性に優れたシートを生産性良く製造することが可能である。

本発明による上記発泡シート又は積層シートは、光反射板として好適に使用し得る。このような光反射板は、上記発泡シート又は積層シートに成形加工が施されたものであってよい。
本発明における成型加工とは、温度調節した金型を用いて真空成形、圧空成形或いはプレス成形、またはカレンダー加工等を行うことによって成形体を得ることを意味する。

以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。

［評価方法］
１．反射率
反射率は、分光光度計Ｕ−３４１０（（株）日立製作所製）に、φ６０積分球１３０−０６３２（（株）日立製作所製）および１０℃傾斜スペーサーを取りつけた状態で、可視光範囲（３８０〜７８０ｎｍ）における反射率を発泡シート又は積層シートの両面について求め、高い方の値を反射率とした。

２．空隙率
空隙率は、樹脂シート体積に対する気泡の体積の割合であり、シートの厚みと面積からサンプルの体積を求め、重量を測定して、次式を用いて空隙率とした。
空隙率（％）＝（１−（重量／樹脂密度）／体積）×１００

３．シート厚み
発泡シート又は積層シートの厚み測定に関しては、発泡シート又は積層シートの幅方向に、等間隔に１０点の測定点を設け、厚みゲージ（ｔｅｃｌｏｃｋ社製厚みゲージ）を用いて測定点の厚みを測定した後、各点の測定値の平均を発泡シートの厚みとした。

４．全光線透過率
全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７１０５：１９８１に準じて発泡シート及び積層シートについて評価した。

５．引張破断伸度
引張破断伸度は、（株）オリエンテック製テンシロンＵＣＴ−１００引張試験機を用いて、１０ｍｍ幅、１００ｍｍ長さのシートを１００℃雰囲気下で５分間保持した後、３００ｍｍ／分で伸長させた際のシート長手方向および横方向の破断伸度の平均値である。

６．引張応力
引張応力は、（株）オリエンテック製テンシロンＵＣＴ−１００引張試験機を用いて、１０ｍｍ幅、１００ｍｍ長さのシートを１００℃雰囲気下で５分間保持した後、３００ｍｍ／分で伸長させた際のシート長手方向および横方向の１００％伸度時点での応力値の平均値である。

［実施例１］
光学用アクリル樹脂（住友化学（株）スミペックスＭＧＳＳ）を予め１２０℃の条件で４時間加熱したものを原料とし、これを１段目として３５ｍｍ、Ｌ／Ｄが３４の単軸押出機、２段目として５０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２８の単軸押出機のタンデム構成押出機に供給し、さらに押出機の機外に設置した高圧ガス供給装置から、超臨界条件を越える３８℃、１５ＭＰａにて、炭酸ガスを１段目押出機の溶融圧縮部のシリンダ部に設けたノズルに供給し、樹脂中に溶解、混錬させた。このときの炭酸ガスの供給量は、押出機の吐出量１４．７ｋｇ／ｈに対して、炭酸ガスの割合を０．３８ｋｇ／ｈとした。このときの押出温度は、１段目２４０℃、２段目２００℃であった。
これをスリット幅１５０ｍｍ、スリット間隙０．８ｍｍのダイから吐出させてシート化したところ、平均厚み２３０μｍ、８８ｍｍ幅の白色発泡シートが得られた。
このシートをミクロトームにてフィルム断面を潰すことなく切断し、切断した断面を走査型電子顕微鏡Ｓ−２１００Ａ型（（株）日立製作所製）を用いて、５００倍にて観察したところ、気泡径は中心が１４μｍで気泡の８０％以上が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。気泡による空隙率は密度から計算して７６％であった。
表面の荒れている部分を削り取った後、このシートの可視光範囲の反射率を測定したところ８５％で、かつ全光線透過率は６％であった。
さらにフィルム強伸度自動測定装置（オリエンテック（株）製テンシロンＡＭＦ／ＲＴＡ−１００）を用い、試料サイズ：幅１０ｍｍ×試長間１００ｍｍ、温度１００℃、引張速度：２００ｍｍ／分の条件で測定したところ、引張破断伸度は１４１％、１００℃、１００％伸度における引張応力は１２．０ＭＰａであった。念のため、簡易成形テストを実施したところ、成形性は良好であった。

［実施例２］
押出機の吐出量を１４．３ｋｇ／ｈとしたことと、炭酸ガスを０．０３ｋｇ／ｈの割合で供給したこと以外は、実施例１と同様にしてシート化を行ったところ、透明の平滑なシートが得られた。このシートを９０℃に加熱しながら、デシケーター（真空容器）に入れて２８ｋＰａに減圧したところ、発泡し白濁した。
この得られた白色シート（平均厚み：２０５μｍ）を実施例１と同様の方法で観察したところ、気泡径は中心が１０μｍで気泡の８５％以上が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。また空隙率は５６％であった。このシートの可視光範囲の反射率は８８％、かつ全光線透過率は７％であった。表面状態は多少荒れていたが、反射率の低下には至らなかった。
１００℃における引張破断伸度は１９５％、１００℃、１００％伸度における引張応力は１２．５ＭＰａであった。

［実施例３］
実施例２と同様の方法で得られた透明なシートを、５０℃に加熱しながら、デシケーターに入れて２８ｋＰａに減圧した。
その結果得られた発泡シートは気泡サイズが小さくなり、気泡径は中心が７μｍで気泡の１００％が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。また空隙率は３２％であった。このシートの可視光範囲の反射率は８９％、かつ全光線透過率は１０％であった。表面状態は問題なかった。

［実施例４］
実施例２と同様の方法で得られた透明なシートを、今度は１４０℃に加熱しながら、デシケーターに入れて２８ｋＰａに減圧した。
その結果得られた発泡シートは気泡サイズが大きくなると共に、バラツキが大きくなった。気泡径は中心が１８μｍで気泡の８０％が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。また空隙率は６１％であった。このシートの可視光範囲の反射率は８６％、かつ全光線透過率は９％であった。表面には所々破泡した痕跡があった。

［実施例５］
主押出機を用いて実施例１と同様の材料、装置、運転条件にて２段で押出しを行い(A層)、さらに副押出機として４５ｍｍ、Ｌ／Ｄが３４の単軸押出機を用いて、主押出機と同じ樹脂（住友化学（株）スミペックスＭＧＳＳ）を炭酸ガスの供給を行わないで押出しして(B層)、ダイ直前に設置したフィードブロックにて、両者を共押出により（B層)/(A層)/(B層)の３層構成に積層させ、実施例２と同様にシート化した。さらに実施例２と同様にしてデシケーター中で減圧に晒し、発泡させた。
得られた白色積層シート（平均厚み：２４５μｍ）は、実施例２と異なり表面が非常に滑らかであった。実施例１と同様の方法で観察したところ、気泡径は中心が８μｍで気泡の９０％が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。また空隙率は５０％であった。このシートの可視光範囲の反射率は８９％、かつ全光線透過率は９％であった。
１００℃における引張破断伸度は１６３％、１００℃、１００％伸度における引張応力は１３．３ＭＰａであった。

［比較例１］
炭酸ガスを０．６ｋｇ／ｈに増量したこと以外は実施例１と同様にして、シート化を行い、白色発泡シートを得た。しかし、ダイ直後でしばしば破泡して爆発音が起こった。またシート表面に波打ち現象が見られ、空隙率も８５％に増加した。

［比較例２］
炭酸ガスを０．１ｋｇ／ｈに減量したこと以外は実施例１と同様にして、シート化を行ったところ、半透明のシートとなった。気泡径は２０〜１００μｍの範囲に分布しており、なかでも５０μｍ以上の大きな気泡が５０％以上を占めていた。

［比較例３］
炭酸ガスを０．０５ｋｇ／ｈに更に減量したこと以外は実施例１と同様にして、シート化を行ったところ、ほぼ透明のシートとなった。しかし、ところどころで２ｍｍ以上の大きさの気泡が不定期に出現した。

［比較例４］
炭酸ガスを供給しなかったこと以外は実施例１と同様にして、シート化を行ったところ、透明のシートが得られた。このシートを、実施例２と同様にしてデシケーターで減圧したが、気泡の発生は認められなかった。

［比較例５］
実施例２で得られた透明未発泡シートを、４０℃に加熱しながらデシケーターに入れて減圧したが、気泡の発生は認められなかった。
［比較例６］
実施例２で得られた透明未発泡シートを、２１０℃に加熱しながらデシケーターに入れて減圧したところ、所々表面が風船のように発泡してしまった。
［比較例７］
実施例２で得られた透明未発泡シートを、実施例２と同様に９０℃に加熱しながらデシケーターに入れて減圧し、さらに該状態で１時間放置した。得られたシートは実施例２で得られたシートより気泡が大きく成長しており、気泡径は中心が３０μｍで気泡の６０％が２０μｍ以下の範囲の気泡径を有していた。このシートの可視光範囲の反射率は７５％、かつ全光線透過率は６％であった。

本発明の発泡シートは、その白色性、耐候性、保温性、絶縁性、微細気泡含有性などから、反射板、包装用材料、鋼板ラミネート用材料、セパレーター材料等に適用可能であるが、その適用範囲はこれらに限られるものではない。本発明の発泡シートは、液晶表示装置のバックライト機構に使用される面状光源用光反射板として、特に好適に使用できる。

図１は、本発明のある実施形態におけるシート用製造装置を示す概略説明図である。 図２は、本発明のある実施形態における押出装置ノズル部分の縦断面を示す概略説明図である。 図３は、図２に示した押出装置ノズル部分をＡ位置で切断した横断面を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 押出装置１
１ａ 押出装置２
２ フィードブロック
３ ダイス
４ キャストロール
５ 引き取りロール１
５ａ 引き取りロール２
６ 真空チャンバー
７ 真空ポンプ
８ シート
１１ シリンダーブロック
１１ａ ノズル部分のシリンダーブロック
１２ スクリュー
１３ ヒーター
１４ ノズルブロック
１４ａ ノズルメディア
１４ｂ 通気孔
１５ ガス注入口

Claims (23)

1. 熱可塑性樹脂を含んで成る無延伸の発泡シートであって、シート中に含まれる気泡のうち８０％以上が０．１〜２０μｍの範囲の気泡径を有し、空隙率が２０〜８０％である発泡シート。
2. １００℃の雰囲気下で測定される引張破断伸度が１００％以上であり、かつ１００℃、１００％伸度での引張応力が５０ＭＰａ以下である請求項１記載の発泡シート。
3. 熱可塑性樹脂は、溶融状態の流動性（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−９８に準じる）が０．５〜４４ｇ／１０分である請求項１または２に記載の発泡シート。
4. 熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂及び／又はメタクリル樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の発泡シート。
5. 核剤を０〜３重量％含む請求項１〜４のいずれかに記載の発泡シート。
6. 少なくとも片面にエンボス柄が転写されている、請求項１〜５のいずれかに記載の発泡シート。
7. ２層以上の積層シートであって、請求項１〜６のいずれかに記載の発泡シートが少なくとも１層配置されてなる積層シート。
8. 無発泡層が少なくとも１層配置されてなる請求項７記載の積層シート。
9. 可視光範囲における反射率が８５％以上で、かつ全光線透過率が１０％以下である請求項１〜８のいずれかに記載のシート。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のシートを用いた光反射板。
11. 請求項１０に記載のシートに成形加工が施されている光反射板。
12. 請求項１０又は１１に記載の光反射板を用いたディスプレイ装置。
13. 気体が溶解した熱可塑性樹脂を押出すことにより発泡させる工程を含む請求項１〜９に記載のシートの製造方法。
14. 気体を溶解させた熱可塑性樹脂の溶融ポリマーを無発泡状態でシート化する工程、
    シートを５０〜２００℃の温度条件下で真空に晒すことにより気泡を発生させる工程、
    を含む発泡シートの製造方法。
15. 気体を溶解させた熱可塑性樹脂の溶融ポリマーを無発泡状態でシート化する工程、
    シートを５０〜２００℃の温度条件下で真空に晒すことにより気泡を発生させる工程、
    を含む請求項１〜９のいずれかに記載のシートの製造方法。
16. 気体を溶解させた熱可塑性樹脂と、気体を溶解させない熱可塑性樹脂とを共押出しすることを特徴とする請求項１〜９、１３〜１５のいずれかに記載のシートの製造方法。
17. スクリュー、シリンダー、およびシリンダーの温度調節機構を備えた押出機であって、該シリンダーの一部の内面に、該シリンダーの外部に設けた高圧気体供給ユニットから供給される気体を導入するためのノズルを備えていることを特徴とする、発泡シート製造用押出装置。
18. スクリュー、シリンダー、およびシリンダーの温度調節機構を備えた押出機であって、該シリンダーの一部の内面に、該シリンダーの外部に設けた高圧気体供給ユニットから供給される気体を導入するためのノズルを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のシート製造用押出装置。
19. 前記ノズルは、微細な孔を有するリング状の金属またはセラミックスで構成される請求項１７又は１８に記載の押出装置。
20. 前記リング状の金属は、金属パウダーまたは金属繊維を焼結させた材料で構成される請求項１９に記載の押出装置。
21. シート成形機のキャスティングロールおよび／またはキャスティングロール以降に、内部を減圧可能なチャンバーおよびシール機構を備えた真空チャンバー装置と、該真空チャンバー装置に付随する真空発生装置が配置されてなる発泡シート用製造装置。
22. シート成形機のキャスティングロールおよび／またはキャスティングロール以降に、内部を減圧可能なチャンバーおよびシール機構を備えた真空チャンバー装置と、該真空チャンバー装置に付随する真空発生装置が配置されてなる請求項１〜９のいずれかに記載のシート用製造装置。
23. 前記真空チャンバー装置は、減圧可能なチャンバーの内部を３０ＫＰａ以下に減圧することが可能である請求項２１又は２２に記載の製造装置。
    

Images