JP2008101149A

JP2008101149A - 紫外線硬化発泡体

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Publication number: JP2008101149A
Application number: JP2006285840A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Makihara; 伸征牧原; Hideo Suzuki; 英郎鈴木
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP5063079B2

Abstract

【課題】柔軟性があり、歪みの小さい紫外線硬化発泡体の提供を目的とする。
【解決手段】オリゴマー、希釈剤、紫外線重合開始剤、整泡剤を含む紫外線硬化性樹脂原料を機械発泡させて紫外線で硬化させた紫外線硬化発泡体において、オリゴマー７０重量部に対して炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートからなる希釈剤を１０〜５０重量部用いた。紫外線硬化発泡体の製造は、オリゴマー７０重量部に対して炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートからなる希釈剤を１０〜５０重量部含み、機械発泡させた紫外線硬化性樹脂原料Ｐをプラスチックフィルム１１に塗布し、機械発泡させた紫外線硬化性樹脂原料Ｐに紫外線照射手段４１で紫外線を照射することにより紫外線硬化性樹脂原料を硬化させて紫外線硬化発泡体Ａとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線硬化発泡体に関する。

従来、発泡体は種々の分野で包装材や緩衝材あるいは断熱材等に広く用いられている。そのような発泡体の一つとして、紫外線硬化発泡体がある。紫外線硬化発泡体は、紫外線硬化性樹脂原料を機械発泡（起泡とも称される）させたものに紫外線を照射し、硬化させたものである。機械発泡とは、発泡剤を含まない紫外線硬化性樹脂原料をミキサーなどで攪拌することにより空気または他の不活性なガスを泡状態で分散させる方法である。なお、外部で発生させた不活性なガスを紫外線硬化性樹脂原料に導入してミキサーなどで泡立てることもある。

紫外線硬化性樹脂原料は、オリゴマー、希釈剤、紫外線重合開始剤、整泡剤等で構成され、前記オリゴマーおよび希釈剤として２官能以上のアクリレートが用いられている。

しかし、従来の紫外線硬化発泡体は、柔軟性が低く、圧縮後の復元性が低く、歪みが大きいため、用途によっては好ましくない場合があった。

特開昭６１−１３７７１１号公報特開昭６２−１１９２３６号公報特開平３−５４２３０号公報特開平９−１７４７３３号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、柔軟性があり、歪みの小さい紫外線硬化発泡体の提供を目的とする。なお、本発明者は、種々検討した結果、２官能以上のアクリレートの使用が、紫外線硬化発泡体の柔軟性や歪みに大きな影響を与えることを見出し、本発明を為すに至った。

請求項１の発明は、オリゴマー、希釈剤、紫外線重合開始剤、整泡剤を含む紫外線硬化性樹脂原料を機械発泡させて紫外線で硬化させた紫外線硬化発泡体において、前記希釈剤が炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートからなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記オリゴマー７０重量部に対して前記炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートが１０〜５０重量部であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、発泡体の歪みが５％以下であることを特徴とする。

本発明によれば、希釈剤が炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートからなることにより、紫外線硬化発泡体に含まれる２官能以上のアクリレートを減らして紫外線硬化発泡体の柔軟性および圧縮後の復元性を高め、歪みを小さくすることができた。

本発明において使用される紫外線硬化性樹脂原料は、オリゴマー、希釈剤、紫外線重合開始剤、整泡剤を含むものからなる。

オリゴマーは、アクリレート基を１つまたは２つ以上持ち、主鎖がポリウレタン、ポリエーテル、エポキシ、シロキサン等からなり、紫外線硬化発泡体に用いられている公知のオリゴマーを用いることができる。例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート、セルロース系アクリレート、アクリレート化ポリエステルポリウレタン、アクリレート化ポリーテルポリウレタン、アクリレート化ポリエステル−ポリエーテルポリウレタン等を挙げることができる。

希釈剤は、炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートが使用される。炭素数が３未満の場合、発泡体の架橋密度が高くなりすぎ、紫外線硬化発泡体の柔軟性が低下する。一方、炭素数が３０を超える場合、紫外線硬化性樹脂原料の粘度が高くなりすぎ、機械発泡を良好に行えなくなる。前記炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートとしては、炭素数６〜１０のアクリル酸アルキルが、より好ましい。なお、本発明において、炭素数１２以上のアルキル鎖を有するアルキルアクリレートとしては、炭素数１２以上の直鎖または、分岐状の飽和または不飽和のアルキル基を有するアルキルアクリレートが挙げられる。この具体例としては、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ミリスチルアクリレート、ペンタデシルアクリレート、セチルアクリレート、ヘプタデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、オレイルアクリレート等があり、これらは単独または２種以上を組み合わせて使用できる。

前記炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートの量は、前記オリゴマー７０重量部に対して１０〜５０重量部が好ましい。１０重量部未満の場合には紫外線硬化性樹脂原料の粘度が高くなりすぎ、機械発泡を良好に行えなくなる。一方、５０重量部を超える場合、発泡体の架橋密度が高くなりすぎ、紫外線硬化発泡体の柔軟性が低下する。

紫外線重合開始剤は、オリゴマーの重合反応を開始させるものであり、紫外線によりフリーラジカルを生成する。紫外線重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン系、アミノアセトフェノン系、アシルアセトフェノン系、オキシムアセトフェノン系等を用いることができる。整泡剤は、機械発泡時に気泡の安定化、気泡の微細化等を行うものであり、界面活性剤を挙げることができる。

本発明では、前記炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートを希釈剤として添加したことにより、可塑剤を含まなくても紫外線硬化発泡体を柔軟なものとすることができ、可塑剤による悪影響を防ぐことができる。すなわち、本発明の紫外線硬化発泡体は、可塑剤を含まないことにより、例えば、紫外線硬化発泡体を電気部品等の他の部材に接触させて使用した場合に、紫外線硬化発泡体中の可塑剤が相手部材にブリードして相手部材の機能を損ねたり、汚染したりするのを防ぐことができる。

前記紫外線硬化発泡体は、厚みが０．１〜１．０ｍｍのシート状が好ましい。前記厚みが０．１ｍｍ未満の場合、紫外線硬化発泡体の製造時に酸素阻害性による影響が大きくなり、十分に硬化した紫外線硬化発泡体が得られなくなる。一方、１．０ｍｍを超えると紫外線硬化発泡体の製造時に紫外線の透過性が悪くなって、紫外線硬化発泡体が内部まで十分に硬化しなくなる。また、前記紫外線硬化発泡体の密度は、２００〜５００ｋｇ／ｍ^３が好ましい。２００ｋｇ／ｍ^３未満の場合には剛性が低く、制振性が低下する。一方、５００ｋｇ／ｍ^３を超えると硬度が高く、緩衝性が低下する。

次に、前記紫外線硬化発泡体の製造方法について説明する。図１は本発明の紫外線硬化発泡体を製造するのに用いることができる製造装置の概略正面図である。

図１の製造装置１０は、プラスチックフィルムの供給・巻き取り手段と、紫外線硬化性樹脂原料の機械発泡・塗布手段と、紫外線照射手段と、紫外線硬化発泡体の巻き取り手段とよりなる。

プラスチックフィルムの供給・巻き取り手段は、プラスチックフィルム１１が巻かれたプラスチックフィルム供給ロール１３からプラスチックフィルム１１を巻き戻して上方へ供給し、供給側下側ロール１４で略水平方向へ向きを変えて所定距離供給した後に巻き取り側下側ロール１５で下方へ向きを変え、紫外線硬化発泡体Ａの下面から剥がしてプラスチックフィルム巻き取りロール１６で巻き取るように構成されている。

紫外線硬化性樹脂原料の機械発泡・塗布手段は、前記略水平方向に供給される前記プラスチックフィルム１１の上面に発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐを吐出する機械発泡装置２１で構成される。前記機械発泡装置２１は、外部から供給される不活性ガスを紫外線硬化性樹脂原料に混合攪拌して紫外線硬化性樹脂原料を発泡（起泡）させることが可能なオークスミキサー、ホバートミキサー等の各種ミキサーを備え、機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐを、前記略水平方向に供給されているプラスチックフィルム１１の上面に吐出可能となっている。なお、前記機械発泡装置２１としては、攪拌によって紫外線硬化性樹脂原料にガスを巻き込んで紫外線硬化性樹脂原料を発泡（起泡）させることができ、かつ発泡（起泡）状態で吐出可能なものであれば、制限なくする使用することができる。不活性ガスは、常温常圧で気体状態のものであって、紫外線硬化性樹脂を劣化させないものであれば、特に限定されない。例えば、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の無機ガスや、フロンガス、低分子量の炭化水素等の有機ガスが挙げられる。不活性ガスの供給量は適宜決定されるが、窒素ガスの場合の供給量は１〜１０Ｌ／ｍｉｎが好ましい。

前記ドクターナイフ３４は、下端が前記機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐの上面と接触し、前記機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐの厚みを所定の厚みにする。前記ドクターナイフ３４の下端は、前記プラスチックフィルム１１との間隔が、目的とする紫外線硬化発泡体Ａの厚みと略等しくされている。

前記プラスチックフィルム１１は巻き取られた後繰り返し使用することが可能である。前記プラスチックフィルム１１は、特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、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、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、ビニルポリイソプレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂からなるプラスチックフィルムを用いることができる。さらに、これらの樹脂の混合物からなるプラスチックフィルム、あるいはこれらの樹脂の積層フィルムであってもよい。前記プラスチックフィルム１１の厚みは５０〜１００μｍ程度が好ましい。

紫外線照射手段４１は、紫外線を照射可能な紫外線ランプ等を備えるもので構成され、前記ドクターナイフ３４で所定厚みにされた機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐの上面に、紫外線を照射可能なように設けられている。

紫外線硬化発泡体の巻き取り手段は、前記プラスチックフィルム１１の略水平供給方向前方（進行方向側）において、前記巻き取り側下側ロール１５の上方に設けられた発泡体向き変更用ロール４１と、前記発泡体向き変更用ロール４１により上方へ向きを変えた紫外線硬化発泡体Ａを巻き取る紫外線硬化発泡体巻き取りロール４３とで構成されている。

前記製造装置１０を用いる紫外線硬化発泡体の製造について説明する。まず、前記プラスチックフィルム供給ロール１３からプラスチックフィルム１１を前記機械発泡装置２１へ向けて供給し、前記機械発泡装置２１から機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐを、前記プラスチックフィルム１１の上面に吐出、塗布する。

前記プラスチックフィルム１１の上面に塗布された機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐは、前記ドクターナイフ３４によって所定厚みにされる。

次に、前記機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐは、前記前記紫外線照射手段４１へ移動し、前記紫外線照射手段４１によって紫外線が照射される。前記紫外線の照射によって前記機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料Ｐが硬化し、シート状の紫外線硬化発泡体Ａになる。

前記紫外線の照射により紫外線硬化発泡体Ａとした後、前記プラスチックフィルム１１を前記プラスチックフィルム巻き取りロール１６で巻き取って前記紫外線硬化発泡体Ａの下面から剥がすと共に、前記紫外線硬化発泡体Ａを紫外線硬化発泡体巻き取りロール４３で巻き取る。これによって、前記紫外線硬化発泡体Ａが連続的に製造される。前記紫外線硬化発泡体巻き取りロール４３に巻き取られた前記紫外線硬化発泡体Ａは、その後、用途に応じた寸法に裁断されて使用される。

以下、具体的な実施例について、比較例と共に示す。図１に示した製造装置１０を用い、表１および表２に示す配合の紫外線硬化性樹脂原料に窒素ガスを５Ｌ／ｍｉｎの供給量で吹き込みながら、オークスミキサー（機械発泡装置２１）により攪拌して発泡（起泡）させ、発泡後の紫外線硬化性樹脂原料を前記プラスチックフィルム１１上に塗布し、前記のようにして、実施例および比較例の紫外線硬化発泡体（厚み１．０ｍｍ）を製造した。

表１および表２におけるオリゴマーは、ウレタンアクリレート、２官能、分子量６７００、品番：ＵＶ−６１００Ｂ、日本合成化学工業株式会社製、希釈剤１〜６は表３に示すもの、紫外線重合開始剤は、ヒドロキシアセトフェノン、分子量１６４．２、品番：Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、整泡剤は、ポリエーテル変性ポリシロキサン、品番：ＴＥＧＯＳＴＡＢＢ８１１０、ゴールドシュミット社製である。なお、比較例に用いた希釈剤４は官能基数が本発明の範囲を超えるものであり、希釈剤５は炭素数が本発明の範囲より少ないものであり、希釈剤６は炭素数が本発明の範囲を超えるものである。

前記プラスチックフィルム１１は、ポリエチレンテレフタレート、厚み５０μｍ、前記紫外線照射手段４１は、メタルハライドランプ、品番：アキュアーライト、アイグラフィックス製、前記プラスチックフィルム１１の供給速度（移動速度）は１０ｍ／分、前記ドクターナイフ３４とプラスチックフィルム１１間の間隔は１．０ｍｍである。

実施例および比較例における紫外線硬化発泡体製造時の発泡性（起泡性）を目視で判断した。また得られた実施例および比較例の紫外線硬化発泡体に対して柔軟性と圧縮による歪みと密度を測定した。測定結果は表１および表２に示すとおりである。なお、発泡性は、泡が不規則な場合あるいは少ない場合を（×）、泡が微細で略均一な場合を（○）とした。柔軟性は、紫外線硬化発泡体（厚み１．０ｍｍ）を１８０°折り曲げて破断の有無を目視で観察し、破断した場合を（×）、破断しなかった場合を（○）とした。一方、歪みは、紫外線硬化発泡体（厚み１．０ｍｍ）を５０％の厚みに圧縮し、その圧縮状態を７０℃で２２時間維持した後に圧縮を解除し、圧縮解除後の厚みｔと圧縮前の厚みＴの値から歪みＺ（％）を、Ｚ＝（Ｔ−ｔ）／Ｔ×１００で計算した。密度は、ＪＩＳＫ７２２２：１９９９に基づいて測定した。

表１および表２の測定結果からわかるように、実施例の紫外線硬化発泡体は、いずれも発泡性（起泡性）がよく、しかも、柔軟性が高く、圧縮後の歪みが少ないものであった。それに対し、比較例１では、官能基数１、炭素数３のフェノキシエチルアクリレートからなる希釈剤１の量を少なくしたところ、発泡性に劣っていた。比較例２では、官能基数１、炭素数３のフェノキシエチルアクリレートからなる希釈剤１の量を過剰にしたところ、柔軟性試験の際に破断し、柔軟性に劣っていた。また、比較例３では、官能基数２、炭素数６のアルキルアクリレートからなる希釈剤４を使用したところ、柔軟性試験の際に破断し、柔軟性に劣っていた。比較例４では、官能基数１、炭素数２のエチルアクリレートからなる希釈剤５を使用したところ、架橋密度が高く柔軟性が低いものであった。比較例５では、高分子量の希釈剤６を使用したため、高粘度の配合原料となり、充分な泡立と発泡成形ができなかった。

なお、前記実施例では紫外線硬化発泡体を連続的に製造する場合を示したが、本発明はそれに限られるものではない。例えば、機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料を所定平面寸法のプラスチックフィルムや平板等の上に塗布して紫外線を照射したり、型に注入して紫外線を照射したりしてもよい。

紫外線硬化発泡体を連続的に製造する製造装置の概略正面図である。

符号の説明

１１プラスチックフィルム
２１機械発泡装置
４１紫外線照射手段
Ａ紫外線硬化発泡体
Ｐ機械発泡後の紫外線硬化性樹脂原料

Claims

オリゴマー、希釈剤、紫外線重合開始剤、整泡剤を含む紫外線硬化性樹脂原料を機械発泡させて紫外線で硬化させた紫外線硬化発泡体において、
前記希釈剤が炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートからなることを特徴とする紫外線硬化発泡体。
前記オリゴマー７０重量部に対して前記炭素数３〜３０の１官能アルキルアクリレートが１０〜５０重量部であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線硬化発泡体。
発泡体の歪みが５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線硬化発泡体。