JP2013253241A - 樹脂発泡体及び発泡シール材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上、かつ下記で定義される−10℃での50%圧縮時の反発応力が10.0N/cm2未満である樹脂発泡体。厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで厚み方向に1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期厚みに対する割合。50%圧縮時の反発応力:樹脂発泡体を、初期厚みに対して50%の厚みまで厚み方向に圧縮した際の対反発荷重。
【選択図】なし
Description
樹脂発泡体としては、例えば、低発泡で連続気泡構造を有する微細セルのウレタン樹脂発泡体、高発泡ウレタンを圧縮成形したもの、また独立気泡を有する発泡倍率30倍程度のポリエチレン樹脂発泡体、密度が0.2g/cm3以下のポリオレフィン系樹脂発泡体(特許文献1及び2参照)等が提案されている。
しかし、このような加工及び取り付けの際に、机の角、ロール芯等に衝突して、あるいは、指先及び爪、ピンセット等で把持することにより凹みが生じることがあった。
このような樹脂発泡体における凹みは、一般に時間の経過とともに回復するが、その一方で、凹みの回復に長時間を要するか、あるいは凹みの回復自体が不十分である場合には、ガスケット材としての本来の機能を十分果たさせることができない。
(1)下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上、かつ下記で定義される−10℃での50%圧縮時の反発応力が10.0N/cm2未満である樹脂発泡体。
厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで厚み方向に1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期厚みに対する割合。
50%圧縮時の反発応力:樹脂発泡体を、初期厚みに対して50%の厚みまで厚み方向に圧縮した際の対反発荷重。
(2)23℃での80%圧縮時の反発応力が1.0〜9.0N/cm2である(1)記載の樹脂発泡体。
(3)平均セル径が10〜200μm、見掛け密度が0.01〜0.20g/cm3である(1)記載の樹脂発泡体。
(4)高圧ガスが含浸された樹脂組成物の減圧処理によって得られる(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(4)記載の樹脂発泡体。
(6)前記不活性ガスが、二酸化炭素である(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(4)〜(6)のいずれか1つに記載の樹脂発泡体。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載の樹脂発泡体を含むことを特徴とする発泡シール材。
(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(8)記載の発泡シール材。
(10)粘着剤層が、フィルム層を介して、樹脂発泡体表面に配置されている(9)記載の発泡シール材。
厚み回復率は、樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで厚み方向に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。
−10℃での50%圧縮時の反発応力とは、樹脂発泡体を、−10℃にて、初期厚みに対して50%の厚みで厚み方向に圧縮した際の対反発荷重(反発応力又は圧縮荷重ともいう)として定義される。
このように、低温における50%圧縮時の反発応力を、この範囲とすることにより、広い温度範囲において、より柔軟性を確保することが可能となる。これによって、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、高速変形に対しても十分な回復を期待することができる。よって、本発明の樹脂発泡体を発泡シール材として、クリアランスに組み付けた場合、たとえクリアランスが狭くても、発泡シール材の反発による不具合(例えば、発泡シール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)の発生を防止することができる。
ここでの80%圧縮時の反発応力とは、樹脂発泡体を、23℃の雰囲気下、初期厚みに対して80%の厚みで厚み方向に圧縮した際の対反発荷重として定義される。
このように、80%圧縮時の反発応力をこの範囲とすることにより、良好な柔軟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シール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させることができる。このため、本発明の樹脂発泡体を発泡シール材として、クリアランスに組み付けた場合、クリアランスが狭くても、発泡シール材の反発による不具合(例えば、発泡シール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)の発生を防止することができる。
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。
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」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、樹脂によって形成される。樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましい。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。
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、回復性が良好であり、樹脂発泡体とした場合に優れた回復性を示す。
このため、本発明の樹脂発泡体を構成する樹脂において、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割合は、重量基準で、好ましくは70/30〜30/70、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、特に好ましくは、60/40〜10/90、58/42〜10/90、55/45〜10/90である。
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。
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。
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を形成する樹脂組成物は、樹脂、ゴム成分及び/又は熱可塑性エラストマー成分、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、減圧する工程を経る方法が好ましく、具体的には、樹脂組成物からなる未発泡成形物に高圧のガスを含浸させた後、減圧する工程を経る方法、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す方法などが挙げられる。
本発明の発泡シール材は、上記樹脂発泡体を含む部材である。発泡シール材の形状は、特に限定されないが、シート状(フィルム状を含む)が好ましい。発泡シール材は、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。
本発明の発泡シール材を、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い。このクリアランスとしては、特に限定されないが、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シール材を、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 35重量部、
熱可塑性エラストマー組成物 60重量部、
滑剤 5重量部、
造核剤 10重量部及び
エルカ酸アミド(融点80〜85℃) 2重量部を、二軸混練機にて200℃の温度で混練した。
ポリプロピレンは、メルトフローレート(MFR)が0.35g/10minの樹脂、
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(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: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=25:75(重量基準)、
滑剤は、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、
造核剤は、平均粒子径が0.8μmの水酸化マグネシウムである。
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、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。
日本製鋼所社製のタンデム型単軸押出機に、二酸化炭素ガスを4.0重量%注入したこと以外は、実施例1と同様にして、樹脂発泡体(シート状)を得た。
樹脂組成物として、
ポリプロピレン 50重量部、
熱可塑性エラストマー組成物 40重量部、
滑剤 5重量部、
造核剤 10重量部及び
エルカ酸アミド(融点80〜85℃) 2重量部を、二軸混練機にて200℃の温度で混練した。
ここで用いた各成分は、実施例1と同様である。
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3.5重量%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、樹脂発泡体(シート状)を得た。
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、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。
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(TPO):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、滑剤及び造核剤は実施例1と同様のものを用いた。
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、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、樹脂発泡体(シート状)を得た。この樹脂発泡体は、独立気泡率が46%の半連続半独立気泡構造を有していた。
ポリウレタンを主成分とする樹脂発泡体(シート状、平均セル径:70〜80μm、80%圧縮時の反発力が9.6N/cm2、樹脂発泡体見掛け密度:0.15g/cm3)を準備した。
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)
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、平均セル径、23℃での厚み回復率、−10℃での50%圧縮時の反発力、23℃での80%圧縮時の反発力、粒子総面積及び衝撃吸収率を測定又は評価した。その結果を表1に示す。
発泡体の密度(見掛け密度)を以下のように算出した。
各実施例及び比較例の発泡体を40mm×40mmサイズに打ち抜き、試験片とし、試験片の寸法をノギスで、また、測定端子φ20mmの1/100ダイヤルゲージにて厚みを測定した。次に、試験片の重量を最小目盛り0.01gの電子天秤にて測定した。そして、次式により算出した。
見掛け密度(g/cm3)=試験片の質量/試験片の体積
デジタルマイクロスコープ(商品名「VH−8000」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。
圧縮試験機((株)島津製作所製 マイクロサーボ)を用いて、例えば、図1に示すように、樹脂発泡体1を、23℃にて、厚み方向に、初期厚み(X、1mm)に対して20%の厚みまで1分間圧縮(図1中、M)した。その後、圧縮を解除し、解除1秒後の厚みの回復挙動(Q)を、高速度カメラを用いて撮影した。厚み回復率(%)は、回復した際の樹脂発泡体1の厚みの初期厚みに対する割合(Y/X)として表した。
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、−10℃又は23℃にて、圧縮速度:10mm/minで、厚さ方向に、圧縮率が50%又は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応力(N/cm2)として表した。
動的防塵性の評価方法を図2〜図4を用いて説明する。
樹脂発泡体を、図2に示す額縁状(窓枠状)(40mm×56mm、幅:2mm)に打ち抜き、評価用サンプル22とした。
この評価用サンプル22を、図3に示す動的防塵性評価用容器2に装着した。装着時の評価サンプル22の圧縮率は初期厚みに対して厚み方向に50%とした。
評価用サンプル22は、図3に示すように、フォーム圧縮板27を介してベース板24にねじ26によって取り付けられた黒色アクリル板211と、ベース板24に、ピンによって固定され、アルミニウムスペーサ23上に配置する黒色アクリル板212との間に設けられている。評価用サンプル22を装着した評価用容器2では、評価用サンプル22により、一定の内部空間29が閉塞された系となっている。
また、評価用容器2では、評価用サンプル22よりも外側に隣接して位置し、評価用サンプル22とフォーム圧縮版27との間に、一定の外部空間25が閉塞された粉末供給部として構成されている。この外部空間25には、粉塵にみたてた粉末(例えば、粒径17μmのシリカ)が0.1g充填されている。
このような評価用容器2を、図4に示す評価容器をダンブラー1(回転槽、ドラム式落下試験器)に入れ、1rpmの速度で回転させた。そして、評価用容器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、パッケージを分解した。そして、粉末供給部である外部空間25から、評価用サンプル22を通過して、内部空間の上下壁として機能させた黒色アクリル板211及び黒色アクリル板212に付着した粒子を、デジタルマイクロスコープ(装置名「VH−8000」、キーエンス株式会社製)で観察した。
黒色アクリル板211及び黒色アクリル板212について静止画像を作成し、画像解析ソフト(ソフト名「Win ROOF」、三谷商事株式会社製)を用いて2値化処理を行い、シリカの粒子の個数として粒子総面積を計測した。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。
100mm2未満 良好
100mm2以上200mm2以下 やや不良
200mm2を越える 不良と判定した。粒子観察面の総面積は1872mm2であった。
なお、やや不良と評価された樹脂発泡体であっても実用特性に問題はない。
1500[Pixel×Pixel]未満 良好
1500〜2000[Pixel×Pixel] やや不良
2000[Pixel×Pixel]を越える 不良と判定した。粒子観察面の総面積は20000[Pixel×Pixel]であった。
なお、やや不良と評価された樹脂発泡体であっても実用特性に問題はない。
図5に示すような、鉄球74により与えられた衝撃エネルギー(20mJ)を圧力センサー71で計測する振り子試験装置7を用いて、樹脂発泡体72を介しない場合の衝撃力(F0)と、樹脂発泡体72を介する場合の衝撃力(F1)とを測定し、下記式より、衝撃吸収性を求めた。評価に用いた樹脂発泡体72は、20mm×20mmの正方形で、厚みは1.0mmとし、アクリル板73と支持板76との間の圧力センサー71上となる位置で、押さえ圧力調整手段75により、その圧縮率を50%に調整した状態で評価を行なった。
衝撃吸収率(%)=(F0−F1)/F0×100
2 動的防塵性評価用容器
22 評価用サンプル
24 ベース板
26 ねじ
27 フォーム圧縮板
211、212 黒色アクリル板
23 アルミニウムスペーサ
29 内部空間
25 外部空間
7 振り子試験装置
71 圧力センサー
72 樹脂発泡体
73 アクリル板
74 鉄球
75 押さえ圧力調整手段
76 支持板
Claims (10)
- 下記で定義される23℃での厚み回復率が50%以上、かつ下記で定義される−10℃での50%圧縮時の反発応力が10.0N/cm2未満である樹脂発泡体。
厚み回復率:樹脂発泡体を、初期厚みに対して20%の厚みで厚み方向に1分間圧縮した後、圧縮状態を解除し、圧縮状態解除1秒後の厚みの初期厚みに対する割合。
50%圧縮時の反発応力:樹脂発泡体を、初期厚みに対して50%の厚みまで厚み方向に圧縮した際の対反発荷重。 - 23℃での80%圧縮時の反発応力が1.0〜9.0N/cm2である請求項1記載の樹脂発泡体。
- 平均セル径が10〜200μm、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。
- 高圧ガスが含浸された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含むことを特徴とする発泡シール材。
- 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記載の発泡シール材。
- 粘着剤層が、フィルム層を介して、樹脂発泡体表面に配置されている請求項9記載の発泡シール材。
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