JP5224408B2 - 光反射シートおよびその製造方法 - Google Patents
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また、光反射シートの厚みが薄くなると、厚み方向両面側の気泡が押し圧されて変形する(例えば気泡断面が扁平形状になる)ことによる光反射率の低下がある。しかし、厚み方向の中央側の気泡は、ほとんど押し圧されず、例えばほぼ断面が円形状になっていることから、入射光を散乱反射しやすい圧縮前の状態を保っている。このことから、厚み方向両面側の気泡による光反射の低下があっても、厚み方向中央側の気泡により十分に光反射されるので、光反射率の低下が抑制される。
さらに、圧縮によって光反射シートの厚みが薄く形成されていても、両面側の気泡が押し潰されすぎることなく残される状態にあり、気泡による3次元空間を有する立体構造が維持されることから、剛性を保つのに十分な厚みは確保される。
その際、発泡させた熱可塑性樹脂シートの厚み方向両面側(表面側と裏面側)は、圧縮力を受けて圧縮され、その領域に形成されている気泡は厚み方向に押し圧され、変形する。このように両面側が押し圧され圧縮されるのは、熱可塑性樹脂シート内部が気泡による3次元空間を有する立体構造となっているためであり、圧縮力を強く受ける両面側が変形することで、圧縮力が吸収されるためである。よって、気泡を形成する熱可塑性樹脂の気泡壁が押し圧されて厚み方向に押されるように変形した分、膜厚が薄くなる。
一方、発泡させた熱可塑性樹脂シートの厚み方向中央側の気泡は、熱可塑性樹脂シート内部が気泡による3次元空間を有する立体構造となっているため、圧縮による圧力が軽減されるので、圧縮前の形状の状態で残る。すなわち、圧縮力は厚み方向両面側で吸収されるため、厚み方向両面側の気泡が押し圧されて、気泡断面が例えば扁平形状になることによる光反射率の低下があっても、入射光を散乱反射しやすい圧縮前の状態を保っている厚み方向中央側の気泡によって高い光反射率が得られるようになっている。
さらに、圧縮によって光反射シートの厚みが薄く形成されても、両面側の気泡が押し潰されすぎることなく残され、気泡による3次元空間を有する立体構造が維持されていることから、剛性を保つのに十分な厚みは確保される。
なお、圧縮され過ぎると、気泡が押し潰されたように変形し、光反射シートの膜厚が薄くなり過ぎて、光反射シート10の剛性が得られなくなるとともに、光反射率も低下することになり、所望の光反射率が得られなくなる。
本発明の光反射シートに係る好ましい一実施形態を、図1に示した模式的断面図を参照して以下に説明する。
光反射シート10の熱可塑性樹脂11の材質は、限定されるものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコールなどの汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、超高分子量ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチックス、またはこれらの共重合体もしくは混合物などが挙げられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性などが良好であることから、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、シクロポリオレフィンが好ましく、中でもポリエステルが特に好ましい。さらに、ポリエステルの中でも、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
光反射シート10は、550nmの波長の光反射率が90%以上であることが好ましい。より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは100%以上である。なお、本明細書でいう光反射率とは、リファレンスの反射板に対する相対的な光反射率をいう。したがって、リファレンスの反射板と同等の光反射率の場合には光反射率が100%となり、リファレンスの反射板より光反射率が高い場合には100%を超える光反射率になり、リファレンスの反射板より光反射率が低い場合には100%を下回る光反射率になる。
光反射シート10の厚みは0.37mm以上0.60mm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.40mm以上0.55mm以下とする。光反射シート10は、その厚みが0.37mm未満であると剛性が不足する場合があり、その場合には撓みが生じやすくなる。このため、光反射板として使用することが困難になる場合がある。また、光反射シート10の厚みを0.37mm以上とすれば、十分な剛性が得られる。一方、光反射シート10の厚みが0.60mmを超えると、現在市場で求められる薄肉化の要求に応えられなくなる。よって、光反射シート10の厚みは上記範囲とすることが好ましい。
本発明の光反射シート10は、所望の光反射率を得るには、光反射シート10の発泡倍率をφ、気泡12ないし気泡14の平均径をd(μm)、圧縮後の光反射シート10の厚みをt(μm)としたとき、下記(1)式〜(3)式を満たす必要がある。
で表される各式を満たす。
なお、(1)式は剛性を考慮した場合の光反射シート10の厚みの下限値を表し、(2)式は発泡体単位体積あたりの気泡数密度N(個/μm3)を求める式であり、(3)式は厚み方向に必要な熱可塑性樹脂と気泡との界面数を表す。
発泡倍率φは発泡体の体積を元の樹脂の体積で除したものとして求められる。発泡体の体積を1μm3、そこに含まれる気泡の平均気泡径をd(μm)、気泡数密度をN(個/μm3)とすると、次式が成立する。
圧縮度は、圧縮前の光反射シートの厚みを圧縮後の光反射シート10の厚みで割った値である。この圧縮度は、熱可塑性樹脂11の材質、光反射シート10の厚み、熱可塑性樹脂11中に存在する気泡12,13の体積比率等にもよるが、光反射シート10の厚みが上記範囲内である場合、上限は概ね2以下であればよい。また、熱可塑性樹脂11がポリエステル樹脂の場合、上記圧縮度は、好ましくは1.20以上1.95以下である。圧縮度が上記範囲を超えると、気泡12,13,14(特に気泡12)が潰れ過ぎて、気泡12,13,14と熱可塑性樹脂との界面が、光反射に有効な屈折率の異なる界面(異屈折率界面)として機能しなくなり、光反射シート10全体の光反射率が低下することになる。したがって、圧縮度が上記範囲内であれば、厚み方向中央側に圧縮前の状態の気泡12が残されて異屈折率界面が十分にある状態となるので、高い光反射率が得られる。また、厚みが薄くなりすぎず、必要な剛性も得られ、撓み強度を確保することができる。
光反射シート10が形成される発泡前の熱可塑性樹脂中には、特性に影響を及ぼさない範囲で、種々の添加剤を添加することが可能である。その添加剤としては、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤などが挙げられる。または、光反射シートに上記添加剤を含有する樹脂シートを積層してもよいし、上記添加剤を含有する塗料をコーティングしてもよい。
上述した光反射シート10は、厚み方向に圧縮されていることにより、圧縮されてない光反射シートの膜厚よりも薄い膜厚のものとなっている。特に、厚み方向の両面側(表面側と裏面側)の気泡13,14は圧縮により厚み方向に押し圧された形状になることから、その押し圧された気泡13,14が存在する領域における膜厚減少分が光反射シート10の厚みを薄くしている。したがって、上記光反射シート10は、従来のものより厚みを薄くできる。
さらに、光反射シート10が圧縮されていても、厚み方向の界面数t×N1/3は721よりも多い状態に保たれているので、光反射に有効な異屈折率界面(例えば、熱可塑性樹脂11と気泡12との界面)が十分に存在した状態になっている。よって、高い光反射率が得られる。なお、厚み方向中心側の気泡12は、上述の光反射に有効な異屈折率界面が十分に得られる範囲内で、例えば、光反射率が90%以上確保される範囲内で、圧縮により押し圧されて変形していてもよい。
例えば、剛性を維持するための厚みとするには、例えば両面側から厚みの15%の範囲で、圧縮による気泡13,14の変形は、例えば断面長円形に変形する変形率(長径/短径)を1.1以上5以下とする。より好ましくは、1.5以上3以下とする。
次に、本発明の光反射シートの製造方法に係る好ましい一実施形態を図2の製造工程を示した模式的断面図によって、以下に説明する。なお、各構成要素には、前記図1によって説明した構成要素と同様なものには同一符号を付与している。
図示はしていないが、まず熱可塑性樹脂シートを用意し、加圧した不活性ガス雰囲気中に、その熱可塑性樹脂シートを保持することで、シート中に不活性ガスを含浸させ、熱可塑性樹脂を結晶化させる。この工程は特に限定されないが、量産性を考慮すると、上記熱可塑性樹脂シートのロールを用意し、それを加圧した不活性ガス雰囲気中に保持して熱可塑性樹脂シート中に不活性ガスを含浸させる方法が好ましい。
次に、図2(1)に示すように、不活性ガスを含侵させた上記熱可塑性樹脂シート21を加熱して発泡させ、その内部に気泡12,13,14を形成する。この発泡方法は、特に限定されないが、量産性を考慮すると、例えば、不活性ガスを含浸させた上記熱可塑性樹脂シート21を常圧(例えば大気圧)下で、ガラス転移点以上融点未満の温度で加熱して発泡させ、その内部に気泡12,13,14を形成する。この工程は、例えば、熱風を連続的に供給する熱風循環式発泡炉(図示せず)を用いて行う。
次に、図2(2)に示すように、上記発泡させた熱可塑性樹脂シート25を厚み方向に圧縮して薄肉化し、光反射シート10を得る。薄肉化は、例えばプレス装置30を用いて行う。具体的には、プレス装置30の加熱可能な平板31,32間に上記発泡させた熱可塑性樹脂シート25を静かに置き、厚さ方向に圧縮する。上記平板31,32は、加熱されている。
なお、加熱したロール間に発泡させた熱可塑性樹脂シート25を通して圧縮するロール圧延装置を用いることも可能である。
上述した光反射シート10の製造方法では、発泡させた熱可塑性樹脂シート25を圧縮することから、圧縮力を直接受ける発泡させた熱可塑性樹脂シート25の両面側に形成された気泡13は厚み方向に押し圧される。一方、発泡させた熱可塑性樹脂シート25の厚み方向中央側の気泡12は、圧縮前の状態を残すことから、この気泡12により十分に光反射されるので、光反射率の低下が抑制される。
以下に、本発明を実施例によって説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。なお、得られた熱可塑性樹脂発泡体の各種特性の測定および評価は以下の通りとした。
光反射シート10のシート厚の測定は、サンプルの幅方向5点の厚みをシックネスゲージ(Teclock社製:SM−112、測定子形状:直径10mmの球形、測定力:例えば2.5N以下の所定値)を用いて測定し、その平均値を熱可塑性樹脂発泡体の厚みとした。
発泡させた熱可塑性樹脂シート25の密度(ρf)は、電子天秤(METTLER社製:AE240)を用いて、JIS K 7112のA法(水中置換法)により求めた。
水中置換法により測定された発泡させた熱可塑性樹脂シート25の密度(ρf)と発泡前の熱可塑性樹脂シート21の密度(ρs)との比ρs/ρfとして算出した。ただし、熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートの場合、ρsは1.34として計算した。
光反射率の測定は次のように行った。光反射率は分光光度計(例えば、日立ハイテクノロジーズ社製U−4100)により550nmの波長で測定した。なお、ここでいう光反射率とは、酸化アルミニウムの微粉末を固めた白板の拡散反射率を100%として、その反射率に対する相対値である。したがって、酸化アルミニウム表面よりも光反射率が高くなる場合には、100%を超える光反射率になる。
ASTM(米国材料試験協会;American Society for Testing and Materials) D3576−77に準じて求めた。すなわち、シートの断面のSEM写真を撮影し、SEM写真上の所定の範囲内で水平方向と垂直方向に直線を引き、直線が気泡を横切る長さを平均した。
剛性の測定は次のように行った。まず、光反射シート10の試験片を40mm×100mmに形成し、その試験片をJIS K 7171(1994)の5.1.3項に基づいた支持台に静置し、同項に記載の圧子で試験片中央部に0.5Nの荷重をかけた。そのときの中央部たわみを測定した。試験装置には万能試験機(例えば、東洋精機製作所社製ストログラフR−3)を用いた。その測定の結果は、例えば、剛性が十分にあるといえるたわみ量5mm以下の場合は◎、剛性があるといえる5mmより大きく10mm以下の場合は○、剛性がやや不足しているといえる10mmより大きく13mm以下の場合は△、剛性が不足しているといえる13mm超の場合は×とした。
ポリエチレンテレフタレート(ユニチカ社製:SA1206グレード)にポリエステル系エラストマー(三菱化学製:プリマロイB1942Nグレード)2重量部を加え、二軸押出機で混合・混錬してからTダイで押し出し、0.5mm厚み×300mm幅×60mの長さで巻き取り、ロールA(図示せず)を作製した。次に、セパレータとして160μm厚み×290mm幅×60m長さ、目付量55g/m2のオレフィン系不織布(日本バイリーン社製:FT300グレード)のロールB(図示せず)を用意した。そして、ロールAのポリエチレンテレフタレートにロールBのセパレータを重ねて巻取ることで新たにロールC(図示せず)を作製した。
上記製造方法によって得られた発泡させた熱可塑性樹脂シート25である。この発泡させた熱可塑性樹脂シート25からなる光反射シートは、圧縮していないので、圧縮度が1.00であり、厚みは変化がなく0.70mmであり、厚さ方向の界面数t×N1/3が1550であった。
前記図2の製造工程図に示したように、上下に加熱可能な平板31,32を有するプレス装置30を用い、上記製造方法によって得られた発泡させた熱可塑性樹脂シート25を圧縮して光反射シート10を得た。具体的には、上記プレス装置30の上側の平板31を150℃、下側の平板32を150℃に加熱し、上記平板31,32間に上記発泡させた熱可塑性樹脂シート25を静置してから、プレス圧力を10kg/cm2、プレス時間を180秒間にして圧縮した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が1.20、厚みが0.60mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が1286であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を15kg/cm2にしたこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が1.38、厚みが0.52mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が1086であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を20kg/cm2にしたこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が1.53、厚みが0.47mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が971であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を30kg/cm2にしたこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が1.76、厚みが0.41mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が809であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を40kg/cm2にしたこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が1.95、厚みが0.37mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が721であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を50kg/cm2、プレス時間を120秒間にして圧縮したこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が2.09、厚みが0.34mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が616であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を50kg/cm2にして圧縮したこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が2.22、厚みが0.32mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が561であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を80kg/cm2にして圧縮したこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が2.37、厚みが0.30mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が512であった。
前記図2の製造工程図に示したように、プレス圧力を90kg/cm2にして圧縮したこと以外は、実施例1と同様にして光反射シート10を製造した。その結果、得られた光反射シート10は、圧縮度が2.48、厚みが0.29mm、厚さ方向の界面数t×N1/3が475であった。
また、実施例1〜5のサンプルのように、圧縮した後の厚みが0.37mmまでは100.0%〜100.3%の高い光反射率を得ていることわかった。さらに、厚みが0.37mm以上得られていれば十分な剛性が得られることがわかった。よって、光反射シート10は、十分な剛性を維持しつつ、0.37mmまで薄肉化することができるという効果を奏する。
さらに、圧縮度が1.20以上1.76以下では、光反射率(圧縮後反射率)が100.0%以上であり、厚さ方向の界面数t×N1/3が721以上であれば光反射率(圧縮後反射率)が100.0%以上であることから、高い光反射率を維持しつつ、薄肉化できるという効果を奏する。
また、光反射シート10は、プレス加工によって薄肉化されているので、所望の厚さに容易に形成することができるという利点もある。
次に、本発明の光反射シートを用いた光反射板について、好ましい一形態を以下に説明する。
したがって、上記光反射シート10を有する光反射板は高い光反射率を得ることができる。
この場合、光反射板は筐体を兼ねている。また、光反射板の外側にさらに筐体が設けられていてもよい。なお、光反射板の反射面は連続的な湾曲面に形成してもよい。
11 熱可塑性樹脂
12,13,14 気泡
Claims (7)
- 発泡により形成された気泡を含む熱可塑性樹脂発泡シートで形成された光反射シートであって、
前記光反射シートは、厚み方向の両面側にある前記気泡と、該厚み方向の中央側にある前記気泡が異なる形状を有し、
前記厚み方向の両面側にある前記気泡が前記厚み方向の中央側にある気泡に対し扁平化した断面形状を有する
ことを特徴とする光反射シート。 - 前記厚み方向の両面側にある前記気泡は、厚み方向に押し圧された断面長円形状を有することを特徴とする請求項1記載の光反射シート。
- t×N 1/3 ≧900であることを特徴とする請求項3記載の光反射シート。
- 前記熱可塑性樹脂発泡シートの熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光反射シート。 - 前記光反射シートの厚さが0.37mm以上0.60mm以下であり、
圧縮前の前記光反射シートの厚さを圧縮後の前記光反射シートの厚さで割って得られる圧縮度が1.20以上1.95以下である
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光反射シート。 - 熱可塑性樹脂シートを発泡させて該シート内部に気泡を形成する工程と、
前記発泡させた前記熱可塑性樹脂シートを厚み方向に圧縮して薄くする工程とを有し、
前記圧縮して薄くする工程では、前記発泡させた熱可塑性樹脂シートの該厚み方向の両面側にある前記気泡が前記厚み方向の中央側にある気泡より厚み方向に押し圧された形状に変形するように前記発泡させた熱可塑性樹脂シートの両面に圧力をかける
ことを特徴とする光反射シートの製造方法。
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