JP5688360B2 - ポリオレフィン系樹脂発泡シート - Google Patents
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Description
例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイといったフラットパネルディスプレイ用のガラス基板は、間にポリオレフィン系樹脂発泡シートを介装させた状態で積層されてガラスメーカーからディスプレイメーカーに供給されている。
なお、この種のガラス基板は、表面に異物が付着しているとフラットパネルディスプレイに種々の不具合を生じさせるおそれを有することから、一旦、水で洗浄する工程が行われた後に使用されている。
この種の帯電防止剤としては、界面活性剤として利用されている低分子型のものと、イオン伝導性ポリマーなどの高分子型のものとが知られており、界面活性剤は、比較的帯電防止効果が高くポリオレフィン系樹脂発泡シートの製造後、早期に帯電防止効果を発現させる効果を有する一方でポリオレフィン系樹脂発泡シート表面にブリードアウトしてガラス基板に付着するおそれを有する。
また、下記特許文献1においては、前記界面活性剤とポリオレフィン系樹脂との相溶化剤としての機能が期待できる高分子型帯電防止剤をポリオレフィン系樹脂層に含有させている。
従って、下記特許文献1においては、高分子型帯電防止剤によって前記界面活性剤のブリードアウトが抑制されることになる。
また、界面活性剤は、接触する相手材に移行しやすい一方で、その移行後にはポリオレフィン系樹脂発泡シートに含まれるその他の成分が相手材に付着することを抑制させる作用を発揮する。
従って、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板のように付着物の低減が要望され、水で洗浄されることが予定されているような部材に当接させて用いられる場合であれば、水洗除去が困難な疎水性の付着物を防止させるために、むしろ移行性が高い界面活性剤をポリオレフィン系樹脂発泡シートに含有させることが好ましい場合がある。
従って、従来のポリオレフィン系樹脂発泡シートは、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の合紙などとして用いるのに適したものとはなっていないという問題を有する。
一方で、常温において固体のアニオン系界面活性剤は、常温で液体のものに比べて発泡シート内で固化しやすくブリードアウトの均一性が損なわれやすい傾向を示す。
本発明においては、20℃において固体のアニオン系界面活性剤と相溶性を示し、且つ、アニオン系界面活性剤よりブリードアウトし易く20℃において液体のブリードアウト促進剤をポリオレフィン系樹脂発泡シートに含有させている。
従って、本発明のポリオレフィン系樹脂発泡シートにおいては前記ブリードアウト促進剤が水洗による除去が容易なアニオン系界面活性剤の表面へのブリードアウトを促進する。
すなわち、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の合紙などとして用いられた際に、接触する相手材の表面に前記アニオン系界面活性剤をすばやく移行させて水での洗浄によって除去することが困難な物質が付着することを抑制させ得る。
上記のようなMFRの低密度ポリエチレン樹脂が好ましいのは、MFRが2g/10min未満では、押出機中で高分子型帯電防止剤との混練性に問題を生じて帯電防止性能が低下し、押出発泡時に破泡などを生じて良好な発泡シートを得ることが難しくなるおそれを有するためである。
また、MFRが6g/10minを超えると溶融張力が低くなりすぎて低密度の発泡シートが得られにくくなり、ダイス先端にメヤニ状の堆積物が発生しやすくなるためである。
高分子型帯電防止剤の結晶化温度が90℃未満であることが好ましいのは、結晶化温度が90℃以上であると、押出機中で結晶化が進んで分散が悪くなったり、また、押出発泡時に気泡膜が延伸される際に高分子型帯電防止剤が変形せずに塊となり帯電防止剤の分散粒子間距離が広くなって添加量に見合う帯電防止機能を発現させ難くなったりするためである。
また、MFRが前記のような範囲内であることが好ましいのは、MFRが40g/10minを超える高分子型帯電防止剤を用いるとポリオレフィン系樹脂中での分散性が低下するとともにポリオレフィン系樹脂組成物の溶融張力を低下させてしまうために低密度の発泡シートが得られなかったり、連通化したような粗大気泡を発生させたりするおそれを有するためである。
具体的には、示差走査熱量計(例えば、エス・アイ・アイナノテクノロジー社製「DSC6220」)を用い、測定容器に試料を約6.5mg充てんして、窒素ガス流量30ml/minのもと10℃/minの昇温冷却速度で30℃〜200℃の間で昇温・冷却し、冷却時の発熱ピーク温度を結晶化温度として測定することができる。
なお、発熱ピークが2つ以上現れる場合、全ピーク面積の5%以上を有する面積ピークの内、最も高温側のピークの頂点の温度を結晶化温度とする。
なお、高分子型帯電防止剤としては、2以上の物質の混合品であっても良く、帯電防止性能の更なる向上を目的とし、前記ブロック共重合体にポリアミドを混合したもの、またはポリアミド系ブロックをさらに共重合させたものであってもよい。
ここで「主成分」とは、含有する全ての高分子型帯電防止剤中に占めるポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体の割合が、50質量%以上であることをいう。
なお、前記ポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体が高分子型帯電防止剤に占める割合を70質量%以上とすることが好ましく、80質量%以上とすることがさらに好ましい。
ポリオレフィン系樹脂組成物における高分子型帯電防止剤の配合割合が前記範囲内であることが重要なのは、前記範囲の下限値未満では、発泡シートの帯電防止性能が不足し、ガラス基板との積層体から剥離する際の剥離帯電を十分に抑制できずに帯電したガラス基板に塵埃が付着するおそれを有するためであり、前記範囲の上限値を超えて含有させると、それ以上の帯電防止性能の向上を期待することが難しくなり、単にコストアップになるばかりでなくポリオレフィン系樹脂組成物の発泡性を低下させて低密度の発泡シートが得られなくなるおそれを有するためである。
なお、デイビス法とは、界面活性剤分子を原子団(あるいは官能基)に分割し、それぞれの原子団に特有の基数を与えて計算によりHLB値を求めるもので、例えば、三洋化成工業株式会社より発行されている書籍名「界面活性剤入門」に具体的に記載されている方法に基づいて算出することができる。
なお、以後においては特段の断りがない限りにおいて「HLB値」とは、「デイビス法によるHLB値」を表す。
一方で、帯電防止効果やアニオン系界面活性剤以外の付着物の抑制効果の向上には限度があるため、必要以上に前記アニオン系界面活性剤を発泡シートに含有させても、単に発泡シートを製造し難いものにさせてしまうおそれを有する。
このようなことから、前記アニオン系界面活性剤は、ポリオレフィン系樹脂100質量部に対する割合が0.1〜5質量部となるように発泡シートに含有させることが好ましい。
スルホン酸塩系界面活性剤としては、ジアルキルスルホコハク酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、及び、アルキルスルホン酸塩の内のいずれかを用いることが好ましい。
なかでも、アニオン系界面活性剤は、水中等に分散された際に対イオンとなるナトリウムを含有しているものが好ましく、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及び、アルキルスルホン酸ナトリウムといったスルホン酸ナトリウム系界面活性剤が特に好ましい。
なお、上記のアニオン系界面活性剤は、1種を単独で用いる必要はなく、2種以上を混合して用いてもよい。
このブリードアウト促進剤としては、例えば、20℃においてアニオン系界面活性剤を10質量%以上の濃度で溶解可能な相溶性を示すものが好ましく40質量%以上の濃度で溶解可能な相溶性を示すものが特に好ましい。
なお、ブリードアウト促進剤は、通常、アニオン系界面活性剤のブリードアウトを促進させるためにそのSP値をポリオレフィン系樹脂のSP値から乖離させており、このようなブリードアウト促進剤を採用することでSP値がポリオレフィン系樹脂に近いアニオン系界面活性剤でもブリードアウトさせ易くすることができる。
ブリードアウト促進剤がアニオン系界面活性剤よりもブリードアウトし易いかどうかについては、例えば、Fedorsの推算法に基づいて計算されるSP値から判断することができ、ポリオレフィン系樹脂とのSP値の乖離が大きいことで判断することができる。
なお、例えばSP値が7〜9のポリエチレン樹脂を用いる場合には、ブリードアウト促進剤のSP値が10〜15程度で、アニオン系界面活性剤のSP値が7〜10程度であることが好ましい。
なお、発泡シートに含有させる前記ブリードアウト促進剤の含有量は、通常、アニオン系界面活性剤の含有量に対して質量で0.1倍〜3倍とすることが好ましい。より好ましくは0.2倍〜1.5倍である。
より具体的にこのナトリウムイオンの溶出量の測定方法を説明すると、例えば、12cm×17cmのチャック袋に50mlの蒸留水を入れ、70℃、1時間加熱した後で内部の水を廃棄し、乾燥したものに再び蒸留水を50ml入れ、さらに前記カットシートを入れてできるだけ空気を抜いてチャックし、これを60℃の乾燥機中に保管して20分経過した後、数回振り、その後裏返してさらに20分乾燥機に放置して、数回振って内部の蒸留水を採取し、この蒸留水に含まれるナトリウムイオンの量を誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法によって定量することで求めることができる。
このICP発光分析法によるナトリウムイオンの定量は、例えば、島津製作所製のマルチタイプICP発光分光分析装置、型名「ICPE−9000」を用い、露光時間30秒、高周波出力1.20kW、キャリア−プラズマ−補助流量(0.7−10.0−0.6(l/min))の条件を採用して実施することができる。
即ち、本実施形態のポリオレフィン系樹脂発泡シートは、その由来に関係なくナトリウムイオン溶出量が20ng/cm2〜100ng/cm2となるように調整されることが好ましい。
なお、その上限値を100ng/cm2としているのは、溶出可能なナトリウムを過度にポリオレフィン系樹脂発泡シートに含有させると、前記高分子型帯電防止剤の持続性帯電防止効果が十分に発揮されなくなるおそれを有するためである。
即ち、100ng/cm2を超えてナトリウムイオンが溶出される状態になるまでナトリウムをポリオレフィン系樹脂発泡シートに含有させると、高分子型帯電防止剤の帯電防止性能が本来発揮されるべき程度に満たない状態になるおそれを有するためである。
なお、アニオン系界面活性剤以外によるナトリウムイオンの溶出量が過半数を占めるような状態になると、上記のような効果を十分に期待することが難しくなることから、ポリオレフィン系樹脂発泡シートに含有させるナトリウムの内、50%以上をアニオン系界面活性剤由来のものとすることが好ましい。
この発泡のための成分としては、発泡剤や気泡調整剤を挙げることができ、これら以外にも、必要に応じて、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤等の添加剤を発泡シートに含有させることもできる。
なかでも、前記発泡剤としては、イソブタンとノルマルブタンとの混合ブタンが好ましい。
通常、発泡剤の添加割合がこのような範囲とされるのは、発泡剤が5質量部未満であると十分な発泡を得にくく、25質量部を超えると気泡膜が破れて良好な発泡シートが得られなくなるおそれを有するためである。
これらは単独で用いても、複数のものを併用してもよい。この気泡調整剤の添加量は、ポリオレフィン系樹脂100質量部あたり0.5質量部以下とすることが好ましい。
このような密度が、選択されているのは、密度が70kg/m3以上では、発泡シートの柔軟性が不足して緩衝性が低いものとなるおそれを有するためであり、密度が小さすぎると発泡シートの強度が十分なものにならない結果、緩衝性が低いものとなるおそれを有するためである。
さらに、気泡膜の厚みが薄くなりすぎると、収縮が大きくなる結果、長尺な発泡シートを作製した際に、これを一つのロールとして巻き取ることが困難になる。
したがって、発泡シートの密度は、10kg/m3以上とすることが好ましく、15kg/m3以上とすることが好ましい。
(実施例1)
日本ポリエチレン株式会社製の低密度ポリエチレン樹脂(商品名:「LF580」、密度:929kg/m3、MFR=4.0g/10min)100質量部に対して、三洋化成株式会社製の高分子型帯電防止剤(ポリエーテル−ポリプロピレンブロック共重合体、商品名:「ペレスタット300」、結晶化温度:85.4℃、MFR=30g/10min)7質量部、及び、三協化成社製の気泡調整剤マスターバッチ(アゾジカルボンアミド含有マスターバッチ:商品名「セルマイクMB1023」)0.05質量部の比率で配合された配合物をタンデム押出機の第一押出機(シリンダー径:φ90mm)に供給し、該押出機内での最高到達温度が210℃となるように溶融混練した。
また、該第一押出機の途中から発泡剤として混合ブタン(イソブタン/ノルマルブタン=50/50(モル比))を前記低密度ポリエチレン樹脂100質量部に対する割合が6.2質量部となるように圧入した。
さらに、炭素数12〜16のアルキルスルホン酸塩(軟化点70℃、HLB値40)を90質量%以上含有する三洋化成株式会社製の「ケミスタット3033」(商品名)を用意するとともにブリードアウト促進剤としてプロピレングリコール(旭硝子株式会社製、融点:−59℃、常温(20℃)において液体)を用意し、これらを60:40(「ケミスタット3033」:プロピレングリコール)の質量比率で混合した溶液を前記低密度ポリエチレン樹脂100質量部に対する割合が1.5質量部となるように圧入し、さらに溶融混練を実施した。
この第一押出機での溶融混練後は、該第一押出機に連結された第二押出機(シリンダー径:φ150mm)で発泡に適する温度域(111℃)まで冷却し、出口直径が220mm(スリット0.31mm)のサーキュラーダイより大気中に押出発泡した。
押出発泡された筒状発泡体は、エアーを吹き付けて冷却した後、直径が770mm、長さ650mmの冷却マンドレル上を沿わせて冷却し、該冷却マンドレルの後ろ側に設けたカッターで押出し方向に沿って筒状発泡体を切断して長尺帯状の発泡シートを得た。
得られた発泡シートの厚みを定圧厚み測定機(Teclock社製、型式PG−(特)S−37387(「SCM−627」))を用いて測定したところ0.5mmで、密度(見掛け密度)をJIS K 7222:2005「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に基づいて測定したところ51kg/m3であった。
また、ガラス基板の合紙としての適性を以下のように接触角で判定した。
まず、発泡シートを5cm×10cmの大きさに切り、これを洗浄・乾燥したガラス板(日本電気硝子株式会社製 無アルカリガラス OA−10G)の上に乗せ、前記発泡シートの全体に荷重が加わるように1kgの重りを乗せて、温度60℃、相対湿度80%の恒温恒湿槽(ISUZU製作所製、商品名「HPAV−120−40」)内に24時間放置した後、温度30℃、相対湿度0%にて24時間乾燥した。
発泡シートと接していたガラス板表面における精製水の接触角を協和界面化学株式会社製、固液界面解析装置(商品名「DROP MASTER300」)によって測定し、洗浄前の接触角とした。
同様に荷重を掛けて発泡シートを接触させ、60℃、80%RH×24時間−30℃0%RH×24時間の処理を行ったガラス板を、家庭用アルカリ洗剤(花王株式会社製、商品名「アタック」)を0.4%含有する洗浄水で洗浄し、蒸留水にてすすぎ洗いを実施した後、温度30℃、相対湿度0%にて24時間乾燥した。
この水洗後のガラス板の接触角を測定し洗浄後の接触角とした。
なお、洗浄前の接触角、洗浄後の接触角は、それぞれ20点の測定を行い、その平均値によって算出した。
結果、洗浄前の接触角が7.5度、洗浄後の接触角が6.5度で、優れた洗浄性が確認できた。
得られた発泡シートを10cm×10cmの大きさに切断してカットシートを作製し、ナトリウムイオンの溶出量を以下のようにして測定した。
まず、12cm×17cmのチャック袋を用意し、これに50mlの蒸留水を入れ、70℃、1時間加熱した後で内部の水を廃棄し、乾燥した。
このチャック袋に前記カットシートとともに再び蒸留水を50ml入れ、できるだけ空気を抜いた状態にしてチャックし、これを60℃の乾燥機中に保管して20分経過した後、手で数回振とうし、その後裏返してさらに20分乾燥機に放置した。
その後、乾燥機から取り出して再び手で数回振とうし、内部の蒸留水を採取して、島津製作所製のマルチタイプICP発光分光分析装置(型名「ICPE−9000」)によってこの蒸留水に含まれるナトリウムイオンの量を定量した。
なお、このICP発光分析における測定条件は、露光時間30秒、高周波出力1.20kW、キャリア−プラズマ−補助流量(0.7−10.0−0.6(l/min))とした。
そして得られたナトリウムイオンの量から、蒸留水を50mlに含まれる全てのナトリウムイオンの質量(MNa:ng)を求め、これをカットシートの面積(表裏合わせて「200cm2」)で除して単位面積当たりのナトリウムイオン溶出量を求めた。
発泡シートに含有させるアニオン系界面活性剤、及び、ブリードアウト促進剤の種類と量とを変更したこと以外は実施例1と同様に発泡シートを作製し、実施例1と同様に評価を行った。
なお、実施例2では、アニオン系界面活性剤として花王株式会社製のドデシルベンゼンスルホン酸塩等の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(軟化点270℃、HLB値36.2)を主成分(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム約60質量%含有、残部:硫酸ナトリウム)とする商品名「ネオペレックスNo.6」を用い、実施例4、5では、ブリードアウト促進剤として「エチレングリコール」を用いた。
さらに、実施例6では、ブリードアウト促進剤としてポリエチレングリコール300(三洋化成株式会社製、融点−13℃)を用いて発泡シートを得た。
アニオン系界面活性剤に代えてノニオン系界面活性剤を含有させたこと以外は実施例1と同様に発泡シートを作製し、実施例1と同様に評価を行った。
なお、比較例1では、ノニオン系界面活性剤として、理研ビタミン社製のジグリセリンモノオレエート(商品名「ESR720」、軟化点40℃、HLB値9.0)を用い、比較例2では、ノニオン系界面活性剤として、理研ビタミン社製のステアリルモノグリセリン(商品名「PV−100」)を用いた。
アニオン系界面活性剤を含有させなかったこと以外は実施例1と同様に発泡シートを作製し、実施例1と同様に評価を行った。
なお、比較例3においては、ブリードアウト促進剤として機能するポリプロピレングリコールのみを含有させ、比較例4においては、アニオン系界面活性剤、ブリードアウト促進剤の何れをも含有させなかった。
アニオン系界面活性剤のみを添加し発泡シートを得た。具体的には、ケミスタット3033を4.0部添加して厚み0.5mmの発泡シートを得た。
なお、比較例5の発泡シートは、表面ムラがひどく、また帯電防止剤を添加しているにもかかわらず、静電気の発生が多く、良好なものではなかった。
そのため、この比較例5の発泡シートについての接触角の測定は行わなかった。
Claims (4)
- ポリオレフィン系樹脂、高分子型帯電防止剤、及び、界面活性剤を含有し、前記ポリオレフィン系樹脂100質量部に対して前記高分子型帯電防止剤を3〜20質量部含有するポリオレフィン系樹脂発泡シートであって、
フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の合紙として用いられ、
前記界面活性剤として20℃で固体のアニオン系界面活性剤が含有されており、該アニオン系界面活性剤のブリードアウトを促進させるべく、前記アニオン系界面活性剤と相溶性を有し、且つ、前記アニオン系界面活性剤よりブリードアウトし易く20℃で液体のブリードアウト促進剤がさらに含有されていることを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡シート。 - 前記ブリードアウト促進剤がプロピレングリコールである請求項1記載のポリオレフィン系樹脂発泡シート。
- 前記アニオン系界面活性剤がスルホン酸塩系界面活性剤である請求項1又は2記載のポリオレフィン系樹脂発泡シート。
- 前記アニオン系界面活性剤には対イオンとなるナトリウムが含有されており、水中に浸漬させてナトリウムイオンを溶出させた際に、単位面積当たりのナトリウムイオン溶出量が20ng/cm2〜100ng/cm2となる請求項1乃至3のいずれか1項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡シート。
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