JP5801946B2 - 発泡シート - Google Patents

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Description

本発明は、厚さが小さくても衝撃吸収性に優れた発泡シート、及び該発泡シートが用いられている電気・電子機器に関する。
従来、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置に固定された画像表示部材や、いわゆる「携帯電話」、「スマートフォン」や「携帯情報端末」等に装着された表示部材、カメラ、レンズなどの光学部材を、所定の部位(例えば、筐体等)に固定する際に、発泡材が使用されている。このような発泡材としては、低発泡で且つ独立気泡構造を有する微細セルウレタン系発泡体や高発泡ウレタンを圧縮成形したものの他、独立気泡を有する発泡倍率30倍程度のポリエチレン系発泡体などが使用されていた。具体的には、例えば、密度0.3〜0.5g/cm3のポリウレタン系発泡体からなるガスケット(特許文献1参照)や、平均気泡径が1〜500μmの発泡構造体からなる電気・電子機器用シール材(特許文献2参照)などが使用されている。
特開2001−100216号公報 特開2002−309198号公報
しかしながら、近年、光学部材(画像表示装置、カメラ、レンズなど)が装着される製品がますます薄型化されていくにつれ、発泡材が使われる部分のクリアランスが著しく減少していく傾向にある。このクリアランス減少に伴い、該発泡部材の厚さを小さくする必要があるが、従来の発泡材では、厚さを小さくすると十分な衝撃吸収性が発揮されない。そのため、例えば、「スマートフォン」等の表示部材付き電気・電子機器を地面等に落とした場合に、衝突する際の衝撃を吸収し、表示部材の破損を防止する発泡シートが求められている。
また、PC(パーソナルコンピュータ)、タブレットPC、PDA(個人用の携帯情報端末)、携帯電話等の電子機器の高機能化に伴い、表示部材等の破損防止のために用いられる衝撃吸収シートにその他の部材(例えば、熱伝導層)を積層させて組み込まれるようになっている。近年の上記電子機器の更なる薄型化により、それに使用される衝撃吸収シート等の部材の更なる薄層化が望まれるようになり、該衝撃吸収シートとその他の部材との積層時の粘接着層の薄層化、あるいは粘接着層レスが要望されている。
さらに、近年、スマートフォン、携帯端末などのタッチパネル搭載機器の普及に伴い、使用者が指やタッチペンなどの治具(スタイラス)を用いて画面に触れたり、押したりする機会が増えてきている。また、これらのタッチパネル搭載機器は薄型化が顕著に進みつつあり、それらを構成する部材(例えば、LCDパネルに代表される表示パネルや触れた場所を関知するタッチパネルなど)も薄型化が進みつつある。そのため、使用者が画面を押した際に表示パネルやタッチパネルが非常に撓み(たわみ)やすくなっている。撓みが発生すると、その撓みに伴い表示パネルが内部のその他の部材(例えば、回路基板、電池など)と干渉して、表示パネルに表示ムラ(波紋状のにじみ模様)が発生することがある。表示ムラの発生原因としては、表示パネルが内部のその他の部材に押しつけられて、表示パネルに応力がかかり、液晶分子の配向が乱れることが考えられる。
この表示パネルに応力がかかることによって生じることがある表示ムラ(波紋状のにじみ模様)の問題に対して、表示パネル周辺にギャップを設けて、表示パネルが変形しても、表示パネルに応力がかかりにくくすることや、表示パネルやタッチパネルの設計を変更して、厚くし、撓みにくくすることや、タッチパネル搭載機器の筐体の剛性を大きして、変形しにくくすることなどが提案されている。しかし、タッチパネル搭載機器が厚くなる、重くなるという弊害がある。このため、タッチパネル搭載機器では、顕著に進みつつある薄型化に対応しつつ、表示パネルに応力がかかることによって生じることがある表示ムラ(波紋状のにじみ模様)の問題を解決することが求められている。
従って、本発明の目的は、厚さが非常に小さくても、優れた衝撃吸収性を発揮する発泡シートを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記特性に加え、他部材を積層する際に、粘接着層を有しなくても位置ズレを防止できる発泡シートを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、小型化、薄型化されていても、落下時の衝撃により破損しにくい電気・電子機器を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、厚さが非常に小さくても、優れた衝撃吸収性を発揮するとともに、タッチパネル搭載機器に用いられた際に、使用者のタッチ操作に伴う表示部における表示ムラの発生を高度に抑制できる発泡シートを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、落下時の衝撃により破損しにくく、しかも使用者のタッチ操作に伴う表示部における表示ムラの発生が高度に抑制されているタッチパネル搭載機器を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、低密度であり、且つ動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲にピークトップを有する発泡体により発泡シートを構成すると、30〜500μmという薄い厚みであっても、衝撃吸収性に著しく優れること、そのためこのような発泡シートを用いた電気・電子機器では、地面等に落としても衝撃等による表示装置等の破損が生じにくいこと、また、弱い衝撃でも衝撃吸収率が高いので、前記発泡シートをタッチパネル搭載機器に用いた場合には、タッチパネル搭載機器が薄くても、使用者のタッチ操作に伴う表示部における表示ムラの発生を高度に抑制できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、厚さが30〜500μmであり、密度が0.2〜0.4g/cm3、平均セル径が10〜150μm、動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲にピークトップを有し、エマルション樹脂組成物を機械的に発泡させる工程Aを経て形成される発泡体で構成されている発泡シートを提供する。
この発泡シートにおいて、前記発泡体における損失正接(tanδ)の−30℃以上30℃以下の範囲での最大値が、0.2以上であることが好ましい。
また、23℃環境下で引張速度300mm/minでの引張試験における発泡体の初期弾性率が1N/mm2以下であることが好ましい。
さらに、振り子型衝撃試験機を用いた衝撃吸収性試験において、下記式で定義される衝撃吸収率(%)を発泡シートの厚さ(μm)で割った値Rが、衝撃子の重さ28g、振り上げ角度30°の場合に0.15以上であることが好ましい。
衝撃吸収率(%)={(F0−F1)/F0}×100
(上記式において、F0は支持板のみに衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことであり、F1は支持板と発泡シートとからなる構造体の支持板上に衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことである)
前記発泡体の少なくとも一方の面のSUS304BA板に対する剪断接着力(23℃、引張速度50mm/min)は0.5N/100mm2以上であることが好ましい。
前記発泡体は、アクリル系ポリマー、ゴム、ウレタン系ポリマー、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる群より選択された少なくとも1種の樹脂材料で形成することができる。
前記発泡体は、さらに、機械的に発泡させたエマルション樹脂組成物を基材上に塗工して乾燥する工程Bを経て形成されていてもよい。前記工程Bは、基材上に塗布した気泡含有エマルション樹脂組成物を50℃以上125℃未満で乾燥する予備乾燥工程B1と、その後さらに125℃以上200℃以下で乾燥する本乾燥工程B2を含んでいてもよい。
前記発泡シートは、発泡体の片面又は両面に粘着剤層を有していてもよい。
また、前記発泡シートは、電気・電子機器用衝撃吸収シートとして使用することができる。さらに、前記発泡シートは、タッチパネル搭載機器に用いられる発泡シートであってもよい。
本発明は、また、前記の発泡シートが用いられている電気・電子機器を提供する。この電気・電子機器には、表示部材を備えた電気・電子機器であって、前記の発泡シートが該電気又は電子機器の筐体と前記表示部材との間に挟持された構造を有する電気・電子機器が含まれる。
本発明は、さらに、前記の発泡シートが用いられているタッチパネル搭載機器を提供する。このタッチパネル搭載機器においては、前記の発泡シート、表示パネル、及び、タッチパネルを有し、前記表示パネルの背面側のスペースに前記発泡シートが配置されていてもよい。
本発明の発泡シートは、低密度であり、且つ動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲にピークトップを有する発泡体で構成されているので、厚さが薄くても、衝撃吸収性に優れる。また、発泡体の少なくとも一方の面のSUS304BA板に対する剪断接着力が0.5N/100mm2以上であるものは、他部材(例えば、熱電層など)を積層する際に、粘接着層を有しなくても位置ズレを防止できる。従って、本発明の発泡シートを用いた電気・電子機器が地面等に落下しても、衝撃によるディスプレイ等の破損を防止できる。
また、本発明の発泡シートは、低圧縮荷重であるため、タッチパネル搭載機器に用いられた際に、使用者のタッチ操作に伴い、表示パネルやタッチパネルがたわみ、変形したとしても、この変形に伴い生じた力を効果的に分散・吸収できる。従って、本発明の発泡シートは、表示パネルに応力がかかることによって生じることがある表示部における表示ムラ(波紋状のにじみ模様)の発生を高度に抑制できる。このため、本発明の発泡シートは、タッチパネル搭載機器に好適に用いることができる。
振り子型衝撃試験機(衝撃試験装置)の概略構成図である。 振り子型衝撃試験機(衝撃試験装置)の保持部材の概略構成を示す図である。 応力緩和試験機の上面概略図である。 応力緩和試験機の概略断面図である。 実施例1における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 実施例2における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 実施例3における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 実施例4における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 実施例5における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 比較例1における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。 比較例3における表示ムラの発生の確認試験で感圧紙に作用した圧力の圧力画像である。
本発明の発泡シートは、厚さが30〜500μmであり、密度が0.2〜0.4g/cm3、動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲にピークトップを有する発泡体で構成されている。そのため、所望の衝撃吸収性を有する。なお、本明細書において、発泡体の密度とは「見掛け密度」を意味する。
本発明の発泡シートの厚さは、30〜500μmである。その下限は、好ましくは40μm、より好ましくは50μmであり、上限は、好ましくは400μm、より好ましくは300μm、さらに好ましくは200μmである。本発明では、発泡シートの厚さが30μm以上であるため、気泡を均一に含有することができ、優れた衝撃吸収性を発揮できる。また、発泡シートの厚さが500μm以下であるため、微小クリアランスに対しても容易に追従できる。本発明の発泡シートは、厚みが30〜500μmという薄さであるにもかかわらず、衝撃吸収性に優れる。
本発明の発泡シートを構成する発泡体の密度は0.2〜0.4g/cm3である。その下限は、好ましくは0.21g/cm3、より好ましくは0.22g/cm3、上限は、好ましくは0.39g/cm3、より好ましくは0.38g/cm3、さらに好ましくは0.35g/cm3である。発泡体の密度が0.2g/cm3以上であることにより強度を維持でき、0.4g/cm3以下であることにより高い衝撃吸収性が発揮される。また、発泡体の密度が0.2〜0.4g/cm3の範囲であることにより、さらにより高い衝撃吸収性が発揮される。
前記発泡体の平均セル径は、例えば、10〜150μmである。その下限は、好ましくは15μm、より好ましくは20μmであり、上限は、好ましくは140μm、より好ましくは130μm、さらに好ましくは100μmである。平均セル径が10μm以上であることにより、より優れた衝撃吸収性が発揮される。また、平均セル径が100μm以下であることにより、圧縮回復性にも優れる。なお、前記発泡体の最大セル径は、例えば、40〜400μmであり、その下限は、好ましくは60μm、より好ましくは80μm、上限は、好ましくは300μm、より好ましくは220μmである。また、前記発泡体の最小セル径は、例えば、5〜70μmであり、その下限は、好ましくは8μm、より好ましくは10μm、上限は、好ましくは60μm、より好ましくは50μmである。
本発明では、衝撃吸収性の観点から、平均セル径(μm)と発泡シートの厚さ(μm)の比(前者/後者)は、0.2〜0.9の範囲にあるのが好ましい。上記平均セル径(μm)と発泡シートの厚さ(μm)の比の下限は、好ましくは0.25、より好ましくは0.3であり、上限は、好ましくは0.85、より好ましくは0.8である。
前記発泡体の動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップは−30℃以上30℃以下の範囲にある。前記損失正接のピークトップが存在する温度範囲の下限は、好ましくは−25℃、より好ましくは−20℃、さらに好ましくは−10℃であり、上限は、好ましくは20℃、より好ましくは10℃である。損失正接のピークトップを2個以上持つ材料の場合は、そのうちの少なくとも1つが上記範囲に入ることが望ましい。ピーク温度が−30℃以上であることにより、優れた圧縮回復性が発揮される。また、ピーク温度が30℃以下であることにより、高い柔軟性を示し、優れた衝撃吸収性が発揮される。
−30℃以上30℃以下の範囲における損失正接(tanδ)のピークトップ強度(最大値)は衝撃吸収性の観点から高い方が好ましく、例えば0.2以上、好ましくは0.3以上である。前記ピークトップ強度(最大値)の上限値は、例えば2.0である。
このように、前記損失正接(tanδ)のピーク温度、ピークトップ強度が発泡体の衝撃吸収性に大きく寄与する。発泡体の動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップが−30℃以上30℃以下の範囲に存在すると、発泡シートの衝撃吸収性が高くなる理由は必ずしも明らかではないが、衝撃の周波数に合うところに前記損失正接(tanδ)のピークが存在していることによるものと推測される。すなわち、前記損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲は、粘弾性測定における温度時間換算則より、構造物の落下衝撃に相当する周波数の範囲に換算されるため、−30℃以上30℃以下の範囲に前記損失正接(tanδ)のピーク温度を有する発泡シートほど、衝撃吸収性が高くなると推測される。また、貯蔵弾性率は、発泡シートに加わる衝撃エネルギーに対する反発力であり、貯蔵弾性率が高いと衝撃をそのまま反発する。一方で損失弾性率は、発泡シートに加わる衝撃エネルギーを熱に換える物性であり、損失弾性率が高いほど衝撃エネルギーを熱に換えるため、衝撃を吸収し、ひずみを小さくする。このことから、衝撃を多く熱に換え、且つ反発力が小さい、すなわち貯蔵弾性率と損失弾性率との比率である損失正接(tanδ)が大きい発泡シートほど、衝撃吸収率が高いと推測される。
前記発泡体の初期弾性率は、衝撃吸収性の観点から低い方が望ましい。該初期弾性率(23℃環境下、引張速度300mm/minでの引張試験における10%歪み時の傾きから算出した値)は、好ましくは5N/mm2以下であり、より好ましくは3N/mm2以下、さらに好ましくは1N/mm2以下である。なお、前記初期弾性率の下限値は、例えば、0.1N/mm2である。
本発明の発泡シートを構成する発泡体としては、前記特性を有していれば、その組成や気泡構造などは特に制限されない。気泡構造としては、連続気泡構造、独立気泡構造、半連続半独立気泡構造のいずれであってもよい。衝撃吸収性の観点からは、連続気泡構造、半連続半独立気泡構造が好ましい。
本発明の発泡シートは、薄肉でありながら優れた衝撃吸収性を有する。また、非常に弱い衝撃に対しても高い衝撃吸収性を有し、衝撃の大きさによらず優れた衝撃吸収性を発揮する。例えば、振り子型衝撃試験機を用いた衝撃吸収性試験において、下記式で定義される衝撃吸収率(%)を発泡シートの厚さ(μm)で割り、単位厚さ当たりの衝撃吸収率Rを求める。
衝撃吸収率(%)={(F0−F1)/F0}×100
(上記式において、F0は支持板のみに衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことであり、F1は支持板と発泡シートとからなる構造体の支持板上に衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことである)
衝撃子の重さ28g、振り上げ角度30°の場合(以下、「低衝撃条件(a)」と称する場合がある)のRをR1、衝撃子の重さ28g、振り上げ角度40°の場合(以下、「低衝撃条件(b)」と称する場合がある)のRをR2、衝撃子の重さ96g、振り上げ角度47°の場合(以下、「高衝撃条件」と称する場合がある)のRをR3とした時、本発明の発泡シートでは、R1は、例えば0.15以上となり、R2は、例えば0.15以上となり、R3は、例えば0.10以上となる。前記R(R1、R2、R3)の上限値は、例えば、0.5程度である。
なお、前記衝撃吸収率は、発泡シートの厚さ等によっても異なるが、通常、5〜80%であり、下限は、好ましくは7%、上限は、好ましくは60%である。前記高衝撃条件の場合の衝撃吸収率(%)は、14%以上が好ましく、より好ましくは15%以上である。低衝撃条件(a)の場合の衝撃吸収率(%)は、18%以上が好ましく、より好ましくは25%以上である。
また、本発明では、前述したように、衝撃の大きさによらず優れた衝撃吸収性を有する。例えば、本発明の発泡シートでは、前記R1とR3の和(R1+R3)は、通常0.25以上(例えば、0.25〜1.0)、好ましくは0.28以上(例えば、0.28〜1.0)となり、且つ、R1とR3の比(R1/R3)は、通常0.5〜3.0、好ましくは0.8〜2.8の範囲内となる。また、本発明の発泡シートでは、R1とR3の差(R1−R3)は、通常±0.25以内、好ましくは±0.21以内となる。さらに、前記R1とR2の和(R1+R2)は、通常0.40以上(例えば、0.40〜1.0)、好ましくは0.45以上(例えば、0.45〜1.0)となり、且つ、R1とR2の比(R1/R2)は、通常0.5〜2.5、好ましくは0.8〜2.0の範囲内となる。
振り子型衝撃試験機(衝撃試験装置)の概略構成について、図1及び図2により説明する。図1及び図2に示すように、衝撃試験装置1(振り子試験機1)は、試験片2(発泡シート2)を任意の保持力で保持する保持手段としての保持部材3と、試験片2に衝撃応力を負荷する衝撃負荷部材4と、衝撃負荷部材4による試験片2に対する衝撃力を検出する衝撃力検出手段としての圧力センサー5等により構成されている。また、試験片2を任意の保持力で保持する保持部材3は、固定治具11と、固定治具11に対向して試験片2を挟み込んで保持できるようスライド可能な押さえ治具12とで構成されている。さらに、押さえ治具12には押さえ圧力調整手段16が設けられている。さらに、保持部材3によって保持された試験片2に衝撃力を負荷する衝撃負荷部材4は、一端22が支柱20に対して回動可能に軸支され、他端側に衝撃子24を有する支持棒23(シャフト23)と、衝撃子24を所定角度に持ち上げて保持するアーム21とで構成されている。ここで衝撃子24として鋼球を使用しているので、アームの一端に電磁石25を設けることによって衝撃子24を一体に所定角度持ち上げることが可能となっている。さらにまた、衝撃負荷部材4による試験片2に作用する衝撃力を検出する圧力センサー5は、固定治具11の試験片が接する面の反対面側に設けられている。
衝撃子24は、鋼球(鉄球)である。また、衝撃子24がアーム21により持ち上げられる角度(図1中の振り上げ角度a)は、30°〜47°程度である(実施例では、30°、40°、47°の3条件で測定)。鋼球(鉄球)の重さは、20〜100g程度である。後述する実施例では、(1)鋼球(鉄球)の重さ28g、振り上げ角度30°、(2)鋼球(鉄球)の重さ28g、振り上げ角度40°、(3)鋼球(鉄球)の重さ96g、振り上げ角度47°の3条件で測定している。
図2に示すように、試験片2(発泡シート2)は、固定治具11と押さえ治具12間に樹脂性板材(アクリル板、ポリカーボネート板等)や金属製板材等の高弾性な板材で構成される支持板28を介して挟持される。
衝撃吸収性は、上記の衝撃試験装置を使用して、固定治具11と支持板28とを密着固定させてから衝撃子24を支持板28に衝突させることにより測定される衝撃力F0、及び固定治具11と支持板28と間に試験片2を挿入し密着固定させてから衝撃子24を支持板28に衝突させることにより測定される衝撃力F1を求め、前記式により算出される。なお、衝撃試験装置は、特開2006−47277号公報の実施例1と同様の装置である。
発泡シートの厚さがある程度大きい場合には、衝撃吸収性は、平均セル径、密度等を選択することにより調整できるが、発泡シートの厚さが非常に小さい場合(例えば、厚さ30〜500μm)には、これらの特性を調整するだけでは衝撃を十分に吸収できない。発泡シートの厚さが非常に薄い場合には、発泡体中の気泡が衝撃によりすぐに潰れて、気泡による衝撃緩衝機能が消失するからである。本発明では、上記のように、発泡体の動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップが−30℃以上30℃以下の範囲に存在するようにしたので、気泡が潰れた後でも、発泡体の構成材料が衝撃を緩衝する機能を発揮する。
前記発泡体は、樹脂材料(ポリマー)を含む樹脂組成物により構成することができる。なお、未発泡状態の該樹脂組成物[発泡させない場合の樹脂組成物(固形物)]の動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップは−30℃以上30℃以下の範囲にあるのが好ましい。前記損失正接のピークトップが存在する温度範囲の下限は、好ましくは−25℃、より好ましくは−20℃、さらに好ましくは−10℃であり、上限は、好ましくは20℃、より好ましくは10℃である。損失正接のピークトップを2個以上持つ材料の場合は、そのうちの少なくとも1つが上記範囲に入ることが望ましい。該樹脂組成物(固形物)の−30℃以上30℃以下の範囲での損失正接(tanδ)のピークトップ強度(この値は、前記発泡体における−30℃以上30℃未満の範囲における損失正接(tanδ)のピークトップ強度を発泡体の密度(g/cm3)で割った値に相当する)は衝撃吸収性の観点から高い方が好ましい。例えば、前記樹脂組成物(固形物)の−30℃以上30℃以下の範囲での損失正接(tanδ)のピークトップ強度は、好ましくは0.9(g/cm3-1以上であり、上限は、例えば、3程度である。
また、未発泡状態の該樹脂組成物(固形物)の初期弾性率(23℃、引張速度300mm/min)は、低い方が望ましく、好ましくは50N/mm2以下、より好ましくは30N/mm2以下である。なお、前記初期弾性率の下限値は、例えば、0.3N/mm2である。
前記発泡体を構成する樹脂材料(ポリマー)としては、特に限定されず、発泡体を構成する公知乃至周知の樹脂材料を使用できる。該樹脂材料として、例えば、アクリル系ポリマー、ゴム、ウレタン系ポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。これらの中でも、衝撃吸収性の観点から、アクリル系ポリマー、ゴム、ウレタン系ポリマーが好ましい。発泡体を構成する樹脂材料(ポリマー)は1種単独であってもよく、2種以上であってもよい。
なお、前記発泡体の動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップを−30℃以上30℃以下の範囲にするためには、前記樹脂材料(ポリマー)のTgを指標あるいは目安とすることができる。例えば、前記樹脂材料(ポリマー)として、Tgが−50℃以上50℃未満(下限は、好ましくは−40℃、より好ましくは−30℃、上限は、好ましくは40℃、より好ましくは30℃)の範囲にある樹脂材料(ポリマー)の中から選択することができる。
前記アクリル系ポリマーとしては、ホモポリマーのTgが−10℃以上のモノマーと、ホモポリマーのTgが−10℃未満のモノマーを必須のモノマー成分として形成されたアクリル系ポリマーが好ましい。このようなアクリル系ポリマーを用い、前者のモノマーと後者のモノマーの量比を調整することにより、動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)のピークトップが−30℃以上30℃以下の発泡体を比較的容易に得ることができる。
なお、本発明における「ホモポリマーを形成した際のガラス転移温度(Tg)」(単に「ホモポリマーのTg」と称する場合がある)とは、「当該モノマーの単独重合体のガラス転移温度(Tg)」を意味し、具体的には、「Polymer Handbook」(第3版、John Wiley&Sons,Inc、1987年)に数値が挙げられている。なお、上記文献に記載されていないモノマーのホモポリマーのTgは、例えば、以下の測定方法により得られる値(特開2007−51271号公報参照)をいう。すなわち、温度計、撹拌機、窒素導入管及び還流冷却管を備えた反応器に、モノマー100重量部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部及び重合溶媒として酢酸エチル200重量部を投入し、窒素ガスを導入しながら1時間撹拌する。このようにして重合系内の酸素を除去した後、63℃に昇温し10時間反応させる。次いで、室温まで冷却し、固形分濃度33重量%のホモポリマー溶液を得る。次いで、このホモポリマー溶液をセパレータ上に流延塗布し、乾燥して厚さ約2mmの試験サンプル(シート状のホモポリマー)を作製する。そして、この試験サンプルを直径7.9mmの円盤状に打ち抜き、パラレルプレートで挟み込み、粘弾性試験機(ARES、レオメトリックス社製)を用いて周波数1Hzの剪断歪を与えながら、温度領域−70〜150℃、5℃/分の昇温速度で剪断モードにより粘弾性を測定し、tanδのピークトップ温度をホモポリマーのTgとする。なお、上記樹脂材料(ポリマー)のTgもこの方法により測定できる。
ホモポリマーのTgが−10℃以上のモノマーにおいて、該Tgは、例えば、−10℃〜250℃、好ましくは10〜230℃、さらに好ましくは50〜200℃である。
上記のホモポリマーのTgが−10℃以上のモノマーとして、例えば、(メタ)アクリロニトリル;(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;(メタ)アクリル酸;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のホモポリマーのTgが−10℃以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;(メタ)アクリル酸イソボルニル;N−ビニル−2−ピロリドン等の複素環含有ビニルモノマー;2−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシル基含有モノマーなどを例示することができる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、特に、(メタ)アクリロニトリル(とりわけ、アクリロニトリル)が好ましい。ホモポリマーのTgが−10℃以上のモノマーとして(メタ)アクリロニトリル(とりわけ、アクリロニトリル)を用いると、分子間相互作用が強いためか、発泡体の前記損失正接(tanδ)のピークトップ強度を大きくすることができる。
ホモポリマーのTgが−10℃未満のモノマーにおいて、該Tgは、例えば、−70℃以上−10℃未満、好ましくは−70℃〜−12℃、さらに好ましくは−65℃〜−15℃である。
上記のホモポリマーのTgが−10℃未満のモノマーとして、例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のホモポリマーのTgが−10℃未満の(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中でも、特に、アクリル酸C2-8アルキルエステルが好ましい。
上記アクリル系ポリマーを形成する全モノマー成分(モノマー成分全量)に対する、ホモポリマーのTgが−10℃以上のモノマーの含有量は、例えば、2〜30重量%であり、下限は、好ましくは3重量%、より好ましくは4重量%であり、上限は、好ましくは25重量%、より好ましくは20重量%である。また、上記アクリル系ポリマーを形成する全モノマー成分(モノマー成分全量)に対する、ホモポリマーのTgが−10℃未満のモノマーの含有量は、例えば、70〜98重量%であり、下限は、好ましくは75重量%、より好ましくは80重量%であり、上限は、好ましくは97重量%、より好ましくは96重量%である。
前記ゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムのいずれであってもよい。前記ゴムとして、例えば、ニトリルゴム(NBR)、メチルメタクリレート−ブタジエンゴム(MBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、アクリルゴム(ACM、ANM)、ウレタンゴム(AU)、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、ニトリルゴム(NBR)、メチルメタクリレート−ブタジエンゴム(MBR)、シリコーンゴムが好ましい。
前記ウレタン系ポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリエーテル系ポリウレタンなどが挙げられる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体としては、公知乃至周知のエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用できる。
前記発泡シートを構成する発泡体は、樹脂材料(ポリマー)のほか、必要に応じて、界面活性剤、架橋剤、増粘剤、防錆剤、その他の添加物を含んでいてもよい。
例えば、気泡径の微細化、起泡した泡の安定性のために、任意の界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤としては特に制限されず、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等のいずれを用いてもよいが、気泡径の微細化、起泡した泡の安定性の観点から、アニオン系界面活性剤が好ましく、特にステアリン酸アンモニウム等の脂肪酸アンモニウム系界面活性剤がより好ましい。界面活性剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、異種の界面活性剤を併用してもよく、例えば、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤と両性界面活性剤を併用してもよい。
界面活性剤の添加量[固形分(不揮発分)]は、例えば、樹脂材料(ポリマー)[固形分(不揮発分)]100重量部に対して、0〜10重量部であり、下限は好ましくは0.5重量部、上限は好ましくは8重量部である。
また、発泡体の強度、耐熱性、耐湿性を向上させるために、任意の架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤は特に制限されず、油溶性、水溶性のいずれを用いてもよい。架橋剤として、例えば、エポキシ系、オキサゾリン系、イソシアネート系、カルボジイミド系、メラミン系、金属酸化物系などが挙げられる。中でも、オキサゾリン系架橋剤が好ましい。
架橋剤の添加量[固形分(不揮発分)]は、例えば、樹脂材料(ポリマー)[固形分(不揮発分)]100重量部に対して、0〜10重量部であり、下限は好ましくは0.01重量部、上限は好ましくは9重量部である。
さらに、起泡した泡の安定性、成膜性の向上のために、任意の増粘剤を含んでいてもよい。増粘剤としては特に制限されず、アクリル酸系、ウレタン系、ポリビニルアルコール系などが挙げられる。中でも、ポリアクリル酸系増粘剤、ウレタン系増粘剤が好ましい。
増粘剤の添加量[固形分(不揮発分)]は、例えば、樹脂材料(ポリマー)[固形分(不揮発分)]100重量部に対して、0〜10重量部であり、下限は好ましくは0.1重量部、上限は好ましくは5重量部である。
また、発泡シートに隣接する金属部材の腐食防止のため、任意の防錆剤を含んでいてもよい。該防錆剤として、アゾール環含有化合物が好ましい。アゾール環含有化合物を用いると、金属に対する腐食防止性と被着体に対する密着性とを高いレベルで両立できる。
前記アゾール環含有化合物としては、環内に窒素原子を1個以上含む5員環を有する化合物であればよく、例えば、ジアゾール(イミダゾール、ピラゾール)環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、又はイソチアゾール環を有する化合物などが挙げられる。これらの環はベンゼン環等の芳香環と縮合して縮合環を形成していてもよい。このような縮合環を有する化合物として、例えば、ベンゾイミダゾール環、ベンゾピラゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、又はベンゾイソチアゾール環を有する化合物などが挙げられる。
前記アゾール環、前記縮合環(ベンゾトリアゾール環、ベンゾチアゾール環等)は、それぞれ、置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の炭素数1〜6(好ましくは炭素数1〜3)のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜12(好ましくは炭素数1〜3)のアルコキシ基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の炭素数6〜10のアリール基;アミノ基;メチルアミノ基、ジメチルアミノ基等の(モノ又はジ)C1-10アルキルアミノ基;アミノメチル基、2-アミノエチル基等のアミノ−C1-6アルキル基;N,N−ジエチルアミノメチル基、N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル基等のモノ又はジ(C1-10アルキル)アミノ−C1-6アルキル基;メルカプト基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基;カルボキシメチル基等のカルボキシ−C1-6アルキル基;2−カルボキシエチルチオ基等のカルボキシ−C1-6アルキルチオ基;N,N−ビス(ヒドロキシメチル)アミノメチル基等のN,N−ビス(ヒドロキシ−C1-4アルキル)アミノ−C1-4アルキル基;スルホ基などが挙げられる。また、前記アゾール環含有化合物は、ナトリウム塩、カリウム塩等の塩を形成していてもよい。
金属に対する防錆作用の点から、アゾール環がベンゼン環等の芳香環と縮合環を形成している化合物が好ましく、中でも、ベンゾトリアゾール系化合物(ベンゾトリアゾール環を有する化合物)、ベンゾチアゾール系化合物(ベンゾチアアゾール環を有する化合物)が特に好ましい。
上記ベンゾトリアゾール系化合物としては、例えば、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、カルボキシメチルベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]メチルベンゾトリアゾール、2,2’−[[(メチル−1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)メチル]イミノ]ビスエタノール、又はこれらのナトリウム塩などが挙げられる。
上記ベンゾチアゾール系化合物としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、3−(2−(ベンゾチアゾリル)チオ)プロピオン酸、又はこれらのナトリウム塩などが挙げられる。
アゾール環含有化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
防錆剤(例えば、前記アゾール環含有化合物)[固形分(不揮発分)]の添加量[固形分(不揮発分)]は、被着体に対する密着性や発泡体本来の特性を損なわない範囲であればよく、例えば、樹脂材料(ポリマー)[固形分(不揮発分)]100重量部に対して、例えば、0.2〜5重量部が好ましい。その下限は、より好ましくは0.3重量部、さらに好ましくは0.4重量部であり、その上限は、より好ましくは3重量部、さらに好ましくは2重量部である。
また、衝撃吸収性を損なわない範囲内で、任意の適切な他の成分を含んでいてもよい。このような他の成分は、1種のみを含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。該他の成分としては、例えば、前記以外のポリマー成分、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、ゲル化剤、硬化剤、可塑剤、充填剤、補強剤、発泡剤、難燃剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤(顔料や染料など)、pH調整剤、溶剤(有機溶剤)、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。
前記充填剤としては、例えば、シリカ、クレー(マイカ、タルク、スメクタイト等)、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化スズ、ゼオライト、グラファイト、カーボンナノチューブ、無機繊維(炭素繊維、ガラス繊維等)、有機繊維、金属粉(銀、銅等)などが挙げられる。また、充填剤として、圧電粒子(酸化チタン等)、導電性粒子、熱伝導性粒子(窒化ホウ素等)、有機フィラー(シリコーンパウダー等)などを添加することもできる。
本発明の発泡シートは、発泡体を構成する樹脂材料(ポリマー)を含む樹脂組成物を発泡成形に付すことにより製造できる。発泡方法(気泡の形成方法)としては、物理的方法、化学的方法等、発泡成形に通常用いられる方法が採用できる。一般的に物理的方法は、空気や窒素などのガス成分をポリマー溶液に分散させて、機械的混合により気泡を形成させるものである。また、化学的方法は、ポリマーベースに添加された発泡剤の熱分解により生じたガスによりセルを形成し、発泡体を得る方法である。環境問題などの観点から、物理的方法が好ましい。物理的方法により形成される気泡は、連続気泡であることが多い。
発泡成形に付す樹脂材料(ポリマー)を含む樹脂組成物としては、樹脂材料を溶剤に溶解させた樹脂溶液を用いてもよいが、気泡性の観点から、樹脂材料を含むエマルションを用いるのが好ましい。エマルションとしては、2種以上のエマルションをブレンドして用いてもよい。
エマルションの固形分濃度は成膜性の観点から高い方が好ましい。エマルションの固形分濃度は、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上である。
本発明では、エマルション樹脂組成物を機械的に発泡させて起泡化させる工程(工程A)を経て発泡体を作製する方法が好ましい。起泡装置としては、特に限定されず、例えば、高速せん断方式、振動方式、加圧ガスの吐出方式などの装置が挙げられる。これらの中でも、気泡径の微細化、大容量作製の観点から、高速せん断方式が好ましい。
機械的撹拌により起泡した際の気泡は、気体(ガス)がエマルション中に取り込まれたものである。ガスとしては、エマルションに対して不活性であれば特に制限されず、空気、窒素、二酸化炭素などが挙げられる。中でも、経済性の観点から、空気が好ましい。
上記方法により起泡化したエマルション樹脂組成物を基材上に塗工して乾燥する工程(工程B)を経ることで、本発明の発泡シートを得ることができる。前記基材としては、特に限定されないが、例えば、剥離処理したプラスチックフィルム(剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルム等)、プラスチックフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム等)、熱伝導層(後述の熱伝導層)などが挙げられる。熱伝導層を基材として塗工した場合には、発泡体層と熱伝導層の密着性を向上でき、また、発泡体層作製時の乾燥工程の効率も向上できる。
前記工程Bにおいて、塗工方法、乾燥方法としては、一般的な方法を採用できる。工程Bは、基材上に塗布した気泡含有エマルション樹脂組成物を50℃以上125℃未満で乾燥する予備乾燥工程B1と、その後さらに125℃以上200℃以下で乾燥する本乾燥工程B2を含んでいることが好ましい。
予備乾燥工程B1と本乾燥工程B2を設けることにより、急激な温度上昇による気泡の合一化、気泡の破裂を防止できる。特に厚さの小さい発泡シートでは温度の急激な上昇により気泡が合一か、破裂するので、予備乾燥工程B1を設ける意義は大きい。予備乾燥工程B1における温度は、好ましくは50℃以上100℃以下である。予備乾燥工程B1の時間は、例えば、0.5分〜30分、好ましくは1分〜15分である。また、本乾燥工程B2における温度は、好ましくは130℃以上180℃以下、より好ましくは130℃以上160℃以下である。本乾燥工程B2の時間は、例えば、0.5分〜30分、好ましくは1分〜15分である。
発泡体の平均セル径、最大セル径、及び最小セル径は、界面活性剤の種類や量を調整することや、機械的撹拌時の撹拌速度や撹拌時間を調整することで、10〜150μmの範囲の平均セル径の発泡シートを得ることができる。
発泡体の密度は、機械的撹拌時のエマルション樹脂組成物中に取り込む気体(ガス)成分量を調整することで、0.2〜0.4g/cm3の密度の発泡シートを得ることができる。
本発明の発泡シートは、発泡体の片面又は両面に粘着剤層(粘着層)を有していてもよい。粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に限定されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等のいずれであってもよい。また、粘着剤層を設ける場合は、その表面に、使用時まで粘着剤層を保護する剥離ライナーを積層してもよい。なお、本発明の発泡シートを構成する発泡体が微タック性を有する場合は、粘着剤層を設けなくても部材等を固定できる。
本発明の発泡シートにおいて、発泡シートを構成する発泡体の少なくとも一方の面のSUS304BA板に対する剪断接着力(測定条件:23℃、引張速度50mm/min)が0.5N/100mm2以上であるものは、当該発泡シートと他部材(例えば、熱伝導層など)とを積層して用いる場合、発泡シートに粘接着層を設けなくても前記他部材が剥がれることがなく、位置ズレを防止できるという効果が得られる。また、粘接着層を設けなくても良いので、発泡シートと他部材との積層体の厚みを小さくでき、取り付けの対象となる電気・電子機器等のさらなる薄型化に寄与できる。さらに、該積層体の製造効率を向上でき、コストも低減できる。なお、本発明の発泡シートと他部材(例えば、熱伝導層など)との積層体の層構成の例として、例えば、他部材/発泡体、他部材/粘着剤層/発泡体、発泡体/他部材/発泡体、発泡体/粘着剤層/他部材/粘着剤層/発泡体などが挙げられる。
前記発泡体のSUS304BA板に対する剪断接着力は、例えば、前記発泡体を構成する樹脂材料(ポリマー)を構成するモノマーの種類及びその組成比を選択することにより調整できる。例えば、前記発泡体を構成する樹脂材料(アクリル系ポリマー等のポリマー)を構成するモノマーとして、ホモポリマーのTgが−10℃未満(例えば−70℃以上−10℃未満、好ましくは−70℃〜−12℃、さらに好ましくは−65℃〜−15℃)のモノマーを、前記発泡体を構成する樹脂材料(アクリル系ポリマー等のポリマー)を構成する全モノマー成分(モノマー成分全量)に対して、例えば、70〜98重量%(下限は、好ましくは75重量%、上限は、好ましくは97重量%)用い、他のモノマーの種類及び量を適宜選択することにより、前記発泡体のSUS304BA板に対する剪断接着力を0.5N/100mm2以上にすることができる。
前記発泡体のSUS304BA板に対する剪断接着力の下限は、好ましくは0.5N/100mm2、さらに好ましくは0.7N/100mm2である。また、前記発泡体のSUS304BA板に対する剪断接着力の上限は、特に制限はないが、例えば、100N/100mm2である。
本発明の発泡シートは、ロール状に巻回した巻回体(ロール状物)として市場に流通させてもよい。
本発明の発泡シートは、厚さが小さくても衝撃吸収性に優れる。そのため、例えば、電気・電子機器において、各種部材又は部品(例えば、光学部材など)を、所定の部位(例えば、筐体等)に取り付ける(装着する)際に用いられる電気・電子機器用部材、特に、衝撃吸収シートとして有用である。
本発明の発泡シートを利用して取付(装着)可能な光学部材としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置に装着される画像表示部材(特に、小型の画像表示部材)や、いわゆる「携帯電話」、「スマートフォン」や「携帯情報端末」等の移動体通信の装置に装着されるタッチパネル等の表示部材、カメラやレンズ(特に、小型のカメラやレンズ)などが挙げられる。
本発明の電気・電子機器は、前記本発明の発泡シートが用いられている。このような電気・電子機器には、例えば、表示部材を備えた電気・電子機器であって、上記の発泡シートが該電気又は電子機器の筐体と前記表示部材との間に挟持された構造を有している電気・電子機器が含まれる。該電気・電子機器として、例えば、いわゆる「携帯電話」、「スマートフォン」、「携帯情報端末」等の移動体通信の装置などが挙げられる。
また、本発明の発泡シートは、密度が0.2〜0.4g/cm3と極めて低く、低圧縮荷重であるため、タッチパネル搭載機器に用いられた際に、使用者のタッチ操作に伴い、表示パネルやタッチパネルがたわみ、変形したとしても、この変形に伴い生じた力を効果的に分散・吸収できる。従って、本発明の発泡シートは、表示パネルに応力がかかることによって生じることがある表示部における表示ムラ(波紋状のにじみ模様)の発生を高度に抑制できる。このため、本発明の発泡シートは、タッチパネル搭載機器に好適に用いることができる。
上記タッチパネル搭載機器とは、表示パネルを有し、タッチパネルを搭載した機器のことをいう。タッチパネル搭載機器としては、特に限定されないが、例えば、携帯電話;スマートフォン;携帯情報端末(PDA);タブレットコンピューター;デスクトップ型、ノートブック型、タブレット型などの各種パーソナルコンピュータ(パソコン);プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機ELディスプレイ)などの各種ディスプレイ(モニター);携帯型ゲーム機;デジタルオーディオプレーヤー;電子ブックリーダー(電子書籍閲覧用のデバイス、電子書籍専用端末);ウェアラブルコンピュータ(ウェアラブルデバイス);デジタルサイネージ(電子看板);現金自動預け払い機(ATM);切符、各種金券、飲料、食品、たばこ、雑誌、新聞などの販売に用いられる自動券売機・自動販売機;テレビ受像機(テレビ);電子黒板(インタラクティブ・ホワイトボード)などが挙げられる。
本発明のタッチパネル搭載機器は、前記本発明の発泡シートが用いられている。このようなタッチパネル搭載機器として、例えば、前記発泡シート、表示パネル、及び、タッチパネルを有し、前記表示パネルの背面側のスペースに前記発泡シートが配置されているものが挙げられる。
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。なお、特に言及しない限り、含有量を表す「%」は重量%を意味する。なお、配合部数(重量部)は、全て固形分(不揮発分)換算の値である。
実施例1
合成ゴムエマルション(「ラックスター1570」DIC社製、固形分量42.4%、NBR)100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)(界面活性剤A)3.9重量部、ウレタン系増粘剤(「ハイドランアシスターT10」DIC社製、固形分量25.1%)0.74重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ150μm、密度0.26g/cm3、平均セル径55μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
実施例2
合成ゴムエマルション(「ラックスターDM886」DIC社製、固形分量48.6%、MBR)100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)3.4重量部、ウレタン系増粘剤(「ハイドランアシスターT10」DIC社製、固形分量25.1%)0.65重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ150μm、密度0.28g/cm3、平均セル径88μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
実施例3
アクリルエマルション溶液(固形分量55%、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体(重量比45:48:7))100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)3重量部、ポリアクリル酸系増粘剤(アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体(アクリル酸20重量%)、固形分量28.7%)1.3重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ130μm、密度0.38g/cm3、平均セル径68μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
実施例4
アクリルエマルション溶液(固形分量55%、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体(重量比45:48:7))100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)(界面活性剤A)1.5重量部、カルボキシベタイン型両性界面活性剤(「アモーゲンCB−H」、第一工業製薬社製)(界面活性剤B)1重量部、オキサゾリン系架橋剤(「エポクロスWS−500」日本触媒社製、固形分量39%)0.35重量部、ポリアクリル酸系増粘剤(アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体(アクリル酸20重量%)、固形分量28.7%)0.78重量部、ベンゾトリアゾール系防錆剤(「SEETEC BT−NA」、シプロ化成社製)0.5重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ130μm、密度0.33g/cm3、最大セル径110μm、最小セル径20μm、平均セル径45μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
実施例5
アクリルエマルション溶液(固形分量55%、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体(重量比45:48:7))100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)3重量部、オキサゾリン系架橋剤(「エポクロスWS−500」日本触媒社製、固形分量39%)2重量部、ポリアクリル酸系増粘剤(アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体(アクリル酸20重量%)、固形分量28.7%)0.78重量部、ベンゾトリアゾール系防錆剤(「SEETEC BT−NA」、シプロ化成社製)0.5重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ130μm、密度0.24g/cm3、最大セル径69.5μm、最小セル径15μm、平均セル径34μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
比較例1
アクリルエマルション溶液(固形分量55%、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体(重量比45:48:7))100重量部、脂肪酸アンモニウム系界面活性剤(ステアリン酸アンモニウムの水分散液、固形分量33%)3重量部、ポリアクリル酸系増粘剤(アクリル酸エチル−アクリル酸共重合体(アクリル酸20重量%)、固形分量28.7%)0.78重量部をディスパー(「ロボミックス」プライミクス社製)で撹拌混合して起泡化した。この発泡組成物を、剥離処理をしたPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」三菱樹脂社製)上に塗布し、70℃で4.5分、140℃で4.5分乾燥させ、厚さ130μm、密度0.62g/cm3、平均セル径58μmの連続気泡構造の発泡体(発泡シート)を得た。
<評価>
実施例及び比較例で得られた発泡体(発泡シート)について、以下の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。なお、表1に、各実施例、比較例における各成分の配合部数(重量部)[固形分(不揮発分)換算]を示す。「Em」はアクリルエマルション溶液を示す。
(平均セル径)
低真空走査電子顕微鏡(「S−3400N型走査電子顕微鏡」日立ハイテクサイエンスシステムズ社製)により、発泡体断面の拡大画像を取り込み、画像解析することにより平均セル径(μm)を求めた。なお解析した気泡数は10〜20個程度である。また、平均セル径と同様の方法で、発泡シートの最小セル径(μm)及び最大セル径(μm)を求めた。
(密度)
100mm×100mmの打抜き刃型にて発泡体(発泡シート)を打抜き、打抜いた試料の寸法を測定する。また、測定端子の直径(φ)20mmである1/100ダイヤルゲージにて厚さを測定する。これらの値から発泡体の体積を算出した。
次に、発泡体の重量を最小目盛り0.01g以上の上皿天秤にて測定する。これらの値より発泡体の密度(g/cm3)を算出した。
(動的粘弾性)
粘弾性測定装置(「ARES2KFRTN1−FCO」TA Instruments Japan社製)のフィルム引張り測定モードにて、角振動数1rad/sで温度分散性試験を行った。その際の貯蔵弾性率E’と損失弾性率E’’の比率である損失正接(tanδ)のピークトップの温度(℃)と強度(最大値)を測定した。
表2の「tanδ温度」の欄に、発泡体の損失正接(tanδ)のピークトップの温度(℃)を記載し、「tanδ最大値」の欄に、該ピークトップの強度(最大値)を記載し、「tanδ最大値/密度」の欄に、前記ピークトップの強度(最大値)を発泡体の密度で割った値[発泡体を構成する材料自体(気泡を除外する)のtanδのピークトップ強度(最大値)に相当する]を記載した。
(初期弾性率)
23℃環境下で引張速度300mm/minでの引張試験における10%歪み時の傾きから算出した初期弾性率(N/mm2)を評価した。
(衝撃吸収性試験)
前記の振り子型衝撃試験機(衝撃試験装置)(図1及び図2参照)を用いて衝撃吸収性試験を行った。実施例及び比較例で得られた発泡シート(サンプルサイズ:20mm×20mm)について、28gの鉄球を30°傾けた低衝撃条件(a)と、28gの鉄球を40°傾けた低衝撃条件(b)と、96gの鉄球を47°傾けた高衝撃条件の3条件にて衝撃試験を行い、各条件での衝撃吸収率(%)を求めた。
次に、該衝撃吸収率(%)を発泡シートの厚さ(μm)で割って、単位厚さ当たりの衝撃吸収率Rを求めた。
(剪断接着力)
発泡シートを25mm×25mmに切断し、発泡体の両面にそれぞれSUS304BA板を貼りつけて測定試料とした。水平に置いた測定試料に5kgローラーを一往復させて圧着した。圧着後、常温(23℃)下で30分間放置し、その後測定試料が垂直になるようにテンシロンに固定し、引張速度50mm/minで引張り、その最中の剪断接着力を測定した。測定試料はn=2で測定し、その平均値を剪断接着力(N/100mm2)とした。
(表示ムラの発生の確認試験)
市販のスマートフォンを分解した。このスマートフォンでは、表示パネル下部と筐体との間に空間があり、この空間の高さは、0.2mmであった。この空間をフォーム挿入用空隙とした。
次に、このフォーム挿入用空隙に評価するサンプルを挿入し、再度、分解したスマートフォンを組み立てた。なお、比較例2は、フォーム挿入用空隙に何も挿入しなかった。
スマートフォンを起動し、親指で、画面中央部を押した。この時の力は、およそ12Nであった。そして、表示ムラが発生するか否かを確認し、下記の基準で評価した。
A:表示ムラは発生しない。
B:表示ムラは発生するものの、使用者は、問題なく視認することができ、問題なくスマートフォンを操作することができる。
C:表示ムラにより、視認性に悪影響が生じ、使用者は、スマートフォンの操作に違和感を伴う。
(応力緩和試験)
下記に示す応力緩和試験機を用い、フォーム挿入用空隙に評価するサンプルを挿入し、応力緩和性を評価した。
応力緩和試験機について、図3及び図4に示す。図3は応力緩和試験器の上面概略図であり、図4は応力緩和試験機の概略断面図(図3のA−A’線の断面図)である。図3及び4において、6は応力緩和試験機であり、61は押子(圧子)であり、62はウインドウレンズであり、63は液晶ディスプレイ(LCD)であり、64は感圧紙であり、65は基板(ベース板)であり、661及び662は粘着テープであり、67は筐体である。また、点線で囲まれた領域である68は、フォーム挿入用空隙を示す。応力緩和試験機6は、液晶ディスプレイ63の背面側に感圧紙64を有し、液晶ディスプレイ63の表面側にウインドウレンズ62を有する。応力緩和試験機6では、基板65の上に粘着テープ662を介して筐体67が配置され、粘着テープ661を介してウインドウレンズ62が筐体上に固定されており、ウインドウレンズ62、粘着テープ661、粘着テープ662、筐体67及び基板68で区切られた内部空間があり、この内部空間に液晶ディスプレイ63及び感圧紙64の積層体が配置されている。また、感圧紙64の下部の内部空間には、フォーム挿入用空隙68が設けられている。
なお、この応力緩和試験機におけるウインドウレンズは、タッチパネルとみなすことができる。
押子61は、直径が13mmの球体の先端形状を有する。粘着テープ661として、両面粘着テープ(厚み300μm、商品名「両面粘着テープ HJ−90130B」、日東電工株式会社製)を用いた。粘着テープ662として、両面粘着テープ(厚み30μm、商品名「両面粘着テープ No.5603」、日東電工株式会社製)を用いた。タッチパネル62の厚みは0.8mmである。液晶ディスプレイ63の厚みは、1.7mmである。また、基板65の厚みは5mmである。感圧紙64として、応力測定フィルム(商品名「プレスケール」(ツーシート、微圧用(4LW)、富士フイルム株式会社製、加圧した部分が発色する面を有するシート、厚み0.16mm)を用いた。
また、応力緩和試験機6では、筐体67は交換が可能であり、筐体67の高さを調節することにより、フォーム挿入用空隙68の高さを調節できる。
フォーム挿入用空隙の高さを200μmに設定して、応力緩和試験機のフォーム挿入用空隙に、評価するサンプルとPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」、三菱樹脂社製)を全体厚みが200μm付近になるように挿入して、応力緩和試験機を用いて、押子を用いてタッチパネルの中心部に12Nの荷重をかけ、感圧紙の変色を確認することにより、応力緩和性を評価した。
なお、比較例3は、フォーム挿入用空隙にPETフィルム(厚さ:38μm、商品名「MRF♯38」、三菱樹脂社製)を5枚積層した。
応力緩和試験の評価結果を図5〜図11に示す。図5〜11は、それぞれ、実施例1〜5、比較例1及び3の感圧紙の変色をデジタル処理し、感圧紙に作用した圧力を可視化した圧力画像である。
表2に示されるように、実施例の発泡シートでは、前記Rは、低衝撃条件(a)及び(b)において0.15以上、高衝撃条件において0.10以上となり、低衝撃条件において高い衝撃吸収性を示すとともに、衝撃の大きさによらず優れた衝撃吸収性を示した。これに対し、比較例の発泡シートでは全ての基準を同時に満足することはなかった。また、実施例の発泡シートは、SUS304BA板に対する剪断接着力が高い値を示した。よって、他部材と積層して用いる場合、当該発泡シートに粘着剤層を設けなくても前記他部材が剥がれることなく、位置ズレを防止できる。
また、図5〜図11に示されるように、実施例の発泡シートは比較例と比較して、感圧紙に作用した圧力が小さく、応力緩和性に優れている。従って、実施例の発泡シートをタッチパネル搭載機器に用いた場合には、使用者のタッチ操作に伴う表示部における表示ムラの発生を高度に抑制できる。
1 振り子型衝撃試験機(衝撃試験装置)
2 試験片(発泡シート)
3 保持部材
4 衝撃負荷部材
5 圧力センサー
11 固定治具
12 押さえ治具
16 圧力調整手段
20 支柱
21 アーム
22 支持棒(シャフト)の一端
23 支持棒(シャフト)
24 衝撃子
25 電磁石
28 支持板
a 振り上げ角度
6 応力緩和試験機
61 押子
62 ウインドウレンズ
63 液晶ディスプレイ
64 感圧紙
65 基板
661 粘着テープ
662 粘着テープ
67 筐体
68 フォーム挿入用空隙

Claims (13)

  1. 厚さが30〜500μmであり、密度が0.2〜0.4g/cm3、平均セル径が10〜150μm、動的粘弾性測定における角振動数1rad/sでの貯蔵弾性率と損失弾性率の比率である損失正接(tanδ)が−30℃以上30℃以下の範囲にピークトップを有し、エマルション樹脂組成物の機械発泡体である発泡体で構成され、振り子型衝撃試験機を用いた衝撃吸収性試験において、下記式で定義される衝撃吸収率(%)を発泡シートの厚さ(μm)で割った値Rが、衝撃子の重さ28g、振り上げ角度30°の場合に0.15以上である発泡シート。
    衝撃吸収率(%)={(F 0 −F 1 )/F 0 }×100
    (上記式において、F 0 は支持板のみに衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことであり、F 1 は支持板と発泡シートとからなる構造体の支持板上に衝撃子を衝突させた時の衝撃力のことである)
  2. 前記発泡体における損失正接(tanδ)の−30℃以上30℃以下の範囲での最大値が、0.2以上である請求項1に記載の発泡シート。
  3. 前記発泡体の少なくとも一方の面のSUS304BA板に対する剪断接着力(23℃、引張速度50mm/min)が0.5N/100mm2以上である請求項1又は2に記載の発泡シート。
  4. 発泡体が、アクリル系ポリマー、ゴム、ウレタン系ポリマー、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる群より選択された少なくとも1種の樹脂材料で形成されている請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シート。
  5. 発泡体の片面又は両面に粘着剤層を有する請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シート。
  6. 電気・電子機器用衝撃吸収シートとして用いられる請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シート。
  7. タッチパネル搭載機器に用いられる請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シート。
  8. 機械的に発泡させたエマルション樹脂組成物を基材上に塗工して乾燥させる工程Bを経て前記エマルション樹脂組成物の機械発泡体を形成する請求項1〜7の何れか1項に記載の発泡シートの製造方法。
  9. 前記工程Bが、基材上に塗布した気泡含有エマルション樹脂組成物を50℃以上125℃未満で乾燥する予備乾燥工程B1と、その後さらに125℃以上200℃以下で乾燥する本乾燥工程B2を含んでいる請求項8記載の発泡シートの製造方法。
  10. 請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シートが用いられている電気・電子機器。
  11. 表示部材を備えた電気・電子機器であって、請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シートが該電気又は電子機器の筐体と前記表示部材との間に挟持された構造を有する請求項10記載の電気・電子機器。
  12. 請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シートが用いられているタッチパネル搭載機器。
  13. 請求項1〜の何れか1項に記載の発泡シート、表示パネル、及び、タッチパネルを有し、前記表示パネルの背面側のスペースに前記発泡シートが配置されている請求項12記載のタッチパネル搭載機器。
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