JP6954742B2 - クッション紙 - Google Patents
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Description
<1>金属繊維が結着または交絡して構成された不織布からなるクッション材であって、
当該クッション材を圧縮した際、圧縮変形を生じ、
下記圧縮変形率が5%〜80%であることを特徴とするクッション材。
圧縮変形率=(T0−T1)/T0×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は、荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚である
<2>上記圧縮変形が生じるよりも高い圧縮応力により圧縮した際、上記圧縮変形と共に弾性変形を生じることを特徴とする<1>に記載のクッション材。
<3>上記圧縮変形率が10%〜75%であることを特徴とする<1>または<2>に記載のクッション材。
<4>上記荷重解放後、72時間時点における下記復元率が15%〜100%であることを特徴とする<1>〜<3>の何れかに記載のクッション材。
復元率=(T2−T1)/(T0−T1)×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚であり、
上記T2は荷重解放後72時間時点におけるクッション材の膜厚である
<5>環状であることを特徴とする<1>〜<4>の何れかに記載のクッション材。
<6><1>〜<5>の何れかに記載のクッション材が設置されていることを特徴とするステージ部材。
また、本発明のクッション材は、荷重によって圧縮応力が加えられた直後から圧縮変形し、この段階では弾性変形による反発力が生じ難く、位置ずれし難い。このため、クッション材の設置部材に位置ずれ防止用の収容溝を設ける必要がない。
本発明のクッション材は金属繊維が結着または交絡して構成された不織布からなり、金属繊維間には空隙が多数形成されている。この点でバネなどの金属板材で構成されたクッション材とは根本的に異なっている。図1はクッション材1を示す断面図であり、クッション材1は複数の金属繊維2が結着して構成されている。
金属繊維2の平均直径についても同様に用途に応じて決定されるが、概して1μm〜50μmであることで適度な繊維強度を保持することができ、適切な変形性を発現する点で好ましい。尚、本明細書における「平均直径」とは、顕微鏡で例えば、20本の金属繊維の直径を測定し、測定値を平均した値である。
クッション材の占積率(%)=(坪量/クッション材の厚み/材質の真密度)×100
当該占積率は、後述する圧縮変形率に影響するため重要な要素である。用途に応じて適切な占積率は異なるが、1%〜40%が好ましく、4%〜20%がより好ましい。1%以上であることで最低限の金属繊維量を確保でき、40%以下であることで、クッション材が剛直になりすぎず、圧縮変形が生じやすい。
圧縮変形率=(T0−T1)/T0×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は、荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚である
本発明のクッション材の圧縮変形率は高いほどクッション性が高いため好ましいが、上限として、80%以下であり、さらには75%以下がより好ましい。80%以下であることで圧縮変形し過ぎず、後述する弾性変形の余地を残すことができる。一方、下限については、クッション性確保のため、少なくとも5%以上であり、10%以上が好ましく、23%以上がより好ましく、さらには35%以上が特に好ましい。
復元率=(T2−T1)/(T0−T1)×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚であり、
上記T2は荷重解放後72時間時点におけるクッション材の膜厚である
上記復元率は高いほど、圧縮部材の変位に追随できるため好ましい。復元率は、15%〜100%が好ましく、20%〜100%がより好ましく、70%〜100%が最も好ましい。
尚、本明細書における「クッション材の厚さ」とは、空気による端子落下方式の膜厚計(例えば、ミツトヨ社製:デジマチックインジケータID−C112X)で例えば、クッション材の任意の数測定点を測定した場合のそれらの平均値をいう。
ステージ部材には概して平面性が要求され、具体的には吸着ステージ、メカニカル吸着ステージ、静電吸着ステージなどが挙げられる。
本発明のクッション材の製造方法を以下説明するが、製造方法の一例を示すにすぎず、本発明のクッション材が得られればどのような製造手法を用いてもよい。製造方法の一例としては、金属繊維を圧縮成形する方法や、金属繊維を含む原料を湿式抄造法にて抄紙すること等により、不織布化して得ることが出来る。
焼結に用いる金属繊維は1層であってもよいし、複数層であってもよい。複数層を焼結した場合、厚膜のクッション材を得易いというメリットがある。
クッション材の短辺と長辺の寸法は、JIS1級の金尺を用いて測定した。クッション材の厚みは株式会社ミツトヨ製デジマチックインジケータ「ID−C112X」にφ15mmの測定子を取付けたものを用い、クッション材の厚み9点を測定して9点の平均値をシート厚みとした。また、得られたクッション材の重量は、電子天秤を用いて測定した。
上記寸法、厚みおよび重量から、以下の通りかさ密度を算出した。
かさ密度=(クッション材の重量)/(クッション材の短辺×クッション材の長辺×クッション材の厚み)
上記かさ密度を用い、クッション材の占積率を以下の通り算出した。
占積率=クッション材のかさ密度/材質の真比重×100
30mm角のクッション材の試験片を準備し、株式会社ミツトヨ製デジマチックインジケータ「ID−C112X」にφ15mmの測定子を取付けたものを用いて、圧縮前の試験片の膜厚を測定した。膜厚測定の際、プローブの自重のみが試験片に加わるようにゆっくりと降下させ、且つ、プローブを試験片に接触させる回数は1度のみとして、試験片の膜厚を測定した(T0の測定)。
圧縮変形量=(1回目の立ち上がり部のひずみ)−(2回目の立ち上がり部のひずみ)
最後に、空調環境下で3日間(72時間)保管した試験片の膜厚を、上記マイクロメーターを用いて測定する。このとき測定した膜厚を「試験3日後の膜厚」とする(T2の測定)。
圧縮変形率=(T0−T1)/T0×100
復元率=(T2−T1)/(T0−T1)×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚であり、
上記T2は荷重解放後72時間時点におけるクッション材の膜厚である
繊維の直径が8μmのステンレス長繊維をポリビニルアルコールで結束した結束物を、繊維長が3mmになるように断裁した60gの繊維束、および、1gのポリビニルアルコール繊維を水中に分散し、さらにスラリー液とした。スラリー液を坪量270g/m2になるように抄き網上に投入し、搬送時に必要最低限かかる圧力以外はかからないよう、脱水、乾燥したクッション材を得た。同クッション材を、水素雰囲気下、焼結温度1120℃で1時間加熱し、クッション材状のクッション材を得た。得られたクッション材の外周部には繊維の交絡が不均一な部分があるため、不均質部分を裁断除去し、形状が整った金属繊維クッション材を得た。当該クッション材の物性を表1に示す。
実施例1のスラリー液の坪量を270g/m2から300g/m2に変更した以外は実施例1と同様にしてクッション材を得た。
実施例2で作製したクッション材を2枚重ね、厚み調整用スペーサーとして100μmのポリエチレンテレフタラートフィルムを10枚重ねたものを、クッション材の4辺を囲うように、プレス機の圧縮板の間に設置した。その後、油圧式プレス機にて、110MPaで5分間、常温でプレスすることで、厚膜のクッション材を得た。当該クッション材の物性を表1に示す。
実施例3におけるクッション材の積層枚数を2枚から、実施例4では3枚、実施例5では4枚に変更してプレスした以外は、実施例3と同様にしてクッション材を作製した。当該クッション材の物性を表1に示す。
実施例4で得られたクッション材について、圧縮変形率、復元率の算出に係る「応力-ひずみチャート」を図3に示す。図3において、圧縮変形率測定での圧縮・解放動作に係る各回の結果はそれぞれのグラフに示されている。同図のように、1回目の圧縮で、0MPa〜1MPaまで荷重を徐々に増加させながら加え、荷重を解放後、2回目の圧縮を開始した時点では、弾性変形が解放されて圧縮歪み(T1)の290μmが示されており、弾性変形量が447μmとなっている。
実施例3におけるクッション材の積層枚数を2枚から、比較例1では7枚、比較例6では11枚に変更した以外は実施例3と同様にしてクッション材を作製した。当該クッション材の物性を表1に示す。
繊維の直径が18.5μmの銅線を、長さ10mmになるように裁断し、銅繊維の集合体を得た。銅繊維を水中に分散し、さらに粘度調整剤としてポリアクリルアミド溶液を添加し、スラリー液とした。この溶液を坪量300g/m2になるように抄き網上に投入し、搬送時に必要最低限かかる圧力以外はかからないよう、脱水、乾燥したシートを得た。その後、1020℃、水素雰囲気下で1時間加熱し、シート状のクッション材を得た。得られたクッション材の外周部には繊維の交絡が不均一な部分があるため、不均質部分を裁断除去し、形状が整ったクッション材を得た。
実施例6における脱水・乾燥工程後に、クッション材を線圧240kg/cm、速度3m/分のロールプレス機で常温プレスを行う工程を追加する以外は、実施例6と同様にしてクッション材を作成した。
繊維径110μm、目開き144μm、平織りの銅メッシュ(#100)に対して実施例1と同様に物性測定を行った。比較例3に係る「応力-ひずみチャート」を図4に示す。銅メッシュは、圧縮変形率が2.9%と非常に小さく、クッション性に乏しい。
厚み500μmの圧延銅板に対して実施例1と同様に物性測定を行った。比較例1に係る「応力-ひずみチャート」を図5に示す。同図に示すように、圧延銅板は弾性変形せず、実施例の金属繊維シートとは根本的に異なっている。
上記実施例および比較例を、外径320mm、内径300mmの円状に切り出し、Oリングが設置されたステンレス板上に設置し、その上からさらにステンレス板を被せ、ネジで固定し、ステンレス板の歪みについて確認を行った。
確認手段として、まず、ステンレス板に対して蛍光灯の光を当てる。その後、ステンレス板に映った蛍光灯の像に歪みが生じているかを確認した。
これに対し、実施例1〜7のクッション材を用いた場合には、蛍光灯の像に歪みは確認されなかった。これは、金属繊維クッションがネジ締め時に発生する微少な歪みをも補正し、精密な平面性が実現されたためである。
2 金属繊維
Claims (6)
- 金属繊維が結着または交絡して構成された不織布からなるクッション材であって、
上記不織布は、金属繊維のみで構成され、金属繊維同士が直接、決着または交絡しているか、
または、上記不織布は、金属繊維およびバインダーのみで構成され、金属繊維同士がバインダーを介して決着または交絡しており、
上記金属繊維の平均径は1μm〜50μmであり、金属繊維の平均繊維長は500μm〜10mmであり、
当該クッション材を圧縮した際、圧縮変形を生じ、
下記圧縮変形率が5%〜80%であることを特徴とするクッション材。
圧縮変形率=(T0−T1)/T0×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は、荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚であり、
上記T1の測定において、上記荷重の追加は、1kNのロードセルを用いて、圧縮速度は1mm/minにて行うものであり、
上記解放は、圧縮応力を0MPa〜1MPaまで徐々に増加させた後に、解放するクッション材の圧縮および解放動作を続けて3回行うものである。 - 上記圧縮変形が生じるよりも高い圧縮応力により圧縮した際、上記圧縮変形と共に弾性変形を生じることを特徴とする請求項1に記載のクッション材。
- 上記圧縮変形率が10%〜75%であることを特徴とする請求項1または2に記載のクッション材。
- 上記荷重解放後、72時間時点における下記復元率が15%〜100%であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のクッション材。
復元率=(T2−T1)/(T0−T1)×100
上記T0は、荷重を加える前のクッション材の膜厚であり、
上記T1は荷重を加え、解放した後のクッション材の膜厚であり、
上記T2は荷重解放後72時間時点におけるクッション材の膜厚である - 環状であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のクッション材。
- 請求項1〜5の何れかに記載のクッション材が設置されていることを特徴とするステージ部材。
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