JP7295620B2 - 発泡複合シート - Google Patents
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近年、携帯電話、パーソナルコンピューター等のIT機器、デジカメ、小型ビデオカメラ等の各種電子機器においては、製品の小型化、薄型化に伴い、これら電子機器内部で使用される架橋ポリオレフィン系樹脂発泡体シートも薄層化することが望まれている。薄層化した架橋ポリオレフィン系樹脂発泡体シートは、一般に衝撃吸収性、柔軟性が低いため、電子機器内部で使用した場合に、緩衝材としての機能を十分に果たすことが難しい。これを改善するため、衝撃吸収性、柔軟性を高める観点から、エラストマー樹脂を含有させた発泡体に関する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
すなわち、本発明は、次の[1]~[7]を提供するものである。
[1]エラストマー樹脂を含有する発泡シートと、前記発泡シートの少なくとも一方の面に積層された樹脂層とを備える発泡複合シートであって、70℃で22時間置いたときのMD方向及びTD方向の加熱寸法変化率が共に-0.5~0.5%であり、25%圧縮強度が900kPa以下である、発泡複合シート。
[2]70℃で22時間置いたときのZD方向の加熱寸法変化率が-1.5~1.5%である、上記[1]に記載の発泡複合シート。
[3]エラストマー樹脂が、オレフィン系エラストマー樹脂、塩ビ系エラストマー樹脂、及びスチレン系エラストマー樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である、上記[1]又は[2]に記載の発泡複合シート。
[4]前記樹脂層が、オレフィン系樹脂、塩ビ系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びアイオノマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の発泡複合シート。
[5]前記発泡シートの厚みが0.05~1.5mmであり、前記樹脂層の厚みが0.01~0.1mmである、上記[1]~[4]のいずれかに記載の発泡複合シート。
[6]前記発泡シートの発泡倍率が1.1~10cm3/gである、上記[1]~[5]のいずれかに記載の発泡複合シート。
[7]上記[1]~[6]のいずれかに記載の発泡複合シートと、該発泡複合シートの少なくとも一方の面に設けられる粘着材とを備える、粘着テープ。
[発泡複合シート]
本発明の発泡複合シートは、エラストマー樹脂を含有する発泡シートと、該発泡シートの少なくとも一方の面に積層された樹脂層とを備えている。一般に、エラストマー樹脂を含有する発泡シートは、これを単層で用いる場合には、高温環境下で寸法変化しやすい。本発明の発泡複合シートは、発泡シートの少なくとも一方の面に樹脂層を設けており、該樹脂層により発泡シートの伸縮が適切に拘束されることで、高温環境下での寸法変化を抑制しているものと考えられる。さらに、本発明の発泡複合シートは、25%圧縮強度を一定値以下に調整していることにより、柔軟性にも優れる。
本発明の発泡複合シートは、70℃で22時間置いたときのMD方向及びTD方向の加熱寸法変化率が共に-0.5~0.5%である(以下、70℃で22時間置いたときの加熱寸法変化率を単に加熱寸法変化率ともいう)。加熱寸法変化率が、このような範囲外であると、発泡複合シートの高温環境下で寸法変化が生じやすくなり、発泡複合シートを、2つの部材の間に配置して使用する場合などにおいて、部材と発泡体シートの間に隙間が生じるなどの不具合が生じる場合がある。
発泡複合シートのMD方向及びTD方向の加熱寸法変化率は、高温下での寸法変化をより抑制する観点から、-0.4~0.4%であることが好ましく、-0.3~0.3%であることがより好ましい。
加熱寸法変化率は、発泡複合シートを70℃で22時間加熱し、加熱前後の寸法を比較することで算出することができる。具体的には、JIS K6767に準拠して、次の式により求めることができる。
加熱寸法変化率(%)=100×(l1-l0)/lo
上記式において、l0は発泡複合シートの加熱前の寸法、l1は発泡複合シートの加熱後の寸法を表す。
なお、本発明において「MD」は、Machine Directionを意味し、発泡シートの押出方向等と一致する方向を意味する。また、「TD」は、Transverse Directionを意味し、MDに直交しかつ発泡シートに平行な方向を意味する。さらに、後述する「ZD」は、Thickness Directionを意味し、MD及びTDのいずれにも垂直な方向、すなわち厚さ方向を意味する。
本発明の発泡複合シートは、MD方向及びTD方向の加熱寸法変化率を上記したように小さく調整するとともに、ZD方向の加熱寸法変化率も小さく調整することが好ましい。これにより、発泡複合シートの高温環境下の寸法変化を高度に抑制することができる。また、ZD方向の加熱寸法変化率が小さい場合、発泡複合シート使用時に部材との間の隙間の発生を効果的に抑制し、部材へ必要以上に応力がかかることを抑制できる。例えば、本発明の発泡複合シートを、電子機器内部の2つの部材間に挿入し、各部材と密着させて使用する際などにおいて、長期間の良好な密着性を確保でき、発泡複合シートを安定的に使用することが可能となる。
発泡複合シートのMD方向、TD方向、ZD方向の加熱寸法変化率は、発泡シートに含有されるエラストマーの種類、発泡シートの発泡倍率、発泡シート表面に積層する樹脂層の厚さ、該樹脂層を構成する樹脂の種類などにより調整することができる。
本発明の発泡複合シートの25%圧縮強度は900kPa以下である。900kPaを超えると、発泡複合シートは柔軟性に劣り、衝撃吸収性なども低下する。発泡複合シートの25%圧縮強度は、好ましくは30~700kPaであり、より好ましくは35~200kPaであり、更に好ましくは40~100kPaである。これら下限値以上とすることで、必要以上に柔軟性が高くなりすぎるのを防止し、発泡複合シートの機械強度などを高めやすくなる。また、上限値以下とすることで、柔軟性、衝撃吸収性などがより優れたものとなる。
25%圧縮強度はJIS K6767に準拠して測定することができる。
以下、本発明の発泡複合シートが備える、発泡シート、樹脂層について順に説明する。
発泡シートは、エラストマー樹脂を含有する。エラストマー樹脂としては、特に限定されないが、例えば、オレフィン系エラストマー樹脂、スチレン系エラストマー樹脂、塩ビ系エラストマー樹脂、ポリウレタン系エラストマー樹脂、ポリエステル系エラストマー樹脂、ポリアミド系エラストマー樹脂などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、エラストマー樹脂としては、耐衝撃性、柔軟性を向上させる観点から、オレフィン系エラストマー樹脂、塩ビ系エラストマー樹脂、及びスチレン系エラストマー樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、中でもオレフィン系エラストマー樹脂、スチレン系エラストマー樹脂であることがより好ましい。
上記したスチレン系エラストマー樹脂の中でも、発泡複合シートの衝撃吸収性、柔軟性をより向上させる観点から、SEBS、SEBCが好ましく、SEBSがより好ましい。
SEBSの市販品としては、例えばJSR社製のDYNARON8600P、DYNARON8300P、DYNARON8903P、DYNARON9901Pなどが挙げられる。
SEBCの市販品としては、例えばJSR社製のDYNARON4600Pなどが挙げられる。
また、このようなエチレン単位及びブチレン単位を有するエラストマー樹脂を含む発泡シートの少なくとも一方の面に後述する樹脂層を積層した発泡複合シートは、MD方向及びTD方向の加熱寸法変化率が小さくなると共に、ZD方向の加熱寸法変化率も小さくなる傾向がある。特に、エチレン単位及びブチレン単位を有するエラストマー樹脂としてCEBC、SEBSを用いると、このような効果が良好に発揮される。
また、発泡シート中のエラストマー樹脂の含有量は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることが更に好ましく、そして100質量%以下である。
発泡シートの発泡倍率は、発泡シートの密度の逆数で表される。
熱分解型発泡剤としては、有機発泡剤、無機発泡剤が使用可能である。有機発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸金属塩(アゾジカルボン酸バリウム等)、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、N,N’-ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、ヒドラゾジカルボンアミド、4,4’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、トルエンスルホニルヒドラジド等のヒドラジン誘導体、トルエンスルホニルセミカルバジド等のセミカルバジド化合物等が挙げられる。
無機発泡剤としては、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、無水クエン酸モノソーダ等が挙げられる。
これらの中では、微細な気泡を得る観点、及び経済性、安全面の観点から、アゾ化合物が好ましく、アゾジカルボンアミドがより好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
発泡性樹脂組成物における熱分解型発泡剤の配合量は、エラストマー樹脂100質量部に対して、1~20質量部が好ましく、2~15質量部がより好ましく、3~10質量部が更に好ましい。
発泡性樹脂組成物は、必要に応じて、上記以外にも、酸化防止剤、熱安定剤、着色剤、難燃剤、帯電防止剤、充填材等の発泡体に一般的に使用する添加剤を含有していてもよい。
本発明の発泡複合シートは、発泡シートの少なくとも一方の面に樹脂層が積層されている。発泡シートに樹脂層を積層することにより、加熱収縮率を低くすることができる。樹脂層により、発泡シートの伸縮が抑制され、特にMD方向、TD方向の加熱収縮率が低くなりやすい。樹脂層は、発泡シートの一方の面に積層されていても、両方の面に積層されていてもよいが、加熱収縮率をより抑制しやすくする観点から、両方の面に積層されていることが好ましい。発泡シートの両方の面に樹脂層が積層されている場合は、ZD方向の加熱収縮率をより小さくすることが可能となり、高温時の寸法変化を高度に抑制した発泡複合シートを得ることができる。
オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等が挙げられるが、ポリエチレン系樹脂が好ましい。
ポリエチレン系樹脂としては、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、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレンを主成分とするエチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレンを主成分とするエチレン-エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。これらの中でも、発泡複合シートの高温環境下の寸法変化を高度に抑制する観点から、高密度ポリエチレンが好ましい。高密度ポリエチレンの密度は0.94g/cm3以上であることが好ましく、0.942~0.970g/cm3であることがより好ましい。
また、ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、ホモポリプロピレン、マレイン酸変性ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、ブチレン-プロピレン共重合体などを挙げられる。
発泡シートの両面に樹脂層を設ける場合は、それぞれの樹脂層の種類及び厚みは、同一であっても異なっていてもよい。
本発明の発泡複合シートの製造方法は、特に限定されない。例えば、発泡シートと樹脂層を別々に準備して、これらを貼り合わして製造してもよいが、以下の工程I~IIIを含む方法により製造することが好ましい。
(I)発泡性樹脂組成物からなる層と、該層の少なくとも一方の面に形成された樹脂層とを備えた多層積層体シートを得る工程
(II)工程(I)で得た多層積層体シートを架橋する工程
(III)架橋した多層積層体シートの発泡性樹脂組成物からなる層を発泡させることにより、発泡複合シートを得る工程
(工程(I))
工程(I)において多層積層体シートを得る方法としては、特に限定されないが、共押出成形により行うことが好ましい。
次いで、第1及び第2の押出機から供給された樹脂材料を合流させて、Tダイ等によりシート状に押出すことにより、2層構造の多層積層体シートを得ることができる。この具体例の場合は、発泡性樹脂組成物からなる層と、該層の一方の面に形成された樹脂層とを備えた多層積層体シートを得ることができる。
次いで、第1~第3の押出機から供給された樹脂材料を、第2の押出機の組成物が中層になるように合流させて、Tダイ等によりシート状に押出すことにより、3層構造の多層積層体シートを得ることができる。
共押出成形においては、フィードブロック法、マルチマニホールド法のいずれでもよいが、フィードブロック法が好ましい。
工程(II)では、工程(I)で得られた多層積層体シートを架橋する。架橋方法としては、予め有機過酸化物を配合しておき、工程(I)で得られた多層積層体シートを加熱して架橋する方法もあるが、本発明では、多層積層体シートに電離性放射線を照射して架橋させることが好ましい。なお、電離性放射線としては、電子線、β線等が挙げられるが、電子線であることが好ましい。
電離性放射線の照射量は、30~50kGyが好ましく、35~40kGyがより好ましい。
工程(III)では、工程(II)で架橋した多層積層体シートを発泡処理して、発泡性樹脂組成物からなる層を発泡させる。発泡性樹脂組成物からなる層は、発泡剤が発泡するように処理すればよいが、発泡剤が熱分解型発泡剤である場合には、多層積層体シートを加熱することで発泡する。加熱温度は、熱分解型発泡剤が分解する温度以上であればよいが、例えば、150~320℃程度である。
多層積層体シートを加熱する方法は、特に制限はなく、例えば、多層積層体シートを熱風により加熱する方法、赤外線により加熱する方法、塩浴により加熱する方法、オイルバスにより加熱する方法等が挙げられ、これらは併用してもよい。工程(III)により、本発明の発泡複合シートを得ることができる。
本発明の発泡複合シートの用途は、特に限定されないが、例えば、電子機器内部で使用することが好ましく、例えば、2つの部材の間に配置して、衝撃吸収材、シール材などとして使用することができる。また、発泡複合シートを額縁状にして、携帯電子機器内部に使用することもできる。
携帯電子機器としては、携帯電話、カメラ、ゲーム機器、電子手帳、パーソナルコンピュータ等が挙げられる。また、本発明の発泡複合シートを後述する粘着テープにして、電子機器内部において使用してもよい。
本発明の発泡複合シートは、発泡複合シートを基材とする粘着テープに使用してもよい。粘着テープは、例えば、発泡複合シートと、発泡複合シートの少なくとも一方の面に設けた粘着材とを備えるものである。粘着テープは、粘着材を介して他の部材に接着することが可能になる。粘着テープは、発泡複合シートの両面に粘着材を設けたものでもよいし、片面に粘着材を設けたものでもよい。
粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に制限はなく、例えば、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等を用いることができる。また、粘着材の上には、さらに離型紙等の剥離シートが貼り合わされてもよい。
粘着材の厚さは、5~200μmであることが好ましく、より好ましくは7~150μmであり、更に好ましくは10~100μmである。
各物性の測定方法及び評価方法は、次の通りである。
発泡シートの発泡倍率は、発泡シートの見掛け密度を測定し、その逆数求めることで算出した。発泡シートの見掛け密度は、JISK7222(2005)に準拠して測定した。
発泡シートから約100mgの試験片を採取し、試験片の質量A(mg)を精秤する。次に、この試験片を120℃のキシレン30cm3中に浸漬して24時間放置した後、200メッシュの金網で濾過して金網上の不溶解分を採取、真空乾燥し、不溶解分の質量B(mg)を精秤する。得られた値から、下記式により架橋度(質量%)を算出した。
架橋度(質量%)=100×(B/A)
発泡複合シートの25%圧縮強度はJIS K6767に準拠して測定した。
加熱寸法変化率は、発泡複合シートを70℃で22時間加熱し、加熱前後の寸法を比較することで算出した。具体的には、JIS K6767に準拠して、次の式により求めた。
加熱寸法変化率(%)=100×(l1-l0)/lo
上記式において、l0は発泡複合シートの加熱前の寸法、l1は発泡複合シートの加熱後の寸法を表す。
加熱寸法変化率は、発泡複合シートのMD方向、TD方向、ZD方向のそれぞれについて測定した。
発泡複合シートのMD方向及びTD方向の加熱寸法変化率が共に-0.5~0.5%であり、かつ25%圧縮強度が900kPa以下である場合を「G(Good)」、これ以外の場合を「B(Bad)」と評価した。
第1の押出機に高密度ポリエチレン(HDPE)(日本ポリエチレン株式会社製、商品名HJ360、密度0.951g/cm3)100質量部を投入して、溶融混練した。第2の押出機にエラストマー樹脂としてスチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)(JSR社製、商品名Dynaron 9901P)100質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド5.5質量部、気泡核調整剤として発泡助剤1.2質量部、酸化防止剤0.1質量部を投入して溶融混練して発泡性樹脂組成物とした。なお、発泡助剤としては、株式会社ADEKA製、商品名「SB-1018RG」を用いた。第3の押出機に高密度ポリエチレン(HDPE)(日本ポリエチレン株式会社製、商品名HJ360、密度0.951g/cm3)100質量部を投入して溶融混練した。
次いで、第1~第3の押出機から供給された樹脂材料を合流させて、シート状に押出すことにより発泡性樹脂組成物からなる層(中層)と、該中層の両面(上層及び下層)に積層された樹脂層とを備えた多層積層体シートを得た。
次に、上記多層積層体シートを、その両面に加速電圧400kVの電子線を50kGy照射して架橋した後、熱風及び赤外線ヒーターにより270℃に保持された発泡炉内に連続的に送り込んで加熱して、多層積層体シートを発泡させて、中層を発泡シート、上層及び下層を樹脂層とする発泡複合シートを得た。表1に結果を示す。
実施例1において電子線を50kGy照射するところを、40kGyに変更した以外は、実施例1と同様にして、発泡複合シートを得た。
第2の押出機にエラストマー樹脂としてスチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)(JSR社製、商品名Dynaron 9901P)100質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド5.5質量部、気泡核調整剤として発泡助剤1.2質量部、酸化防止剤0.1質量部を投入し溶融混練して発泡性樹脂組成物とした。なお、発泡助剤としては、株式会社ADEKA製、商品名「SB-1018RG」を用いた。
次いで、押出機から発泡性樹脂組成物を押出することで、発泡性樹脂組成物からなるシートを得た。
次に、上記シートを、その両面に加速電圧500kVの電子線を50kGy照射して架橋した後、熱風及び赤外線ヒーターにより270℃に保持された発泡炉内に連続的に送り込んで加熱して、上記シートを発泡させて、発泡シートを得た。表1に結果を示す。
比較例1において電子線を50kGy照射するところを、40kGyに変更した以外は、比較例1と同様にして、発泡シートを得た。
Claims (5)
- エラストマー樹脂を含有する発泡シートと、前記発泡シートの両方の面に積層された樹脂層とを備える発泡複合シートであって、
前記樹脂層が、オレフィン系樹脂、塩ビ系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びアイオノマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であり、
70℃で22時間置いたときのMD方向及びTD方向の加熱寸法変化率が共に-0.5~0.5%であり、
25%圧縮強度が900kPa以下であり、
前記発泡シートの厚みが0.05~0.3mmであり、前記樹脂層の厚みが0.01~0.05mmである、発泡複合シート。 - 70℃で22時間置いたときのZD方向の加熱寸法変化率が-1.5~1.5%である、請求項1に記載の発泡複合シート。
- エラストマー樹脂が、オレフィン系エラストマー樹脂、塩ビ系エラストマー樹脂、及びスチレン系エラストマー樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の発泡複合シート。
- 前記発泡シートの発泡倍率が1.1~10cm3/gである、請求項1~3のいずれかに記載の発泡複合シート。
- 請求項1~4のいずれかに記載の発泡複合シートと、該発泡複合シートの少なくとも一方の面に設けられる粘着材とを備える、粘着テープ。
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