JP7453768B2 - 発泡体シート及び粘着テープ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、以下の[1]~[11]を提供するものである。
[1]少なくとも一方の表面の表面硬度が30以下であり、25%圧縮強度が125kPa以下であり、少なくとも一方の表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られた該表面側の切断シートの引張強度が8N/10mm以上である発泡体シート。
[2]発泡体からなる発泡体層と、前記発泡体層の少なくとも一方の面に直接又は他の層を介して積層された、前記発泡体層よりも発泡倍率が低い発泡体又は樹脂フィルムからなる表面層とを備える上記[1]に記載の発泡体シート。
[3]前記表面層の弾性率をE(MPa)とし、前記表面層の厚さ方向の中心の位置(中立点)から前記発泡体層に対して反対側の表面までの距離をD(mm)としたとき、曲率半径(R)の円弧に沿って前記発泡体シートを曲げたときの次の式(1)から算出される曲げ応力(σ)が1.6MPa以下である上記[2]に記載の発泡体シート。
曲げ応力(σ)=(表面層の弾性率(E)×中立点からの距離(D))/R (1)
ここで、Rは76.2mmである。
[4]前記表面層は発泡体からなる層であり、1層の前記表面層の厚みに対する前記発泡体層の厚みの比率(発泡体層の厚み/表面層の厚み)が3~20であり、下記式(2)で算出される前記表面層の気泡率に対する前記発泡体層の気泡率の比率(発泡体層の気泡率/表面層の気泡率)が1.1~5.0である上記[2]又は[3]に記載の発泡体シート。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2)
[5]次の式(2)から算出される前記発泡体層の気泡率が60~95%であり、かつ、前記表面層の気泡率が5~95%である上記[2]~[4]のいずれか1つに記載の発泡複合シート。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2)
[6]独立気泡率が90%以上である上記[2]~[5]のいずれか1つに記載の発泡複合シート。
[7]前記発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径が前記発泡体層の厚みの30%以下である上記[2]~[6]のいずれか1つに記載の発泡体シート。
[8]機械方向(MD)の気泡の平均気泡径をa(μm)とし、幅方向(TD)の気泡の平均気泡径をb(μm)とし、厚み方向(ZD)の気泡の平均気泡径をc(μm)とした場合、前記発泡体層において次の式(3)の関係を満たす上記[2]~[7]のいずれか1つに記載の発泡体シート。
1.0≦(a×b)/c2≦25 (3)
[9]ゲル分率が20~50質量%である上記[2]~[8]のいずれか1つに記載の発泡体シート。
[10]前記発泡体層は、オレフィン系熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む発泡性組成物発泡してなる上記[2]~[9]のいずれか1つに記載の発泡体シート。
[11]上記[1]~[10]のいずれか1つに記載の発泡体シートと、前記発泡体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。
[発泡体シート]
本発明の発泡体シートは、少なくとも一方の表面の表面硬度が30以下であり、25%圧縮強度が125kPa以下であり、少なくとも一方の表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られたその表面側の切断シートの引張強度が8N/10mm以上である。これにより、発泡体シートは、リワーク性、柔軟性及び防水性の優れたものとなる。以下、詳細に説明する。
本発明の発泡体シートの少なくとも一方の表面の表面硬度は30以下である。発泡体シートの表面硬度が30よりも大きいと、電子機器の発泡体シートを設ける部分が一定の高さを有する凸面である場合、発泡体シートがその表面に追従できない場合がある。これにより、発泡体シートの防水性が悪くなる場合がある。このような観点から、発泡体シートの少なくとも一方の表面の表面硬度は、好ましくは29以下であり、より好ましくは28以下であり、さらに好ましくは27以下である。本発明の発泡体シートの表面硬度の範囲の下限値は特に限定されないが、例えば、機械的強度の観点から21である。本発明の発泡体シートの両方の表面の表面硬度が上記範囲内であることがより好ましい。なお、発泡体シートの表面硬度は後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本発明の発泡体シートの25%圧縮強度は125kPa以下である。発泡体シートの25圧縮強度が125kPaよりも大きいと、発泡体シートの柔軟性が不十分になり、発泡体シートの防水性が悪くなる場合がある。このような観点から、発泡体シートの25%圧縮強度は、好ましくは110kPa以下であり、より好ましくは100kPa以下であり、さらに好ましくは90kPa以下である。本発明の発泡体シートの25%圧縮強度の範囲の下限値は特に限定されないが、例えば、20kPaである。なお、発泡体シートの25%圧縮強度は後述の実施例に記載の方法により測定できる。
少なくとも一方の表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られたその表面側の切断シートの引張強度が8N/10mm以上である。上記切断シートの引張強度が8N/mm未満であると、リワークするために、発泡体シートを厚み方向に裂いた後、発泡体シートの断片を残すことなく発泡体シートを裂いたものを部材からきれいに剥がすことができる。以下、リワークするために、発泡体シートを厚み方向に裂いた後、発泡体シートを裂いたものを部材からきれいに剥がすことをリワーク性という。このようなリワーク性の観点から、上記切断シートの引張強度は、好ましくは10N/10mm以上であり、より好ましくは12N/10mm以上であり、さらに好ましくは14N/10mm以上である。上記切断シートの引張強度の範囲の上限値は特に限定されないが、例えば、18N/10mmである。なお、上記200μmの地点の基準となる表面は、上述の表面硬度が30以下である表面であってもよいし、その反対側の表面であってもよい。しかし、上記200μmの地点の基準となる表面は、上述の表面硬度が30以下である表面であることが好ましい。また、発泡体シートの両方の表面の表面硬度が30以下である場合、どちらか一方の表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られたその表面側の切断シートの引張強度が上述の範囲内であればよい。しかし、両方の表面について、表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られたその表面側の切断シートの引張強度が上述の範囲内であることが好ましい。また、リワークするために、発泡体シートを厚み方向に裂いたとき、発泡体シートを裂いたものの厚みは通常、200μm以上となる。これは、発泡体シートを裂いたものの厚みが200μm未満であると、リワークするために、発泡体シートを厚み方向に裂いたとき、電子機器を傷つけるおそれがあるからである。上記切断シートの引張強度は後述の実施例に記載の方法により算出できる。
本発明の発泡体シートは、発泡体からなる発泡体層と、発泡体層の少なくとも一方の面に直接又は他の層を介して積層された、発泡体層よりも発泡倍率が低い発泡体又は樹脂フィルムからなる表面層とを備えることが好ましい。発泡体シートがこのような構成を有することにより、少なくとも一方の表面の表面硬度が30以下であり、25%圧縮強度が125kPa以下であり、上記切断シートの引張強度が8N/10mm以上である発泡体シートを容易に得ることができる。なお、発泡体シートの両面において優れた防水性を有するという観点から、表面層が発泡体層の両方の面に直接又は他の層を介して積層されていることがより好ましい。また、表面硬度が30以下である発泡体シートを容易に得られるという観点から、表面層は発泡体からなるものであることがより好ましい。
発泡体層の少なくとも一方の面に直接又は他の層を介して積層された、発泡体層よりも発泡倍率が低い発泡体又は樹脂フィルムからなる表面層の弾性率をE(MPa)とし、表面層の厚さ方向の中心の位置(中立点)から発泡体層に対して反対側の表面までの距離をD(mm)としたとき、曲率半径(R)の円弧に沿って前記発泡体シートを曲げたときの次の式(1)から算出される曲げ応力(σ)が1.6MPa以下であることが好ましい。なお、表面層が発泡体層の両方の面に積層されている場合、どちらか一方の表面層の弾性率及びその表面層の中立点からの距離(D)に基づいて算出された曲げ応力(σ)が1.6MPa以下であればよい。しかし、両方の表面層のうち、どちらの表面層の弾性率及びその表面層の中立点からの距離(D)に基づいて曲げ応力(σ)を算出しても、曲げ応力(σ)が1.6MPa以下であることがより好ましい。なお、発泡体シートの弾性率は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
曲げ応力(σ)=(表面層の弾性率(E)×中立点からの距離(D))/R (1)
ここで、Rは76.2mmである。
表面層は発泡体からなる層である場合、1層の表面層の厚みに対する発泡体層の厚みの比率(発泡体層の厚み/表面層の厚み)は、好ましくは3~20である。上記厚みの比率を3~20とすることにより、表面の表面硬度が30以下であり、25%圧縮強度が125kPa以下であり、上記切断シートの引張強度が8N/10mm以上である発泡体シートをさらに容易に得ることができる。このような観点から、上記厚みの比率は、より好ましくは5~15であり、さらに好ましくは7~12である。なお、表面層が発泡体層の両方の面に積層されている場合、どちらか一方の表面層の厚みに対する発泡体層の厚みの比率が上記範囲内であればよい。しかし、両方の表面層について、1層の表面層の厚みに対する発泡体層の厚みの比率が上記範囲内であることがより好ましい。
発泡体層の厚みは、好ましくは200~2500μmである。発泡体層の厚みが300~2500μmであると、発泡体シートの柔軟性及び機械的強度を良好にできるとともに、電子機器に使用するのに十分な薄さを確保することができる。このような観点から、発泡体層の厚みは、より好ましくは200~2000μmであり、さらに好ましくは200~1800μmであり、よりさらに好ましくは200~1500μmである。
1層当たりの表面層の厚みは、好ましくは40~400μmである。表面発泡体層の厚みが40~400μmであると、発泡体シートの防水性を良好にできるとともに、電子機器に使用するのに十分な薄さを確保することができる。このような観点から、1層当たりの表面層の厚みは、より好ましくは50~300μmであり、さらに好ましくは60~2500μmであり、よりさらに好ましくは70~200μmである。
表面層は発泡体からなる層である場合、下記式(2)で算出される表面層の気泡率に対する発泡体層の気泡率の比率(発泡体層の気泡率/表面層の気泡率)は、好ましくは1.1~5.0である。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2)
上記気泡率の比率を1.1~5.0とすることにより、表面の表面硬度が30以下であり、25%圧縮強度が125kPa以下であり、上記切断シートの引張強度が8N/10mm以上である発泡体シートをさらに容易に得ることができる。このような観点から上記気泡率の比率は、より好ましくは1.3~3.5であり、さらに好ましくは1.5~2.5である。なお、発泡倍率は後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、表面層が発泡体層の両方の面に積層されている場合、どちらか一方の表面層について、表面層の気泡率に対する発泡体層の気泡率の比率が上記範囲内であればよい。しかし、両方の表面層について、表面層の気泡率に対する発泡体層の気泡率の比率が上記範囲内であることがより好ましい。
表面層は発泡体からなる層である場合、次の式(2)から算出される発泡体層の気泡率が60~95%であり、かつ、表面層の気泡率が5~95%であることが好ましい。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2)
発泡体層の気泡率を60~95%とし、かつ、表面層の気泡率を5~95%とすることにより、表面層の気泡率に対する発泡体層の気泡率の比率を上述の範囲に容易にすることができる。このような観点から、発泡体層の気泡率は、より好ましくは75~95%であり、さらに好ましくは85~95%である。また、同様の観点から、表面層の気泡率は,より好ましくは15~85%であり、さらに好ましくは20~80%である。なお、発泡倍率は後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
発泡体シートの独立気泡率は90%以上であることが好ましい。発泡体シートの独立気泡率が90%以上であると、発泡体シートの内部に包含された気泡は概ね独立気泡となり、発泡体シートの柔軟性及び防水性を良好にしやすくなる。このような観点から、発泡体シートの独立気泡率は、より好ましくは95~100%であり、さらに好ましくは96~100%である。なお、発泡体シートの独立気泡率は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径が発泡体層の厚みの30%以下であることが好ましい。発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径を発泡体層の厚みの30%以下にすることにより、発泡体層の引張強度を高めることができ、これにより、発泡体シートのリワーク性をさらに良好にすることができる。このような観点から、発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径が発泡体層の厚みの25%以下であることがより好ましく、20%以下であることがさらに好ましい。なお、発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
機械方向(MD)の気泡の平均気泡径をa(μm)とし、幅方向(TD)の気泡の平均気泡径をb(μm)とし、厚み方向(ZD)の気泡の平均気泡径をc(μm)とした場合、発泡体層において次の式(3)の関係を満たすことが好ましい。
1.0≦(a×b)/c2≦25 (3)
発泡体層の気泡が上記式(3)の関係を満たす気泡形状を有することにより、発泡体層の気泡は、厚み方向(ZD)に比べて機械方向(MD)及び幅方向(TD)に適度に長い気泡形状、又は球形状となる。これにより、発泡体シートの25%圧縮強度を容易に125kPa以下とすることができる。このような観点から、発泡体層において次の式(3A)の関係を満たすことがより好ましく、式(3B)の関係を満たすことがより好ましい。なお、MDは、Machine directionを意味し、機械方向(MD)は押出方向等と一致する方向であるとともに、TDは、Transverse directionを意味し、幅方向(TD)は機械方向に直交する方向である。発泡体シートの機械方向、幅方向及び厚み方向の平均気泡径は後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
2.0≦(a×b)/c2≦20 (3A)
5.0≦(a×b)/c2≦15 (3B)
本発明の発泡体シートのゲル分率は、好ましくは20~50質量%である。発泡体シートのゲル分率が20~50質量%であると、発泡体シートの表面硬度、発泡体層の平均気泡径等を上記範囲内に調整しやすくなる。このような観点から、発泡体シートのゲル分率は、より好ましくは22~40質量%であり、さらに好ましくは24~35質量%である。なお、発泡体シートのゲル分率は実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の発泡体シートは、薄型化しても柔軟性及び機械的強度に優れるため、小型化した電子機器に好適に使用することができる。発泡体シートの厚みは、特に制限されないが、小型化した電子機器に好適に使用できるという観点から、0.3~4.0mmであることが好ましく、0.3~3.2mmであることがより好ましく、0.3~2.5mmであることがさらに好ましい。
<発泡体層>
本発明の発泡体シートにおける発泡体層は、発泡体からなる。発泡体層を構成する樹脂の種類は特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及び熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中ではポリオレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマーが好ましく、ポリオレフィン系樹脂がより好ましい。ポリオレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマーを使用することで、発泡性等を良好にしつつ、発泡体層の柔軟性及び機械強度等を確保しやすくなる。発泡体層に使用する樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエチレン樹脂としては、チーグラー・ナッタ化合物、メタロセン触媒、酸化クロム化合物等の重合触媒で重合されたポリエチレン樹脂が挙げられ、好ましくは、メタロセン触媒で重合されたポリエチレン樹脂が用いられる。
メタロセン触媒としては、遷移金属をπ電子系の不飽和化合物で挟んだ構造を有するビス(シクロペンタジエニル)金属錯体等の化合物を挙げることができる。より具体的には、チタン、ジルコニウム、ニッケル、パラジウム、ハフニウム、及び白金等の四価の遷移金属に、1又は2以上のシクロペンタジエニル環又はその類縁体がリガンド(配位子)として存在する化合物を挙げることができる。
このようなメタロセン触媒は、活性点の性質が均一であり各活性点が同じ活性度を備えている。メタロセン触媒を用いて合成した重合体は、分子量、分子量分布、組成、組成分布等の均一性が高いため、メタロセン触媒を用いて合成した重合体を含むシートを架橋した場合には、架橋が均一に進行する。均一に架橋されたシートは、均一に発泡されるため、物性を安定させやすくなる。また、均一に延伸できるため、発泡体の厚さを均一にできる。
また、環式化合物をオリゴマーとして重合したものをリガンドとして用いてもよい。
さらに、π電子系の不飽和化合物以外にも、塩素や臭素等の一価のアニオンリガンド又は二価のアニオンキレートリガンド、炭化水素、アルコキシド、アリールアミド、アリールオキシド、アミド、アリールアミド、ホスフィド、アリールホスフィド等を用いてもよい。
メタロセン触媒は、特定の共触媒(助触媒)と組み合わせることにより、各種オレフィンの重合の際に触媒としての作用を発揮する。具体的な共触媒としては、メチルアルミノキサン(MAO)、ホウ素系化合物等が挙げられる。なお、メタロセン触媒に対する共触媒の使用割合は、10~100万モル倍が好ましく、50~5,000モル倍がより好ましい。
ポリエチレン樹脂、例えば上記した直鎖状低密度ポリエチレンの密度は、柔軟性の観点から、0.870~0.925g/cm3が好ましく、0.890~0.925g/cm3がより好ましく、0.910~0.925g/cm3がさらに好ましい。ポリエチレン樹脂としては、複数のポリエチレン樹脂を用いることもでき、また、上記した密度範囲以外のポリエチレン樹脂を加えてもよい。
また、ポリプロピレン樹脂としては、例えば、ホモポリプロピレン、プロピレンを50質量%以上含有するプロピレン-α-オレフィン共重合体等が挙げられる。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。プロピレン-α-オレフィン共重合体を構成するα-オレフィンとしては、具体的には、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等が挙げることができ、これらの中では、炭素数6~12のα-オレフィンが好ましい。
これらの中では、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、スチレン系熱可塑性エラストマーがより好ましい。
前記熱可塑性結晶性ポリオレフィンとしては、例えば、1~4個の炭素原子を有するα-オレフィンのホモポリマー又は二種以上のα-オレフィンの共重合体が挙げられ、ポリエチレン又はポリプロピレンが好ましい。ソフトセグメント成分は、プチルゴム、ハロブチルゴム、EPDM、EPM、アクリロニトリル/ブタジエンゴム、NBR、天然ゴム等が挙げられ、これらの中ではEPDMが好ましい。
本発明に用いるスチレン系熱可塑性エラストマーは、水素添加していてもよいし、していなくてもよい。水素添加する場合、水素添加は公知の方法で行うことができる。
上記したスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、ブロック共重合体が好ましく、中でもSEBS、SEBCがより好ましい。
本発明において用いる発泡体層は、好ましくは、上記樹脂と、発泡剤とを含む発泡性組成物を発泡することで得られる。発泡剤としては、熱分解型発泡剤が好ましい。
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。
熱分解型発泡剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
発泡性樹脂組成物は、必要に応じて、上記以外にも、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。
表面層は、上記したとおり発泡体層よりも発泡倍率が低い発泡体又は樹脂フィルムからなる層である。樹脂フィルムは、非発泡体の樹脂層である。まずは、表面層が樹脂フィルムである場合について説明する。
表面層において、樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。また、表面層が発泡体層の両方の面に積層されている場合、2層の表面層にそれぞれ使用する樹脂は、互いに同種の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよいが、生産性の観点、及び両層の物性を同じ又は類似にしやすい観点から、互いに同種であることが好ましい。
また、表面層それぞれに使用する樹脂としては、上記したなかでは、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂を使用することで、曲げ応力を低くしつつ、発泡体シートの機械強度を高くしやすくなる。また、発泡体層に、ポリオレフィン樹脂や、熱可塑性エラストマーを使用した場合に、表面層の発泡体層に対する接着性を特に良好にできる。
ポリエチレン樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(密度:0.930g/cm3未満)、中密度ポリエチレン(密度:0.930g/cm3以上0.942g/cm3未満)、高密度ポリエチレン(密度:0.942g/cm3以上)が挙げられる。
ここで、低密度ポリエチレンとしては、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレンが挙げられる。直鎖状低密度ポリエチレンの詳細は、発泡体層の説明において述べた通りであるので、その詳細は省略する。また、ポリプロピレン樹脂の詳細も、発泡体層の説明において述べた通りであるので、その詳細は省略する。
また、エチレン-エチルアクリレート共重合体は、エチレン由来の構成単位を50質量%以上含有するエチレン-エチルアクリレート共重合体が挙げられる。
上記したなかでは、発泡体層との接着性、曲げ応力、及び引張強度の観点から、エチレン樹脂、特に、直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。また、同様の観点から、エチレン-酢酸ビニル共重合体も好ましい。
表面層は、架橋されていてもよい。表面層は、後述する製造方法1で述べるように、発泡体層が架橋されるのに合わせて架橋されるとよく、したがって、電離性放射線により架橋されることが好ましい。
本発明では、上記したように、表面層と発泡体層は、直接積層されてもよいし、他の層を介して積層されてもよい。他の層としては、例えば接着層が挙げられる。接着層としては、公知の接着剤、粘着剤などが使用されるとよい。また、基材の両面に粘着剤層が設けられた両面粘着テープなどであってもよい。
なお、接着層は、発泡体シートにおいて、機械強度、柔軟性などの物性に対して、大きく影響を与えない程度の厚さを有すればよい。したがって、表面層と発泡体層を接着する接着層の厚みは、表面層よりも薄いことが好ましく、表面層の1/2以下の厚みであることがより好ましい。
(製造方法1)
本発明の発泡体シートは、特に限定されないが、例えば、樹脂組成物からなる層を複数積層して、多層積層体シートを得て、その後、多層積層体シートを発泡することにより得る方法(以下、「製造方法1」ともいう)により製造できる。なお、本明細書において「樹脂組成物」という用語は、1種の樹脂単独からなる場合も概念として含むものである。
(I)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表面層と、該層の他方の面に形成された表面層とを備えた多層積層体シートを得る工程
(II)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、発泡体シートを得る工程
(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。具体的には、表面層を形成するための樹脂、その他必要に応じて配合される添加剤を第1及び第3の押出機にそれぞれ供給して溶融混練して、表面層を形成するための樹脂組成物を得る。また、発泡体層を形成するための樹脂、熱分解型発泡剤などの発泡剤、及び必要に応じて配合される添加剤を第2の押出機に供給して溶融混練して、発泡体層を形成するための発泡性樹脂組成物を得る。
次いで、第1~第3の押出機から供給された樹脂組成物を、第2の押出機から供給された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。
電離性放射線の照射量は、1~10Mradが好ましく、1.5~5Mradがより好ましい。
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。
また、多層積層体シートは、発泡させながら、または発泡させた後に適宜延伸などしてもよい。
なお、以上の説明は、表面層が、樹脂フィルム(非発泡体)である場合の例を説明したが、表面層が発泡体である場合には、表面層を形成するための樹脂組成物にも添加剤として熱分解型発泡剤などの発泡剤を配合しておき、工程(II)にて発泡させるとよい。
本発明の発泡体シートの製造方法は、別の方法でも製造することができる。具体的には、発泡体層を構成する発泡体を予め製造し、その発泡体(発泡体層)の両面に、樹脂フィルム又は発泡体(表面層)を重ね合わせて、接着させる方法(「第2の製造方法」ともいう)が挙げられる。
本発明の発泡体シートは、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、発泡体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ー等が挙げられる。また、本発明の発泡体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。
本発明の発泡体シートは、発泡体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、発泡体シートと、発泡体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、発泡体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、さらに好ましくは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。
発泡体シートを50mm四方にカットし、液体窒素に1分間浸した後にMD、TD及びZDそれぞれに沿って切断して、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、製品名VHX-900)を用いて200倍の拡大写真を撮影した。その撮影画像の発泡体シートにおいて、発泡体層におけるMD、TD、ZDそれぞれにおける長さ2mm分の切断面に存在する全ての気泡についてMD、TD及びZDの気泡径を測定し、その操作を5回繰り返した。そして、発泡体層におけるMD、TD及びZDの気泡径の平均値(平均気泡径)を算出した。
デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、製品名VHX-900)を用いて発泡体シートの断面を撮影し、その撮影画像から発泡体層及び表面層の厚みを測定した。
発泡体層の厚み及び表面層の厚みの合計を発泡体シートの厚みとした。
発泡体層及び表面層のそれぞれについて、発泡前と発泡後の比容積(単位:cc/g)を測定し、発泡後の比容積/発泡前の比容積によって発泡倍率を算出した。そして、上記式(2)から気泡率を算出した。
アスカーゴム硬度計C型を使用してJIS K7312の方法に従って測定した。
JIS K6767の方法に従って測定した。
表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に発泡体シートを切断して、その表面側の200μmの厚みを有する切断シートを作製した。そして、切断シートをJIS K6251 4.1に規定されるダンベル状1号形に幅方向(TD)にカットした。これを試料として用い、引張試験機(製品名.テンシロンRTF235、エー・アンド・デイ社製)により、測定温度23℃で、JIS K6767に準拠して、引張強度を測定した。
多層体の表面層の弾性率は内層の影響を受けないため、表面層の弾性率は表面層と同倍率、同厚み、同種素材のサンプルを用意しその測定値を三層体の表面層の弾性率と近似し算出した。
試料の粘弾性率はアィティー計測制御株式会社製、商品名「DVA-200/L2」の引張貯蔵弾性率測定装置により以下の測定条件により測定し、そして、標準温度である25℃のEral(MPa)の値を表面層の弾性率とした。
(測定条件)
標線間長さ:2.5cm
サンプル幅:0.5cm
サンプル厚さ:表面層厚みと同じ
変形モード:引張
静/動応力比:1.5
設定歪:0.08%
設定昇温速度:6℃/min
測定周波数10Hz
ASTM D2856(1998)の方法に従って測定した。
具体的には下記の要領で測定した。
まず、発泡体シートから一辺が5cmの平面正方形状の試験片を切り出した。そして、試験片の厚さを測定して試験片の見掛け体積V1を算出すると共に、試験片の重量W1を測定した。
次に、気泡の占める体積V2を下記式に基づいて算出した。なお、試験片を構成しているマトリックス樹脂の密度はρ(g/cm3)とした。
気泡の占める体積V2=V1-W1/ρ
続いて、試験片を23℃の蒸留水中に水面から100mmの深さに沈めて、試験片に15kPaの圧力を3分間に亘って加えた。その後、水中で加圧から解放し、1分間静置した後、試験片を水中から取り出して試験片の表面に付着した水分を除去して試験片の重量W2を測定し、下記式に基づいて連続気泡率F1及び独立気泡率F2を算出した。
連続気泡率F1(%)=100×(W2-W1)/V2
独立気泡率F2(%)=100-F1
発泡体シートから約100mgの試験片を採取し、試験片の重量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、不溶解分の重量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)
A4サイズに作製したサンプルを所定の紙芯に短辺を固定した。固定後、5Nの力で直径3インチ(76.2mm)紙芯に巻き付けを実施した。実施後、30秒静止し、その後、紙芯が取り外し、巻き付け内側のサンプル状況を観察し、折れジワの発生有無を判断した。折れジワの有無の判断基準は、折れの深さが、0.05mm以上である場合、折れジワありと判定した。折れジワがない場合を「○」とし、折れジワがあった場合を「×」とした。
表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に発泡体シートを切断して、その表面側の200μmの厚みを有する切断シートを作製した。そして、切断シートの上記表面に日東電工株式会社製の両面テープ(商品名:HJ-9150W)を貼り付けた後、その切断シートを平滑面上に接着した。そして、発泡体シートの端部を持って、切断シートを引き剥がし、以下の基準で発泡体シートを評価した。
破断がない場合は「〇」とし、破断がある場合は「×」とした。
JIS C0920の方法に従って測定し、以下の基準で評価した。なお、表面追従性も一緒に評価できるようにするために、0.05mmのスペーサーを発泡体シートとアクリル板との間に挟んだ。また、測定の際、発泡体シートを厚み方向に25%圧縮させた。
水漏れが起きる時間が600秒以上の場合は「◎」とし、水漏れが起きる時間が180分以上600秒未満の場合は「○」とし、水漏れが起きる時間が0分以上180秒未満の場合は「×」とした。
実施例1~8及び比較例1~5の発泡体シートを以下のようにして作製した。
<実施例1>
発泡体層用のポリオレフィン樹脂としてメタロセン触媒によって得られた直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE(1))(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「カーネルKF283」、密度:0.921g/cm3)、熱分解型発泡剤としてアゾジカルボンアミドを用意した。また、分解温度調整剤として酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製、商品名「OW-212F」)、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤である2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾールを用意した。ポリエチレン樹脂100質量部、熱分解型発泡剤8.0質量部、分解温度調整剤1質量部、及び酸化防止剤0.5質量部をそれぞれ第2の押出機に供給して130℃で溶融混練して、発泡体層用の発泡性樹脂組成物を作製した。
次に、多層積層体シートに対して加速電圧500kVの電子線を2.5Mrad照射して架橋した後、熱風及び赤外線ヒーターにより250℃に保持された発泡炉内に連続的に送り込んで加熱して発泡させることにより、表面層、発泡体層、及び表面層をこの順に有する実施例1の発泡体シートを得た。
押出し成形の条件を変えて発泡体層用の発泡性樹脂組成物からなる層及び表面層用の発泡性樹脂組成物からなる層の厚みの比を変更した。それ以外は実施例1と同様の方法で、実施例2,3及び比較例2の発泡体シートを作製した。
表面層用の発泡性樹脂組成物における熱分解型発泡剤の配合量を2.0質量部から3.0質量部に変更し、押出し成形の条件を変えて発泡体層用の発泡性樹脂組成物からなる層及び表面層用の発泡性樹脂組成物からなる層の厚みの比を変更した。それ以外は実施例1と同様な方法で、実施例4,6の発泡体シートを作製した。
多層積層体シートを架橋させる際の電子線の照射量を2.5Mradから4.0Mradに変更した。それ以外は実施例1と同様な方法で、実施例5の発泡体シートを作製した。
発泡体層用の発泡性樹脂組成物における熱分解型発泡剤の配合量を8.0質量部から7.0質量部に変更し、多層積層体シートを架橋させる際の電子線の照射量を2.5Mradから4.0Mradに変更した。それ以外は実施例1と同様な方法で、実施例7の発泡体シートを作製した。
発泡体層用の発泡性樹脂組成物における樹脂をメタロセン触媒によって得られた直鎖状低密度ポリエチレン樹脂からSEBS(JSR株式会社製、商品名「DYNARON 8600P」)に変更した。それ以外は実施例1と同様な方法で、実施例8の発泡体シートを作製した。
表面層用の発泡性樹脂組成物において、熱分解型発泡剤、分解温度調整剤及び酸化防止剤を配合しなかった。それ以外は実施例1と同様な方法で、比較例1の発泡体シートを作製した。
表面層を設けなかった以外は、実施例1と同様な方法で、比較例3の発泡体シートを作製した。
表面層用の樹脂組成物におけるメタロセン触媒によって得られた直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE(2))(タマポリ株式会社製、商品名「SF625P」)に変更し、熱分解型発泡剤、分解温度調整剤及び酸化防止剤を配合しなかった。それ以外は実施例1と同様な方法で、比較例4の発泡体シートを作製した。
表面層用の発泡性樹脂組成物における樹脂をメタロセン触媒によって得られた直鎖状低密度ポリエチレン樹脂からアイオノマー(タマポリ株式会社製、商品名「HM52」)に変更し、熱分解型発泡剤、分解温度調整剤及び酸化防止剤を配合しなかった。それ以外は実施例1と同様な方法で、比較例5の発泡体シートを作製した。
Claims (9)
- 少なくとも一方の表面の表面硬度が30以下であり、
25%圧縮強度が125kPa以下であり、
少なくとも一方の表面から厚み方向に200μmの地点で厚み方向に垂直な方向に切断して得られた該表面側の切断シートの引張強度が8N/10mm以上であり、
発泡体からなる発泡体層と、
前記発泡体層の少なくとも一方の面に直接又は他の層を介して積層された、前記発泡体層よりも発泡倍率が低い発泡体からなる表面層とを備え、
前記表面層の厚みに対する前記発泡体層の厚みの比率(発泡体層の厚み/表面層の厚み)が7~12であり、
下記式(2)で算出される前記表面層の気泡率に対する前記発泡体層の気泡率の比率(発泡体層の気泡率/表面層の気泡率)が1.1~5.0である発泡体シート。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2) - 前記表面層の弾性率をE(MPa)とし、前記表面層の厚さ方向の中心の位置(中立点)から前記発泡体層に対して反対側の表面までの距離をD(mm)としたとき、曲率半径(R)の円弧に沿って前記発泡体シートを曲げたときの次の式(1)から算出される曲げ応力(σ)が1.6MPa以下である請求項1に記載の発泡体シート。
曲げ応力(σ)=(表面層の弾性率(E)×中立点からの距離(D))/R (1)
ここで、Rは76.2mmである。 - 次の式(2)から算出される前記発泡体層の気泡率が60~95%であり、かつ、前記表面層の気泡率が5~50%である請求項1又は2に記載の発泡体シート。
気泡率(%)=(1-1/発泡倍率)×100 (2) - 独立気泡率が90%以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の発泡体シート。
- 前記発泡体層の厚み方向(ZD)の平均気泡径が前記発泡体層の厚みの30%以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の発泡体シート。
- 機械方向(MD)の気泡の平均気泡径をa(μm)とし、幅方向(TD)の気泡の平均気泡径をb(μm)とし、厚み方向(ZD)の気泡の平均気泡径をc(μm)とした場合、前記発泡体層において次の式(3)の関係を満たす請求項1~5のいずれか1項に記載の発泡体シート。
1.0≦(a×b)/c2≦25 (3) - ゲル分率が20~50質量%である請求項1~6のいずれか1項に記載の発泡体シート。
- 前記発泡体層は、オレフィン系熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む発泡性組成物からなる層を発泡してなる請求項1~7のいずれか1項に記載の発泡体シート。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の発泡体シートと、前記発泡体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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