KR102125912B1

KR102125912B1 - 독립 기포 수지 발포체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102125912B1
Application number: KR1020187025389A
Authority: KR
Inventors: 겐지 미야자키
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2020-06-23
Also published as: KR20190055778A; JP6625032B2; WO2018062444A1; JP2018053186A; CN112341690A; CN108713037B; CN108713037A

Abstract

본 발명의 독립 기포 수지 발포체는, 독립 기포를 가지고, 표면의 JIS K7125에 의해 측정되는 SUS판에 대한 정지 마찰 계수가 0.30~0.70이다.

Description

독립 기포 수지 발포체 및 그 제조 방법

본 발명은, 독립 기포 수지 발포체, 특히, 방수 시일재 등의 시일재로서 사용되는 독립 기포 수지 발포체에 관한 것이다.

노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화, 스마트 폰, 태블릿, 휴대 음악기기 등의 휴대 기기에 있어서는, 전기 부품이 침수되는 것을 방지하기 위해, 전기 부품 주변에 방수 시일재가 사용되는 경우가 있다. 방수 시일재로서는, 우수한 유연성과 시일성을 겸비하는 점에서, 독립 기포 발포체가 사용된다. 독립 기포 발포체는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 발포제를 배합한 폴리올레핀계 수지를 발포시킴으로써 얻어지는 것이 알려져 있다.

일본 공개특허 특개2013-53179호 공보

독립 기포 발포체는, 발포제의 발포에 의해 표면에 미세한 요철이 생기고, 그 미세한 요철에 의해 평활성이 손상되는 경우가 있다. 평활성이 손상된 발포체는, 방수 시일재로서 사용하면, 주변 부품과의 밀착력이 낮아지고, 나아가서는, 주변 부품과의 사이에 홈 형상의 공간을 발생시켜, 그 공간이 물의 통로가 되어, 방수성을 저하시킨다.

본 발명은, 이상의 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 방수성 등의 시일성이 양호해지는 독립 기포 발포체를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 예의 검토한 결과, 발포체 표면의 마찰 계수를 소정의 범위로 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 이하의 본 발명을 완성시켰다. 본 발명은, 이하의 [1]~[9]를 제공한다.

[1] 독립 기포를 가지고, 표면의 JIS K7125에 의해 측정되는 SUS판에 대한 정지 마찰 계수가 0.30~0.70인 독립 기포 수지 발포체.

[2] 독립 기포 발포체를 구성하는 수지가 폴리올레핀 수지를 포함하는 상기 [1]에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[3] 상기 폴리올레핀 수지가, 폴리에틸렌 수지인 상기 [2]에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[4] 발포 배율이 1.8~20배인 상기 [1]~[3] 중 어느 한 항에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[5] 평균 기포 직경이, MD에 있어서 30~350㎛, TD에 있어서 30~400㎛, ZD에 있어서 10~150㎛인 상기 [1]~[4] 중 어느 한 항에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[6] ZD에 있어서의 평균 기포 직경에 대한 MD에 있어서의 평균 기포 직경의 비가 1.5~8임과 함께, ZD에 있어서의 평균 기포 직경에 대한 TD에 있어서의 평균 기포 직경의 비가 1.5~9인 상기 [1]~[5] 중 어느 한 항에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[7] 상기 독립 기포 수지 발포체가 가교된 것이며, 그 가교도가 15~60질량%인 상기 [1]~[6]의 어느 한 항에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[8] 두께가 0.02~1㎜인 상기 [1]~[7] 중 어느 한 항에 기재된 독립 기포 수지 발포체.

[9] 상기 [1]~[8] 중 어느 한 항에 기재되는 독립 기포 수지 발포체의 제조 방법으로서, 수지 및 열분해형 발포제를 포함하는 발포성 조성물을 발포시켜 발포 중간체를 얻고, 상기 발포 중간체 표면의 발포에 기인하여 발생한 요철이 평활화되도록, 상기 발포 중간체를 연신시키는, 독립 기포 수지 발포체의 제조 방법.

본 발명에서는, 방수성 등의 시일성이 양호해지는 독립 기포 수지 발포체를 제공하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 참조하면서 상세하게 설명한다.

[독립 기포 수지 발포체]

본 발명의 독립 기포 수지 발포체(이하, 발포체라고도 함)는, 독립 기포를 가지고, 또한 표면의 JIS K7125에 의해 측정되는 SUS판에 대한 정지 마찰 계수가 0.30~0.70이 되는 것이다.

독립 기포 수지 발포체에 있어서는, 정지 마찰 계수가 0.30 미만이면, 발포체의 표면의 평활성이 양호해지지 않아, 방수성 등의 시일성을 양호하게 할 수 없다. 또한, 0.70보다 커지면, 폴리올레핀 수지 등의 각종 수지에 의해 발포체를 제조하는 것이 어려워진다. 정지 마찰 계수를 양호하게 하면서, 발포체를 용이하게 제조할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 정지 마찰 계수는, 0.35~0.65가 바람직하고, 0.40~0.65가 더 바람직하다.

본 발명의 발포체는, 독립 기포를 가지는 것이며, 독립 기포율이 70% 이상이 되는 것이다. 따라서, 발포체의 내부에 포함된 기포는 대체로 독립 기포가 되어, 방수성 등의 시일성이 양호해진다. 발포체의 독립 기포율은, 얇은 두께인 경우라도 높은 방수 시일성 등의 각종 시일성을 확보하는 관점에서, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90~100%이다. 또한, 독립 기포율은, ASTM D2856(1998)에 준거하여 구할 수 있다.

독립 기포율은, 보다 상세하게는 하기의 요령으로 측정할 수 있다.

우선, 발포체로부터 한 변이 5cm의 평면 정방 형상의 시험편을 잘라낸다. 그리고, 시험편의 두께를 측정하여 시험편의 겉보기 체적 V₁을 산출함과 함께, 시험편의 중량 W₁을 측정한다.

이어서, 기포가 차지하는 체적 V₂를 하기 식에 의거하여 산출한다. 또한, 시험편을 구성하고 있는 수지의 밀도는 ρ(g/cm³)로 한다.

기포가 차지하는 체적 V₂=V₁-W₁/ρ

계속해서, 시험편을 23℃의 증류수 중에 수면으로부터 100㎜의 깊이에 가라앉히고, 시험편에 15kPa의 압력을 3분간에 걸쳐 가한다. 그 후, 수중에서 가압으로부터 해방되고, 1분간 정치한 후, 시험편을 수중으로부터 취출하여 시험편의 표면에 부착된 수분을 제거하여 시험편의 중량 W₂를 측정하고, 하기 식에 의거하여 연속 기포율 F₁ 및 독립 기포율 F₂를 산출한다.

연속 기포율 F₁(%)=100×(W₂-W₁)/V₂

독립 기포율 F₂(%)=100-F₁

발포체는, 적어도 1개의 면이 상기한 범위 내의 정지 마찰 계수를 가지면 된다. 또한, 발포체는, 바람직하게는 시트 형상(발포 시트)이며, 적어도 일방의 면이 상기 범위 내의 정지 마찰 계수를 가지면 되지만, 양면이 상기 범위 내의 정지 마찰 계수를 가지는 것이 바람직하다.

발포체는, 그 두께가 바람직하게는 0.02~1㎜, 보다 바람직하게는 0.05~0.8㎜, 더 바람직하게는 0.08~0.7㎜이다. 발포체는, 이와 같이 얇게 하면, 각종의 전자 기기, 예를 들면 스페이스상의 제약이 많은 휴대 기기 내부에 있어서도 적합하게 사용하는 것이 가능하다.

(평균 기포 직경)

발포체의 평균 기포 직경은, 바람직하게는 MD에 있어서 30~350㎛, TD에 있어서 30~400㎛, ZD에 있어서 10~150㎛이 되는 것이다. 또한, 발포체에 있어서의 기포의 평균 기포 직경은, 보다 바람직하게는, MD에 있어서 60~300㎛, TD에 있어서 60~300㎛, ZD에 있어서 15~70㎛가 되는 것이다.

또한, 기포의 ZD의 평균 기포 직경에 대한 MD의 평균 기포 직경의 비(이하, "MD/ZD"라고도 함)가 1.5~8임과 함께, ZD의 평균 기포 직경에 대한 TD의 평균 기포 직경의 비(이하, "TD/ZD"라고도 함)가 1.5~9인 것이 바람직하다. 나아가서는, MD/ZD가 2~7, TD/ZD가 2~7인 것이 보다 바람직하다.

평균 기포 직경 및 평균 기포 직경의 비를 상기 범위 내로 하면, 발포체의 유연성 등이 양호해져, 방수 시일재로서 적합하게 사용 가능하다.

또한, MD는, Machine direction을 의미하고, 압출 방향 등과 일치하는 방향임과 함께, TD는, Transverse direction을 의미하고, MD에 직교하는 방향이며, 시트 형상의 발포체(발포 시트)에 있어서는 시트면에 평행한 방향이다. 또한, ZD는, 발포체의 두께 방향이며, MD 및 TD 중 어디에도 수직인 방향이다.

(발포 배율)

발포체의 발포 배율은, 1.8~20배인 것이 바람직하고, 2.5~15배가 보다 바람직하다. 발포체는, 발포 배율을 상기 범위 내로 함으로써, 발포체의 유연성, 기계 강도 등을 적절하게 하여, 발포체의 시일성도 양호하게 하기 쉬워진다. 또한, 후술하는 제조 방법에 의해, 발포체 표면을 평활하게 하기 쉬워진다.

또한, 발포체의 발포 배율이란, 발포 전의 것(발포성 조성물)과 발포 후의 것(발포체)의 비용적(단위: cc/g)을 측정하여, 발포 후의 비용적/발포 전의 비용적에 의해 산출된 것을 말한다.

(겉보기 밀도)

또한, 발포체의 겉보기 밀도는, 0.05~0.5g/cm³인 것이 바람직하고, 0.08~0.30g/cm³인 것이 보다 바람직하다. 발포체는, 겉보기 밀도를 상기 범위 내로 함으로써, 발포체의 유연성, 기계 강도 등을 적절하게 하고, 발포체의 시일성도 양호하게 하기 쉬워진다. 또한, 발포체의 겉보기 밀도란, JIS K7222에 준거하여 측정한 것이다.

(25% 압축 강도)

발포체의 25% 압축 강도는, 10~2000kPa인 것이 바람직하다. 10kPa 이상으로 함으로써 기계 강도가 양호해지고, 2000kPa 이하로 함으로써 발포체의 유연성 등이 양호해진다. 또한, 25% 압축 강도는, 기계 강도 및 유연성을 밸런스 좋게 향상시키고, 또한 방수성 등의 시일성을 양호하게 하는 관점에서 30~200kPa인 것이 보다 바람직하다. 또한, 발포체의 25% 압축 강도는 JIS K6767 방법에 따라 측정한 것이다.

(가교도)

발포체는, 통상, 가교된 것이다. 발포체의 가교도는, 바람직하게는 15~60질량%이다. 가교도를 15질량% 이상으로 함으로써, 발포체를 연신할 때에 발포체의 표면 근방부의 기포가 파포(破泡)되어 표면 거침이 발생하는 것이 방지된다. 또한, 가교도가 60질량% 이하이면, 수지 재료를, 가열 발포 시에, 원하는 발포 배율로 조정하기 쉬워진다. 이러한 관점에서, 가교도는 20~50질량%가 보다 바람직하다.

(폴리올레핀 수지)

발포체를 구성하는 수지는, 발포체에 종래 사용되는 수지, 고무가 사용 가능하지만, 폴리올레핀 수지가 바람직하다. 폴리올레핀 수지는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등을 들 수 있고, 이들 중에서는 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 폴리올레핀 수지, 특히 폴리에틸렌 수지를 사용함으로써, 발포체의 정지 마찰 계수를 상기 범위 내로 조정하기 쉬워진다. 또한, 압축 강도 등의 각종 물성을 상기 범위 내로 조정하기 쉬워져, 방수 시일재로서 적합하게 사용하는 것이 가능하다.

폴리에틸렌 수지로서는, 치글러·나타 화합물, 메탈로센 화합물, 산화 크롬 화합물 등의 중합 촉매로 중합된 폴리에틸렌 수지를 들 수 있고, 바람직하게는, 메탈로센 화합물의 중합 촉매로 중합된 폴리에틸렌 수지가 이용된다.

또한, 폴리에틸렌 수지로서는, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌이 바람직하다. 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌은, 메탈로센 화합물의 중합 촉매를 이용하여 얻은 것이 보다 바람직하다. 메탈로센 화합물의 중합 촉매를 이용하여 얻은 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌을 이용함으로써, 발포체에 높은 유연성, 기계 강도를 부여할 수 있음과 함께, 박육화가 가능해져, 방수 시일재로서 우수한 것이 된다.

직쇄상 저밀도 폴리에틸렌은, 에틸렌(예를 들면, 전체 모노머량에 대하여 75질량% 이상, 바람직하게는 90질량% 이상)과 필요에 따라 소량의 α-올레핀을 공중합함으로써 얻어지는 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌이 보다 바람직하다.

α-올레핀으로서, 구체적으로는, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 및 1-옥텐 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 4~10의 α-올레핀이 바람직하다.

폴리에틸렌 수지, 예를 들면 상기한 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌의 밀도는, 0.870~0.910g/cm³가 바람직하고, 0.875~0.907g/cm³가 보다 바람직하며, 0.880~0.905g/cm³이 더 바람직하다. 폴리에틸렌 수지로서는, 복수의 폴리에틸렌 수지를 이용할 수도 있고, 또한, 상기한 밀도 범위 이외의 폴리에틸렌 수지를 가해도 된다.

(메탈로센 화합물)

메탈로센 화합물로서는, 천이 금속을 π 전자계의 불포화 화합물로 개재한 구조를 가지는 비스(시클로펜타디에닐) 금속 착체 등의 화합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 티탄, 지르코늄, 니켈, 팔라듐, 하프늄, 및 백금 등의 4가의 천이 금속에, 1 또는 2 이상의 시클로펜타디에닐환 또는 그 유사체가 리간드(배위자)로서 존재하는 화합물을 들 수 있다.

메탈로센 화합물은, 활성점의 성질이 균일하며 각 활성점이 동일한 활성도를 구비하고 있다. 메탈로센 화합물을 이용하여 합성한 중합체는, 분자량, 분자량 분포, 조성, 조성 분포 등의 균일성이 높기 때문에, 메탈로센 화합물을 이용하여 합성한 중합체를 포함하는 시트를 가교한 경우에는, 가교가 균일하게 진행된다. 이 때문에, 균일하게 연신할 수 있기 때문에, 발포체의 두께를 균일하게 할 수 있어, 방수성 등의 시일성이 양호해진다.

리간드로서는, 예를 들면, 시클로펜타디에닐환, 인데닐환 등을 들 수 있다. 이들 환식 화합물은, 탄화수소기, 치환 탄화수소기 또는 탄화수소-치환 메탈로이드기에 의해 치환되어 있어도 된다. 탄화수소기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 각종 프로필기, 각종 부틸기, 각종 아밀기, 각종 헥실기, 2-에틸헥실기, 각종 헵틸기, 각종 옥틸기, 각종 노닐기, 각종 데실기, 각종 세틸기, 페닐기 등을 들 수 있다. 또한, 「각종」이란, n-, sec-, tert-, iso-를 포함하는 각종 이성체를 의미한다.

또한, 환식 화합물을 올리고머로 하여 중합한 것을 리간드로서 이용해도 된다.

또한, π 전자계의 불포화 화합물 이외에도, 염소나 브롬 등의 1가의 아니온 리간드 또는 2가의 아니온 킬레이트 리간드, 탄화수소, 알콕시드, 아릴아미드, 아릴옥사이드, 아미드, 포스파이드, 아릴포스파이드 등을 이용해도 된다.

4가의 천이 금속이나 리간드를 포함하는 메탈로센 화합물로서는, 예를 들면, 시클로펜타디에닐티타늄트리스(디메틸아미드), 메틸시클로펜타디에닐티타늄트리스(디메틸아미드), 비스(시클로펜타디에닐)티타늄디클로라이드, 디메틸실릴테트라메틸시클로펜타디에닐-t-부틸아미드지르코늄디클로라이드 등을 들 수 있다.

메탈로센 화합물은, 특정의 공촉매(조촉매)와 조합함으로써, 각종 올레핀의 중합 시에 촉매로서의 작용을 발휘한다. 구체적인 공촉매로서는, 메틸알루미녹산(MAO), 붕소계 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 메탈로센 화합물에 대한 공촉매의 사용 비율은, 10~100만몰배가 바람직하고, 50~5,000몰배가 보다 바람직하다.

폴리올레핀 수지로서 사용하는 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체는, 예를 들면, 에틸렌을 50질량% 이상 함유하는 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체를 들 수 있다.

또한, 폴리프로필렌 수지로서는, 예를 들면, 호모폴리프로필렌, 프로필렌을 50질량% 이상 함유하는 프로필렌-α-올레핀 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

프로필렌-α-올레핀 공중합체를 구성하는 α-올레핀으로서는, 구체적으로는, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등을 들 수 있고, 이들 중에서는, 탄소수 6~12의 α-올레핀이 바람직하다.

발포체에 포함되는 폴리올레핀 수지는, 상기한 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 경우, 상기의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌을 단독으로 사용해도 되지만, 다른 폴리올레핀 수지와 병용해도 되고, 예를 들면, 상기한 다른 폴리올레핀 수지와 병용해도 된다.

다른 폴리올레핀 수지를 함유하는 경우, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌과 다른 폴리올레핀 수지와의 합계량에 대한 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌의 비율은, 50질량% 이상이 바람직하고, 70질량% 이상이 보다 바람직하며, 90질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 다른 폴리올레핀 수지는, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체인 것이 바람직하다.

또한, 발포체를 구성하는 수지로서는, 폴리올레핀 수지를 단독으로 사용해도 되지만, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 폴리올레핀 수지 이외의 수지를 포함해도 된다. 발포체에 있어서, 폴리올레핀 수지의 수지 전량에 대한 비율은, 70질량% 이상이 바람직하고, 80질량% 이상이 보다 바람직하며, 90질량% 이상이 더 바람직하다.

발포체에 사용하는 폴리올레핀 수지 이외의 수지로서는, 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 수소화 스티렌계 열가소성 엘라스토머(SEBS), 올레핀계 엘라스토머 등의 폴리올레핀 수지 이외의 고무 성분, 수지 성분을 들 수 있다.

(열분해형 발포제)

본 발명의 발포체는, 상기 수지에 더해, 열분해형 발포제를 포함하는 발포성 조성물을 발포한 것이 바람직하다. 열분해형 발포제로서는, 예를 들면, 수지의 용융 온도보다 높은 분해 온도를 가지는 것을 사용하고, 예를 들면, 분해 온도가 140~270℃의 유기계 또는 무기계의 화학 발포제를 이용한다.

유기계 발포제로서는, 아조디카르본아미드, 아조디카르본산 금속염(아조디카르본산 바륨 등), 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민 등의 니트로소 화합물, 히드라조디카르본아미드, 4,4'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드), 톨루엔술포닐히드라지드 등의 히드라진 유도체, 톨루엔술포닐세미카르바지드 등의 세미카르바지드 화합물 등을 들 수 있다.

무기계 발포제로서는, 산 암모늄, 탄산 나트륨, 탄산 수소 암모늄, 탄산 수소 나트륨, 아질산 암모늄, 수소화 붕소 나트륨, 무수 구연산 모노 소다 등을 들 수 있다.

이들 중에서는, 미세한 기포를 얻는 관점, 및 경제성, 안전면의 관점에서, 아조 화합물, 니트로소 화합물이 바람직하고, 아조디카르본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민이 보다 바람직하며, 아조디카르본아미드가 더 바람직하다.

이들 열분해형 발포제는, 단독으로 또는 2 이상을 조합하여 사용한다.

열분해형 발포제의 첨가량은, 수지(예를 들면, 폴리올레핀 수지) 100질량부에 대하여 1~10질량부가 바람직하고, 1.5~5질량부가 보다 바람직하며, 1.5~3질량부가 더 바람직하다.

(그 밖의 첨가제)

발포성 조성물은, 필요에 따라, 상기 이외에도, 산화 방지제, 열 안정제, 착색제, 난연제, 대전 방지제, 충전재 등의 발포체에 일반적으로 사용하는 첨가제를 함유하고 있어도 된다.

본 발명의 발포체는, 어떠한 용도로 사용해도 되지만, 방수, 방진 등을 하기 위한 시일재로서 사용하는 것이 바람직하고, 방수 시일재로서 사용하는 것이 보다 바람직하다. 시일재는, 예를 들면, 적어도 일방의 면을 다른 부재에 꽉 눌러 사용한다. 본 발명의 발포체는, 상기한 바와 같이, 표면이 평활성을 가지고, 다른 부재에 밀착시키기 위해, 시일재로서 사용함으로써, 높은 시일성을 발휘하는 것이 가능하다. 또한, 발포체는, 전자 기기, 구체적으로는, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화, 스마트 폰, 태블릿, 휴대 음악기기 등의 휴대 전자 기기에 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발포체는, 시트 형상으로 한 경우에는, 어느 일방의 면 또는 양면에 점착제층을 마련한 점착 시트로 해도 된다. 또한, 발포체는, 시일재로서 사용하는 경우에는, 일방의 면에 점착제층, 또는 양면 점착 테이프에 의해 피착체에 접착시킴과 함께, 타방의 면을 유리판, 아크릴판 등의 다른 부재에 꽉 눌러 사용해도 된다.

또한, 점착제층의 두께는, 5~200㎛, 보다 바람직하게는 7~150㎛이다. 점착제층을 구성하는 점착제로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제, 고무계 점착제 등을 이용한다.

[발포체의 제조 방법]

본 발명의 발포체는, 예를 들면, 수지 및 열분해형 발포제를 포함하는 발포성 조성물을 발포시켜 발포 중간체를 얻고, 발포에 기인하여 발생한 발포 중간체 표면의 요철이 평활화되도록, 발포 중간체를 연신시킴으로써 얻는 것이다. 그 제조 방법은, 보다 구체적으로는, 이하의 공정을 포함한다.

공정 (1): 수지, 열분해형 발포제 등의 첨가제를 혼합하여 발포성 조성물을 수지 시트에 성형하는 공정

공정 (2): 공정 (1)에서 얻어진 발포성 조성물을 가교하는 공정

공정 (3): 가교시킨 발포성 조성물을 가열하고, 열분해형 발포제를 발포시켜, 발포 중간체를 얻는 공정

공정 (4): 발포에 기인하여 발생한 발포 중간체 표면의 요철이 평활화되도록, 발포 중간체를 연신하는 공정

공정 (1)에 있어서, 수지 시트를 성형하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 수지 및 첨가제를 압출기에 공급하여, 열분해형 발포제의 분해 온도 미만의 온도로 용융 혼련하여, 압출기로부터 발포성 조성물을 시트 형상으로 압출함으로써 수지 시트를 성형하면 된다.

공정 (2)에 있어서 발포성 조성물을 가교하는 방법으로서는, 수지 시트에 전리성 방사선을 조사하는 방법을 들 수 있다. 또한, 발포성 조성물에 미리 유기 과산화물, 또는 유황 등의 유황계 화합물을 배합해 두고, 발포성 조성물을 가열하여, 유기 과산화물을 분해시키거나 또는 유황계 화합물에 의해 가황(加黃)하는 방법 등에 의해 가교를 행해도 된다. 이들 중에서는, 전리성 방사선에 의해 가교를 행하는 것이 바람직하다.

전리성 방사선으로서는, α선, β선, γ선, 전자선 등을 들 수 있지만, 전자선이 보다 바람직하다. 수지 시트에 대한 전리성 방사선의 조사량은, 1~10Mrad가 바람직하고, 1.5~8Mrad가 보다 바람직하다.

공정 (3)에서는, 가교한 발포성 조성물을, 열분해형 발포제의 분해 온도 이상으로 가열하여 발포한다. 공정 (3)에 있어서, 발포성 조성물을 가열해 열분해형 발포제를 발포시킬 때의 가열 온도는, 통상 140~300℃, 바람직하게는 160~260℃이다. 또한, 수지 시트를 발포시키는 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 열풍에 의해 가열하는 방법, 적외선에 의해 가열하는 방법, 염욕에 의한 방법, 오일 배스에 의한 방법 등을 들 수 있고, 이들은 병용해도 된다.

또한, 발포성 조성물은, 공정 (3)에 있어서 발포시키면서 연신시켜도 된다. 이 경우, 예를 들면 MD 또는 TD로 연신시키면 되지만, 공정 (4)에 있어서 연신시키는 방향과 직교하는 방향으로 연신시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 공정 (4)에 있어서 TD로 연신시키는 경우에는, MD로 연신시키면 된다.

또한, 본 제조 방법에서는, 공정 (3) 및 후술하는 공정 (4)에 의해 연신을 행함으로써, 평균 기포 직경 및 평균 기포 직경의 비를 상기한 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다.

이어서, 공정 (4)에서는, 발포에 기인하여 발생한 발포 중간체 표면의 요철이 평활화되도록, 발포 중간체를 연신한다. 공정 (4)에서는, 발포 중간체는, 일 방향으로 연신시키는 것이 바람직하고, 구체적으로는, TD 또는 MD로 연신시키는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 TD로 연신시킨다. 또한, TD로 연신시키는 경우, 예를 들면 시트 형상의 중간 발포체를 MD로 송출하면서 TD로 연신시키면 된다.

발포 중간체를 연신시킬 때, 발포체 표면을 평활화시키기 위해서는, 연신 시의 인장 탄성률을, 소정의 범위가 되도록 조정하면 된다. 발포 중간체는, 어느 정도 유연화된 상태에서 연장되도록 연신 시의 인장 탄성률이 소정의 범위로 결정되면, 이에 따라, 발포체 표면의 발포에 기인하는 요철이 작아지거나 또는 사라진다고 추정된다. 또한, 필요 이상으로 연신되지 않아, 발포 중간체가 파단되거나 하는 것도 방지된다.

또한, 발포체 표면을 평활화하기 위해 필요로 되는 인장 탄성률은, 후술하는 바와 같이, 발포체의 발포 배율에 따라 상이하고, 발포체의 발포 배율이 높아질수록 작아진다. 발포 배율이 높을수록, 발포 중간체의 유연성도 높기 때문에, 작은 인장력으로 표면이 평활화되고, 이에 따라, 필요로 되는 인장 탄성률도 작아지기 때문이라 생각된다.

구체적으로는, 발포체를 구성하는 수지가 폴리올레핀 수지를 포함하고, 또한 발포 중간체를 일 방향으로 연신시키는 경우에는, 대략 이하의 표 1에 나타내는 인장 탄성률이 되도록 발포 중간체를 잡아당기면 된다. 또한, 표 1에서는, 발포체의 발포 배율이 좌측의 값인 경우에는, 우측의 인장 탄성률이 되도록 발포 중간체를 신장시키면 되는 것을 나타낸다. 이하에 나타내는 인장 탄성률로 발포 중간체를 잡아당김으로써, 발포체의 표면이 평활화되어, 정지 마찰 계수를 높게 할 수 있음과 함께, 발포 중간체가 파단되거나 하는 것도 방지한다.

여기서, 인장 탄성률은, 인장 응력/변형이지만, 일반적으로 온도가 높아지면 낮아지는 것이기 때문에, 연신 시의 중간 발포체의 온도를 적절히 조정함으로써, 인장 탄성률을 조정하는 것이 가능하다. 또한 발포 중간체는, 연신 시에는, 변형을 크게 하여 항복점을 초과하도록 잡아당겨지는 경우가 있지만, 항복점을 초과하면 인장 응력이 내려간다. 이 때문에, 인장 탄성률은, 변형량(즉, 신장률)에 따라서도 변동되는 경우가 있다. 따라서, 연신 시에는, 인장 탄성률이 상기 표 1에 나타낸 범위가 되도록, 온도 및 신장률을 조정하면 된다.

구체적으로는, 연신 시의 중간 발포체의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 80~150℃, 바람직하게는 90~130℃이다. 또한, 중간 발포체는, 신장률이, 예를 들면 30~300%, 바람직하게는 40~250%가 되도록 잡아당기면 된다. 또한, 신장률이란, 신장량(변형)의 원래의 중간 발포체의 길이에 대한 비율이다.

또한, 연신 시에 있어서의 인장 탄성률은, 동일한 변형(신장률) 및 온도 조건으로, 발포 중간체를, 인장력 시험기를 이용하여 잡아당김으로써 확인하는 것이 가능하다.

이상의 제조 방법에 의하면, 예를 들면 표면을 연마시키거나, 발포체를 컷팅하거나 하지 않아도, 높은 정지 마찰 계수를 가지는 발포체를 제공할 수 있다.

실시예

본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에 전혀 한정되는 것은 아니다.

또한, 각종 물성, 평가 방법은, 이하와 같다.

<겉보기 밀도>

JIS K7222 방법에 따라 측정했다.

<발포 배율>

발포성 조성물과 발포체의 비용적(단위: cc/g)을 측정하고, 발포체의 비용적/발포성 조성물의 비용적에 의해 산출했다.

<가교도>

발포체로부터 약 100mg의 시험편을 채취하고, 시험편의 중량 A(mg)을 정밀하게 칭량한다. 이어서, 이 시험편을 120℃의 크실렌 30cm³ 중에 침지하여 24시간 방치한 후, 200메시의 철망으로 여과하여 철망 상의 불용해분을 채취, 진공 건조하여, 불용해분의 중량 B(mg)를 정밀하게 칭량한다. 얻어진 값으로부터, 하기 식에 의해 가교도(질량%)를 산출한다.

가교도(질량%)=100×(B/A)

<압축 강도>

JIS K6767 방법에 따라 측정했다.

<독립 기포율>

발포체의 독립 기포율은, 명세서 기재의 방법으로 측정한 것이다.

<평균 기포 직경>

발포체는 사방 50㎜로 컷팅하고, 액체 질소에 1분간 담근 후에 MD 및 TD 각각을 따라 두께 방향으로 절단하여, 디지털마이크로스코프(주식회사키엔스제, 제품명 VHX-900)를 이용하여 200배의 확대 사진을 촬영했다. 확대 사진에 있어서, MD, TD 각각에 있어서의 길이 2㎜분의 절단면에 존재하는 모든 기포에 대해 MD, ZD의 기포 직경, 및 TD, ZD의 기포 직경을 측정하고, 그 조작을 5회 반복했다. 그리고, 모든 기포의 MD, TD 각각의 기포 직경의 평균값을 MD, TD의 평균 기포 직경으로 함과 함께, 이상의 조작에 의해 측정된 모든 ZD의 기포 직경의 평균값을 ZD의 평균 기포 직경으로 했다.

<정지 마찰 계수>

JIS K 7125에 규정되는 방법에 따라, SUS판(SUS304)의 위에 발포체를 두고, 그 위에 바닥면이 펠트의 미끄럼판과 게다가 그 위에 200g의 추를 얹은 후, 접촉 계면에 평행한 방향으로 발포체를 잡아당겨, 발포체가 움직이기 시작할 때의 정지 마찰 계수를 측정했다.

<인장 탄성률>

중간 발포체를, 각 실시예, 비교예의 연신 시의 조건으로 인장력 시험기(제품명. 텐시론 RTF 시리즈, 야마토과학(주)사제)를 이용하여 잡아당김으로써, 연신 시의 인장 탄성률을 측정했다. 인장 탄성률의 측정은, JIS K6767에 준거하여 행했다.

<방수 시험>

각 실시예, 비교예의 발포체를 이용하여, 방수 평가용 샘플을 작성했다. 방수 평가용 샘플은, 두께 10㎜이며 세로와 가로의 치수가 각각 100㎜의 2매의 아크릴판의 사이에, 각 실시예, 비교예의 발포체를 끼워, 전체 두께의 30% 압축한 것이다. 발포체의 치수는 외형이 세로 60㎜, 가로 40㎜이며, 그 중심에 세로 58㎜, 가로 38㎜의 크기로 발포체를 도려낸 액자 형상의 것이다. 2매의 아크릴판 중, 일방의 아크릴판의 중심으로 직경 8㎜의 구멍이 나 있으며, 그곳으로부터 수압을 가할 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, 발포체는, 일방의 면에 발포체와 동(同)형상의 액자 형상으로 도려내진 양면 점착 테이프(두께 0.048㎜, TESA사제, 「tesa4972」)가 붙여져, 그 양면 점착 테이프에 의해 타방의 아크릴판에 부착시켰다.

액자 형상의 발포체의 중심에 물을 채운 후, 당해 직경 8㎜의 구멍으로부터 수압을 가해, JISC0920 IPX5에 준거하여, 방수성을 평가했다. 수압을 가한 후 3분간 경과해도 누수가 되지 않는 것을 방수성이 우수한 것으로 하여 "A", 1분간 이상, 3분간 미만 물이 누설되지 않은 것을 방수성이 양호하다고 하여 "B", 1분간 미만에서 누수가 일어난 것을 방수성이 불충분하다고 하여 "C"로 평가했다.

[실시예 1]

메탈로센 화합물을 이용하여 얻어진 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌[엑슨·케미컬사제, 상품명. EXACT3027] 100 질량부와, 열분해형 발포제로서의 아조디카르본아미드 5질량부와, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸 0.02질량부와, 산화아연 0.2질량부를 압출기에 공급하여 135℃에서 용융 혼련하고, 그 후, 두께 약 0.6㎜의 수지 시트로서 압출했다.

이어서, 수지 시트를, 그 양면에 가속 전압 500kV의 전자선을 5Mrad 조사하여 가교한 후, 열풍 및 적외선 히터에 의해 210℃로 유지된 발포 노(爐) 내에, 연속적으로 보내며, 수지 시트를 MD로 연신시키면서 가열하여 발포시켜, 발포 중간체를 얻었다. 그 후, 발포 중간체를, MD로 송출하고 또한 110℃로 가열하면서, 신장률 90%에서 인장 탄성률이 1.3MPa이 되도록 TD로 연신시켜, 두께 0.5㎜의 발포 시트를 얻었다. 얻어진 발포 시트의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

발포체 중간체를 연신시킬 때의 신장률을 40%로 변경하고, 인장 탄성률 1.3MPa로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.

[실시예 3]

열분해형 발포제를 2.5질량부로 변경하고, 발포체 중간체를 연신시킬 때의 신장률을 60%로 변경하여, 인장 탄성률을 2.1MPa로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.

[실시예 4]

열분해형 발포제를 2.5질량부로 변경하고, 전자선을 8Mrad로 변경하며, 발포체 중간체를 연신시킬 때의 신장률을 60%로 변경하고, 인장 탄성률을 2.5MPa로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.

[비교예 1]

발포 중간체의 연신을 75℃, 신장률 90%로 행하고, 인장 탄성률 4.2MPa로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.

[비교예 2]

발포 중간체의 연신을 155℃, 신장률 90%로 행하고, 인장 탄성률 0.3MPa로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.

※ 또한, 각 실시예, 비교예의 발포 시트는, 양면 모두 동일한 정지 마찰 계수였다.

이상의 각 실시예에서는, 발포 후에 소정의 인장 탄성률이 되도록 발포 중간체를 연신함으로써, 발포체의 표면이 평활되어, 정지 마찰 계수가 0.3 이상의 높은 값이 되었기 때문에, 방수성을 양호하게 할 수 있었다. 그에 비해, 각 비교예에서는, 발포 후에 소정의 인장 탄성률이 되도록 발포 중간체를 연신하지 않았기 때문에, 발포체의 표면이 충분히 평활화되지 않아, 정지 마찰 계수가 0.3 미만의 낮은 값이 되었다. 이 때문에 방수성을 양호하게 할 수 없었다.

Claims

독립 기포를 가지고, 표면의 JIS K7125에 의해 측정되는 SUS판에 대한 정지 마찰 계수가 0.30~0.70이고,
두께가 0.02~1㎜이고,
평균 기포 직경이, MD에 있어서 30~350㎛, TD에 있어서 30~400㎛, ZD에 있어서 10~150㎛이고,
독립 기포 수지 발포체를 구성하는 수지가 폴리올레핀 수지를 포함하는 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지가, 폴리에틸렌 수지인 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
발포 배율이 1.8~20배인 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
평균 기포 직경이, MD에 있어서 60~300㎛, TD에 있어서 60~300㎛, ZD에 있어서 15~70㎛인 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
ZD에 있어서의 평균 기포 직경에 대한 MD에 있어서의 평균 기포 직경의 비가 1.5~8임과 함께, ZD에 있어서의 평균 기포 직경에 대한 TD에 있어서의 평균 기포 직경의 비가 1.5~9인 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 독립 기포 수지 발포체가 가교된 것이며, 그 가교도가 15~60질량%인 독립 기포 수지 발포 시트.
제 1 항에 있어서,
두께가 0.05~0.8㎜인 독립 기포 수지 발포 시트
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재되는 독립 기포 수지 발포 시트의 제조 방법으로서, 수지 및 열분해형 발포제를 포함하는 발포성 조성물을 발포시켜 발포 중간체를 얻고, 상기 발포 중간체 표면의 발포에 기인하여 발생한 요철이 평활화되도록, 상기 발포 중간체를 연신시키는, 독립 기포 수지 발포 시트의 제조 방법.
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