KR20110131294A - 난연성 수지 발포체 및 난연성 발포 부재 - Google Patents

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Abstract

고발포이며, 미소한 클리어런스에 대하여도 추종 가능한 우수한 유연성을 갖는 난연성의 수지 발포체를 제공한다.
본 발명의 수지 발포체는, 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 발포체로서, 난연 성분이 폴리실록산 코팅된 난연제인 것을 특징으로 한다. 또한, 폴리실록산 코팅된 난연제가 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물이고, 상기 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물의 함유량이 수지 발포체 중에서 30∼60중량%인 상기 수지 발포체를 제공한다.

Description

난연성 수지 발포체 및 난연성 발포 부재{FLAME-RETARDANT RESIN FOAMS AND FLAME-RETARDANT FOAMED MEMBERS}
본 발명은, 유연하고, 높은 발포 배율을 갖는 난연성 발포체 및 상기 난연성 발포체를 이용하여 형성되는 난연성 발포 부재에 관한 것이다.
종래, 액정 디스플레이, 전기발광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 화상 표시 장치에 고정된 화상 표시 부재나, 이른바 「휴대 전화」나 「휴대 정보 단말」 등에 고정된 카메라나 렌즈 등의 광학 부재를, 소정의 부위(고정부 등)에 고정시킬 때에, 발포 부재가 사용되고 있다. 최근, 제품 안전성의 관점에서 난연성을 갖는 방진재(防塵材)가 요구되고 있다.
또한, 종래, 액정 디스플레이, 전기발광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 화상 표시 장치에 장착된 화상 표시 부재나, 이른바 「휴대 전화」나 「휴대 정보 단말」 등에 장착된 카메라나 렌즈 등의 광학 부재에 있어서, 발포 부재가 사용되는 부분의 클리어런스(clearance; 틈, 간격)는 충분히 크고, 그 때문에, 발포 부재를 그다지 압축하지 않더라도 사용하는 것이 가능했다. 따라서, 발포 부재가 가지는 압축 반발력에 관해서는 특별히 걱정할 필요가 없었다. 한편, 이러한 발포 부재로서는, 예컨대 발포체 기체(基體)와, 상기 기체의 한 면에 고착된 플라스틱 필름으로 이루어지는 가스켓(특허문헌 1 참조), 발포체에 점착제층을 설치한 전기·전자 기기용 시일재(특허문헌 2 참조)가 알려져 있다.
그러나 최근, 광학 부재(화상 표시 장치, 카메라, 렌즈 등)가 장착(세팅)되는 제품이 박형화되어 감에 따라서, 방진재가 사용되는 부분의 클리어런스가 감소해 나가는 경향이 있다. 그 때문에, 종래 사용되어 오던 발포 부재가 그 반발력의 크기 때문에 사용할 수 없는 상황이 발생하고 있다. 그 중에서도, 난연성 발포 부재는, 난연제 성분의 영향에 의해 반발력이 커지는 경향이 현저하여 사용시에 프레임(광체)의 변형이나 표시 부분의 파괴·표시 불균일 등이 과제로 되어 있다. 그 때문에, 우수한 방진성 및 난연성을 발휘할 수 있음과 더불어, 미소한 클리어런스에 대하여도 추종 가능한 우수한 유연성을 갖고 있는 발포 부재가 요구되고 있다(특허문헌 3 참조).
일본 특허공개 2001-100216호 공보 일본 특허공개 2002-309198호 공보 일본 특허공개 2005-97566호 공보
통상, 금속 산화물을 사용하는 난연성 발포체에 있어서, 발포시에 수지와 금속 산화물의 계면의 친화성이 낮기 때문에 가스가 빠지기 쉽게 되어, 발포 배율이 매우 낮아 폼이 딱딱하게 되기 쉬운 것을 들 수 있다. 또한, 첨가량이 많아지면 수지의 유동성이 손상되어 발포시에 수지가 신장하기 어려워 발포 배율이 저하되는 경향이 생긴다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고발포이며, 미소한 클리어런스에 대하여도 추종 가능한 우수한 유연성을 갖는 난연성의 수지 발포체를 얻는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기의 문제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 난연제의 표면을 수지와 친화성이 높은 실리콘으로 피복함으로써 발포시의 수지와 난연제의 계면으로부터의 가스 빠짐을 막아, 지금까지 이룰 수 없었던 높은 발포 배율의 난연성 수지 발포체가 얻어지는 것을 발견했다. 또한 동시에, 난연제의 표면을 수지와 친화성이 높은 실리콘으로 피복함으로써 수지의 유동성이 개선되어 발포 배율의 상승이 얻어지기 쉽게 되는 것을 발견했다.
즉, 본 발명은, 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 발포체로서, 난연 성분이 폴리실록산 코팅된 난연제인 것을 특징으로 하는 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 폴리실록산 코팅된 난연제가 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물이며, 상기 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물의 함유량이 수지 발포체 중에서 30∼60중량%인 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 50% 압축시의 압축 하중치가 3.0N/cm2 이하이며, UL94 규격의 난연성 시험으로 판정되는 그레이드(grade)로 HBF 그레이드 이상의 난연성을 갖는 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 발포 배율이 9배 이상인 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 밀도가 0.030∼0.120g/cm3인 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 수지가 열가소성 수지인 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 독립 기포 구조 또는 반연속 반독립 기포 구조를 갖고 있는 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 수지 발포체가, 수지에 고압의 불활성 가스를 함침시킨 후, 감압하는 공정을 거쳐 형성되어 있는 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 함침시의 불활성 가스가 이산화탄소인 상기 수지 발포체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 함침시의 불활성 가스가 초임계 상태인 상기 수지 발포체를 제공한다.
더욱이 또, 본 발명은, 상기 수지 발포체로 구성되어 있는 발포 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 수지 발포체의 한 면측 또는 양면측에, 점착층을 갖고 있는 상기 발포 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 점착층이, 필름층을 통해서 수지 발포체 상에 형성되어 있는 상기 발포 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 점착층이 아크릴계 점착제층인 상기 발포 부재를 제공한다.
본 발명의 발포체에 의하면, 상기 구성을 갖고 있기 때문에, 고발포이고, 미소한 클리어런스에 대하여도 추종 가능한 우수한 유연성을 가지며, 더욱이 난연성을 갖추고 있다.
본 발명의 수지 발포체는, 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 발포체이고, 난연 성분이 폴리실록산 코팅된 난연제인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 수지 발포체는 통상적으로 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 조성물을 발포·성형하는 것에 의해 제작된다.
(수지 조성물)
수지 조성물은, 적어도 수지 및 난연 성분을 포함하고 있고, 수지 발포체를 형성하는 조성물이다.
본 발명에 있어서, 수지 발포체(발포체)의 소재인 수지로서는, 열가소성을 나타내는 폴리머(열가소성 폴리머)이고, 고압 가스를 함침 가능한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 열가소성 폴리머로서는, 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 에틸렌 또는 프로필렌과 다른 α-올레핀의 공중합체, 에틸렌과 다른 에틸렌성 불포화 단량체(예컨대, 아세트산 바이닐, 아크릴산, 아크릴산 에스터, 메타크릴산, 메타크릴산 에스터, 바이닐알코올 등)의 공중합체 등의 올레핀계 중합체; 폴리스타이렌, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체(ABS 수지) 등의 스타이렌계 중합체; 6-나일론, 66-나일론, 12-나일론 등의 폴리아마이드; 폴리아마이드이미드; 폴리우레탄; 폴리이미드; 폴리에터이미드; 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리염화바이닐; 폴리불화바이닐; 알켄일 방향족 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스터; 비스페놀 A계 폴리카보네이트 등의 폴리카보네이트; 폴리아세탈; 폴리페닐렌설파이드 등을 들 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리머에는, 상온에서는 고무로서의 성질을 나타내고, 고온에서는 열가소성을 나타내는 열가소성 엘라스토머도 포함된다. 이러한 열가소성 엘라스토머로서, 예컨대, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-다이엔 공중합체, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리뷰텐, 폴리아이소뷰틸렌, 염소화 폴리에틸렌 등의 올레핀계 엘라스토머; 스타이렌-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체, 스타이렌-아이소프렌-스타이렌 공중합체, 스타이렌-아이소프렌-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체, 그들의 수소첨가물 폴리머 등의 스타이렌계 엘라스토머; 열가소성 폴리에스터계 엘라스토머; 열가소성 폴리우레탄계 엘라스토머; 열가소성 아크릴계 엘라스토머 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 엘라스토머는, 예컨대, 유리 전이 온도가 실온 이하(예컨대 20℃ 이하)이기 때문에, 수지 발포체로 했을 때 유연성 및 형상추종성이 현저히 우수하다.
열가소성 폴리머는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 발포체의 소재로서, 열가소성 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머 이외의 열가소성 폴리머, 열가소성 엘라스토머와 열가소성 엘라스토머 이외의 열가소성 폴리머의 혼합물 중 어느 것을 이용하는 것도 가능하다.
상기 열가소성 엘라스토머와 열가소성 엘라스토머 이외의 열가소성 폴리머의 혼합물로서, 예컨대, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 엘라스토머와 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체의 혼합물 등을 들 수 있다. 열가소성 엘라스토머와 열가소성 엘라스토머 이외의 열가소성 폴리머의 혼합물을 이용하는 경우, 그 혼합 비율은, 예컨대 전자/후자=1/99∼99/1 정도(바람직하게는 10/90∼90/10 정도, 더 바람직하게는 20/80∼80/20 정도)이다.
본 발명에서는, 난연 성분으로서는 통상적으로 폴리실록산 코팅된 난연제가 사용된다. 폴리실록산 코팅된 난연제는, 수지 발포체의 난연성을 향상시키는 난연제를, 내열성이 높은 폴리실록산으로 코팅한 구조를 갖고 있기 때문에, 보다 고도로 난연성이나 내열성을 발휘한다. 또한, 이러한 난연 성분은, 폴리실록산 코팅에 의해 수지와의 친화성이 높아지기 때문에, 수지에의 분산성이 우수하여, 수지의 유동성을 손상하는 일은 없고, 또한, 수지 조성물을 이용하여 발포 성형할 때에, 수지와 난연 성분의 계면에서의 가스 빠짐이 생기는 일은 없다. 게다가, 난연 성분으로서 폴리실록산 코팅된 난연제가 사용되면, 난연 성분의 사용량을 감할 수 있고, 이 난연 성분의 사용량의 감소는 발포 배율의 향상에 기여한다.
난연제로서는, 특별히 제한되지 않고, 폴리올레핀계 수지 등에 사용되는 공지 관용의 난연제를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 금속 수산화물이 바람직하게 사용된다.
상기 금속 수산화물에 있어서의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti), 붕소(B) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 본 발명에서는, 1종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 예컨대 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이 적합하게 사용된다.
또한, 상기 금속 수산화물로서는, 2종 이상의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물인 복합화 금속 수산화물도 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 복합화 금속 수산화물의 구체적인 대표예로서는, sMgO·(1-s) NiO·cH2O[0<s<1, 0<c≤1], sMgO·(1-s) ZnO·cH2O[0<s<1, 0<c≤1], sAl2O3·(1-s) Fe2O3·cH2O[0<s<1, 0<c≤3] 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 마그네슘과, 니켈, 아연으로 구성된 복합화 금속 수산화물이 최적이다. 구체적으로는, sMgO·(1-s) Q1O·cH2O[단, Q1은 Ni 또는 Zn을 나타내고, 0<s<1, 0<c≤1이다]로 표시되는 복합화 금속 수산화물, 예컨대, 산화마그네슘·산화니켈의 수화물, 산화마그네슘·산화아연의 수화물이 특히 바람직하게 사용된다. 복합화 금속 수산화물은, 다면체 형상을 갖고 있더라도 좋고, 박평판 형상을 갖고 있더라도 좋다. 다면체 형상의 복합화 금속 수산화물을 이용하면, 보다 고발포의 수지 발포체를 얻을 수 있다.
난연제(특히 상기 금속 수산화물)의 평균 입자경(평균 입경)은, 특별히 제한되지 않지만, 0.1∼10㎛ 정도가 바람직하고, 바람직하게는 0.2∼7㎛ 정도이다. 평균 입경은, 예컨대 레이저식 입도 측정기에 의해 측정할 수 있다. 한편, 입자경이 작을 수록, 비표면적이 커져 난연성이 높아진다. 입자경이 10㎛를 초과하면, 발포 배율의 저하가 생기기 쉽게 되어, 고발포의 수지 발포체를 얻는 것이 어렵게 된다. 또한, 입자경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 분진으로서 흩날리기 쉬운 등 때문에 취급이 어렵게 되는 경우가 있다.
본 발명에 있어서, 난연제는 폴리실록산 코팅되어 있지만, 폴리실록산 코팅되기 전의 난연제는 표면 처리되어 있더라도 좋다. 즉, 본 발명에 있어서, 폴리실록산 코팅된 난연제는, 핵 성분이 되는 난연제에 표면 처리가 실시되고, 상기 표면처리가 실시된 난연제에 추가로 폴리실록산 코팅이 된 것이더라도 좋다. 본 발명에 있어서, 폴리실록산 코팅되기 전의 난연제로서, 표면 처리가 실시된 난연제를 이용하면, 폴리실록산 코팅과의 밀착성이 향상되어, 코팅 처리성이 향상되는 점에서 유리하다.
표면 처리로서는, 특별히 제한되지 않지만, 표면 처리제에 의한 표면 처리 방법을 채용할 수 있다. 표면 처리제로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 알루미늄계 화합물(알루미늄계 커플링제), 실란계 화합물(실란계 커플링제), 티타네이트계 화합물(티타네이트계 커플링제), 아미노계 화합물(아미노계 커플링제),에폭시계 화합물, 아이소사이아네이트계 화합물, 고급 지방산 또는 그의 염, 고급 불포화 지방산, 인산 에스터류, 실리콘 올리고머, 반응성 실리콘 오일, 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 실란계 화합물이, 폴리실록산 코팅과의 밀착성의 점에서 바람직하다. 한편, 표면 처리제는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
표면 처리제의 사용량은, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 난연제로서 금속 수산화물이 사용되는 경우, 금속 수산화물 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3∼8중량부이다. 0.1중량부 미만이면 표면 처리제를 이용하는 것에 의한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 한편 10중량부를 초과하면, 입경이 커져, 발포시의 가스 빠짐의 원인이 되는 경우가 있다.
또한, 표면 처리제에 의한 표면 처리 방법으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 난연제로서 금속 수산화물이 사용되는 경우, 예컨대, 공지 관용의 방법인 건식 방법, 습식 방법, 인테그럴 블렌드(integral blend) 방법 등을 들 수 있다.
난연제의 코팅에 사용되는 폴리실록산으로서는, 주골격으로서 실록산 결합을 갖는 폴리머인 한 특별히 제한되지 않지만, 평균 조성식이 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산이 바람직하다. 한편, 폴리실록산의 분자 구조는, 직쇄상이 적합하지만, 일부에 분기쇄상의 구조를 포함하고 있더라도 좋다.
Figure pct00001
(화학식 1에 있어서, R은 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기를 나타내고, a는 정수를 나타낸다)
평균 조성식(1)로 표시되는 폴리오가노실록산에 있어서의 R의 탄소수는, 통상 1∼10이며, 바람직하게는 1∼8이다.
평균 조성식(1)로 표시되는 폴리오가노실록산에 있어서, 탄화수소기 R로서는, 예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기 등의 알킬기; 바이닐기, 알릴기, 뷰텐일기 등의 알켄일기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기; 상기 알킬기, 알켄일기, 및아릴기에 있어서 탄소 원자에 결합한 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로젠 원자, 사이아노기로 치환된 치환 탄화수소기 등을 들 수 있다. 한편, 탄화수소기 R은 전부 동일한 기이더라도 좋고, 서로 상이한 기이더라도 좋다.
탄화수소기 R로서의 치환 탄화수소기의 구체예로서는, 예컨대, 클로로메틸기, 클로로프로필기, 3,3,3-트라이플루오로프로필기, 2-사이아노에틸기 등을 들 수 있다.
평균 조성식(1) 중의 a는, 평균 조성식(1)로 표시되는 폴리오가노실록산의 분자 구조는 직쇄상이 적합하지만, 일부에서 분기쇄상의 구조이더라도 좋기 때문에, 1.95∼2.05의 범위의 정수이다.
폴리실록산으로 코팅되어 있는 난연제에 있어서, 폴리실록산의 양은, 특별히 제한되지 않지만, 난연성이나 취급성의 점에서, 난연제와 폴리실록산의 총량에 대하여 0.1∼15중량%가 바람직하고, 바람직하게는 1.0∼10중량%이다. 0.1중량% 미만이면 난연성이 향상되지 않는 경우가 있고, 또한 유동성의 저하가 우려된다. 15중량%를 초과하면 난연 성분의 평균 입자경이 커져 발포 배율의 저하가 발생하는 경우가 있다.
폴리실록산으로 코팅되어 있는 난연제는, 폴리실록산과 난연제를 혼합 분산시키는 것이나 혼련하는 것에 의해 제작할 수 있다. 한편, 혼합 분산이나 혼련은, 0.1∼10MPa 정도의 가압하에서 행하더라도 좋다.
본 발명에서는, 난연제로서는 금속 산화물이 바람직하고, 또한 난연제를 코팅하는 폴리실록산으로서는 평균 조성식(1)로 표시되는 폴리오가노실록산이 바람직하기 때문에, 난연 성분으로서의 폴리실록산 코팅된 난연제로서는, 평균 조성식(1)로 표시되는 폴리오가노실록산으로 코팅된 금속 산화물이 바람직하다.
수지 조성물 중의 난연 성분의 함유량은, 고발포의 발포체를 얻는 관점에서는, 적은 편이 바람직하다. 예컨대 수지 조성물 중의 난연 성분으로서의 폴리실록산 코팅된 난연제(예컨대, 폴리실록산 코팅된 금속 산화물)의 함유량은, 특별히 제한되지 않지만, 발포 배율과 난연성의 점에서, 수지 발포체 전량에 대하여 30∼60중량%가 바람직하고, 바람직하게는 35∼55중량%이다. 30중량부 미만이면, 난연성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 한편, 60중량부를 초과하면, 수지 조성물의 신장 점도의 증가에 따라 발포 배율이 저하되어, 고발포의 발포체가 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 발명에서는, 필요에 따라 첨가제가 첨가되어 있더라도 좋다. 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 발포 성형에 통상 사용되는 각종 첨가제를 이용할 수 있다. 이러한 첨가제로서, 예컨대, 기포핵제, 결정핵제, 가소제, 활제, 착색제(안료, 염료 등), 자외선흡수제, 산화방지제, 노화방지제, 충전제, 보강제, 대전방지제, 계면활성제, 가황제, 표면처리제 등을 들 수 있다. 첨가제의 첨가량은, 기포의 형성 등을 손상하지 않는 범위로 적절히 선택할 수 있고, 통상의 수지의 발포·성형에 사용되는 첨가량을 채용할 수 있다. 한편, 첨가제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
상기 활제는 수지의 유동성을 향상시킴과 더불어, 수지의 열 열화를 억제하는 작용을 갖는다. 본 발명에 있어서 사용되는 활제로서는, 수지의 유동성의 향상에 효과를 나타내는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 유동 파라핀, 파라핀 왁스, 마이크로 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 탄화수소계 활제; 스테아르산, 베헨산, 12-하이드록시스테아르산 등의 지방산계 활제; 스테아르산 뷰틸, 스테아르산 모노글리세라이드, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 경화 피마자 기름, 스테아르산 스테아릴 등의 에스터계 활제 등을 들 수 있다. 한편, 이러한 활제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
활제의 첨가량으로서는, 예컨대 수지 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부(바람직하게는 0.8∼8중량부, 보다 바람직하게는 1∼6중량부)이다. 첨가량이 10중량부를 초과하면, 유동성이 높아져 발포 배율이 저하될 우려가 있다. 또한, 0.5중량부 미만이면, 유동성의 향상을 꾀할 수 없고, 발포시의 연신성이 저하되어 발포 배율이 저하될 우려가 있다.
또한 상기 수축방지제는, 발포체의 기포막의 표면에 분자막을 형성하여 발포제 가스의 투과를 효과적으로 억제하는 작용을 갖는다. 본 발명에 있어서 사용되는 수축방지제로서는, 발포제 가스의 투과를 억제하는 효과를 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 지방산 금속염(예컨대, 스테아르산, 베헨산, 12-하이드록시스테아르산 등의 지방산의 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 리튬, 바륨, 아연, 납의 염 등); 지방산 아마이드[지방산의 탄소수 12∼38 정도(바람직하게는 12∼22 정도)의 지방산 아마이드(모노아마이드, 비스아마이드 중 어느 것이더라도 좋지만, 미세 셀 구조를 얻기 위해서는 비스아마이드가 적합하게 사용된다.), 예컨대, 스테아르산 아마이드, 올레산 아마이드, 에루크산(erucic acid) 아마이드, 메틸렌비스스테아르산 아마이드, 에틸렌비스스테아르산 아마이드, 라우르산 비스아마이드 등] 등을 들 수 있다. 한편, 이러한 수축방지제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
수축방지제의 첨가량으로서는, 예컨대 수지 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부(바람직하게는 0.7∼8중량부, 더 바람직하게는 1∼6중량부)이다. 첨가량이 10중량부를 초과하면, 셀 성장 과정에서 가스 효율을 저하시켜 버리기 때문에, 셀 직경은 작은 것이 얻어지지만 미발포 부분도 많아져, 발포 배율이 저하될 우려가 있다. 또한, 0.5중량부 미만이면, 피막의 형성이 충분하지 않아, 발포시에 가스 빠짐이 발생하여, 수축이 일어나 발포 배율이 저하될 우려가 있다.
한편, 첨가제는, 예컨대 상기 활제와 상기 수축방지제를 조합하여 사용해도 좋다. 예컨대, 스테아르산 모노글리세라이드 등의 활제와, 에루크산 아마이드, 라우르산 비스아마이드 등의 수축방지제를 조합하여 사용할 수 있다.
수지 조성물은 공지·관용의 방법에 의해 얻어진다. 예컨대, 수지 조성물은, 발포체의 원료가 되는 수지에, 난연 성분(폴리실록산 코팅된 난연제) 및 필요에 따라 첨가제를 첨가하여, 혼련하는 것에 의해 얻어진다. 한편, 혼련시에는 가열되더라도 좋다.
수지 조성물은, 폴리실록산 코팅된 난연제를 포함하기 때문에, 난연 성분에 의해 수지의 유동성이 손상되는 일 없이, 양호한 취급성을 갖는다.
수지 조성물은, 캐필러리 레오미터로 측정되는 신장 점도(온도 180℃, 전단 속도 100[1/s])가 30∼90kPa·s이며, 바람직하게는 40∼70kPa·s이다. 수지 조성물은, 이러한 신장 점도를 갖기 때문에, 그의 발포 성형 시에 기포벽의 파괴가 생기기 어려워 고발포 배율을 얻을 수 있다. 또한 다이에서의 압력을 갭이 넓은 조건에서도 유지할 수 있어, 발포체의 두께를 두껍게 할 수 있다. 한편, 수지 조성물의 신장 점도가 30kPa·s 미만이면 발포 성형시에 원하는 발포 배율이 얻어지지 않거나, 가스 빠짐이 생기거나 하는 경우가 있고, 한편, 신장 점도가 90kPa·s를 초과하면 성형성이 저하되어, 매끄러운 발포체 표면이 얻어지지 않는 경우가 있다.
(수지 발포체의 제조)
본 발명의 수지 발포체는, 수지와 난연 성분을 적어도 포함하는 수지 조성물로 형성된다. 본 발명의 수지 발포체에 있어서, 수지 발포체를 제조하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 물리적 방법, 화학적 방법 등의 통상 사용되는 방법을 들 수 있다. 일반적인 물리적 방법은, 클로로플루오로카본류 또는 탄화수소류 등의 저비점 액체(발포제)를 수지에 분산시키고, 다음으로 가열하여 발포제를 휘발시키는 것에 의해 기포를 형성시키는 방법이다. 또한, 일반적인 화학적 방법은, 수지에 첨가한 화합물(발포제)의 열 분해에 의해 생긴 가스에 의해 기포를 형성시키는 방법이다. 그러나, 일반적인 물리적 방법은, 발포제로서 사용되는 물질의 가연성이나 독성, 및 오존층 파괴 등의 환경에의 영향이 우려된다. 또한, 일반적인 화학적 방법에서는, 발포 가스의 잔사가 발포체 중에 잔존하기 때문에, 특히 저오염성의 요구가 높은 전자 기기 용도에 있어서는, 부식성 가스나 가스 중의 불순물에 의한 오염이 문제로 된다. 더구나, 이들 물리적 방법 및 화학적 방법에서는, 어떤 것에 있어서도, 미세한 기포 구조를 형성하는 것은 어렵고, 특히 300㎛ 이하의 미세 기포를 형성하는 것은 매우 곤란하다.
이 때문에, 본 발명에서는, 셀 직경이 작고 또한 셀 밀도가 높은 발포체를 용이하게 얻을 수 있는 점에서, 발포제로서 고압의 불활성 가스를 이용하는 방법이 바람직하다.
구체적으로는, 본 발명의 수지 발포체를, 발포제로서 고압의 불활성 가스를 이용하는 방법에 의해 수지 조성물로부터 형성하는 방법으로서는, 예컨대, 수지에, 불활성 가스를 고압하에서 함침시키는 가스 함침 공정, 상기 공정 후에 압력을 저하시켜 수지를 발포시키는 감압 공정, 및 필요에 따라 가열에 의해 기포를 성장시키는 가열 공정을 거쳐 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 이 경우, 수지 조성물을 미리 성형하여 미발포 성형물을 얻고 나서, 상기 미발포 성형물을 불활성 가스에 함침시키더라도 좋고, 또한, 수지 조성물을 용융시키고 나서, 용융된 수지에 불활성 가스를 가압 상태하에서 함침시킨 후, 감압시에 성형시킬 수도 있다. 이들 공정은, 배치 방식, 연속 방식의 어느 방식으로 행하더라도 좋다.
본 발명에서 사용되는 불활성 가스로서는, 상기 수지에 대하여 불활성이고 또한 함침 가능한 것이면 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 이산화탄소, 질소 가스, 공기 등을 들 수 있다. 이들 가스는 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 발포체의 소재로서 이용하는 수지에의 함침량이 많고, 함침 속도가 빠른 이산화탄소가 적합하다. 또한, 불순물이 적은 깨끗한 수지 발포체를 얻는 관점에서도 이산화탄소가 바람직하다.
또한, 수지에 함침시킬 때의 불활성 가스는 초임계 상태인 것이 바람직하다. 초임계 상태에서는, 수지에의 가스의 용해도가 증대하여, 고농도의 혼입이 가능하다. 또한, 함침 후의 급격한 압력 강하시에는, 상기한 바와 같이 고농도이기 때문에, 기포핵의 발생이 많아져, 그 기포핵이 성장하여 생기는 기포의 밀도가, 기공률이 같더라도, 커지기 때문에, 미세한 기포를 얻을 수 있다. 한편, 이산화탄소의 임계 온도는 31℃, 임계 압력은 7.4MPa이다.
불활성 가스의 수지에의 함침량은, 특별히 제한되지 않지만, 발포시의 압력제어의 점에서, 수지 전량에 대하여 1.0∼10.0중량%가 바람직하고, 바람직하게는 1.5∼7.5중량%이다. 불활성 가스의 수지에의 함침량이 지나치게 적으면 발포시의 압력 제어의 컨트롤의 폭이 작게 될 우려가 있고, 한편 지나치게 많으면 압력 제어가 곤란해진다.
배치 방식에 의하면, 예컨대 아래와 같이 하여 수지 발포체를 형성할 수 있다. 즉, 우선, 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 사용하여 수지 조성물을 압출하는 것에 의해, 미발포 성형물(발포체 성형용 수지 시트 등)을 형성한다. 또는, 롤러, 캠, 니더, 밴버리형의 날개를 설치한 혼련기를 사용하여, 수지 조성물을 균일히 혼련해 두고, 이것을 열판(熱板)의 프레스기를 이용하여 프레스 성형하여, 미발포 성형물(발포체 성형용 수지 시트 등)을 형성한다. 그리고, 수득된 미발포 성형물을 내압 용기 중에 넣고, 고압의 불활성 가스를 도입하여, 상기 불활성 가스를 미발포 성형물 중에 함침시킨다. 이 경우, 미발포 성형물의 형상은 특별히 한정되지 않고, 롤상, 판상 등의 어느 것이더라도 좋다. 또한, 고압의 불활성 가스의 도입은 연속적으로 행하더라도 좋고 불연속적으로 행하더라도 좋다. 충분히 고압의 불활성 가스를 함침시킨 시점에서 압력을 해방하여(통상, 대기압까지), 수지 중에 기포핵을 발생시킨다. 기포핵은 그대로 실온에서 성장시키더라도 좋고, 또한, 필요에 따라 가열함으로써 성장시키더라도 좋다. 가열의 방법으로서는, 워터 배쓰(water bath), 오일 배쓰, 열 롤, 열풍 오븐, 원적외선, 근적외선, 마이크로파 등의 공지 내지 관용의 방법을 채용할 수 있다. 이렇게 하여 기포를 성장시킨 후, 냉수 등에 의해 급격히 냉각하여, 형상을 고정화한다.
한편, 연속 방식에 의하면, 예컨대 아래와 같이 하여 수지 발포체를 형성할 수 있다. 즉, 수지 조성물을 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 사용하여 혼련하면서 고압의 불활성 가스를 주입하여, 충분히 가스를 수지 중에 함침시킨 후, 압출하여 압력을 해방하여(통상, 대기압까지), 발포와 성형을 동시에 행하고, 경우에 따라서는 가열하는 것에 의해 기포를 성장시킨다. 기포를 성장시킨 후, 냉수 등에 의해 급격히 냉각하여, 형상을 고정화한다.
상기 가스 함침 공정에서의 압력은, 예컨대 6MPa 이상(예컨대 6∼100MPa 정도), 바람직하게는 8MPa 이상(예컨대 8∼100MPa 정도)이다. 압력이 6MPa보다 낮은 경우에는, 발포시의 기포 성장이 현저하고, 기포 직경이 커져, 상기 범위의 작은 평균 셀 직경(평균 기포 직경)을 얻을 수 없어, 방진 효과가 저하된다. 이것은, 압력이 낮으면 가스의 함침량이 고압시에 비하여 상대적으로 적어, 기포핵 형성 속도가 저하되어 형성되는 기포핵수가 적어지기 때문에, 1기포당의 가스량이 역으로 증가하여 기포 직경이 극단적으로 커지기 때문이다. 또한, 6MPa보다 낮은 압력 영역에서는, 함침 압력을 조금 변화시키는 것만으로 기포 직경, 기포 밀도가 크게 변하기 때문에, 기포 직경 및 기포 밀도의 제어가 곤란하게 되기 쉽다.
가스 함침 공정에서의 온도는, 이용하는 불활성 가스나 수지의 종류 등에 따라서 다르고, 넓은 범위에서 선택할 수 있지만, 조작성 등을 고려한 경우, 예컨대 10∼350℃ 정도이다. 예컨대, 시트상 등의 미발포 성형물에 불활성 가스를 함침시키는 경우의 함침 온도는, 배치식에서는 10∼250℃ 정도, 바람직하게는 40∼230℃ 정도이다. 또한, 가스를 함침시킨 용융된 수지 조성물을 압출하여 발포와 성형을 동시에 행하는 경우의 함침 온도는, 연속식으로서는 60∼350℃ 정도가 일반적이다. 한편, 불활성 가스로서 이산화탄소를 이용하는 경우에는, 초임계 상태를 유지하기 위해서, 함침시의 온도는 32℃ 이상, 특히 40℃ 이상인 것이 바람직하다.
상기 감압 공정에서, 감압 속도는, 특별히 한정되지 않지만, 균일한 미세 기포를 얻기 위해서, 바람직하게는 5∼300MPa/초 정도이다. 또한, 상기 가열 공정에서의 가열 온도는, 예컨대 40∼250℃ 정도, 바람직하게는 60∼250℃ 정도이다.
(수지 발포체)
본 발명의 수지 발포체는, 통상, 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 조성물을 이용하여 발포·성형하는 것에 의해 제작되고, 난연 성분으로서 폴리실록산 코팅된 난연제를 포함하기 때문에, 고도한 난연성을 갖는다. 구체적으로는, 본 발명의 수지 발포체는, UL94 규격의 난연성 시험으로 판정되는 그레이드로 HBF 그레이드 이상의 난연성을 갖는 것이 바람직하다.
수지 발포체의 50% 압축시의 대반발 하중치는, 기기에 사용했을 때에 생기는 반발력에 의한 변형의 점에서, 3.0N/cm2 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0N/cm2 이하이다. 한편, 수지 발포체의 50% 압축시의 대반발 하중은, JIS K 6767에 기재되어 있는 압축 경도 측정법에 준하여 측정된다.
본 발명의 수지 발포체로서는, 충격 흡수성, 경량성, 유연성의 점에서, 발포 배율은 9배 이상(예컨대 9배∼50배)인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 12배 이상(예컨대 12배∼30배)인 것이 바람직하다. 발포 배율이 9배 미만이면, 수지 발포체에 있어서 충분한 충격 흡수성이 얻어지지 않는 경우나 미소한 클리어런스에 추종 가능한 유연성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 한편 발포 배율이 50배를 초과하면 강도가 현저히 저하되는 경우가 있다.
한편, 본원에 있어서, 미소한 클리어런스의 구체예로서는, 0.10∼0.30mm의 클리어런스를 들 수 있다.
수지 발포체의 발포 배율은, 하기의 식으로부터 산출된다.
발포 배율(배)=(발포 전의 밀도)/(발포 후의 밀도)
한편, 발포 전의 밀도는, 예컨대 미발포 성형물의 밀도나, 수지 조성물을 용융시키고 나서, 용융된 수지에 불활성 가스를 함침시켜 수지 발포체를 형성하는 경우의 발포 전의 수지 조성물의 밀도에 상당한다. 또한, 발포 후의 밀도는, 하기의 수지 발포체의 밀도에 상당한다.
본 발명의 수지 발포체에서는, 충격 흡수성이나 유연성의 점에서, 밀도는 0.030∼0.120g/cm3인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.045∼0.100g/cm3이다. 0.030g/cm3 미만이면, 강도가 현저히 저하되는 경우가 있고, 한편 0.120g/cm3를 초과하면, 충분한 충격 흡수성이 얻어지지 않는 경우나 미소한 클리어런스에 추종할 수 없는 경우가 있다.
본 발명의 수지 발포체에서는, 시일성, 방진성, 방수성의 점에서, 기포 구조는, 독립 기포 구조 또는 반연속 반독립 기포 구조(독립 기포 구조와 반연속 반독립 기포 구조가 혼재하고 있는 기포 구조이며, 그 비율은 특별히 제한되지 않는다)가 바람직하다. 특히, 수지 발포체 중에 독립 기포 구조부가 80% 이상(그 중에서도 90% 이상)으로 되어 있는 기포 구조가 적합하다.
수지 발포체의 난연성은, 수지를 선택하는 것, 코팅되는 난연제의 종류를 선택하는 것, 폴리실록산의 구조를 선택하는 것, 난연 성분의 양을 조정하는 것 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명의 수지 발포체에 있어서, 수지 발포체의 50% 압축시의 대반발 하중, 밀도, 발포 배율, 및 기포 구조는, 수지의 종류, 발포제의 종류, 난연 성분이나 그 밖의 첨가제의 종류 등에 따라, 발포 성형할 때의 조건, 예컨대, 가스 함침 공정에서의 온도, 압력, 시간 등의 조작 조건, 감압 공정에서의 감압 속도, 온도, 압력 등의 조작 조건, 감압 후의 가열 온도 등을 적절히 선택, 설정하는 것에 의해 조정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 수지 발포체는, 유연성 및 난연성을 겸비하고, 고발포이고 경량이다. 또한, 미소한 클리어런스에 대하여 추종할 수 있다. 이 때문에, 시일재, 완충 시일재, 충격 흡수재, 방진재, 방음재, 방수재로서 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 수지 발포체는, 상기 특성을 가져, 고밀도화된 부품 사이의 미소한 클리어런스를 메우는 것이 가능하기 때문에, 각종 부재 또는 부품, 전자 부품, 전자 기기 등에 이용할 수 있고, 특히 소형화, 박형화의 것에 유용하다. 예컨대, 액정 디스플레이, 전기발광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 액정 표시 장치, 휴대 전화, 휴대 정보 단말 등의 이동체 통신의 장치에 적합하게 이용할 수 있다.
(난연성 발포 부재)
난연성 발포 부재는, 적어도 상기 수지 발포체로 구성되어 있다. 구체적으로는, 난연성 발포 부재는, 수지 발포체만으로 이루어지는 구성이더라도 좋고, 수지 발포체의 한 면 또는 양면에, 다른 층이나 기재(특히 점착층 등)가 설치되어 있는 구성이더라도 좋다.
난연성 발포 부재는, 수지 발포체의 한 면 또는 양면에 점착층이 설치되어 있는 구성을 갖고 있으면, 광학 부재 등의 부재 또는 부품을 피착체에 고정 내지 가고정시킬 수 있다.
상기 점착층을 형성하는 점착제로서는, 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제(천연 고무계 점착제, 합성 고무계 점착제 등), 실리콘계 점착제, 폴리에스터계 점착제, 우레탄계 점착제, 폴리아마이드계 점착제, 에폭시계 점착제, 바이닐알킬에터계 점착제, 불소계 점착제 등의 공지된 점착제를 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 점착제는, 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 한편, 점착제는, 에멀젼계 점착제, 가열용융형 점착제, 용제계 점착제, 올리고머계 점착제, 고계(固系) 점착제 등의 어느 형태의 점착제이더라도 좋다. 그 중에서도, 점착제로서는, 피착체에의 오염 방지 등의 관점에서, 아크릴계 점착제가 적합하다.
점착층은, 공지 내지 관용의 형성 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 예컨대, 소정의 부위 또는 면 상에 점착제를 도포하는 방법(도포 방법), 박리 라이너 등의 박리 필름 상에 점착제를 도포하여 점착층을 형성한 후, 상기 점착층을, 소정의 부위 또는 면 상에 전사하는 방법(전사 방법) 등을 들 수 있다. 한편, 점착층의 형성에 있어서는, 공지 내지 관용의 도포 방법(유연(流延) 방법, 롤 코터 방법, 리버스 코터 방법, 닥터 블레이드 방법 등)을 적절히 이용할 수 있다.
점착층의 두께로서는, 통상, 2∼100㎛(바람직하게는 10∼100㎛) 정도이다. 점착층은, 박층일 수록, 단부의 티끌이나 먼지의 부착을 방지하는 효과가 높기 때문에, 두께는 얇은 쪽이 바람직하다. 한편, 점착층은, 단층, 적층체의 어느 형태를 갖고 있더라도 좋다.
또한, 점착층은, 다른 층(하층)을 통해서, 발포체 상에 형성되어 있더라도 좋다. 이러한 하층으로서는, 예컨대, 기재층(특히, 필름층)이나, 다른 점착층 외에, 중간층, 하도층 등을 들 수 있다.
더욱이 또, 점착층이 발포체의 한쪽 면(한 면)에만 형성되어 있는 경우, 발포체의 다른 쪽(타면)의 면에는, 다른 층이 형성되어 있더라도 좋고, 예컨대, 다른 종류의 점착층이나, 기재층 등을 들 수 있다.
난연성 발포 부재나 난연성 발포 부재를 구성하는 수지 발포체는, 원하는 형상이나 두께 등을 갖도록 가공이 실시되어 있더라도 좋다. 예컨대, 난연성 발포 부재를 슬라이싱(slicing)함으로써 원하는 두께를 갖는 난연성 발포 부재를 얻을 수 있다. 또한, 사용되는 장치나 기기 등에 맞춰 여러 가지 형상으로 가공이 실시되어 있더라도 좋다.
난연성 발포 부재는, 예컨대, 시일재, 완충 시일재, 충격 흡수재, 방진재, 방음재, 방수재로서 적합하게 이용할 수 있다.
난연성 발포 부재는, 특히 전자 기기 등의 내부에 적합하게 이용된다. 이것은, 난연성 발포 부재를 구성하는 수지 발포체는, 유연성이 우수하고, 더욱이 제조시의 발포제로서 통상 이산화탄소 등의 불활성 가스가 사용되기 때문에, 유해 물질의 발생이나 오염 물질의 잔존이 없이 깨끗한 것에 의한다.
난연성 발포 부재는, 예컨대, 각종 부재 또는 부품(예컨대, 광학 부재 등)을, 소정의 부위에 부착할(장착할) 때에 사용된다. 특히, 소형의 부재 또는 부품(예컨대, 소형의 광학 부재 등)을, 박형화 제품에 장착할 때이더라도 적합하게 사용된다.
난연성 발포 부재를 이용하여 설치(장착)되는 광학 부재로서는, 예컨대, 액정 디스플레이, 전기발광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 화상 표시 장치에 장착되는 화상 표시 부재(특히, 소형의 화상 표시 부재)나, 이른바 「휴대 전화」나 「휴대 정보 단말」 등의 이동체 통신의 장치에 장착되는 카메라나 렌즈(특히, 소형의 카메라나 렌즈) 등을 들 수 있다.
또한, 그 밖에, 난연성 발포 부재를 이용하여 설치(장착)되는 부재로서는, 배터리, HDD(하드 디스크 드라이브) 등을 들 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 60중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사(Asahi Carbon Co., Ltd.)제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사(The Japan Steel Works, Ltd.)제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(실시예 2)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 90중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로, 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(실시예 3)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 120중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(실시예 4)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 50중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 50중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 120중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(실시예 5)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 50중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 50중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 75중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(실시예 6)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 65중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 35중량부, 폴리실록산 코팅처리된 수산화마그네슘(상품명 「FRX-100」 신에츠화학공업사제, 평균 입경: 1.0㎛, 코팅량: 6.0중량%): 75중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로, 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(비교예 1)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 실란 커플링제처리된 수산화마그네슘(상품명 「키수마(Kisuma) 5A」 교와화학공업사(Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.)제, 평균 입경 0.8㎛): 10중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(비교예 2)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 실란 커플링제처리된 수산화마그네슘(상품명 「키수마 5A」 교와화학공업사제, 평균 입경 0.8㎛): 60중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로, 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(비교예 3)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 실란 커플링제처리된 수산화마그네슘(상품명 「키수마 5A」 교와화학공업사제, 평균 입경0.8㎛): 90중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(비교예 4)
폴리프로필렌[용융 유량(MFR): 0.35g/10min]: 45중량부, 폴리올레핀계 엘라스토머[용융 유량(MFR): 6g/10min, JIS A 경도: 79°]: 55중량부, 실란 커플링제처리된 수산화마그네슘(상품명 「키수마 5A」 교와화학공업사제, 평균 입경0.8㎛): 120중량부, 카본(상품명 「아사히＃35」 아사히카본주식회사제): 10중량부, 스테아르산 모노글리세라이드: 1중량부, 및 지방산 비스아마이드(라우르산 비스아마이드): 1중량부를, 니혼제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도로 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출, 수냉 후 펠렛상으로 성형했다. 이 펠렛을 니혼제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기하, 13(주입 후 12)MPa의 압력으로 이산화탄소 가스를 주입했다. 이산화탄소 가스는 폴리머 전량에 대하여 6.0중량%의 비율로 주입했다. 이산화탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 발포체를 수득했다.
(평가)
실시예 및 비교예에 따른 발포체에 대하여, 신장 점도, 발포 배율, 50% 압축시의 압축 하중치(50% 압축 하중치), 및 난연성을 측정 또는 평가했다. 이들의 결과를 표 1에 나타내었다.
(신장 점도의 측정)
신장 점도는 이하의 방법에 의해 측정했다.
측정 장치: 로산드 프리시전사(Rosand Precision Ltd.)제 트윈 캐필러리 레오미터 「RH7-2형」
롱 다이: φ 1mm, 길이 16mm, 입사각 180°(L/D=16)
쇼트 다이:φ 1mm, 길이 0.25mm, 입사각 180°(L/D=0.25)
캐필러리 레오미터의 캐필러리 중에 펠렛상의 수지를 투입하고, 180℃로 10분 정도 가열한다. 용융한 수지는, 피스톤이 어떤 일정 속도로 밀려 내려가는 것에 의해, 하측의 캐필러리를 통해서 수지가 압출된다. 이 때의 수지의 압력을 캐필러리의 입구 가까이에 설치된 압력 센서에 의해 측정한다. 이렇게 하여 측정된 압력을, 이하의 식에 의해 점도의 값으로서 산출했다.
P0=(PS·LL-PL·LL)/(LL-LS)
P0: 압력 손실[MPa]
PL: 롱 다이에서 측정한 압력 손실[MPa]
PS: 쇼트 다이에서 측정한 압력 손실[MPa]
LL: 롱 다이의 길이[mm]
LS: 쇼트 다이의 길이[mm]
이로부터, 신장 점도 λ[kPa·s]는 이하의 식에 의해 산출했다.
λ= 9(n+1) 2 P0/(32ηγ)
η: 전단 속도[1/s]=(100[1/s])
γ: 전단 점도[kpa·s] τ= k·γn으로부터 산출되고, τ는 전단 응력[kpa]이다.
n: 파워 로 인덱스(power law index)
k: 정수(定數)
(밀도)
40mm×40mm의 펀칭 블레이드 형으로 발포체를 타발(打拔)하고, 타발한 시료의 치수를 측정한다. 또한, 측정 단자의 직경(φ) 20mm인 1/100 다이얼 게이지로 두께를 측정한다. 이들 값으로부터 발포체의 부피를 산출했다. 다음으로 발포체의 중량을 최소 눈금 0.01g 이상의 윗접시저울로 측정한다. 이들 값으로부터 발포체의 밀도(g/cm3)를 산출했다. 한편, 발포체의 밀도는, 발포 후의 밀도의 의미이다.
(발포 배율)
발포 전의 밀도를 상기 (밀도)와 같은 방법에 의해 측정하여, 다음 식으로부터 구했다.
발포 배율(배)=(발포 전의 밀도)/(발포 후의 밀도)
발포 전의 밀도는 실시예 및 비교예의 펠렛의 밀도를 말하고, 또한 발포 후의 밀도는 실시예 및 비교예의 발포체의 밀도를 말한다.
(50% 압축시의 압축 하중치)
JIS K 6767에 기재되어 있는 발포체의 압축 경도 측정 방법에 준하여 측정했다. 발포체를 직경 20mm의 원형 형상으로 잘라내어 얻은 시험편을, 10mm/min의 속도로, 초기 두께의 50%까지 압축을 행한 후 20초 후의 하중치(N)를 측정하고, 얻은 값을 단위 면적(1cm2)당으로 환산하여, 50% 압축시의 압축 하중치(N/cm2)를 구했다.
(난연성의 평가)
UL-94 규격의 수평 연소 시험(시험 방법·조건은, JIS K 6400-6에 준거)을 실시함으로써 난연성을 평가했다. 시험편(길이: 150±1mm, 폭: 50±1mm, 두께: 0.3mm 및 1.2mm)을 수평으로 유지하고, 38mm 불꽃을 60초간 접염(接炎)하여, 표선 사이 100mm의 연소 속도 및 연소 거동에 의해 판정을 행했다.
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실시예로부터, 난연 성분의 함유량을 30중량% 이상으로 하면, 보다 난연성이 발현했다. 또한, 실시예 1과 비교예 2를 비교하면, 같은 함유량이라도 난연성에 큰 차이가 있기 때문에, 폴리실록산 코팅 난연제에 의해서 난연성이 향상되는 것은 분명했다. 실시예 1∼3과 비교예 2∼4를 비교하면, 난연 성분의 함유량이 같더라도, 실시예 1∼3의 발포 배율쪽이 크기 때문에, 폴리실록산 코팅 난연제에 의해서 고발포의 수지 발포체가 수득된 것은 분명했다. 더욱이 또, 비교예 1 및 비교예 2와 같이, 실란 커플링제 처리 난연제의 첨가량이 적으면, 유연한 발포체는 얻어지지만, 난연성이 발현하지 않았다. 이와 같이, 실시예에서는, 폴리실록산 코팅 난연제를 사용함으로써, 고발포로, 높은 난연성을 갖고, 또한 우수한 유연성을 갖는 발포체를 얻는 것이 가능했다.
본 발명의 수지 발포체 및 난연성 발포 부재는, 유연성 및 난연성을 겸비하고, 고발포이고 경량이다. 또한, 미소한 클리어런스에 대하여 추종할 수 있다. 예컨대, 시일재, 완충 시일재, 충격 흡수재, 방진재, 방음재, 방수재 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 수지 및 난연 성분을 포함하는 수지 발포체로서, 난연 성분이 폴리실록산 코팅된 난연제인 것을 특징으로 하는 수지 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리실록산 코팅된 난연제가 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물이고, 상기 폴리실록산 코팅된 금속 수산화물의 함유량이 수지 발포체 중에서 30∼60중량%인 수지 발포체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    50% 압축시의 압축 하중치가 3.0N/cm2 이하이고, UL94 규격의 난연성 시험으로 판정되는 그레이드로 HBF 그레이드 이상의 난연성을 갖는 수지 발포체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발포 배율이 9배 이상인 수지 발포체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀도가 0.030∼0.120g/cm3인 수지 발포체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수지가 열가소성 수지인 수지 발포체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    독립 기포 구조 또는 반연속 반독립 기포 구조를 갖고 있는 수지 발포체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수지 발포체가, 수지에 고압의 불활성 가스를 함침시킨 후, 감압하는 공정을 거쳐 형성되어 있는 수지 발포체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    함침시의 불활성 가스가 이산화탄소인 수지 발포체.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    함침시의 불활성 가스가 초임계 상태인 수지 발포체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 수지 발포체로 구성되어 있는 발포 부재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    수지 발포체의 한 면측 또는 양면측에 점착층을 갖고 있는 발포 부재.
  13. 제 12 항에 있어서,
    점착층이, 필름층을 통해서 수지 발포체 상에 형성되어 있는 발포 부재.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    점착층이 아크릴계 점착제층인 발포 부재.
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