JP2004300302A - Latex foam and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラテックスフォームおよびその製造方法に関し、更に詳細には、所定の天然または合成或いはこれらを混合させたラテックスゴム(以下、単にラテックスゴムと云う)およびカルボキシル化させた変性ラテックスゴム(以下、カルボキシル変性ラテックスゴムと云う)を主原料として使用することで、環境負荷が極めて少なく、再使用に供し得るだけの充分な強度を有すると共に、所要の粘着性を発現するラテックスフォームと、該フォームを製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、両面テープの基材やフローリングに代表される床材等の固定用部材として、所謂粘着性フォームが好適に使用されている。前記粘着性フォームは、それ自身が所定の粘着性を有すると共に、その構造がフォーム構造となっているため優れたクッション性、防音性および制震性を発現する部材であり、前述した用途には欠かせないものであった。
【0003】
前記粘着性フォームは、一般には以下の方法によって製造されている。すなわち、
▲1▼ フォームを構成するラテックスゴムの如き主原料からフォームを製造し、得られたフォームの表面に対して、所要の粘着性を発現する粘着剤を別途付与する。
▲2▼ フォームを構成するラテックスゴムの如き主原料に対して、所要の粘着剤を所定量混合し、得られた混合原料からフォームを製造する。
▲3▼ フォームを構成する主原料として自己粘着性を有するアクリル樹脂を採用する。
【0004】
【発明が解決すべき課題】
しかし前述の各方法においては以下の欠点が指摘される。すなわち、
▲1▼ フォーム表面に対して別途粘着剤を付与するための工程が必要となり、該フォームの製造工程が煩雑となる。また粘着性を発現する粘着剤は前記フォームの表面にしか存在しないため、該表面の擦れまたは洗浄等の物理的な接触により粘着性が無くなってしまう。
▲2▼ 別途粘着剤を添加する工程が必要となり、前記粘着剤の添加によりフォームの製造条件が変化してフォームとして必要とされる他の物性の発現が阻害される畏れが指摘される。更に前記粘着剤のうち、実際の粘着性を発現する部分は得られたフォームの表面部分に位置するものだけであり、粘着性の発現に寄与しない該粘着剤まで添加する必要がある。
▲3▼ 前記アクリル樹脂は、メラミン架橋、エポキシ架橋といったメチロール架橋によって自己粘着性を発現するものであり、両架橋構造の形成には架橋剤としてホルムアルデヒドが必須とされるが、該ホルムアルデヒドは環境負荷が大きくまた人体に対する悪影響も指摘されている物質であり、その常用については制限が大きい。また発現される粘着性に較べて、前記アクリル樹脂から得られるフォームはその機械的強度が小さく、その結果、例えば粘着対象物から該フォームを引き剥がす際に該フォーム自体が破損してしまい、再使用に耐えないという問題が指摘される。
【0005】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来技術に係るラテックスフォームおよびその製造方法に関して内在していた欠点に鑑み、これを好適に解決すべく提案されたものであって、主原料をなすラテックスゴムに対してカルボキシル変性ラテックスゴムを混合し、得られた混合ラテックスゴムをゲル化して加熱・硬化することで、ホルムアルデヒド等の環境汚染物質を使用することなく、所定の粘着性を発現し得るラテックスフォームおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の発明に係るラテックスフォームは、少なくとも主原料をなす天然または合成或いはこれらの混合からなるラテックスゴムと、ゲル化剤と、気泡安定剤その他所要の副原料とを混合したラテックスフォーム原料を架橋・硬化させて得られるラテックスフォームにおいて、
前記主原料をなすラテックスゴムに、ガラス転移点が−30℃以上であって、カルボキシル化させた変性ラテックスゴムを混合してなることを特徴とする。
【0007】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るラテックスフォームの製造方法は、主原料をなす天然または合成或いはこれらの混合からなるラテックスゴムと、そのガラス転移点が−30℃以上であると共に、カルボキシル化させた変性ラテックスゴムとを混合し、
得られた混合ラテックスゴム100重量部に対し、気泡安定剤1.0〜5.0重量部および所要の副原料を混合して液状原料とし、
この液状原料100重量部に対し、ゲル化剤1〜10重量部を混合することでゲル化したラテックスフォーム原料を得て、
前記ゲル化したラテックスフォーム原料を加熱して架橋・硬化を進行させるようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るラテックスフォームおよびその製造方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下に説明する。本願の発明者は、ラテックスフォームをなす主原料である天然または合成或いはこれらの混合からなるラテックスゴムに対して、そのガラス転移点が−30℃以上であるカルボキシル化した変性ラテックスゴムを所定割合で混合することで、ラテックスフォームが有する高い機械的強度と、該変性ラテックスゴムのカルボキシル基が有する電荷および得られるラテックスフォームが有する半独泡構造により好適に発現される粘着性とを併有し、環境負荷もなく、一般的な粘着素材として広範囲に亘って使用し得るラテックスフォームが得られることを知見したものである。
【0009】
本発明の好適な実施例に係るラテックスフォーム10は、図1に示す如く、主原料である天然または合成或いはこれらを混合させたラテックスゴム(以下、ラテックスゴムと云う)22とカルボキシル化された変性ラテックスゴム(以下、カルボキシル変性ラテックスゴムと云う)24とからなる骨格12と、エアー等のガス(詳細は[0021]に後述)によって形成されるセル14とからなる。そして、前記カルボキシル変性ラテックスゴム24が有するカルボキシル基(官能基)のマイナス電荷により発現される電荷的な粘着効果(図1においては−(マイナス)の記号で概念的に図示している。)と、得られるラテックスフォーム10が有する半独泡構造の所謂吸盤(負圧)作用により発現される構造的な粘着効果との相乗効果により、良好な粘着効果が得られるものである。なお前記電荷的な粘着効果および構造的な粘着効果は、夫々電荷の接近度合いおよび前記セル14内の負圧状態の保持度合い、すなわち前記ラテックスフォーム10と被粘着物との密着度に伴って高まるものである。
【0010】
前述した構造的な粘着効果については、▲1▼外部に対して開口しているセル14の総数と、▲2▼該セル14の内部体積との積によって疑似的にその強度の大小を表すことが可能である。ここで、前述の▲1▼外部に対して開口しているセル14の総数は、吸盤作用に関わるセル14の総数を表し、また▲2▼該セル14の内部体積は、該セル14が排出し得る空気量、すなわち1つの該セル14が発現する吸盤効果の強度を表す指標として捉えることができる。これに対して、前記セル14の構造が独泡構造の場合、前記▲1▼および▲2▼は該セル14の大きさだけで決定され、図2に示す如く、この大きさが小さければ▲1▼は増加する一方で▲2▼は減少し(図2(a)参照)、反対に大きければ▲1▼は減少する一方で▲2▼は増加する(図2(b)参照)、すなわち▲1▼および▲2▼の双方を高い水準で維持することが極めて困難といえる。これは前記ラテックスフォーム10の体積が有限であるため、前記セル14の内部体積とその存在数とが反比例することは自明であるといえる。また、前記セル14の大きさについては、本発明に係るラテックスフォーム10の場合、骨格をなす2つのラテックスゴム22および24をゲル化させる時間、すなわちゲル化剤の添加量によって任意に制御可能であるため殊に問題はないが、大き過ぎると前述の▲1▼が減少するため500μm以下であることが望ましい。
【0011】
また前記ラテックスフォーム10は、図3に示す各工程を経て好適に製造されている。この工程は、原料調整工程S1、ゲル化工程S2、加熱工程S3および最終工程S4から基本的に構成されている。また、前記各工程S1〜S4については、図4に示すような製造装置30により好適に実施される。前記製造装置30は、前記原料調整工程S1およびゲル化工程S2を経ることで得られるゲル化したラテックスフォーム原料Mから、所要形状のラテックスフォーム10の基となるシート状物20を連続的に製造する装置である。なおここで云うゲル化したラテックスフォーム原料Mおよびこの後に記載されるゲル化したラテックスフォーム原料Mとは、完全にゲル化が完了した原料だけを指すものでなく、前記ゲル化工程S2により添加されたゲル化剤により、前記原料調整工程S1で得られる液状のラテックスフォーム原料(以下、液状原料と云う、後述[0013])から次第にゲル化している途上の原料および完全にゲル化した原料全てを指すものである。
【0012】
前記製造装置30は、具体的には前記原料調整工程S1を実施して液状原料を得る混合機構32と、ゲル化したラテックスフォーム原料Mを移送するため図示しない駆動源により駆動される移送ベルト36aを備えるベルトコンベア式の移送機構36と、この移送機構36の最上流側に配置され、前記ゲル化工程S2を実施すると共に、該移送ベルト36a上にゲル化したラテックスフォーム原料Mを連続的に供給するミキシングヘッド34と、該ミキシングヘッド34の下流側に設置され、供給されたゲル化原料を所定厚さのシート状とする製品厚制御手段38と、その下流側に設けられる所定長さのトンネル式加熱炉40とから基本的に構成される。
【0013】
(原料調整工程S1について)
前記混合機構32で行なわれる前記原料調整工程S1は、得るべきラテックスフォーム10の各原料を混合・攪拌して液状のラテックスフォーム原料(液状原料)を得るための工程であり、2種類のラテックスゴム22および24を混合して混合ラテックスゴムを得る第1混合段階S11と、得られた混合ラテックスゴムに対して他の副原料を混合する第2混合段階S12とからなる。具体的にはラテックスフォーム10を得るための各原料のうち、ゲル化剤およびセルを形成するエアー等のガス以外の物質、すなわち主原料となる天然または合成或いはこれらを混合したラテックスゴム22と、別工程で予めカルボキシル変性されたカルボキシル変性ラテックスゴム24と、架橋剤である加硫剤、加硫促進剤、起泡剤、気泡安定剤並びに老化防止剤等といった副原料とが混合される。そしてこれら各物質が混合されることで液状原料が得られる。
【0014】
前記ラテックスフォーム10の主原料であるラテックスゴム22としては、NBRラテックス、SBRラテックス、クロロプレンゴム(CR)、NRラテックスゴムまたはエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)等の天然または合成のラテックスゴムが単独、または混合して使用される。そして前記ラテックスゴム22の物性として、そのガラス転移点が少なくとも−50℃以上、好適には−50〜20℃の範囲に設定されることが望ましい。このガラス転移点設定により、前記ラテックスゴム22に混合されるカルボキシル変性ラテックスゴム24が有する特徴的な性状、すなわち水分量が多くて固形分が少なく、▲1▼ゲル化が困難で、かつ▲2▼得られるラテックスフォームが高い硬度を発現するといった問題を効率的に回避し得る。
【0015】
前述の▲1▼ゲル化の問題は、ゲル化剤の増量や前記ラテックスゴム22の共存によって回避されるが、この方法も前述したように得られるラテックスフォーム10の硬度を高くする作用がある。そしてこれら▲1▼のゲル化の問題と、▲2▼の高い硬度の発現との双方から、得られるラテックスフォーム10の硬度が高く発現することが一般的である。そして前記硬度が高過ぎる場合、所謂形状追従性が大きく悪化して、前述の電荷的な粘着効果および構造的な粘着効果の好適な発現が阻害されることになる。これは形状追従性の悪化により、得られるラテックスフォーム10と、被粘着物との間に密着状態が維持できなくなるために発生する。殊に前記形状追従性の悪化は、前記ラテックスフォーム10の表面形状と、被粘着物の被粘着表面の形状とが一致しない場合や、該被粘着表面の平滑性が低く、例えば凸凹である場合に顕著となる。
【0016】
そして前記ガラス転移点は、その温度において物質の内部構造が急激に変化する点であり、本発明における前記両ラテックスゴム22および24の場合では、温度の上昇と共に固体状態から柔軟性を増す、すなわち硬度が低下して所謂形状追従性が良好となる点である。そこで本発明は、常温において高い柔軟性を発現し得るガラス転移点、すなわち20℃以下のガラス転移点を有するよう設定された前記ラテックスゴム22を使用することで、該形状追従性の悪化を防止している。なお、前記ガラス転移点の温度が−50℃未満となると、通常の使用温度領域となる常温において流動性を発現してしまい、得られるラテックスフォーム10がその形状を維持し得なくなってしまう。また前記硬度については、基本的にラテックスフォーム10がその形状を保持し得る範囲において柔軟な方が好適であるが、本実施例においては後述([0032])する測定方法に従った際の硬度の値が50以下で有れば、前述の形状追従性は良好であることを確認している。
【0017】
前記カルボキシル変性ラテックスゴム24としては、NBRラテックス、SBRラテックスまたはクロロプレンゴム(CR)のカルボキシル変性物或いはこれら各ラテックスゴムにおけるカルボキシル変性物の混合物が使用される。前記カルボキシル変性ラテックスゴム24の混合量は、主原料である前記ラテックスゴム22と該カルボキシル変性ラテックスゴム24との重量割合が、80:20〜20:80となるように設定される。そして前記カルボキシル変性ラテックスゴム24の混合割合が20未満となると、最終的に得られるラテックスフォーム10において充分な粘着性が得られなくなり、80を越えると、前述([0014])したカルボキシル変性ラテックスゴム24の特性により、好適なゲル化が困難となる問題や、得られるラテックスフォームの硬度が高くなって形状追従性が低下し、その結果、電荷的および構造的な双方の粘着効果(前述[0010])が期待できなくなる問題が発生する。
【0018】
また前記カルボキシル変性ラテックスゴム24のガラス転移点は、少なくとも−30℃以上に設定される。そして前記ガラス転移点を−30℃未満に設定すると、常温域において高い流動性を発現してしまい、前述([0016])した如く、得られるラテックスフォーム10がその形状を維持し得なくなってしまう。一方、前記ガラス転移点の上限については殊に設定していないが、前記ラテックスゴム22と同様に20℃以下であることが望ましい。このガラス転移点が高過ぎると、前述した形状追従性を良好な状態に維持できなくなり、その結果、前述した電荷的な粘着効果および構造的な粘着効果を充分に発現させ得なくなる。この点については、前記カルボキシル変性ラテックスゴム24を混合される他方のラテックスゴム22のガラス転移点を低く設定することで回避可能であるが、その一方で得られるラテックスフォーム10の流動性が高くなって、形状を維持できなくなる畏れもあるため留意が必要である。
【0019】
前記第1混合段階S11における混合、すなわち前記カルボキシル変性ラテックスゴム24の混合の度合い(主原料となるラテックスゴム22中への該カルボキシル変性ラテックスゴム24の分散度合いを意味する)は、得られるラテックスフォーム10の粘着性の発現度合いに直接的に関係している。そして充分な混合がなされていない場合には、前述([0009])した電荷的な粘着効果の発現がなされなくなってしまう。
【0020】
具体的には、投入された主原料をなすラテックスゴム22およびカルボキシル変性ラテックスゴム24に余分な気泡を巻き込まない程度の剪断力を掛けた場合に、好適には30分程度の混合が必要とされることが経験的に分かっている。なお、本第1混合段階S11の実施は、その剪断速度が10〜10000min−1となるように実施されている。使用される混合(攪拌)機器が発揮し得る最高剪断速度Q(min−1)は、以下の式の如く定義される。
Q=(P×π×S)/V
ここで、
P:混合(攪拌)機器の攪拌羽根の翼径(mm)
π:3.14(円周率)
S:1分当たりの回転数
V:混合(攪拌)機器容器と混合(攪拌)羽根との間のクリアランス(隙間)における、最も狭い部分の距離(mm)
すなわち、前記剪断速度を実施し得る最高剪断速度を有するように、前記各要素が設定された混合(撹拌)装置を用いればよい。
【0021】
前記第2混合段階S12は、前記第1混合段階S11で得られた混合ラテックスゴムに対して、前記各副原料を添加。混合する段階である。前記各副原料の添加量としては、前記混合ラテックスゴム100重量部に対して、架橋剤である加硫剤および加硫促進剤が0.5〜6重量部、起泡剤が2〜6重量部、気泡安定剤が1.0〜5.0重量部、老化防止剤が1〜5重量部程度が夫々好適である。なお、前記副原料の種類および添加される量については、一例であり、前述の主原料の種類、一度に調整される原料の量等により、従来公知のものから適宜選択された副原料が必要量だけ使用される。
【0022】
ここで前記気泡安定剤については、通常のラテックスフォーム製造に比較してその添加量が1.0〜5.0重量部と過剰(通常は0.5〜1.5重量部)に添加されている。これは前述([0010])した構造的な粘着効果を効率的に発現させるべく、前記混合ラテックスゴムへの混合されたエアー等のガスが形成するセル14の、本原料調整工程S1以降における合一化等の現象を回避するための措置である。また前述([0014])した如く、前記カルボキシル変性ラテックスゴム24を使用した場合、通常のラテックスゴム22だけの場合に較べてそのゲル化時間(後述([0024]))が長く必要とされるが、前記セル14の合一等の現象は該ゲル化時間に比例して発生度合いが高くなるため、発生した該セル14の前記気泡安定剤の増量等による安定化措置の必要性は高い。なお、本実施例においては、主原料をなす両ラテックスゴム22および24を予め混合し、しかる後にその他副原料を混合するようにしているが、該両ラテックスゴム22および24の混合について、前述([0020])した充分な剪断速度を与えられるので有れば、前記第1混合段階S1および第2混合段階S2を同時に実施するようにしてもよい。
【0023】
(ゲル化工程S2について)
前記ゲル化工程S2は、前記原料調整工程S1で得られた液状原料に所要のエアーまたは窒素等の各種不活性ガス(以下、エアーと云う)およびゲル化剤を添加し、充分に混合させて該ラテックスフォーム原料中に気泡が多数存在する状態にすると共に、ゲル化されたラテックスフォーム原料Mを得るための工程である。そして通常は前記原料調整工程S1で得られてポンプ等の供給手段34aで供給される前記液状原料と、図示しない手段により計量されて供給されるエアーと、同じく図示しない手段により計量されると共に、ポンプ等の供給手段34bで供給されるゲル化剤とをミキシングヘッド等の混合装置34により充分に混合されることで開始される。
【0024】
前記ゲル化剤は、直径0.5〜5.0μm程度の粒子の懸濁液状態、すなわちラテックス状態をなすラテックスゴムの粒子の化学的安定性を低下させると共に、凝集させて、所謂ゲル化状態とするための物質であり、一般的にはケイフッ化ナトリウム(SSF)、ケイフッ化カリウムまたはケイフッ化カルシウム等のケイフッ化系物質等を水溶液状態とした液状物が使用される。そしてその添加量としては、前記液状原料100重量部に対して1〜10重量部程度が好適である。この添加量が前述の範囲外となると、好適なゲル化を発現できない、すなわちいつまで経っても液状原料のままであったり、短時間にゲル化が進行して所要形状への成形が困難になるといった問題が生じる。具体的にはゲル化の完了に必要な時間(ゲル化時間)が長くなり過ぎたり、短くなり過ぎてしまうことにより、前記セル14の好適な保持が困難(後述([0026]))となり、その結果、該セル14同士の合一等が発生して構造的な粘着効果の発現が充分になされなくなってしまう。また、前記ゲル化剤としては、殊に前述のケイフッ化ナトリウムは、ゲル化開始時間等の反応制御が容易であるため好適に使用されている。
【0025】
そして、前述の機構により好適にゲル化された液状原料、すなわちゲル化したラテックスフォーム原料Mは、その一端が前記ミキシングヘッド34により、移送ベルト36a上に制御下に供給される。実際には、前記ゲル化したラテックスフォーム原料Mを前記移送ベルト36a上に直接的に供給すると、加熱・硬化後に得られたラテックスフォーム10の該移送ベルト36aからの剥離が困難となったり、または該移送ベルト36aの表面の細かな凸凹が該ラテックスフォーム10表面に転写されたりして粘着効果が低下する畏れがある。このため前記移送ベルト36aに対しては、その表面の平滑性が高いと共に、所定の厚さおよび耐熱性を有して供給された前記ゲル化したラテックスフォーム原料Mの製造装置30内での移送を行ない得る、例えばPETシート等の如きシート体37が連続的に供給されるようになっている。そして前記ゲル化したラテックスフォーム原料Mは、前記シート体37に対して供給される。また、前記製品厚制御手段38は、移送ベルト36a上に吐出供給されたゲル化したラテックスフォーム原料Mを、得るべきラテックスフォーム10の厚さに合わせたシート状物20とするものであり、具体的にはドクターナイフまたはドクターロール等の従来公知の手段が採用される。
【0026】
前述のゲル化の完了により、前記ゲル化原料中にあるエアーは気泡として保持されることになる。この気泡は、そのまま最終的に得られるラテックスフォーム10のセル14となるため、該気泡の大きさはセル径を決定することになる。前記気泡径は、基本的に前記ゲル化時間に依存している。すなわち、ゲル化時間が長ければ、その間に前記ゲル化原料中に混合された気泡が互いに接触し合って合一して巨大化したり、該ゲル化原料外へ排出されることになってしまうので、該ゲル化時間が短い程、小さなセル径とし得る。
【0027】
(加熱工程S3について)
前記加熱工程S3は、所要厚さとされたゲル化したラテックスフォーム原料Mに、該原料Mの架橋が充分に進行するに足る加熱を行ない、架橋・硬化反応を進行・完了させてシート状物20とするための工程であり、本実施例においては連続的な加熱処理が可能な前記トンネル式加熱炉40によって実施される。本加熱工程S3に使用される加熱手段としては、前記トンネル式加熱炉40の他、前記ゲル化したラテックスフォーム原料Mに充分な加熱を施し、架橋・硬化させ得るものであれば、如何なるものでも採用可能である。
【0028】
(最終工程S4について)
最終的に施される前記最終工程S4は、得られたシート状物20に対して切断等の後加工および検査等を実施する工程である。本最終工程S4を経ることで最終製品たるラテックスフォーム10が完成する。ここでは所要形状および大きさとされた例を記載しているが、加工を施さず前記シート状物20をそのままロール状に巻き取る等した後に製品としてもよい。また、製造されたラテックスフォーム10については、その一方の側(下側)については前記シート体37によって保護されているため、移送途中等に不用意に粘着することはないが、他方の側(上側)については殊に被覆されていないため、一般には不織布の如き物質で被覆するようにしている。このようにすることで、前記ラテックスフォーム10を積層した際の保管・移送や、移送途中における粘着効果の発現による不具合を回避し得る。
【0029】
【変更例】
前述の実施例の他、ゲル化工程S2を経た後、加熱工程S3を実施するまでの間であって、ゲル化原料が所定の粘度状態にある際に、例えば、導電性を付与する導電性フィラーや、磁性物質,抗菌物質、抗菌・防臭物質、消臭物質、形態安定・形状記憶物質、透湿抑制・防水物質、感温・保温・蓄熟・発熱・吸収物質、発光・蛍光物質或いは撥水・吸油物質等の第3成分を付与して、該第3成分が有する機能を付与したり、得られるラテックスフォーム10の表面に所要の離型材を使用することで凹凸模様を転写・形成するようにすることも可能である。前記離型材の使用により凹凸模様を逆転写した場合、特徴ある意匠性の付加や、この他、凹凸模様の構造的機能として摩擦係数を向上させることも可能である。
【0030】
前記第3成分や、離形材を前記ゲル化したラテックスフォーム原料Mに付与する際の、該ラテックスフォーム原料Mの表面の粘度は、1〜150Pa・sec(1,000〜150,000mPa・sec(1Pa・secはゲル化開始直後の粘度))の範囲内になっていることが望ましい。この粘度が1〜150Pa・secの範囲にない場合、前記第3成分が、得られるラテックスフォーム10の表面に好適に固着せず、容易に剥離的に取れてしまう等の問題が生じる。
【0031】
【実験例】
以下に、本発明に係るラテックスフォームについての各種物性についての実験例を示す。本実験においては、前記主原料たるラテックスゴムとしてSBRラテックスゴム(商品名 Nipol C−4850A;日本ゼオン製、ガラス転移点−47℃)、変性ラテックスゴムとしてSBRベースのラテックスゴム(商品名 Nipol LX430;日本ゼオン製、ガラス転移点12℃)を、以下に示す表1に記載の割合で夫々使用し、本発明に係るラテックスフォームの製造方法に従って更に該両ラテックスゴム100重量部に対して、加硫剤(商品名 軽井沢硫黄;軽井沢製練所製)を2.0重量部、加硫促進剤(商品名 ノクセラ−BZ;大内新興化学工業製)を1.5重量部、起泡剤(商品名 FR−14;花王製)を2.5重量部、気泡安定剤(商品名 トリメンベース;UNIROYAL製)を2.0重量部、老化防止剤(商品名 スミライザ−BHT;共同薬品製)を2.0重量部加えて液状の原料とした後に、該液状原料に100重量部に対してゲル化剤(商品名 ケイフッカソーダー;三井化学製)3.0重量部と、225ml容器が45gの該液体原料で充満するようにエアー(乾燥空気)を加えた。実施例1〜3並びに比較例1および2に係るラテックスフォームを製造した。そしてこれを各物性試験に好適な大きさに加工して、以下に示す各物性値(硬度(°)、引張強さ(kPa)および粘着性(N))の測定を実施した。なお、本実験例中で使用する各機器については以下に記する。また参考例として、アクリル樹脂から製造した粘着性シートを製造し、同じく各物性値を測定した。
【0032】
【表1】
【0033】
(実施した測定およびその評価法)
・硬度:JIS K 6301に準拠したASKER F型により測定した(使用硬さ試験機:商品名;CL−150;高分子計器製)。
・引張強さ:得られたラテックスフォームから厚さ3mmの1号形試験片を作製し、該試験片の両端を離間するように引っ張って、その際の最大荷重(N)から測定する(使用引張試験機:商品名;AGS−5kNB;島津製作所製)。
・ 粘着性:
1.得られたラテックスフォームを60mm×70mmの大きさにカットして試験片とし、これをロードセルの定盤に該試験片の測定対象面の反対面を両面テープ等を使用して固定させる。
2.引張試験機(商品名;AGS−5kND;島津製作所製)のチャックに取り付けられた530g、50φの荷重錘を前記試験片上面(測定対象面)に30秒載置する。
3.前記測定対象面に粘着状態となった荷重錘を引張スピード200mm/minで連続的に引き上げ、該測定対象面と荷重錘とが離れる際の荷重を粘着性とする。なお、前記荷重錘の荷重は、測定荷重より差し引くものとする。また本実施例における製造方法においては、得られるラテックスフォームには平滑性が高い表面(シート体側の面:表中では第1面と呼称する)と、他方の面との2つの表面(表中では第2面と呼称する)があるが、その双方について粘着性を測定した。
【0034】
(結果)
得られた各測定結果等を上記表1に併記する。そして得られた結果より、主原料をなすラテックスゴムと、カルボキシル化させた変性ラテックスゴムとの混合割合を80:20〜20:80の範囲とすることで、良好な粘着性、すなわちアクリル樹脂から製造した粘着性シートの少なくとも90%程度の粘着性を発現しつつ、かつ該アクリル樹脂から製造した粘着性シートに較べて2.5〜4倍程度の引張強度を発現するラテックスフォームが得られることが確認された。殊に主原料をなすラテックスゴムと、カルボキシル化させた変性ラテックスゴムとの混合割合が50:50の時に最も良好な粘着性を示し、かつ該両ラテックスゴムが夫々100%の時には粘着性が極めて低いことから、低い硬度の達成により発現する構造的な粘着効果と、変性ラテックスゴムの存在により発現される電荷的な粘着効果との双方のバランスが重要であることが示唆されている。更に第2面については、第1面の粘着性と較べて1/10の粘着性しか発現されておらず、ここから得られるラテックスフォームの表面平滑性も重要であることが確認された。なお、環境負荷物質の1つであるホルムアルデヒドについてはJIS A 6921に準拠した測定の結果、検出はされなかった。
【0035】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係るラテックスフォームおよびその製造方法によれば、通常に使用され、得られるラテックスフォームの主材料となる天然または合成或いはこれらを混合させたラテックスゴムと、そのガラス転移点が−30℃以上であり、カルボキシル化させた変性ラテックスゴムとを混合して得たラテックスフォーム原料を架橋・硬化させるようしたので、ホルムアルデヒド等の環境負荷物質を使用・排出することなく、該変性ラテックスゴムにより発現される電荷的な粘着効果と、ラテックスフォームが有する構造的な粘着効果とを併有して高い粘着効果を発現するラテックスフォームを製造し得る。
【0036】
また、ラテックスフォーム自体が粘着性を発現するため、該ラテックスフォーム自体の優れた機械的強度を生かすことが可能であり、一度粘着させる等使用したラテックスフォームを強制的に剥離するに際して、該フォーム構造の破損を大きく抑制することが可能となり、再使用を容易とする効果を奏する。更に通常のラテックスフォーム製造に供する原料にカルボキシル化させた変性ラテックスゴムを混合することで製造が可能なので、従来通常に使用していたラテックスフォームの製造装置等で好適な製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係るラテックスフォームの表面部分を拡大して示す断面図である。
【図2】実施例に係るラテックスフォームにおけるセル径と、構造的な粘着効果との関係を示す概略図である。
【図3】実施例に係るラテックスフォームの製造工程を示すフローチャート図である。
【図4】実施例に係るラテックスフォームの製造装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
14 セル
22 ラテックスゴム
24 変性ラテックスゴム
M ラテックスフォーム原料[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a latex foam and a method for producing the same, and more specifically, a latex rubber (hereinafter simply referred to as a latex rubber) and a carboxylated modified latex rubber (hereinafter, referred to simply as a latex rubber) obtained by mixing natural or synthetic or a mixture thereof. By using carboxyl-modified latex rubber) as a main raw material, a latex foam which has an extremely low environmental load, has sufficient strength to be able to be reused, and exhibits required adhesiveness, and It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
For example, a so-called adhesive foam is suitably used as a fixing member such as a base material of a double-sided tape or a floor material represented by a flooring. The adhesive foam itself has a predetermined adhesiveness, and is a member that exhibits excellent cushioning, soundproofing, and vibration damping properties because the structure is a foam structure. It was indispensable.
[0003]
The adhesive foam is generally manufactured by the following method. That is,
{Circle around (1)} A foam is produced from a main material such as latex rubber constituting the foam, and a pressure-sensitive adhesive exhibiting required tackiness is separately applied to the surface of the obtained foam.
{Circle around (2)} A predetermined amount of a required pressure-sensitive adhesive is mixed with a main raw material such as latex rubber constituting the foam, and a foam is produced from the obtained mixed raw material.
{Circle around (3)} Acrylic resin having self-adhesiveness is adopted as a main raw material constituting the foam.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following disadvantages are pointed out in each of the above methods. That is,
{Circle around (1)} A step for separately applying a pressure-sensitive adhesive to the foam surface is required, and the production process of the foam becomes complicated. Further, since the pressure-sensitive adhesive exhibiting tackiness exists only on the surface of the foam, the tackiness is lost due to physical contact such as rubbing or washing of the surface.
{Circle around (2)} A step of separately adding a pressure-sensitive adhesive is required, and it is pointed out that the addition of the pressure-sensitive adhesive may change the production conditions of the foam and inhibit the development of other physical properties required for the foam. Furthermore, the part of the pressure-sensitive adhesive that exhibits actual tackiness is only the one located on the surface of the obtained foam, and it is necessary to add even the pressure-sensitive adhesive that does not contribute to the development of tackiness.
{Circle around (3)} The acrylic resin exhibits self-adhesion by methylol crosslinking such as melamine crosslinking and epoxy crosslinking, and formaldehyde is essential as a crosslinking agent for forming both crosslinked structures. It is a substance that has a large adverse effect on the human body, and its use is greatly restricted. Also, foams obtained from the acrylic resin have low mechanical strength compared to the developed adhesiveness. As a result, when the foam is peeled off from an adhesive object, for example, the foam itself is broken, and It is pointed out that it cannot be used.
[0005]
[Object of the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-mentioned drawbacks inherent in the prior art latex foam and the method for producing the same, and has been proposed in order to preferably solve the problem. Latex foam capable of expressing predetermined adhesiveness by mixing modified latex rubber, gelling the obtained mixed latex rubber, heating and curing, without using environmental pollutants such as formaldehyde, and a method for producing the same The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to overcome the above-mentioned problems and achieve the intended purpose, the latex foam according to the present invention comprises a latex rubber comprising at least a natural or synthetic raw material or a mixture thereof, a gelling agent, a foam stabilizer and the like. In a latex foam obtained by crosslinking and curing a latex foam raw material mixed with required auxiliary materials,
It is characterized in that the latex rubber as the main raw material is mixed with a carboxylated modified latex rubber having a glass transition point of -30 ° C or higher.
[0007]
In order to overcome the above-mentioned problems and achieve the intended purpose, a method for producing a latex foam according to another invention of the present application includes a latex rubber composed of a natural or synthetic material or a mixture thereof, which is a main raw material, and a glass transition point thereof. -30 ° C or higher, mixed with a carboxylated modified latex rubber,
To 100 parts by weight of the obtained mixed latex rubber, 1.0 to 5.0 parts by weight of a foam stabilizer and required auxiliary materials are mixed to form a liquid material,
To 100 parts by weight of this liquid material, a gelling latex foam material was obtained by mixing 1 to 10 parts by weight of a gelling agent,
The cross-linking / curing is advanced by heating the gelled latex foam raw material.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a latex foam and a method for producing the same according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings by way of preferred embodiments. The inventor of the present application has determined that a carboxylated modified latex rubber having a glass transition point of −30 ° C. or higher is contained at a predetermined ratio with respect to a natural or synthetic latex rubber which is a main raw material constituting a latex foam or a mixture thereof. By mixing, the high mechanical strength of the latex foam and the charge possessed by the carboxyl group of the modified latex rubber and the adhesiveness suitably expressed by the semi-closed cell structure of the obtained latex foam, It has been found that a latex foam which can be used over a wide range as a general adhesive material without environmental load can be obtained.
[0009]
As shown in FIG. 1, a
[0010]
Regarding the above-mentioned structural adhesive effect, (1) the magnitude of the strength is pseudo-expressed by the product of the total number of
[0011]
The
[0012]
Specifically, the manufacturing apparatus 30 includes a
[0013]
(About raw material adjustment step S1)
The raw material adjusting step S1 performed by the
[0014]
As the
[0015]
Although the above-mentioned problem of (1) gelation can be avoided by increasing the amount of the gelling agent and coexistence of the
[0016]
The glass transition point is a point at which the internal structure of the substance changes abruptly at that temperature. In the case of the two
[0017]
As the carboxyl-modified
[0018]
The glass transition point of the carboxyl-modified
[0019]
The degree of mixing in the first mixing step S11, that is, the degree of mixing of the carboxyl-modified latex rubber 24 (meaning the degree of dispersion of the carboxyl-modified
[0020]
Specifically, when a shearing force is applied to the
Q = (P × π × S) / V
here,
P: Blade diameter (mm) of stirring blade of mixing (stirring) device
π: 3.14 (pi)
S: Number of rotations per minute
V: distance (mm) of the narrowest part in the clearance (gap) between the mixing (stirring) device container and the mixing (stirring) blade
That is, a mixing (stirring) device in which each of the above elements is set so as to have a maximum shear rate at which the shear rate can be performed may be used.
[0021]
In the second mixing step S12, the respective auxiliary materials are added to the mixed latex rubber obtained in the first mixing step S11. This is the stage of mixing. The amount of each of the auxiliary materials is 0.5 to 6 parts by weight of a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator as a crosslinking agent, and 2 to 6 parts by weight of a foaming agent, based on 100 parts by weight of the mixed latex rubber. Parts by weight, about 1.0 to 5.0 parts by weight of a foam stabilizer, and about 1 to 5 parts by weight of an antioxidant. Note that the types and amounts of the auxiliary materials are merely examples, and the auxiliary materials appropriately selected from conventionally known ones depending on the types of the main materials, the amounts of the materials adjusted at a time, and the like are necessary. Used only in quantity.
[0022]
Here, the amount of the foam stabilizer added is 1.0 to 5.0 parts by weight and an excess (usually 0.5 to 1.5 parts by weight) compared to the usual latex foam production. I have. This is because the
[0023]
(About the gelling step S2)
In the gelling step S2, various inert gases such as air or nitrogen (hereinafter, referred to as air) and a gelling agent are added to the liquid raw material obtained in the raw material adjusting step S1 and mixed sufficiently. In this step, a large number of air bubbles are present in the latex foam raw material, and a gelled latex foam raw material M is obtained. The liquid raw material usually obtained in the raw material adjustment step S1 and supplied by the supply means 34a such as a pump, and the air measured and supplied by means not shown and measured by means also not shown, The process is started by sufficiently mixing the gelling agent supplied by the supply means 34b such as a pump with a mixing
[0024]
The gelling agent reduces the chemical stability of the latex rubber particles in a suspension state of particles having a diameter of about 0.5 to 5.0 μm, that is, a latex state, and agglomerates to form a so-called gelled state. In general, a liquid substance in which an aqueous solution of a fluorinated substance such as sodium silicate fluoride (SSF), potassium silicate fluoride or calcium silicate fluoride is used is used. The addition amount is preferably about 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid raw material. If this addition amount is outside the above-mentioned range, suitable gelation cannot be exhibited, that is, the liquid raw material remains forever or gelation proceeds in a short time, and it becomes difficult to form into a required shape. Such a problem occurs. Specifically, the time required for the completion of the gelation (gelation time) becomes too long or too short, so that it becomes difficult to suitably hold the cell 14 (described later ([0026])), As a result, coalescence of the
[0025]
The liquid material suitably gelled by the mechanism described above, that is, the gelled latex foam material M, is supplied at one end thereof onto the
[0026]
By the completion of the above-mentioned gelling, the air in the gelling raw material is held as bubbles. Since these cells become
[0027]
(About heating step S3)
In the heating step S3, the gelled latex foam raw material M having a required thickness is subjected to heating sufficient for the crosslinking of the raw material M to proceed sufficiently, and the crosslinking and curing reaction is advanced and completed to form the sheet-
[0028]
(About final step S4)
The final step S4, which is finally performed, is a step of performing post-processing such as cutting, inspection, and the like on the obtained sheet-
[0029]
[Modification example]
In addition to the above-described embodiment, after the gelling step S2 and before the heating step S3 is performed, when the gelling raw material is in a predetermined viscosity state, for example, a conductive material for imparting conductivity may be used. Filler, magnetic substance, antibacterial substance, antibacterial / deodorant substance, deodorant substance, form stability / shape memory substance, moisture permeation suppression / waterproof substance, temperature sensitive / heat keeping / ripening / heating / absorbing substance, luminescent / fluorescent substance A third component such as a water-repellent or oil-absorbing substance is applied to impart the function of the third component, or a required release material is used on the surface of the obtained
[0030]
When the third component or the release material is applied to the gelled latex foam raw material M, the viscosity of the surface of the latex foam raw material M is 1 to 150 Pa · sec (1,000 to 150,000 mPa · sec). (1 Pa · sec is the viscosity immediately after the start of gelation)). If the viscosity is not in the range of 1 to 150 Pa · sec, there arises a problem that the third component does not suitably adhere to the surface of the obtained
[0031]
[Experimental example]
Hereinafter, experimental examples of various physical properties of the latex foam according to the present invention will be described. In this experiment, SBR latex rubber (trade name Nipol C-4850A; manufactured by Zeon Corporation, glass transition point -47 ° C.) as the main raw material latex rubber, and SBR-based latex rubber (trade name Nipol LX430; ZEON, glass transition point 12 ° C) were used at the ratios shown in Table 1 below, and vulcanization was performed on 100 parts by weight of both latex rubbers in accordance with the latex foam production method of the present invention. 2.0 parts by weight of a vulcanizing agent (trade name: Karuizawa Sulfur; manufactured by Karuizawa Seisakusho), 1.5 parts by weight of a vulcanization accelerator (trade name: Noxera-BZ; manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) 2.5 parts by weight of FR-14; manufactured by Kao Corporation; 2.0 parts by weight of a foam stabilizer (trade name: Trimenbase; manufactured by UNIROYAL); After adding 2.0 parts by weight of Sumilizer-BHT (manufactured by Kyodo Yakuhin) to obtain a liquid raw material, a gelling agent (trade name Keifukka Soda; manufactured by Mitsui Chemicals) is added to 100 parts by weight of the liquid raw material. Air (dry air) was added so that parts by weight and a 225 ml container would be filled with 45 g of the liquid material. Latex foams according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were produced. This was processed into a size suitable for each physical property test, and the following physical property values (hardness (°), tensile strength (kPa), and adhesiveness (N)) were measured. The devices used in this experimental example are described below. As a reference example, an adhesive sheet manufactured from an acrylic resin was manufactured, and each physical property value was measured in the same manner.
[0032]
[Table 1]
[0033]
(Performed measurement and evaluation method)
-Hardness: Measured by ASKER F type based on JIS K6301 (hardness tester used: trade name; CL-150; manufactured by Kobunshi Keiki).
Tensile strength: A No. 1 test piece having a thickness of 3 mm was prepared from the obtained latex foam, and the test piece was pulled so that both ends of the test piece were separated from each other, and measured from the maximum load (N) at that time (use Tensile tester: trade name; AGS-5kNB; manufactured by Shimadzu Corporation).
・ Stickiness:
1. The obtained latex foam is cut into a size of 60 mm × 70 mm to obtain a test piece, and the test piece is fixed to a surface plate of a load cell using a double-sided tape or the like on the surface opposite to the measurement target surface of the test piece.
2. A 530 g, 50φ load weight attached to a chuck of a tensile tester (trade name: AGS-5kND; manufactured by Shimadzu Corporation) is placed on the upper surface of the test piece (surface to be measured) for 30 seconds.
3. The load weight that has become in an adhesive state on the measurement target surface is continuously pulled up at a pulling speed of 200 mm / min, and the load when the measurement target surface separates from the load weight is regarded as adhesive. The load of the load weight is to be subtracted from the measured load. Further, in the production method in this example, the obtained latex foam has two surfaces (a surface on the sheet body side: referred to as a first surface in the table) and the other surface (a surface on the sheet body side). In this case, the adhesiveness is measured for both of them.
[0034]
(result)
The obtained measurement results and the like are also shown in Table 1 above. From the results obtained, by setting the mixing ratio of the latex rubber as the main raw material and the carboxylated modified latex rubber in the range of 80:20 to 20:80, good adhesiveness, that is, from acrylic resin, A latex foam that exhibits at least about 90% of the tackiness of the produced pressure-sensitive adhesive sheet and that exhibits a tensile strength of about 2.5 to 4 times that of the pressure-sensitive adhesive sheet produced from the acrylic resin. Was confirmed. In particular, when the mixing ratio of the latex rubber as the main raw material and the carboxylated modified latex rubber is 50:50, the best adhesion is exhibited, and when both latex rubbers are 100%, the adhesion is extremely high. The low suggests that the balance between the structural sticking effect exhibited by achieving low hardness and the charge sticking effect exhibited by the presence of the modified latex rubber is important. Further, on the second surface, only 1/10 of the adhesiveness was exhibited as compared with the adhesiveness of the first surface, and it was confirmed that the surface smoothness of the latex foam obtained therefrom was also important. Note that formaldehyde, which is one of the environmentally hazardous substances, was not detected as a result of measurement according to JIS A 6921.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the latex foam and the method for producing the same according to the present invention, a natural or synthetic latex rubber which is a main material of the latex foam to be obtained, or a latex rubber obtained by mixing these, and a glass transition point thereof Is -30 ° C. or higher, and a latex foam raw material obtained by mixing with a carboxylated modified latex rubber is crosslinked and cured. It is possible to produce a latex foam exhibiting a high adhesion effect by having both the charge adhesion effect exhibited by the latex rubber and the structural adhesion effect of the latex foam.
[0036]
In addition, since the latex foam itself exhibits adhesiveness, it is possible to make use of the excellent mechanical strength of the latex foam itself. Can be greatly suppressed, and an effect of facilitating reuse can be achieved. Furthermore, since the production can be carried out by mixing the carboxylated modified latex rubber with the raw material to be used for the usual latex foam production, a suitable production can be carried out by a latex foam production apparatus or the like which has been conventionally used usually.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a surface portion of a latex foam according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between a cell diameter and a structural adhesive effect in a latex foam according to an example.
FIG. 3 is a flowchart showing a process for producing a latex foam according to an example.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a latex foam manufacturing apparatus according to an example.
[Explanation of symbols]
14 cells
22 Latex rubber
24 Modified latex rubber
M Latex foam raw material
Claims (8)
前記主原料たるラテックスゴム(22)に、ガラス転移点が−30℃以上であって、カルボキシル化させた変性ラテックスゴム(24)を混合してなる
ことを特徴とするラテックスフォーム。A latex foam material (M) obtained by mixing at least a natural or synthetic latex rubber (22) as a main raw material, a gelling agent, a foam stabilizer, and other necessary auxiliary raw materials is crosslinked and cured. In the resulting latex foam,
A latex foam comprising a mixture of a latex rubber (22) as a main raw material and a carboxylated modified latex rubber (24) having a glass transition point of -30 ° C or higher.
得られた混合ラテックスゴム100重量部に対し、気泡安定剤1.0〜5.0重量部および所要の副原料を混合して液状原料とし、
この液状原料100重量部に対し、ゲル化剤1〜10重量部を混合することでゲル化したラテックスフォーム原料(M)を得て、
前記ゲル化したラテックスフォーム原料(M)を加熱して架橋・硬化を進行させるようにした
ことを特徴とするラテックスフォームの製造方法。A latex rubber (22) composed of a natural or synthetic material or a mixture thereof, which is a main raw material, is mixed with a modified latex rubber (24) having a glass transition point of -30 ° C or higher and carboxylated,
To 100 parts by weight of the obtained mixed latex rubber, 1.0 to 5.0 parts by weight of a foam stabilizer and required auxiliary materials are mixed to form a liquid material,
A latex foam raw material (M) gelled by mixing 1 to 10 parts by weight of a gelling agent with 100 parts by weight of this liquid raw material is obtained.
A method for producing a latex foam, wherein the gelled latex foam raw material (M) is heated to promote crosslinking and curing.
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