JP6467536B1 - 剥離層形成材料および剥離紙の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの実施形態においては、上記剥離層形成材料は、下記式で定義されるチキソトロピーインデックスTIが1.80〜7.00である:
チキソトロピーインデックスTI=ηa/ηb
ここで、ηaはE型粘度計におけるずり速度5rpmでの粘度であり、ηbはE型粘度計におけるずり速度50rpmでの粘度である。
1つの実施形態においては、上記剥離層形成材料は、セルロースナノファイバーを含む。
1つの実施形態においては、上記剥離層形成材料は、上記セルロースナノファイバーにオルガノシロキサンが結合している。
本発明の別の局面によれば、剥離紙の製造方法が提供される。この製造方法は、基材紙層を構成する紙を準備すること;該紙に、上記の剥離層形成材料を直接塗布すること;および、該剥離層形成材料を硬化させて剥離層を形成すること;を含む。
本発明の実施形態による剥離層形成材料は、代表的には、剥離紙の剥離層を形成するために用いられ得る。本発明の剥離層形成材料は、チキソトロピー性を有する溶剤型、無溶剤型またはエマルション型シリコーンを含む。チキソトロピー性を有する溶剤型、無溶剤型またはエマルション型シリコーンを用いることにより、剥離層形成材料にチキソトロピー性が付与される。剥離層形成材料がチキソトロピー性を有することにより、剥離層形成材料の塗工性を悪化させることなく紙基材への浸透を抑制することができる。溶剤型およびエマルション型シリコーンでは、溶剤または水媒体を含む状態でチキソトロピー性を有すればよい。剥離層形成材料中の溶剤型、無溶剤型またはエマルション型シリコーンの含有量(溶剤型およびエマルション型は溶剤も合わせた量)は、好ましくは90重量%〜99.99重量%であり、より好ましくは92重量%〜99.98重量%であり、さらに好ましくは93重量%〜99.97重量%である。含有量がこのような範囲であれば、優れた塗工性を実現することができ、かつ、優れた剥離性能を有する剥離層を得ることができる。なお、溶剤型はシリコーンが有機溶剤で希釈された形態であり;無溶剤型はシリコーンが有機溶剤を含まない形態であり;エマルション型はシリコーンを水系媒体に乳化した形態である。これらの形態は、目的、用途等に応じて適切に使い分けられる。これらは通常の形態では剥離紙の基材紙層に容易に浸透してしまうところ、本発明によれば、これらにチキソトロピー性を付与することにより、基材紙の種類を問わず基材紙への浸透を抑制することができる。その結果、基材紙の種類を問わず、基材紙層に剥離層を直接設けることができる(すなわち、目止め層を省略することができる)。さらに、浸透を抑制するために粘度を過度に大きくする必要がないので、所望の塗工性を維持することができる。その結果、基材紙層に剥離層が直接設けられた剥離紙を簡便に製造することができる。
チキソトロピーインデックスTI=ηa/ηb
ここで、ηaはE型粘度計におけるずり速度5rpmでの粘度であり、ηbはE型粘度計におけるずり速度50rpmでの粘度である。
剥離層形成材料のTIは、好ましくは1.80〜7.00であり、より好ましくは1.85〜6.50であり、さらに好ましくは1.90〜6.00である。TIがこのような範囲であれば、基材紙への浸透の抑制と優れた塗工性とを両立することができる。
セルロースナノファイバー水分散液の水をセルロースナノファイバーが分散可能なジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒に置換した後、ベンゾイルパーオキサイドなどの有機過酸化物および不飽和二重結合基を有するポリオルガノシロキサンと混合し、不活性雰囲気下で加熱反応させた後、液中から遠心分離等を用いてセルロースナノファイバーを回収・精製する。この時、不飽和二重結合基を有するポリオルガノシロキサンの反応液への溶解性を促進するためにトルエン等のポリオルガノシロキサンを良好に溶解する有機溶媒を併用することができる。セルロースナノファイバーの有機溶媒中での濃度は、液がゲル化しない濃度である限りにおいて任意の適切な濃度が採用され得る。セルロースナノファイバーの有機溶媒中での濃度は、好ましくは0.1重量%〜5重量%であり、より好ましくは0.2重量%〜4重量%であり、さらに好ましくは0.3重量%〜3重量%である。濃度が0.1重量%未満である場合には、作製効率が不十分となる場合がある。
本発明の実施形態による剥離紙の製造方法は、基材紙層を構成する紙を準備すること;この紙に、上記のチキソトロピー性を有する剥離層形成材料を直接塗布すること;および、剥離層形成材料を硬化させて剥離層を形成すること、を含む。
文献(上田隆宣、「鉄と鋼」、Vol.79(1993)No.11) にしたがって、ブロックフィールド社 DV−III+ レオメーターを用いて21℃環境下、回転速度(ずり速度)50rpmの粘度を測定し、次いで回転速度5rpmの粘度を測定した。回転速度5rpmにおける粘度値ηaと回転速度50rpmにおける粘度値ηbとの比からチキソトロピーインデックス(TI=ηa/ηb)を算出(小数点3桁目を四捨五入)し、チキソトロピー性の指標とした。
1.簡易剥離試験
長さ100mm×幅50mm×厚さ2mmのステンレス板に市販の両面テープ(日東電工社製、「No.535A」)を貼り付けた。一方、実施例または比較例で得られた剥離紙から長さ100mm×幅20mmの測定試料を切り出した。両面テープの貼着面と反対側の剥離紙を剥離し、露出した粘着剤面に試験試料をテープ圧着ロール(井元製作所社製、「15B2」、手動式)により圧着した。試験試料を貼り付けたステンレス板を自動スライド装置のステージに固定し、試験試料の端を粘着テープにより張力計に接続した。ステージを100mm/分の速度でスライドさせて試験試料を剥離し、剥離抵抗値を張力計により測定した。試験は4回行い、その平均を本剥離試験の剥離抵抗値とした。
2.JISに準拠した剥離試験
JIS Z 0237(2009)に準拠した180°剥離試験を行った。具体的には以下のとおりである。長さ300mm×幅100mm×厚さ1mmのステンレス板に市販の両面テープ(日東電工社製、「No.535A」)を貼り付けた。貼着面と反対側の剥離紙を剥離し、露出した粘着剤面に実施例または比較例で得られた剥離紙(試験試料)をテープ圧着ロール(井元製作所社製、「15B2」、手動式)により圧着した。試験試料を貼り付けたステンレス板を測定器(島津製作所社製、精密万能試験機「AG−250kNl M1」)の下部固定治具に固定し、試験試料の下端を、粘着テープを介して測定器のロードセルに接続した。測定試料の下端を約25mm剥がし、そこを起点としてストローク量125mmの剥離試験(速度300mm/分)を行い、剥離抵抗値を測定した。データは最後の50mm分(試験試料の中央部の25mm分に相当)を採用した。試験は2回行い、その平均を本剥離試験の剥離抵抗値とした。
セルロースナノファイバー含有水系増粘剤(第一工業製薬社製、「レオクリスタI−2SX」、セルロースナノファイバー固形分2.5%)を蒸留水に入れてマグネティックスタラーで均一になるまで撹拌し、さらに、エマルション型剥離剤用シリコーン樹脂(信越化学工業社製、「KM−3951」、有効成分40%)を加えて均一になるまで撹拌した。この分散液に、硬化剤(信越化学工業社製、「CAT−PM−10A」)をシリコーン樹脂の固形分の2%の割合で混合し、エマルション系剥離層形成材料1〜7を調製した。次いで、作製した剥離層形成材料の粘度を測定し、TIを求めた。作製したエマルション系剥離層形成材料1〜7の組成、粘度値およびTIを表1に示す。チキソトロピー性のないエマルション型KM−3951はTIが1.4であったのに対し、KM−3951とレオクリスタI−2SXと水の混合液は、TIが1.8以上を示し、チキソトロピー性を示した。また、3者の混合比を変えることによりチキソトロピー性を制御できることがわかった。
疎水化セルロースナノファイバー(第一工業製薬社製、「レオクリスタN−03」、固形分5%のメタノール分散液)10gをトルエン120mlに均一に混合した後、80mlまで濃縮した。これにベンゾイルパーオキサイド0.5g(乾燥重量)とシリコーンマクロマー(アズマックス社製 MCR−M11)5gを溶解させ、窒素気流下、100℃で4時間反応させた。反応液を常温まで冷却後、エバポレーターを用いてトルエンを溜去した。残った不透明ゲル状物をヘキサン100mlに溶解させた後、遠心分離器にかけて沈殿物を得た。こうして得られた沈殿物をトルエン10mlで希釈した無溶剤型剥離剤用シリコーン樹脂(信越化学工業社製、「KNS−320A」、有効成分100%)10gに加えて、均一になるまで撹拌した後、エバポレーターで溶媒を溜去して無溶剤系の剥離層形成材料8を得た。次いで、作製した剥離層形成材料の粘度を測定し、TIを求めた。作製した溶剤系剥離層形成材料の粘度値およびTIを表1に示す。チキソトロピー性のない無溶剤型KNS−320AはTIが1.0であったのに対し、作製した溶剤系剥離層形成材料はTIが1.9を示し、チキソトロピー性を示した。
上記で得られた剥離層形成材料2、4、5、8、9および10を、それぞれA5サイズの艶紙またはクラフト紙に硬化後の塗布量が1g/m2になるようにバーコーターを用いて塗布した。塗布した剥離層形成材料を80℃で15分加熱して硬化させて剥離層を形成し、剥離層形成前後の重量から剥離層量を算出した。
剥離紙の断面を切り出し、JEOL製「EX−230 EDS」を用いて試料断面の元素マッピングを行って、断面におけるケイ素の分布を調べることにより剥離層形成材料の紙への浸透状態を分析した。浸透状態の評価は、以下のようにして行った:試料断面の塗布面側を基準にし、塗布面から裏面にかけて断面を順番にエリア1、エリア2、エリア3、エリア4およびエリア5に5分割して、ケイ素がどのエリアまで分布しているか観察することによって浸透状態を評価した。
分析の結果を表1に示す。TIと断面のケイ素分布を照らし合わせてみると、TIが小さい場合には、ケイ素は基材紙断面の中ほどから全面に分布しており、剥離剤形成材料が塗布面に対して基材紙の中ほどから裏面まで浸透していることが判った。一方、TIが大きい場合には、ケイ素は基材紙断面の上部に分布しており、剥離剤形成材料は紙の上部(塗布面)に留まっていることが判った。剥離剤形成材料のチキソトロピー性が、剥離剤形成材料の紙への浸透を抑制していると考えられる。
剥離層形成材料2を用いた剥離紙を作製し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。剥離層は艶紙およびクラフト紙の何れでも紙の上部(塗布面)に局在していた。簡易剥離試験では、テープは、艶紙を用いた剥離紙で0.019Nと非常に小さな剥離力で剥がれ、クラフト紙を用いた剥離紙では測定できないほど弱い力で剥がれた。JISに準拠した試験でも、0.0045Nという非常に小さな力で剥がれた。
剥離層形成材料にセルロースナノファイバー含有水系増粘剤(レオクリスタI−2SX)を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、剥離紙を作製し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。簡易およびJIS準拠剥離試験の何れにおいても、テープを剥がす力は実施例1よりも大きかった。特にクラフト紙を用いた剥離紙ではベースの紙の破壊が起こり、剥離紙表面に有効な剥離層が形成されていないと考えられる。以上の結果から、剥離層形成材料のチキソトロピー性は、紙への浸透を抑制するだけでなく、クラフト紙のような表面の粗い紙では剥離層形成に有効に機能することを示唆している。
剥離層形成材料に無溶剤型シリコーン樹脂KNS−320Aを用いたこと以外は実施例1と同様にして、剥離紙を作製し、剥離試験を行った。結果を表1に示す。
Claims (4)
- チキソトロピー性を有するエマルション型シリコーンを含み、下記式で定義されるチキソトロピーインデックスTIが3.1〜4.2である、剥離層形成材料:
チキソトロピーインデックスTI=ηa/ηb
ここで、ηaはE型粘度計におけるずり速度5rpmでの粘度であり、ηbはE型粘度計におけるずり速度50rpmでの粘度である。 - セルロースナノファイバーを含む、請求項1に記載の剥離層形成材料。
- 前記セルロースナノファイバーにオルガノシロキサンが結合している、請求項2に記載の剥離層形成材料。
- 基材紙層を構成する紙を準備すること、
該紙に、請求項1から3のいずれかに記載の剥離層形成材料を直接塗布すること、および
該剥離層形成材料を硬化させて剥離層を形成すること、
を含む、剥離紙の製造方法。
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