JP2006529001A - 熱活性化可能で除去可能な接着テープ - Google Patents

熱活性化可能で除去可能な接着テープ Download PDF

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Abstract

本発明は、本発明は、活性化温度未満の温度で接合品にしっかり接着することができ、容易には剥離も除去もできないが、活性化温度を超える温度で、実質的に接合品に接着剤残渣を残すことも接合品を損傷することもなく、容易に剥離することができる接着テープを提供する。

Description

本発明は、活性化温度未満の温度では被着体にしっかり接着し、活性化温度を超える温度に加熱すると被着体の表面を損傷したり残留物を残すことなく容易に剥離することができる接着テープに関する。
現在、広範囲の接着テープが多数の用途における使用に利用可能である。これまで様々な目的に従って、様々な基材および接着剤層を含む接着テープが提案され、実用化されてきた。近年、「剥離可能な接着テープ」が開発されてきた。剥離可能な接着テープは、延伸して、接合した基材を損傷することなく、接合した基材から剥離することができる。このような剥離可能な接着テープは、その剥離可能性のため様々な用途に実用化されてきた。
例えば、特表平6−504077号公報(国際公開第92/11333号パンフレット)は、基材、および基材の主面のうちの少なくとも一面の上に形成された感圧性接着剤層を含むテープを開示している。開示されたテープは、接合品に強力に接着することができ、接合品の表面から約35°未満の角度で延伸したとき接合品を損傷することなく剥離することができる。開示されたテープの基材は、ポリオレフィン、ビニルコポリマー、オレフィン性コポリマー、アクリルポリマーなどで形成されている。これらの基材は、ヤング率が2,500psiから72,500psi(1.7×107Paから5.0×108Pa)、延伸後の弾性回復率が約50%未満、縦方向の破断点伸びが少なくとも約150%である。
少なくとも2個の物品を接合させて1ユニットにするための別の接着テープが、特表平6−509536号公報に開示されている。このテープは、基材、および基材の主面のうちの少なくとも一面の上の感圧接着テープを含む。開示されたテープは、支持体(接合品)にしっかり接着することができ、延伸させた後に粘着性でなくなる。開示されたテープの基材は、ヤング率が2,500psiから10,000psi、破断点伸びが少なくとも150%、延伸後の弾性回復率が約50%未満である。
特表平9−502213号公報(国際公開第95/06691号パンフレット)は、基材、および基材の表面のうちの少なくとも一面に塗布された第1感圧性接着剤を含む別の接着テープを開示している。開示されたテープは、接合品に強力に接着することができ、接合品の表面から約35°未満の角度で引っ張ると、破壊することなく、感圧性接着剤の残渣を接合品に残すことなく剥離することができる。開示されたテープの基材は、厚さ30ミルから1,000ミルの発泡層を含み、縦方向の破断点伸びが50から1,200%である。
さらに別の接着テープが、特開2002−167558号公報に開示されている。開示された接着テープは、基材、および基材の表面のうちの少なくとも一面に形成された接着剤層を含む。開示された接着テープは、接着強さが高く、接着剤を残すことなく剥離することができる。開示された接着テープの基材は、降伏点応力、または比例限度応力が20N/15mm以下と低く、破断点伸びが少なくとも30N/15mmと高い。
従来技術の上記の接着テープは、接着テープを、通常の使用条件、すなわち室温で延伸したとき接合品を損傷することなく接合品から剥離できるように設計されている。残念なことに、上記の接着テープを使用して、接合基材(例えば、建物の壁)に比較的重い物体(例えば、額縁、彫刻、または他の芸術作品)を接着接合させる場合、比較的重い物体は、接着テープを室温で伸張させ、物体と、接合基材との接着剤接合を低下させる恐れがあり、物体が、接合基材に沿って所望の位置から落下することになる。したがって、上記の接着テープの延伸強さを超える重い物体を上記の接着テープとともに使用することはできない。上記の接着テープは、室温で容易に延伸することができ、このような重い物体を、接合基材に長期間安定に固定するには適していない。
本発明は、従来技術の上記の接着テープの上記に指摘した欠陥のうちの1つ以上に対処する接着テープに関する。本発明の接着テープは、温度によって制御される延伸特性を有する。室温、または活性化温度未満の温度で、本発明の接着テープは、延伸の程度が比較的低い。しかし、活性化温度を超えた温度で、本発明の接着テープは、延伸の程度が増大し、接合基材に残渣を残すことなく、接合基材から接着テープを剥離することができる。その熱活性化可能な延伸特性を考慮すれば、本発明の接着テープは、重い物体の重量によって歪むことなく、重い物体を、接合基材に長期間、室温で安定に固定することができる。
したがって、本発明の一目的は、活性化温度未満の温度(例えば、室温)では容易に延伸することができず、剥離することもできないが、活性化温度を超える温度に加熱されると、伸張することができ、残渣を残すことなく接合品から容易に剥離することができる接着テープを提供することである。
上記に記述する目的を実現するために、本発明は、活性化温度未満の温度で弾性率が少なくとも7.0×108Paであるが、活性化温度を超える温度で弾性率が5.0×108Pa以下、破断点伸びが少なくとも150%であるフィルム基材と、このフィルム基材の表面の少なくとも一面に被着させた接着剤層とを含む接着剤フィルムを提供する。通常は、活性化温度は、約25℃から約100℃である。望ましくは、活性化温度は室温を超え、より望ましくは約50℃から約100℃である。
本発明による接着テープの基材は、活性化温度未満の温度で弾性率が少なくとも7.0×108Paであるので、延伸は困難であり、剥離させることができない。接着テープを剥離させるために、テープを、活性化温度を超える温度に加熱する。活性化温度を超えると、基材は、弾性率が5.0×108Pa以下、破断点伸びが少なくとも150%である。その結果、接着テープを延伸することができ、かつどんな残渣も接合品に残すことなく容易に剥離することができる。
したがって、例示的な一実施形態では、本発明は、(i)約25℃から約100℃の範囲の活性化温度を下回る温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)前記活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)前記活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であり、脂肪族ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボナート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、1種以上の形状記憶樹脂、またはその組合せを含むフィルム基材;およびフィルム基材の少なくとも一表面上に被着させた第1接着剤層を含む接着テープを対象とする。
別の例示的実施形態では、本発明は、1つ以上の個別の層を有し、(i)約25℃から約100℃の範囲の活性化温度を下回る温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)前記活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)前記活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であるフィルム基材;フィルム基材の少なくとも一表面上に被着させた接着剤層;およびフィルム基材内またはその上に被着させた、変色温度に暴露されると変色する示温材料を含む接着テープに関する。
さらに別の例示的実施形態では、本発明は、(a)(i)活性化温度未満の温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であるフィルム基材を含む接着テープを約25℃〜約100℃の範囲の活性化温度より高い温度に加熱するステップと、(b)接着テープを接合品から、接合品上の接合面に対して35°までの角度で剥離するステップとを含む接着テープを接合品から剥離する方法に関する。
図1は、例示的な本発明による接着テープの断面図である。本発明による接着剤フィルム1は、フィルム基材2、およびフィルム基材2の表面のうちの少なくとも一面上に被着させた接着剤層3を含む。図示していないが、第2接着剤層を、接着剤層3と反対側のフィルム基材2の表面上に、すなわちフィルム基材2の両面上に被着させてもよい。
フィルム基材2は、活性化温度未満の温度で弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、活性化温度を超える温度で弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ前記活性化温度を超える温度で破断点伸びが少なくとも150%である。いくつかの実施形態では、フィルム基材2は、活性化温度未満の温度で弾性率が少なくとも8.0×108Pa(または少なくとも9.0×108Pa、または少なくとも1.0×109Pa)であり、活性化温度を超える温度で弾性率が5.0×108Pa以下(または1.0×108Pa以下、または5.0×107Pa以下、または1.0×107Pa以下、または5.0×106Pa以下)である。いくつかの実施形態では、フィルム基材2は、活性化温度を超える温度で破断点伸びが少なくとも200%、少なくとも300%、少なくとも400%、少なくとも500%、または少なくとも600%である。通常は、活性化温度は、約25℃から約100℃である。活性化温度は、フィルム基材2の材料、および構造に応じて異なる。上記の弾性率の値は、レオメトリックサイエンス(Rheometric Science Inc.)の製品レオメトリック(Rheometric)RSA IIレオメータを使用して、引張りモードで周波数1Hzで測定を実施することによって得られ、破断点伸びの値は、幅5mm、長さ25mmの試料を引張り速度300mm/分で測定することによって得られる。
上記の特性を有するフィルム基材を形成することができる材料である限り、フィルム基材2を形成するためにどんな材料でも使用することができる。フィルム基材2を形成するのに適した材料の例には、脂肪族ポリエステル、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリカーボナート(PC)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET−G)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリアミド樹脂、およびポリフッ化ビニリデンが含まれるが、これらに限定されない。これらの材料は、結晶化度が低いことが好ましい。本明細書では、結晶化度の低い所与のポリマーとは、結晶化度約80%未満を意味する。上記に述べたポリマー材料のいくつかについては、所望の程度の結晶化度とは、約50%未満、または約30%未満、さらには約20%未満である。結晶化度は、例えば、他のモノマーとのコポリマーを形成すること、または材料を非延伸処理にかけることによって低減することができる。結晶化度は、知られている技法を使用して測定することができる。本発明では、株式会社リガク(Rigaku Corporation)から市販されているモデル番号RINT1200などのX線回折装置を使用して、結晶化度を測定する。
適切な脂肪族ポリエステルには、以下の材料:(1)ポリ乳酸またはポリヒドロキシカプロン酸のホモポリマーから、乳酸と他の脂肪族ヒドロキシカルボン酸とのコポリマーに及ぶ脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸、(2)乳酸単位、脂肪族多価カルボン酸単位、および脂肪族多価アルコール単位を含む脂肪族ポリエステル、(3)乳酸単位および多官能性多糖を含む脂肪族ポリエステル、(4)ポリブチレンサクシナートなどの脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールの脂肪族ポリエステル、および(5)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と、上記に記述する脂肪族ポリエステルのいずれかとの混合物が含まれるが、これらに限定されない。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と脂肪族ポリエステルがコポリマーとして存在する場合、そのコポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー、ブロックコポリマー、またはグラフトコポリマーとすることができる。上記の混合物には、上記のポリマーもしくはコポリマーを含むポリマーブレンドまたはアロイが含まれる。
適切なポリ乳酸には、構成単位のすべてがL−乳酸からなるポリ(L−乳酸)、および構成単位のすべてがD−乳酸からなるポリ(D−乳酸)、およびL−乳酸単位およびD−乳酸単位が様々な比率で存在するポリ(DL−乳酸)が含まれる。乳酸単位のみからなる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸以外の適切な脂肪族ヒドロキシカルボン酸の例には、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などが含まれる。これらの脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、単独でホモポリマーとして、または互いとのもしくは乳酸とのコポリマーとして使用することができる。
ポリ乳酸は、結晶化度が低いことが好ましく、より具体的には結晶化度が80%以下である。結晶化度が高い場合、高温での弾性率は低下する。乳酸のコポリマーの場合、D−乳酸の比率は、コポリマーを形成するために使用されたモノマーの全モル数に対して40mol%以下であることが好ましい。D−乳酸の比率が40mol%を超える場合、ポリ(DL−乳酸)の分子量は著しく低下する。フィルム基材を構成する材料の分子量は、10,000以上であることが好ましい。というのは、分子量が10,000より小さい場合、十分なフィルム強度を得ることができないからである。
ポリ乳酸の一例は、ラクティ(LACTY)9800という商品名(商品名)で株式会社島津製作所(Shimazu Seisakusho K.K.)から市販されている重量平均分子量120,000の非晶質ポリ乳酸(a−PLA)である。このポリ乳酸は、(i)活性化温度(Ta)が50℃、(ii)25℃での弾性率が1.7×109Pa、かつ(iii)60℃での弾性率が5.6×106Pa、破断点伸びが650%である。したがって、ポリ乳酸を使用してフィルム基材を形成すると、フィルム基材についての上記の特性が実現される。すなわち、フィルム基材は、(i)活性化温度未満の温度で弾性率が7.0×108Pa以下、(ii)活性化温度を超える温度で弾性率が5.0×108Pa以下、かつ(iii)活性化温度を超える温度で破断点伸びが少なくとも150%である。フィルム基材2を構成している材料がそれ自身で上記の特性を発揮する場合、その材料を使用してフィルム基材2を形成することができる。あるいは、上記の特性を実現するように、コポリマーを構成しているモノマーの種類、またはその構成比を調整することができる。
一般に「形状記憶樹脂」と呼ばれる他の材料を、単独で、または上記の材料と組み合わせて使用して、フィルム基材2を形成することができる。適切な形状記憶樹脂には、ポリイソプレン系樹脂、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリノルボルナン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素含有樹脂、ε−ポリカプロラクトン、ポリアミド樹脂などが含まれるが、これらに限定されない。他の樹脂を、形状記憶樹脂とブレンドして、後者の特性を改善することができる。形状記憶樹脂の具体的な市販品の例には、(1)クラレ(Kuraray Co)から市販の融点67℃の結晶性ポリイソプレ系樹脂であるトランス−ポリイソプレン(TPI);(2)アスマー(ASMER)という商品名で旭化成(Asahi Kasei Co.)から市販されている、スチレン単位および結晶性ブタジエン単位からなるスチレン−ブタジエンコポリマー;(3)NPRソレックス(NPRSOREX)という商品名で日本ゼオン(Nippon Zeon Co.)から市販されている、シクロペンタジエンモノマー単位およびエチレンの開環重合から得られたポリノルボルナン系樹脂;および(4)MM−2500、MM−3500、MM−4500、およびMM−5500という商品名で三菱重工業(Mitsubishi Heavy Industry Co)から市販されている、ポリウレタン樹脂を形成するために使用される硬質および軟質セグメントに応じてTgが−30℃から70℃のポリウレタン樹脂が含まれるが、これらに限定されない。
上記に述べたように、活性化温度は、通常は約25℃から約100℃である。フィルム基材2を形成するのに適した上記の材料のいくつかの活性化温度を、下記の表1に示す。
Figure 2006529001
活性化温度は、室温を超えることが望ましく、約50℃から約100℃がより望ましく、約50℃から約75℃、または約50℃から約60℃がさらに望ましい。
上記に記述した材料で形成される単層構造に加えて、フィルム基材は、様々な材料の層を積み重ねることによって形成される多層構造を有することができる。フィルム基材の全厚(すなわち、フィルム基材を形成するために使用された複数のフィルム層の厚さの総和)は、用途に応じて広範囲となり得るが、一般には約10μmから約1mm、好ましくは約10μmから約250μm、より好ましくは約30から約100μmである。フィルムの厚さが10μmより小さい場合、フィルム基材は薄すぎて、十分な引張り強さを維持することもできず、本発明の実際の用途に耐えることができる剛性を発揮することもできない。フィルムの厚さが1mmを超える場合、接着剤フィルムを接合品から剥離する(すなわち、除去する)ステップが、フィルム基材の引張り強さが高いため実質的に困難になる。
本発明の一実施形態では、接着テープは、多層構造を有し、およびフィルム基材2上に積み重ねられた第2フィルム材料(すなわち、上記の熱活性化可能な特性を有していないフィルム材料)の層を含む。この追加の層は、フィルム基材2と接着剤層3の間に挟むことも、あるいは接着剤層3と反対側のフィルム基材2上に配置することもできる。これら第2フィルム材料は、活性化温度より低い温度(25℃、例えば)で弾性率が7.0×108Pa以下、破断点伸びが少なくとも約50%とすることができる。第2フィルム材料の例には、ポリエチレン(例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、および直鎖超低密度ポリエチレン)、ポリプロピレン、およびポリブチレン;酢酸ビニルなどのビニルコポリマー;エチレン−メタクリラートコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、およびエチレン−プロピレンコポリマーなどのポリオレフィン系コポリマー;アクリルポリマーおよびコポリマー;ならびにその混合物が含まれる。この層が存在する場合、その厚さは、約10から約250μmであることが好ましい。
本発明の別の実施形態では、接着テープは多層構造を有し、フィルム基材2、および発泡層の形の追加の層を含む。発泡層は、上記のフィルム基材材料のうちの1つ以上を、起泡剤を使用して発泡させることによって生成することができる。発泡層の厚さは、約1から約2mmであることが好ましい。
弾性率などフィルム基材の特性を調整するため、様々な有機および無機充填剤をフィルム基材に所望どおりに分散することができる。フィルム基材を形成するために使用された樹脂材料とは異なる材料を、有機充填剤として使用することができる。炭酸カルシウム、酸化チタン、およびシリカを、無機充填剤として使用することができる。
フィルム基材に含まれる有機または無機充填剤は、様々な形状、およびサイズとすることができる。有機または無機充填剤は、球状粒子または針状結晶の形状、あるいは球状粒子に類似した形状を有することが好ましい。サイズは、広範囲となり得るが、サイズは、一般に約1から約20μmである。針状様ひげ結晶の場合、例えば、サイズは、比較的細いことが好ましく、長さは、好ましくは約1から約15μmの範囲内、より好ましくは約10μmである。使用する充填剤のサイズが1μmより小さい場合、充填剤添加の効果を得るためには多量の充填剤が必要になる。サイズが20μmを超える場合は、フィルム形成中に、また得られるフィルムに悪影響を与える可能性が高い。
上記の充填剤は、樹脂フィルム中に、広範囲になる量で存在することができる。しかし、一般に、充填剤は、約5から約50wt%の範囲内で存在することが好ましい。充填剤の量が5wt%より少ない場合、充填剤添加の効果は実現不可能である。充填剤の量が50wt%を超える場合は、フィルム形成中に、また得られるフィルムに悪影響を与える可能性が高い。一般に、充填剤の量は、約10wt%であることが好ましい。
フィルム基材は、任意の色に着色することができる。フィルム基材を着色すると、着色フィルム基材を含む接着剤フィルムの取扱いが改善される。適用される色は、単色であってもよく、または意匠性を向上させるため2種以上の色の組合せであってもよい。
フィルム基材2は、樹脂フィルムを生成するためにかつて一般に使用されてきた技術を使用して生成することができる。例えば、押出方法または溶液流延方法によって、フィルム基材2を生成することができる。複合構造を有するフィルム基材の場合、第1および第2樹脂フィルムの樹脂材料を、適切なダイから同時に押出し、続いて延伸した。あるいは、各樹脂フィルムを前もって生成した後、樹脂フィルムを積み重ね、互いと熱融着させる。樹脂フィルムを接着剤によって互いに接合させることもできる。
フィルム基材2の表面の少なくとも一面に塗布する接着剤層3は、接着テープの分野で通例的に使用されている様々な接着剤で形成することができる。本発明における使用に適した接着剤の例には、天然ゴム、オレフィン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリウレタン、スチレン−イソプレン−スチレンおよびスチレンブタジエン−スチレンブロックコポリマーなど粘着性付与剤が添加されたゴム系接着剤、アクリル酸イソオクチルとアクリル酸の(放射線重合、溶液重合、懸濁重合、または乳化重合が可能である)コポリマーなど粘着性付与剤が添加されたまたは添加されていないアクリル接着剤、シリコーン系接着剤などが含まれるが、これらに限定されない。上記に挙げた接着剤のうち、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、および合成ゴム系接着剤が特に有用である。特に有用な追加の接着剤には、エチレン−酢酸ビニル系コポリマー接着剤系、またはポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系の熱可塑性接着剤などが含まれる。
上記の接着剤は、スピンコーティング方法、ナイフ塗布方法、ダイ塗布方法、またはスクリーン印刷方法など通例のコーティング技術に従って塗布する。接着剤を、フィルム基材の表面の片面または両面に塗布し、次いで熱風乾燥、紫外線硬化、電子ビーム硬化などを施すことができる。接着剤を塗布するフィルム基材の表面は、接着剤の塗布および被着を促進するように下塗り処理などの前処理を施すことが好ましい。接着剤層の厚さは、接着テープの所望の特性、および他の要因に従って広範囲になり得るが、一般に約10から約100μmの範囲内である。接着剤層の表面は、剥離ライナを有してもよく、あるいは接着剤層の偶発的接着を保護するために接着剤の分野で通例として使用されている他の離型処理にかけてもよい。
剥離時の取扱いを改善するために、本発明の接着テープは、その一端面上にタブを備えることが好ましい。さらに、加熱中に接着テープ温度が活性化温度を超えたことを示すために、示温材料の粒子をフィルム基材の材料と混合することが好ましく、あるいは示温材料の層をフィルム基材上に被着させることが好ましい。示温材料がフィルム基材材料の活性化温度以上の変色温度で変色または着色することが望ましい。例えば、本発明における使用に適したいくつかの示温材料は、約60℃から約100℃の変色温度で変色または着色する。示温材料は、約60℃から75℃の変色温度で変色または着色することが望ましい。
示温材料の例には、高級脂肪酸エステル、コレステロールのヨウ化水銀錯体、ビアントロン、シアニン顔料、スピロフラン系化合物、トリフェニルメタン系Ca塩およびMg塩など温度に応じて色が可逆的に変化する有機化合物のサーモクロミック材料、ならびにコバルト、ニッケル、鉄、銅、クロム、マンガン、および鉛など温度に応じて色が非可逆的に変化する示温材料が含まれるが、これらに限定されない。本発明の接着剤フィルムに悪影響を与えず、接着剤フィルムの分野で一般に使用される耐UV性層、防湿層などを、本発明の接着剤フィルム上にさらに被着させることができる。
接着テープを接合品に貼り付けた後、本発明による接着剤フィルムは、活性化温度未満の温度、通常は約25℃から約100℃の温度範囲内で、接合品から容易に剥離することはできない。接着テープを剥離するために、接着テープを活性化温度より高い温度に加熱し、接着剤層を有していない接着テープの部分(すなわち、非接着剤部分)を接合面から35°以内の角度で、好ましくは10°以下の角度で伸張する必要がある。この技法を使用して、接着剤が塗布された接着剤部分を簡単に容易に剥離することができる。さらに、剥離中、接着剤は、基材と一緒のままであり、接合品の表面上には残らない。
非常に伸張された接着テープを小角度で剥離すると、「鋭角」型の亀裂の成長が起こることは、本発明の特徴である。鋭角亀裂の発生は、ガラス質材料の破壊と同様に、少量の接着剤材料が存在する亀裂の前面部(ここでは、応力が散逸する)において応力集中が生じることを示している。亀裂の前面部における強力な応力集中は、接着剤のいわゆる「脆性層剥離破壊」を招く。このような破壊は、低エネルギーが接着剤材料で散逸するため、通常は制限された力で界面上に生じる。
一方、剥離角が大きい場合、すなわち剥離角が一般に35°より大きい場合、支持体は伸張せず、接着剤は繊維化され、凝集破壊を受けやすい。亀裂が、ガラス質材料の破壊に類似した「鋭角」亀裂の前に生じる。このモデルで観察された接着剤の大角度での繊維化は、ガラス質材料で観察されたフィブリルの破壊に類似したエネルギーの散逸機構として有用である。エネルギー散逸が大きければ、剥離抵抗が大きくなる。したがって、テープを除去する(すなわち、剥離する)のに必要な力はより大きくなる。エネルギー散逸に必要な材料の量が多くなれば、上記の応力集中は小さくなる。接着剤フィラメントの凝集破壊が存在すると、接着剤残渣が接合品表面上に残され、表面の損傷が起こる。
本発明による接着テープは、以下の分野:(1)塗装された壁シート、壁紙、石膏、コンクリート、ガラス、金属、およびプラスチックを含めた表面への取付用途;(2)壁吊下げ、ディスペンサ、ワイヤクリップ、車体側面成形、ハンドバッグおよびバスケット、道路標識およびサイン、車マーキング、輸送マーキングなどを含めた標識、および反射シート;(3)結合または組立て用途;(4)下張りクッションおよび消音シートなどクッションまたは消音用途;(5)箱クロージャー、食品用クロージャー、および飲料容器などの容器クロージャー、おむつクロージャー、手術ドレープクロージャーなどのクロージャー用途;および(6)値札、または容器の識別ラベルを含めて除去可能なラベルが含まれるが、これらに限定されない様々な分野で使用することができる。
特に本発明による接着テープを使用すると、通常のテープの場合必要とされるように高い破断強さおよび低い伸びが室温で必要とされる場合でさえ、接着テープを加熱することによって接合品を損傷することなく引張剥離を実現することができる。さらに、本発明による接着テープを室温で十分に使用することができる。かつてこのような接合組立てが困難であったけれども、接着剤層を両面に有する本発明の接着テープを使用すると、接着テープを使用して、枠などある重量を有する壁面上の展示品目を保持することができる。加熱する場合、壁および展示品目を損傷することなく、接着テープを容易に除去することができる。接着テープは、室温で高い弾性率を有するので、接着テープは、長期間展示された場合でさえ伸張せず、展示品目を長期間安定に維持する。
本発明による接着テープを使用する場合、室温など通常の条件下では、意図的にでさえ接着テープを接合品から容易に除去することはできない。盗難防止センサ用の取付テープとして使用する場合、本発明の接着テープは、そのタブ部分を引っ張るときでさえ、容易に剥離することはできない。しかし、ドライヤなどの使用によってテープを加熱すると、接着テープは除去可能になる。したがって、本発明の接着テープを盗難防止用途に使用して、公共施設での窃盗、および一時的な展示品目(例えば、花瓶、彫刻など)の破壊を防止することができる。家庭薬を収納するための救急キットと組み合わせて使用する場合、本発明の接着テープは、子供が救急キットを容易に開き、収納された薬を誤って服用しないようにすることができる。
多数のシールした箱を開く場合、または段ボール箱をリサイクルシートとして再使用する場合、接合されたシートを除去するために多大な労力、時間、およびコストが必要である。しかし、本発明の接着テープを使用すると、除去が必要な場合だけ接着テープを再剥離することができる。したがって、自動化、および労力の省力化を実現することができる。基材は、高弾性率であり、硬質であるので、本発明の接着テープは通常のテープと同様に正確さを必要とする、自動車および交通サインをマスキングするのに使用することができる。使用後に、接着剤残渣を残すことなく、接着テープを容易に剥離することができる。したがって、自動化、および労力の省力化を実現することができる。
下記の実施例を参照して本発明を説明する。しかし、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではないことを理解されたい。
下記の実施例に使用するため、以下の基材を調製した。
フィルムa:
ラクティ(LACTY)9800という商品名で島津製作所(Shimazu Seisakusho Co.)から市販されている重量平均分子量120,000の非晶質ポリ乳酸樹脂(a−PLA)を150℃に加熱し、溶融し、流延して、厚さ190μmのフィルムを得た。
フィルムb:
AEROSIL(登録商標)200という商品名で日本アエロジル(Japan Aerosil Ltd.)から市販されている平均一次粒径が約12nmの親水性非晶質シリカ粒子20重量部を、ラクティ(LACTY)9800ポリ乳酸樹脂100重量部に添加した。ブラベンダーミキサを使用して、混合物を150℃、30rpmで混練して、充填剤含有ポリ乳酸樹脂を得た。樹脂を150℃に加熱し、溶融し、流延して、厚さ220μmのフィルムを得た。
フィルムc:
ラクティ(LACTY)9031という商品名で島津製作所(Shimazu Seisakusho Co.)から市販されている重量平均分子量143,000の結晶性ポリ乳酸樹脂(c−PLA)を150℃に加熱し、溶融し、流延して、厚さ80μmのフィルムを得た。得られたフィルムは非晶質だった。
フィルムd:
ビニルホイル(VINYLFOIL)という商品名で三菱樹脂(Mitsubishi Plastics、Inc.)から市販されている厚さ100μmの硬質ポリ塩化ビニル(PVC)フィルムを、伸張することなく使用した。
フィルムe:
ノバクリア(NOVACLEAR)という商品名で三菱化学(Mitsubishi Chemical Co.)から市販されている厚さ250μmの非晶質ポリエチレンテレフタレート(a−PET)フィルムを使用した。a−PETは、重量平均分子量が20,000であった。
フィルムf:
三協化学(Sankyo Chemical Co. Ltd.)から市販されている厚さ100μmのグリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PET−G)フィルムを使用した。
フィルムg:
三協化学(Sankyo Chemical Co. Ltd.)から市販されている厚さ100μmのポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルムを使用した。
フィルムh:
ダイフェラミン(DAIFERAMIN)MAU−4308HVという商品名で大日精化工業(Dainichiseika Color & Chemicals Co. Ltd.)から市販されているポリウレタンポリマー溶液を剥離ライナ上に被覆し、100℃で乾燥させて、厚さ100μmのフィルムを形成した。
フィルムi:
ヒシレックス(HISHIREX)502−ASという商品名で三菱樹脂(Mitsubishi Plastics、Inc.)から市販されている収縮用ポリ塩化ビニルフィルムを、水温100℃の熱水で約10秒間収縮して、厚さ50μmのフィルムを形成した。
実施例1
フィルムa〜iの弾性率を、レオメトリック(Rheometric)RSA II(レオメトリックサイエンス(Rheometric Science Inc.)の製品)を使用して、引張りモードで周波数1Hzおよび温度25℃から200℃で測定した。測定結果を図2に示す。図2に示すように、フィルムa〜iでは、温度が約45℃から約150℃に上昇するにつれて、弾性率が急激に低下した。図2に示すデータから、各フィルムについて活性化温度(Ta)を決定する。各フィルムについて活性化温度(Ta)は、弾性率が7.0×108Pa未満に低下した温度であり、この温度は、5℃に最も近い倍数に丸める。
下記の表2は、フィルムa〜iのそれぞれについて活性化温度(Ta)を提供している。
Figure 2006529001
下記の表3は、各フィルムについて、図2に含まれているデータに基づいて活性化温度を下回る温度およびそれを超えた温度におけるフィルムa〜iのそれぞれの弾性率データを提供する。
Figure 2006529001
実施例2
図3に示すような構造を有する接着テープは、以下の手順を用いて生成した。フィルムaをフィルム基材2として使用した。フィルムaの表面のうちの一面をコロナ処理した後、処理後の表面に下塗り層4を塗布した。下塗り層4は、K−500という商品名で3Mカンパニー(3M Company)から市販されている接着促進用塩素化ポリプロピレントルエン溶液であった。
接着剤層3を以下の通り調製した。以下の材料を混合して、ゴム系接着剤を含有するトルエン溶液を生成した。
接着剤層3組成
フィナプレン(FINAPRENE)(登録商標)411 13.176部
ソルプレン(SOLPRENE)(登録商標)1205 7.095部
ピコライト(PICCOLYTE)(登録商標)A−135 20.070部
シェルフレックス(SHELLFLEX)(登録商標)371 2.027部
エタノックス(ETHANOX)(登録商標)330 0.405部
トルエン 57.027部
フィナプレン(FINAPRENE)(登録商標)411は、フィナオイルアンドケミカル(Fina Oil and Chemical Co.)から市販されているスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーである。
ソルプレン(SOLPRENE)(登録商標)1205は、インダトラスネグロメックス(Indutrus Negromex Co.)から市販されているスチレンブタジエンブロックコポリマーである。
ピコライト(PICCOLYTE)(登録商標)A−135は、ハ−キュリスケミカル(Hercules Chemical Co.))から市販されている粘着性付与剤である。
シェルフレックス(SHELLFLEX)(登録商標)371は、シェルケミカル(Shell Chemical Co.)から市販されているナフタレン系オイルである。エタノックス(ETHANOX)(登録商標)330は、エチル(Ethyl Co.)から市販されているフェノール系抗酸化剤である。
ゴム系接着剤を含有するトルエン溶液を、トランスファーフィルム(transfer film)上にナイフ塗布した。乾燥した後、得られた接着剤層3は、厚さが70μmであった。接着剤層3を、トランスファーフィルムから下塗り層4上に移送した。掴みタブとして使用するための長さ15mmのPETフィルム5を、接着剤層3に貼り付けた。フィルムaの反対側の表面上に、サーモペイント(THERMOPAINT)R−6という商品名で日油技研工業(Nichiyu Giken Kogyo Co. Ltd.)から市販されている示温材料を被覆した。示温材料は、60℃で着色した。
実施例3
フィルムaの代わりにフィルムbを使用した点を除いて実施例2で概説したような手順を用いて、接着テープ試料を生成した。
実施例4
ゴム系接着剤の代わりにアクリラート接着剤を使用した点を除いて実施例2と同様にして、接着テープを調製した。接着剤組成物は、以下の手順を用いて調製した。以下の成分を、ガラス製耐圧びん中に入れた。
接着剤層3組成
アクリル酸2−エチルヘキシル1 92部
アクリル酸2 8部
酢酸エチル 233.3部
1 株式会社日本触媒(K.K. Nippon Shokubai Sha)から市販
2 和光純薬工業(Wako Junyaku Kogyo Sha)から市販
上記の混合物を、0.15部の2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(Wako Junyaku Kogyo Sha)から市販)とともに仕込んだ後、窒素ガスシステムをガラス製耐圧びんに取り付けた。そのシステムに、不活性ガス導入管を使用して窒素ガスを約10分間導入した。窒素でパージした後、ガラス製耐圧びんのキャップを元に戻した。重合は、ガラス製耐圧びんを用いて、恒温水槽内で温度50℃、20時間実施した。得られたアクリルポリマー接着剤酢酸エチル溶液を、トランスファーフィルム上にナイフ塗布した。乾燥した後、得られた接着剤層3は、層の厚さが70μmであった。
実施例5
フィルムaの代わりにフィルムdを使用した点を除いて実施例2で概説したような手順を用いて、接着テープ試料を生成した。
実施例6
フィルムaの代わりにフィルムeを使用した点を除いて実施例2で概説したような手順を用いて、接着テープ試料を生成した。
実施例7
フィルムaの代わりにフィルムhを使用した点を除いて実施例2で概説したような手順を用いて、接着テープ試料を生成した。
実施例8
接合基材から実施例2〜7の接着テープを除去するために必要とされた剥離力の量は、以下の手順を用いて測定した。
引張/剥離試験1:
各接着テープを、まず幅15mm、長さ50mm、タブ長さ15mmのテープ試料を形成するように裁断した。次いで、各テープ試料を、図4に示すようなステンレス鋼試験パネル7(SUS304)に大気中、25℃、押圧2kgでゴムローラを一回通過させて接合させた。接合部分の長さは30mmであった。1時間後に、上記の引張試験機を用いて、各試料テープを、速度500mm/分で、接合表面に対して角度5°の方向に引っ張り、剥離した。試験は、オーブン内で、25℃から130℃の温度で行った。各テープ試料について、剥離強さおよび剥離長さを測定した。本明細書では、所与のテープ試料についての剥離長さは、テープ試料の伸張させた非接合部分の最終長さに等しい。下記の表4に試験結果をまとめる。
Figure 2006529001
表4に示すとおり、本発明の接着テープは、テープを活性化温度(Ta)未満の温度で伸張することによって試験基材から除去することができない。接着テープを除去する試みは、50N/15mmより大きな剥離力を必要とし、剥離長さが1mm未満になる。しかし、活性化温度(Ta)を超える温度で、本発明の接着テープは容易に試験基材から剥離し、剥離力は5.8N/15mm未満しか必要とせず、実質的な剥離長さが得られる。
実施例9
加熱後の接合基材から実施例2〜4の接着テープを除去するために必要とされた剥離力の量は、以下の引張/剥離試験手順を用いて測定した。
引張/剥離試験2:
上記の引張/剥離試験1に記載するように、各接着テープ試料をステンレス鋼試験パネルに接合させた。次いで、各ステンレス鋼試験パネルを、ドライヤーの使用によって加熱した。示温ペイントが変色して、温度60℃を指示したとき、各接着テープ試料を、速度500mm/分で、接合表面に対して角度5°の方向に引っ張り、剥離して、剥離強さ、および剥離長さを測定した。下記の表5に試験結果をまとめる。
Figure 2006529001
上記の結果からわかるように、本発明による接着テープは、フィルム基材の活性化温度を超える温度まで加熱すると、接着剤層を破断することなく試験パネルから引っ張り、剥離することができる。
実施例10
フィルムaおよびbについて、比例限度応力、破断点強度、および破断点伸びを測定した。エー&ディーカンパニー(A&D Company Ltd.)の引張試験機RTC−1325を使用して、規格JIS K6251に従って、幅5mm、長さ25mmの試料フィルムを、引張り速度300mm/分で試験した。下記の表6に測定結果をまとめる。
Figure 2006529001
上記の結果からわかるように、フィルムaおよびbはそれぞれ、25℃で弾性率が比較的高かったが、温度が60℃に上昇したとき弾性率が低下した。さらに、フィルムaおよびbのそれぞれの破断点伸びは、フィルムaおよびbのそれぞれの25℃での破断点伸びの測定値に比べて、60℃で比較的高かった。
本発明による例示的接着テープの構造を示す断面図である。 本発明の接着剤フィルムを形成するために使用された例示的フィルム基材の25℃から100℃の温度範囲にわたる弾性率を示すグラフである。 本発明による例示的接着テープの構造を示す断面図である。 本発明による例示的接着剤フィルムについて用いられた剥離試験を説明するための例示的な図である。

Claims (22)

  1. 1つ以上の個別の層を有し、(i)約25℃から約100℃の範囲の活性化温度を下回る温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)前記活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)前記活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であるフィルム基材と、
    このフィルム基材の少なくとも一表面上に被着させた接着剤層と、
    このフィルム基材内またはその上に被着させた、変色温度に暴露されると変色する示温材料と、
    を含む接着テープ。
  2. フィルム基材の少なくとも1層が、脂肪族ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボナート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、1種以上の形状記憶樹脂、またはその組合せを含む、請求項1に記載の接着テープ。
  3. フィルム基材の少なくとも1層が、脂肪族ポリエステルを含み、前記脂肪族ポリエステルが、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸、脂肪族ポリエステル樹脂、またはその混合物を含む、請求項1に記載の接着テープ。
  4. 示温材料が、高級脂肪酸エステル;コレステロールのヨウ化水銀錯体;ビアントロン;シアニン顔料;スピロフラン系化合物;トリフェニルメタン系Ca塩およびMg塩;コバルト;ニッケル;鉄;銅;クロム;マンガン;鉛;またはその組合せを含む、請求項1に記載の接着テープ。
  5. 前記変色温度が活性化温度以上である、請求項1に記載の接着テープ。
  6. 前記接着剤層が、アクリル系またはゴム系接着剤を含む、請求項1に記載の接着テープ。
  7. 接着テープを活性化温度より高い温度に加熱するステップと、
    示温材料が変色した場合、接着テープを接合品から、接合品上の接合面に対して35°までの角度で引っ張るステップと
    を含む、請求項1に記載の接着テープを接合品から除去する方法。
  8. (i)約25℃から約100℃の範囲の活性化温度を下回る温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)前記活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)前記活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であり、脂肪族ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボナート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、1種以上の形状記憶樹脂、またはその組合せを含むフィルム基材と、
    前記フィルム基材の少なくとも一表面上に被着させた第1接着剤層と、
    を含む接着テープ。
  9. 前記フィルム基材が、脂肪族ポリエステルを含み、前記脂肪族ポリエステルが、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸、脂肪族ポリエステル樹脂、またはその混合物を含む、請求項8に記載の接着テープ。
  10. 前記フィルム基材が、1種以上のヒドロキシカルボン酸モノマーから形成されたポリマーまたはコポリマーを含み、前記ヒドロキシカルボン酸モノマーが、L−乳酸、D−乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸、またはその組合せを含む、請求項8に記載の接着テープ。
  11. 前記フィルム基材が、L−乳酸、D−乳酸、またはその組合せから形成されたポリマーまたはコポリマーを含む、請求項8に記載の接着テープ。
  12. 前記1種以上の形状記憶樹脂が、ポリイソプレン系樹脂、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリノルボルナン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素含有樹脂、ε-ポリカプロラクトン、ポリアミド樹脂、またはその組合せを含む、請求項8に記載の接着テープ。
  13. 変色温度に暴露されると変色する示温材料をさらに含む、請求項8に記載の接着テープ。
  14. 示温材料が、高級脂肪酸エステル;コレステロールのヨウ化水銀錯体;ビアントロン;シアニン顔料;スピロフラン系化合物;トリフェニルメタン系CaおよびMg塩;コバルト;ニッケル;鉄;銅;クロム;マンガン;鉛;またはその組合せを含む、請求項13に記載の接着テープ。
  15. 前記第1接着剤層が、アクリル系またはゴム系接着剤を含む、請求項8に記載の接着テープ。
  16. 第1接着剤層と反対側のフィルム基材上に被着させた第2接着剤層をさらに含む、請求項8に記載の接着テープ。
  17. フィルム基材が多層構造を有する、請求項8に記載の接着テープ。
  18. さらに発泡層を含む、請求項8に記載の接着テープ。
  19. 第1接着剤層に取り付けられた掴みタブをさらに含む、請求項8に記載の接着テープ。
  20. 接着テープを活性化温度より高い温度に加熱するステップと、
    接着テープを接合品から、接合品上の接合面に対して35°までの角度で引っ張るステップと
    を含む、請求項8に記載の接着テープを接合品から除去する方法。
  21. (i)活性化温度未満の温度において弾性率が少なくとも7.0×108Paであり、(ii)活性化温度を超える温度において弾性率が5.0×108Pa以下であり、かつ(iii)活性化温度を超える温度において破断点伸びが少なくとも150%であるフィルム基材を含む接着テープを、約25℃から約100℃の範囲の活性化温度より高い温度に加熱するステップと、
    接着テープを接合品から、接合品上の接合面に対して35°までの角度で引っ張るステップと
    を含む、接着テープを接合品から除去する方法。
  22. 接着テープが、フィルム基材内またはその上に被着させた、変色温度に暴露されると変色する示温材料をさらに含み、前記方法が、
    示温材料を監視するステップと、
    示温材料が変色したとき、前記引張りステップを行うステップと
    をさらに含む、請求項21に記載の方法。
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