JP2009012952A - 巻取りコア - Google Patents

Abstract

【課題】 近年巻取りコアは、プラスチック製のものが多用されるようになってきたが、一度使用されたコアは巻き取ったシート状の材料が張り付いたり、予め形成した粘着層が容易に除去できないといった理由で、再生されることは少なかった。また、コアに形成する粘着層は粘着力が強すぎるとしわよりの原因となり、厚い場合は、「段写り」といった巻き姿に悪影響を与える原因ともなる。
【解決手段】 プラスチックコア１１の表面に粘着剤と粘着阻害剤を含む水溶性粘着層材料からなる粘着層２１を形成する。このような粘着層は粘着力が弱く、使用した後も水に浸漬しておくことで、容易に粘着層を剥離することができる。また、クリープ性を有するために、適度に変形ししわよりも生じない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート状の材料をロール状に巻き上げる際に巻き芯として使われるプラスチックコアに関するもので、特にプラスチックコアのリサイクルを考慮した巻取りコアに関する。

シート状の材料は、ロール状に巻き上げることで、大量に供給することが可能になる。そのため、シート状材料をロール化したものは、印刷物やテープ状の製品の原材料供給形態として、利用されている。

ロール状に巻き上げるためには、巻き芯が必要である。そして、巻き芯にシートの端部を固定するためには、巻き芯表面に糊が付着していれば便利である。そのため、巻き芯に糊を塗布する装置が提案されていた（特許文献１乃至５参照）。

ところで、従来巻き芯には、紙によるコアがよく用いられていた。紙コアは安価で使い捨てることができるという利点はあるものの、粉塵の原因となりやすい、表面粗さが制御できないという特徴を持つ。

一方、シート状の材料は、さまざまな機能を付加され、電子部品や半導体に代表される精密製品分野での利用が多くなってきている。これらの分野では、製品自体がクリーンルームで製造されたり、平滑な平面を要求する場合が多い。

従って、巻き芯も粉塵が少なく、平面性も高くできるプラスチックコアが利用されてきている。プラスチックコアはアクリルやポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）といった樹脂材が用いられる。これらは粉塵の原因になりにくく、また表面性も高くすることができる（特許文献５参照）。
特開２００４−１４２９３８号公報 特開２００４−１４１８５５号公報 特開平５−７７９８４号公報 実開昭６２−６５４５１号公報 特開２００２−４６９４３号公報

巻き芯にシート状材料を巻き上げる際に、巻き始め部分は、糊とシート状材料の厚み分だけ巻き芯表面より高くなり、その上に巻き上げられるシート状材料は、巻き始めの部分の上に来るたびに段差の上に巻きつけられることになる。この現象は「段写り」などと呼ばれている。この段写りは、巻き数が多くなるに従い緩和され、シート材料に後が残ることはなくなる。

しかし、巻き芯近くの一定長の部分は、巻き芯の円周長毎に段写りが発生し、ひどい場合は製品として使用できない場合がある。特に、厚さが百ミクロン前後の両面テープや片面テープなどでシート状材料を巻き芯に固定し、巻き上げを行った場合は、段写りが長く残る場合が多い。

また、巻き芯に塗布された糊の接着強度があまり強すぎると、シートが少しでも斜めにセットされると、巻き込んでいる間にしわが入る場合がある。さらに、糊の接着強度が強すぎると、シート状材料を巻きだした際に、最後の部分（巻き始め部分に相当する）が巻き芯に張り付いてしまう。

このようにシート状材料が張り付いてしまった巻き芯からシート状材料を剥離するのは、大変手間がかかるので、巻き芯は廃棄される場合が多い。特に糊が有機溶剤を利用していた場合は、剥離の際に有機溶剤を用いる必要があり、剥離作業は一層困難になる。しかし、プラスチックコアは、硬く丈夫であるので、容易にしかもきれいに剥離することができれば、再利用可能であり、これは資源の節約にも寄与する。

本発明は上記課題に鑑み、リサイクル可能なプラスチックコアであり、かつ巻き始め部分での段移りや、しわの発生が少ない巻き芯用のコアを提供するものである。すなわち、プラスチックコアと、前記プラスチックコアの表面に形成した水溶性粘着層を有する巻取りコアを提供するものである。

すなわち、本発明の第１の局面は、
プラスチックコアと、
前記プラスチックコアの表面に形成された水溶性の粘着層と有する巻取りコアである。

また、本発明の第２の局面は、
前記粘着層は、粘着剤と粘着阻害剤を含む第１の局面の巻取りコアである。

また、本発明の第３の局面は、
前記粘着阻害剤は無機材料である第２の局面の巻取りコアである。

また、本発明の第４の局面は、
前記粘着阻害剤は酸化チタンである第３の局面の巻取りコアである。

また、本発明の第５の局面は、
前記粘着剤は、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃から０℃までのアクリル系粘着剤である第２乃至第４の局面の巻取りコアである。

本発明の巻取りコアは、粘着力が強い水溶性粘着剤と粘着性を阻害する粘着阻害剤を含み、適度に弱い水溶性の粘着層をスクリーン印刷でコアの表面に形成したものである。スクリーン印刷で印刷するため、粘着層の厚さが薄く、シート状材料を巻き込む際に段写りすることが少ない。また、シート状材料を巻き込む際に多少斜めに取り付けても、粘着層がクリープし、巻取りテンションがシート状材料に一様にかかるように、シート状材料がずれる。その結果巻き込み時にしわがよることがない。

また、本発明の粘着層は水溶性であり粘着力が適度に弱いので、使用後温水などにつけておくことで容易に剥離させることができる。その結果、本発明の巻取りコアは、コアを破砕することなくリサイクルのできるプラスチック製のコアを提供することができる。

図１に本発明の巻取コアを示す。巻取コア１０は、プラスチックコア１１と粘着層２１から成る。プラスチックコアの材質は、アクリル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの樹脂材料を利用できるがＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）が好適に用いることができる。

コアは円筒形の部分を有する必要がある。シート状材料を巻き込むためである。円筒形以外の部分に歯車や非樹脂性の部分があってもよい。ただし、本発明の巻取りコアはリサイクルを目的とするので、水やお湯に浸けられるため、水で分解、変形する材料は含んでいない方がよい。

本発明の粘着層２１は、コアの表面に薄く形成される。粘着層２１を形成する粘着層材料は、塗布された後の厚みが５乃至２０μｍがよい。５μｍ未満であれば粘着力が不足し、２０μｍを超えると段差が大きくなるからである。この間の厚みであれば粘着力と、段写りのバランスをとることができる。塗布の方法は特に限定されないが、スクリーン印刷で塗布するのがよい。コアのような曲面にも容易に塗布することができるからである。

粘着層材料を塗布する部分はコアの表面で、円柱軸に沿った方向１２に塗布する。シート状材料は、コアのこの方向に垂直な方向に係止されるからである。ただし、方向１２に連続的に塗布しなくてもよい。図２には粘着層材料を塗布することによって形成される粘着層２１の形成例を示す。

図２（ａ）は、粘着層２１を非連続的に形成した場合の例である。また、図２（ｂ）は、幅の細い粘着層を並べて形成した場合の例である。図２（ｃ）は、円状の粘着層を並べて形成した場合の例を示す。なお、ここで示した形成パターン例は、例示であって、これに限定されるものではない。

図１に戻って、粘着層２１は、明るい色に着色されているのがよい。使用による汚れがよく目立つので、不純物が付着していればすぐ分かるからである。また、本発明の巻取りコアは使用済みの粘着層を洗い流すので、粘着層２１が着色されていれば、粘着層が剥離したことを把握しやすい。例えば、白は好適に使用できる色である。

粘着層２１は、粘着性が高くなく、薄く塗布でき、水で容易に剥離できる粘着層材料で形成されるのが良い。従って、塗布後にプラスチックコア１１から剥がれてしまうほど粘着性が弱い材料では好ましくない。また、粘着層２１の役目はプラスチックコア１１にシート状の材料を巻き込むため係止するのが目的であるので、シート状の材料がある程度固定される程度の粘着力はなければならない。

また、プラスチックコアのリサイクルを考えると、粘着層は、シート状材料を巻き込んだ状態で長期間の経過後にも容易に剥離できることが望ましい。そして、剥離の作業性を考えると、水で容易に剥離できることは、プラスチックコアのリサイクルでは必須と考えられる。

さらに、粘着層２１は、粘着力が高すぎると、シート状の材料を巻き出した際にプラスチックコアにシート状材料が張り付いてしまうので、弱い粘着性を有することが望ましい。そこで、粘着性のある水溶性粘着剤に、粘着性阻害剤を混入したものが好適に利用できる。

水溶性粘着剤としては、アクリル及びメタクリル樹脂、スチレン及びアクリル−スチレン樹脂、酢酸ビニル及び酢酸ビニル−アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル及び塩化ビニル−酢酸ビニル、塩化ビニル−エチレン樹脂、塩化ビニリデン及び塩化ビニリデン−アクリル樹脂などのエマルジョンなどが好適に用いられる。

粘着性阻害剤は、自分自身が粘着性を有していなければ、粘着性阻害剤となりうる。ただし、粘着層全体としては水溶性を必要とするため、ある程度の水に対する親和性は必要である。具体的には、微小な水性無機粉体、粘着性の低い水溶性エマルジョンなどが好適に用いることができる。ここで、水性無機粉体とは、水と容易に混ざり合うことのできる無機粉体又は、水と容易に混ざり合うように表面処理がされた無機粉体をいう。また、粘着性の低い水溶性エマルジョンとは、Ｔｇ（ガラス転移温度）の高い水溶性エマルジョンであってもよい。ここでＴｇが高いとは１℃以上をいう。

また、粘着層は着色されているのが望ましいことを考慮すると、粘着阻害剤としての微小な無機粉体としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム系、硫酸カルシウム系、硫酸バリウム、アルミナ、水性カーボン、水性酸化鉄、水性有機顔料などを利用することができる。これらの無機粉体は、粘着性を阻害するとともに、粘着層の構造保持材としての役割も持つ。従って、無機粉体を粘着阻害剤として用いると、粘着層が変形（クリープ）しやすく構造破壊を起こしにくいので、巻き始めにしわがよりにくいという効果がある。

粘着層材料は、粘着性の水溶性樹脂エマルジョンと粘着性阻害剤を混合して調製する。なお、混合をすみやかに行ったり、粘度を調整するための添加剤を加えても良い。

プラスチックコアは外直径１５０ｍｍ、内径１３０ｍｍ、長さ８００ｍｍのＡＢＳ製を用いた。巻き込むシート状材料は、厚さ２０μｍ、幅６００ｍｍのＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）を用いた。

粘着層材料は、いくつかの種類のものを用意し、プラスチックコア上への塗布性、シート状材料の粘着性、及び巻き上げたシート状材料を巻き出した後、プラスチックコアからの剥離性を評価した。

粘着層材料の塗布は、メッシュ１２８／ｃｍ（線径２３μｍ）を用いたスクリーン印刷である。プラスチックコアの軸１５と平行方向に、幅１０ｍｍ、長さ６００ｍｍに塗布した。

塗布性の評価は、粘着層材料の性状でメッシュを通過できなかったり、通りにくく塗布できない場合は１と評価した。また塗布後にプラスチックコア表面を流れ、印刷形状が変わる場合は３と評価した。それ以外は５という評価である。

粘着性は、ＰＥＴフィルムをコアに印刷し形成された粘着層の部分に押し付け、５ｋｇのテンションで引っ張った時に、コア上に係止できているかどうかで評価した。なおこの時、プラスチックコアの粘着層が形成されている部分はフィルム供給方向からおよそ１５度傾けた状態にしている。

図３には巻き付ける様子を示している。ＰＥＴフィルム３０は、コア１１に所定角度３２で巻きつけ、巻取りテンション３５は、５ｋｇである。この時、粘着層２１の端部はフィルム３０の巻きつけた先頭３４にちょうどあわせて貼り付けた。

この試験では、フィルムが剥がれた場合は１と評価した。また、粘着性が高すぎる場合は、係止されたフィルムが引っ張りテンションで微妙に動かず、しわが発生する場合が生じる。このような場合は３と評価した。本発明の粘着層は、シート状材料をコアに係止するだけでなく、テンションが均一になるように、若干変形（クリープ）することが望ましいからである。そのような不具合がない場合を５と評価した。

剥離試験は、ＰＥＴフィルムを５００ｍ巻き上げた後、５時間以上放置し、ＰＥＴフィルムを巻きだした後に、コアを２５℃の水に５分間浸漬させ、粘着層が容易に剥離できたか否かで評価した。容易に剥離できるとは、柔らかいタオルで、ふき取れたり、剥がれた端を持って引き剥がせたりできることをいう。粘着層材料は水溶性の材料を主体としているので、水への浸漬で膨潤し、剥がれ易くなる。しかし、シート状材料を巻き込んで時間が経過すると、乾燥し硬化するので、容易に剥離できなくなることもある。リサイクルをする場合は、容易に剥離しなければ、産業としてなりたたないおそれがある。

上記のように水に浸漬させても、端部が剥がれない場合は１と評価した。また、ふき取った後でも、プラスチックコア上に粘着層が残るような場合は３と評価した。それ以外は５と評価した。

各種の粘着層材料のサンプル及びその組成と、各評価項目の結果を表１乃至５に示す。なお、３つの評価項目が全て５であったものは、総合評価をマル（「○」）とした。

表１は、粘着剤としてＴｇが０℃のＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）系エマルジョンを選び、粘着阻害剤としてＴｇが７℃のアクリル系エマルジョンを選択した場合の結果を示す。アクリル系エマルジョンは、これ自体ではほとんど粘着性を有しないので、粘着阻害剤となる。従って、アクリル系粘着阻害剤が１０重量部以上含まれる場合は、粘着性は評価が１である。ＥＶＡ系粘着剤だけにすると粘着性は５となるが、硬化後に剥がれにくく、また塗布性も評価３であった。なお、粘着性が１であったものは、剥離性の評価は行わなかった。この場合は評価０とした。

表２は粘着阻害剤を酸化チタン顔料にした場合の結果である。粘着剤は、表１の場合と同じＥＶＡ系エマルジョンである。酸化チタンにも粘着性はなく、酸化チタンが多いと、粘着性は１である。しかし、酸化チタンを５〜１０重量部含ませたものは、粘着性、剥離性、塗布性共に５であった。酸化チタンのような無機材の微粉末は、粘着剤となるＥＶＡ系粘着剤を一体化させるため、一体として剥離しやすい。酸化チタンが５〜１０重量部の範囲で総合評価マルとなった。

表３は、Ｔｇが−５０℃のアクリル系エマルジョンを粘着剤とし、酸化チタンを粘着阻害剤とした場合の結果を示す。アクリル系粘着剤はＴｇが低いため粘着力に優れているため、硬化してしまうと剥離は容易でなかった。従って評価は１である。一方、粘着阻害剤である酸化チタンの添加では、１０〜５０重量部含ませても、総合評価マル５となった。

表４は、粘着剤としてＴｇが低いアクリル系エマルジョンを選択し、粘着阻害剤としては、Ｔｇの高いアクリル系エマルジョンを選らんだ場合の結果である。Ｔｇの高いアクリル系粘着阻害剤は無機物ほど粘着性を阻害しないため、９０重量部含ませていても、粘着性は評価５を得た。

また、粘着阻害剤を３０重量部まで少なくしても、剥離性は評価５である。ただし、酸化チタンが３０重量部含まれていた表３の場合よりは、剥離しにくかった。アクリル系粘着阻害剤が１０〜９０の範囲で総合評価マルとなった。

表５もＴｇの低い（−４５℃）アクリル系エマルジョンを粘着剤とし、粘着阻害剤としてＴｇの高い（７℃）アクリル系エマルジョンを選んだ場合の結果である。但し、粘着剤のＴｇは、表４の場合（−５０℃）と比較して少し高い。

Ｔｇが−４５℃のアクリル系粘着剤は、Ｔｇが−５０℃のアクリル系粘着剤に比べて粘着力が弱い。従って、表５の場合は、アクリル系粘着剤が１０重量部では粘着性は評価１であった。しかし、表５の場合で、アクリル系粘着剤単体の場合は硬化したのち、剥離しにくく、剥離性の評価が１であった。その結果、アクリル系粘着阻害剤が１０〜７０重量部の範囲で総合評価マルとなった。

上記の実験においては、酸化チタンを含有させたサンプル以外は、塗布後乾燥すると粘着層の塗膜は透明になってしまう。これはコアを巻取り装置にセットした際に、粘着層の部分を探す必要がある。その点、酸化チタン含有の糊は乾燥後も白色であるので粘着層の部分がすぐに分かり有用である。

巻取りコアがリサイクルされる過程を考えてみると、使用された後に回収され、粘着層やほこりを洗浄し、再度粘着層を形成し、出荷される。従って、粘着層を再形成して、利用者の手元に届く間の保管期間に関しても検討する必要がある。粘着層が形成された巻取りコアは、防塵のためにプラスチックの袋に包装される。この状態でコンテナなどに乗せられると、移動中や保管中にヒートショックに暴露されることになる。

上記の実施例で総合評価がマルであったサンプルについては、マイナス１０℃とプラス８０℃の恒温環境下に２４時間放置しておいても、シート状材料（本実施例の場合はＰＥＴフィルム）への粘着層の粘着性が劣化することはなかった。すなわち、上記の巻取り試験において総合評価はマルのままであった。

巻取りコアの構成を示す図である。 粘着層の構成例を示す図である。 巻きつき試験を行う際の巻きつけの様子を示す図である。

符号の説明

１１ コア
２１ 粘着層

Claims (5)

1. プラスチックコアと、
   前記プラスチックコアの表面に形成された水溶性の粘着層とを有する巻取りコア。
2. 前記粘着層は、粘着剤と粘着阻害剤を含む請求項１記載の巻取りコア。
3. 前記粘着阻害剤は無機材料である請求項２記載の巻取りコア。
4. 前記粘着阻害剤は酸化チタンである請求項３記載の巻取りコア。
5. 前記粘着剤は、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃から０℃までのアクリル系粘着剤である請求項２乃至４のいずれかの請求項に記載された巻取りコア。
   

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