JP2016190239A - 紫外線によるシリコーンの架橋 - Google Patents
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Abstract
【課題】官能性シリコーンと非官能性シリコーンとを架橋する方法を提供する。【解決手段】これらの方法は、不活性雰囲気にて240nm未満で少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線にシリコーンを曝露することを含む。そのような方法によって調整された剥離ライナー及び接着剤物品のような物品についても記載する。【選択図】図1
Description
本開示は、短波長の紫外線を使用したシリコーンの架橋の方法に関する。官能性シリコーン及び非官能性シリコーンの双方に好適な方法を開示する。
簡潔に言えば、一態様において、本開示は、架橋シリコーン層を作製する方法を提供する。いくつかの実施形態では、方法は、1つ以上のアクリレート化されていないポリシロキサン材料を含む組成物の層を基材上に適用することと、不活性雰囲気中において240nm未満に少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線にその層を曝露することと、を含む。いくつかの実施形態では、紫外線は、180nm〜190nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する。いくつかの実施形態では、紫外線は、180nm未満の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する。いくつかの実施形態では、紫外線は、170nm〜175nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する。いくつかの実施形態では、紫外線に層を曝露することは、低圧水銀ランプ、低圧水銀アマルガム、又はジキセノンエキシマーランプの放射出力に層を曝露することを含む。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサン材料の少なくとも1つは非官能性ポリシロキサン材料である。いくつかの実施形態では、ポリシロキサン材料のそれぞれは非官能性ポリシロキサン材料である。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料は、ポリ(ジアルキルシロキサン)、ポリ(アルキルアリールシロキサン)、又はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサン材料の少なくとも1つは官能性ポリシロキサン材料である。いくつかの実施形態では、ポリシロキサン材料のそれぞれは官能性ポリシロキサン材料である。いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサン材料の少なくとも1つは、ビニル官能基ポリシロキサン材料とシラノール官能基ポリシロキサン材料とからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、組成物は、少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料及び少なくとも1つの官能性ポリシロキサン材料を含み、官能性ポリシロキサン材料と非官能性ポリシロキサン材料の重量比は1:1以下である。いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサン材料と非官能性ポリシロキサン材料の重量比は1:3以下である。
いくつかの実施形態では、不活性雰囲気は、例えば、50ppmの酸素であるなど、200ppm以下の酸素を含む。
いくつかの実施形態では、紫外線源は、ビアの法則によって算出した層の吸光度が0.5以下である波長に少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される。いくつかの実施形態では、紫外線源は、ビアの法則によって算出した層の吸光度が0.3〜0.5である波長に少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される。
いくつかの実施形態では、基材上に層を適用することは、不連続コーティングを含む。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載した方法に従って作製された架橋シリコーン層を提供する。
また別の態様では、本開示は、基材と、その基材の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分に接着されたシリコーン層と、を含む物品を提供し、このシリコーン層は、紫外線で架橋されたアクリレート化されていないポリシロキサン材料を少なくとも1つ含み、この紫外線は、240nm未満の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する。いくつかの実施形態では、シリコーン層は、基材の少なくとも1つの表面に隣接した第1面と、この第1面の反対側の第2面と、を備え、第2面は実質的に酸化されていない。いくつかの実施形態では、シリコーン層は0.2〜2マイクロメートルの厚さである。
いくつかの実施形態では、物品は、シリコーン層に剥離可能に接着された接着剤を更に含む。いくつかの実施形態では、接着剤は、アクリル系接着剤を含む。
上記の本開示の概要は、本発明のそれぞれの実施形態を説明することを目的としたものではない。本発明の1つ以上の実施形態の詳細を以下の説明文においても記載する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明文から、また特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
概して、架橋シリコーンは、剥離材、接着剤、及びコーティングとしてなど、広範な用途を有する。シリコーン材料の重合又は架橋は、特定の種類の触媒及び/又は反応開始剤の存在に依存した熱プロセス又は水分/縮合プロセスのいずれかを使用して行われてきた。例えば、白金触媒が付加硬化系に使用されており、過酸化物(例えば、過酸化ベンゾイル)は水素引き抜き硬化系に使用されており、スズ触媒は水分/縮合硬化系に使用されている。
概して、これらの方法では、シリコーン材料のシロキサン骨格鎖と結合されている反応性官能基が必要とされてきた。例えば、白金により触媒される系である付加硬化は、一般的にケイ素に結合したビニル官能基とケイ素に結合した水素との間でのヒドロシリル化反応に依存する。概して、これらの触媒又は反応開始剤を使用せずに硬化可能なシリコーン系を有することが望ましい場合がある。適正な硬化のために、特定の官能基を必要としないシリコーン系を提供することも有用であり得る。
電子線硬化型及びUV硬化型シリコーン剥離材料もまた使用されてきた。典型的には、これらのシステムもまた、特定の官能基とともに、光開始剤を含む触媒又は反応開始剤の使用を必要としてきた。具体的には、エポキシ官能基及びアクリレート官能基シリコーンは、触媒及び反応開始剤の存在下で放射線硬化されてきた。最近、国際公開特許第WO 2010/056546 A1号(Zollerらの「Electron Beam Cured Silicone Release Materials」)は、電子線硬化を用いて非官能性シリコーン剥離材料と官能性シリコーン剥離材料とを架橋することを記述している。
本願の発明者らは、剥離層の生成に使用されるものを含む、シリコーン材料の架橋のための新規な方法を発見した。より具体的には、本願の発明者らは、短波長の紫外線に曝露することによって官能性シリコーンと非官能性シリコーンとの双方を急速に架橋できることを発見した。本明細書で使用するとき、「短波長の紫外線」は、240ナノメートル(nm)以下の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する紫外線を指す。いくつかの実施形態では、短波長紫外線は、例えば、180〜190nm、183〜188nm、又は場合によっては184〜186nmなど、190nm以下に少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する。いくつかの実施形態では、短波長紫外線は、例えば、165〜179nm、170〜175nm、又は場合によっては171〜173nmなど、180nm未満に少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する。
シリコーン材料を硬化する前述の方法とは異なり、本開示の方法は、触媒又は反応開始剤を使用する必要がない。したがって、本開示の方法は、かかる触媒又は開始剤を「実質的に含まない」組成物の硬化に使用し得る。本明細書で使用するとき、組成物が「有効量」の触媒又は反応開始剤を含んでいない場合、組成物は、「触媒又は反応開始剤を実質的に含まない」。よく理解されるように、「有効量」の触媒又は開始剤とは、触媒又は開始剤の種類、硬化性材料の組成、及び硬化方法(例えば、熱硬化、UV−硬化など)を含む様々な因子に依存する。いくつかの実施形態では、同一硬化条件下での同一組成物の触媒又は反応開始剤の非存在下での硬化時間に比較して、触媒又は反応開始剤が、組成物の硬化時間を少なくとも10%低下させない場合には、特定の触媒又は反応開始剤の「有効量」は存在しない。
一般的に、本開示において有用なシリコーン材料は、ポリシロキサン、すなわち、ポリシロキサン主鎖を含む材料である。いくつかの実施形態では、シリコーン材料は、様々な置換基を有するシロキサン主鎖を示す以下の式によって記述され得る。
R1〜R4は、シロキサン主鎖からの置換基ペンダントを表す。それぞれのR5は、独立に選択することができ、末端基を表す場合がある。下付き文字n及びmは整数であり、m又はnの少なくとも1つはゼロではない。
いくつかの実施形態では、シリコーン材料は、非官能性ポリシロキサン材料である。本明細書において用いられる、「非官能性ポリシロキサン材料」は、そのR1、R2、R3、R4、及びR5基が非官能性基であるものである。本明細書において用いられる場合、「非官能性基」とは、炭素、水素、及び一部の実施形態では、ハロゲン(例えば、フッ素)原子よりなるアルキル基又はアリール基のいずれかである。いくつかの実施形態では、R1、R2、R3、R4は、アルキル基及びアリール基からなる群から独立に選択され、R5はアルキル基である。いくつかの実施形態では、1つ以上のアルキル基又はアリール基はハロゲン置換基、例えばフッ素を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、アルキル基のうちの1種以上は−CH2CH2C4F9であってもよい。
いくつかの実施形態では、R5はメチル基であり、すなわち非官能性ポリシロキサン材料はトリメチルシロキシ基により終端される。いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、nはゼロであり、すなわち、この材料は、ポリ(ジアルキルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、このアルキル基はメチル基、すなわち、ポリ(ジメチルシロキサン)(「PDMS」)である。いくつかの実施形態では、R1はアルキル基であり、R2はアリール基であり、nはゼロであり、すなわち、この材料はポリ(アルキルアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1はメチル基であり、R2はフェニル基であり、すなわち、この材料はポリ(メチルフェニルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はアルキル基であり、R3及びR4はアリール基であり、すなわち、この材料はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である。いくつかの実施形態では、R1及びR2はメチル基であり、R3及びR4はフェニル基であり、すなわち、この材料はポリ(ジメチルジフェニルシロキサン)である。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサン主鎖は直鎖状であってもよい。いくつかの実施形態では、ポリシロキサン主鎖は分岐状であってもよい。例えば、R1、R2、R3、及び/又はR4基の1つ以上は、官能性又は非官能性の(例えばアルキル又はアリールであり、ハロゲン化アルキル又はアリールを含む)ペンダント基及び末端基を有する直鎖状又は分岐状のシロキサンであってもよい。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサン主鎖は環状であってもよい。例えば、シリコーン材料はオクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、又はドデカメチルシクロヘキサシロキサンであってもよい。
いくつかの実施形態では、ポリシロキサン材料は官能性であってもよい。一般的に、官能性シリコーン系は、出発原料の直鎖、分岐鎖、又はポリシロキサン主鎖に結合した特定の反応性基を含む。例えば、直鎖状の「官能性ポリシロキサン材料」は、式2中の少なくとも1つのR基が官能基であるものである。
いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサン材料は少なくとも2つのR基が官能基であるものである。一般的に、式2のR基は独立して選択され得る。いくつかの実施形態では、全ての官能基が水酸基及び/又はアルコキシ基である。いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサンは、シラノールで終端されたポリシロキサン、例えば、シラノールで終端されたポリ(ジメチルシロキサン)である。いくつかの実施形態では、官能性シリコーンはアルコキシで末端されたポリ(ジメチルシロキサン)、例えば、トリメチルシロキシで末端されたポリ(ジメチルシロキサン)である。
その他の官能基としては、アルケン含有基(例えば、ビニル基及びアリール基)及びアルキン含有基のような不飽和炭素−炭素結合を有するものが挙げられる。
少なくとも1つの官能性R基に加えて、残りのR基は非官能性基であってもよく、例えば、ハロゲン化された(例えば、フッ素化された)アルキル基及びアリール基などの、アルキル基又はアリール基であってもよい。いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサン材料は分枝してもよい。例えば、1つ以上のR基が官能性及び/又は非官能性置換基を持つ直鎖状又は分枝状シロキサンであってもよい。いくつかの実施形態では、官能性ポリシロキサン材料は環状であってもよい。
一般的にシリコーン材料は、油、流体、粘性物質、エラストマー、又は樹脂、例えば、砕けやすい固体樹脂であってもよい。一般的に、より低分子量、より低粘度の材料は、流体又は油と称される一方、より高分子量、より高粘度の材料は粘性材料と称されるが、これらの用語の間に厳格な区別はない。エラストマー及び樹脂は、ゴムよりも更に高い分子量を有し、典型的には流動しない。本明細書で使用するとき、用語「流体」及び「油」は、25℃において1,000,000mPa・秒以下(例えば600,000mPa・秒未満)の動的粘度を有する材料を指し、一方、25℃において1,000,000mPa・秒を超える動的粘度(例えば少なくとも10,000,000mPa・秒)を有する材料は「ゴム」と呼ばれる。
一般的に、例えば、シリコーン剥離材料などいくつかのシリコーンコーティングに望まれる薄い厚さを得るために、基材にそれらをコーティング又は塗布するためには、しばしば高分子量材料を溶媒で希釈することが必要である。いくつかの実施形態では、25℃で200,000mPa・秒程度、100,000mPa・秒程度、又は更に50,000mPa・秒程度の動的粘度を有するものを含む低分子量シリコーン油又は流体を使用することが好適である。
いくつかの実施形態では、例えば、25℃で50,000センチストーク(cSt)(0.05m2/s)程度の、例えば、40,000cSt(0.04m2/s)程度の、又は更に20,000cSt(0.02m2/s)程度の動粘性率を有するものを含む、通常の無溶媒コーティング作業に適合する材料を用いることが有用であり得る。いくつかの実施形態では、シリコーン材料のうちの少なくとも1つが25℃で少なくとも5,000センチストーク(cSt)(0.005m2/s)、例えば、少なくとも10,000cSt(0.01m2/s)、又は更には少なくとも15,000cSt(1.015m2/s)の運動粘度を有するシリコーン材料の組み合わせを使用することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、25℃で1000〜50,000cSt(0.001〜0.05m2/s)、例えば、5,000〜50,000cSt(0.005〜0.05m2/s)、又は更には10,000〜50,000cSt(0.01〜0.05m2/s)の運動粘度を有するシリコーン材料を使用することが望ましい場合がある。
概して、粘度を含み、選択されたシリコーン材料に依存して、任意の既知のコーティング方法を使用することができる。代表的なコーティング方法としては、ロールコーティング、スプレーコーティング、浸し塗り、グラビアコーティング、バーコーティングなどが挙げられる。
いったんコーティングされたら、シリコーン材料を短波長の紫外線に露出する。エキシマーランプを使用して、淡色の紫外線を提供する。好適な紫外線源としては、広帯域又は狭帯域の、少なくとも1つのピークを約240nm未満の波長域内に有する任意の紫外線源が含まれる。そのような紫外線源としては、水銀ランプ、キセノンランプ及びエキシマーランプ、並びにエキシマーレーザーのようなUVレーザーが挙げられる。そのような紫外線源は連続波源でもパルス波源でもよい。加えて、好適な放射線源は集中光源でも非集中光源でもよい。
好ましい短波長の紫外線源としては、出力が222nmのKrClエキシマーランプ、出力が172nmのXe2エキシマーランプ、及び出力が254nm及び185nmの低圧水銀ランプのようなエキシマーランプが挙げられる。特に好ましいランプは、強化された出力が185nmの低圧水銀アマルガムランプである。単一の紫外線源又は複数の紫外線源を使用することができる。いくつかの実施形態では、複数の種類の短波長の紫外線源の組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、紫外線照度を高めるために反射板を使用してもよい。
短波長の紫外線は、例えば、シリカの表面など、架橋シリコーン層の表面修飾のために、酸素の存在下で使用されてきた。本願の発明者らは、短波長の紫外線を使用して、架橋されていないポリシロキサン材料を硬化することができることが分かった。本願の発明者らは、更に、非官能性及び官能性のシロキサン材料を不活性雰囲気にて短波長放射線に露出することによって、例えば、感圧性接着剤などとともに剥離材料として使用するために好適な硬化シリコーン層がもたらされることを発見した。
本明細書で用いるとき、「不活性」雰囲気は、500ppm以下の酸素含有量を有する雰囲気を指す。いくつかの実施形態では、不活性雰囲気は、200ppm以下又は場合によっては50ppm以下の酸素含有量を有する。いくつかの実施形態では、不活性雰囲気は窒素のような不活性ガスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、不活性雰囲気は真空であってもよい。
本開示のいくつかの実施形態は官能性シリコーン材料の使用について記述しているが、所望の架橋された、すなわち硬化されたポリシロキサン材料を得るために、官能基の性質は概して重要ではない。官能基によって何らかの反応は生じ得るが、ポリシロキサン主鎖間の直接の架橋は、所望の効果の程度を得るために十分であることが多い。加えて、前の紫外線硬化法を含む他の硬化手順と比較して、いくつかの実施形態では、所望の結果を達成するために触媒も反応開始剤も必要とされない。しかし、いくつかの実施形態では、例えば、硬化を加速するために、触媒又は反応開始剤を含める場合がある。
表1に要約したように、広範なタイプの官能性及び非官能性シリコーン材料を評価した。
それぞれのシリコーン材料は、受け取ったままの状態で使用した。ヘキサン溶液で材料をコーティングし、紫外線に露出する前に空気中で乾燥した。乾燥された後の、まだ露出されていないコーティングは、先端が木綿のアプリケータで擦ることによって傷つける又は損傷することができ、ヘキサンで拭き取ることによって基材から容易に除去され、「未硬化」のものとして特定された。
紫外線が照射されたコーティングに十分な硬化が生じたかどうかを調べるために損傷試験を行い、先端が木綿のアプリケータを用いて表面を擦り、表面に染みがつき損なわれるかどうかを試験した。ヘキサン摩擦・テープ剥離試験によるコーティングの評価も行い、この評価では、シリコーンコーティングの一部の区域を、ヘキサンで浸したティッシュ又は木綿先端のアプリケータのいずれかを用いて拭き、次いで、その拭き取った区域に810 Magic(商標)テープ(3M Companyより入手可能)又はマスキングテープの一片を貼り、テープを剥がした後の剥離レベルを観察するテープ剥離試験を行った。露出されたコーティングが損傷試験後に損傷なく、ヘキサン摩擦・テープ剥離試験後に良好な剥離特性を示した場合は、コーティングが「硬化された」とみなした。硬化は、コーティングが重合された、架橋された、又はそれらの両方であることを示唆する。テープ剥離試験は、基材に対する露出されたコーティングの接着の指標もまた提供する。
実施例セットA:172nmの紫外線へのシリコーン樹脂の曝露。
実施例セットA1:非官能性シリコーン材料(172nmの紫外線)。
実施例セットA1に関しては、ヘキサン中に非官能性シリコーン材料A〜Gがそれぞれ1重量%のコーティング溶液を調製し、2号メイヤーバーを用いて、厚さ127マイクロメートル(5ミル)のPETフィルムのプライムした表面にコーティングした。乾燥後のコーティングの厚さは50〜100nmになると推測した。
それぞれの試料を運搬トレーにテープで留め、ヘキサンを除去するために少なくとも1分間ドラフト内に置いた。未硬化の対照として保存するために、コーティングされたフィルムの下3分の1をそれぞれの試料から取り除いた。次いで、それらの試料を70℃の対流オーブン内に1〜2分間置いた。オーブンから取り出してすぐに、それぞれの試料を波長172nmの単色性の紫外線源に曝露した。
172nmで照射された試料は、コンベアベルトの約5cm上の高さに取り付けたUV Solutions,Inc.のジキセノンエキシマーランプを用いて曝露した。酸素レベルを50ppm未満に維持するために、ランプと曝露領域を窒素で置換した。曝露されている試料から放射線源を分離する光学窓はなかった。コンベアベルトは、8.00kVで動作するジキセノンランプの下で試料を1.5m/分(5フィート/分)で運搬した。
損傷試験を用い、曝露された試料と曝露されていない試料を木綿先端アプリケータで擦った。曝露されていない試料は損傷され、硬化されておらず、一方、曝露された試料は損傷されなかった。加えて、裏材へのコーティングの接着を決定し、コーティングがヘキサンに可溶性か非可溶性かを示すために、ヘキサン摩擦・テープ剥離試験を行った。シリコーンコーティングを取り除くように、曝露された試料と曝露されていない試料の両方の領域を、ヘキサンに浸した木綿先端アプリケータで擦った。次いで、それぞれのコーティングの擦られたエリアにマスキングテープ片を貼り、剥離レベルを比較した。それぞれの曝露されていないコーティングに関しては、シリコーンコーティングは擦り取られ、テープは基材のその擦り取られたエリアに接着した。それぞれの曝露された試料に関しては、シリコーンは擦り取られず、テープはその擦られた区域と擦られていない区域の両方で容易に剥離され、実施例1〜実施例7のそれぞれのコーティングが接着し、かつ硬化されたことが示された。
実施例セットA2:官能性シリコーン材料(172nmの紫外線)。
実施例セットA1に使用した手順を、シラノール官能性PDMS(シリコーンH及びI)及びビニル官能性PDMS(シリコーンJ及びL)を用いて繰り返した。それぞれのケースで、損傷試験及びヘキサン摩擦.テープ剥離試験は、曝露されていない試料が容易に損傷され、ヘキサンから取り除かれたことを示した。これに対し、172nmの紫外線に曝露された試料のいずれも損傷されず、それぞれが、ヘキサンに曝露された後、そのテープ剥離を維持した。
実施例セットA3:プライムされていないPETの使用(172nmの紫外線)。
プライム下PETフィルム及びプライムしていないPETフィルムの両方に試料をコーティングしたことを除き、実施例セットA1に使用した手順を、シラノール官能性PDMS(シリコーンI)、ビニル官能性PDMS(シリコーンL)を用いて繰り返した。プライムしていないPETを使用したときでさえ、172nmの紫外線に曝露されたコーティングは、木綿先端アプリケータで擦られたときに損傷がなく、ヘキサンで擦られた後も良好な剥離特性を維持した。
実施例セットA4:コート重量の影響(172nmの紫外線)。
固形分1重量%で、実施例セットA1〜A3の乾燥したコーティングの全ては比較的薄く、50〜100nmであった。表2に示した溶液及び実施例セットA1のプロセスを用いて、コーティング重量の影響を調べた。172nmの紫外線源への曝露の後、全てのコーティングが損傷試験に不合格であった。しかし、いくつかの試料から作られたコーティングの表面は表面薄層を形成しており、172nmの放射線の吸光度が高く、したがって、ほとんどのコーティングに紫外線が浸透しにくかったことが示された。
実施例セットA5:シリコーン樹脂配合物(172nmの紫外線)。
ヘキサン中に合計1重量%固形分で、官能性シリコーン樹脂の配合物を、シラノール官能性シリコーン樹脂Iとビニル官能性シリコーン樹脂Lとを重量で50:50の配合物から調製した。重量で50:50の非官能性のシリコーン樹脂(樹脂A及び樹脂G)配合物もまた、ヘキサン中1重量%の固形分で調製した。これらの配合物試料をコーティングし、上述のように172nmの紫外線に曝露した。樹脂Iと樹脂Lの配合物は損傷試験及びヘキサン摩擦・テープ剥離試験に合格し、硬化したように見られた。樹脂AとGの配合物はヘキサン摩擦・テープ剥離試験に不合格であった。フェニル基はほぼ172nmで吸収することが知られており、このことが吸光度の増加及びそれに対応する紫外線浸透及び硬化の低下に寄与した可能性がある。
実施例セットA6:接着剤剥離及び再接着(172nmの紫外線)。
説明したように、様々なシリコーンコーティングされたPETフィルムを調製し、172nmの紫外線に曝露した。これらの試料を、架橋アクリル系共重合体接着剤(200MP高性能アクリル系接着剤、3M Company、ミネソタ州St.Paul)を用いて剥離ライナーとして試験した。
サンプル調製 ドライラミネーションプロセス又はウェットキャスティングプロセスのいずれかを用いて、テスト用のサンプルを調製した。ドライラミネーションでは、最初に接着テープを(a)接着剤を50マイクロメートル(2.0ミル)のプライムされたPETフィルム(三菱の製品3SAB)にコーティングし、接着剤を乾燥するか、又は(b)接着剤を50マイクロメートル(2.0ミル)のプライムされたPETフィルムに積層するかのいずれかによって調製した。2kgのゴムローラーを2回通過させて、生じたPET裏打ちテープの接着剤を剥離ライナーに積層した。ウェットキャスティングでは、剥離剤コーティングされたライナー上に直接接着剤をコーティングし、乾燥させた。次いで、50マイクロメートルのPETフィルムを、乾燥させた接着剤に積層し、ライナーに接着するPET裏打ちテープを形成する。
試料の調整 初期の結果は、22℃、50% RHの制御条件(「CT」)で得られた。熟成した結果は、試料を高温(「HT」)条件、すなわち32.2℃(90°F)、90%相対湿度で調整した後に得られた。それぞれの試験での調整日数は下記に報告した結果に示す。
剥離試験手順 PET裏材テープ試料を180度の角度で、230cm/分(90インチ/分)の速度でライナーから剥離した。IMASS,Inc.(Accord,Mass.)から入手したIMass model SP2000剥離試験機を用いて、剥離力を記録した。
再接着試験手順 再接着値を決定するために、PET裏打ちテープサンプルを剥離試験の方法を用いてライナーから剥がし、続いて、清潔なステンレス鋼パネルの表面にテープを貼付した。2kgのゴムローラーを61cm/分(24インチ/分)の速度で2回通過して、テープ試料をパネルに当てて貼付した。再接着値は、鋼鉄の表面から180度の角度及び30.5cm/分(12インチ/分)の速度でテープを引くために必要な力の測定である。IMass model SP2000剥離試験機を用いて、剥離力を記録した。
結果を表3に要約する。
実施例セットB:185nmの紫外線へのシリコーン樹脂の曝露。
実施セットB1:非官能性シリコーン材料(185nmの紫外線)。
実施例セットB1に関しては、ヘキサン中に非官能性シリコーン材料Eがそれぞれ1重量%のコーティング溶液を調製し、2号メイヤーバーを用いて、厚さ127マイクロメートル(5ミル)のPETフィルムのプライムされていない表面にコーティングして、4つの試料を調製した。乾燥後のコーティングの厚さは50nm未満と推測した。
ヘキサンが乾燥・蒸発した後、図1に図示したように、4つの試料10を、真空チャンバ30内に置かれたバックアップロール20の表面21の様々な場所に付着した。チャンバを閉じ、システムを排気した。低圧水銀ランプ40を約11分間温めた。チャンバ内の圧力がいったん約0.27パスカル(2×10−3トール)に下がったら、バックアップロール20を回転して、第1の試料10Aをランプ40と整列し、試料を185nmで強度ピークを有する紫外線に30秒間曝露した。バックアップロールを回転し、第2の試料10Bをランプ40と整列させ、60秒間曝露した。同様に、第3の試料10Cを120秒間、及び第4の試料10Dを240秒間曝露した。
第4の試料を処理した後、ランプを消して、空気を再びチャンバ内に導入した。4つの試料を取り出し、木綿先端アプリケータを用いて損傷試験に従って損傷の試験をした。損傷された試料はなかった。
非官能性シリコーン樹脂Eから調製され、185nmの紫外線に30秒間曝露された、試料10Bの剥離及び再接着を試験した。結果を表4にまとめて示す。
(*)表3のデータセットA5より。
実施例セットB2:曝露時間の影響(185nmの紫外線)。
非官能性シリコーン樹脂Eを用いて、追加の4つの試料を調製した。ランプを約14分間温めるようにしたことを除き、データセットB1に関して記載した手順にしたがった。5秒、10秒、15秒、及び30秒の曝露時間を用いた。それぞれの試料は硬化したように見られ、損傷試験によって損傷したものはなかった。それぞれの試料の剥離及び再接着を上述のように試験し、結果を表5にまとめた。
(*)試験せず。コーティング不良。
実施例セットB3:連続的な紫外線への曝露(185nmの紫外線)。
非官能性のシリコーン樹脂Eを用いて追加の2つの試料を調整した。バックアップロールを連続回転し、曝露時間をロールの表面速度に基づいて算出したことを除き、データセットB2に関して記載した手順にしたがった。5秒、10秒、15秒、及び30秒の曝露時間を用いた。試料の剥離及び再接着を上述のように試験し、結果を表6にまとめた。
実施例セットB4:連続的なコーティング及び紫外線曝露(185nmの紫外線)。
樹脂D(Dow CorningのDC200シリコーン、30,00センチストーク(0.03m2/s))連続コーティング・硬化ラインを使用して、6つの異なる樹脂コート重量で試料を調製した。5本ロールコーターを用いて、50マイクロメートル(2ミル)のプライムしたPETフィルムにシリコーン樹脂を塗布した。樹脂の約9.5mm上に位置付けられた、90〜100℃で動作している低圧水銀ランプからの紫外線に樹脂を曝露した。窒素不活性チャンバ(酸素11〜30ppm)内で紫外線曝露を行った。ドライラミネーションした試料及びウェットキャスティングした試料の両方についての剥離の結果を表7に、再接着の結果を表8にそれぞれまとめた。
172nmはポリジメチルシロキサンの吸収スペクトルのピークにより近いが、本願の発明者らは、185nmで強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線が、特により厚いコーティングに関しては、より優れた硬化をもたらすことができることを見出した。化学放射線によってコーティングを硬化するとき、選択された波長は吸収されなくてはならないが、化学放射線がコーティングの厚さ全体を貫通するのを防ぐために、吸収のレベルが高すぎてはならない。
いくつかの実施形態では、硬化の対象である特定のシリコーン樹脂及びその厚さでのビアの法則によって決定されるように、ゼロより大きく0.5以下である吸光度をもたらす波長で強度ピークを有する紫外線源を選択することが望ましい。吸光度が0.5を超すと、コーティングの厚さに浸透する放射線の欠如のために表面の吸収及び架橋に至り、表の層又は表面層が形成される場合がある。0.3未満の吸光度は許容され得るものであり、より均一の浸透及び硬化プロファイルを与える傾向があるが、放射線の捕獲に関しての効率がより低い。いくつかの実施形態では、ビアの法則によって決定される吸光度は、0.3〜0.5、例えば、0.4〜0.5、又は場合によっては0.40〜0.45である。実際の吸光度及びビアの法則によって算出された吸光度は厚さに比例して増加するので、特定のシリコーン樹脂はある1つの厚さ、例えば、1マイクロメートルでは所望の吸光度を有することができても、より大きい厚さ、例えば、10マイクロメートルの厚さにおいては同じシリコーン樹脂の吸光度では高すぎる場合がある。
本開示の方法に従って調製された架橋シリコーンコーティングは、例えば、剥離層、低粘着性の裏層、コーティングなどを含む広範な用途に任意に用いることができる。様々な代表的な用途を図2に図示する。物品100は、剥離ライナー210を形成する第1の基材110、及び第1の基材110の第1面111に接着された架橋シリコーン層120を備える。いくつかの実施形態では、物品100は剥離ライナー210に加えて、架橋シリコーン層120に剥離可能に接着された接着剤140を更に備えて、トランスファーテープ220を形成する。いくつかの実施形態では、物品100は、架橋シリコーン層120の反対側に、接着剤140に接着された第2の基材150を更に備える。
いくつかの実施形態では、第2の基材は、例えば、剥離ライナー210に類似した剥離ライナーである剥離ライナーであり得、物品100はデュアルライナーのトランスファーテープであり得る。いくつかの実施形態では、第2の基材はその接着剤に永久結合され得、接着剤物品100は例えばテープ又はラベルであり得る。
図示されていないが、いくつかの実施形態では、基材110は両面が剥離材料でコーティングされ得る。概して、剥離材料は独立に選択することができ、剥離材料は同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、両方の剥離材料は本開示の方法に従って調製される。いくつかの実施形態では、そのような両面剥離ライナーから、自動巻き接着剤物品が調製される。いくつかの実施形態では、1つ以上のプライマー層を含めることができる。例えば、いくつかの実施形態では、基材110の表面111にプライマー層を配置することができる。
概して、基材110及び150は、一般に使用される様々な材料のどれであってもよい。代表的な材料としては、紙、ポリコート紙、ポリマーフィルム(例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、及びポリカーボネート)、織布及び不織布、金属ホイルが挙げられる。いくつかの実施形態では、基材の表面処理(例えば、コロナ又は火炎処理)をしてもよく、又は例えば、プライマー又は印刷を受け付ける層でコーティングしてもよい。いくつかの実施形態では、多層の基材を使用してもよい。
概して、例えば、天然ゴム及び合成ゴム、ブロック共重合体、及びポリオレフィン接着剤を含む、任意の既知の接着剤を使用してもよい。いくつかの実施形態では、接着剤はアクリル系接着剤を含むことができる。
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明の実施態様の一部を以下の項目[1]−[24]に記載する。
[1]
1つ以上のアクリレート化されていないポリシロキサン材料を含む組成物の層を基材上に適用することと、不活性雰囲気中において少なくとも1つの240nm未満の強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線に前記層を曝露することと、を含む、架橋シリコーン層の作製方法。
[2]
前記紫外線が、180〜190nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目1に記載の方法。
[3]
前記紫外線が、180nm未満の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目1に記載の方法。
[4]
前記紫外線が、170〜175nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目3に記載の方法。
[5]
紫外線に前記層を曝露することが、低圧水銀ランプ、低圧水銀アマルガムランプ、又はジキセノンエキシマーランプの放射出力に前記層を曝露することを含む、項目1に記載の方法。
[6]
前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが非官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜5のいずれか一項に記載の方法。
[7]
前記ポリシロキサン材料のそれぞれが非官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[8]
少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料が、ポリ(ジアルキルシロキサン)、ポリ(アルキルアリールシロキサン)、又はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である、項目6又は7のいずれかに記載の方法。
[9]
前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[10]
前記ポリシロキサン材料のそれぞれが官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜5のいずれか一項に記載の方法。
[11]
前記官能性ポリシロキサン材料の少なくとも1つが、ビニル官能性ポリシロキサン材料及びシラノール官能性ポリシロキサン材料からなる群から選択される、項目9又は10のいずれかに記載の方法。
[12]
前記組成物が、少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料及び少なくとも1つの官能性ポリシロキサン材料を含み、前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:1以下である、項目9〜11のいずれか一項に記載の方法。
[13]
前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:3以下である、項目12に記載の方法。
[14]
前記不活性雰囲気が200ppm以下の酸素を含む、項目1〜13のいずれか一項に記載の方法。
[15]
前記不活性雰囲気が50ppm以下の酸素を含む、項目14に記載の方法。
[16]
前記紫外線源が、ビアの法則によって算出されたときの前記層の吸光度が0.5以下である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、項目1〜15のいずれか一項に記載の方法。
[17]
前記紫外線源が、ビアの法則によって算出したときの前記層の吸光度が0.3〜0.5である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、項目16に記載の方法。
[18]
前記基材上に前記層を適用することが、不連続コーティングを含む、項目1〜17のいずれか一項に記載の方法。
[19]
項目1〜18のいずれか一項に記載の方法にしたがって作製された架橋シリコーン層。
[20]
基材と、前記基材の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分に接着されたシリコーン層と、を含む物品において、前記シリコーン層は、紫外線で架橋されたアクリレート化されていない少なくとも1つのポリシロキサン材料を含み、前記紫外線は、240nm未満の少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する、物品。
[21]
前記シリコーン層が、前記基材の前記少なくとも1つの表面に隣接した第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、を備え、前記第2面は実質的に酸化されていない、項目20に記載の物品。
[22]
前記シリコーン層の厚さが0.2〜2マイクロメートルである、項目20又は21のいずれかに記載の物品。
[23]
前記シリコーン層に剥離可能に接着された接着剤を更に含む、項目20〜22のいずれか一項に記載の物品。
[24]
前記接着剤が、アクリル系接着剤を含む、項目23に記載の物品。
[1]
1つ以上のアクリレート化されていないポリシロキサン材料を含む組成物の層を基材上に適用することと、不活性雰囲気中において少なくとも1つの240nm未満の強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線に前記層を曝露することと、を含む、架橋シリコーン層の作製方法。
[2]
前記紫外線が、180〜190nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目1に記載の方法。
[3]
前記紫外線が、180nm未満の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目1に記載の方法。
[4]
前記紫外線が、170〜175nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、項目3に記載の方法。
[5]
紫外線に前記層を曝露することが、低圧水銀ランプ、低圧水銀アマルガムランプ、又はジキセノンエキシマーランプの放射出力に前記層を曝露することを含む、項目1に記載の方法。
[6]
前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが非官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜5のいずれか一項に記載の方法。
[7]
前記ポリシロキサン材料のそれぞれが非官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[8]
少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料が、ポリ(ジアルキルシロキサン)、ポリ(アルキルアリールシロキサン)、又はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である、項目6又は7のいずれかに記載の方法。
[9]
前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜6のいずれか一項に記載の方法。
[10]
前記ポリシロキサン材料のそれぞれが官能性ポリシロキサン材料である、項目1〜5のいずれか一項に記載の方法。
[11]
前記官能性ポリシロキサン材料の少なくとも1つが、ビニル官能性ポリシロキサン材料及びシラノール官能性ポリシロキサン材料からなる群から選択される、項目9又は10のいずれかに記載の方法。
[12]
前記組成物が、少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料及び少なくとも1つの官能性ポリシロキサン材料を含み、前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:1以下である、項目9〜11のいずれか一項に記載の方法。
[13]
前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:3以下である、項目12に記載の方法。
[14]
前記不活性雰囲気が200ppm以下の酸素を含む、項目1〜13のいずれか一項に記載の方法。
[15]
前記不活性雰囲気が50ppm以下の酸素を含む、項目14に記載の方法。
[16]
前記紫外線源が、ビアの法則によって算出されたときの前記層の吸光度が0.5以下である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、項目1〜15のいずれか一項に記載の方法。
[17]
前記紫外線源が、ビアの法則によって算出したときの前記層の吸光度が0.3〜0.5である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、項目16に記載の方法。
[18]
前記基材上に前記層を適用することが、不連続コーティングを含む、項目1〜17のいずれか一項に記載の方法。
[19]
項目1〜18のいずれか一項に記載の方法にしたがって作製された架橋シリコーン層。
[20]
基材と、前記基材の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分に接着されたシリコーン層と、を含む物品において、前記シリコーン層は、紫外線で架橋されたアクリレート化されていない少なくとも1つのポリシロキサン材料を含み、前記紫外線は、240nm未満の少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する、物品。
[21]
前記シリコーン層が、前記基材の前記少なくとも1つの表面に隣接した第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、を備え、前記第2面は実質的に酸化されていない、項目20に記載の物品。
[22]
前記シリコーン層の厚さが0.2〜2マイクロメートルである、項目20又は21のいずれかに記載の物品。
[23]
前記シリコーン層に剥離可能に接着された接着剤を更に含む、項目20〜22のいずれか一項に記載の物品。
[24]
前記接着剤が、アクリル系接着剤を含む、項目23に記載の物品。
Claims (24)
- 1つ以上のアクリレート化されていないポリシロキサン材料を含む組成物の層を基材上に適用することと、不活性雰囲気中において少なくとも1つの240nm未満の強度ピークを含むスペクトルを有する紫外線に前記層を曝露することと、を含む、架橋シリコーン層の作製方法。
- 前記紫外線が、180〜190nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記紫外線が、180nm未満の強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記紫外線が、170〜175nmの強度ピークを少なくとも1つ含むスペクトルを有する、請求項3に記載の方法。
- 紫外線に前記層を曝露することが、低圧水銀ランプ、低圧水銀アマルガムランプ、又はジキセノンエキシマーランプの放射出力に前記層を曝露することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが非官能性ポリシロキサン材料である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリシロキサン材料のそれぞれが非官能性ポリシロキサン材料である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料が、ポリ(ジアルキルシロキサン)、ポリ(アルキルアリールシロキサン)、又はポリ(ジアルキルジアリールシロキサン)である、請求項6又は7のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリシロキサン材料の少なくとも1つが官能性ポリシロキサン材料である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリシロキサン材料のそれぞれが官能性ポリシロキサン材料である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記官能性ポリシロキサン材料の少なくとも1つが、ビニル官能性ポリシロキサン材料及びシラノール官能性ポリシロキサン材料からなる群から選択される、請求項9又は10のいずれかに記載の方法。
- 前記組成物が、少なくとも1つの非官能性ポリシロキサン材料及び少なくとも1つの官能性ポリシロキサン材料を含み、前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:1以下である、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記官能性ポリシロキサン材料と前記非官能性ポリシロキサン材料との重量比が1:3以下である、請求項12に記載の方法。
- 前記不活性雰囲気が200ppm以下の酸素を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記不活性雰囲気が50ppm以下の酸素を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記紫外線源が、ビアの法則によって算出されたときの前記層の吸光度が0.5以下である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記紫外線源が、ビアの法則によって算出したときの前記層の吸光度が0.3〜0.5である波長で少なくとも1つの強度ピークを有するスペクトルを有するように選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記基材上に前記層を適用することが、不連続コーティングを含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法にしたがって作製された架橋シリコーン層。
- 基材と、前記基材の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分に接着されたシリコーン層と、を含む物品において、前記シリコーン層は、紫外線で架橋されたアクリレート化されていない少なくとも1つのポリシロキサン材料を含み、前記紫外線は、240nm未満の少なくとも1つの強度ピークを含むスペクトルを有する、物品。
- 前記シリコーン層が、前記基材の前記少なくとも1つの表面に隣接した第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、を備え、前記第2面は実質的に酸化されていない、請求項20に記載の物品。
- 前記シリコーン層の厚さが0.2〜2マイクロメートルである、請求項20又は21のいずれかに記載の物品。
- 前記シリコーン層に剥離可能に接着された接着剤を更に含む、請求項20〜22のいずれか一項に記載の物品。
- 前記接着剤が、アクリル系接着剤を含む、請求項23に記載の物品。
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