JP2018002984A - ロール製造方法およびロール - Google Patents

Abstract

【課題】ロールの良好な巻回状態を維持できるロール製造方法およびロールを提供する。【解決手段】ロール製造方法は、基材層１２１、粘着層１２２、および剥離材１２３を積層方向にこの順序で有するとともに粘着層と剥離材との間に複数の隙間１２４が存在する長尺な積層体１２０を、紙管からなるコア１１０を乾燥させた後に、コアに巻回する。【選択図】図３

Description

本発明は、ロール製造方法およびロールに関する。

従来、様々な粘着シートが提案されており、例えば家電製品に貼り付けられる銘板用のラベル等、種々の分野に適用されている。例えば特許文献１には、粘着シートと被着体との間に生じる空気溜りを除去可能な粘着シートが開示されている。この粘着シートでは、被着体に接着する粘着層の表面に複数の凹部が設けられ、この凹部を伝って空気溜りのエアーが外部に逃がされる。

また、特許文献１の粘着シートは、基材の一方の面の側に粘着層が設けられるとともに、前述の凹部が形成されている粘着層の表面に剥離材が配置された積層構造を有しており、粘着層の表面に設けられた凹部と剥離材との間に隙間が形成されている。

そのような積層構造を有する積層体をどのような形態で用いるかは、用途に応じて異なるが、１つの形態の例として、テープのような長尺な形態が挙げられる。この場合、例えば保管や持ち運び等の容易さから、筒形状を有するコアのまわりに積層体を巻回してロールにするのが一般的である。

国際公開第２０１５／１５２３４７号

そこで、本発明者らが、上記特許文献１と同様の積層構造を有する長尺な積層体を、コアのまわりに巻回してロールを作製したところ、そのようなロールでは時間の経過とともに、粘着層の表面の凹部と剥離材との間の隙間を狭めて粘着層が変形し、その結果、粘着層の厚みが僅かに薄くなることを新たに知見した。

そして、そのような厚みの変化が粘着層に生じた場合であっても、ロールの巻回状態が良好に維持されていれば、例えばロールの持ち運びや巻出し装置への取り付け等の作業を円滑に行えることに着眼し、本発明者らは本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、新たに得た知見に基づきなされたものであり、ロールの良好な巻回状態を維持できるロール製造方法およびロールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のロール製造方法は、基材層、粘着層、および剥離材を積層方向にこの順序で有するとともに、前記粘着層と前記剥離材との間に複数の隙間が存在する長尺な積層体を、紙管からなるコアを乾燥させた後に、当該コアに巻回する。

上記目的を達成するための本発明のロールは、基材層、粘着層、および剥離材を積層方向にこの順序で有するとともに、前記粘着層と前記剥離材との間に複数の隙間が存在する長尺な積層体と、当該積層体が巻回された筒形状を有するコアと、を有し、前記コアが紙管であり、前記コアと前記積層体とが互いに径方向に締め付け合っている。

上記構成を有するロール製造方法およびロールによれば、コアおよび積層体がコアの軸方向にズレないように確実に保持されるため、ロールの良好な巻回状態を維持できる。

実施形態のロール製造方法のフローチャートである。 コアの乾燥を模式的に示す図である。 コアへの積層体の巻回を模式的に示す図である。 試作した粘着層の表面の画像である。 粘着層が薄肉化する前の実施形態の積層体およびコアの状態を示す図である。 実施形態と異なり、コアの外径が一定のまま粘着層が薄肉化したと仮定した場合の積層体およびコアの状態を模式的に示す図である。 粘着層が薄肉化した際の実施形態の積層体およびコアの状態を示す図である。 コアとしての紙管の水分率と外径との関係を示すグラフである。 ロールの中心側および外側での粘着層の厚みを示すグラフである。 他の形態の積層体を示す図である。 他の形態のロールを示す図である。 さらに他の形態の積層体を示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる。

図１に示すように、実施形態のロール製造方法は、コア乾燥工程Ｓ１、および巻回工程Ｓ２を有する。

図２に示すように、コア乾燥工程Ｓ１では、筒形状を有するコア１１０が乾燥される。コア１１０は紙管である。ここで、紙管は、例えば樹脂層を含んでもよいが、コア１１０に含まれる水分の割合（水分率）の調整のし易さから、好ましくは紙だけで構成される。コア１１０の寸法は、特に限定されないが、例えば、内径が約７５ｍｍで、厚みが６〜２０ｍｍである。

コア１１０は、所定の温度に保たれた高温雰囲気の乾燥炉１０内に所定の時間放置されて乾燥されるが、これに限定されず、例えば輻射熱を利用した加熱等、他の方法によって乾燥されてもよい。

乾燥炉１０内の温度は、特に限定されないが、例えば４０℃〜６０℃、好ましくは４０℃である。また、乾燥炉１０内の相対湿度は、特に限定されないが、例えば、１０〜２０％である。

コア１１０が乾燥炉１０内に放置される時間は、例えば２４時間であるが、これに限定されず、乾燥炉１０内の温度等に応じて適宜設定できる。

乾燥炉１０内の温度を上げることによって、コア１１０の水分率をより低下させることができるが、紙管であるコア１１０に焦げや変形等の不良が生じないよう品質を考慮するとともに、高温の状態で乾燥炉１０を長時間作動させた場合の安全性も考慮して乾燥炉１０内の温度は設定される。

所定の時間が経過して乾燥が終了すると、コア１１０は乾燥炉１０から取り出され、巻回工程Ｓ２が行われる。

図３に示すように、巻回工程Ｓ２では、コア乾燥工程Ｓ１直後の乾燥した状態のコア１１０に長尺な積層体１２０が巻回され、ロール１００が作製される。積層体１２０は、例えば、回転するコア１１０に巻き取られて巻回される。コア１１０は、例えばモータを駆動源とする従来公知の巻取り装置を用いて回転させることができるため、ここでの巻取り装置の説明は省略する。また、コア１１０を回転させることなく固定しておき、そのまわりに積層体１２０を巻き付けていってもよい。

どの程度の長さの積層体１２０がコア１１０に巻回されるかは特に限定されないが、比較的長めの積層体１２０が巻回され、ロール１００の径が大きくなる場合、積層体１２０の巻回にともなう締め付けによってコア１１０に変形が生じないよう、例えば２０ｍｍの厚みを有する肉厚なコア１１０が好ましくは用いられる。

積層体１２０は、基材層１２１、粘着層１２２、および剥離材１２３を積層方向にこの順序で有する。

基材層１２１は、特に限定されず、例えば、紙基材、樹脂フィルム等の樹脂基材、または紙基材を樹脂によってラミネートした基材等が挙げられる。基材層１２１の厚みは、特に限定されないが、例えば５〜１０００μｍである。

基材層１２１が紙基材の場合、紙基材を構成する紙としては、例えば、上質紙、含浸紙、コート紙、アート紙、グラシン紙、クラフト紙、クレープ紙、和紙、感熱紙、熱転写紙等が挙げられる。

基材層１２１が樹脂基材の場合、樹脂基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のビニル系樹脂；ポリスチレン；アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体；ポリウレタン、アクリル変性ポリウレタン等のウレタン樹脂；アクリル樹脂；フッ素系樹脂；三酢酸セルロース；ポリカーボネート；ポリメチルペンテン；ポリスルホン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルホン；ポリフェニレンスルフィド；ポリエーテルイミド、ポリイミド等のポリイミド系樹脂；ポリアミド系樹脂等が挙げられる。

基材層１２１が紙基材を樹脂によってラミネートした基材の場合、そのような基材として、上記の紙基材をポリエチレン等の熱可塑性樹脂によってラミネートしたラミネート紙等が挙げられる。

基材層１２１は、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、着色剤等の各種添加剤を含有してもよい。

粘着層１２２は、主成分として樹脂を含む樹脂部分１２２Ａと、微粒子からなる粒子部分１２２Ｂとを含む。粘着層１２２の表面には、凹部１２２Ｃが不規則に形成されており、凹部１２２Ｃと剥離材１２３との間で隙間１２４が不規則に存在している。粘着層１２２の厚みは、特に限定されないが、例えば１〜３００μｍである。

樹脂部分１２２Ａと粒子部分１２２Ｂとの分布の構成は、樹脂部分１２２Ａと粒子部分１２２Ｂとがほぼ均等に分布した構成であってもよく、局所的に主に樹脂部分１２２Ａからなる箇所と、主に粒子部分１２２Ｂからなる箇所とが分けられるような構成であってもよい。

また、凹部１２２Ｃが存在する箇所においては、粒子部分１２２Ｂが占める割合が他に比べて少なくなるような分布であってもよいし、粒子部分１２２Ｂが部分的に存在しなくてもよい。

凹部１２２Ｃは、例えば、粘着層１２２の自己形成化によって形成される。ここで、自己形成化とは、粘着層１２２の形成材料を含む塗膜の乾燥によって、粘着層１２２の自律的な形成過程が進行し、無秩序な形状が自然に作り出されていく現象を意味する。

凹部１２２Ｃが形成されていく過程としては、いくつか考えられるが、そのうちの１つを以下に述べる。

まず、粒子部分１２２Ｂの形成材料である微粒子を含む塗膜の形成時において、塗膜中には、微粒子が無作為に存在している。

その塗膜を乾燥させる過程で、塗膜内部には収縮応力が発生し、微粒子の存在に起因すると考えられる樹脂の結合力が弱くなった部分で、塗膜内で割れが生じる。そして、この割れ部分の周辺の樹脂が、割れによって一時的に生じた空間に流入することによって、粘着層１２２の表面上に凹部１２２Ｃが形成されると考えられる。

凹部１２２Ｃが形成された箇所で粒子部分１２２Ｂが占める割合が他の箇所に比べて少なくなるのは、塗膜の乾燥過程で塗膜内に割れが生じた際に、当初存在していた微粒子が他の箇所へと押しのけられるためであると考えられる。

また、上で述べたような考えとは別に、微粒子の凝集に起因した凹部１２２Ｃの形成も考えられる。この場合、塗膜形成時には、樹脂部分１２２Ａを形成する粘着剤およびこれに分散し難い微粒子（例えばシリカ粒子）が、それらに対して濡れ易い溶媒を介して塗膜中で均一に分散していたところ、塗膜を乾燥させる過程で、微粒子と粘着剤との間に介在する溶媒が失われ、その結果、微粒子が凝集した箇所と微粒子が殆ど存在しない箇所とが形成される。そして、微粒子が殆ど存在しない箇所が、凹部１２２Ｃとなる。微粒子が凝集した箇所は、凸部となるが、剥離材１２３が配置されることによって、平坦になる。

自己形成化によって形成された凹部１２２Ｃの形状は、塗膜の乾燥条件や粘着層１２２の形成材料の種類やそれらの各組成物の含有量を調整することによって、ある程度調整できるものの、全く同じ形状のものを再現することは事実上できないと言える。

樹脂部分１２２Ａは、粒子部分１２２Ｂを構成する微粒子以外の成分を含む部分である。樹脂部分１２２Ａは、主成分として粘着性を有する樹脂を含み、それ以外にも架橋剤や汎用添加剤を含んでもよい。

樹脂部分１２２Ａに含まれる粘着性を有する樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、シリコーン系樹脂等であるが、これらに限定されない。樹脂部分１２２Ａに含まれる架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、金属キレート系架橋剤等が挙げられるが、これらに限定されない。樹脂部分１２２Ａに含まれる汎用添加剤としては、例えば、粘着付与剤、酸化防止剤、可塑剤、防錆剤、顔料、染料、遅延剤、反応促進剤、紫外線吸収剤等が挙げられるが、これらに限定されない。

粒子部分１２２Ｂは、微粒子からなり、その例として、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガラス、スメクタイト等の無機粒子や、アクリル、スチレン、メラミン等の有機粒子等が挙げられるが、これらに限定されない。

剥離材１２３は、例えば、剥離材１２３用の基材の上に剥離剤を塗布して形成される。剥離材１２３の両面に剥離処理が施されていてもよいし、片面に剥離処理が施されていてもよい。

剥離材１２３用の基材としては、基材層１２１と同様、例えば、上質紙、グラシン紙等の紙基材、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基材、または紙基材を樹脂基材によってラミネートした基材等が挙げられる。また、剥離剤としては、例えば、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、イソプレン系樹脂、ブタジエン系樹脂等のゴム系エラストマー、長鎖アルキル系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。

剥離材１２３の厚みは、例えば１０〜２００μｍであるが、これに限定されない。剥離材１２３は、好ましくは、例えばエンボスパターン等の凹凸形状のない、平坦な表面を有する。剥離材１２３は、積層体１２０が被着体に貼り付けられる際、粘着層１２２の表面から剥がされる。

図４に示すように、粘着層１２２の表面の凹部１２２Ｃは、不規則に２次元的に延在している。凹部１２２Ｃは、所定のパターンを有しない。ここで、所定のパターンとは、一定の繰り返し単位となる形状のことを意味する。

凹部１２２Ｃは、比較的長い溝形状および比較的短い窪み形状を含み、それらが互いに繋がって粘着層１２２の縁まで連通している。このため、積層体１２０が被着体に貼り付けられた際、粘着層１２２と被着体との間に入り込む空気、または例えば樹脂製の被着体から放出されるアウトガスが、凹部１２２Ｃを伝って粘着層１２２の外部に排出される。従って、被着体に貼り付けられた積層体１２０においては、空気やアウトガス等による膨れが防止される。

図５に示すように、作製直後のロール１００では、粘着層１２２は、積層体１２０が巻回される前と略同じような状態である。

しかしながら、粘着層１２２は、例えば積層体１２０の巻回にともなう締付力やロール１００の作製後の温度変化の影響を受けると、隙間１２４が存在するが故に、元の形状を維持できず隙間１２４を狭めつつ変形していき、粘着層１２２の肉厚が薄くなる。

本実施形態と異なり、隙間１２４がなく、例えば粘着層１２２と剥離材１２３とが全面で密着しているような場合でも、締付力等によって粘着層１２２の厚みは若干薄くなるが、本実施形態では隙間１２４が存在する分だけ、粘着層１２２がより薄肉化し易い。

このため、図６に示すように、仮にコア１１０の外径が一定のままであると、コア１１０と積層体１２０との間、または積層体１２０同士の間に僅かな隙間が生じ、その結果、コア１１０の抜けや積層体１２０の緩みにつながる虞があり、好ましくない。

一方、本実施形態では、コア１１０がコア乾燥工程Ｓ１で乾燥されており、これによって、コア１１０は、その後の乾燥炉１０の外の環境下において、空気中の湿気を含んで膨張していく。

このため、図７に示すように、コア１１０と積層体１２０とが互いに径方向に締め付け合い、コア１１０と積層体１２０とが密着するとともに、積層体１２０同士が密着する。

実際、本発明者らがコア１１０を試作して実験したところ、コア１１０の膨張が確認された。

図８に示すように、本発明者らは、４０℃の乾燥炉１０内に紙管を２４時間放置して乾燥させ（図８のＡで示す範囲）、その後、２３℃で相対湿度５０％の環境に放置し（図８のＢで示す範囲）、そして紙管の水分率の変化（図８の○）および外径の変化（図８の△）を測定した。用いた紙管は、無地である。水分率は、紙管を１２０℃で１２時間乾燥させたときの重量を０％と規定して求めた。

図８の範囲Ａにおいて○の変化で示されるように、乾燥によって、紙管の水分率が時間の経過とともに低下すると、同範囲Ａにおいて△の変化で示されるように、紙管の外径が時間の経過とともに減少した。本実施形態では、このようにコア１１０が乾燥して収縮した状態で積層体１２０が巻回され、ロール１００が作製される。

一方、ロール１００が通常使用される、または保管されるのと同様の環境を想定した条件下では、図８の範囲Ｂにおいて○の変化で示すように、紙管が空気中の水分を吸収して水分率が増加し、またこれにともない、同範囲Ｂにおいて△の変化で示すように、紙管の外径が増加した。

このように、本実施形態では、ロール１００が通常使用される、または保管される環境下において、紙管であるコア１１０が、膨張した状態であり、積層体１２０を径方向外側に押圧して締め付けるため、コア１１０および積層体１２０が、コア１１０の軸方向に位置ズレしないように保持される。

本実施形態と異なり、コア１１０が乾燥されず、またはコア１１０の乾燥から時間を空けて、ロール１００の通常の使用環境または保管環境と略同様の環境下に置かれていたコア１１０に積層体１２０が巻回される場合、巻回の際にはコア１１０は既に空気中の水分をある程度含んでいるため、吸湿によるコア１１０の膨張は、本実施形態の場合と同程度に生じることはなく、たとえ生じたとしも本実施形態に比べて小さい。このため、コア１１０が積層体１２０を径方向外側に押圧して締め付ける状態にはならず、本実施形態のように粘着層１２２の薄肉化に追従することができない。従って、コア１１０の抜けや積層体１２０の緩みにつながる虞があり、好ましくない。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態によれば、上述のように、コア１１０および積層体１２０が、コア１１０の軸方向にズレないように確実に保持されるため、例えばコア１１０の抜けや積層体１２０の緩みが生じ難く、ロール１００の良好な巻回状態を維持できる。

本発明者らは、ロール１００のどの箇所で粘着層１２２の変形が生じ易いか調べるため、コア１１０のまわりに積層体１２０を４００ｍ巻回してロール１００を試作し、これを、４０℃、相対湿度８０％という、通常想定される使用環境または保管環境よりも過酷な環境下で７日間放置することによって、粘着層１２２の変形を促す促進実験を行った。粘着層１２２は、温度増加とともに流動性が高まり、また、相対湿度の増加によって劣化し易くなる。

促進実験の結果、図９に示すように、粘着層１２２の厚みは、ロール１００の外側に比べて中心側（コア１１０の側）で薄くなり、ロール１００の中心側は、外側に比べ、緩みの可能性が相対的に高い状態になっていた。

しかし本実施形態では、外側に比べて薄肉化したその中心側が、コア１１０からの締め付けによってしっかりと保持されるため、良好な巻回状態を特に効果的に維持できる。

また、本実施形態では、粘着層１２２の表面に凹部１２２Ｃが設けられており、これを伝って空気やガスを粘着層１２２から逃がすため、空気やガスによる積層体１２０の膨れを防止できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。

例えば、上記実施形態では、粘着層１２２の表面に凹部１２２Ｃが設けられており、これと平坦な剥離材１２３との間に隙間１２４が形成されているが、隙間は粘着層と剥離材との間に存在していればよく、それらの間に隙間を形成する具体的構成は特に限定されない。本発明は、上記実施形態以外にも、粘着層と剥離材との間に複数の隙間が形成されている他の形態を含む。

例えば、図１０に示すように、本発明は、複数の凹部２２３Ａが表面に形成された剥離材２２３と、表面が平坦な粘着層２２２とを有する積層体２２０を含み、この形態では、凹部２２３Ａと粘着層２２２の平坦な表面との間に隙間２２４が形成される。

図１１に示すように、積層体２２０がコア１１０のまわりに巻回されたロール２００では、巻回にともなう締め付けや温度上昇等の影響によって、隙間２２４に粘着層２２２が入り込みつつ粘着層２２２と剥離材２２３とが互いに押し付けられる。その結果、積層体２２０の厚みが減少するが、コア１１０が拡張してその変化に追従するため、コア１１０および積層体２２０、ならびに積層体２２０同士は密着する。従って、ロール２００の良好な巻回状態が維持される。

剥離材２２３が粘着層２２２に押し付けられることによって、剥離材２２３の表面の凹形状が粘着層２２２に転写され、粘着層２２２の表面に空気やガスを逃がす凹部が形成される。

また、これと異なり、空気やガスを逃がす凹部が粘着層の表面に予め設けられている形態についても、凹部がどのようにして設けられるかは、上記実施形態で述べたような自己形成に限定されない。

例えば、図１２に示す積層体３２０は、表面に凹形状が形成された基材層３２１を備え、粘着層３２２がその凹形状に沿うことによって、空気やガスを逃がす凹部３２２Ａが形作られており、また、凹部３２２Ａと平坦な剥離材１２３の表面との間には、隙間３２４が形成されている。このような形態にあっては、粘着層の形成材料は、必ずしも凹部を自己形成する材料である必要はなく、他の一般的な粘着剤であってもよい。

また、上で述べてきた各形態における凹部１２２Ｃ、２２３Ａ、３２２Ａ、および隙間１２４、２２４、３２４は、不規則に形成されているが、本発明はこれに限定されない。そのような凹部および隙間は、例えば、複数の隙間の各々もしくは複数の凹部の各々が同一の形状で等間隔に形成される、または、不規則な形状に形成された所定のパターンが一定の規則性に従って繰りかえされる等、規則的に形成されていてもよい。

１００、２００ ロール、
１１０ コア、
１２０、２２０、３２０ 積層体、
１２１、３２１ 基材層、
１２２、２２２、３２２ 粘着層、
１２２Ａ 樹脂部分、
１２２Ｂ 粒子部分、
１２２Ｃ、２２３Ａ、３２２Ａ 凹部、
１２３、２２３ 剥離材、
１２４、２２４、３２４ 隙間。

Claims (4)

1. 基材層、粘着層、および剥離材を積層方向にこの順序で有するとともに、前記粘着層と前記剥離材との間に複数の隙間が存在する長尺な積層体を、紙管からなるコアを乾燥させた後に、当該コアに巻回する、ロール製造方法。
2. 前記粘着層は表面に複数の凹部が形成されてなり、前記凹部と前記剥離材との間に前記隙間が形成された前記積層体を、前記コアに巻回する、請求項１に記載のロール製造方法。
3. 基材層、粘着層、および剥離材を積層方向にこの順序で有するとともに、前記粘着層と前記剥離材との間に複数の隙間が存在する長尺な積層体と、
   当該積層体が巻回された筒形状を有するコアと、を有し、
   前記コアが紙管であり、前記コアと前記積層体とが互いに径方向に締め付け合っている、ロール。
4. 前記粘着層の表面に複数の凹部が設けられており、複数の前記隙間は、複数の前記凹部と前記剥離材との間に存在している、請求項３に記載のロール。