JP3628714B2 - 改良された紙接着方法と紙接着剤組成物 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シリコーン系剥離剤に関する。更に詳しくは、本発明はエポキシ官能紫外線硬化性ポリシロキサン剥離剤に関する。最も詳しくは、本発明はエポキシ官能紫外線硬化性ポリシロキサン剥離剤の経時剥離安定性を改良する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコーン系組成物は、剥離剤として広く認められて来ており、この剥離剤は、通常はよく付着する筈の他の物質に対して比較的付着性の無い表面や物質を提供するのに有用である。シリコーン系剥離剤組成物は、レッテル、装飾用ラミネート、移送テープ等の感圧接着剤を離す被覆として使用され得る。紙、ポリエチレン、マイラー(Mylar)(登録商標)及び他の基体の上でのシリコーン系剥離剤は、また食品取扱と工業的包装のための非付着性表面を提供するのに役立つ。
【0003】
シリコーン系剥離剤組成物は一般に熱硬化性又は紫外線硬化性である。熱硬化性組成物に付き纏う高いエネルギーコストと溶剤排出への厳しい環境規制が部分的に原因して、紫外線硬化性組成物は各種の用途で一層商業的に受け入れられるようになって来た。紫外線は、その低コスト、維持の容易さ及び工業的ユーザーに対する低い潜在的危険性の故に、放射線の内で最も広く使用されるタイプの一つである。熱的エネルギーが基体を損傷する恐れがあるのに比較して、紫外線では代表的な硬化時間は遥かに短くて、熱に敏感な基体が安全に被覆され紫外線下で硬化処理をされ得る。
【0004】
数種の紫外線硬化性シリコーン系が当該技術分野で知られており、これには、ビベンチ(Viventi)の米国特許第3,816,282号、ボーカーマン(Bokerman)等の米国特許第4,052,059号とコルクフーン(Colquhoun)等の米国特許第4,070,526号が含まれる。これらの特許は、或種の光増感剤の存在下に紫外線に暴露されると、ω−メルカプトアルキル置換ポリシロキサンがビニル官能シロキサンと反応する組成物を記載している。
【0005】
エポキシ又はアクリル官能性を持つ紫外線硬化性シリコーン樹脂もまた当該技術分野で知られている。これらの樹脂は、特に剥離用途に適するようにするのに必要なな活性度を持つことが認められている。これらの組成物の例にはエックベルク(Eckberg)等の米国特許第4,279,717号、クリベロ(Crivello)等の米国特許第4,026,705号及びその他がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これらの組成物は、大抵の用途では優れた安定性のある経時剥離特性を提供するものの、クラフト紙並びに機械仕上げ紙をシリコーン系剥離剤組成物の基体とする場合には未だ改良の余地があることが認められている。従って、これらの基体の上に於いて安定的な経時剥離性の一層の改良を提供する新しいシリコーン系剥離剤組成物の開発が可能であれば、当該技術の現況に於いて注目すべき進歩を示すことになろう。
【0007】
この目的で、本発明者は、クラフト紙のような基体が弱酸で処理されれば、改良された経時剥離特性が得られることを見出した。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基体に弱酸の有効量を塗布する段階より成るシリコーン系剥離剤組成物の経時剥離特性の改良方法が提供される。
また、本発明によれば、シリコーン系剥離剤組成物、接着剤及び弱酸の有効量から成る新しい接着剤剥離組成物が提供される。
【0009】
また更に、本発明によれば、基体、基体に塗布された弱酸の有効量、シリコーン系剥離剤組成物及び接着剤から成る新しい接着剤解放系が提供される。
【0010】
【実施例】
好ましい具体例では、基体はクラフト紙であり、弱酸は酢酸であり、シリコーン系剥離剤組成物は紫外線硬化性エポキシシリコーンを含んで成り、そして接着剤はアクリル系接着剤である。
本発明の実施上で有用なシリコーン系剥離剤組成物は、紫外線硬化性組成物であり、当該技術分野でよく知られており、例えば特許文献、エックベルク等の米国特許第4,279,717号、クリベロ等の米国特許第4,026,705号、エックベルク等の米国特許第4,421,904号、エックベルクの米国特許第4,547,431号、エックベルクの米国特許第4,576,999号、エックベルクの米国特許第4,640,967号、ヘイズ(Hayes)等の米国特許第4,370,358号、エックベルクの米国特許第4,558,082号及びエックベルク等米国特許第4,977,198号に記載されている。
【0011】
これらのシリコーン系剥離剤組成物は、一般に触媒量の光触媒とエポキシ官能オルガノポリシロキサンから成る。
本発明での使用に特に適するのは、オニウム塩光触媒の触媒量及び組成物を架橋し硬化するに十分な数の式
Ra R1 b SiO(4−a−b)/2
(式中、Rは水素、炭素原子数1乃至8のアルキル又はアリール、R1 は炭素原子2乃至20の一価のエポキシ官能有機基、aは0,1又は2、bは1,2又は3で、a+bは1,2又は3である)の単位から成るエポキシ官能オルガノポリシロキサンを含んで成るシリコーン系剥離剤組成物である。
【0012】
その種のエポキシ官能オルガノポリシロキサンは容易に且つ簡単に製造される。一つの方法によれば、それらは白金触媒の存在下でオルガノポリシロキサン水素化物を不飽和エポキシモノマーと反応させて製造される。水素化物は、オルガノポリシロキサン中にH2 SiO2/2 単位、HSiO3/2 単位、(CH3 )2 HSiO1/2 単位、及び/又は好ましくは(CH3 )HSiO2/2 として存在してよい。水素化物はエポキシモノマーの不飽和と反応して置き換えられることになるので、水素化物の数は、存在するエポキシ官能の最大数を決定する。
【0013】
ここでの使用に適する適当な不飽和エポキシ基は、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、ビニルノルボルネンモノオキシド、ジシクロペンタジエンモノオキシド及び4−ビニルシクロヘキセンオキシドのようなオレフィン性部分を含有するビニル又はアリル官能エポキシ化合物を含む。シクロヘキセンオキシド化合物が好まれる。エポキシ官能オルガノポリシロキサンとその製造は、米国特許第4,576,999号と第4,279,717号に教示されている。
【0014】
そのエポキシ官能オルガノポリシロキサンは、全シリコーン単位を基準にして数で約2乃至約40%、好ましくは約3乃至約25%のエポキシ官能単位を持つべきである。HOOC−R3 (式中、R3 は炭素原子1乃至20の置換又は非置換炭化水素基である)とのエポキシのエステル化反応でエポキシ官能を変性することによって、エポキシ官能オルガノポリシロキサンが変性されることもまた意図されている。一般に、数で約5乃至約60%、好ましくは数で約10乃至35%のエポキシ官能が変性されるべきである。このような変性反応は、米国特許第4,977,198号に更に詳細に記載されている。
【0015】
そのエポキシ官能オルガノポリシロキサンは、要望によって、随意の物質と混合やコンパウンド化され得る。充填剤、顔料、架橋剤又は促進剤、触媒、紫外線吸収剤等全てが、エポキシ官能オルガノポリシロキサン含有組成物で利用され得る。
本発明の実施上、特にエポキシ官能物質との組み合わせで有用な光触媒は、オニウム塩光触媒である。一般に、オニウム塩光触媒は三つのクラス、即ちハロニウム光触媒、スルホニウム光触媒及びホスホニウム光触媒に分類され得る。
【0016】
ハロニウム塩は一般式
((R6 )e (R7 )f X)g + (MQh )−(h−i)
で示され、式中、R6 は一価の芳香族系有機基、R7 は同じ又は異なる一価の芳香族系有機基、Xはヨウ素、臭素、塩素等のようなハロゲン基、Mは金属又は半金属、Qは塩素、弗素、臭素、ヨウ素等のようなハロゲン、eは0,1又は2の整数、fは0,1又は2の整数、e+f=2、g=h−i、iはMの原子価で2乃至7の整数そしてhはiよりも大きくて8までの値を持つ。好ましいハロニウム塩はイオドニウム塩で例えば、3−メトキシフェニルフェニル−I+ BF4 − 、2−ニトロフェニルフェニル−I+ BF4 − 等である。そのハロニウム塩はよく知られていて、更に詳しくは米国特許第4,026,705号と第3,981,897号に記載されている。
【0017】
同様にスルホニウム塩は一般式
((R8 )j (R9 )k (R10)l X′ )m + (M′ Q′ n )−(m−p)
で示され、式中、R8 は一価の芳香族系有機基、R9 はアルキル、シクロアルキル及び置換アルキルから選ばれる一価の脂肪族系有機基、R10は脂肪族基と芳香族基から選ばれるヘテロ環式又は縮合環状構造を形成する多価有機基、X′ は硫黄、セレンとテルルから選ばれるVIa族元素、M′ は金属又は半金属、Q′はハロゲン基、jは0,1、2又は3の整数、kは0,1又は2の整数、lは0又は1の整数、j+k+lの和は3或いはX′ の原子価、m=n−p、pはM′ の原子価で2乃至7の整数そしてnはpよりも大きくて8までの値を持つ整数である。ここで与えられた名称に合致して、X′ は硫黄であることが好まれる。適当なスルホニウム塩は、トリフェニル−S+ SbF6 − 、4−チオフェノキシフェニル−ジ−フェニル−S+ SbF6 − 、トリシクロジフェニレンフェニル−S+ BF4 − とベンゾイルメチル−シクロ−ブチレン−S+ BF6 − を含む。そのスルホニウム塩は、更に詳しくは米国特許第4,161,478号に開示されている。
【0018】
ホスホニウム塩は式
((R11)q (R12)r (R13)s X″)t + (M″Q″u )−(u−v)
で示すことが可能で、式中、R11は炭素環式基とヘテロ環式基から選ばれる一価の芳香族系有機基、R12はアルキル、アルコキシ、シクロアルキル及びそれらの置換誘導体から選ばれる一価の脂肪族系有機基、R13はX″と共に芳香族ヘテロ環式又は縮合環状構造を形成する多価有機基、X″は窒素、燐、ヒ素、アンチモン及びビスマスから選ばれるVa族元素、M″は金属又は半金属、Q″はハロゲン基、qは0乃至4の整数、rは0乃至2の整数、sは0乃至2の整数である。q+r+sの和は4或いはX″の原子価、t=u−v、vはM″の原子価で2乃至7の整数そしてuはvよりも大きくて8までの値を持つ整数である。ホスホニウム塩の用語から理解されるように、X″は好ましくは燐である。ホスホニウム塩は、例えばテトラフェニル−P+ BF4 − 、トリフェニルベンゾイルメチル−P+ AsF6 − 、ジメチルフェニルベンゾイルメチル−N+ BF4 − で示される。ホスホニウム塩は、更に詳しくは米国特許第4,069,055号に記載されている。
【0019】
本発明のシリコーン系剥離剤組成物に色素増感剤を添加してもよい。これらは、一般に光触媒の効果を増すために添加され、触媒に僅かの効果を持つのみか或いは効果を持たないスペクトルの光を吸収して、吸収した光を光触媒に効果を持つ形で放出して一般に機能すると理解されている。従って、その染料増感剤の使用は、光源から得られるエネルギーのよりよい利用をもたらす。上記のオニウム塩と共に使用され得る染料は、ジョン・ウイリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons, New York)社1965年発行のカーク・オスマー「エンサイクロペディア」(Kirk−Othmer Encyclopedia)第2版、第20巻、194−97頁に記載されているようなカチオン染料である。使用され得るカチオン染料のあるものは、例えば
アクリジンオレンジ:C.I.46005,アクリジンイエロー:C.I.46035,ホスフィンR:C.I.46045,ベンゾフラビン:C.I.46065,セトフラビンT:C.I.49005である。
【0020】
上記に加えて、塩基性染料も光増感剤として使用可能である。これらの塩基性染料は、上に引用したカーク・オスマー「エンサイクロペディア」第7巻、532−34頁に記載されており、ヘマトポルフィリン、4,4′−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、及び、4,4′−ビスジエチルアミノベンゾフェノンを含む。また、適当なのはエックベルク等の1991年出願による米国特許出願番号第07/710,266号に記載されているチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン及びアミノキサンテンのようなキサントンである。色素増感剤が使用されている具体例も米国特許第4,026,705号に詳しく記載されている。
【0021】
エポキシシリコーンと相溶するエポキシ官能有機化合物も、本発明のエポキシ官能オルガノポリシロキサンとオニウム塩光触媒の組成物中に硬化性と付着性を修正するために普通使用してよい。これらのエポキシ官能有機化合物は、リモネンオキシド、4−ビニルシクロヘキセンオキシド、アリルグリシジルエーテル、7−エポキシ−1−オクテン、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−シクロヘキサンカルボキシレート、クレジルグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル等を含む。このようなエポキシドの混合物も適する。これらの化合物は反応性希釈剤としても有用である。
【0022】
シリコーン系剥離剤組成物は、当該技術分野では周知の手順で、単にエポキシ官能オルガノポリシロキサンとオニウム塩光触媒並びに他の成分を混合することによって手軽に紫外線硬化性組成物に製造され得る。オニウム塩光触媒に付いては、硬化性組成物の重量を基準にして約0.1乃至15重量%が一般に要求される。色素増感剤に付いては、任意の有効量を使用してよいが、同様に硬化性組成物の重量を基準にして約0.01乃至1.5重量%が一般に使用される。使用される場合には、エポキシ官能有機化合物は存在するエポキシ官能オルガノポリシロキサンの量を基準にして一般に約1乃至50重量%、好ましくは約2乃至約20重量%の量で存在する。
【0023】
本発明の実施上で有用な硬化性シリコーン系被覆組成物は、直鎖状であって25℃で約10乃至約500,000cpの粘度を持つエポキシ官能オルガノポリシロキサン約100重量部、任意成分としての補強又は増量充填剤約1乃至約100重量部並びに任意成分としてのエポキシ官能化合物約1乃至約50重量部、全組成物の重量を基準にしてオニウム塩光触媒約0.1乃至約15重量%及び全組成物の重量を基準にして色素光増感剤約0.01乃至約1.5重量%から成り得る。
【0024】
シリコーン系剥離剤組成物は、感圧接着剤用の被覆を形成するために、広い範囲の接着剤と共に用いることが知られている。同業者に知られているゴム系及びその他の接着剤が使用され得るが、好ましい実施例に於いては、本発明の実施で用いる接着剤はアクリル系接着剤である。これらの接着剤は、商業的に得られ、例えば、限定ではないが、モンサント(Monsanto Inc.)社より得られるジェルバ(GELVA)(登録商標)263自己架橋性接着剤とアッシュランド・ケミカルズ(Ashland Chemicals, Inc.)社より得られるアッシュランド(登録商標)1085を含む。
【0025】
従来の技術では、シリコーン系剥離剤組成物と感圧接着剤は、被覆、吹き付け塗り、刷毛塗り及びブレードやグラビア法による塗布のような同業者には知られた方法で基体に直接塗布された。代表的な基体は、限定ではないが、ガラス、金属、紙、ポリエチレン被覆クラフト(PEK)紙、スーパー・カレンダー仕上げクラフト(SCK)紙、機械仕上げ紙、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム等を含んでいた。
【0026】
本出願者は、基体を弱酸で前処理することにより、接着剤の改良された経時剥離安定性が得られることを発見した。従って、本発明を実施するための要件は、弱酸の使用である。上と本明細書を通して用いられる弱酸と言う用語は、10−3或いはそれ未満のpKaを持つ酸類である。また、ここでの使用を考えているのは、10−5未満のpKaを持つ酸である。
【0027】
本発明の実施上で有用な酸の例は、ギ酸、酢酸、アクリル酸、メタクリル酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びクロロ酢酸やシアノ酢酸のようなハロ−又はシアノ−置換カルボン酸のような飽和及び不飽和カルボン酸並びに安息香酸、ナフトエ酸及び相当するハロ−又はシアノ−又はニトロ−置換芳香族酸のような芳香族酸である。また、有用なのは、炭酸、燐酸、硼酸等である。最も好まれるのは酢酸である。
【0028】
酢酸のような酸は、同業者には知られた方法でその任意の有効量が基体に塗布され得る。代表的には、約1乃至約50重量%の酸、好ましくは約5乃至約25重量%の酸、最も好ましくは約5乃至約10重量%の酸を含有する溶液で被覆される。一般には、比較的薄くて連続的な被覆がワイヤー棒のような手段で基体に塗布される。
【0029】
発明者は如何なる説で縛られたくもないが、その弱酸がシリコーン系剥離剤組成物の酸によって引き起こされる硬化反応と硬化反応速度に同時に触媒作用をなすと信じられる。増加した硬化速度は、紙の上の酸がそのシリコーン系組成物の反応を促進させる弱酸性表面を作り出すことに起因すると考えられる。酸が存在しなければ、まず反応が発生し、反応を完結させるために酸を発生しなければならない。この反応速度の増加が多孔質の紙の表面へのシリコーンの浸透を防止する。その弱酸はまた、組成物の硬化を遅らせる可能性のある表面の物質を中和する。
【0030】
以下の実施例は本発明を説明する。しかし、それらは、添付の特許請求範囲を如何なる意味でも制限するとは解釈されるものではない。
実施例1−3
1%、5%及び10重量%の酢酸溶液を調製した。次にこれらの酸溶液をNo.5マイヤー棒を用いてSCK紙に別々に塗布し、強制熱風炉で300°Fで20秒間乾燥した。この酸被覆SCK紙は、ユークリッド・ツール・アンド・マシン(Euclid Tool & Machine Co.)社の実験室用コーターを用いてゼネラル・エレクトリック(General Electric Company)社より入手し得るUV9300エポキシシリコーンポリマーとUV9310c光触媒から成るエポキシ官能シリコーン系剥離剤組成物を100%固形分で塗布して、連続した欠陥の無い100%固形分で約1.2g/m2 のシリコーン系被覆を形成し、二個のハノビヤ(Hanovia)200ワット/インチ紫外線ランプを備えたRPC1202AN型実験室用UVプロセッサーによって100フィート/分で硬化した。これらのシートの上に、次に、ジェルバ263アクリル系接着剤を15ポンド/連(3000平方フィート)の被膜重量で、すきまゲージ付き実験室用二本ロールコーターを用いて塗布し、その接着剤の上に上張り紙をのせることによってラミネートを調製した。
【0031】
比較のために、ブラック・クローソン・マシン(Black ClawsonMachine Co., Fluton, NY)社の商業的コーターを用いてUV9300とUV9310cを塗布した酸処理しないSCK紙、硫酸紙及び非酸被覆紙もまた調製された。
ラミネートを25℃で熟成して、種々のねかし期間に於けるこれらのシートの剥離値を検査した。剥離値は、2インチ幅のラミネートを180°の角度で400インチ/分で引っ張って、上張り紙即ち接着剤を含有する基体を剥離ライナー即ちシリコーン被覆基体から分離するのに要する力の量を表す。
【0032】
結果は、下の表1に示されている。
【0033】
【表1】
上の表1から、酢酸で処理されたSCK紙は無処理紙の場合よりも著しくよい経時剥離安定性を提供するすることが理解され得る。
実施例4−37
5%及び10%の酢酸をマイヤー棒を用いて、オーチス・スペシャルティー・ペイパーズ(Otis Specialty Papers)社からのNo.42SCK紙に塗布した。この塗工紙を更にブラック・クローソン・マシン社の三本ロールオフセットグラビア塗工機を用いて、UV9300/3%UV9310cシリコーン剥離系を200フィート/分と400フィート/分で、二つの異なるシリコーン重量で塗布した。次いで、焦点の合ったフュージョン・システムズ(Fusion Systems)の375ワット/インチのマイクロ波加熱水銀蒸気Hランプ2列に暴露して硬化した。試料は、それから試験され、ラミネートは、70℃(表2)と25℃(表3)のジェルバ263溶剤型アクリル系接着剤、25℃(表4)と70℃(表5)のアッシュランド1085溶剤型アクリル系接着剤及び25℃(表6)のフレクサクリル(Flexacryl)(登録商標)1625エマルジョン型アクリル系接着剤との比較に於いて熟成された。これらの試験からの剥離データは、比較データと共に下の表2−6に示されている。
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】
上のデータから、接着剤のタイプ、塗布ラインスピード或いはシリコーン系剥離剤被膜重量に拘らず、無処理紙の試料は全て不安定な剥離値を持つことが理解され得る。しかし、添付の特許請求の範囲に従って紙が酢酸で処理された場合には安定な剥離値が得られた。
比較例38A * と39A *
酢酸に代えて1%と5%の塩酸水溶液を使用する以外は実施例1と同じ手順を繰り返した。塩酸を塗布された紙を乾燥した後に、紙は変色して、シリコーン・ライナーとしては使用不能の程度までに脆くなった。それ故、シリコーンも接着剤も塗布せず、また熟成試験も実施しなかった。従って、本発明の範囲外の酸を用いる接着剤系は、本発明の接着剤系の経時剥離安定性に於ける顕著な改良を提供しないことが理解され得る。
【0040】
上記した特許と出版物は本明細書中に参考文献として取り入れられている。
上の詳述に照らして本発明の多くの変形の可能性が同業者には明白であろう。例えば、アクリル系接着剤以外の接着剤を使用してよい。更に、酢酸の代わりに、硼酸、安息香酸、ギ酸、アクリル酸、パルミチン酸、オレイン酸等のような弱酸を使用してよい。更に、本発明は、限定ではなく、PEK紙、機械仕上げ紙及びポリエチレンフィルムのようなフィルムを含めた他の基体の上に実施してもよい。このような自明の修正は完全に添付の特許請求範囲に入る。
Claims (2)
- 紙からなる基体と、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸、ハロ置換カルボン酸、シアノ置換カルボン酸、非置換芳香族酸、置換芳香族酸、炭酸、燐酸及び硼酸からなる群から選択されるpKa10−3以下の弱酸を上記基体に塗布してなる弱酸の連続被膜と、上記弱酸の連続被膜に塗布された酸触媒紫外線硬化性エポキシシリコーン組成物からなるシリコーン系剥離剤被膜と、上記シリコーン系剥離剤被膜と直接接する感圧接着剤とからなる接着剤剥離系。
- 前記基体がスーパー・カレンダー仕上げクラフト紙及び機械仕上げ紙からなる群から選択され、前記弱酸が酢酸であり、前記エポキシシリコーン組成物が式RaR1 bSiO(4−a−b)/2(式中、Rは水素、炭素原子数1乃至8のアルキル又はアリール、R1 は炭素原子2乃至20の一価のエポキシ官能有機基、aは0,1又は2、bは1,2又は3で、a+bは1,2又は3である)の単位を持つエポキシ官能オルガノポリシロキサンとハロニウム光触媒、スルホニウム光触媒、ホスホニウム光触媒及びそれらの混合物からなる群から選ばれる光触媒とからなり、前記感圧接着剤がアクリルアクリル系接着剤である、請求項1記載の接着剤剥離系。
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