JP5138205B2 - 無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物 - Google Patents

無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物 Download PDF

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Description

本発明は、剥離速度に対して剥離力が大きな正の相関を持つ無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物に関するものである。
従来、紙、プラスチックなどの基材と粘着物質との間の粘着や固着を防止するために使用される剥離紙用シリコーン組成物としては、いろいろなものが知られており、そのうち溶剤型シリコーン組成物は、剥離特性の面や比較的基材選択性が少ないという点から広く使用されてきた。しかし、近年、安全、衛生等の面から無溶剤型シリコーン組成物の要求が高まってきている。この無溶剤型シリコーン組成物としては各種のものが知られている(特許文献1〜4)。
この剥離紙用シリコーン組成物には目的に応じた剥離力を持つものが求められる。特に両面に粘着層を有する両面テープ用剥離紙に使用されるシリコーン組成物においては、各粘着層上の軽剥離性皮膜(軽面と略す)と重剥離性皮膜(重面と略す)を形成するためのシリコーン組成物が求められる。ここで、重剥離は、粘着剤から剥離するのに要する力(N/50mm)が0.3N/50mmであるような剥離力である。この軽面と重面の剥離力には明確な差がなくてはならず、この差は剥離速度が大きいときでも維持されなければならない。もし、剥離速度が大きいときに軽面と重面の剥離力が逆転してしまうと、この差がなくなり軽面を剥がそうとするとする際、先に重面側の剥離紙が剥がれてしまうという問題が発生する。
このため、軽面と重面には剥離力の異なるシリコーン組成物が使用され、このような硬化皮膜を得るためには、軽面には重面より架橋度の低い剥離性組成物を使用する方法が提案されている。しかし、この方法を無溶剤型のシリコーンに使用すると剥離速度が高速になると軽面と重面の剥離力が逆転し、高速では重面の剥離力が小さくなってしまうという問題があった。
特開昭49−47426号公報 特開昭50−141591号公報 特公昭52−39791号公報 特開昭57−77395号公報
このようなことから、低速剥離時で重剥離性であり、なおかつ低速剥離時の剥離力と高速剥離時の剥離力の差の大きいシリコーン組成物、つまり剥離速度に対して剥離力が正の相関を持つ無溶剤型剥離紙用シリコーンが求められていた。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、アルケニル基を有する複数のオルガノポリシロキサンの組合せと、所定のオルガノハイドロジェンポリシロキサンから得られる硬化皮膜が、剥離速度が小さいときに重剥離であり、かつ剥離速度の増加に対して剥離力が大きく増加することを持つことを見出し、本発明をなすに至ったものである。
すなわち、本発明は下記のものである。
(A)下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサン
Figure 0005138205
[Rは非置換または置換の炭素数1〜10の、脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基であり、Rは、−(CH)p−CH=CH(pは0〜6の整数)で表されるアルケニル基であり、該アルケニル基量が該オルガノポリシロキサン100g当たり0.06〜0.10molであり、a、b、及びcは、a/cが0.05〜0.2、b/cが0.5〜0.75、(a+b)/c=0.6〜0.9、となるような数である]
(B)下記平均組成式(2)で示されるオルガノポリシロキサン
Figure 0005138205
[式中、R及びRは上記の通りであり、該アルケニル基量が該オルガノポリシロキサン100g当たり0.4〜0.7molであり、また、d、e及び f は、d/fが0.8〜1.5、e/fが0〜0.5、(d+e)/fが0.8〜1.5となる数であり、且つ該オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が5〜100mPa・sとなる数である]
(C)下記式(3)で示される末端のみにアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
Figure 0005138205
[式中、R及びRは上記の通りであり、gは該オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が800〜2000mPa・sとなる数である]、及び
(D)下記式(4)で示されるオルガノポリシロキサン
Figure 0005138205
[式中、Rは上記の通りであり、Rは水素原子又はRであり、jは8≦j≦20の整数である]
を含み、
成分(A)、(B)及び(C)の総質量に対して、成分(A)が10〜30質量%、成分(B)が10〜30質量%、及び成分(C)が40〜80質量%で含まれ、且つ、
成分(D)が、成分(A)、(B)及び(C)のアルケニル基総モル量に対して、成分(D)中のケイ素原子に結合した水素原子のモル数が1.0〜4.0倍となる量で含まれる、無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
本発明のシリコーン組成物は、重剥離性の硬化皮膜を与え、且つ、該皮膜は剥離速度の増加と共に、剥離力の大きな増加を示す。
以下、本発明のシリコーン組成物の各成分を詳しく説明する。(A)成分のオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式(1)で示される。
Figure 0005138205
上式において、Rは非置換または置換の炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基、トリル基などのアリール基、またはこれらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部をヒドロキシル基、シアノ基、ハロゲン原子などで置換したヒドロキシプロピル基、シアノエチル基、1−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などから選択される。好ましくは硬化性及び剥離性の点からアルキル基、アリール基であることが望ましい。特にメチル基である。
は、−(CH)p−CH=CH、ここでpは0〜6、好ましくは0〜3の整数で表されるアルケニル基である。(A)成分のアルケニル基量は0.06〜0.10mol/100gであり、好ましくは0.07〜0.09mol/100gである。さらに、a、b、及びcは、a/cが0.05〜0.2、b/cが0.5〜1.0、(a+b)/c=0.5〜1.0、となるような数であり、好ましくは(a+b)/cが0.6〜0.9となるような数である。
またこのオルガノポリシロキサン(A)の配合量としては、成分(A)、(B)及び(C)の総質量に対して10〜30質量%であり、好ましくは15〜25質量%である。このオルガノポリシロキサンの配合量が前記下限値に満たないと剥離速度が小さいときに十分な重剥離にならず、前記上限値より多くなると組成物の塗工性が悪くなる傾向がある。
成分(B)のオルガノポリシロキサンは下記平均組成式(2)で示される。
Figure 0005138205
式中、R及びRは上記の通りであり、分子中アルケニル基量が0.4〜0.7mol/100gであり、好ましくは0.5〜0.6mol/100gである。また、d、e 及び f は、d/fが0.8〜1.5、e/fが0〜0.5、(d+e)/fが0.6〜1.5、好ましくは0.8〜1.2となる数である。この値が前記下限値未満であるオルガノポリシロキサンは、RSiO3/2成分の割合が高く合成が困難である。また、上記上限値を超えるオルガノポリシロキサンは、剥離速度に対する剥離力の正の相関を達成するのを困難にする。d、e及びfはこのオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が5〜100mPa・sとなる数である。このオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が前記下限値未満では、組成物の硬化性が悪くなり、前記上限値を超えると組成物としての粘度が高くなりすぎ、作業性を悪くする。
またこのオルガノポリシロキサン(B)の配合量としては成分(A)、(B)及び(C)の総質量に対して10〜30質量%であり、好ましくは10〜20質量%である。このオルガノポリシロキサンの配合量が前記下限値に満たないと剥離速度が小さいときに十分な重剥離にならず、前記上限値より多くなると剥離速度に対して剥離力の正の相関が低下する。
このオルガノポリシロキサン(B)は、例えばトリアルコキシメチルシランとジアルケニルテトラメチルジシロキサンやヘキサメチルジシロキサンとを、アルコール溶媒中、酸触媒を用いて共加水分解し、中和後、副生するアルコールを除去し、水洗、未反応物の除去の工程を経て得ることができる。
成分(C)のオルガノポリシロキサンは下記式(3)で示され、末端のみにアルケニル基を含有する。
Figure 0005138205
ここで、式中、R及びRは上記の通りであり、gはオルガノポリシロキサンの25℃における粘度が800〜2000mPa・sとなる数、好ましくは1000〜1700mPa・s、より好ましくは1300〜1700mPa・sとなる数である。
このオルガノポリシロキサンの粘度が800mPa・s未満であると剥離速度に対する剥離力の正の相関が低下し、2000mPa・sより大きくなると本発明のシリコーン組成物としての粘度が高くなりすぎ塗工性が悪くなる傾向がある。
またこのオルガノポリシロキサン(C)の配合量としては成分(A)、(B)及び(C)の総質量に対して40〜80質量%であり、好ましくは50〜70質量%である。このオルガノポリシロキサンの配合量が前記下限値に満たないと剥離速度に対する剥離力の正の相関が低下する。前記上限値より多くなると剥離速度が小さいときに十分な重剥離にならない。
成分(D)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは下記式(4)で示される。
Figure 0005138205
式中Rは前記と同じである。また、jは8≦j≦20の範囲にあればよく、好ましくは8≦j≦15、より好ましくは8≦j≦12である。jが8より小さいと本発明のシリコーン組成物を加熱硬化させる際、このオルガノハイドロジェンポリシロキサン(D)が揮発してしまい、十分な機械的特性を有する硬化物が得られない。また、jが20より大きくなると組成物から粘着剤層へ移行する物質の量が多くなり好ましくない。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは2種以上の混合物でもよい。
このポリオルガノハイドロジェンシロキサンの配合量は、ケイ素原子に結合した水素原子のモル数がオルガノポリシロキサン(A)、オルガノポリシロキサン(B)及びオルガノポリシロキサン(C)成分中のアルケニル基の総数に対して1.0〜4.0倍モルに相当する質量部、好ましくは1.2〜2.5倍モルに相当する質量部である。配合量が前記下限値未満では硬化が不十分となり、また4倍モルを超えると、剥離力の経時変化が大きくなってしまう。
本発明は、(E)白金族金属系化合物をさらに含む組成物にも関する。後述するように、(E)白金族金属系化合物は硬化直前に配合することが好ましく、従って、本発明の組成物には、上記成分(A)〜(D)と成分(E)とが別々に包装されている形態のものも含まれる。該白金族金属系化合物としては公知の付加反応触媒が使用でき、例えば白金系、パラジウム系、ロジウム系、ルテニウム系等の触媒が挙げられ、これらの中で特に白金系触媒が好ましく用いられる。この白金系触媒としては、例えば塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液又はアルデヒド溶液、塩化白金酸の各種オレフィン又はビニルシロキサンとの錯体などが挙げられる。これら白金族金属系触媒の添加量は触媒量であるが、経済的な点を考慮して成分(A)〜(D)のオルガノポリシロキサンの総量に対して、白金系金属量として10〜1000ppmの範囲とすればよく、50〜200ppmとすることがより好ましい。
本発明の組成物は、好ましくは、上記白金族金属系触媒の触媒活性を制御する目的で、各種有機窒素化合物、有機リン化合物、アセチレン系化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物などの(F)反応制御剤を含む。任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
上記反応の制御剤として公知のものが使用できる。例えば、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ペンテン−3−オール、フェニルブチノール等のアセチレン系アルコール、3−メチル−3−1−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−イン等のアセチレン系化合物、これらのアセチレン系化合物とアルコキシシランまたはシロキサンあるいはハイドロジェンシランまたはシロキサンとの反応物、テトラメチルビニルシロキサン環状体等のビニルシロキサン、ベンゾトリアゾール等の有機窒素化合物及びその他の有機リン化合物、オキシム化合物、有機クロム化合物等が挙げられる。
(F)成分の配合量は、組成物の所望の粘度が維持される量であればよく、一般に(A)〜(E)成分の総質量に対して0.01〜10質量%すればよく、好ましくは0.05〜5質量%で使用される。
本発明のシリコーン組成物には、必要に応じて、安定剤、耐熱向上剤、充填剤、顔料、レベリング剤、基材への密着性向上剤、帯電防止剤、消泡剤、非反応性オルガノポリシロキサンなどを添加してもよい。
本発明の組成物は、上記各成分を公知の手段、例えばミキサー、プラネタリーミキサー等を用いて、室温で混合することによって、調製することができる。成分(E)は、塗付する直前に混合することが好ましい。
本発明の組成物は、25℃における粘度が50〜1000mPa・sであり、好ましくは100〜800mPa・sである。該粘度が前記下限値未満であると、所望の剥離性が得られない場合があり、一方、前記上限値を超えると、組成物の塗工性が悪い。なお、成分(E)を含む組成物の場合は、反応が進行して徐々に増粘するので、成分(E)を混合した直後の粘度が上記範囲にあればよく、該粘度を塗工時に維持することができるように、上述した成分(F)を配合する。
本発明の組成物を塗布し、硬化皮膜を形成する基材としては、グラシン紙、クラフト紙、クレーコート紙などの紙基材、ポリエチレンラミネート上質紙、ポリエチレンラミネートクラフト紙などのラミネート紙、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの合成樹脂から得られるプラスチックフィルム、シートなど、アルミニウムなどの金属箔があげられる。
上記基材に本発明の組成物を塗布するには、ロール塗布、グラビア塗布、ワイヤードクター塗布、エアーナイフ塗布、ディッピング塗布などの公知の方法を用いることができる。塗布量としては0.01〜100g/mとすればよく、塗膜の厚さとしては0.1〜10μm程度で、基材の全面または剥離性の必要な箇所に部分的に塗布する。なお、上記シリコーン組成物の硬化は、50〜200℃で行うことが好ましく、この場合加熱時間が1秒〜5分とすることがでる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
[実施例1]
下記平均組成式で示される、アルケニル基量が0.08mol/100gであるオルガノポリシロキサンA−1を20質量部、
Figure 0005138205
下記平均組成式で示される、アルケニル基量0.58mol/100gであるオルガノポリシロキサンB−1を10質量部、
Figure 0005138205
下記式で示され、25℃における粘度が1500mPa・sであり、かつアルケニル基量が0.01mol/100gであるオルガノポリシロキサンC−1を70質量部、
Figure 0005138205

(上式で、mの平均は約250である)
下記式で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を9.1質量部((A)〜(C)のアルケニル基合計モル量に対する、SiH基のモル比1.4)、
Figure 0005138205

及び、エチニルシクロヘキサノール0.3質量部を均一に混合した。得られた混合物100質量部に、塩化白金酸とビニルシロキサンの錯塩2質量部(白金換算100ppm)を添加し、シリコーン組成物1を得た。該組成物の粘度は680mPa・sであった。なお、本実施例において、粘度は組成物を調製した直後に25℃において測定した。
[実施例2]
オルガノポリシロキサンB−1を20質量部、オルガノポリシロキサンC−1を60質量部、メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を15.5質量部((A)〜(C)のアルケニル基合計に対する、SiH基のモル比1.4)用いたことを除き、実施例1と同様にしてシリコーン組成物2を得た。該シリコーン組成物2の粘度は410mPa・sであった。
[実施例3]
メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を19.95質量部使用した以外は実施例2と同様にして、シリコーン組成物3を得た((A)〜(C)のアルケニル基合計に対する、SiH基のモル比1.8)。このシリコーン組成物3の粘度は360mPa・sであった。
[比較例1]
オルガノポリシロキサンA−1を40質量部、オルガノポリシロキサンC−1を60質量部、メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を5.5質量部用い((A)及び(C)のアルケニル基合計に対する、SiH基のモル比1.8)、オルガノポリシロキサンB−1を用いなかったことを除き、実施例1と同様してシリコーン組成物4を得た。該シリコーン組成物4の粘度は1050mPa・sであった。
[比較例2]
オルガノポリシロキサンB−1を30質量部、オルガノポリシロキサンC−1を70質量部、メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を26.0質量部用い((B)及び(C)のアルケニル基合計に対する、SiH基のモル比1.8)、オルガノポリシロキサンA−1を用いなかったことを除き、実施例1と同様してシリコーン組成物5を得た。該シリコーン組成物5の粘度は200mPa・sであった。
[比較例3]
オルガノポリシロキサンC−1を100質量部、メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1を1.5質量部用い((C)のアルケニル基合計に対する、SiH基のモル比1.8)、オルガノポリシロキサンA−1及びオルガノポリシロキサンB−1を用いなかったことを除き、実施例1と同様にしてシリコーン混合物6を得た。このシリコーン組成物6の粘度は1300mPa・sであった。
[比較例4]
オルガノポリシロキサンC−1の代わりに25℃における粘度が600mPa・sであり、かつアルケニル基量が0.015mol/100gであるオルガノポリシロキサンC−2を60質量部使用した以外は実施例3と同様にし、シリコーン混合物7を得た。このシリコーン組成物7の粘度は210mPa・sであった。
[比較例5]
メチルハイドロジェンポリシロキサンD−1の代わりに下記の平均組成式で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサンD−2
Figure 0005138205

を20.3質量部使用した以外は実施例3と同様にし、シリコーン組成物8を得た。このシリコーン組成物8の粘度は480mPa・sであった。
得られた各組成物を、以下の方法にて評価した。結果を表1に示す。
[シリコーン組成物の硬化方法]
シリコーン組成物を調製直後ポリエチレンラミネート紙基材に0.6〜0.8g/mとなるように塗布し、120℃の熱風式乾燥機中で60秒間加熱して硬化した。以降、得られた剥離紙を、シリコーンセパレーターとする。
[低速剥離力]
シリコーンセパレーターを、50℃で3日間保存した後、シリコーン硬化物面上に、日東両面テープNo.502テープの片面を貼り、ここから5cm×23cmのサンプルを切り出した。該サンプルをガラス板にはさみ、加重70g/cm、70℃で20時間保存した後、引っ張り試験機を使用し180°の角度で、剥離速度0.3m/分で剥がし、両面テープの粘着層をシリコーンセパレータから剥離するのに要した力を測定して低速剥離力(N/50mm)とした。
[高速剥離力]
剥離速度を60m/分にしたことを除き、低速剥離と同様に、剥離に要した力を測定して高速剥離力(N)とした。
[剥離力比率]
上記した、低速剥離力と高速剥離力を用い、正の相関の度合いを下記の式を求めこれを
剥離力比とした。
[剥離力比]=[高速剥離力]/[低速剥離力]
剥離力比が大きいほど、剥離速度に対する剥離力の正の相関が大きいことになり本発明に目的に合致することになる。
[残留接着率]
シリコーンセパレーターのシリコーン硬化物面に、ポリエステルテープニットー31B(日東電工株式会社製商品名)を貼り、1976Paの荷重をかけ、70℃で20時間エージングした。次いで、該ポリエステルテープを剥がし、これをステンレス板に貼り付け、該ポリエステルテープを、引っ張り試験機を用い、ステンレス板から剥離するのに要した力を低速剥離力試験と同様の方法で測定し接着力(I)とした。ブランク試験として、シリコーンセパレーターに代えて、テフロン(登録商標、デュポン社製)板を用いたことを除き上記と同様にして、ブランクの接着力(II)を測定した。残留接着率(%)は次の式から求めた。
残量接着率=接着力(I)/ブランクの接着力(II)×100
[移行量]
シリコーンセパレーターに25μmのPETフィルムを貼り、150Kg/cmの加重をかけ20時間保存した後、セパレーターからPETフィルムを剥がした。このPETフィルムのシリコーン面と接した面のSi量(Kcps)を、蛍光X線測定器により測定した。カウント数が小さいほどシリコーンの移行量が少ないことを示している。
Figure 0005138205
表1から分かるように、本発明の組成物は、剥離速度の増加に対する剥離力の増加が、比較例の各組成物に比べて大きい。
本発明の組成物は、両面テープ等の重剥離紙に好適である。

Claims (7)

  1. (A)下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサン
    Figure 0005138205
    [Rは非置換または置換の炭素数1〜10の、脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基であり、Rは、−(CH)p−CH=CH(pは0〜6の整数)で表されるアルケニル基であり、該アルケニル基量が該オルガノポリシロキサン100g当たり0.06〜0.10molであり、a、b、及びcは、a/cが0.05〜0.2、b/cが0.5〜0.75、(a+b)/c=0.6〜0.9、となるような数である]
    (B)下記平均組成式(2)で示されるオルガノポリシロキサン
    Figure 0005138205
    [式中、R及びRは上記の通りであり、該アルケニル基量が該オルガノポリシロキサン100g当たり0.4〜0.7molであり、また、d、e及び f は、d/fが0.8〜1.5、e/fが0〜0.5、(d+e)/fが0.8〜1.5となる数であり、且つ該オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が5〜100mPa・sとなる数である]
    (C)下記式(3)で示される末端のみにアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
    Figure 0005138205
    [式中、R及びRは上記の通りであり、gは該オルガノポリシロキサンの25℃における粘度が800〜2000mPa・sとなる数である]、及び
    (D)下記式(4)で示されるオルガノポリシロキサン
    Figure 0005138205
    [式中、Rは上記の通りであり、Rは水素原子又はRであり、jは8≦j≦20の整数である]
    を含み、
    成分(A)、(B)及び(C)の総質量に対して、成分(A)が10〜30質量%、成分(B)が10〜30質量%、及び成分(C)が40〜80質量%で含まれ、且つ、
    成分(D)が、成分(A)、(B)及び(C)のアルケニル基総モル量に対して、成分(D)中のケイ素原子に結合した水素原子のモル数が1.0〜4.0倍となる量で含まれる、無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  2. 触媒量の(E)白金族金属系化合物をさらに含む、請求項1記載の無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  3. 成分(A)〜(E)の総質量に対して、0.01〜10質量%の(F)反応制御剤をさらに含む、請求項2記載の無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  4. 成分(A)が、0.07〜0.09mol/100gのアルケニル基を有し、成分(B)が0.5〜0.6mol/100gのアルケニル基を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  5. 成分(C)が、25℃における粘度1000〜1700mPa・s有する、請求項1〜4のいずれか1項記載の無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  6. 成分(D)が、式(4)においてjが8〜15の整数であるオルガノポリシロキサンであり、及び、成分(A)、(B)及び(C)のアルケニル基総モル量に対して、ケイ素原子に結合した水素原子のモル数が1.2〜2.5倍となる量で含まれる、請求項1〜5のいずれか1項記載の溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
  7. 25℃における粘度が50〜1000mPa・sである、請求項1〜6のいずれか1項記載の無溶剤型剥離紙用シリコーン組成物。
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