JP6832279B6 - 手切れ性シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)1つ以上のポリマー(例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレン、及びポリアミド)を含む、第1のフィルム形成ポリマー構成成分を含み、かつ
(b)(1)第1主面及び第2主面と、(2)主フィルムが熱誘発自己形成可能であるランド部と、(3)1つ以上の改質領域と、を有する。各改質領域は、中央部と、中央部を取り囲む周縁部と、を備え、ランド部によって取り囲まれており、各周縁部の平均厚さは、改質領域を取り囲むランド部の平均厚さよりも大きく、各中央部の平均厚さは、改質領域を取り囲むランド部の平均厚さよりも小さく、かつ0よりも大きい(すなわち、改質領域は不透過性である)。この新規構造のフィルムによってもたらされる独特の一連の特性により、これらのフィルムは多くの用途に非常に好適となり、多くの驚くべき利点を提供することができる。いくつかの実施形態において、本発明の物品は、接着テープ又は接着シートのバッキングとして使用される。いくつかの実施形態において、主フィルムの1つ以上のセグメントは、約100gf/mil厚さ未満の引裂強度を有する。
(a)熱誘発弾性回復が可能であり、かつ第1主面及び第2主面を有する、前駆体部材を提供することと、
(b)前駆体部材の少なくとも1つの目標領域を前駆体部材の緩和温度(Tr)より高い温度で選択的に加熱する一方で、改質領域内で前駆体部材の寸法の変化を引き起こすように、改質領域を取り囲む前駆体部材の一部の温度を前駆体部材のTr未満の温度に維持し、その結果、目標領域におけるフィルム材料の一部が熱誘発弾性回復を受け、かつ周縁部によって取り囲まれた中央部を備える改質領域を形成し、周縁部の最大厚さが相対的により大きくなり、かつ第1面から第2面まで完全に開口する(すなわち、フィルムに穴をあける)ことなく、中央部の相対的な厚さが低下することと、
(c)改質領域をTr未満まで冷却することによって主フィルムを得ることと、を含み、主フィルムは、(1)第1主面及び第2主面と、(2)主フィルムが熱誘発弾性回復可能であるランド部と、(3)中央部と、中央部を取り囲む周縁部と、を備える1つ以上の改質領域と、を有し、改質領域はランド部によって取り囲まれており、各周縁部の平均厚さは、改質領域を取り囲むランド部の平均厚さよりも大きく、各中央部の平均厚さは、改質領域を取り囲むランド部の平均厚さよりも小さく、かつ0よりも大きい。
以下に定義する用語については、異なる定義が「特許請求の範囲」又は本明細書中の他の箇所で与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。
図1は、本発明の例示的な主フィルムの一部を示す。フィルム10は好適な前駆体フィルム12(すなわち、熱誘発弾性回復が可能である配向フィルム)から作製され、(1)第1主面14及び反対側の第2主面16と、(2)ランド部18と、(3)それぞれが中央部22と、中央部を取り囲む周縁部24とを備える1つ以上の改質領域20と、を有し、改質領域20はランド部18によって取り囲まれている。
本発明の形状適合性のある手切れ性主フィルム及び物品の作製に有用な前駆体フィルムは、典型的には、半結晶性の構成成分を有する配向フィルムである。
本発明のテープのバッキング部材は、場合により、当該技術分野において既知の、1つ以上の添加物及び他の構成成分を含む。例えば、バッキング部材又はその構成成分部材は、充填剤、顔料及び他の着色剤、ブロッキング防止剤、潤滑剤、可塑剤、加工助剤、静電気防止剤、核形成剤(例えば、β核形成剤)、抗酸化剤及び熱安定化剤、紫外線安定化剤、並びに他の特性変性剤(例えば、所望の接着剤及び他の材料との相溶性を改善する作用剤又は接着特性を増大若しくは低下させる作用剤等)を含んでもよい。充填剤及び他の添加物は、好ましくは、本明細書に記載の好ましい実施形態によって得られる特性に悪影響を及ぼさないように選択された量で加えられる。
図2に示すように、本発明のテープのバッキング部材の主層は、その第1面から第2面方向に延在し(すなわち、第1面から第2面までが薄くなるが)第2面に到達はしない中央部を有する、改質領域を有する。このような新規フィルムの構造は、新規であり、多くの驚くべき利点を提供する。
「ポリマーフィルム14に形成された穿孔パターンには、本発明の布状フィルム及びテープバッキングの引裂特性及び引張特性に対して強い影響がある。ここで図4に関しては、典型的な穿孔パターン28の拡大したレイアウトの一部を示しており、長手方向の配向が上下、横方向の配向が左右である。示した穿孔パターン28は、穿孔1a、1b、及び1cを有する第1列、穿孔2a、2b、及び2cを有する第2列、穿孔3a、3b、及び3cを有する第3列、穿孔4a、4b、及び4cを有する第4列、並びに穿孔5a、5b、及び5cを有する第5列として特定される、一連の穿孔の列を備える。典型的には、穿孔は、フィルムの表面のほとんど又は全てに沿って延在するパターンを形成し、したがって、図4に示されたパターンは、1つのそのようなパターンの一部にすぎない。」
本発明の主フィルムは、本明細書に記載の、周縁及び凹部を有するが開口した中央部のない改質領域を提供する、様々なフィルム形成、配向、及び選択的な加熱法を使用して製造することができる。
(A)(a)熱誘発弾性回復が可能であり、かつ(b)第1主面及び第2主面を有する、前駆体フィルムを提供することと、
(B)前駆体フィルムの少なくとも1つの目標領域を前駆体フィルムの緩和温度(Tr)より高い温度で選択的に加熱する一方で、目標領域内で前駆体部材の寸法の変化を引き起こすように、目標領域を取り囲む前駆体フィルムの一部の温度を前駆体フィルムのTr未満の温度に維持し、その結果、目標領域におけるフィルム材料の一部が熱誘発弾性回復を受け、かつ周縁部によって取り囲まれた中央部を備える改質領域を形成し、周縁部の最大厚さが相対的により大きくなり、かつ中央部の相対的な厚さが低下するが、前駆体部材の第1主面と第2主面との間で完全に開口することはないことと、続いて、
(C)改質領域をTr未満まで冷却することによって主フィルムを得ることと、によって実施され、主フィルムは、(1)第1主面及び第2主面と、(2)主フィルムが熱誘発弾性回復可能であるランド部と、(3)1つ以上の改質領域と、を有し、各改質領域は、主フィルムの第1主面から突出し、かつ中央部を取り囲む周縁部を備える。本発明の接着テープは、次に、主フィルムの第2主面に配設される(すなわち、バッキング部材が、本質的に主フィルムからなる場合)、又は、バッキング部材の第2主面に配設される(すなわち、バッキング部材が、主層と、主フィルムの第2主面に(例えば、押出によって)接合された、適宜用いられる第2層を備える場合)、標準的に粘着性である感圧接着剤を適用することによって作製される。
ここで、「a」=周縁の厚さ、
「b」=ランド部の厚さ、
「c」=穿孔である中央部の厚さ(すなわち、0に達する)である。
図5は、フィルムの熱誘発弾性回復によって形成された、開口した穿孔を示す、倍率80倍の走査型電子顕微鏡写真である。熱改質領域の周縁部、ランド部、及び中央部は、a、b、及びcと表示される。
容易な手切れ性が所望される多くの実施形態に対し、得られる主フィルムが、非ノッチ引裂強度約100グラム重(gf)/mil厚さ以下、より好ましくは約70gf/mil厚さ以下、最も好ましくは約55gf/mil厚さ(例えば、テープの横方向において)を呈することが時として好ましい。フィルムの引裂力が高すぎると、本発明のフィルムのいくつかの用途では許容される場合もあるが、フィルムを手で引裂くのが過度に困難となってしまうことがある。
バッキング部材の第2主面として被覆される接着剤は、当該技術分野において既知の任意の好適な接着剤とすることができる。好ましい接着剤は、標準的に粘着性である感圧接着剤である。接着剤の選択は、大部分は、得られるテープの目的とする用途に応じて決まる。好適な接着剤の実例としては、アクリレート、天然ゴム、ブチルゴム、スチレンコポリマー等のゴム樹脂、シリコーン、及びこれらの組み合わせをベースとするものが挙げられる。接着剤は、溶液コーティング、水系コーティング、又はホットメルトコーティング法によって適用することができる。接着剤としては、ホットメルトコーティングされた組成物、転写コーティングされた組成物、溶媒コーティングされた組成物、及びラテックス組成物、並びに積層接着剤、熱活性化接着剤、及び水活性化接着剤を挙げることができ、テープロールの巻き出し及び接着特性の望ましいバランスをもたらすものであることを除き、限定されるものではない。
本発明は、包装用テープ、塗装用マスキングテープ、一般用途又は「ダクト」テープ、医療用テープ、マスキングフィルム、ライナー、ラップ、並びに不織材、フォーム等を含む、1つ以上の追加の層を有するラミネート等の多くの用途向けの、接着剤付き又は接着剤なしであり得る、テープ又はシートの製造に使用することができる。
接着テープは、接着、接合、又はマスキング用途に幅広く使用されている。このような接着テープの本質的な側面は、自己接着剤及び剥離コーティングが付加されたテープバッキングが存在することである。接着テープの使用には、接着テープのバッキングが、道具又は手で引き裂くことによって分割供給が可能であり、有用な長さのテープをロールから分離できることが不可欠である。特に、マスキングテープ用途の分野では、所望分のテープを、いかなる道具又はテープの分割供給装置も使用せずに、接着テープロールから直接手で容易に引き裂けることが不可欠である。これにより、マスキングテープの、柔軟な、最速の使用が可能となる。本明細書で使用する手切れ性は、平均的な人間が、妥当で過度ではない労力のみによって、ある長さ若しくはシートの上記バッキングを容易に引き裂けるという意味での、テープが手で引き裂かれる能力、又は、手切れ性を指す。いくつかの態様において、鋭い力を素速く適用し、テープを有用な長さに「ぷつっと切る(snap)」ことができるのが望ましい。
・好都合な手切れ性
・固有の耐湿気性及び耐水性
・スリバリングに対する抵抗性
・直線の引裂伝搬
・目立たないこと
・高い形状適合性、すなわち、ポリマーフィルムの固有の伸長性と、火炎衝撃を受けたフィルムが有する薄くなった中央部に起因する「追加的」な伸長性と、の両方による、連続的かつ平坦な外側又は凸状端部で半径に形状を合わせられる能力。
・低コスト
・バリア、バインダー、又は飽和剤のコーティングを必要としないこと。
下記の試験方法を使用した。
BOPPフィルムの引張弾性率は、Alliance RT/5 MTS引張試験機により、ASTM D3759に従い測定した。幅1インチ、長さ6インチの試料を、試験フィルムの横方向に沿って切り出した。各試料の厚さを、この細片に沿って3つの異なる点で測定し、3つの測定値の平均として記録した。続いて、試験片を試験機のグリップに、分離間隔4インチで固定した。試験片の長軸を、グリップの中央の間を走る仮想の直線に沿って注意深く整列させた。固定中、試験片には、緩みの除去に必要とされた以上の引張力は加えなかった。次に、試験片が破断するまで、クロスヘッドを12インチ/分で移動した。引張弾性率を記録し、厚さによって正規化した。各フィルムについて、5反復を試験した。
試験片の熱誘発弾性回復応力を、TA Instrument model RSA G2 Dynamic Mechanical Analyzer(TA Instruments(New Castle,DE))を使用し、引張モードで測定した。
試験片の熱誘発弾性回復を、高精度寸法追跡システム(CCDマイクロメーター、LS−7001及びCCD LS−7030T)を取り付けたPerbix Thermal Shrinkage Analysis Instrument(Perbix Machine Company(Brooklyn Park,MN))を使用して測定し、熱処理前のフィルムの寸法の変化を検出した。試験片は、測定用に、フィルム配向の主軸に沿って切断した。実際には、逐次的に延伸したBOPPに対し、フィルムの横方向(TD)で、寸法はMDが25.4mm、TDが228.6mmとなる。試験片が平坦かつ均一に配置されるように、試験片を、1.5gの重りの引張力を使用して固定した。試験片をまず25℃で最短5分間コンディショニングした。フィルムの試験片の一方の端でフィルムをクリップに定置し、次いでオーブン中115℃で5分間加熱し、続いて25℃まで2分間冷却した。試料を加熱及び冷却しながら、試料の長さをKeyenceシステムで測定し、経時的な長さの変化を測定した。加熱の際に、フィルムの結晶質セグメント又は他の硬質相セグメントが軟化及び溶融するため、軸方向の収縮力又は弾性回復力が生じる。この結果、試験片のTDの長さの低下(熱収縮)又は増加(熱膨張)が起こる。報告したデータは、115℃下で少なくとも1分経過した後の、最初のプラトー領域から取られるものである。熱誘発弾性回復は、試験片の留め具に対してひずみ方向にかかるため、報告される値は、収縮のため負となる(つまり、試験片は引張収縮力を留め具に対して及ぼす)。熱膨張の場合には、値は正で報告される。
選択的な熱プロセスに供されたフィルムの手切れ性を、BOPPフィルムの横方向における開始引裂力試験を使用して測定した。引裂を開始する力を、Thwing−Albert Electronic Pro Elemendorf Tear Testerを使用して測定した。引裂試験を、非ノッチの2.5”×2.5”(63mm×63mm)のフィルム試験片に対し、それぞれについて5反復とし、1600gの振り子重りを使用して実施した。試験方法は、Elemendorf Propagation Force Tear試験−ASTM D1922に基づく。5反復の平均を、引裂を引き起こすグラム重単位で報告する。
厚さ約30〜約40マイクロメートルの、下記ポリマーの完成品シートを形成し、ロールに巻き取った。使用したプロセス条件を、表1に示す。
同時二軸配向ポリプロピレンフィルムを、米国特許第4,675,582号、同第4,825,111号、同第4,853,602号、同第5,036,262号、同第5,051,225号、及び同第5,072,493号に記載の、リニアモーターに基づく同時延伸プロセスを使用して調製した。延伸装置は、Brueckner Maschinenbraue(Seigsdorf,Germany)によって組み立てられた。表2に記載のポリマーを使用した。
表1に列挙した樹脂を、単軸押出機に装着された3層押出ダイを使用して共押出しし、32〜64℃の範囲の温度に設定したキャスティングドラム上でキャスティングすることにより、シートに形成した。続いてキャストシートを、まず、一組の選択的に加熱された駆動ローラーに通し、長手方向(MDO)の伸長比約5倍、次いで長手方向縁部に沿って一連のバネ仕掛けのグリップで固定し、横方向(TDO)に約9倍延伸することにより、逐次的に配向させた。このように形成した二軸配向シートを、更に処理するため、連続するロールとして回収した。
下記の火炎衝突プロセスを使用して、実施例における選択的な加熱を実施した。
長手方向の配向比が5:1、横方向の配向比が9:1である標準的な市販の逐次二軸配向ポリプロピレンを、実施例について記載した火炎衝突プロセスを通過させた。ただし、火炎の強さは578W/cm2(5000Btu/時インチ)、当量比は0.97(空気:燃料比10.0:1)、バッキングロール温度を38℃に保ち、濃縮を制御するための圧縮空気はバッキングロールには吹き込まず、リボンバーナーハウジングとバッキングロールとの間の距離は12mmであった。フィルムを速度25〜30m/分で、火炎衝突プロセスを通過させた。
Claims (5)
- 主フィルムを備える物品であって、
(a)前記主フィルムは、1つ以上のポリマーを含む第1のポリマー構成成分を含み、
(b)前記主フィルムは、
(1)第1主面及び第2主面と、
(2)前記主フィルムが熱誘発弾性回復可能であるランド部と、
(3)1つ以上の改質領域と、を備え、
各改質領域は、中央部と、前記中央部を取り囲む周縁部と、を備え、ランド部によって取り囲まれており、
各周縁部の平均厚さは、前記改質領域を取り囲む前記ランド部の平均厚さよりも大きく、各中央部の平均厚さは、前記改質領域を取り囲む前記ランド部の平均厚さより小さく、かつ0よりも大きく、かつ前記主フィルムの1つ以上のセグメントの引裂強度は約100gf/mil厚さ以下である、物品。 - 前記第1のポリマー構成成分が、1つ以上のポリオレフィンポリマーを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記主フィルムが、複数の改質領域の第1のアレイを有する第1のセグメントと、複数の改質領域の第2のアレイを有する第2のセグメントと、を有し、前記第1のアレイが前記第2のアレイとは1つ以上の特徴において異なる、請求項1に記載の物品。
- 前記特徴が、(1)隣接した改質領域間の平均距離、(2)改質領域の形状、(3)改質領域の寸法、及び(4)周縁部の平均厚さからなる群から選択される、請求項3に記載の物品。
- (a)熱誘発弾性回復が可能であり、かつ第1主面及び第2主面を有する、前駆体部材を提供することと、
(b)前記前駆体部材の少なくとも1つの目標領域を前記前駆体部材の緩和温度(Tr)より高い温度で選択的に加熱する一方で、前記改質領域内で前記前駆体部材の寸法の変化を引き起こすように、前記改質領域を取り囲む前記前駆体部材の一部の温度を前記前駆体部材のTr未満の温度に維持し、その結果、前記目標領域における前記フィルム材料の一部が熱誘発弾性回復を受け、かつ周縁部によって取り囲まれた中央部を備える改質領域を形成し、前記周縁部の最大厚さが相対的により大きくなり、かつ前記第1面から前記第2面まで開口することなく、前記中央部の相対的な厚さが低下することと、
(c)前記改質領域をTr未満まで冷却することによって主フィルムを得ることと、を含み、前記主フィルムは、
(1)第1主面及び第2主面と、
(2)前記主フィルムが熱誘発弾性回復可能であるランド部と、
(3)中央部と、前記中央部を取り囲む周縁部と、を備える1つ以上の改質領域と、
を有し、前記改質領域はランド部によって取り囲まれており、
各周縁部の平均厚さは、前記改質領域を取り囲む前記ランド部の平均厚さよりも大きく、各中央部の平均厚さは、前記改質領域を取り囲む前記ランド部の平均厚さよりも小さく、かつ0よりも大きい、請求項1に記載の物品を形成する方法。
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