WO2011033621A1 - 非粘着性基材及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a non-adhesive substrate that is difficult to adhere to an adhesive substance and easily peels off the adhesive substance in an equipment or apparatus that handles the adhesive substance, and a method for manufacturing the same.
- Adhesive substances are likely to adhere to the surface of equipment or equipment, and once attached, it is difficult to peel off. For this reason, in the facilities and apparatuses which handle an adhesive substance, there exists a problem that an adhesive substance adheres to the surface of an apparatus or an installation, and an apparatus and an installation are made dirty.
- Patent Document 1 discloses a non-adhesive coating layer formed by forming a non-adhesive resin film on an inorganic material layer having a predetermined center line surface roughness and a predetermined Rockwell hardness.
- Patent Document 2 discloses forming a non-adhesive layer made of a non-adhesive high polymer fixed so that an uneven shape appears on the surface of an uneven portion.
- Patent Document 3 discloses that a surface of a base material is subjected to primer treatment, and a surface layer made of a fluororesin and having an arithmetic average height of a predetermined contour curve is formed on the surface.
- Patent Documents 1 to 3 described above improve the non-stickiness of the surface by coating the uneven surface with a non-stick material.
- Patent Documents 1 to 3 described above the non-adhesiveness of the uneven surface was insufficient. Therefore, the inventor of the present application diligently investigated and focused on making the non-stickiness of the uneven surface uniform by improving the uneven structure of the uneven surface.
- This invention is made
- the non-adhesive substrate of the present invention covers a substrate, a pattern forming material having a spatial pattern fixed on the surface of the substrate and forming irregularities, and the surface of the pattern forming material. And a non-adhesive overcoat made of a non-adhesive material.
- the pattern forming material having the concavo-convex space pattern is fixed on the base material, and the non-adhesive overcoat made of the non-adhesive material is formed on the surface of the pattern forming material. Yes.
- corrugation along a space pattern expresses on the surface of a non-adhesive base material.
- the surface of the non-adhesive substrate can be changed by changing the spatial pattern of the pattern forming material.
- the unevenness can be easily changed.
- the recessed part formed in the said space pattern has an opening width of 0.2 mm or more. In this case, the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate is further improved.
- the depth of the recessed part formed in the said space pattern is 30 micrometers or more. In this case, when the adhesive substance contacts the surface of the non-adhesive substrate, most of the adhesive substance adheres to the convex portions of the space pattern. Therefore, the contact area of the adhesive substance with respect to a non-adhesive base material can be reduced reliably.
- the pattern forming material is preferably made of any one of woven fabric, knitted fabric, lace, and net. In this case, the spatial pattern can be easily formed.
- the said pattern formation material consists of at least 1 type chosen from the group of a metal, an inorganic substance, a plastics, and a natural material. In this case, the pattern forming material can be easily obtained.
- the critical surface tension of the non-adhesive material is preferably 25 mN / m or less. In this case, the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate is further improved.
- the non-adhesive material is preferably made of a fluororesin, a dimethyl silicone resin, or rubber. In this case, adhesion of the adhesive substance to the non-adhesive overcoat can be effectively suppressed.
- a primer layer having an initial adhesive force or having an adhesive property is formed on the surface of the substrate.
- the primer layer can form a relatively smooth and smooth surface, and by fixing the pattern forming material thereon, the uneven surface of the pattern forming material is emphasized, and excellent non-adhesiveness is achieved. It can be demonstrated.
- the primer layer preferably has a smooth surface having an average surface roughness of 15.0 ⁇ m or less. In this case, the primer layer surface becomes smooth, the uneven surface of the pattern forming material is emphasized, and excellent non-adhesiveness can be exhibited.
- the thickness of the pattern forming material is preferably 50 to 2000 ⁇ m. In this case, a sufficiently deep recess can be formed. Therefore, the contact area of the adhesive substance with respect to a non-adhesive base material can be reduced reliably.
- the thickness of the non-adhesive overcoat is preferably 1/50 to 1/2 of the thickness of the pattern forming material. In this case, the spatial pattern of the pattern forming material is effectively expressed on the surface of the non-adhesive substrate.
- the base material is a surface member of equipment or an apparatus. In this case, it is possible to prevent the adhesive substance from adhering to the equipment or apparatus, and even if the adhesive substance adheres, the adhesive substance can be easily peeled off.
- the substrate is preferably in the form of a sheet.
- the non-adhesive substrate becomes a sheet and can be used as a non-adhesive sheet.
- an adhesive layer is formed on the surface of the substrate opposite to the side on which the pattern forming material and the non-adhesive overcoat are formed.
- the non-adhesive substrate can be fixed to the apparatus or facility by adhering the adhesive layer to the apparatus or facility.
- the surface of the adhesive layer is preferably covered with a release paper.
- the adhesive layer surface is not sticky, and the handleability of the non-adhesive substrate is improved.
- the method for producing a non-adhesive base material of the present invention comprises a coating step for forming a primer layer having an initial adhesive property and a subsequent adhesive property reduction on the base material, and the surface of the primer layer.
- a laying step of laying a pattern forming material having a spatial pattern formed with irregularities, and an overlaying step of forming a non-adhesive overcoat made of a non-adhesive material on the surface of the pattern forming material It is characterized by having.
- the pattern forming material is laid on the surface of the primer layer having an adhesive that has an initial adhesive strength and then decreases in adhesive strength. For this reason, a pattern formation material can be temporarily fixed on a base material by the initial adhesive force of an adhesive, and a non-adhesive top coat can be formed on the pattern formation material surface in that state. Therefore, the pattern forming material can be reliably bonded onto the substrate.
- the pressure-sensitive adhesive is then subjected to a curing treatment such as drying and baking, or left as it is, so that the adhesive strength is reduced. Therefore, the non-adhesiveness of the non-adhesive overcoat on the non-adhesive substrate surface is not disturbed. Therefore, a non-adhesive substrate having high non-adhesiveness can be produced.
- the pattern forming material having a spatial pattern is fixed on the surface of the base material, and the non-adhesive overcoat made of a non-adhesive material is formed on the surface of the pattern forming material. For this reason, the non-adhesive base material which has the uneven surface excellent in non-adhesiveness can be obtained.
- FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a non-adhesive substrate of Example 1.
- FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing a method for producing a non-adhesive substrate of Example 1.
- FIG. 3 is an explanatory plan view of the pattern forming material of Example 1.
- 4 is a cross-sectional explanatory view of a non-adhesive substrate of Example 3.
- FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing a method for producing a non-adhesive substrate of Example 1.
- FIG. It is a cross-sectional explanatory drawing of the non-adhesive base material of the comparative example 1.
- 6 is a cross-sectional explanatory view of a non-adhesive substrate of Example 5.
- FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of a non-adhesive substrate of Example 5.
- the non-adhesive substrate of the present invention comprises a substrate, a pattern forming material, and a non-adhesive overcoat.
- the base material has, for example, a relatively flat shape.
- the material of the base material is, for example, a metal such as iron, stainless steel, or aluminum, an inorganic material such as ceramic, a general purpose material such as polypropylene, acrylic resin, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, or polyamideimide, or an organic material such as engineering resin. be able to.
- the base material is preferably a surface member of equipment or equipment.
- the substrate is preferably a surface member of a facility or apparatus that handles an adhesive substance.
- the surface member is a raw rubber, an adhesive, an adhesive seal, a conveying plate such as a kneaded product, a pressing plate, a guide roll, a printing roll, a heat sealer, a pressure roll, a cutter, a rubber molding die, a confectionery molding die, Examples include an extrusion screw and a mixing stirrer.
- the base material is preferably in the form of a sheet.
- the adhesion layer is formed in the surface on the opposite side to the side in which the pattern formation material of a base material and the non-adhesive top coat were formed.
- a known pressure-sensitive adhesive such as acrylic, rubber-based, or silicone-based can be used.
- the non-adhesive substrate can be fixed to the equipment or apparatus by adhering the adhesive layer to the surface member of the equipment or apparatus.
- the surface of the adhesive layer is covered with a release paper from the viewpoint of handleability.
- a release material such as paraffin, silicone, or fluorine that can be easily released from the adhesive layer is used.
- the surface of the substrate is preferably a roughened surface.
- the resin film layer can be firmly fixed to the surface of the substrate.
- a roughened front surface for example, chemical treatment, blasting treatment, or roughening processing combining blasting and ceramic spraying may be performed.
- the pattern forming material is fixed on the base material.
- a primer that adheres a non-adhesive overcoat to the base material is coated on the surface of the base material.
- a thermally decomposable adhesive layer is provided on the primer, and the pattern forming material is temporarily fixed to the adhesive layer.
- a primer is applied over the pattern forming material and firing is performed to fix the pattern forming material on the substrate.
- the pressure-sensitive adhesive layer for temporarily fixing the pattern forming material and the immobilization layer formed by applying a primer as necessary are referred to as a resin film layer.
- a resin film layer when the processing temperature after coating the non-adhesive overcoat is relatively low (for example, less than 250 ° C.), the adhesive layer cannot be sufficiently decomposed and removed, so the substrate and the non-adhesive overcoat are bonded.
- the adhesive layer is applied as a primer.
- This primer is an adhesive material that has initial adhesiveness and gradually loses its adhesive strength when cured. Affixing the pattern forming material on the surface of the adhesive material coated on the substrate surface, and then applying an adhesive or other material over the pattern forming material for the purpose of adhesion reinforcement, Form.
- the pattern forming material is fixed on the base material by curing the fixing layer applied over the adhesive material and the pattern forming material coated on the surface of the base material at a temperature of about room temperature to 200 ° C. be able to.
- the fixing layer overlaid from the top of the pattern forming material is the resin film layer.
- the surface of the layer formed immediately below the pattern forming material is preferably a smooth surface having an average surface roughness (Ra; S) of 15.0 ⁇ m or less.
- the average surface roughness (Ra; S) refers to the arithmetic average roughness of JIS B0601: 2001.
- the average surface roughness (Ra; S) of the smooth surface is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less.
- Ra; S is large, the adhesion of the pattern forming material is deteriorated and the durability is lowered.
- Ra; S is small, the pattern forming material can be firmly fixed to the base material while strengthening the uneven surface of the pattern forming material.
- the thickness of the primer layer in the non-adhesive member is 1/50 to 1/2 of the thickness of the pattern forming material, and can usually be adjusted in the range of 1 to 1000 ⁇ m.
- the resin film layer is composed of a layer for reinforcing and fixing the pattern forming material. Although the thermally decomposable adhesive is also decomposed, it is contained in the resin coating layer.
- the primer layer is a layer that is coated on the surface of the base material and remains in the non-adhesive member, and is a layer that fixes the pattern forming material on the base material.
- the resin film layer must have good adhesion to the non-sticky overcoat film.
- the resin film layer should be the same as the non-adhesive material used for the primer, or another material that adheres to both the primer and the non-adhesive overlay film, or the non-adhesive overlay film. It is preferable to use a material or a material that can reinforce and fix the pattern forming material and adheres to both the primer and the non-tacky material.
- the adhesive applied to the substrate surface uses an adhesive called an adhesive that has initial adhesive force and gradually cures.
- an adhesive that has initial adhesive force and gradually cures.
- Acrylic, polyester, and silicone adhesives are widely used as such adhesives having adhesive properties, and these materials can be preferably used.
- the adhesive having adhesiveness is preferably a silicone type.
- the primer layer is an adhesive material
- the primer layer can be formed directly on the substrate surface, but when the primer layer is a non-adhesive material such as a fluororesin, the primer is difficult to adhere to the substrate surface.
- a primer treatment layer for adhering the primer layer to the substrate surface in advance may be formed on the substrate surface.
- the primer layer is made of a fluororesin
- a primer treatment is performed on the surface of the substrate to form a primer treatment layer
- a primer layer made of a fluororesin is formed on the surface, and then dried or baked.
- a primer layer made of a fluororesin is suitably used when the non-adhesive overcoat is a fluororesin.
- a resin that adheres to the non-tacky overcoat is applied to the surface of the primer layer and baked.
- the pattern forming material is bonded and fired, the pattern forming material is buried in the resin, and the pattern forming material is firmly fixed.
- a resin film layer made of a thermally decomposable pressure-sensitive adhesive was formed, a pattern forming material was bonded to the surface, and a fixed resin layer for adhesion reinforcement was formed as needed.
- the non-adhesive overcoat is applied and fired to thermally decompose the thermally decomposable adhesive, and the pattern forming material is firmly fixed to the primer layer.
- the immobilizing resin layer and the non-adhesive overcoat are simultaneously formed by applying and baking the non-adhesive overcoat several times.
- the thermally decomposable adhesive used at this time is preferably composed of a depolymerization-decomposition type polymer such as an acrylic adhesive or a styrene adhesive. Since these thermally decomposable adhesives are decomposed and gasified below the processing temperature, they do not degrade the adhesion with the lower layer of the non-adhesive overcoat and the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate. .
- a primer treatment is performed on the surface of the base material in advance so that the non-adhesive material is easily attached on the base material.
- a primer treatment layer is formed by performing a primer treatment on the surface of the substrate, and a non-adhesion material made of a non-adhesive material is formed on the surface of the primer treatment layer.
- a layer is formed, and an adhesive layer made of an adhesive having an initial adhesive force on the surface of the non-adhesive layer and subsequently decreasing the adhesive force may be formed.
- the primer used for the primer treatment can be, for example, a primer in which a resin is mixed with hexavalent chromic acid, an inorganic primer, an organic primer, or the like.
- the inorganic primer is made of a combination of a metal and a resin having a complex forming ability such as nickel, titanium, and molybdenum.
- the organic primer for example, epoxy resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyamideimide resin, polyimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, or the like is used.
- the temperature of the base material itself may be raised to near the melting temperature, and the pattern forming material may be attached in an adhesive state, or may be attached with an adhesive.
- the primer is applied to the substrate surface by spray coating, electrostatic powder coating or the like.
- an immobilization layer made of a resin material is formed on the surface of the pattern forming material to reinforce the adhesion of the pattern forming material onto the substrate, and a non-adhesive overcoat is formed on the surface of the immobilization layer.
- the immobilization layer is a layer constituting the resin film layer.
- the pattern forming material is covered with the fixing layer, and the pattern forming material can be reliably fixed on the substrate.
- the immobilization layer may be made of a resin material having an initial adhesive strength.
- the immobilization layer is made of the same or different resin material as the resin film layer, for example.
- the immobilization layer is preferably a silicone-based adhesive.
- the immobilization layer is made of, for example, a resin material that is the same or different from the non-adhesive overcoat.
- the immobilization layer is preferably a silicone-based adhesive.
- the pattern forming material forms a spatial pattern having irregularities on at least its surface.
- the irregularities formed in the space pattern may be arranged regularly and repeatedly in the plane direction. In this case, the non-adhesiveness of the entire surface of the non-adhesive substrate is improved. Therefore, the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate can be exhibited uniformly over the entire surface.
- the convex portion is the top portion of the surface of the space pattern, and the adhesive substance is in contact with this portion.
- the concave portion is a portion recessed below the convex portion in the surface of the spatial pattern.
- the recess may be a bottomed hole or a through hole.
- the recess is a bottomed hole, the lowest part of the recess is the bottom of the recess.
- the recess is a through hole, the lowest part of the recess is the other open end of the recess. The adhesive substance is unlikely to contact the lowest part of such a recess.
- the spatial pattern is a three-dimensional pattern formed by a regular arrangement of concave and convex portions.
- the concave portion 21 may be an independent concave portion surrounded by the convex portion 22 and not continuous with the adjacent concave portion 21.
- the convex portions 22 surrounding the independent concave portions are continuous convex portions that are continuous in the space pattern 20.
- the shape of the independent recess is, for example, a polygon such as a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, and a pentagon.
- FIG. 1 the concave portion 21 may be an independent concave portion surrounded by the convex portion 22 and not continuous with the adjacent concave portion 21.
- the convex portions 22 surrounding the independent concave portions are continuous convex portions that are continuous in the space pattern 20.
- the shape of the independent recess is, for example, a polygon such as a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle,
- the concave portion 21 may be a continuous concave portion that is continuous in the space pattern 20 and that surrounds the convex portion 22 and isolates adjacent convex portions 22 from each other.
- the convex portion 22 surrounded by the concave portion 21 becomes an independent convex portion that is not continuous with the adjacent convex portion 22.
- the space pattern preferably has a recess having an opening width of 0.2 mm or more.
- the space pattern may have recesses having different shapes or / and sizes.
- the opening width of the largest concave portion among the concave portions may be 0.2 mm or more. This is because it becomes difficult for the adhesive substance to adhere to the unevenness of the surface of the non-adhesive substrate, and it becomes easy to peel off.
- the largest concave portion in the concave portion refers to a concave portion having the largest opening area among the concave portions formed in the space pattern.
- the spatial pattern has a recess having an opening width of 0.5 to 20 mm.
- the adhesion area of the adhesive substance can be effectively suppressed by reducing the contact area of the adhesive substance with the non-adhesive substrate.
- the opening width A of the largest independent concave portion among the independent concave portions is preferably 0.2 mm or more.
- the opening width of the independent recess is, for example, when the independent recess is a polygon, the width of the longest portion of the polygonal enclosing wall surrounding the independent recess, and the independent recess has an elliptical diameter.
- the major axis is the major axis or the minor axis of the concave part, and when the independent concave part is circular, it means the diameter of the concave part.
- the two opening widths having the largest opening width among the opening widths of the concave portion 21 formed between two adjacent convex portions 21 are used.
- the opening width A of the continuous concave portions between the convex portions 21 is preferably 0.2 mm or more. That is, two adjacent convex portions 21 have the largest opening width A among the opening widths of the concave portions 21 formed between a certain convex portion 22 and the other convex portion 22 closest to the concave portion 21. 0.2 mm is preferable.
- the opening width of the continuous recess is preferably 0.5 to 10 mm. In this case, the contact area of the adhesive substance with respect to a non-adhesive base material can be made small, and the non-adhesiveness of a to-be-adhered base material can be improved effectively.
- the depth H of the concave portion of the space pattern is preferably 30 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
- the depth H of the deepest concave portion is preferably 30 ⁇ m or more. In this case, the adhesion area of the adhesive substance can be effectively suppressed by reducing the contact area of the adhesive substance with the non-adhesive substrate.
- the non-adhesiveness of the substrate is increased.
- the Ra ratio is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more.
- the layer on which the pattern forming material is placed refers to a surface layer formed on the substrate immediately before the pattern forming material is laid.
- the depth H of the concave portion of the space pattern is the projection height of the convex portion that is the projection surface.
- the area occupied by the convex portions in the area of the smooth surface of the area of the convex portions of the spatial pattern is preferably 5 to 99%.
- the area occupied by the protrusions is preferably 10 to 70%, and more preferably 10 to 50%. In this case, the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate is high.
- the recess occupation area ratio in the area of the smooth surface of the recess area having an opening width of 0.2 mm or more is preferably 1 to 95%, more preferably 30 to 90%, and preferably 50 to 90%. There should be. In this case, the non-adhesiveness of the non-adhesive substrate is increased.
- the thickness of the pattern forming material is preferably 50 to 2000 ⁇ m, more preferably 100 to 1000 ⁇ m. In this case, it is possible to reliably form a recess that is deep enough to prevent the adhesive substance from adhering to the pattern forming material.
- the pattern forming material may be made of any one of woven fabric, knitted fabric, lace, and net.
- the size and arrangement of the irregularities can be freely changed by changing the organization chart, the weaving method, the knitting method, or the like. Therefore, a desired spatial pattern can be easily formed.
- the woven fabric, knitted fabric, lace, and net have flexibility, they follow the surface shape of the base material flexibly.
- a base material is a sheet form and is fixed to the surface member of an installation or an apparatus, it follows the surface shape of a surface member flexibly. Therefore, the woven fabric, the knitted fabric, the lace, and the net can be fixed by reflecting the surface shape on any surface shape. Further, the woven fabric, the knitted fabric, the lace, and the net spread two-dimensionally, and the yarns are constrained two-dimensionally. For this reason, the elastic modulus in these two-dimensional directions is high and is not easily deformed.
- the knitted fabric is preferable because the three-dimensional internal structure can be complicated, and the non-adhesive material enters and is fixed in the complicated knitted structure, thereby improving adhesion and durability.
- the pattern forming material is made of any one of a woven fabric, a knitted fabric, a lace, and a net
- the fibers constituting the convex portions of these spatial patterns are impregnated with a resin film layer.
- the fiber used for the pattern forming material can be, for example, a synthetic resin, a metal, or a natural material. From the viewpoint of heat resistance and strength, the fiber is preferably made of a synthetic resin or a metal.
- the synthetic resin for example, nylon, polyester, acrylic resin, polyethylene, polypropylene, urethane resin or the like is used.
- hemp, cotton, silk, or the like is used as the natural material.
- the fiber having high heat resistance for example, glass fiber, carbon fiber, or aramid fiber can be used.
- the pattern forming material can be formed by molding, punting or the like of metal, resin, inorganic material, or the like.
- resin for example, nylon, polyester, acrylic resin, polyethylene, polypropylene, urethane resin or the like is used.
- inorganic material for example, glass, carbon, ceramic, or the like is used. In this case, the spatial pattern can be freely changed by changing the mold pattern.
- the pattern forming materials are preferable in terms of flexibility and strength.
- the non-adhesive material constituting the non-adhesive overcoat is a fluororesin, for example, after degreasing the substrate and roughening with a blast or the like , Applying primer treatment, drying, coating with acrylic or styrene adhesive, drying to form a resin film layer, pasting a woven fabric or a pattern forming material that has been subjected to fluororesin processing on the woven fabric, A fluororesin is applied to form a non-adhesive overcoat and these are fired.
- the non-adhesive overcoat is formed of a non-adhesive material.
- the non-adhesive material that forms the non-adhesive overcoat film may have a critical surface tension lower than the surface tension of the adhesive substance to be adhered. In this case, adhesion of the adhesive substance to the non-adhesive overcoat can be suppressed.
- the critical surface tension of the non-adhesive material forming the non-adhesive overcoat is preferably 25 mN / m or less. Furthermore, the critical surface tension of the non-adhesive material forming the non-adhesive overcoat is desirably 22 mN / m or less. In this case, adhesion of the adhesive material to the non-adhesive overcoat can be effectively suppressed.
- non-adhesive materials include fluorine compounds such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and meltable fluororesin.
- the meltable fluororesin includes, for example, one or more vinyl monomers containing fluorine atoms such as chlorotrifluoroethylene, trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, ethylene, It is produced by polymerizing one or more vinyl monomers not containing fluorine atoms such as propylene.
- the meltable fluororesin includes, for example, an ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), a tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
- EFE ethylene / tetrafluoroethylene copolymer
- FEP tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer
- PFA perfluororesins
- the meltable fluororesin is, for example, a copolymer obtained by copolymerizing a small amount of a monomer having a functional group such as a hydroxyl group or a carboxylic acid group with ETFE, FEP or PFA, or a monomer having a cyclic structure as a comonomer. May be obtained by copolymerizing a small amount of.
- Non-adhesive materials include perfluoroalkyl group-containing acrylic resins, polyols, polycarboxylic acids and other urethane resins, epoxy resins, polyester resins, and other perfluoroalkyl group-containing resins or perfluoroalkyl group-containing silane compounds.
- a coupling material containing a perfluoroalkyl group such as a zirconium compound or an aluminate compound may be used.
- the non-adhesive material may be a material other than the fluorine compound, for example, silicone rubber or silicone resin. From the viewpoint of contamination, a fluorine compound is preferable, and among these, perfluororesins such as PTFE, FEP, and PFA are preferable.
- the critical surface tension of the non-adhesive material is listed in the following table.
- the non-adhesive material constituting the non-adhesive overcoat may itself be colored. Further, the non-adhesive overcoat may contain a paint. In this case, the appearance of the non-adhesive substrate is improved.
- High hardness fillers may be added to the non-adhesive overcoat to improve wear resistance.
- the high-hardness filler include fibrous materials such as glass fiber, carbon fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, and boron fiber, whiskers such as titanate whisker, silicon carbide whisker, and silicon nitride whisker, glass flakes, and glass
- whiskers such as titanate whisker, silicon carbide whisker, and silicon nitride whisker, glass flakes, and glass
- high-hardness powders such as beads, silicon carbide powder and graphite powder.
- a non-adhesive material blended with a filler may be used for the non-adhesive overcoat to improve the wear resistance.
- the filler blended with the non-adhesive material include graphite, conductive carbon, titanate whisker having a conductive material deposited thereon, and titanium oxide.
- the thickness of the non-adhesive overcoat is preferably 1/50 to 1/2 of the thickness of the pattern forming material, for example, preferably 1 to 1000 ⁇ m, and more preferably 5 to 500 ⁇ m.
- corrugation of a pattern formation material can be reliably expressed on the to-be-adhered base material surface, adhering a pattern formation material to a base material.
- the non-adhesive base material of this example includes a base material 1, a primer layer 10, a pattern forming material 2 having a space pattern 20, a resin film layer 13, and a non-adhesive top film. 3 are integrally formed.
- the manufacturing method of a non-adhesive base material is demonstrated.
- the base material 1 made of stainless steel (SUS302) and having a size of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1 mm was baked for 380 ° C. ⁇ 30 minutes for degreasing.
- the surface of the base material was roughened with # 240 blast at a pressure of 0.5 MPa, and the surface of the base material was designated as the roughened surface 11.
- the roughened surface 11 of the substrate 1 is spray-coated by diluting a silicone-based adhesive used for hobbies with a solvent, dried at 40 ° C. for 60 minutes, and with a thickness of 20 ⁇ m.
- a primer layer 10 having a smooth surface 12 was formed.
- the pattern forming material 2 made of a knitted fabric having a diamond mesh and a thickness of 700 ⁇ m was attached to the smooth surface 12 of the primer layer 10.
- the woven fabric is a fabric obtained by continuously knitting a single thread in a loop shape, and the mesh legs that are stitched together by knitting a small loop surround the rhombus mesh in a frame shape.
- the knitted fabric of the pattern forming material 2 has a spatial pattern 20 in which concave portions 21 and convex portions 22 are regularly arranged in the vertical direction and the horizontal direction.
- the space pattern 20 is composed of one concave portion 21 and one convex portion 22 adjacent thereto.
- the concave portion 21 is a rhombus-shaped mesh having a long width of 3.5 mm and a short width of 1.6 mm.
- the concave portions 21 having the same shape and the same size are arranged in the vertical and horizontal directions on the pattern forming material 20. That is, the concave portion 21 of the pattern forming material 2 has a rhombus-shaped opening with the longest width being the largest opening width A.
- the concave portion 21 is an independent concave portion independent of the adjacent concave portion 21, and the periphery of the concave portion 21 is surrounded by knitting legs constituting the convex portion 22. This yarn is formed from a polyester fiber.
- the width B of the convex portion 22 of the pattern forming material 2, that is, the thickness of the knitting leg formed from polyester fiber is 180 ⁇ m.
- Polyester fibers are entangled at the bottom of the recess 21.
- the yarn made of polyester fiber forming the bottom of the recess 21 extends in a direction approximately orthogonal to the direction of the surface rhombus mesh, and is entangled with the yarn forming the surface rhombus mesh at the intersection of the surface rhombus mesh. is doing.
- the depth H to the bottom of the recess 21 is the length from the open end of the recess 21 to the bottom.
- the depth h2 at the bottomed recess 21b where the thread exists at the bottom of the recess 21 is 420 ⁇ m
- the depth h1 at the bottomless recess 21a where the thread does not exist at the bottom of the recess 21 is 700 ⁇ m.
- the above-mentioned silicone-based adhesive is applied repeatedly on the surface of the pattern forming material 2, and the temperature is 40 ° C. After drying for 60 minutes, it was cured at room temperature for 20 hours. At this time, a resin coating layer 13 composed of an immobilization layer having a thickness of 30 ⁇ m was formed on the surface of the pattern forming material 2 and the surface of the primer layer 10 exposed in the recesses 21 in the pattern forming material 2.
- liquid A and liquid B of silicone rubber TSE3455T (trade name) made by Momentive Performance Materials Japan GK were mixed at a volume ratio of 10/1.
- the mixture was diluted to 30% by mass with a solvent in which methyl isobutyl ketone and dimethylacetamide were mixed at a volume ratio of 1/1.
- the obtained solution was applied onto the knitted fabric on the surface of the substrate and dried at 50 ° C. This coating and drying was repeated 4 times to a thickness of 200 ⁇ m. After drying at 50 ° C. for 60 minutes, firing was performed at 100 ° C. for 90 minutes to obtain a non-adhesive base material in which the surface of the knitted fabric was coated with a non-adhesive overcoat 3 made of silicone rubber.
- the pattern forming material 2 was impregnated with a silicone-based adhesive constituting the primer layer 10 during firing. For this reason, the surfaces of the bottomed concave portion 21 b and the convex portion 22 of the pattern forming material 2 were covered with the resin coating layer 13 and the non-adhesive top coating 3. On the other hand, the primer layer 10 remained in the bottomless recess 21 a of the pattern forming material 2. For this reason, the surface of the bottomless recess 21 a of the pattern forming material 10 was covered with the primer layer 10, the resin coating layer 13, and the non-adhesive top coating 3.
- the non-adhesive substrate of this example has the same configuration as that of Example 1 except that the thickness and size of the spatial pattern of the pattern forming material of Example 1 were changed.
- the pattern forming material is a knitted fabric having a diamond-shaped mesh.
- the thickness of the pattern forming material is 400 ⁇ m.
- the concave portion is a rhombus-shaped mesh having a long width of 3.0 mm and a short width of 1.3 mm, and concave portions having the same shape and the same size are arranged in the vertical and horizontal directions in the pattern forming material.
- a recessed part is an independent recessed part independent of the adjacent recessed part, and the circumference
- This yarn is formed from a polyester fiber.
- the width of the convex portion of the pattern forming material that is, the thickness of the knitting leg is 130 ⁇ m.
- yarns made of polyester fibers are entangled.
- the yarn forming the bottom of the recess forms a rhombus mesh arranged in a direction perpendicular to the direction of the rhombus mesh on the surface.
- the depth h2 at the bottomed recess where the yarn exists at the bottom of the recess is 270 ⁇ m
- the depth h1 at the bottomless recess where the yarn does not exist at the bottom of the recess is 400 ⁇ m.
- a primer layer having a thickness of 20 ⁇ m made of a silicone-based adhesive was formed on the roughened surface of the substrate in the same manner as in Example 1.
- a pattern forming material was laid on the surface of the primer layer.
- a silicone-based adhesive is overcoated on the surface of the pattern forming material, dried at 40 ° C. for 60 minutes, and then cured at room temperature for 20 hours to form a pattern.
- a resin film layer having a thickness of 30 ⁇ m was formed on the surface of the material.
- the step of coating and drying the non-adhesive overlying silicone rubber TSE3455T from the top of the resin film layer was performed once and baked to form a non-adhesive overcoat having a thickness of 50 ⁇ m.
- the non-adhesive base material was formed by the above.
- the non-adhesive base material of this example includes the material for the primer layer 10, the pattern forming material 2 and the non-adhesive overcoat 3, and the method for fixing the pattern forming material 2. 1 and different.
- the manufacturing method of the non-adhesive base material of Example 3 will be described.
- the base material 1 made of stainless steel (SUS302) and having a size of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1 mm was baked for 380 ° C. for 30 minutes to perform degreasing.
- the surface of the base material was roughened with a pressure of 0.5 MPa by # 240 blasting. Thereby, the surface of the base material 1 was used as the roughened surface 11.
- a Teflon primer (DuPont 420-104 (registered trademark), PFA) is applied to the roughened surface 11 of the substrate 1 with a thickness of 15 ⁇ m, and the primer treatment layer 14 was formed.
- Tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer (PFA) MP102 (trade name) manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd. was electrostatically coated to a thickness of 50 ⁇ m as a non-adhesive material.
- the primer layer 10 having a smooth surface 12 was formed on the surface of the primer treatment layer 14 by baking at 380 ° C. for 30 minutes and cooling.
- Acrylic 8580 (trade name) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. as an acrylic adhesive was diluted to 10% by mass with a solvent in which dimethylacetoneamide and methylisobutylketone were mixed at a volume ratio of 1: 1.
- the diluted acrylic pressure-sensitive adhesive was applied to the surface of the primer layer 10.
- the resin film layer 13 was formed on the surface of the primer layer 10 by drying at 80 ° C. for 60 minutes.
- the pattern forming material 2 is a mesh-like woven fabric made of carbon fibers. This woven fabric is formed by combining warp and weft into a cloth shape, and the warp and weft form a square frame shape, and this frame-shaped portion constitutes a convex portion 22 and has a square shape. A recess 21 made of mesh is surrounded. That is, as shown in FIG. 1, it has a space pattern 20 in which concave portions 21 and convex portions 22 are repeatedly and regularly arranged.
- the pattern forming material 2 has a spatial pattern 20 that is regularly repeated at the same pitch in the vertical and horizontal directions.
- the space pattern 20 is composed of one concave portion 21 and one convex portion 22 adjacent thereto.
- the concave portion 21 is a square mesh of woven fabric, and the pattern forming material 20 has concave portions 21 having the same shape and the same size arranged in the vertical and horizontal directions.
- the recesses 21 are independent through-holes, that is, bottomless recesses, and the periphery of the recesses 21 is surrounded by a thread constituting the protrusions 22.
- the opening width of the recess 21 is 4 mm, and the depth h1 is 450 ⁇ m.
- the width B of the protrusion 22, that is, the thickness of the knitting leg is 750 ⁇ m.
- the primer layer 10 was left by heating at 250 ° C. for 3 hours to thermally decompose the Acryset 8580 constituting the resin film layer 13.
- the above-mentioned PFA MP102 manufactured by Mitsui Dupont Fluoro Chemical Co., Ltd.
- the PFA constituting the primer layer 10 enters the pattern forming material 2, and the pattern forming material 2 can be firmly fixed.
- the primer processing layer 14 remains under the bottomed concave portion 21b and the convex portion 22 of the pattern forming material 2, and the top of the bottomed concave portion 21b and the convex portion 22 of the pattern forming material 2 is a non-adhesive top. Covered with film 3.
- the primer layer 10 remained in the bottomless recess 21 a of the pattern forming material 2. For this reason, the surface of the bottomless recess 21 a of the pattern forming material 2 was covered with the primer treatment layer 14, the primer layer 10, and the non-adhesive overcoat 3.
- a woven fabric made of aramid fibers was used as a pattern forming material.
- the pattern forming material has a recess made of a 2 mm ⁇ 3 mm square mesh and has a thickness of 600 ⁇ m.
- the largest opening width of the recesses formed in the pattern forming material is 3 mm.
- the mesh is surrounded by the convex part comprised from the knitting leg of thickness 450mm. That is, the width of the convex portion is 2 mm.
- the non-adhesive overcoat was coated with the non-adhesive material made of PFA used in Example 3 once to a thickness of 80 ⁇ m. Others are the same as in the third embodiment.
- the primer layer 10 was formed by coating the base material 1 used in Example 2 with a thickness of 50 ⁇ m without placing the pattern forming material used in Example 2 on the base material 1. Rubber (TSE3455T) was applied to 50 ⁇ m to form a non-adhesive overcoat 3. Drying and curing are the same as in Example 2.
- the base material 1 made of stainless steel (SUS302) and having a size of 100 mm long ⁇ 100 mm wide ⁇ 1 mm thick was baked and degreased under conditions of 380 ° C. ⁇ 30 minutes.
- the surface of the substrate 1 was roughened with # 240 blasting at a pressure of 0.5 MPa.
- a Teflon primer (420-104 (registered trademark) made by DuPont, PFA) having a thickness of 12 ⁇ m is applied to the roughened surface 11 of the substrate 1 and dried to form the primer layer 10
- the product made by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd. is used.
- MP102 was applied in a thickness of 40 ⁇ m and baked at 380 ° C. for 30 minutes to form a non-adhesive overcoat 3.
- Ra contribution film thickness Total film thickness of the film formed on the substrate in the bottomless recess
- Resin on protrusion surface Resin type of non-adhesive overcoat constituting the outermost surface of non-adhesive substrate
- the depth h2 of the bottomed concave portion 2 is the same as the depth h2 of the bottomed concave portion 2 and the depth H2 of the bottomed concave portion 21b of the non-adhesive member is the thickness of the primer layer 10 from the depth h1 of the bottomless concave portion 21a of the pattern forming material 2. Subtracted value.
- Ra ratio ratio of the minimum value of the protrusion height to the surface roughness of the flat surface (Ra; Rmin) / (Ra; S)
- Protrusion area ratio The ratio of the area of the projection surface to the area of the entire surface of the substrate.
- the surfaces of the non-adhesive substrates of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were observed at a magnification of 100 using a digital microscope VH-Z75 type manufactured by Keyence Corporation. From the observation image, the occupation area ratio (%) of the convex portion was calculated from the area of the convex portion 22 of the pattern forming material 2 per unit area.
- Recessed area ratio The ratio of the area of the flat surface to the area of the entire surface of the substrate. From the observation image, the occupied area ratio (%) of the recesses was calculated from the area of the recesses 21 of the pattern forming material 2 per unit area.
- Adhesiveness of pattern forming material Adhesiveness of pattern forming material to resin film layer. About the state of the pattern forming material adhering to the gum tape after repeating the operation of attaching and peeling the gum tape (adhesive strength 7.75 N / cm) manufactured by Linley Tape Co., Ltd. with a width of 25 mm to the surface of the non-adhesive substrate 10 times. Observed. When the knitted fabric or woven fabric constituting the pattern forming material does not adhere to the gum tape at all, ⁇ , when the knitted fabric or woven fabric slightly adheres, ⁇ , a part of the knitted fabric or woven fabric adheres to the gum tape from the substrate surface. It was evaluated as ⁇ when peeled off and x when the entire knitted fabric or woven fabric adhered to the gum tape and peeled off from the substrate surface.
- Non-adhesiveness Non-adhesiveness of the surface of an adherend substrate.
- the gummed tape (adhesive strength: 7.75 N / cm) manufactured by Linley Tape Co., Ltd. was applied to the surface of a non-adhesive substrate with a width of 25 mm, and the speed was 10 mm / min using an AG-X type tensile tester manufactured by Shimadzu Corporation. The 90 ° peel stress (N / cm) was measured.
- the average surface roughness (Ra; S) of the smooth surfaces of the primer layers of Examples 1 to 4 is all 5 ⁇ m or less, and further 1 ⁇ m or less. It was able to be firmly fixed to the material.
- the ratio (Ra ratio) between the average surface roughness (Ra; S) of the smooth surface of the primer layers of Examples 1 to 4 and the depth (Ra; Rmin) of the recesses of the pattern forming material is 100 or more, and further 200 As described above, the convex area occupied area ratio was 10% or more, and the concave area occupied area ratio was 90% or less, both of which were highly non-adhesive.
- the non-adhesive substrate of this example has an adhesive layer 4 formed on the surface of the substrate 1 opposite to the side on which the pattern forming material 2 and the non-adhesive overcoat 3 are formed.
- the substrate 1 is a sheet having a thickness of 1 mm.
- the material of the base material 1 is PET.
- the adhesive layer 4 is made of an adhesive made of a silicone material.
- the surface of the pressure-sensitive adhesive 4 is covered with a release paper 5 that can be easily released from the pressure-sensitive adhesive layer 4. Others are the same as in the first embodiment.
- the substrate 1 has a sheet shape, and the adhesive layer 4 is formed on one surface thereof. For this reason, a non-adhesive base material can be fixed to an apparatus or equipment by adhering the adhesive layer 4 to a surface member of equipment or equipment.
- the base material 1 is a sheet-like shape
- the surface member of the equipment or apparatus can flexibly follow the surface regardless of whether the surface member is flat or curved. Therefore, regardless of the surface shape of the surface member, the non-adhesive substrate can be fixed along the surface shape.
- the adhesive layer 4 is covered with the release paper 5 before being fixed to the equipment or apparatus. For this reason, there is no possibility that a foreign substance adheres to the adhesive layer 4, and the non-adhesive substrate is easy to handle.
- non-adhesive base material of the present invention can be used as a surface member of equipment or devices. Moreover, even a non-adhesive base material alone is used for a site where adhesion of an adhesive substance is disliked.
- non-adhesive substrates include adhesive tape manufacturing equipment, adhesive manufacturing equipment, rubber-like material handling equipment, food adhesive material handling equipment, containers using adhesives and adhesives, stirrers, rolls, etc. , Heating parts, cutting blades and parts, transportation piping, extrusion nozzles, etc.
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Abstract
非粘着性基材は、基材1と、基材1の表面に形成され平滑表面12を有するプライマー層10と、平滑表面12に固定され且つ凹凸を形成してなる空間パターン20を有するパターン形成材2と、パターン形成材2の表面を被覆し非粘着材料からなる非粘着性上掛け皮膜3と、からなる。非粘着性基材は、非粘着性に優れた凹凸表面をもつ。
Description
本発明は、粘着物質を取り扱う設備又は装置において、粘着物質が付着しにくく、また粘着物質を剥離しやすい非粘着性基材及びその製造方法に関する。
粘着物質は、設備や装置の表面に付着しやすく、また付着すると剥離することが困難とある。このため、粘着物質を取り扱う設備や装置においては、装置や設備の表面に、粘着物質が付着して、装置や設備を汚すという問題がある。
そこで、従来、設備や装置の表面に、シリコーンオイルを塗布したり、シリコーン樹脂やフッ素樹脂をコーティングしたりすることで、設備や装置の表面に粘着物質が付着したり、付着した粘着物質が剥離しやすいという非粘着性を高めていた。
また、特許文献1には、所定の中心線表面粗さと所定のロックウェル硬度をもつ無機材料層に非粘着性樹脂の被膜を形成してなる非粘着性コーティング層が開示されている。
特許文献2には、凹凸部の表面に、凹凸形状が表れるように固着された非粘着性高重合体からなる非粘着層を形成することが開示されている。
特許文献3には、基材の表面にプライマー処理を施し、その表面にフッ素樹脂からなり所定の輪郭曲線の算術平均高さをもつ表層を形成することが開示されている。
上記特許文献1~3は、凹凸表面を非粘着材料で被覆することで、表面の非粘着性を向上させるものである。
特開平5-228423号公報
特開平4-217491号公報
特開2007-54749号公報
しかしながら、上記特許文献1~3では、凹凸表面の非粘着性が不十分であった。そこで、本願発明者は鋭意探求をし、凹凸表面の凹凸構造を改良することで凹凸表面の非粘着性を均一化することに着目した。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、非粘着性に優れた凹凸表面をもつ非粘着性基材及びその製造方法を提供することを課題とする。
(1)本発明の非粘着性基材は、基材と、該基材の表面に固定され且つ凹凸を形成してなる空間パターンを有するパターン形成材と、該パターン形成材の表面を被覆し非粘着材料からなる非粘着性上掛け皮膜と、からなることを特徴とする。
上記構成によれば、基材上に、凹凸状の空間パターンを有するパターン形成材が固定され、且つパターン形成材の表面には、非粘着性材料からなる非粘着性上掛け皮膜が形成されている。このため、非粘着性基材の表面には、空間パターンに沿った凹凸が発現する。被粘着基材の表面に粘着物質が付着したときに、粘着物質の被粘着基材への接触面積が小さくなる。ゆえに、非粘着性基材の表面に粘着物質が付着しにくくなり、また粘着物質が付着したとしても粘着物質を剥離しやすくなる。
また、パターン形成材自体のもつ空間パターンに沿った凹凸形状が、非粘着性基材の表面に発現されるので、パターン形成材のもつ空間パターンを変更することで、非粘着性基材の表面の凹凸を容易に変更することができる。
(2)前記空間パターンに形成された凹部は、0.2mm以上の開口幅をもつことが好ましい。この場合には、非粘着性基材の非粘着性が更に向上する。
(3)前記空間パターンに形成された凹部の深さは、30μm以上であることが好ましい。この場合には、粘着物質が非粘着性基材の表面に接触したとき、粘着物質の多くは、空間パターンの凸部に付着する。ゆえに、非粘着性基材に対する粘着物質の接触面積を確実に減らすことができる。
(4)前記パターン形成材は、織布、編物、レース、及び網のいずれかからなることが好ましい。この場合には、空間パターンを容易に形成することができる。
(5)前記パターン形成材は、金属、無機物、プラスチック、及び天然素材の群から選ばれる少なくとも一種からなることが好ましい。この場合には、パターン形成材の入手が容易となる。
(6)前記非粘着材料の臨界表面張力は、25mN/m以下であることが好ましい。この場合には、非粘着性基材の非粘着性が更に向上する。
(7)前記非粘着材料は、フッ素樹脂、ジメチルシリコーン樹脂、又はゴムからなることが好ましい。この場合には、非粘着性上掛け皮膜への粘着物質の付着を効果的に抑えることができる。
(8)前記基材の表面には、初期粘着力を持ったあるいは粘着性を付与したプライマー層が形成されていることが好ましい。この場合には、プライマー層によって、比較的平滑な平滑表面を形成することができ、その上にパターン形成材を固定することで、パターン形成材の凹凸表面が強調され、優れた非粘着性を発揮することができる。
(9)前記プライマー層は、15.0μm以下の平均表面粗さをもつ平滑表面を有することが好ましい。この場合には、プライマー層表面が平滑になり、パターン形成材の凹凸表面が強調され、優れた非粘着性を発揮することができる。
(10)前記パターン形成材の厚みは50~2000μmであることが好ましい。この場合には、十分な深さの凹部を形成することができる。ゆえに、非粘着性基材に対する粘着物質の接触面積を確実に減らすことができる。
(11)前記非粘着性上掛け皮膜の厚みは、前記パターン形成材の厚みの1/50~1/2であることが好ましい。この場合には、非粘着性基材の表面に、パターン形成材の空間パターンが効果的に発現する。
(12)前記基材は、設備又は装置の表面部材であることが好ましい。この場合には、設備又は装置に粘着物質が付着することを防止でき、たとえ粘着物質が付着したとしても粘着物質の剥離が容易となる。
(13)前記基材は、シート状であることが好ましい。この場合には、非粘着性基材がシート状となり、それ自体で非粘着性のシート状物として用いることができる。
(14)前記基材の前記パターン形成材及び前記非粘着性上掛け皮膜を形成した側と反対側の表面には、粘着層が形成されていることが好ましい。この場合には、粘着層を装置又は設備に粘着させることで、非粘着性基材を装置又は設備に固定することができる。
(15)前記粘着層の表面は、離型紙で被覆されていることが好ましい。この場合には、粘着層表面がべたつかず、非粘着性基材の取り扱い性が向上する。
(16)本発明の非粘着性基材の製造方法は、基材上に、初期粘着性をもちその後粘着性が低下する粘着剤を有するプライマー層を形成する皮膜工程と、前記プライマー層の表面に、凹凸を形成してなる空間パターンを有するパターン形成材を敷設する敷設工程と、前記パターン形成材の表面に、非粘着材料からなる非粘着性上掛け皮膜を形成する上掛け工程と、をもつことを特徴とする。
上記非粘着性基材の製造方法によれば、初期粘着力を持ちその後粘着力が低下する粘着剤を有するプライマー層の表面にパターン形成材を敷設している。このため、粘着剤の初期粘着力によってパターン形成材を基材上に仮固定し、その状態でパターン形成材表面に非粘着性上掛け皮膜を形成することができる。ゆえに、パターン形成材を確実に基材上に接着することができる。
また、粘着剤は、その後、乾燥、焼成などの硬化処理などを施したり、そのまま放置したりすることで、粘着力が低下する。ゆえに、非粘着性基材表面の非粘着性上掛け皮膜の非粘着性を妨げない。ゆえに、高い非粘着性をもつ非粘着性基材を製造することができる。
本発明によれば、基材の表面に、空間パターンを有するパターン形成材が固定され、且つパターン形成材の表面には、非粘着性材料からなる非粘着性上掛け皮膜が形成されている。このため、非粘着性に優れた凹凸表面をもつ非粘着性基材を得ることができる。
1:基材、2:パターン形成材、3:非粘着性上掛け皮膜、4:粘着層、5:離型紙、10:プライマー層、11:粗化表面、12:平滑表面、13:樹脂皮膜層、14:プライマー処理層、20:空間パターン、21:凹部、22:凸部。
本発明の非粘着性基材は、基材と、パターン形成材と、非粘着性上掛け皮膜とからなる。
(基材)
基材は、例えば、比較的平坦な形状をもつ。基材の材質は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属、セラミックなどの無機物質、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの汎用あるいはエンジニアリング樹脂などの有機物質などを用いることができる。
基材は、設備又は装置の表面部材であることが好ましい。特に、基材は、粘着物質を取り扱う設備又は装置の表面部材であることが好ましい。具体的には、表面部材は、生ゴム、粘着剤、粘着シール、練り製品などの搬送プレート、押さえ板、ガイドロール、印刷ロール、ヒートシーラー、圧着ロール、カッター、ゴム成型金型、菓子成型金型、押出スクリュー、混合用攪拌具などがあげられる。
また、基材は、シート状であることが好ましい。そして、基材のパターン形成材及び非粘着性上掛け皮膜を形成した側と反対側の表面には、粘着層が形成されていることが好ましい。粘着層は、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコーン系などの公知の粘着剤を用いることができる。粘着層を例えば、上記の設備又は装置の表面部材に粘着させることで、非粘着性基材を設備又は装置に固定することができる。
非粘着性基材を取り付ける前には、取り扱い性の観点から、粘着層の表面は、離型紙で被覆されていることが好ましい。離型紙としては、粘着層から離型が容易な、パラフィン系、シリコーン系、フッ素系などの離型材を用いる。
基材の表面は、粗化表面であると良い。この場合には、基材の表面に樹脂皮膜層を強固に固定することができる。基材の表面を粗化正面とするに当たっては、例えば、化学処理、ブラスト処理、ブラストとセラミック溶射を組み合わせた粗面化加工を施すと良い。
(プライマー層と樹脂皮膜層)
基材上にはパターン形成材が固定されている。パターン形成材を基材上に固定するにあたっては、例えば、基材の表面に、基材に非粘着性上掛け皮膜を接着させるプライマーを塗装する。非粘着性上掛け皮膜塗装後の加工温度が高温(例えば250℃以上)である場合には、プライマーの上に、熱分解性の粘着層を設け、パターン形成材を粘着層に一時固定し、更に必要ならばパターン形成材の上からプライマーを上掛けして焼成を行い、パターン形成材を基材上に固定化する。この場合、パターン形成材を一時固定させる粘着層と、必要に応じてプライマーを上掛けして形成された固定化層とを樹脂皮膜層という。また、非粘着性上掛け皮膜塗装後の加工温度が比較的低温(例えば250℃未満)の場合には、粘着層を充分に分解除去できないため、基材と非粘着性上掛け皮膜とを接着させる粘着層をプライマーとして塗装する。このプライマーは、それ自体が初期粘着性をもち、それ自体が硬化することにより徐々に粘着力を失う粘着材である。基材表面に塗装された粘着材の表面に、パターン形成材を貼り付け、更に接着補強の目的で、粘接着材あるいは他の材料をパターン形成材の上から上掛けして固定化層を形成する。そして、基材表面に塗装された粘着材及びパターン形成材の上から上掛けされた固定化層を、常温~200℃程度の温度で硬化させることにより、パターン形成材を基材上に固定することができる。この場合には、パターン形成材の上から上掛けされた固定化層が樹脂皮膜層である。
パターン形成材の直下に形成される層の表面は、平均表面粗さ(Ra;S)が15.0μm以下の平滑表面であるとよい。平均表面粗さ(Ra;S)は、JISB0601:2001の算術平均粗さをいう。
更に、平滑表面の平均表面粗さ(Ra;S)は、5μm以下、更に好ましくは1μm以下であることが望ましい。Ra;Sが大きい場合には、パターン形成材の接着性が悪くなり耐久性が低下する。更に、Ra;Sが小さいことにより、パターン形成材の凹凸表面を強化しつつ、パターン形成材を基材に強固に固定することができる。
非粘着性部材におけるプライマー層の厚みは、パターン形成材の厚みの1/50~1/2で、通常1~1000μmの範囲で調整することができる。
樹脂皮膜層は、パターン形成材を補強固定する層で構成されている。熱分解性粘着剤も分解してしまうが、樹脂被膜層に含まれる。プライマー層は、基材の表面に塗装され、非粘着性部材の中で残っている層であり、パターン形成材を基材上に固定している層である。
樹脂皮膜層は、当然、非粘着性上掛け皮膜と接着性が良くなければならない。樹脂皮膜層は、プライマーで使用した材料を使用するか、プライマーと非粘着性上掛け皮膜の双方に接着する他の材料にするか、非粘着性上掛け皮膜を構成する非粘着性材料と同じ材料にするか、パターン形成材を補強固定できプライマー及び非粘着材料の双方に接着する材料で構成されるとよい。
非粘着性上掛け皮膜形成ための加工が比較的低温で行われる場合には、基材表面に塗布される粘着剤は、初期粘着力をもち徐々に硬化する粘接着と呼ばれる接着剤を用いるとよい。かかる粘接着性をもつ接着剤は、アクリル系、ポリエステル系、シリコーン系が広く用いられており、これらの材料を好ましく採用できる。非粘着性上掛け皮膜を構成する非粘着材料がシリコーン系である場合には、粘接着性をもつ接着剤は、シリコーン系であることが好ましい。
プライマー層が粘着材料である場合には、基材表面に直接プライマー層を形成できるが、プライマー層がフッ素樹脂などの非粘着材料である場合には、基材表面にプライマーが付着しにくいため、基材表面に予めプライマー層を基材表面に付着させるためのプライマー処理層を形成させるとよい。
例えば、プライマー層がフッ素樹脂からなる場合には、基材表面にプライマー処理を施してプライマー処理層を形成し、その表面にフッ素樹脂からなるプライマー層を形成し、乾燥あるいは焼成する。フッ素樹脂からなるプライマー層は、非粘着性上掛け皮膜がフッ素樹脂である場合に、好適に用いられる。その後、パターン形成材との接着性を増加させるために要すれば非粘着性上掛け皮膜と接着する樹脂を、プライマー層の表面に塗装、焼成する。パターン形成材を貼り合わせ焼成した時点でこの樹脂中にパターン形成材が埋まり、パターン形成材の固定を強固なものにする。このような下地層を形成した上に、熱分解性粘着剤からなる樹脂皮膜層を形成し、その表面にパターン形成材を貼り合わせ、必要に応じて接着補強用の固定化樹脂層を形成した後に、非粘着性上掛け皮膜を塗装し焼成して、熱分解性接着剤を熱分解させ、パターン形成材をプライマー層に強固に固定させる。更に、非粘着性上掛け皮膜を数回重ね塗り及び焼成を行うことにより、固定化樹脂層と非粘着性上掛け皮膜を同時に形成させる。このときに使用される熱分解性粘着剤は、アクリル系粘着剤、スチレン系粘着剤などの解重合分解タイプのポリマーで構成されることが好ましい。これらの熱分解性粘着剤は、加工温度以下で分解してガス化されるため、非粘着性上掛け皮膜の下層との接着性、及び非粘着性基材の非粘着性を落とすことはない。
(プライマー処理層)
フッ素樹脂などの非粘着材料を用いて樹脂皮膜層を基材上に形成するには、基材上に予め、プライマー処理を施すと良い。フッ素樹脂などの非粘着材料は、基材表面に直接に塗装すると、非粘着材料の非粘着性により、基材表面に付着しにくい。そこで、基材表面に予めプライマー処理を施して、非粘着材料を基材上に付着しやすくするのである。フッ素樹脂などの非粘着材料を用いて樹脂皮膜層を形成する場合には、基材表面にプライマー処理を行うことによりプライマー処理層を形成し、プライマー処理層の表面に非粘着材料からなる非粘着層を形成し、非粘着層の表面に初期粘着力をもちその後粘着力が低下する粘着剤からなる粘着層を形成するとよい。これにより、非粘着層が基材上に固定され、かつ基材上にパターン形成材を固定することができる。
基材が無機基材である場合には、プライマー処理に用いられるプライマーは、例えば、6価クロム酸に樹脂を配合したプライマー、無機プライマー、有機プライマーなどを用いることができる。無機プライマーは、例えば、ニッケル、チタン、モリブデンなどの錯体形成能力をもつ金属と樹脂の組み合わせからなる。有機プライマーは、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどを用いる。基材が有機基材である場合には、基材そのものを溶融温度付近まで温度をあげ、粘着状態でパターン形成材を貼り付けたり、接着剤で貼り付けたりしても良い。プライマー処理を行うにあたっては、プライマーを基材表面に、スプレー塗装、静電粉体塗装などで塗装する。
また、パターン形成材の表面には、パターン形成材の基材上への接着補強のため、樹脂材料からなる固定化層を形成し、固定化層の表面に非粘着性上掛け皮膜を形成してもよい。固定化層は、樹脂皮膜層を構成する層である。固定化層によりパターン形成材が被覆されて、パターン形成材を基材上に確実に固定することができる。固定化層は、初期粘着力をもつ樹脂材料からなるとよい。固定化層は、例えば、樹脂皮膜層と同種又は異種の樹脂材料からなる。例えば、樹脂皮膜層の最上層がシリコーン系粘接着剤である場合には、固定化層は、シリコーン系粘接着剤であることがよい。固定化層は、例えば、非粘着性上掛け皮膜と同種又は異種の樹脂材料からなる。例えば、非粘着性上掛け皮膜がシリコーンゴムからなる場合には、固定化層はシリコーン系粘接着剤であるとよい。
(パターン形成材)
パターン形成材は、少なくともその表面に、凹凸をもつ空間パターンを形成している。空間パターンに形成された凹凸は、平面方向に規則的に繰り返して配置しているとよい。この場合には、非粘着性基材の表面全体の非粘着性が向上する。ゆえに、非粘着性基材の非粘着性を、その表面全体で均一に発揮することができる。
空間パターンの凹凸表面のうち、凸部は、空間パターンの表面の中で頂部となる部分であり、この部分で粘着物質が接触する。空間パターンの凹凸表面のうち、凹部は、空間パターンの表面の中で、凸部よりも低く窪んだ部分である。
凹部は有底穴であっても、貫通穴であってもよい。凹部が有底穴である場合には、凹部の中の最も低い部分は、凹部の底部である。凹部が貫通穴である場合には、凹部の中の最も低い部分は、凹部の他方の開口端である。このような凹部の中の最も低い部分には、粘着物質は接触し難い。
空間パターンは、凹部と凸部の規則的な配列で形成された立体パターンである。例えば、図1に示すように、凹部21は、凸部22によって囲まれていて隣り合う凹部21と連続していない独立凹部であってもよい。独立凹部を囲む凸部22は、空間パターン20において連続している連続凸部となる。独立凹部の形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、四角形、五角形などの多角形である。または、図2に示すように、凹部21は、空間パターン20において連続していて、凸部22を囲んで隣り合う凸部22同士を隔離させる連続凹部であってもよい。連続凹部である場合に、凹部21で囲まれた凸部22は、隣合う凸部22と連続していない独立凸部となる。
空間パターンは、0.2mm以上の開口幅をもつ凹部を有することが好ましい。空間パターンには、その形状又は/及び大きさが異なった凹部を有しても良い。この場合、凹部の中の最も大きい凹部の開口幅が0.2mm以上であればよい。非粘着性基材の表面の凹凸に、粘着物質が付着しにくくなり、また剥離しやすくなるからである。凹部の中の最も大きい凹部は、空間パターンの中に形成されている凹部のうち最も開口面積が大きい凹部をいう。
更には、空間パターンは、0.5~20mmの開口幅をもつ凹部を有することが望ましい。この場合には、非粘着性基材に対する粘着物質の接触面積を小さくして、粘着物質の付着を効果的に抑えることができる。
例えば、図1に示すように、空間パターン20の凹部21が独立凹部である場合には、独立凹部のうちの最も大きい独立凹部の開口幅Aは、0.2mm以上であるとよい。独立凹部の開口幅は、例えば、独立凹部が多角形である場合には、独立凹部を囲む多角形の囲み壁のうち最も長い幅をもつ部分の当該幅をいい、独立凹部が楕円径である場合には、この凹部が持つ長径と短径のうちの長径をいい、独立凹部が円形である場合には、この凹部がもつ直径をいう。
図2に示すように、空間パターン20の凹部21が連続凹部である場合には、隣り合う2つの凸部21の間に形成される凹部21の開口幅のうち最も大きい開口幅をもつ2つの凸部21の間の連続凹部の開口幅Aが、0.2mm以上であるとよい。即ち、隣り合う2つの凸部21は、ある凸部22と、凹部21を挟んで最も近い他の凸部22との間に形成される凹部21の開口幅のうち、最も大きい開口幅Aが、0.2mmであるとよい。 更には、連続凹部の開口幅は、0.5~10mmであるとよい。この場合には、非粘着性基材に対する粘着物質の接触面積を小さくして、被粘着基材の非粘着性を効果的に向上させることができる。
空間パターンの凹部の深さHは、30μm以上であるとよく、また1000μm以下であるとよい。空間パターンが深さの異なる凹部を持つ場合には、最も深い凹部の深さHが30μm以上であるとよい。この場合には、非粘着性基材に対する粘着物質の接触面積を小さくして、粘着物質の付着を効果的に抑えることができる。
パターン形成材が載置されている層の平滑表面の平均表面粗さ(Ra;S)と空間パターンの凹部の深さ(Ra;Rmin)との比率(Ra比)は、大きいほど非粘着性基材の非粘着性が高くなる。Ra比は、100以上がよく、更には200以上であるとよい。パターン形成材が載置されている層は、パターン形成材を敷設する直前に基材上に形成されている表面層をいう。空間パターンの凹部の深さHは、突起面である凸部の突起高さである。
空間パターンの凸部の面積の平滑表面の面積に占める凸部占有面積率は、5~99%であることが好ましい。凸部占有面積率は10~70%であることが望ましく、更には10~50%であることがよい。この場合には、非粘着性基材の非粘着性が高い。
更に、開口幅が0.2mm以上の凹部の面積の平滑表面の面積に占める凹部占有面積率は、1~95%であることが好ましく、更には30~90%、望ましくは50~90%であるとよい。この場合には、非粘着性基材の非粘着性が高くなる。
パターン形成材の厚みは、50~2000μmであることが好ましく、更には100~1000μmであることが望ましい。この場合には、パターン形成材に、粘着物質が付着しない程度に深い凹部を確実に形成することができる。
パターン形成材は、織布、編物、レース、及び網のいずれかからなるとよい。いずれの場合にも、繊維の織物又は編物として作製され、組織図、織り方又は編み方等を変更することで、凹凸の大きさや配列を自在に変更することができる。ゆえに、所望の空間パターンを容易に形成することができる。
また、織布、編物、レース、及び網は、柔軟性を有するため、基材の表面形状に柔軟に追従する。また、基材がシート状であり、設備や装置の表面部材に固定される場合には、表面部材の表面形状に柔軟に追従する。ゆえに、織布、編物、レース、及び網は、どのような表面形状にもその表面形状を反映させて固定することができる。また、織布、編物、レース、及び網は二次元的に広がり、糸同士が二次元的に拘束されている。このため、これらの二次元方向の弾性率は高く、変形しにくい。ゆえに、基材の強度を低下させても、パターン形成材自体の弾性率などの強度が高いため、非粘着性基材全体の強度を向上させることができる。特に、編物は、立体の内部構造を複雑化できるため、非粘着材料がこの複雑化された編物構造に入り込み固定化されるため、密着性及び耐久性が向上するため、好ましい。
パターン形成材が、織布、編物、レース、及び網のいずれかからなる場合には、これらの空間パターンの凸部を構成する繊維には、樹脂皮膜層が含浸される。
パターン形成材に用いられる繊維は、例えば、合成樹脂、金属、天然素材を用いることができる。耐熱性及び強度の観点から、繊維は、合成樹脂又は金属からなることが好ましい。合成樹脂は、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン樹脂などを用いる。天然素材は、例えば、麻、木綿、絹などを用いる。耐熱性の高い繊維としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、又はアラミド繊維などを用いることができる。
パターン形成材は、金属、樹脂、無機物などを、成型、パンティングなどを行うことにより形成することもできる。樹脂としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン樹脂などを用いる。無機物は、例えば、ガラス、カーボン、セラミックなどを用いる。この場合には、型パターンを変更することで、空間パターンを自在に変更することができる。
パターン形成材の中でも、織布及び編物は、柔軟性及び強度の点で好ましい。パターン形成材が織布又は/及び編物であって非粘着性上掛け皮膜を構成する非粘着材料がフッ素樹脂である場合には、例えば、基材を脱脂し、ブラストなどで粗面化した後、プライマー処理を施し、乾燥し、アクリル系又はスチレン系の粘着剤を塗装し、乾燥して樹脂皮膜層を形成し、織布又は織布にフッ素樹脂加工を行ったパターン形成材を貼り付け、フッ素樹脂を塗装して非粘着性上掛け皮膜を形成して、これらを焼成する。
(非粘着性上掛け皮膜)
非粘着性上掛け皮膜は、非粘着材料により形成されている。非粘着性上掛け皮膜表面に液体を滴下したときに、その液体をはじくかどうかの指標として、臨界表面張力がある。一般に、臨界表面張力が小さな固体表面ほど液体をはじく能力が高いと考えられる。非粘着性上掛け皮膜を形成する非粘着材料は、付着させる粘着物質の表面張力よりも低い臨界表面張力をもつとよい。この場合には、粘着物質の非粘着性上掛け皮膜への付着を抑制することができる。
非粘着性上掛け皮膜を形成する非粘着材料の臨界表面張力は、25mN/m以下であることが好ましい。更に、非粘着性上掛け皮膜を形成する非粘着材料の臨界表面張力は、22mN/m以下であることが望ましい。この場合には、粘着性材料の非粘着性上掛け皮膜への付着を効果的に抑制することができる。
非粘着材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、溶融性フッ素樹脂などのフッ素化合物がある。溶融性フッ素樹脂は、例えば、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどのフッ素原子を含むビニル単量体の1種又は2種以上と、エチレン、プロピレンなどのフッ素原子を含まないビニル単量体の1種又は2種以上とを重合させることにより製造される。具体的には、溶融性フッ素樹脂は、例えば、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのパーフルオロ樹脂がある。また、溶融性フッ素樹脂は、例えば、ETFE、FEP又はPFAに、水酸基、カルボン酸基などの官能基をもった単量体を少量共重合させたもの、コモノマーとして環状の構造を有する単量体を少量共重合させたものであってもよい。
また、非粘着材料は、パーフルオロアルキル基含有のアクリル樹脂、ポリオール、ポリカルボン酸などを使用したウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などのパーフルオロアルキル基含有樹脂あるいはパーフルオロアルキル基含有のシラン化合物、ジルコニウム化合物、アルミネート化合物などのパーフルオロアルキル基を含有するカプリング材などであってもよい。
非粘着材料は、フッ素化合物以外の材料であってもよく、例えば、シリコーンゴム、シリコーン樹脂でもよい。汚染性の点からは、フッ素化合物がよく、中でも、前記のPTFE、FEP、PFAなどのパーフルオロ樹脂が好ましい。
前記の非粘着材料の臨界表面張力について、以下の表に列記する。
非粘着性上掛け皮膜を構成する非粘着材料は、それ自体が、着色をもってもよい。また、非粘着性上掛け皮膜は、塗料を含んでいても良い。この場合には、非粘着性基材の外観がよくなる。
非粘着性上掛け皮膜には、耐摩耗性を向上させるため、高硬度充填剤を添加してもよい。高硬度充填剤としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維などの繊維状物質、チタン酸ウィスカ、炭化珪素ウィスカ、チッ化珪素ウィスカなどのウィスカ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、炭化珪素粉末、グラファイト粉末などの高硬度粉末などがある。
また、非粘着性上掛け皮膜には、耐摩耗性を向上させるために、充填剤をブレンドした非粘着材料を用いても良い。非粘着材料にブレンドされる充填剤は、例えば、グラファイト、導電性カーボン、導電材を蒸着したチタン酸ウィスカ、酸化チタンなどが挙げられる。
非粘着性上掛け皮膜の厚みは、パターン形成材の厚みの1/50~1/2であるとよく、例えば、1~1000μmであることが好ましく、更には5~500μmであることが望ましい。この場合には、パターン形成材を基材に固着させつつ、パターン形成材の凹凸を被粘着基材表面に確実に発現させることができる。
以下、実施例及び試験例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
本例の非粘着性基材は、図3に示すように、基材1と、プライマー層10と、空間パターン20をもつパターン形成材2と、樹脂皮膜層13と、非粘着性上掛け皮膜3とを一体に形成したものである。以下、非粘着性基材の製造方法について説明する。
まず、図4に示すように、ステンレス(SUS302)からなり、大きさ100mm×100mm×1mmの基材1を、380℃×30分間空焼きして脱脂を行った。#240ブラストで、0.5MPaの圧力で、基材表面に粗面化処理を行い、基材表面を粗化表面11とした。
次に、基材1の粗化表面11に、ホビー用等に使用されるシリコーン系粘接着剤を溶剤で希釈してスプレー塗装を行い、40℃×60分乾燥して、20μmの厚みで、平滑表面12をもつプライマー層10を形成した。
次に、プライマー層10の平滑表面12に、菱形のメッシュをもつ厚み700μmの編物からなるパターン形成材2を貼り付けた。織布は、1本の糸をループ状に組み合わせ連続的に編んで布としたものであり、小さいループを編み込んでつなぎ合わせた網脚は、菱形のメッシュを枠状に囲んでいる。
図5に示すように、パターン形成材2の編物は、凹部21と凸部22とが縦方向及び横方向に繰り返し規則的に配置された空間パターン20をもつ。空間パターン20は、1つの凹部21とそれに隣接する1つの凸部22とによって構成されている。凹部21は、長幅3.5mm、短幅1.6mmの菱形状のメッシュであり、パターン形成材20には同じ形状で同じ大きさの凹部21が縦及び横の方向に配列している。即ち、パターン形成材2の凹部21は、長幅を最も大きい開口幅Aとする菱形形状の開口をもつ。凹部21は、隣り合う凹部21と独立した独立凹部であり、凹部21の周囲は、凸部22を構成する編脚で囲まれている。この糸は、ポリエステル繊維から形成されている。
パターン形成材2の凸部22の幅B、即ちポリエステル繊維から形成された編脚の太さは180μmである。凹部21の底部では、ポリエステル繊維が交絡している。凹部21の底部を形成しているポリエステル繊維からなる糸は、表面の菱形メッシュの向きとおおよそ直交する方向に延び、表面の菱形メッシュの交差点で、表面の菱形メッシュを形成している糸と交絡している。凹部21の底部までの深さHは、凹部21の開口端から底部までの間の長さである。凹部21の底部に糸が存在する有底凹部21bでの深さh2は420μmであり、凹部21の底部における糸が存在していない無底凹部21aでの深さh1は700μmである。
更に、図4に示すように、パターン形成材を基材1上に確実に固定するため、パターン形成材2の表面に、前記のシリコーン系粘接着剤を重ね塗り塗装して、40℃×60分乾燥した後に、室温で20時間硬化させた。このとき、パターン形成材2の表面及びパターン形成材2の中の凹部21に露出しているプライマー層10の表面に、厚み30μmの固定化層で構成される樹脂被膜層13が形成された。
次に、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製の型取り用シリコーンゴムTSE3455T(商品名)のA液とB液を10/1の容量比で混合した。混合液を、メチルイソブチルケトンとジメチルアセトアミドを容量比1/1で混合した溶剤で、30質量%まで希釈した。得られた溶液を、基材表面の編物の上に塗装し、50℃で乾燥を行った。この塗装と乾燥を4回繰り返して、200μmの厚みにした。50℃で60分間乾燥した後、100℃で90分間焼成して、編物表面を、シリコーンゴムからなる非粘着性上掛け皮膜3で被覆してなる非粘着性基材を得た。
図3に示すように、焼成時には、プライマー層10を構成するシリコーン系粘接着剤がパターン形成材2の中に含浸した。このため、パターン形成材2の有底凹部21b及び凸部22の表面は、樹脂被膜層13と、非粘着性上掛け皮膜3とで被覆された。一方、パターン形成材2の無底凹部21aでは、プライマー層10が残った。このため、パターン形成材10の無底凹部21aの表面は、プライマー層10と樹脂被膜層13と非粘着性上掛け皮膜3とで被覆された。
(実施例2)
本例の非粘着性基材は、実施例1のパターン形成材の空間パターンの厚み及び大きさを変えた以外は、実施例1と同様の構成である。パターン形成材は、ひし形形状のメッシュをもつ編物からなる。パターン形成材の厚みは400μmである。凹部は、長幅3.0mm、短幅1.3mmの菱形状のメッシュであり、パターン形成材には同じ形状で同じ大きさの凹部が縦及び横の方向に配列している。凹部は、隣り合う凹部と独立した独立凹部であり、凹部の周囲は、凸部を構成する糸で囲まれている。この糸は、ポリエステル繊維から形成されている。パターン形成材の凸部の幅、即ち編脚の太さは130μmである。凹部の底部では、ポリエステル繊維からなる糸が交絡している。凹部の底部を形成している糸は、表面の菱形メッシュの向きと直交する方向に配置された菱形メッシュを形成している。凹部の底部に糸が存在する有底凹部での深さh2は270μmであり、凹部の底部における糸が存在していない無底凹部での深さh1は400μmである。
実施例1と同様な方法で、基材の粗化表面に、シリコーン系粘接着剤からなる厚み20μmのプライマー層を形成した。プライマー層の表面にパターン形成材を敷設した。パターン形成材を基材上に固定するため、シリコーン系粘接着剤をパターン形成材の表面に重ね塗り塗装して、40℃×60分乾燥した後に、室温で20時間硬化させて、パターン形成材の表面に厚み30μmの樹脂皮膜層を形成した。更に、実施例1と同様に、樹脂皮膜層の上から非粘着上掛けシリコーンゴムTSE3455Tを塗装し乾燥する工程を1回行い、焼成して、厚み50μmの非粘着性上掛け皮膜を形成した。以上により非粘着性基材が形成された。
(実施例3)
本例の非粘着性基材は、図6に示すように、プライマー層10、パターン形成材2及び非粘着性上掛け皮膜3の材料と、パターン形成材2を固定する方法とが、実施例1と相違する。以下、本実施例3の非粘着性基材の製造方法について説明する。
まず、図7に示すように、ステンレス(SUS302)からなり、大きさ100mm×100mm×1mmの基材1を、380℃×30分間空焼きして脱脂を行った。#240ブラスト処理で0.5MPaの圧力で、基材表面に粗面化処理を行った。これにより、基材1の表面を粗化表面11とした。
次に、基材1の粗化表面11に、プライマー層固定用のプライマー処理として、テフロンプライマー(デュポン社製420-104(登録商標名)、PFA)を厚み15μmで塗装して、プライマー処理層14を形成した。テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルコキシビニールエーテル共重合体(PFA)三井デュポンフロロケミカル社製MP102(商品名)を非粘着材料として厚み50μmまで静電塗装した。380℃で30分間焼成し、冷却して、プライマー処理層14の表面に、平滑表面12を有するプライマー層10を形成した。アクリル系粘着剤としての日本触媒製アクリセット8580(商品名)をジメチルアセトンアミドとメチルイソブチルケトンを容量比1:1で混合した溶媒で、10質量%まで希釈した。希釈したアクリル系粘着剤を、プライマー層10の表面に塗装した。80℃で60分間乾燥させて、プライマー層10の表面に、樹脂皮膜層13を形成した。
次に、樹脂皮膜層13の表面に、パターン形成材2として、4mm正方形のメッシュをもつ厚み450μmのカーボン繊維の織布を貼り付けた。パターン形成材2は、カーボン繊維からなるメッシュ状の織布である。この織布は、縦糸と横糸とを組み合わせて布状にしたものであり、縦糸と横糸とは正方形状の枠形を形成しており、この枠形部は凸部22を構成し、正方形のメッシュからなる凹部21を囲んでいる。即ち、図1に示すように、凹部21と凸部22とが繰り返し規則的に配置された空間パターン20をもつ。パターン形成材2は、縦方向と横方向に同じピッチで規則的に繰り返される空間パターン20をもつ。空間パターン20は、1つの凹部21とそれに隣接する1つの凸部22とによって構成されている。凹部21は、織布の正方形状のメッシュであり、パターン形成材20には同じ形状で同じ大きさの凹部21が縦及び横の方向に配列している。凹部21は、それぞれ独立した貫通穴、即ち無底凹部であり、凹部21の周囲は、凸部22を構成する糸で囲まれている。凹部21の開口幅は4mmであり、深さh1は450μmである。凸部22の幅B、即ち編脚の太さは750μmである。
次に、250℃で3時間加熱して、樹脂皮膜層13を構成するアクリセット8580を熱分解させて、プライマー層10を残した。次に、通常の焼成条件である380℃、30分間焼成し温度が冷めない状態で上記のPFA(三井デュポンフロロケミカル社製MP102)を静電塗装し、380℃で20分間焼成することを3回繰り返した。これにより、厚み200μmのPFAからなる非粘着性上掛け皮膜3で、パターン形成材2を被覆してなる非粘着性基材を得た。
図6に示すように、非粘着性上掛け皮膜3の焼成時には、プライマー層10を構成するPFAがパターン形成材2の中に入り込み、パターン形成材2を強固に固定できる。このため、パターン形成材2の有底凹部21b及び凸部22の下には、プライマー処理層14が残り、パターン形成材2の有底凹部21b及び凸部22の上は、非粘着性上掛け皮膜3で被覆された。一方、パターン形成材2の無底凹部21aでは、プライマー層10が残った。このため、パターン形成材2の無底凹部21aの表面は、プライマー処理層14とプライマー層10と非粘着性上掛け皮膜3とで被覆された。
(実施例4)
パターン形成材として、アラミド繊維からなる織布を用いた。パターン形成材は、2mm×3mm角のメッシュからなる凹部をもち、厚みは600μmである。パターン形成材に形成された凹部のうちの最も大きい開口幅は3mmである。メッシュは、太さ450mmの編脚から構成されている凸部により囲まれている。即ち、凸部の幅は、2mmである。
非粘着性上掛け皮膜は、実施例3で用いたPFAからなる非粘着材料を1回塗装して、80μmの厚みにした。その他は、実施例3と同様である。
(比較例1)
図8に示すように、実施例2で用いた基材1に、実施例2に用いたパターン形成材を載せずに固定化シリコーンを厚み50μmに塗装してプライマー層10を形成し、更にシリコーンゴム(TSE3455T)を50μmに塗装して非粘着性上掛け皮膜3を形成した。乾燥及び硬化は、実施例2と同様である。
(比較例2)
ステンレス(SUS302)からなり縦100mm×横100mm×1mm厚みの大きさをもつ基材1を、380℃×30分の条件で空焼きして脱脂を行った。基材1の表面を、#240ブラストで0.5MPaの圧力で粗面化した。基材1の粗化表面11に、テフロンプライマー(デュポン社製420-104(登録商標名)、PFA)を厚み12μmで塗装し乾燥してプライマー層10を形成した後に、三井デュポンフロロケミカル社製MP102を厚み40μmで塗装し、380℃で30分間焼成して非粘着性上掛け皮膜3を形成した。
<評価>
上記実施例1~4及び比較例1、2の非粘着性基材について、以下の項目を測定した。
1.フラット面の樹脂:パターン形成材の下面に接している樹脂被膜層を構成する樹脂材料の種類
2.フラット面の表面粗さ(Ra;S):パターン形成材が載置されている層の表面粗さを示す。実施例1~4及び比較例1、2では、プライマー層10の表面が、パターン形成材が載置されている層に相当する。
3.フラット面の初期膜厚:基材の上面に接している層の膜厚
4.Ra寄与膜厚:無底凹部での基材上に形成された膜の合計膜厚
5.突起面の樹脂:非粘着性基材の最表面を構成する非粘着性上掛け皮膜の樹脂の種類
6.突起高さ(Ra;R):図3、図6に示すように、パターン形成材2の凹部21が無底凹部21aである場合の非粘着性部材の凹部での深さH1を示す。パターン形成材2の凸部22にはプライマー層10が含浸され、凹部21にはプライマー層10が残るため、パターン形成材2の無底凹部21aの深さh1からプライマー層10の厚みを引いた値となる。
7.突起高さの最小値(Ra;Rmin):図3に示すように、パターン形成材2の凹部21が有底凹部21bである場合は非粘着性部材の有底凹部21bでの深さH2を示し、無底凹部21aのみである場合には非粘着性部材の凹部21aでの深さH1を示す。パターン形成材2の有底凹部21bにはプライマー層10が含浸され、無底凹部21aにはプライマー層10が残るため、非粘着性部材の有底凹部21bでの深さH2は、パターン形成材2の有底凹部の深さh2と同じであり、非粘着性部材の有底凹部21bでの深さH2は、パターン形成材2の無底凹部21aの深さh1からプライマー層10の厚みを引いた値となる。
8.Ra比:フラット面の表面粗さに対する突起高さの最小値の比(Ra;Rmin)/(Ra;S)
9.全膜厚:基材上に形成された層全体の膜厚の中の最大値
10.凸部占有面積率:基材の全表面の面積に対する突起面の面積の割合である。実施例1~4及び比較例1、2の非粘着性基材の表面を、株式会社キーエンス社製デジタルマイクロスコープVH-Z75型を用いて倍率100倍で観察した。観察画像より単位面積当たりのパターン形成材2の凸部22の面積から、凸部の占有面積率(%)を計算した。
11.凹部占有面積率:基材の全表面の面積に対するフラット面の面積の割合である。観察画像より単位面積当たりのパターン形成材2の凹部21の面積から、凹部の占有面積率(%)を計算した。
12. パターン形成材の接着性:パターン形成材の樹脂皮膜層への接着性である。リンレイテープ株式会社製ガムテープ(粘着力7.75N/cm)を25mm幅で、非粘着性基材の表面に貼り付け剥離する操作を10回繰り返した後、ガムテープに付着したパターン形成材の状態について観察した。ガムテープにパターン形成材を構成する編物や織布が全く付着しなかったときには◎、編物や織布がわずかに付着したときには○、編物や織布の一部がガムテープに付着して基材表面から剥がれたときには△、編物や織布の全体がガムテープに付着して基材表面から剥離したときには×と、評価した。
13.非粘着性:被粘着性基材の表面の非粘着性である。前記リンレイテープ株式会社製ガムテープ(粘着力7.75N/cm)を25mm幅で、非粘着性基材の表面に貼り付け、島津製作所製AG-X型引っ張り試験機を用いて速度10mm/分、90°の引き剥がし応力(N/cm)を測定した。
上記各測定結果を表2及び表3に示した。
表2及び表3からわかるように、非粘着性上掛け皮膜の材質がシリコーンゴムである実施例1,2と比較例1とで比較すると、実施例1,2の方が、比較例1に比べて引き剥がし応力が1/3と小さかった。また、非粘着性上掛け比較の材質がPFAである実施例3,4と比較例2とで比較すると、実施例3,4の方が、比較例2に比べて引き剥がし応力が0.2以下と小さかった。このことから、樹脂皮膜層の平滑表面にパターン形成材を固定した場合には、パターン形成材を固定していない場合に比べて、格段に非粘着性が高いことがわかる。
実施例1~4のプライマー層の平滑表面の平均表面粗さ(Ra;S)は、すべて5μm以下、更には1μm以下であり、パターン形成材の凹凸表面を強調しつつ、パターン形成材を基材に強固に固定できた。
実施例1~4のプライマー層の平滑表面の平均表面粗さ(Ra;S)とパターン形成材の凹部の深さ(Ra;Rmin)との比率(Ra比)は、100以上、更には200以上であり、凸部占有面積率は10%以上であり、また凹部占有面積率は90%以下であって、いずれも非粘着性が高かった。
(実施例5)
本例の非粘着性基材は、図9に示すように、基材1におけるパターン形成材2及び非粘着性上掛け皮膜3を形成した側と反対側の表面には、粘着層4が形成されている。基材1は、厚み1mmのシート状である。基材1の材質は、PETである。粘着層4は、シリコーン材料からなる粘着剤からなる。粘着剤4の表面は、粘着層4から離型しやすい離型紙5により被覆されている。その他は、実施例1と同様である。
本例においては、基材1がシート状であり、その片面に粘着層4を形成している。このため、粘着層4を設備や装置の表面部材に粘着させることにより、非粘着基材を装置又は設備に固定することができる。
また、基材1はシート状であるため、設備や装置の表面部材が平面であっても曲面であっても、その表面に柔軟に追従する。ゆえに、表面部材がどのような表面形状であってもその表面形状に沿って非粘着性基材を固定することができる。
また、設備や装置に固定する前には、離型紙5により粘着層4が覆われている。このため、粘着層4に異物が粘着するおそれがなく、非粘着性基材が取り扱いやすい。
本発明の非粘着性基材は、設備や装置の表面部材として用いることができる。また、非粘着性基材単独でも、粘着物質の付着が嫌われる部位に用いられる。具体的には、非粘着性基材は、粘着テープの製造設備、接着剤の製造設備、ゴム状物質の取り扱い設備、食品粘着物質取り扱い設備など、粘着及び接着剤を使用する容器、攪拌機、ロール、加熱部品、カッティングの刃物及び部品、輸送用配管、押出ノズルなど、様々な用途に使用される。
Claims (16)
- 基材と、
該基材の表面に固定され且つ凹凸を形成してなる空間パターンを有するパターン形成材と、
該パターン形成材の表面を被覆し非粘着材料からなる非粘着性上掛け皮膜と、からなることを特徴とする非粘着性基材。 - 前記空間パターンに形成された凹部は、0.2mm以上の開口幅をもつ請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記空間パターンに形成された凹部の深さは、30μm以上である請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記パターン形成材は、織布、編物、レース、及び網のいずれかからなる請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記パターン形成材は、金属、無機物、プラスチック、及び天然素材の群から選ばれる少なくとも一種からなる請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記非粘着材料の臨界表面張力は、25mN/m以下である請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記非粘着材料は、フッ素樹脂、ジメチルシリコーン樹脂、又はゴムからなる請求項1に記載の非粘着性基材。
- 前記基材の表面には、初期粘着力を持ったあるいは粘着性を付与したプライマー層が形成されている請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記プライマー層は、15.0μm以下の平均表面粗さをもつ平滑表面を有する請求項8記載の非粘着性基材。
- 前記パターン形成材の厚みは50~2000μmである請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記非粘着性上掛け皮膜の厚みは、前記パターン形成材の厚みの1/50~1/2である請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記基材は、設備又は装置の表面部材である請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記基材は、シート状である請求項1記載の非粘着性基材。
- 前記基材の前記パターン形成材及び前記非粘着性上掛け皮膜を形成した側と反対側の表面には、粘着層が形成されている請求項13に記載の非粘着性基材。
- 前記粘着層の表面は、離型紙で被覆されている請求項14に記載の非粘着性基材。
- 基材上に、初期粘着性をもちその後粘着性が低下する粘着剤を有するプライマー層を形成する工程と、
前記プライマー層の表面に、凹凸を形成してなる空間パターンを有するパターン形成材を敷設する敷設工程と、
前記パターン形成材の表面に、非粘着材料からなる非粘着性上掛け皮膜を形成する上掛け工程と、をもつことを特徴とする非粘着性基材の製造方法。
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