JP5770187B2 - テープ材用支持フィルムおよびテープ材 - Google Patents
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Description
本願は、2010年7月29日に、日本に出願された特願2010−171209号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
さらに、代表的具体例として次のものが挙げられる。包装用としては、包装材料を係止するための粘着テープがあり、伸長可能なことにより、包装された状態で輸送等により力が加わった場合であっても、破断したり、包装材料を傷つけることがなく、また、伸長された状態でバリア性を良好に保持することができることで、輸送等の際に、外部を汚染することがない。医療用としては、人体や動物等に貼付した場合に、人体等の動作に伴う伸長に追従することができ、意図しない剥離が生じにくい。また、伸長された状態でバリア性を良好に保持することができることで、可塑剤等、有効成分が外部に漏れ出ることがなく、医療用として優れた性能を得ることができる。
支持体11は、柔軟性を有し、寸法にして10パーセント(%)以上増加する所定の最大伸長率まで伸長可能である。具体的な最大伸長率の値は、テープ材1の用途等に基づいて適宜設定されてよい。本実施形態において、支持体11を形成するポリウレタンは、特に限定されず、従来ポリウレタンフィルムに用いられているものが利用でき、用途によって適宜選択できる。たとえばポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタン等が挙げられる。耐水性が必要な用途では、ポリエーテル系ポリウレタンまたはポリカーボネート系ポリウレタンが好ましい。
また、ウレタン結合を形成するイソシアネートの種類や、黄変タイプ、無黄変タイプ等についても特定のものには限定されず、用途、使用に際して保管する期間や方法、使用する可塑剤の種類等に応じて適宜選択できる。
支持体11の厚さは、10マイクロメートル(μm)〜200μmであり、15μm以上100μm以下とされるのが好ましい。厚さが10μm未満では薄すぎて取扱いが困難であり、200μmより厚いと柔軟性が低下して本来の柔軟性が充分発揮されない。
離型フィルムの材質は特に限定するものではないが、一般にシリコーン処理したPETフィルムや、剥離性の良いポリオレフィンフィルム、紙とポリエチレンの積層体など、伸び縮みせず後で剥離可能なものを使うことが出来る。
モンモリロナイトは、鉱物学的には2八面体型含水層状珪酸塩鉱物で、理想的には次の化学式で表現される。
(Al2-yMgy)Si4O10(OH)2 . (M+,M1/2 2+)y . nH2O ただし、y=0.2〜0.6、M:交換性陽イオンNa、K、Ca、Mg、Hなど、n :層間水の量。
モンモリロナイトの結晶構造は、2枚の四面体シートと1枚の八面体シートからなる3層を基本とした層状構造を形成する。四面体シートの陽イオンはSiのみで、八面体シートの陽イオンのAlが一部Mgに置換されている。このため、単位結晶層は負の電荷を帯びており、その負電荷に見合うように結晶層間にNa+、K+、Ca2+、Mg2+、H+などの陽イオンが入り込み補償されている。本発明では、これら陽イオンの種類は特に限定されることなく使用できる。
粘着層20に用いられる粘着剤に特に制限はなく、天然ゴム、合成イソプレンゴム、再生ゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、ポリイソブチレン、SEBS、SEPS等のゴム系高分子、(メタ)アクリル酸エステル類を主モノマーとする(メタ)アクリル酸エステル共重合体等のアクリル系高分子、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ジメチルシロキサン、ジフェニルシロキサン等のシリコン系高分子、ポリビニルエーテル系、ポリビニルエステル系、EVA系、ポリエステル系等の各種材料を用いることができる。
また、テープ材の用途に応じて、抗酸化剤、充填剤、架橋剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、導電剤、発泡剤等が加えられてもよい。
一般に、支持体11を構成するポリウレタンは、可塑剤を吸着等しやすく、その場合、可塑剤が支持体11側に移行することによる支持体11の変質等が問題となるが、テープ材1では、支持体11の非伸長時はもちろん、伸長率20%(伸長後の長さが20%増加することを指す)まで伸長されたときにおいてもバリア層12のバリア性が好適に保持される、その結果、使用前の保存時だけでなく、対象物に貼り付けられる使用時においても可塑剤による上記問題を好適に防止することができる。なお、具体的なモンモリロナイト含有率は、使用する可塑剤を用いた予備試験等により、容易に設定することができる。一部の可塑剤に対するバリア性とモンモリロナイト含有率との関係については、後述する。
(1−1 サンプルの作成)
支持体として、厚さ20μmのポリエーテル系ポリウレタン製のものを用いた。支持体の一方の面に、MNとPVA(ケン化度80%)とを混合したバリアコート剤を、1.0g/m2均一に塗布することによりバリア層を形成した。これを基本構成として、バリア層におけるMNの含有率を、1wt%、2wt%、10wt%、18wt%、22wt%、25wt%、30wt%、および37wt%の8段階設定し、支持フィルムのサンプルを8種類作製した。
作製した8種類のサンプル100を、図2に示すように25ミリメートル(mm)×120mmの大きさに切り出し、引張試験機での操作をしやすくするため、長手方向両端部の両面に厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製のシート101を両面テープで貼り付け、評価片100Aを作製した。シート101の評価片100Aの長手方向における寸法は10mmとし、各評価片100Aにおいて、シート101に覆われない部分の長手方向の寸法は100mmに設定した。
IPM、TA、およびSMOについては、MN含有率1wt%、10wt%、18wt%、22wt%、25wt%、30wt%、および37wt%の評価片100Aを用いて検討し、MGISについては、MN含有率2wt%、10wt%、および22wt%の評価片100Aを用いて検討した。
結果を表1に示す。IPM、TA、およびMGISについては、MN含有率が22wt%以下の場合、すべての伸長率において支持体の膨潤を認めず、可塑剤の移行が抑制されていた。一方、SMOについては、MN含有率、伸長率にかかわらず支持体に膨潤が認められ、本発明のフィルム材に用いる可塑剤としては好ましくない場合があると考えられた。実験に用いた各可塑剤の溶解度パラメータ(SP値、フェダーズ法による)は、IPMで8.5、TAで10.2、MGISで10.76、SMOで11.76であり、SP値が低い可塑剤のほうが好ましい傾向があることが推測された。
図6から図9は、それぞれMN含有率10wt%、18wt%、25wt%、および30wt%の評価片に対して、伸長率20%の伸長操作を行ったあとの支持フィルムの光学顕微鏡写真である。MN10wt%および18wt%では、外観に大きな変化は見られないが、MN25wt%および30wt%では膨潤によるシワが見られる。
(2−1 サンプルの作成)
支持体として、実験1と同様の材料を用い、支持体の一方の面に、MNとPVA(ケン化度80%)とを混合したバリアコート剤を1.0g/m2均一に塗布することによりバリア層を形成した。バリア層におけるMNの含有率を、1wt%、2wt%、4wt%、10wt%、18wt%、22wt%、25wt%、30wt%、および37wt%の9段階設定し、支持フィルムのサンプルを9種類作製した。
a.非伸長時における安定性試験
10平方センチメートルに切り出したテープ材サンプルを、伸長操作を行わずに60℃で1週間保存した。
b.伸長時における安定性試験
幅30mm、長さ50mmに切り出したテープ材サンプルを、剥離部材を除去してから長さ方向に伸長率20%の伸長操作を1回行った後、60℃で3日間保存した。
いずれの場合も、保存後の各テープ材サンプルにおいて、実験1と同様に、支持体におけるシワ発生の有無によりバリア性を評価した。実験2における評価は、膨潤によるシワを認めない:◎、わずかに膨潤によるシワを認めるが、品質に問題ない程度である:○、膨潤によるシワが認められ、使用に耐えない:×の3段階とした。
結果を表2に示す。MN含有率が2wt%、10wt%、および18wt%の場合、非伸長時および20%伸長時のいずれにおいても支持体にシワを認めずバリア性が良好に保たれていることが示唆された。
また、実験1で好ましくない場合があると考えられたSMOについても、バリア層におけるMNの含有率や粘着層における可塑剤の含有率等を適切に設定することにより、支持体への可塑剤の移行を充分抑制できることが確認された。
(3−1 サンプルの作製)
支持体は実験1と同一とし、バリア層に使用するPVAのケン化度を、80%、90%、95.5%、及び98.5%(完全ケン化)の4段階設定した。各ケン化度のPVAとMNとを混合してバリアコート剤を調製し、実験1と同様の量および方法で塗布してバリア層を形成し、支持フィルムのサンプル120を作製した。バリア層におけるMNの含有率は10wt%とした。
a.粘着テープ122を30mm×100mmに切り出し、長手方向の一方の端部にシリコーンを塗布したPETシート121を貼り付けてから、図11に示すように、サンプル120のバリア層に貼り付ける。
b.粘着テープ122及びPETシート121を、サンプル120ごと図12に示すような25mm×90mmの大きさに切り出す。
c.図13に示すように、アクリル板130に25mm×90mmの両面テープ131を2本並べて貼り付け、切り出した粘着テープ122の支持体側と両面テープ131とを、2本の両面テープ131を覆うように接着する。粘着テープ122の幅方向にはみ出した両面テープ131の一部は切り落としてアクリル板130から除去する。
d.50mm×100mmの補強テープ132を準備し、図14に示すように、サンプル120に接着されていない粘着テープ122の端部に、PETシート121を厚さ方向に挟むように補強テープ132を貼り付けて評価片140を作製する。
e.評価片140を40℃の温湯に浸けて30分間放置する。このとき、粘着テープ122の全体を湯の中に位置させる。
f.30分経過したら評価片140を温湯から引き上げ、水分を軽く拭き取ってから引張試験機にセットする。このとき、図15に示すように、一方のチャックにアクリル板130を固定し、他方のチャックに補強テープ132のPETシートに接着されていない側の端部を固定する。
g.評価片を300mm/minの引張速度で牽引し、粘着テープ122が支持体から完全に剥がれた時点で測定を終了する。引張量10mmから30mmの範囲における引張試験機の張力値Nの平均値を耐水密着力とした。サンプルごとに3つの評価片を作製して耐水密着力を評価した。
結果を表3に示す。PVAのケン化度が95.5%以下の評価片では、張力値Nの平均値が10ニュートン(N)以上であり、良好な耐水密着力を示したが、ケン化度98.5%の評価片では、著しく耐水密着性が低下した。したがって、支持体とバリア層との良好な密着性を得るためには、水溶性高分子化合物のケン化度は95.5%以下が好ましいと考えられる。
例えば、本発明の支持フィルムにおいては、層状無機化合物の含有率を上述の範囲に設定することは必須ではない。したがって、支持フィルムやテープ材がほとんど伸長されずに使用される等の場合は、バリア層における層状無機化合物の含有率が上述の範囲外に設定されてもよい。
10 テープ材用支持フィルム
11 支持体
12 バリア層
20 粘着層
Claims (2)
- テープ材に用いられるテープ材用支持フィルムであって、
ポリウレタンからなるフィルム状の支持体と、
ポリビニルアルコールとモンモリロナイトとを含み、前記支持体の一方の面に形成されたバリア層と、
を備え、
前記ポリビニルアルコールのケン化度は、70パーセント以上95.5パーセント以下に設定されていることを特徴とするテープ材用支持フィルム。 - 請求項1に記載のテープ材用支持フィルムと、
前記バリア層上であって前記支持体とは反対側に形成された粘着層と、
を備えるテープ材。
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