JP2015044396A - ポリウレタン積層体 - Google Patents

ポリウレタン積層体 Download PDF

Info

Publication number
JP2015044396A
JP2015044396A JP2013237907A JP2013237907A JP2015044396A JP 2015044396 A JP2015044396 A JP 2015044396A JP 2013237907 A JP2013237907 A JP 2013237907A JP 2013237907 A JP2013237907 A JP 2013237907A JP 2015044396 A JP2015044396 A JP 2015044396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
parts
polyurethane
layer
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013237907A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6199706B2 (ja
Inventor
内田 隆
Takashi Uchida
隆 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Chemicals Inc filed Critical Mitsui Chemicals Inc
Priority to JP2013237907A priority Critical patent/JP6199706B2/ja
Publication of JP2015044396A publication Critical patent/JP2015044396A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6199706B2 publication Critical patent/JP6199706B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

【課題】ガスバリア性のみならず、基材に対する密着性や透明性の向上を図ることができるポリウレタン積層体を提供すること。【解決手段】基材2と、基材2の上に積層され、第1ポリウレタン樹脂からなる第1層3と、第1層3の上に積層され、層状無機化合物が分散されている第2ポリウレタン樹脂からなる第2層4とを備え、第1ポリウレタン樹脂および第2ポリウレタン樹脂のそれぞれは、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、および、炭素数2〜6のジオールを少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリアミンを含む鎖伸長剤との反応により得られる。【選択図】図1

Description

本発明は、ポリウレタン積層体、詳しくは、優れたガスバリア性を有するポリウレタン積層体に関する。
従来、酸素ガスバリア性に優れたフィルムとして、ポリ塩化ビニリデンまたは塩化ビニリデン共重合体(以下、PVDCと略する。)からなるフィルムが知られている。
しかし、PVDCは燃焼により有害なガスを生じる。
そのため、ポリビニルアルコールや、エチレン・ビニルアルコール共重合体からなるフィルムが知られている。しかし、これらのフィルムは、高湿度下でのガスバリア性に劣るという不具合がある。
また、無機酸化物がフィルムに蒸着された蒸着フィルムも知られているが、それらは柔軟性が低く、二次加工時にクラックなどが生じてガスバリア性の低下を生じるという不具合がある。
そこで、高湿度下においてもガスバリア性が良好なフィルムとして、ポリウレタン樹脂と、層状無機化合物とを含有する樹脂組成物をフィルム化したガスバリア性フィルムが提案されている(特許文献1参照。)。
特開2001−98047号公報
しかし、特許文献1に記載されるフィルムは、層状無機化合物が比較的多量に必要である。そのため、透明性および密着性が不十分な場合がある。
本発明の目的は、ガスバリア性のみならず、基材に対する密着性や透明性の向上を図ることができるポリウレタン積層体を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のポリウレタン積層体は、基材と、前記基材の上に積層され、第1ポリウレタン樹脂からなる第1層と、前記第1層の上に積層され、層状無機化合物が分散されている第2ポリウレタン樹脂からなる第2層とを備え、前記第1ポリウレタン樹脂および前記第2ポリウレタン樹脂のそれぞれは、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、および、炭素数2〜6のジオールを少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリアミンを含む鎖伸長剤との反応により得られることを特徴としている。
また、本発明のポリウレタン積層体では、前記第1ポリウレタン樹脂および前記第2ポリウレタン樹脂のそれぞれは、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、炭素数2〜6のジオール、および、親水性基を含有する活性水素基含有化合物を少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリアミンを含む鎖伸長剤との反応により得られる水性ポリウレタン樹脂が、水分散されてなるポリウレタンディスパージョンとして調製されており、前記第1層は、前記ポリウレタンディスパージョンを塗布および乾燥させることにより形成されており、前記第2層は、前記ポリウレタンディスパージョンと、前記層状無機化合物との混合物を塗布および乾燥させることにより形成されていることが好適である。
また、本発明のポリウレタン積層体では、前記第1層の質量と、前記第2層の質量との総量100質量部に対して、前記第2層の質量が、40質量部以上90質量部以下であることが好適である。
また、本発明のポリウレタン積層体では、前記第1層の質量と、前記第2層の質量との総量100質量部に対して、前記層状無機化合物の質量が、1質量部以上50質量部以下であることが好適である。
また、本発明のポリウレタン積層体では、前記親水性基を含有する活性水素基含有化合物が、ポリヒドロキシアルカン酸であることが好適である。
また、本発明のポリウレタン積層体では、前記層状無機化合物が、膨潤性であることが好適である。
本発明のポリウレタン積層体は、ガスバリア性のみならず、基材に対する密着性や透明性の向上を図ることができる。
図1は、本発明のポリウレタン積層体の一実施形態を示す概略構成図である。
図1において、ポリウレタン積層体1は、基材2と、基材2の上に積層される第1層3と、第1層3の上に積層される第2層4とを備えている。
基材2は、特に制限されず、例えば、プラスチック(例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など)、紙、布、木、金属、セラミックスなどから形成され、好ましくは、プラスチック、より好ましくは、熱可塑性樹脂から形成される。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体など)、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど)、ポリアミド系樹脂(例えば、ナイロン6(登録商標)、ナイロン66(登録商標)、ポリメタキシリレンアジパミドなど)、ビニル系樹脂(例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニルなど)、アクリル系樹脂(例えば、ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリルなど)、ポリカーボネート系樹脂(例えば、ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、セルロース系樹脂(例えば、セロファン、酢酸セルロースなど)などが挙げられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂が挙げられる。より好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン6(登録商標)が挙げられる。
基材2は、単層、または、同種または2種以上の積層体からなる。
なお、基材2の形状は、特に制限されないが、例えば、フィルム状、シート状、ボトル状、カップ状などが挙げられる。好ましくは、フィルム状が挙げられる。
基材2は、無延伸基材、一軸または二軸延伸基材のいずれでもよく、また、基材2には、表面処理(コロナ放電処理など)、アンカーコートまたはアンダーコート処理がなされていてもよく、さらに、アルミニウムなどの金属、シリカ、アルミナ、シリカとアルミナとの混合物などの金属酸化物の蒸着処理がなされていてもよい。
基材2の厚みは、例えば、3μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、500μm以下、好ましくは、200μm以下である。
第1層3は、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、および、ポリオールを少なくとも反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、鎖伸長剤との反応により得られる第1ポリウレタン樹脂から、形成されている。このような第1層3は、製造効率の観点から、好ましくは、上記の第1ポリウレタン樹脂を含むポリウレタンディスパージョンを、基材2に塗布および乾燥させることにより、形成されている。
第1ポリウレタン樹脂をポリウレタンディスパージョンとして調製するには、第1ポリウレタン樹脂を水性ポリウレタン樹脂として合成するとともに、得られた水性ポリウレタン樹脂を、水分散させる。
より具体的には、この方法では、例えば、まず、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートと、ポリオール(親水性基を含有する活性水素基含有化合物を除く)と、親水性基を含有する活性水素基含有化合物とを反応させ、イソシアネート基末端プレポリマーを合成する。
キシリレンジイソシアネート(XDI)として、1,2−キシリレンジイソシアネート(o−XDI)、1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)、1,4−キシリレンジイソシアネート(p−XDI)が、構造異性体として挙げられる。
これらキシリレンジイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。キシリレンジイソシアネートとして、好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、より好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネートが挙げられる。
また、水添キシリレンジイソシアネート(別名:ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン)(HXDI)として、1,2−水添キシリレンジイソシアネート(o−HXDI)、1,3−水添キシリレンジイソシアネート(m−HXDI)、1,4−水添キシリレンジイソシアネート(p−HXDI)が、構造異性体として挙げられる。
これら水添キシリレンジイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。水添キシリレンジイソシアネートとして、好ましくは、1,3−水添キシリレンジイソシアネート、1,4−水添キシリレンジイソシアネート、より好ましくは、1,3−水添キシリレンジイソシアネートが挙げられる。
また、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートとしては、それらの誘導体が含まれる。
キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートの誘導体としては、例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートの多量体(例えば、2量体、3量体(例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体)、5量体、7量体など)、アロファネート変性体(例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートと、後述する低分子量ポリオールとの反応より生成するアロファネート変性体など)、ポリオール変性体(例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートと後述する低分子量ポリオールとの反応より生成するポリオール変性体(アルコール付加体)など)、ビウレット変性体(例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートと、水やアミン類との反応により生成するビウレット変性体など)、ウレア変性体(例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートとジアミンとの反応により生成するウレア変性体など)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
これらの誘導体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、これらキシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートとして、好ましくは、キシリレンジイソシアネートおよび水添キシリレンジイソシアネートの併用が挙げられる。
キシリレンジイソシアネートおよび水添キシリレンジイソシアネートを併用することにより、基材との密着性や、透明性の向上を図ることができる。
キシリレンジイソシアネートおよび水添キシリレンジイソシアネートを併用する場合、それらの併用割合は、キシリレンジイソシアネートおよび水添キシリレンジイソシアネートの総量100質量部に対して、キシリレンジイソシアネートが、例えば、60質量部以上、好ましくは、70質量部以上、より好ましくは、80質量部以上であり、例えば、95質量部以下、好ましくは、93質量部以下、より好ましくは、90質量部以下である。また、水添キシリレンジイソシアネートが、例えば、5質量部以上、好ましくは、7質量部以上、より好ましくは、10質量部以上であり、例えば、40質量部以下、好ましくは、30質量部以下、より好ましくは、20質量部以下である。
また、必要に応じて、その他のポリイソシアネートを併用することもできる。
その他のポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート(キシリレンジイソシアネートを除く)、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート(水添キシリレンジイソシアネートを除く)などのポリイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m−、p−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物)、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタンジイソシネート(4,4’−、2,4’−または2,2’−ジフェニルメタンジイソシネートもしくはその混合物)(MDI)、4,4’−トルイジンジイソシアネート(TODI)、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネート(キシリレンジイソシアネートを除く)としては、例えば、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TMXDI)、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼンなどの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート)、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(別名:ヘキサメチレンジイソシアネート)(HDI)、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプエートなどの脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネート(水添キシリレンジイソシアネートを除く)としては、例えば、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(別名:イソホロンジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(別名:ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン)(4,4’−、2,4’−または2,2’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)これらのTrans,Trans−体、Trans,Cis−体、Cis,Cis−体、もしくはその混合物)(H12MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート(メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート(各種異性体もしくはその混合物)(NBDI)、などの脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。好ましくは、4,4’−ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンが挙げられる。
その他のポリイソシアネートには、上記と同種の誘導体が含まれる。
これらその他のポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、脂環族ポリイソシアネート、さらに好ましくは、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンが挙げられる。
その他のポリイソシアネート(キシリレンジイソシアネートおよび水添キシリレンジイソシアネートを除く)が配合される場合には、その配合割合は、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート(併用される場合にはそれらの総量)100質量部に対して、例えば、30質量部以下、好ましくは、20質量部以下である。
また、好ましくは、キシリレンジイソシアネートおよびビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンの併用が挙げられる。
キシリレンジイソシアネートおよびビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンを併用することにより、基材との密着性や、透明性の向上を図ることができる。
キシリレンジイソシアネートおよびビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンを併用する場合、キシリレンジイソシアネートおよびビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンの総量100質量部に対して、キシリレンジイソシアネートが、例えば、60質量部以上、好ましくは、70質量部以上、より好ましくは、80質量部以上であり、例えば、95質量部以下、好ましくは、93質量部以下、より好ましくは、90質量部以下である。また、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタンが、例えば、5質量部以上、好ましくは、7質量部以上、より好ましくは、10質量部以上であり、例えば、40質量部以下、好ましくは、30質量部以下、より好ましくは、20質量部以下である。
ポリオールは、必須成分として、炭素数2〜6のジオールを含んでいる。
炭素数2〜6のジオールは、水酸基を2つ有する炭素数2〜6の有機化合物であって、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールなどの炭素数2〜6のアルカンジオール、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの炭素数2〜6のエーテルジオール、例えば、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテンなどの炭素数2〜6のアルケンジオールなどが挙げられる。
これら炭素数2〜6のジオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
炭素数2〜6のジオールとして、好ましくは、炭素数2〜6のアルカンジオール、より好ましくは、エチレングリコールが挙げられる。
また、ポリオールは、さらに、任意成分として、その他のポリオール化合物(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)を含有することもできる。そのようなポリオール化合物としては、例えば、上記した炭素数2〜6のジオールを除く低分子量ポリオールが挙げられる。
低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)とは、数平均分子量が400以下のポリオール化合物である。数平均分子量が400を超えると、ポリウレタン積層体1(後述)のガスバリア性が低下する場合がある。
低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)として、例えば、炭素数7〜20のアルカン−1,2−ジオール、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAなどの炭素数7以上の2価アルコール(ジオール)、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール(トリオール)、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。
また、低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)としては、例えば、数平均分子量400以下のポリアルキレンオキサイドなども挙げられる。そのようなポリアルキレンオキサイドは、例えば、上記した低分子量ポリオール、または、公知のポリアミンを開始剤として、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコール(ランダムまたはブロック共重合体)などとして得ることができる。また、例えば、テトラヒドロフランの開環重合などによって得られる数平均分子量400以下のポリテトラメチレンエーテルグリコールなども挙げられる。
これら低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)は、単独使用または2種類以上併用することができる。
低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)として、好ましくは、3価アルコールが挙げられ、より好ましくは、グリセリン、トリメチロールプロパンが挙げられる。
また、好ましくは、炭素数2〜6のジオールと3価アルコールとを併用する。炭素数2〜6のジオールと3価アルコールとを併用することにより、上記第1ポリウレタン樹脂を高分子量化することができ、塗膜強度の向上が期待できる。
炭素数2〜6のジオールと3価アルコールとを併用する場合、それらの併用割合は、炭素数2〜6のジオールと3価アルコールとの総量100質量部に対して、3価アルコールが、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、例えば、20質量部以下、好ましくは、10質量部以下である。
低分子量ポリオール(上記した炭素数2〜6のジオールを除く)が配合される場合には、その配合割合は、ポリオールの総量100質量部に対して、例えば、90質量部以下、好ましくは、70質量部以下である。
親水性基を含有する活性水素基含有化合物は、ノニオン性基またはイオン性基などの親水性基を含有し、アミノ基または水酸基などの活性水素基を含有する化合物であって、具体的には、例えば、ノニオン性基を含有する活性水素基含有化合物、イオン性基を含有する活性水素基含有化合物が挙げられる。
ノニオン性基を含有する活性水素基含有化合物としては、例えば、ポリオキシエチレングリコール、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレン側鎖を含有するポリオールなどが挙げられる。
ポリオキシエチレン側鎖を含有するポリオールは、側鎖にポリオキシエチレン基を含み、2つ以上の水酸基を有する化合物であって、次のように合成することができる。
すなわち、まず、上記したジイソシアネートと、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコール(例えば、炭素数1〜4のアルキル基で片末端封鎖したアルコキシポリオキシエチレンモノオールであって、数平均分子量200〜6000、好ましくは300〜3000)とを、片末端封鎖ポリオキシエチレングリコールの水酸基に対して、ジイソシアネートのイソシアネート基が過剰となる割合でウレタン化反応させ、必要により未反応のジイソシアネートを除去することにより、ポリオキシエチレン鎖含有モノイソシアネートを得る。
次いで、ポリオキシエチレン鎖含有モノイソシアネートと、ジアルカノールアミン(例えば、ジエタノールアミンなど)とを、ジアルカノールアミンの2級アミノ基に対して、ポリオキシエチレン基含有モノイソシアネートのイソシアネート基がほぼ等量となる割合でウレア化反応させる。
なお、ノニオン性基を含有する活性水素基含有化合物において、ノニオン性基、具体的には、ポリオキシエチレン基の数平均分子量は、例えば、600〜6000である。
ポリオキシエチレン側鎖を含有するポリオールを得るためのジイソシアネートとして、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などの脂肪族ジイソシアネート、1,4−または1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(別名:イソホロンジイソシアネート)(IPDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ノルボナン(NBDI)などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
イオン性基を含有する活性水素基含有化合物は、例えば、カルボン酸などのアニオン性基や、4級アミンなどのカチオン性基と、2つ以上の水酸基またはアミノ基などの活性水素基とを併有する化合物であって、好ましくは、アニオン性基と2つ以上の水酸基とを併有する化合物、より好ましくは、カルボン酸と2つの水酸基とを併有する化合物(カルボキシ基を含有する活性水素基含有化合物(例えば、カルボキシ基含有ポリオールなど))が挙げられる。
カルボキシ基含有ポリオールとしては、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸(別名:ジメチロールプロピオン酸)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのポリヒドロキシアルカン酸などが挙げられ、好ましくは、2,2−ジメチロールプロピオン酸が挙げられる。
これら親水性基を含有する活性水素基含有化合物は、単独使用または併用することができ、好ましくは、イオン性基を含有する活性水素基含有化合物、より好ましくは、カルボキシ基含有ポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、ポリヒドロキシアルカン酸が挙げられる。
ポリヒドロキシアルカン酸を用いることにより、ガスバリア性、基材との密着性や、透明性のさらなる向上を図ることができる。
そして、イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、上記各成分を、活性水素基(水酸基およびアミノ基)に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)において、1を超える割合、好ましくは、1.1〜10の割合で配合する。そして、バルク重合や溶液重合などの公知の重合方法、好ましくは、反応性および粘度の調整がより容易な溶液重合によって、上記各成分を反応させる。
バルク重合では、例えば、窒素雰囲気下、上記成分を配合して、反応温度75〜85℃で、1〜20時間程度反応させる。
溶液重合では、例えば、窒素雰囲気下、有機溶媒に、上記成分を配合して、反応温度20〜80℃で、1〜20時間程度反応させる。
有機溶媒としては、イソシアネート基に対して不活性で、かつ、親水性に富む、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アセトニトリルなどが挙げられる。
この重合反応は、反応溶液中のイソシアネート基含有率が15質量%以下、好ましくは、10質量%以下になるまで反応させる。
また、上記重合では、必要に応じて、例えば、アミン系、スズ系、鉛系などの反応触媒を添加してもよく、また、得られるイソシアネート基末端プレポリマーから未反応のポリイソシアネート(キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネートを含む)を、例えば、蒸留や抽出などの公知の方法により、除去することもできる。
また、例えば、アニオン性基が含まれている場合には、好ましくは、中和剤を添加して中和し、アニオン性基の塩を形成させる。
中和剤としては、慣用の塩基、例えば、有機塩基(例えば、第3級アミン類(トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの炭素数1〜4のトリアルキルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミン、モルホリンなどの複素環式アミンなど))、無機塩基(アンモニア、アルカリ金属水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)、アルカリ土類金属水酸化物(水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど))が挙げられる。これらの塩基は、単独使用または2種類以上併用できる。
中和剤は、アニオン性基1当量あたり、0.4当量以上、好ましくは、0.6当量以上の割合で添加し、また、例えば、1.2当量以下、好ましくは、1当量以下の割合で添加する。
このようにして得られるイソシアネート基末端プレポリマーは、その分子末端に、2つ以上の遊離のイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーであって、そのイソシアネート基の含有量(溶剤を除いた固形分換算のイソシアネート基含量)が、例えば、0.3質量%以上、好ましくは、0.5質量%以上、より好ましくは、1.0質量%以上であり、また、例えば、15質量%以下、好ましくは、12質量%以下、より好ましくは、10質量%以下である。
また、イソシアネート基の平均官能基数は、例えば、1.5以上、好ましくは1.9以上、より好ましくは、2.0以上であり、また、例えば、3.0以下、好ましくは、2.5以下である。
イソシアネート基の平均官能基数が上記範囲にあれば、安定した上記ポリウレタンディスパージョンを得ることができ、基材密着性、ガスバリア性などを確保することができる。
また、その数平均分子量(標準ポリスチレンを検量線とするGPC測定による数平均分子量)が、例えば、500以上、好ましくは、800以上であり、また、例えば、10000以下、好ましくは、5000以下である。
また、イソシアネート基末端プレポリマーの親水性基濃度は、例えば、0.1mmol/g以上、好ましくは、0.2mmol/g以上であり、また、例えば、1.2mmol/g以下、好ましくは、1.0mmol/g以下、より好ましくは、0.8mmol/g以下である。
イソシアネート基末端プレポリマーの親水性基濃度が上記範囲にあれば、安定した上記ポリウレタンディスパージョンを得ることができる。
次いで、この方法では、上記により得られたイソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを、例えば、水中で反応させ、第1ポリウレタン樹脂のポリウレタンディスパージョンを得る。
鎖伸長剤は、必須成分として、ポリアミンを含有している。
ポリアミンとしては、例えば、芳香族ポリアミン、芳香脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、脂肪族ポリアミン、アミノアルコール、第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物、ポリオキシエチレン基含有ポリアミンなどが挙げられる。
芳香族ポリアミンとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、トリレンジアミンなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリアミンとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジアミンもしくはその混合物などが挙げられる。
脂環族ポリアミンとしては、例えば、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(別名:イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ジアミノシクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,3−および1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよびそれらの混合物などが挙げられる。
脂肪族ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン(水和物を含む)、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、1,2−ジアミノエタン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノペンタンなどが挙げられる。
アミノアルコールとしては、例えば、2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール(別名:N−(2−アミノエチル)エタノールアミン)、2−((2−アミノエチル)アミノ)−1−メチルプロパノール(別名:N−(2−アミノエチル)イソプロパノールアミン)などが挙げられる。
第1級アミノ基、または、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有モノアミン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン)などが挙げられる。
ポリオキシエチレン基含有ポリアミンとしては、例えば、ポリオキシエチレンエーテルジアミンなどのポリオキシアルキレンエーテルジアミンが挙げられる。より具体的には、例えば、日本油脂製のPEG#1000ジアミンや、ハンツマン社製のジェファーミンED―2003、EDR−148、XTJ−512などが挙げられる。
これらポリアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリアミンとして、好ましくは、第1級アミノ基および第2級アミノ基を有するアルコキシシリル化合物と、アミノアルコールとの併用や、アミノアルコールの単独使用が挙げられ、より好ましくは、アミノアルコールの単独使用が挙げられる。
イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを水中で反応させるには、例えば、まず、水にイソシアネート基末端プレポリマーを添加することにより、イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させ、次いで、それに鎖伸長剤を添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを鎖伸長剤により鎖伸長する。
イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させるには、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して、水100〜1000質量部の割合において、水を攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーを添加する。
その後、鎖伸長剤を、イソシアネート基末端プレポリマーが水分散された水中に、攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基に対する鎖伸長剤の活性水素基(アミノ基および水酸基)の当量比(活性水素基/イソシアネート基)が、例えば、0.6〜1.2の割合となるように、滴下する。
鎖伸長剤は、滴下することで反応させ、滴下終了後は、さらに撹拌しつつ、例えば、常温にて反応を完結させる。反応完結までの反応時間は、例えば、0.1時間以上であり、また、例えば、10時間以下である。
なお、上記とは逆に、水をイソシアネート基末端プレポリマー中に添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させ、次いで、それに鎖伸長剤を添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを鎖伸長剤により鎖伸長することもできる。
また、この方法では、必要に応じて、有機溶媒や水を除去することができ、さらには、水を添加して固形分濃度を調整することもできる。
得られる第1ポリウレタン樹脂のポリウレタンディスパージョンの固形分濃度は、例えば、10質量%以上、好ましくは、15質量%以上、より好ましくは、20質量%以上であり、また、例えば、60質量%以下、好ましくは、50質量%以下、より好ましくは、45質量%以下である。
ポリウレタンディスパージョンのpHは、例えば、5以上、好ましくは、6以上、また、例えば、11以下、好ましくは、10以下である。
ポリウレタンディスパージョンの25℃における粘度は、例えば、3mPa・s以上、好ましくは、5mPa・s以上であり、また、例えば、2000mPa・s以下、好ましくは、1000mPa・s以下である。
ポリウレタンディスパージョンの平均粒子径は、例えば、10nm以上、好ましくは、20nm以上であり、また、例えば、500nm以下、好ましくは、300nm以下である。
ポリウレタンディスパージョンのウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、仕込み計算値で、例えば、20質量%以上、好ましくは、25質量%以上であり、また、例えば、50質量%以下、好ましくは、45質量%以下である。
また、必要に応じて、各種の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、アルコキシシラン化合物、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤など)、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、界面活性剤、分散安定剤、着色剤(顔料、染料など)、フィラー、コロイダルシリカ、無機粒子、無機酸化物粒子、結晶核剤などが挙げられる。
なお、添加剤は、上記各原料成分に予め配合してもよく、また、合成後のイソシアネート基末端プレポリマーや、ポリウレタン樹脂に配合してもよく、さらに、それら各成分の配合時に同時に配合してもよい。
また、添加剤の配合割合は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
また、必要に応じて、ガスバリア性が損なわれない範囲で、ガスバリア性を有する熱可塑性樹脂を配合してもよい。
ガスバリア性を有する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデンまたは塩化ビニリデン共重合体、でんぷん、セルロースなどの多糖類などが挙げられる。
そして、第1層3を形成するには、例えば、上記方法により得られた第1ポリウレタン樹脂のディスパージョンの濃度を調整してアンカーコート剤(AC剤)を調製する。そして、得られたアンカーコート剤を、基材2の上に塗布し、乾燥させる。
アンカーコート剤の固形分濃度は、例えば、0.5質量%以上、好ましくは、1質量%以上であり、また、例えば、30質量%以下、好ましくは、25質量%以下である。
また、アンカーコート剤には、必要に応じて、硬化剤を配合することができる。
硬化剤としては、例えば、エポキシ硬化剤、メラミン硬化剤、カルボジイミド硬化剤、アジリジン硬化剤、オキサゾリン硬化剤、イソシアネート硬化剤などが挙げられる。この中で、イソシアネート硬化剤については、より具体的には、水分散性のイソシアネート硬化剤(例えば、ブロックイソシアネート(例えば、トリレンジイソシアネート系のブロックイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート系のブロックイソシアネート、キシリレンジイソシアネート系のブロックイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート系のブロックイソシアネートなど)、親水性基を含有する非ブロックポリイソシアネートなど)が挙げられる。
硬化剤を配合する場合には、その配合割合は、第1ポリウレタン樹脂の固形分100質量部に対して、硬化剤が、固形分換算で、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、また、例えば、50質量部以下、好ましくは、30質量部以下である。
また、アンカーコート剤の塗布方法としては、特に制限されず、例えば、グラビアコート法、リバースコート法、ロールコート法、バーコート法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ディッピング法などの公知のコーティング方法が挙げられる。
また、基材2を作成するときに、インラインで塗布してもよい。
具体的には、基材2がフィルム状の場合、フィルム製膜時の縦方向の一軸延伸処理後にグラビアコート法などにより、アンカーコート剤を塗布および乾燥した後、二軸延伸処理して第1層3を基材2上に設けることができる。
また、基材2がボトル状の場合、ブロー成型前のプリフォームにディッピング法などによりアンカーコート剤を塗布および乾燥した後、ブロー成型して第1層3を基材2上に設けることができる。
また、乾燥条件は、乾燥温度が、例えば、40℃以上、好ましくは、50℃以上であり、例えば、200℃以下、好ましくは、180℃以下である。また、乾燥時間が、例えば、0.1分以上、好ましくは、0.2分以上であり、例えば、10分以下、好ましくは、5分以下である。
これにより、基材2の上に、第1ポリウレタン樹脂からなる第1層3を形成することができる。
第1層3の厚みは、第1ポリウレタン樹脂(乾燥後)の積層量として、例えば、0.05g/m以上、好ましくは、0.1g/m以上、より好ましくは、0.2g/m以上であり、また、例えば、5g/m以下、好ましくは、3g/m以下、より好ましくは、1.0g/m以下、さらに好ましくは、0.4g/m以下である。
第2層4は、キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、および、ポリオールを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、鎖伸長剤との反応により得られる第2ポリウレタン樹脂に、層状無機化合物が分散されることにより形成されている。このような第2層4は、製造効率の観点から、好ましくは、上記の第2ポリウレタン樹脂を含むポリウレタンディスパージョンと、層状無機化合物との混合物を第1層3に塗布および乾燥させることにより、形成されている。
第2ポリウレタン樹脂をポリウレタンディスパージョンとして調製する方法は、上記第1ポリウレタン樹脂をポリウレタンディスパージョンとして調製する方法と同様である。
すなわち、ポリウレタンディスパージョンとして調製される第2ポリウレタン樹脂は、上記したキシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート(および、必要に応じて用いられる上記その他のポリイソシアネート)と、上記したポリオール(および、必要に応じて用いられる上記その他のポリオール化合物)と、親水性基を含有する活性水素基含有化合物との反応により得られるイソシアネート基末端プレポリマーを、鎖伸長剤(および、必要に応じて用いられる上記炭素数2〜6のジオールや上記その他の低分子量ポリオール)と反応させることにより得ることができる。
第1ポリウレタン樹脂の原料組成と、第2ポリウレタン樹脂の原料組成とは、互いに異なっていてもよいが、好ましくは、互いに同一である。
第1ポリウレタン樹脂の原料組成と、第2ポリウレタン樹脂の原料組成とが、互いに同一であれば、基材との密着性、透明性のさらなる向上を図ることができる。
層状無機化合物としては、例えば、膨潤性の層状無機化合物、非膨潤性の層状無機化合物などが挙げられる。ガスバリア性の観点から、好ましくは、膨潤性の層状無機化合物が挙げられる。
膨潤性の層状無機化合物は、極薄の単位結晶からなり、単位結晶層間に溶媒が配位または吸収・膨潤する性質を有する粘土鉱物である。
膨潤性の層状無機化合物として、具体的には、例えば、含水ケイ酸塩(フィロケイ酸塩鉱物など)、例えば、カオリナイト族粘土鉱物(ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライトなど)、アンチゴライト族粘土鉱物(アンチゴライト、クリソタイルなど)、スメクタイト族粘土鉱物(モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイトなど)、バーミキュライト族粘土鉱物(バーミキュライトなど)、雲母またはマイカ族粘土鉱物(白雲母、金雲母などの雲母、マーガライト、テトラシリリックマイカ、テニオライトなど)、合成マイカなどが挙げられる。
これら膨潤性の層状無機化合物は、天然粘土鉱物であってもよく、また、合成粘土鉱物であってもよい。また、単独または2種以上併用することができ、好ましくは、スメクタイト族粘土鉱物(モンモリロナイトなど)、マイカ族粘土鉱物(水膨潤性雲母など)、合成マイカなどが挙げられ、より好ましくは、合成マイカが挙げられる。
層状無機化合物の平均粒径は、例えば、50nm以上、好ましくは、100nm以上であり、また、通常、100μm以下であり、例えば、75μm以下、好ましくは、50μm以下である。また、層状無機化合物のアスペクト比は、例えば、10以上、好ましくは20以上、より好ましくは、100以上であり、また、例えば、5000以下、好ましくは、4000以下、より好ましくは、3000以下である。
そして、第2層4を形成するには、例えば、まず、第2ポリウレタン樹脂を含むポリウレタンディスパージョンと、層状無機化合物とを混合し、混合物として、ハイブリッドコート剤を調製する。そして、得られたハイブリッドコート剤を第1層3の上に塗布し、乾燥させる。
混合物(ハイブリッドコート剤)を調製するには、まず、水に層状無機化合物を分散させ、次いで、その分散液に、第2ポリウレタン樹脂を含むポリウレタンディスパージョンを添加する。
第2ポリウレタン樹脂と層状無機化合物との配合割合は、第2ポリウレタン樹脂と層状無機化合物との質量の総量100質量部に対して、層状無機化合物が、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、例えば、50質量部以下、好ましくは、30質量部以下である。
第2ポリウレタン樹脂と層状無機化合物との配合割合が上記範囲であれば、ガスバリア性を維持するとともに、基材との密着性、透明性および低コスト性の向上を図ることができる。
得られる混合物(ハイブリッドコート剤)における、第2ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総濃度は、例えば、0.1質量%以上、好ましくは、0.5質量%以上であり、また、例えば、15質量%以下、好ましくは、12質量%以下である。
なお、混合物(ハイブリッドコート剤)において、層状無機化合物は、2次凝集するおそれがあるため、好ましくは、層状無機化合物を溶媒に分散または混合した後、せん断力が作用する機械的な強制分散処理、例えば、ホモミキサー、コロイドミル、ジェットミル、ニーダー、ビーズミル、サンドミル、ボールミル、3本ロール、超音波分散装置などによる分散処理を利用して、分散させる。
また、ハイブリッドコート剤には、必要に応じて、上記硬化剤を配合することもできる。
上記硬化剤を配合する場合には、その配合割合は、第2ポリウレタン樹脂の総量の固形分100質量部に対して、上記硬化剤が、固形分換算で、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、また、例えば、50質量部以下、好ましくは、30質量部以下である。
また、ハイブリッドコート剤の塗布方法としては、特に制限されず、上記した公知のコーティング方法が挙げられる。
乾燥条件は、乾燥温度が、例えば、40℃以上、好ましくは、50℃以上であり、例えば、200℃以下、好ましくは、180℃以下である。また、乾燥時間が、例えば、0.1分以上、好ましくは、0.2分以上であり、例えば、10分以下、好ましくは、5分以下である。
これにより、第1層3の上に、第2ポリウレタン樹脂および層状無機化合物からなる第2層4を形成することができる。
第2層4の厚みは、第2ポリウレタン樹脂および層状無機化合物(乾燥後)の積層量として、例えば、0.1g/m以上、好ましくは、0.2g/m以上、より好ましくは、0.6g/m以上であり、また、例えば、10g/m以下、好ましくは、7g/m以下、より好ましくは、3g/m以下である。
そして、上記のように、基材2の上に第1層3を形成し、第1層3の上に第2層4を形成することにより、ポリウレタン積層体1を得ることができる。
ポリウレタン積層体1の厚みは、例えば、5μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、1mm以下、好ましくは、0.5mm以下である。
また、ポリウレタン積層体1において、第1層3と第2層4との総厚みは、乾燥後の積層量として、例えば、0.1g/m以上、好ましくは、0.2g/m以上、より好ましくは、0.8g/m以上であり、また、例えば、20g/m以下、好ましくは、15g/m以下、より好ましくは、10g/m以下、さらに好ましくは、5g/m以下である。
また、第1層3と第2層4との厚み割合は、第1層3と第2層4との総厚みに対して、高さ(μm)基準で、第1層3が、例えば、1%以上、好ましくは、2%以上であり、例えば、50%以下、好ましくは、20%以下である。また、第2層4が、例えば、50%以上、好ましくは、80%以上であり、例えば、99%以下、好ましくは、98%以下である。
第1層3と第2層4との質量割合は、それらの質量の総量100質量部に対して、第1層3の質量が、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.1質量部以上、より好ましくは、0.2質量部以上、さらに好ましくは、10質量部以上であり、例えば、60質量部以下、好ましくは、50質量部以下、より好ましくは、30質量部以下、さらに好ましくは、20質量部以下である。また、第2層4の質量が、例えば、40質量部以上、好ましくは、50質量部以上、より好ましくは、70質量部以上、さらに好ましくは、80質量部以上であり、例えば、99.99質量部以下、好ましくは、99.9質量部以下、より好ましくは、99.8質量部以下、さらに好ましくは、90質量部以下である。
第1層3と第2層4との質量割合が上記範囲であれば、基材との密着性や、透明性の向上を図ることができる。
また、ポリウレタン積層体1において、層状無機化合物の質量割合は、第1層3の質量と、第2層4の質量との総量100質量部に対して、層状無機化合物の質量が、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.2質量部以上、より好ましくは、1質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、70質量部以下、より好ましくは、50質量部以下である。
層状無機化合物の質量割合が上記範囲であれば、基材との密着性や、透明性の向上を図るとともに、層状無機化合物の配合割合を少なくできるため、低コスト性の向上も図ることができる。
また、必要に応じて、得られたポリウレタン積層体1を、例えば、30〜50℃で、2〜5日間程度養生させてもよい。
そして、このようにして得られるポリウレタン積層体1は、ガスバリア性のみならず、基材に対する密着性、基材の透明性および低コスト性に優れる。そのため、ガスバリア性フィルムの分野、具体的には、食品包装用フィルム、光学フィルム、工業用フィルムなどにおいて好適に使用される。
また、上記第2ポリウレタン樹脂と層状無機化合物との混合物であるハイブリッドコート剤に、顔料などの着色剤を含ませて印刷用インキとして調製し、これをプラスチックフィルム、紙、各種容器などへ塗装することで印刷フィルムや印刷体としても好適に使用することができる。
なお、上記した実施例では、第1層3および第2層4は、基材2の厚み方向一方面全面に積層されているが、これに限定されず、例えば、図示しないが、基材2の厚み方向両面、さらには、第1層3および第2層4を部分的に積層することができる。
また、第1層3および第2層4の上に、さらに、第1層3および/または第2層4を積層することもできる。
また、第1層3は、各熱可塑性フィルムの製膜時のインラインコートにて形成してもよい。
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。また、以下の説明において特に言及がない限り、「部」および「%」は質量基準である。なお、以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される対応する数値(すなわち、上限値または下限値)に代替することができる。
<ポリウレタンディスパージョン(PUD)の調製>
(調製例1(PUD1の調製))
1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)(商品名:タケネート500、三井化学社製)169.9質量部、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(m−HXDI)(商品名:タケネート600、三井化学社製)29.2質量部、エチレングリコール35.9質量部、トリメチロールプロパン3.4質量部、ジメチロールプロピオン酸18.2質量部および溶剤としてメチルエチルケトン115.8質量部を混合して、窒素雰囲気下65〜70℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が6.79質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマー(イソシアネート基末端プレポリマー)を合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.4であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.05であり、親水性基濃度は、0.53mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン13.6質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水751.5質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水59.6質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール29.8質量部を溶解したアミン水溶液を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が30質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD1)を得た。
なお、PUD1のpH(測定方法は、JIS Z 8802に準拠、以下同様。)は8.5であり、25℃での粘度(測定方法は、JIS K 7117に準拠、以下同様。)は15mPa・sであり、平均粒子径は80nm(測定機器:コールターカウンターN5、ベックマン社製、以下同様。)であった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値(仕込み計算値、以下同様。)は、40.7質量%であった。
(調製例2(PUD2の調製))
1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)(商品名:タケネート500、三井化学社製)143.3質量部、4,4’−ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン(H12MDI)(商品名:VestanatH12MDI、エボニック社製)25.0質量部、エチレングリコール28.1質量部、トリメチロールプロパン5.5質量部、ジメチロールプロピオン酸13.1質量部および溶剤としてメチルエチルケトン121.1質量部を混合して、窒素雰囲気下65〜70℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が6.12質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.4であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.1であり、親水性基濃度は、0.46mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン9.8質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水839.8質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水46.6質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール23.3質量部を溶解したアミン水溶液を添加し、次いで、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM−603、信越化学社製)2.0質量部を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が25質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD2)を得た。
なお、PUD2のpHは8.6であり、25℃での粘度は15mPa・sであり、平均粒子径は90nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、39.7質量%であった。
(調製例3(PUD3の調製))
1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)(商品名:タケネート500、三井化学社製)130.4質量部、4,4’−ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン(H12MDI)(VestanatH12MDI、エボニック社製)26.0質量部、エチレングリコール14.6質量部、トリメチロールプロパン2.5質量部、ポリプロピレングリコール(数平均分子量:400、商品名:アクトコールP−400、三井化学社製)75.3質量部、ジメチロールプロピオン酸15.2質量部および溶剤としてメチルエチルケトン118.0質量部を混合して、窒素雰囲気下65〜70℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が4.98質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.4であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.05であり、親水性基濃度は、0.43mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン11.3質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水813.5質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水40.3質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール20.2質量部を溶解したアミン水溶液を添加し、次いで、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(商品名:KBM−602、信越化学社製)4.4質量部添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が30質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD3)を得た。
なお、PUD3のpHは8.2であり、25℃での粘度は25mPa・sであり、平均粒子径は85nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、30.6質量%であった。
(調製例4(PUD4の調製))
1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(m−HXDI)(商品名:タケネート600、三井化学社製)166.5質量部、エチレングリコール26.6質量部、ジメチロールプロピオン酸14.4質量部および溶剤としてアセトニトリル84.8質量部を混合して、窒素雰囲気下70〜72℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が9.24質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.6であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.0であり、親水性基濃度は、0.52mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン10.7質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水822.7質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水63.6質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール31.8質量部を溶解したアミン水溶液を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が25質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD4)を得た。
なお、PUD4のpHは8.7であり、25℃での粘度は10mPa・sであり、平均粒子径は75nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、39.5質量%であった。
(調製例5(PUD5の調製))
1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)(商品名:タケネート500、三井化学社製)167.2質量部、エチレングリコール28.5質量部、トリメチロールプロパン5.5質量部、ジメチロールプロピオン酸12.3質量部および溶剤としてアセトン95.5質量部を混合して、窒素雰囲気下50〜55℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が7.50質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.45であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.1であり、親水性基濃度は、0.43mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン9.2質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水831.8質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水54.6質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール27.3質量部を溶解したアミン水溶液を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が25質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD5)を得た。
なお、PUD5のpHは8.6であり、25℃での粘度は15mPa・sであり、平均粒子径は120nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、41.1質量%であった。
(調製例6(PUD−H1の調製))
イソホロンジイソシアネート(IPDI)(VestanatIPDI、エボニック社製)77.6質量部、ポリエステルポリオール(アジピン酸、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールからなるポリエステルポリオール、商品名:タケラックU−5620、数平均分子量2000)177.4質量部、トリエチレングリコール13.3質量部、トリメチロールプロパン1.0質量部、ジメチロールプロピオン酸11.9質量部および溶剤としてメチルエチルケトン96.7質量部を混合して、窒素雰囲気下65〜70℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が2.59質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.5であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.05であり、親水性基濃度は、0.30mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン8.9質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水838.5質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水15.4質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール7.7質量部、および、エチレンジアミン2.2質量部を溶解したアミン水溶液を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が30質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD−H1)を得た。
なお、PUD−H1のpHは7.8であり、25℃での粘度は30mPa・sであり、平均粒子径は50nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、13.4質量%であった。
(調製例7(PUD−H2の調製))
イソホロンジイソシアネート(IPDI)(VestanatIPDI、エボニック社製)146.9質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(商品名:タケネート700、三井化学社製)55.6質量部、エチレングリコール30.7質量部、トリメチロールプロパン3.0質量部、ジメチロールプロピオン酸17.7質量部および溶剤としてメチルエチルケトン125.8質量部を混合して、窒素雰囲気下70〜75℃で、反応溶液のイソシアネート基含有率が7.32質量%以下になるまで反応させた。これによって、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーを合成した。なお、この反応における活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)は、1.5であった。また、合成したカルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーのイソシアネート基の平均官能基数は、2.05であり、親水性基濃度は、0.53mmol/gであった。
次いで、カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液を40℃まで冷却した後、トリエチルアミン13.4質量部にて中和させた。カルボキシ基およびイソシアネート基含有プレポリマーの溶液をイオン交換水788.4質量部にホモディスパーにより分散させ、イオン交換水65.4質量部に2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール32.7質量部を溶解したアミン水溶液を添加して鎖伸長反応させた。なお、この反応におけるイソシアネート基に対する活性水素基の当量比(活性水素基/イソシアネート基)は、0.95であった。
鎖伸長反応後、1時間熟成反応させ、その後、メチルエチルケトンおよびイオン交換水をエバポレーターにより留去し、ポリウレタン樹脂固形分が30質量%となるようにイオン交換水で調製し、ポリウレタンディスパージョン(PUD−H2)を得た。
なお、PUD−H2のpHは8.0であり、25℃での粘度は45mPa・sであり、平均粒子径は75nmであった。また、ウレタン基濃度とウレア基濃度との合計値は、38.1質量%であった。
<アンカーコート(AC)剤の調製>
(調製例8(AC1の調製)
3.33質量部のPUD1にイオン交換水16.67質量部を添加し、攪拌子で混合させ、固形分濃度5質量%のAC1を得た。
(調製例9(AC2の調製)
2.86質量部のPUD1にイオン交換水17.0質量部を添加し、攪拌子で混合させ、次いで、水分散性ポリイソシアネート(イソシアネート基含有量:15.8質量%、硬化剤、商品名:タケネートWD−725、三井化学社製)0.14質量部を添加し、分散させ、室温で20分間混合させて、固形分濃度5質量%のAC2を得た。
(調製例10(AC3の調製)
3.33質量部のPUD−H1にイオン交換水16.67質量部を添加し、攪拌子で混合させ、固形分濃度5質量%のAC3を得た。
(調製例11(AC4の調製)
3.33質量部のPUD−H2にイオン交換水16.67質量部を添加し、攪拌子で混合させ、固形分濃度5質量%のAC4を得た。
<ハイブリッドコート(HBC)剤の調製>
(調製例12(HBC1の調製))
イオン交換水12.53質量部に、2.67質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、4.8質量部のPUD1を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC1を得た。なお、HBC1における、層状無機化合物の質量割合は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、10質量部である。
(調製例13(HBC2の調製))
イオン交換水10.4質量部に、5.33質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、4.27質量部のPUD1を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC2を得た。なお、HBC2における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、20質量部である。
(調製例14(HBC3の調製))
イオン交換水11.73質量部に、4.0質量部の合成マイカ(商品名:MEB−3、平均粒子径3μm、コープケミカル社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、4.27質量部のPUD1を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量部%のHBC3を得た。なお、HBC3における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、20質量部である。
(調製例15(HBC4の調製))
イオン交換水10.4質量部に、5.33質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、4.27質量部のPUD3を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC4を得た。なお、HBC4における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、20質量部である。
(調製例16(HBC5の調製))
イオン交換水12.16質量部に、4.00質量部の合成マイカ(商品名:MEB−3、平均粒子径3μm、コープケミカル社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、3.66質量部のPUD1を添加し、室温で30分間混合させた。その後、0.18質量部の水分散性ポリイソシアネート(イソシアネート基含有量:15.8質量%、硬化剤、商品名:タケネートWD−725、三井化学社製)を添加し、分散させ、室温で20分間混合させて、固形分濃度8質量%のHBC5を得た。なお、HBC5における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、20質量部である。
(調製例17(HBC6の調製))
イオン交換水11.43質量部に、4.00質量部の合成マイカ(商品名:MEB−3、平均粒子径3μm、コープケミカル社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、4.39質量部のPUD2を添加し、室温で30分間混合させた。その後、0.18質量部の水分散性ポリイソシアネート(イソシアネート基含有量:14.0質量%、硬化剤、商品名:タケネートXWD−HS30、三井化学社製)を添加し、分散させ、室温で20分間混合させて、固形分濃度8質量%のHBC6を得た。なお、HBC6における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、20質量部である。
(調製例18(HBC7の調製))
イオン交換水11.57質量部に、2.67質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、5.76質量部のPUD4を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC7を得た。なお、HBC7における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、10質量部である。
(調製例19(HBC8の調製))
イオン交換水11.57質量部に、2.67質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、5.76質量部のPUD5を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC8を得た。なお、HBC8における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、10質量部である。
(調製例20(HBC9の調製))
イオン交換水12.53質量部に、2.67質量部の合成マイカ(商品名:NTS−5、平均粒子径11μm、トピー工業社製)を室温で攪拌子により20分間混合させ、分散させた。次いで、5.76質量部のPUD−H2を添加し、室温で30分間混合させ、固形分濃度8質量%のHBC9を得た。なお、HBC9における、層状無機化合物の質量は、ポリウレタン樹脂および層状無機化合物の総量100質量部に対して、10質量部である。
<ポリウレタン積層体の調製>
(実施例1(ポリウレタン積層体1の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC1を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体1を得た。
(実施例2(ポリウレタン積層体2の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC2を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体2を得た。
(実施例3(ポリウレタン積層体3の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.5g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC1を乾燥時の厚みが0.5g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体3を得た。
(実施例4(ポリウレタン積層体4の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC3を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体4を得た。
(実施例5(ポリウレタン積層体5の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC4を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体5を得た。
(実施例6(ポリウレタン積層体6の調製))
基材としてのポリプロピレンフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、商品名:パイレンフィルム−OT P2161、東洋紡社製、厚み20μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC2を塗布した。
次いで、80℃に設定した乾燥オーブンに、AC2を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC5を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布し、乾燥させた後、40℃で3日間養生させ、ポリウレタン積層体6を得た。
(実施例7(ポリウレタン積層体7の調製))
基材としてのポリプロピレンフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、商品名:パイレンフィルム−OT P2161、東洋紡社製、厚み20μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC2を塗布した。
次いで、80℃に設定した乾燥オーブンに、AC2を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC6を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布し、乾燥させた後、40℃で3日間養生させ、ポリウレタン積層体7を得た。
(実施例8(ポリウレタン積層体8の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC7を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体8を得た。
(実施例9(ポリウレタン積層体9の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC1を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC1を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC8を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体9を得た。
(比較例1(ポリウレタン積層体10の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、HBC1を乾燥時の厚みが1.0g/mとなるようにバーコーターを用いて塗布し、110℃に設定した乾燥オーブンに塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させ、ポリウレタン積層体10を得た。
(比較例2(ポリウレタン積層体11の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、HBC2を乾燥時の厚みが1.0g/mとなるようにバーコーターを用いて塗布し、110℃に設定した乾燥オーブンに塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させ、ポリウレタン積層体11を得た。
(比較例3(ポリウレタン積層体12の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、HBC3を乾燥時の厚みが1.0g/mとなるようにバーコーターを用いて塗布し、110℃に設定した乾燥オーブンに塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させ、ポリウレタン積層体12を得た。
(比較例4(ポリウレタン積層体13の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC3を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC3を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC1を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体13を得た。
(比較例5(ポリウレタン積層体14の調製))
基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)に、第1層として乾燥時の厚みが0.2g/mとなるように、バーコーターを用いてAC4を塗布した。
次いで、110℃に設定した乾燥オーブンに、AC4を塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた。次いで、得られた第1層の上に、上記と同様の塗布方法および乾燥条件で、第2層としてHBC9を乾燥時の厚みが0.8g/mとなるように塗布して、ポリウレタン積層体14を得た。
(比較例6(ポリウレタン積層体15の調製))
基材としてのポリプロピレンフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、商品名:パイレンフィルム−OT P2161、東洋紡社製、厚み20μm)に、HBC5を乾燥時の厚みが1.0g/mとなるようにバーコーターを用いて塗布し、80℃に設定した乾燥オーブンに塗布したフィルムを1分間入れて乾燥させた後、40℃で3日間養生させ、ポリウレタン積層体15を得た。
(評価)
得られた各ポリウレタン積層体について、酸素透過度、ヘーズ値および接着強度を、下記の方法により測定した。その結果を表1および2に示す。
<酸素透過度測定>
酸素透過測定装置(OX−TRAN2/20、MOCON社製)を用いて、各ポリウレタン積層体それぞれの20℃における、相対湿度50%(50%RH)および相対湿度80%(80%RH)での1m、1日および1気圧当たりの酸素透過量を測定した。
<ヘーズ測定>
濁度計(NDR2000、日本電色工業社製)を用いて、各ポリウレタン積層体それぞれのヘーズ値を測定した。
<接着強度(ラミネート強度)>
各ポリウレタン積層体それぞれに、ドライラミネート用接着剤(タケネートA−626(イソシアネート系接着剤、三井化学社製)およびタケネートA−65(イソシアネート系接着剤、三井化学社製)をタケネートA−626/タケネートA−65が10/1となる割合で配合したもの)を、乾燥時の厚みが3.0g/mになるように塗布し、ポリプロピレンフィルム(レトルト用無延伸ポリプロピレンフィルム、商品名:RXC−22、三井化学東セロ社製、厚み60μm)をラミネートして、40℃で3日間養生した後、それら各ポリウレタン積層体それぞれの接着強度をJIS K 6854に準拠したT字剥離試験により測定した。
なお、表中の略号の詳細を下記する。
PET(#12):ポリエチレンテレフタレートフィルム(二軸延伸ポリエステルフィルム、商品名:東洋紡エステルフィルムE5102、東洋紡社製、厚み12μm)
OPP(#20):ポリプロピレンフィルム(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、商品名:パイレンフィルム−OT P2161、東洋紡社製、厚み20μm)
1 ポリウレタン積層体
2 基材
3 第1層
4 第2層

Claims (6)

  1. 基材と、
    前記基材の上に積層され、第1ポリウレタン樹脂からなる第1層と、
    前記第1層の上に積層され、層状無機化合物が分散されている第2ポリウレタン樹脂からなる第2層とを備え、
    前記第1ポリウレタン樹脂および前記第2ポリウレタン樹脂のそれぞれは、
    キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、および、炭素数2〜6のジオールを少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリアミンを含む鎖伸長剤との反応により得られる
    ことを特徴とする、ポリウレタン積層体。
  2. 前記第1ポリウレタン樹脂および前記第2ポリウレタン樹脂のそれぞれは、
    キシリレンジイソシアネートおよび/または水添キシリレンジイソシアネート、炭素数2〜6のジオール、および、親水性基を含有する活性水素基含有化合物を少なくとも反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、ポリアミンを含む鎖伸長剤との反応により得られる水性ポリウレタン樹脂が、水分散されてなるポリウレタンディスパージョンとして調製されており、
    前記第1層は、
    前記ポリウレタンディスパージョンを塗布および乾燥させることにより形成されており、
    前記第2層は、
    前記ポリウレタンディスパージョンと、前記層状無機化合物との混合物を塗布および乾燥させることにより形成されている
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン積層体。
  3. 前記第1層の質量と、前記第2層の質量との総量100質量部に対して、前記第2層の質量が、40質量部以上90質量部以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリウレタン積層体。
  4. 前記第1層の質量と、前記第2層の質量との総量100質量部に対して、前記層状無機化合物の質量が、1質量部以上50質量部以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリウレタン積層体。
  5. 前記親水性基を含有する活性水素基含有化合物が、ポリヒドロキシアルカン酸であることを特徴とする、請求項2に記載のポリウレタン積層体。
  6. 前記層状無機化合物が、膨潤性であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリウレタン積層体。
JP2013237907A 2013-07-30 2013-11-18 ポリウレタン積層体 Active JP6199706B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013237907A JP6199706B2 (ja) 2013-07-30 2013-11-18 ポリウレタン積層体

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013157791 2013-07-30
JP2013157791 2013-07-30
JP2013237907A JP6199706B2 (ja) 2013-07-30 2013-11-18 ポリウレタン積層体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015044396A true JP2015044396A (ja) 2015-03-12
JP6199706B2 JP6199706B2 (ja) 2017-09-20

Family

ID=52670359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013237907A Active JP6199706B2 (ja) 2013-07-30 2013-11-18 ポリウレタン積層体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6199706B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018168945A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 Dic株式会社 樹脂組成物、成形体、積層体、ガスバリア材、コーティング材及び接着剤
JPWO2018025895A1 (ja) * 2016-08-04 2019-06-06 凸版印刷株式会社 テープ材用支持フィルム、テープ材、およびテープ材用支持フィルムの製造方法
JPWO2018025898A1 (ja) * 2016-08-04 2019-06-06 凸版印刷株式会社 テープ材用支持フィルムおよびテープ材
WO2020071269A1 (ja) * 2018-10-01 2020-04-09 三井化学株式会社 積層体および積層体の製造方法
JP2020163843A (ja) * 2019-03-27 2020-10-08 三井化学株式会社 ポリウレタン積層体
WO2020246593A1 (ja) * 2019-06-07 2020-12-10 三井化学株式会社 コーティング剤および積層体
WO2024203673A1 (ja) * 2023-03-28 2024-10-03 三井化学株式会社 積層体および包装材

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020121932A1 (ja) * 2018-12-11 2020-06-18 三井化学株式会社 ポリウレタンディスパージョンおよび積層体

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084686A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Takuzo Imaizumi Gas barrier film
JP2005139435A (ja) * 2003-10-15 2005-06-02 Mitsui Takeda Chemicals Inc 水性ポリウレタン樹脂組成物及び積層フィルム
JP2006193657A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Futamura Chemical Co Ltd ガスバリア性樹脂組成物及びこれを用いたガスバリアフィルム
JP2007092046A (ja) * 2005-09-01 2007-04-12 Mitsui Chemicals Polyurethanes Inc 水性ポリウレタン樹脂、ガスバリア性組成物およびガスバリア性積層フィルム
JP2008007665A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Mitsui Chemicals Polyurethanes Inc 水性ポリウレタン樹脂
WO2010110076A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 三井化学株式会社 ポリウレタンディスパージョンおよびその製造方法
JP2010229291A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toray Ind Inc 蒸着用フィルムおよびガスバリアフィルム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050084686A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 Takuzo Imaizumi Gas barrier film
JP2005139435A (ja) * 2003-10-15 2005-06-02 Mitsui Takeda Chemicals Inc 水性ポリウレタン樹脂組成物及び積層フィルム
JP2005138581A (ja) * 2003-10-15 2005-06-02 Futamura Chemical Co Ltd ガスバリアフィルム
JP2006193657A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Futamura Chemical Co Ltd ガスバリア性樹脂組成物及びこれを用いたガスバリアフィルム
JP2007092046A (ja) * 2005-09-01 2007-04-12 Mitsui Chemicals Polyurethanes Inc 水性ポリウレタン樹脂、ガスバリア性組成物およびガスバリア性積層フィルム
JP2008007665A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Mitsui Chemicals Polyurethanes Inc 水性ポリウレタン樹脂
WO2010110076A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 三井化学株式会社 ポリウレタンディスパージョンおよびその製造方法
JP2010229291A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toray Ind Inc 蒸着用フィルムおよびガスバリアフィルム

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11655395B2 (en) 2016-08-04 2023-05-23 Toppan Printing Co.. Ltd. Support film for tape material, and tape material
JPWO2018025895A1 (ja) * 2016-08-04 2019-06-06 凸版印刷株式会社 テープ材用支持フィルム、テープ材、およびテープ材用支持フィルムの製造方法
JPWO2018025898A1 (ja) * 2016-08-04 2019-06-06 凸版印刷株式会社 テープ材用支持フィルムおよびテープ材
JPWO2018168945A1 (ja) * 2017-03-14 2020-01-23 Dic株式会社 樹脂組成物、成形体、積層体、ガスバリア材、コーティング材及び接着剤
US11292893B2 (en) 2017-03-14 2022-04-05 Dic Corporation Resin composition, molded article, laminate, gas barrier material, coating material and adhesive
WO2018168945A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 Dic株式会社 樹脂組成物、成形体、積層体、ガスバリア材、コーティング材及び接着剤
WO2020071269A1 (ja) * 2018-10-01 2020-04-09 三井化学株式会社 積層体および積層体の製造方法
JP2020163843A (ja) * 2019-03-27 2020-10-08 三井化学株式会社 ポリウレタン積層体
JP7461171B2 (ja) 2019-03-27 2024-04-03 三井化学株式会社 ポリウレタン積層体
WO2020246593A1 (ja) * 2019-06-07 2020-12-10 三井化学株式会社 コーティング剤および積層体
JPWO2020246593A1 (ja) * 2019-06-07 2020-12-10
JP7355818B2 (ja) 2019-06-07 2023-10-03 三井化学株式会社 コーティング剤および積層体
WO2024203673A1 (ja) * 2023-03-28 2024-10-03 三井化学株式会社 積層体および包装材

Also Published As

Publication number Publication date
JP6199706B2 (ja) 2017-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6189958B2 (ja) ガスバリア層形成用ポリウレタンディスパージョン、ポリウレタン積層体、および、ガスバリア層形成用ポリウレタンディスパージョンの製造方法
JP6548717B2 (ja) 積層体、食品包装材料および積層体の製造方法
JP6199706B2 (ja) ポリウレタン積層体
JP7137326B2 (ja) ポリウレタンディスパージョンおよびポリウレタン積層体
JP6165038B2 (ja) 積層体
JP6902455B2 (ja) コーティング組成物および積層体
JP7305893B1 (ja) 積層体、袋、積層体の第1の製造方法および積層体の第2の製造方法
JP7461171B2 (ja) ポリウレタン積層体
WO2022030534A1 (ja) 積層体および食品包装材
JP7079117B2 (ja) ガスバリア性積層体の製造方法
JP7361111B2 (ja) ポリウレタンディスパージョン
JP6896589B2 (ja) コーティング組成物、積層体およびその製造方法
JP7106669B2 (ja) 積層体および積層体の製造方法
JP7355818B2 (ja) コーティング剤および積層体
JP7441657B2 (ja) 積層体
JP7357470B2 (ja) ポリウレタンディスパージョンおよびその製造方法
JP7320996B2 (ja) ボトルブロー成形用コーティング剤、プラスチックボトルおよびその製造方法
WO2020121932A1 (ja) ポリウレタンディスパージョンおよび積層体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170824

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6199706

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250