JP2019104874A - ポリイソシアネート組成物、接着剤組成物、積層フィルム及び包装体 - Google Patents
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本発明者らは、単に混合するのではなく、ポリイソシアネート化合物と、芳香環に2官能以上の酸無水基を有する酸無水物とが反応した反応生成物(D)を含有させることで、安定的に使用でき、さらに塗工後の接着強度及びレトルトボイル処理後の接着強度の両方を満たす接着剤が得られることを見いだした。
前記ポリイソシアネート化合物(A)と、前記酸無水物(B)とが反応した反応生成物(D)を含有するポリイソシアネート組成物を提供する。
本発明にかかる接着剤は、イソシアネート基と水酸基との化学反応によって硬化する接着剤であり、無溶剤型の接着剤として使用することができる。なお本発明でいう無溶剤型の接着剤の「溶剤」とは、本発明で使用するポリイソシアネート(A)やポリオールを溶解することの可能な、溶解性の高い有機溶剤を指し、「無溶剤」とは、これらの溶解性の高い有機溶剤を含まないことを指す。溶解性の高い有機溶剤とは、具体的には、トルエン、キシレン、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、トルオール、キシロール、n−ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。中でもトルエン、キシレン、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチルは特に溶解性の高い有機溶剤として知られている。
(以下本発明の接着剤組成物用ポリイソシアネート組成物を「ポリイソシアネート組成物(X)」と略記する場合がある。)
本発明で使用する芳香環に2官能以上の酸無水基を有する酸無水物(B)は、具体的には、無水ピロメリット酸、無水メリト酸、4−メチル1H,3H−ベンゾ(1,2−c:4,5−c’)ジフラン−1,3,5,7−テトロン(CAS:88482−23−9)等の化合物が挙げられる。
(1)前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基のモル数と、前記酸無水物(B)及び/または前記酸無水物(C)が有する酸無水基のモル数の比が1000/5〜1000/15である。
(2)前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基の一部が、前記酸無水物(B)が有する酸無水基の1〜20モル%と反応している。
本発明の接着剤組成物は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含む接着剤組成物であって、前記ポリイソシアネート成分が前記記載のポリイソシアネート組成物であることを特徴とする。前記ポリイソシアネート組成物と前記ポリオール(Y)との配合割合は、該ポリイソシアネート組成物(X)中のイソシアネート基とポリオール(Y)中の水酸基の当量比〔イソシアネート基/水酸基〕が1.0〜5.0の範囲であることが、接着強度やヒートシール時の耐熱性に優れる点から好ましく、特に1.5〜3.5の範囲であることがこれらの性能が顕著なものとなる点から好ましい。
本発明において使用できるポリオール(Y)は特に限定はなく、2液型接着剤に使用されるポリオールを適宜選択して使用すればよい。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−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−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、メチルペンタンジオール、ジメチルブタンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリエチレングリコール等のグリコール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能又は4官能の脂肪族アルコール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールF等のビスフェノール;
通常接着剤硬化温度は、15〜60度の範囲で行うことが一般的である。
ジエチレングリコール350質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱した。更に撹拌しながらアジピン酸400質量部を反応容器に仕込み150℃〜240℃に加熱してエステル化反応を行った。酸価が5mgKOH/g以下になったところで反応容器を徐々に減圧し、1mmHg以下、200〜240℃で1時間反応させ、酸価0.8mgKOH/g、分子量約1180の、両末端に水酸基を有するポリエステルポリオール樹脂Y1を得た。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水ピロメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。
これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が10.7質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X1とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、上記ポリエステル樹脂Y1 400質量部、無水ピロメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。
これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が11.3質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X2とする。
キシレンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約1000) 500質量部、無水ピロメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が12.8質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X3とする。
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート 150質量部、キシレンジイソシアネート 150質量部、プロピレングリコール(分子量約1000) 600質量部、無水ピロメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が13.8質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X4とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水ピロメリット酸 4質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が10.6質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X5とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水ピロメリット酸 1質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が10.7質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X6とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水ピロメリット酸 6質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が10.6質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X7とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 200質量部、ポリエステル樹脂Y1 200質量部、無水ピロメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。これにより、無水ピロメリット酸の一部と反応した2官能ポリイソシアネートと無水ピロメリット酸の組成物を得た。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート基の質量%が12.0質量%であり、またH−NMRにおける無水環起因のピークが減少したことから、イソシアネート基の一部が無水ピロメリット酸の一部と反応した反応生成物(D)を含有することが確認された。これをイソシアネート組成物X8とする。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート%が10.6質量%の2官能ポリイソシアネート組成物HX1を得た。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水フタル酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート%が10.7質量%の2官能ポリイソシアネートと無水フタル酸の組成物HX2を得た。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、5−2,5−ジオキソテトラヒドロフリル−3−メチル−3−シクロヘキサン1,2−ジカルボキシルアンハイドライド[DIC社製、B4500、以下これを「B4500」と略記する] 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート%が10.7質量%の2官能ポリイソシアネートとB4500の組成物HX3を得た。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 330質量部、プロピレングリコール(分子量約2000) 500質量部、無水トリメリット酸 3質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱し約5時間反応させた。
滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート%が10.7質量%の2官能ポリイソシアネートと無水トリメリット酸の組成物HX4を得た。
表1、表2の配合に従い接着剤を調整し、下記の各種評価を行った。結果を表1、表2に示す。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(DIC(株)製「フィナート」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ箔(9um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。その後、ラミネートフィルムのアルミ面にCPP(70um)と貼合し、ラミネートフィルムを作製した。このラミネートフィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
ラミネートフィルムから15mm幅で切り取り、引張り試験機を使用して、T型剥離により剥離速度300mm/minで接着強度(N/15mm)を測定した。
ラミネート強度は高いほうが好ましく4N/15mm以上であればよいが、5N/15mm以上であるとなお好ましい。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(DIC(株)製「フィナート」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ箔(9um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。その後、ラミネートフィルムのアルミ面にLLDPE(60um)と貼合し、ラミネートフィルムを作製した。このラミネートフィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
ラミネートフィルムから15mm幅で切り取り、引張り試験機を使用して、T型剥離により剥離速度300mm/minで接着強度(N/15mm)を測定した。
ラミネート強度は高いほうが好ましく4N/15mm以上であればよいが、5N/15mm以上であるとなお好ましい。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(SunChemical(株)製「SanStrato Duraflex」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ蒸着CPP(25um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。
ラミネートフィルムから15mm幅で切り取り、引張り試験機を使用して、T型剥離により剥離速度300mm/minで接着強度(N/15mm)を測定した。
ラミネート強度は高いほうが好ましく1N/15mm以上であればよいが、1.5N/15mm以上であるとなお好ましい。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(DIC(株)製「フィナート」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ蒸着CPP(25um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。
ラミネートフィルムから15mm幅で切り取り、引張り試験機を使用して、T型剥離により剥離速度300mm/minで接着強度(N/15mm)を測定した。
ラミネート強度は高いほうが好ましく1N/15mm以上であればよいが、1.5N/15mm以上であるとなお好ましい。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、目視にて接着剤の濁り具合を評価した。外観は透明である必要がある。
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(DIC(株)製「フィナート」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ箔(9um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。その後、ラミネートフィルムのアルミ面にCPP(70um)と貼合し、ラミネートフィルムを作製した。このラミネートフィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
このラミネートフィルムを150mm×300mmで切り取り、CPPが内側になるように折り曲げ、1atm、180℃、1秒間でヒートシールしてパウチを作製した。内容物として1/1/1ソース(ミートソース : 植物油 : 食酢=1 : 1 : 1)を加えた。
充填したパウチはスチーム殺菌処理を121℃−30分にて実施し、内容物を除去しアルミ/CPP間のT型剥離による強度を測定した。
また、取り出し後のそれぞれのパウチの外観を観察し、デラミの発生の有無により、以下の評価を行った。
評価△:デラミ箇所が5点以下
評価×:デラミ箇所が6点以上
表1、表2の配合に従い、接着剤を配合した後、印刷インキ(DIC(株)製「フィナート」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、塗布量が固形分2.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とアルミ箔(9um)と貼合し、40℃の恒温槽に3日間保存した。その後、ラミネートフィルムのアルミ面にLLDPE(60um)と貼合し、ラミネートフィルムを作製した。このラミネートフィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
このラミネートフィルムを150mm×300mmで切り取り、CPPが内側になるように折り曲げ、1atm、180℃、1秒間でヒートシールしてパウチを作製した。内容物として1/1/1ソース(ミートソース : 植物油 : 食酢=1 : 1 : 1)を加えた。
充填したパウチは煮沸処理を98℃−60分にて実施し、内容物を除去しアルミ箔/LLDPE間のT型剥離による強度を測定した。
特に塗工後の接着強度は、芳香環に2官能以上の酸無水基を有する酸無水物(B)でないと得られず、1官能の酸無水基を有する酸無水物である無水フタル酸(比較例2)や、無水トリメリット酸(比較例4)また、芳香環を持たない5−2,5−ジオキソテトラヒドロフリル−3−メチル−3−シクロヘキサン1,2−ジカルボキシルアンハイドライド(比較例3)では、塗工後の接着強度に劣ることがわかる。
また、実施例7は前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基のモル数と、前記酸無水物(B)が有する酸無水基のモル数の比が1000/15を超える例であるが、若干の白濁が観察された。
また実施例6は前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基のモル数と、前記酸無水物(B)が有する酸無水基のモル数の比が1000/5を下回る例であるが、若干の強度不足が確認された。
Claims (5)
- ポリイソシアネート化合物(A)と、芳香環に2官能以上の酸無水基を有する酸無水物(B)とを含有するポリイソシアネート組成物であって、
前記ポリイソシアネート化合物(A)と、前記酸無水物(B)とが反応した反応生成物(D)を含有することを特徴とするポリイソシアネート組成物。 - 前記反応生成物(D)が(1)を満たす請求項1に記載のポリイソシアネート組成物。
(1)前記ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基のモル数と、前記酸無水物(B)が有する酸無水基のモル数の比が1000/5〜1000/15の範囲である。 - ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを含む接着剤組成物であって、前記ポリイソシアネート成分が請求項1または2に記載のポリイソシアネート組成物であることを特徴とする接着剤組成物。
- 第一のプラスチックフィルムと第二のプラスチックフィルムの間に接着剤層を積層してなる積層フィルムであって、第一のプラスチックフィルムと第二のプラスチックフィルムの少なくとも1方はアルミニウム層、シリカ層、またはアルミナ層を有するフィルムであり、前記接着剤層は請求項3に記載の接着剤組成物の層であることを特徴とする積層フィルム。
- 請求項4に記載の積層フィルムを使用した包装体。
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