JP2020521852A - 溶剤系接着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年5月31日に出願された米国特許仮出願第62/512,993号の利益を主張する。
式中、R1は任意の有機基である。
いくつかの実施形態では、溶剤系接着剤組成物は、(A)ポリエステルウレタン樹脂を含む第1の部分を含む。いくつかの実施形態では、ポリエステルウレタン樹脂は、ヒドロキシ末端ポリウレタン樹脂である。好適なヒドロキシ末端ポリウレタン樹脂は、イソシアネート(例えば、モノマーイソシアネートおよび/またはポリイソシアネート)とポリエステルポリオールとの反応により調製することができる。本明細書で使用される場合、「ポリイソシアネート」は、2つ以上のイソシアネート基を含有する任意の化合物である。例えば、ポリイソシアネートは、二量体、三量体などを含んでもよい。そのような反応では、ヒドロキシ末端ポリウレタン樹脂を生産するために、ポリエステルポリオールが過剰に存在する。言い換えれば、ヒドロキシル基のイソシアネート基に対する化学量論比は1より高くあるべきである。
いくつかの実施形態では、溶剤系接着剤組成物は、(B)リン酸エステル化合物を含む第1の部分を含む。理論に束縛されることなく、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル化合物(B)は、ヒドロキシル基とイソシアネート官能基との間の反応によりイソシアネート硬化試薬(C)と反応し、均一なポリエステル−ウレタン−ポリウレタンネットワークを生成すると考えられる。加えて、リン酸エステル化合物のリン酸エステル官能基は、金属フィルム、金属酸化物被覆フィルム、またはポリマーフィルムの反応部位と反応/複合体化して、接着性を向上させる。
式中、R1は任意の有機基である。構造(I)に示されているペンダント基に加えて、R1は、1つ以上の追加のペンダント−OH基を有する場合も有しない場合もあり、R1は、構造(I)の1つ以上の追加のペンダント基を有する場合も有しない場合もある。−OH基および構造(I)の基(複数可)のうちのいずれか2つ以上は、R1の同じ原子に結合する場合もしない場合もある。好ましくは、各−OH基および構造(I)の各基は、R1の別個の原子に結合する。
式中、R1は構造(I)と同じである。構造(II)を有する化合物は、本明細書では「前駆体ポリオール」として知られる。
式中、R2、R3、R4、およびR5の各々は、互いに独立して、任意の有機基であり、n1、n2、およびn3の各々は、互いに独立して、0〜10の整数である。構造(III)に示されているペンダント基に加えて、R2は、1つ以上の追加のペンダント基を有する場合も有しない場合もある。さらに、ペンダント基のうちの2つ以上は、R2の同じ原子に結合する場合もしない場合もある。いくつかの実施形態では、構造(III)を有する化合物の混合物が存在し、構造(III)の化合物は、n1、n2、およびn3のうちの1つ以上の値が互いに異なる。そのような混合物は、パラメータn1、n2、またはn3の非整数値を述べることにより本明細書で説明され、非整数値は、そのパラメータの数平均を表す。そのような混合物の分子量を評価することが所望される場合には、数平均分子量が使用される。
トリオールは、本明細書ではアルコキシル化グリセロールとして知られる。アルコキシル化トリオールにおいて、R3、R4、およびR5の各々が、正確に3個の炭素原子を有する分岐状アルキル基である場合、アルコキシル化トリオールは、本明細書ではプロポキシル化トリオールとして知られる。R2が構造(IV)を有するプロポキシル化トリオールは、本明細書ではプロポキシル化グリセロールとして知られる。
Mhy=前駆体ポリオールの分子あたりのヒドロキシル基の数
Nx=Mhy−2
Mx=(前駆体ポリオールのモル)×(Nx)
Mp=リン酸型の酸に含まれるリン原子のモル数
いくつかの実施形態では、溶剤系接着剤組成物は、脂肪族イソシアネート硬化剤(C)を含む第2の部分を含む。いくつかの実施形態では、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル化合物(B)を組み合わせて、樹脂混合物を形成する。樹脂混合物を溶剤中で希釈して、希釈樹脂混合物の総重量に基づいて25〜55重量パーセント、または30〜45重量パーセント、または35〜40重量パーセントの塗布固形分を有する、希釈樹脂混合物を形成する。その後、脂肪族イソシアネート硬化剤(C)を100:1〜100:12の混合比(希釈前の樹脂混合物の重量部:脂肪族イソシアネート硬化剤の重量部)で用いて、希釈樹脂混合物を硬化させることができる。
実施例は、以下を含む原材料を使用して調製する:ADCOTE(商標)811A EAの商品名でThe Dow Chemical Companyから市販されているポリエステルポリウレタン樹脂、MOR−FREE(商標)200CおよびADCOTE(商標)811Bの商品名でThe Dow Chemical Companyから市販されている脂肪族イソシアネート硬化剤、VORNAOL(商標)CP 450の商品名でThe Dow Chemical Companyから市販されているポリエーテルポリオール、ISONATE(商標)125Mの商品名でThe Dow Chemical Companyから市販されているイソシアネート、Sigma−Aldrichから市販されている115%ポリリン酸、ならびにSigma−Aldrichから市販されている酢酸エチルおよびメチルエチルケトン。
1Lの複数口丸底フラスコをオーブンで乾燥させ、乾燥N2を30分間フラッシュした後、150グラムのVORANOL(商標)CP 450ポリエーテルポリオールを充填し、70mL/分のN2掃引下に置いた。シリンジに4グラムの115%ポリリン酸(PPA)を充填した。PPAを、強く攪拌しながらポリエーテルポリオールに滴下した。最小限の温度上昇が観察された。反応器の内容物を100℃に1時間加熱した後、45℃に冷却した。40グラムの酢酸エチルを加えた後、50グラムのISONATE(商標)125Mジイソシアネートをゆっくりと加えた。反応釜を75℃未満に保つために氷バッチを適用することにより、大幅な発熱を制御し、黄色から琥珀色の発色を観察した。次いで、反応器を65℃で1時間維持し、その時点で内容物を冷却して包装した。生成物の特性は次のとおりである:固形分76.0%、112mg KOH/gのOHN、19.0mg KOH/gのAV、1665mPa・sの25℃での粘度、Mn 1700、Mw 4100のSEC分析、2.4、4.4%≦500ダルトン、および16.0%≦1000ダルトンの多分散性。
様々なポリエステルウレタンおよびポリエステルウレタン/リン酸エステル化合物のブレンド系を、様々な混合比で脂肪族イソシアネート硬化剤を用いて硬化させる。約15グラムのポリエステルウレタンおよびポリエステルウレタン/リン酸エステル化合物のブレンド溶液を取り、それを、ボトル内で様々な混合比で脂肪族イソシアネートと混合することによって、接着剤キャスティングを調製する。接着剤溶液を約15〜30分間混合した後、ポリメチルペンテンのペトリ皿に注ぎ入れる。溶剤を平らな表面上、ドラフト内で一晩蒸発させた後、キャスティングを対流式オーブンに入れ、45℃で7日間硬化させる。
初期加熱:80℃で5分間。
初期加熱:−85℃×10℃/分→200℃。
冷却サイクル:200℃×10℃/分→−85℃。
2回目の加熱:−85℃×10℃/分→240℃;室温に戻す。
DSCによるTgを2回目の加熱サイクルについて報告する。
様々なポリエステルウレタンおよびポリエステルウレタン/リン酸エステル化合物のブレンド系を、様々な混合比で脂肪族イソシアネート硬化剤を用いて硬化させる。接着剤配合物の組成を表1に要約する。接着剤溶液を約15〜30分間混合した後、マイヤーロッドでPrelamにコーティングして、コーティング重量が約4.48〜4.88g/m2(2.75〜3.00lb/連)になるようにし、続いて、82℃のニップ温度を使用して2ミルのCPPフィルムに積層する。積層物を、45℃の対流式オーブンで最長14日間硬化させる。
実施形態1.溶剤系接着剤組成物であって、
(A)ポリエステルウレタン樹脂と、
(B)リン酸エステル化合物と、
(C)脂肪族イソシアネート硬化剤と、を含む、組成物。
実施形態2.ポリエステルウレタン樹脂が、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの反応生成物である、実施形態1または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態3.ポリエステルウレタン樹脂が、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル(B)の総重量の65〜99.5重量パーセントを占める、実施形態1もしくは2または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態4.ポリエステルウレタン樹脂が、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル(B)の総重量の95〜99重量パーセントを占める、実施形態1〜3または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態5.リン酸エステル化合物が、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル(B)の総重量の0.5〜35重量パーセントを占める、実施形態1〜4または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態6.リン酸エステル化合物が、ポリエステルウレタン樹脂(A)およびリン酸エステル(B)の総重量の1〜5重量パーセントを占める、実施形態1〜5または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態7.リン酸エステル化合物が構造(I)を有し、
実施形態8.R1が構造(II)を有し、
実施形態9.リン酸エステル化合物がウレタン結合を含む、実施形態1〜8または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態10.溶剤をさらに含む、実施形態1〜9または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態11.溶剤が、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸メチル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態1〜10または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物。
実施形態12.溶剤系接着剤組成物を調製するための方法であって、
ポリエステルウレタン樹脂を提供することと、
リン酸エステル化合物を提供することと、
ポリエステルウレタン樹脂とリン酸エステル化合物とを混合して、樹脂混合物を形成することと、
樹脂混合物を溶剤中で希釈して、希釈樹脂混合物の総重量に基づいて25〜55重量パーセントの塗布固形分を有する、希釈樹脂混合物を形成することと、
脂肪族イソシアネート硬化剤を100:1〜100:12の混合比(希釈前の樹脂混合物の重量部:脂肪族イソシアネート硬化剤の重量部)で用いて希釈樹脂混合物を硬化させることと、を含む、方法。
実施形態13.希釈樹脂混合物が、希釈樹脂混合物の総重量に基づいて35〜40重量パーセントの塗布固形分を有する、実施形態1〜12または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物を調製するための方法。
実施形態14.混合比(希釈前の樹脂混合物の重量部:脂肪族イソシアネートの重量部)が100:4〜100:10である、実施形態1〜13または後続実施形態のいずれか1つに記載の溶剤系接着剤組成物を調製するための方法。
実施形態15.実施形態1〜14または後続実施形態のいずれか1つに記載の接着剤組成物を含む、積層構造。
実施形態16.金属基材をさらに含む、実施形態1〜15または後続実施形態のいずれか1つに記載の積層構造。
実施形態17.ポリオレフィン基材をさらに含む、実施形態1〜16または後続実施形態のいずれか1つに記載の積層構造。
Claims (17)
- 溶剤系接着剤組成物であって、
(A)ポリエステルウレタン樹脂と、
(B)リン酸エステル化合物と、
(C)脂肪族イソシアネート硬化剤と、を含む、組成物。 - 前記ポリエステルウレタン樹脂が、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの反応生成物である、請求項1または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記ポリエステルウレタン樹脂が、前記ポリエステルウレタン樹脂(A)および前記リン酸エステル(B)の総重量の65〜99.5重量パーセントを占める、請求項1もしくは2または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記ポリエステルウレタン樹脂が、前記ポリエステルウレタン樹脂(A)および前記リン酸エステル(B)の総重量の95〜99重量パーセントを占める、請求項1〜3または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記リン酸エステル化合物が、前記ポリエステルウレタン樹脂(A)および前記リン酸エステル(B)の総重量の0.5〜35重量パーセントを占める、請求項1〜4または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記リン酸エステル化合物が、前記ポリエステルウレタン樹脂(A)および前記リン酸エステル(B)の総重量の1〜5重量パーセントを占める、請求項1〜5または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記リン酸エステル化合物が構造(I)を有し、
式中、R1が任意の有機基である、請求項1〜6または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。 - R1が構造(II)を有し、
式中、R1が構造(I)と同じである、請求項1〜7または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。 - 前記リン酸エステル化合物がウレタン結合を含む、請求項1〜8または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 溶剤をさらに含む、請求項1〜9または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 前記溶剤が、酢酸エチル、メチルエチルケトン、酢酸メチル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜10または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物。
- 溶剤系接着剤組成物を調製するための方法であって、
ポリエステルウレタン樹脂を提供することと、
リン酸エステル化合物を提供することと、
前記ポリエステルウレタン樹脂と前記リン酸エステル化合物とを混合して、樹脂混合物を形成することと、
前記樹脂混合物を溶剤中で希釈して、希釈樹脂混合物であって、前記希釈樹脂混合物の総重量に基づいて25〜55重量パーセントの塗布固形分を有する、希釈樹脂混合物を形成することと、
脂肪族イソシアネート硬化剤を100:1〜100:12の混合比(希釈前の樹脂混合物の重量部:脂肪族イソシアネート硬化剤の重量部)で用いて前記希釈樹脂混合物を硬化させることと、を含む、方法。 - 前記希釈樹脂混合物が、前記希釈樹脂混合物の総重量に基づいて35〜40重量パーセントの塗布固形分を有する、請求項1〜12または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物を調製するための方法。
- 前記混合比(希釈前の樹脂混合物の重量部:脂肪族イソシアネートの重量部)が100:4〜100:10である、請求項1〜13または後続請求項のいずれか一項に記載の溶剤系接着剤組成物を調製するための方法。
- 請求項1〜14または後続請求項のいずれか一項に記載の接着剤組成物を含む、積層構造。
- 金属基材をさらに含む、請求項1〜15または後続請求項のいずれか一項に記載の積層構造。
- ポリオレフィン基材をさらに含む、請求項1〜15または後続請求項のいずれか一項に記載の積層構造。
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