JP4838528B2 - ラミネート用水性接着剤 - Google Patents
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(1)不飽和カルボン酸単位を0.1〜10質量%含有するポリオレフィン樹脂(A)、非ブロック型の多官能イソシアネート化合物(B)、塩基性化合物(C)、および水性媒体を含有し、前記不飽和カルボン酸単位の一部が塩基性化合物(C)により中和されており、(B)の含有量が(A)100質量部に対して0.5〜30質量部であるラミネート用水性接着剤であって、
前記ポリオレフィン樹脂(A)が、下記ポリオレフィン樹脂(a)および/または(b)であり、さらに界面活性剤を実質的に含有していないことを特徴とするラミネート用水性接着剤。
ポリオレフィン樹脂(a):
不飽和カルボン酸単位(a1)を0.1〜5質量%、及びエチレン単位(a2)と(メタ)アクリル酸エステル単位(a3)を含有し、(a2)と(a3)の質量比(a2)/(a3)が60/40〜98/2であるポリオレフィン樹脂。
ポリオレフィン樹脂(b):
不飽和カルボン酸単位(b1)を0.1〜10質量%、炭素数3〜6の不飽和炭化水素単位(b2)を50〜98質量%含有するポリオレフィン樹脂。
(2)塩基性化合物(C)の含有量がポリオレフィン樹脂(A)中のカルボキシル基に対して0.3〜1.5倍当量であることを特徴とする(1)記載のラミネート用水性接着剤。
(3)水性媒体中の有機溶剤含有量が3質量%以下であることを特徴とする(1)または(2)記載のラミネート用水性接着剤。
(4)熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも片面に(1)〜(3)のいずれかに記載のラミネート用水性接着剤から水性媒体を除去して得られる接着層を設け、さらにこの接着層を介して熱可塑性樹脂フィルムを貼り合せたラミネートフィルム。
(5)接着層の厚みが0.5〜10μmである(4)記載のラミネートフィルム。
(1)ポリオレフィン樹脂の構成
1H−NMR分析(バリアン社製、300MHz)より求めた。ポリオレフィン樹脂は、オルトジクロロベンゼン(d4)を溶媒とし、120℃で測定した。
(2)ポリオレフィン樹脂の水性化後のエステル基残存量
ポリオレフィン樹脂の水性分散体を150℃で乾燥させた後、オルトジクロロベンゼン(d4)中、120℃にて1H−NMR分析(バリアン社製、300MHz)を行い、水性化前の(メタ)アクリル酸エステルのエステル基量を100%としてエステル基の残存率(%)を求めた。
(3)ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(MFR)
JIS 6730記載(190℃、2160g荷重)の方法で測定した。
(4)ポリオレフィン樹脂の重量平均分子量
GPC分析(東ソー社製HLC-8020、カラムはTSK-GEL)を用いて、試料をテトラヒドロフランに溶解して40℃で測定し、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から重量平均分子量を求めた。
(1)水性化収率
水性化後の水性分散体を300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)した際に、フィルター上に残存する樹脂質量を測定し、仕込み樹脂質量より収率を算出した。
(2)水性分散体の固形分濃度
水性分散体を適量秤量し、これを150℃で残存物(固形分)の質量が恒量に達するまで加熱し、固形分濃度を求めた。
(3)水性分散体の平均粒子径
日機装株式会社製、マイクロトラック粒度分布計UPA150(MODEL No.9340、動的光散乱法)を用い、数平均粒子径および重量平均粒子径を求めた。ここで、粒子径算出に用いる樹脂の屈折率は1.50とした。
(4)水性分散体の貯蔵安定性
水性分散体を室温で30日放置した後の水性分散体の外観を次の3段階で評価した。
○:外観に変化なし。
△:増粘がみられる。
×:固化、凝集や沈殿物の発生が見られる。
以下の評価においては、熱可塑性樹脂フィルムとして、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ社製エンブレットPET12、厚み12μm、以下、PET)、2軸延伸ナイロン6フィルム(ユニチカ社製エンブレム、厚み15μm、以下、Ny)、延伸ポリプロピレンフィルム(東セロ社製、厚み50μm、以下、PP)、未延伸ポリエチレンフィルム(タマポリ社製、厚み40μm、以下、PE)を用いた。
PETフィルムに水性接着剤を乾燥後の接着層の厚みが2μmになるようにマイヤーバーを用いてコートした後、90℃で1分間、乾燥させた。得られたコートフィルムは40℃で1日放置後、60℃の温水に24時間浸漬し、風乾燥後の塗膜の状態を目視で評価した。
○:変化なし、△:塗膜がくもる、×:塗膜が完全に溶解、または剥離
(2)塗膜の耐溶剤性評価方法
PETフィルムに水性接着剤を乾燥後の接着層の厚みが2μmになるようにマイヤーバーを用いてコートした後、90℃で1分間、乾燥させた。得られたコートフィルムは40℃で1日放置後、イソプロパノール中に室温で24時間浸漬した後、乾燥させて、塗膜の状態を目視で評価した。
○:変化なし、△:塗膜がくもる、×:塗膜が完全に溶解、または剥離
(3)基材/接着層の接着性評価
各種基材に水性接着剤を乾燥後の接着層の厚みが2μmになるようにマイヤーバーを用いてコートした後、90℃で1分間、乾燥させた。得られた積層体は室温で1日放置後、表面にセロハンテープ(ニチバン社製TF-12)を貼り付け、テープを一気に剥がした場合の剥がれの程度を目視で評価した。
○:全く剥がれなし、△:一部、剥がれた、×:全て剥がれた
水性接着剤をPETフィルムまたはNyフィルム上に乾燥後の接着層の厚みが4μmになるようにメイヤーバーでコートし、90℃で1分間乾燥した。PETフィルムの接着剤塗布面にはOPPフィルムを、Nyフィルムの接着剤塗布面にはPEフィルムをそれぞれ貼り合わせ、ヒートプレス機(シール圧0.3MPaで2秒間)にて100℃でプレスした。
ラミネートフィルムへのエージング処理条件(有無)は次の通り。
「エージングなし」:ラミネートフィルム作製後(プレス後)、室温で10分放置後に評価に供した。
「エージングあり」:ラミネートフィルム作製後(プレス後)、熱風乾燥機(エタック社製HIFLEX FX212C型)にて、40℃×24時間の処理を行い評価に供した。
ラミネートフィルムを98℃の熱水に30分間浸漬した後、室温まで冷却して評価に供した。
ラミネートフィルムに対して125℃で30分の蒸気レトルト処理を行った後、室温まで冷却して評価に供した。
ラミネートフィルムに各種処理を施した後、15mm幅で切り出して測定サンプルとし、引張り試験機(インテスコ社製精密万能材料試験機2020型)を用い、引張り速度200mm/分、引張り角度180度で塗膜の剥離強度を測定することでラミネート強度を評価した。なお、ボイル処理やレトルト処理によって気泡が生じた場合はラミネート強度の測定は行わなかった。なお、ラミネート強度測定に用いたボイルまたはレトルト処理フィルムサンプルは、すべて、ボイルまたはレトルト処理の前に、エージング処理を行ったものを用いた。
エージング有り・無しの各ラミネートフィルムについて、ボイル処理後のフィルムの外観を目視観察し、次の基準で評価した。
○:変化なし、△:接着層が白化するが気泡はない、×:気泡が入る
エージング有り・無しの各ラミネートフィルムについて、レトルト処理後のフィルムの外観を目視観察し、次の基準で評価した。
○:変化なし、△:接着層が白化するが気泡はない、×:気泡が入る
プロピレン−ブテン−エチレン三元共重合体(ヒュルスジャパン社製、ベストプラスト708、プロピレン/ブテン/エチレン=65/24/11質量%)100g、トルエン500gを、攪拌機、冷却管、滴下ロートを取り付けた4つ口フラスコ中、窒素雰囲気下で加熱溶融させた後、系内温度を110℃に保って攪拌下、ラジカル発生剤としてジクミルパーオキサイド1.0gのヘプタン20g溶液を1時間かけて加えた後、不飽和カルボン酸として無水マレイン酸7.0g、アクリル酸ラウリル9.0g、ジクミルパーオキサイド0.5gのヘプタン10g溶液をそれぞれ1時間かけて滴下し、その後30分間反応させた。反応終了後、室温まで冷却した後、得られた反応物を多量のアセトン中に投入し、樹脂を析出させた。この樹脂をさらにアセトンで数回洗浄し、未反応物を除去した後、減圧乾燥機中で減圧乾燥してポリオレフィン樹脂P-1を得た。P-1の重量平均分子量は50,000、アクリル酸ラウリルの樹脂中の含有量は6質量%であった。
ヒーター付きの密閉できる耐圧1リットル容ガラス容器を備えた撹拌機を用いて、60.0gのポリオレフィン樹脂〔ボンダインHX-8290、住友化学工業社製〕、60.0gのイソプロパノール(和光純薬社製)、2.2gのトリエチルアミン(和光純薬社製)(カルボキシル基の0.9倍当量)および177.8gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂粒状物の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を120℃に保ってさらに20分間撹拌した。その後、空冷にて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却した後、300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、乳白色の均一なポリオレフィン樹脂水性分散体E−1を得た。水性分散体の各種特性を表2に示した。
ヒーター付きの密閉できる耐圧1L容ガラス容器を備えた撹拌機を用いて、60.0gのポリオレフィン樹脂(P-1)、90.0gのn−プロパノール(和光純薬社製)、3.9gのN,N−ジメチルエタノールアミン(和光純薬社製)(カルボキシル基の0.9倍当量)及び146.1gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を140℃に保ってさらに60分間撹拌した。その後、空冷にて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却した後、300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、乳白黄色の均一なポリオレフィン樹脂水性分散体E-3を得た。水性分散体の各種特性を表2に示した。
樹脂の水性化の際に、ノニオン性界面活性剤(平均分子量15500のエチレンオキサイドプロピレンオキサイドブロック共重合体、旭電化工業社製アデカプルロニックF-108)をポリオレフィン樹脂の固形分100質量部に対して2質量部となるように添加した以外はE-1の製造と同様の方法でポリオレフィン樹脂水性分散体E-3を得た。水性分散体の各種特性を表2に示した。
E−1 250g、蒸留水95gを0.5リットルの2口丸底フラスコに仕込み、メカニカルスターラーとリービッヒ型冷却器を設置し、フラスコをオイルバスで加熱していき、水性媒体を留去した。約95gの水性媒体を留去したところで、加熱を終了し、室温まで冷却した。冷却後、フラスコ内の液状成分を300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、濾液の固形分濃度を測定したところ、20.5質量%であった。この濾液を攪拌しながら蒸留水を添加し、固形分濃度が20.0質量%になるように調整し、乳白色の均一なポリオレフィン樹脂水性分散体E-4を得た。水性分散体の各種特性を表2に示した。なお、島津製作所社製、ガスクロマトグラフGC-8A[FID検出器使用、キャリアーガス:窒素、カラム充填物質(ジーエルサイエンス社製):PEG-HT(5%)-Uniport HP(60/80メッシュ)、カラムサイズ:直径3mm×3m、試料投入温度(インジェクション温度):150℃、カラム温度:60℃、内部標準物質:n-ブタノール]を用いて測定した際のE-5中の水溶性有機溶剤含有率は0.5質量%であった。
ポリオレフィン樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体樹脂(プリマコール5980I、アクリル酸20質量%共重合体、ダウケミカル製)を用いた。ヒーター付きの密閉できる耐圧1リットル容ガラス容器を備えた撹拌機を用いて、45.0gのエチレン−アクリル酸共重合体樹脂(プリマコール5980I、ダウケミカル社製)、11.4gのトリエチルアミン(カルボキシル基の0.9倍当量)、および243.6gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂粒状物の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を120℃に保ってさらに40分間撹拌した。その後、空冷にて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却した後、300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、微白濁の水性分散体H-1を得た。水性分散体の各種特性を表2に示した。
非ブロック型の多官能イソシアネート化合物(BASF社製、バソナートHW-100、イソシアネート含有率約17%)(以下、HW-100)を水で希釈し10質量%になるように希釈した。ポリオレフィン樹脂水性分散体E-1と上記のイソシアネート化合物希釈液とを、ポリオレフィン樹脂100質量部に対してHW-100が5質量部となるように配合し、室温で5分間、混合攪拌し、水性接着剤W-1を得た。W-1を用いて各種性能評価を行った。
ポリオレフィン樹脂水性分散体としてE-2、E-3、E-4を用いた以外は実施例1と同様の方法でW-2、W-3、W-4を得た。W-2(実施例2)、W-3(実施例3)、W-4(実施例4)を用いて各種性能評価を行った。
E-4とHW-100との質量比を表3のように変更した以外は実施例1と同様の方法でW-5、W-6を得た。W-5、W-6を用いて各種性能評価を行った。
ポリオレフィン樹脂水性分散体E-1とE-2をポリオレフィン樹脂の質量比が50/50になるように混合した液を用いた以外は実施例1と同様の方法でW-7を得た。W-7を用いて各種性能評価を行った。
非ブロック型の多官能イソシアネート化合物(住友バイエルウレタン社製、デスモジューDN、イソシアネート含有率約22%)を用いた以外は実施例1と同様の方法でW-8を得た。W-8を用いて各種性能評価を行った。
非ブロック型の多官能イソシアネート化合物を添加せずに、ポリオレフィン樹脂水性分散体E-1のみで各種性能評価を行った。
非ブロック型の多官能イソシアネート化合物(HW-100)の添加量を、ポリオレフィン樹脂100質量部に対して40質量部とした以外は実施例4、5と同様の方法でX-2を得た。X-2を用いて各種性能評価を行った。
ポリオレフィン樹脂水性分散体H-1を用いた以外は実施例1と同様の方法でX-3を得た。X-3を用いて各種性能評価を行った。
ポリオレフィン樹脂水性分散体E-1と架橋剤としてメラミン化合物(サイメル327、三井サイテック社製)とを、ポリオレフィン樹脂100質量部に対し架橋剤5質量部となるように配合し、室温で10分間、混合攪拌し、水性接着剤X-4を得た。X-4を用いて各種性能評価を行った。
ポリオレフィン樹脂水性分散体E-1と架橋剤としてブロック型イソシアネート化合物(エラストロンBN-11、第一工業製薬社製、比較例5)またはカルボジイミド化合物(カルボジライトE-01、日清紡社製、比較例6)とを、ポリオレフィン樹脂100質量部に対し架橋剤5質量部となるように配合し、室温で5分間、混合攪拌し、水性接着剤X-5、X-6を得た。X-5、X-6を用いて各種性能評価を行った。
有機溶剤の含有量の異なるE-1とE-4を用いて、HW-100の添加量を5質量部とし、HW-100混合後の保存時間を変えた接着剤を用いて耐ボイル性(40℃で1日のエージング後)を評価した。なお、保存時間は、混合直後を0時間とし、20℃の雰囲気下で接着剤を保存した時間を示す。結果を表5に示す。
Claims (5)
- 不飽和カルボン酸単位を0.1〜10質量%含有するポリオレフィン樹脂(A)、非ブロック型の多官能イソシアネート化合物(B)、塩基性化合物(C)、および水性媒体を含有し、前記不飽和カルボン酸単位の一部が塩基性化合物(C)により中和されており、(B)の含有量が(A)100質量部に対して0.5〜30質量部であるラミネート用水性接着剤であって、
前記ポリオレフィン樹脂(A)が、下記ポリオレフィン樹脂(a)および/または(b)であり、さらに界面活性剤を実質的に含有していないことを特徴とするラミネート用水性接着剤。
ポリオレフィン樹脂(a):
不飽和カルボン酸単位(a1)を0.1〜5質量%、及びエチレン単位(a2)と(メタ)アクリル酸エステル単位(a3)を含有し、(a2)と(a3)の質量比(a2)/(a3)が60/40〜98/2であるポリオレフィン樹脂。
ポリオレフィン樹脂(b):
不飽和カルボン酸単位(b1)を0.1〜10質量%、炭素数3〜6の不飽和炭化水素単位(b2)を50〜98質量%含有するポリオレフィン樹脂。 - 塩基性化合物(C)の含有量がポリオレフィン樹脂(A)中のカルボキシル基に対して0.3〜1.5倍当量であることを特徴とする請求項1記載のラミネート用水性接着剤。
- 水性媒体中の有機溶剤含有量が3質量%以下であることを特徴とする請求項1または2記載のラミネート用水性接着剤。
- 熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも片面に請求項1〜3のいずれかに記載のラミネート用水性接着剤から水性媒体を除去して得られる接着層を設け、さらにこの接着層を介して熱可塑性樹脂フィルムを貼り合せたラミネートフィルム。
- 接着層の厚みが0.5〜10μmである請求項4記載のラミネートフィルム。
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