JP5812219B1 - 接着剤組成物およびそれを用いた積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、ポリオール成分(1)と2種類のポリイソシアネート化合物からなるポリイソシアネート成分(2)とを含有する無溶剤型のラミネート用接着剤組成物が開示されている。
また、特許文献2には、ポリオール成分(1)と3官能ポリイソシアネート化合物を必須とするポリイソシアネート成分(2)とを含有する、分岐点濃度が
特定の範囲にあり、水酸基モル数:イソシアネート基モル数=1:1〜1:3である無溶剤型ラミネート接着剤組成物が開示されている。
特許文献3には、ポリオール成分(A)と、イソホロンジイソシアネートを必須とするイソシアネート成分(B)とを含有する無溶剤型接着剤組成物が開示されている。
特許文献4には、ポリオール成分(A)とポリイソシアネート化合物(B)と特定粒子径の紛体(C)とを含有する無溶剤型接着剤組成物が開示されている。
さらに特許文献5には、ポリイソシアネートコンポーネント(a)とポリオールコンポーネント(b)とを含有する接着剤組成物であって、前記ポリイソシアネートコンポーネント(a)が、モノマー系4,4’メチレンジフェニルジイソシアナート(i)とイソシアナート官能性プレポリマー(ii)とを含む接着剤組成物が開示されている。
また、特許文献6にはポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを含み、ポリイソシアネート成分(A)が、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(a1)と4,4’−MDI(a2)と、ポリエーテルポリオール(a3)を必須とするポリオールとをイソシアネート基過剰の条件下に反応させてなる反応性生成物であり、ポリオール成分(B)が、数平均分子量500以上、3000以下のポリエステルジオール(b1)を必須とし、更に数平均分子量50以上、500未満のジオール(b2)またはトリオール(b3)の少なくともいずれか一方を含む接着剤組成物が開示されている。
特許文献1〜4記載の発明は、ポリイソシアネート成分として、具体的には脂環族系ポリイソシアネート成分や脂肪族系ポリイソシアネート成分を必須としていた。脂環族系ポリイソシアネート成分や脂肪族系ポリイソシアネート成分は、反応が比較的穏やかなのでエージング工程に40〜50℃で2〜5日間を要していた。
そこで、従来よりも短時間エージングで同等以上の接着性能を発現できる接着剤組成物の提供が求められた。
そこで、環境湿度を厳しく低湿度に管理せずとも、従来よりも短時間エージングで同等以上の接着性能を発現できる接着剤組成物の提供が求められた。
特に、高速で塗工すると塗工面がより荒れ易く、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合、その荒れはいっそう顕著となる。
しかし、特許文献5記載の接着剤組成物は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合後、短時間で粘度が極めて大きくなってしまう、即ち、特許文献5記載の接着剤組成物のポットライフが短じかいという問題があった。特に無溶剤型接着剤の場合、短時間での粘度増加は、生産性に多大な影響を及ぼすだけでなく、塗工性を悪化させるので、塗工面の荒れが看過できない。特に、ガスバリア性の高いフィルム基材に対し、特許文献5記載の接着剤を用いる場合、塗工面の荒れが著しい。
しかし、60℃以下の低温で200m/分以上の高速で塗工および貼り合わせると、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いた積層体の外観が悪化するという新たな問題が生じた。
即ち、本発明は、前記ポリイソシアネート成分(A)が、下記(i)〜(iv)の全てを満たす接着剤組成物に関する。
(i)前記ポリイソシアネート成分(A)が、下記反応性生成物(A1)と下記クルードMDI(A2)とを含む。
(ii)反応性生成物(A1)が、ポリエーテルポリオール(a1)を必須とするポリオールとイソシアネート成分(a2)とを、ポリオール中の水酸基に対しイソシアネート基過剰の条件下で反応させてなる反応性生物である。
(iii)前記イソシアネート成分(a2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを必須として含み、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートをさらに含み得る。
(iv)クルードMDI(A2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、および2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のMDIモノマーと、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネートとを含有し、イソシアネート基含有率が33質量%未満である。
また、本発明の接着剤組成物は、反応性生成物(A1)100質量%中に含まれる未反応の、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートとの合計が10〜55質量%であることが好ましい。
4,4’−MDIが40モル%以上、100モル%以下、
2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが0モル%以上、60モル%未満、
トリレンジイソシアネートが0モル%以上、60モル%未満であることが好ましい。
更に数平均分子量50以上、400未満のジオール(b2)、数平均分子量50以上、500未満のトリオール(b3)、および数平均分子量400以上、1000未満のポリエーテルジオール(b4)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、ポリオール組成物であることが好ましい。
また、本発明の接着剤組成物は、ポリオール成分(B)100質量%中に、
ポリエステルジオール(b1)を60質量%以上、99質量%以下、
ジオール(b2)とトリオール(b3)とポリエーテルジオール(b4)とを合わせて1質量%以上、40質量%以下含むことが好ましい。
また、本発明の接着剤組成物は、ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)との合計100質量部に対して、平均粒子径が1×10-4mm以上、4×10-4mm以下の粒子(C)を0.01〜10質量部含むことが好ましい。
さらに本発明の接着剤組成物は、包装材形成用ラミネート用接着剤であることが好ましい。
ポリイソシアネート成分(A)は、下記反応性生成物(A1)とクルードMDI(A2)とを含む。
以下、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを4,4’−MDI、
2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを2,4’−MDI、
2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートを2,2’−MDI、および
トリレンジイソシアネートをTDIと略すこともある。
また、4,4’−MDI、2,4’−MDIおよび2,2’−MDIをまとめてMDIと略すこともある。
(ii)前記反応性生成物(A1)は、ポリエーテルポリオール(a1)を必須とするポリオールとイソシアネート成分(a2)とをイソシアネート基過剰の条件下で反応させてなる反応性生物である。
(iii)前記イソシアネート成分(a2)が、4,4’−MDIを必須として含み、2,4’−MDIおよびTDIからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートをさらに含み得る。
(iv)前記クルードMDI(A2)が、4,4’−MDI、2,4’−MDI、および2,2’−MDIからなる群より選ばれる少なくとも一種のMDIモノマーと、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネートとを含有し、イソシアネート基含有率が33質量%未満である。
あるいは、反応性生成物(A1)は、4,4’−MDIを必須とし、2,4’−MDIもしくはTDIを前記4,4’−MDIに混合し、次いで前記混合物とポリオールとをイソシアネート基過剰の条件下に反応させて、得ることができる。
あるいは、反応性生成物(A1)は、4,4’−MDIと2,4’−MDIとTDIからなる混合物とポリオールとをイソシアネート基過剰の条件下に反応させて、得ることができる。
あるいは、反応性生成物(A1)は、4,4’−MDIと2,4’−MDIおよびTDIからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートそれぞれを、ポリオールとイソシアネート基過剰の条件下に反応させて、得られた反応生成物を混合することによっても得ることができる。
さらに、反応性生成物(A1)は、4,4’−MDIと2,4’−MDIおよびTDIからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートを順番に、ポリオールとをイソシアネート基過剰の条件下に反応させて、得ることができる。
4,4’−MDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマーを必須とし、さらに
2,4’−MDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマー、
TDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマー、
4,4’−MDIと2,4’−MDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマー、
4,4’−MDIとTDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマー、
4,4’−MDIと2,4’−MDIとTDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマー、
TDIと2,4’−MDIとポリオールとが反応したウレタンプレポリマーの他、
未反応の4,4’−MDI、未反応の2,4’−MDI、未反応のTDIを含み得る。
4,4’−MDIが40モル%以上、100モル%以下、
2,4’−MDIが0モル%以上、60モル%未満、
TDIが0モル%以上、60モル%未満であることが好ましい。
反応性生成物(A1)の形成に使用される2,4’−MDI及びTDIの量が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より外観の良好な積層体を形成することができる。
ポリオールは、ポリエーテルポリオールを必須とし、ポリエステルポリオール、前記以外の低分子ジオール等を含有することができる。
ポリエーテルポリオールは、一般にポリエステルポリオールに比して溶融状態での粘度が低いので、無溶剤下における反応性生成物(A1)を形成する際のポリオールとして用いることが重要である。ポリオールとしてさらにポリエステルポリオールを併用することにより、後述するポリオール成分(B)との相溶性を高めると共に、接着剤組成物の凝集力を高めることができる。
ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が100以上、5000以下のものが好ましい。また、異なる分子量のものを複数組み合わせて用いることもできる。
多価カルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等の多価カルボン酸若しくはそれらのジアルキルエステル又はそれらの混合物が挙げられる。グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3’−ジメチロールヘプタン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のグリコール類若しくはそれらの混合物とが挙げられる。
反応性生成物(A1)のイソシアネート基含有率が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より外観の良好な積層体を形成することができる。
反応性生成物(A1)100質量%中に含まれる未反応の、4,4’−MDI、2,4’−MDIおよびTDIとの合計が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より外観の良好な積層体を形成することができ、エージング1日でも接着力に優れる積層体を形成できる。
クルードMDI(A2)は、4,4’−MDI、2,4’−MDI、および2,2’−MDIからなる群より選ばれる少なくとも一種のMDIモノマーと、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネートを含む。本発明では、イソシアネート基の含有率が33質量%未満のクルードMDI(A2)を用いることが重要であり、25質量%以上であることが好ましい。イソシアネート基含有率が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より外観の良好な積層体を形成することができる。
クルードMDI(A2)のイソシアネート基の含有率は以下のようにして求める。
[NCO(質量%)]
200mLの三角フラスコに主剤約1gを精秤し、これに0.5Nジ−n−ブチルアミン(トルエン溶液)10mL、トルエン10mLおよび適量のブロムフェノールブルーを加えた後メタノール約100mLを加え溶解する。この混合液を0.25N塩酸溶液で滴定する。NCO(質量%)は以下の式によって求められる。
NCO(質量%)=(ブランク滴定値−0.5N塩酸溶液滴定値)×4.202×0.25N塩酸溶液のファクター×0.25÷サンプル重量
クルードMDI(A2)の市販品は、Yantai Wanhua社やBASF INОACポリウレタン株式会社等から入手でき、Yantai Wanhua社製のWannate PM−200やBASF INОACポリウレタン株式会社製のルプラネート等が挙げられる。
ポリイソシアネート成分(A)100質量%中に含まれる、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より外観の良好な積層体を形成することができる。
本発明では、本発明の目的を損なわない範囲で、前記のポリイソシアネート成分(A)の他に、その他のポリイソシアネート成分を用いることもできる。
ポリオール成分(B)が、数平均分子量500以上、3,000以下のポリエステルジオール(b1)を必須とし、
更に数平均分子量50以上、400未満のジオール(b2)、数平均分子量50以上、500未満のトリオール(b3)、および数平均分子量400以上、1000未満のポリエーテルジオール(b4)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む。
ポリエステルジオール(b1)を必須として用いることで、十分な接着強度が得られる。更に数平均分子量50以上、400未満のジオール(b2)、数平均分子量50以上、500未満のトリオール(b3)、および数平均分子量400以上、1000未満のポリエーテルジオール(b4)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことで、高湿度下における強度が向上する。
ポリエステルジオール(b1)としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等の多価カルボン酸若しくはそれらのジアルキルエステル又はそれらの混合物と、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3’−ジメチロールヘプタン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のグリコール類若しくはそれらの混合物とを反応させて得られるポリエステルポリオール或いはポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン、ポリ(β−メチル−γ−バレロラクトン)等のラクトン類を開環重合して得られるポリエステルジオール等が挙げられる。
得られたポリエステルジオール中の水酸基の一部に無水トリメリット酸などの酸無水物を反応させたものをポリエステルジオール(b1)として用いることもできる。酸無水物を付加したポリエステルジオールを用いることにより、密着し難いシート状基材に適用する場合に、密着性を向上できる。付加させる無水トリメリット酸等の使用量は、反応後のポリエステルジオール100質量%中、0.1〜5重量%が好ましい。
ポリエステルジオール(b1)として数平均分子量が上記範囲内のものを用いることによって、ポリエーテルポリウレタンを必須の構成成分とする前述のポリイソシアネート成分(A)との相溶性がよくなり、透明な接着剤組成物を得ることができ、十分な接着性能を発現できる。
ジオール(b2)とトリオール(b3)とポリエーテルジオール(b4)とを合わせたものが上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用い、高速で塗工・貼りあわせる場合に、より良好な外観の積層体を得ることができる。
ポリオール成分(B)中の水酸基モル数を100モルとした場合、ポリイソシアネート成分(A)中のイソシアネート基のモル数が上記範囲内にあることで、高湿度下でエージングしても、良好な接着力を発現できる。
ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)との合計100質量%中に含まれる、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量が上記範囲内にあることで、ガスバリア性の高いフィルム基材を用いる場合に、より良好な外観の積層体を得ることができる。
ここで、平均粒子径とは平均体積径であり、レーザー光散乱法により求めた値である。
上記範囲にあることによって、外観と接着強度とをバランス良く向上できる。
なお、本発明において、混合した直後とは、均一混合後1分以内であることを意味し、溶融粘度はB型粘度計により求めた値を示す。60℃における溶融粘度が5,000mPa・s超では、塗工が困難になり良好な作業性を確保することが難しく、塗工温度が60℃以下になると良好な塗装外観が得られない可能性がある。
一方、60℃における溶融粘度が50mPa・s未満では、初期凝集力が弱いために十分な接着性能が得られなかったり、基材に接着剤を塗工する際に塗膜の厚みが均一にならず外観不良を生じたり、反りが発生する傾向にある。
また、接着性能を更に高めるために、シランカップリング剤、リン酸、リン酸誘導体、酸無水物、粘着性樹脂等の接着助剤を使用することができる。また、硬化反応を調節するため公知の触媒、添加剤等を使用することができる。
例えば、ビニルトリクロルシラン等のクロロシラン、N−(ジメトキシメチルシリルプロピル)エチレンジアミン、N−(トリエトキシシリルプロピル)エチレンジアミン等のアミノシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニルシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の添加量は全接着剤組成物に対して0.1〜5重量%が好ましい。
その後、シート状基材の接着面と別のシート状基材を貼り合せ、常温又は加温下にエージングして硬化させる。本発明の接着剤組成物の場合、エージングに要する時間は1日程度である。また、本発明の接着剤組成物の場合、塗工〜エージングの際の環境湿度が高くても十分な接着性能を発現できる。
シート状基材としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルム、アルミニウム、酸化珪素、酸化アルミ等を蒸着した金属蒸着フィルム、ステンレス、鉄、銅、鉛等の金属箔などが用いられる。かかる基材の組合せは、プラスチックフィルム同士であっても、プラスチックフィルムと金属蒸着フィルムまたは金属箔でもよい。
分子量測定は下記の条件で測定を行った。機種:TOSOH HLC−8220GPC カラム:TSKGEL SuperHM-M 溶媒:THF 溶液流出速度:0.6ml毎分 温度:40℃検出器:示差屈折計 分子量標準:ポリスチレン
酸価、水酸基価は、1gのポリマーポリオール当りのKOHのmgで表わす。
酸価はKOHによる中和滴定で、水酸基価はピリジンと無水酢酸を用いるアセチル化により測定した。
また、NCO含有率は試料中に存在するイソシアネート基量を質量分率で表わす。NCO含有率は過剰のジブチルアミンのトルエン溶液を加えて反応させ、相当する尿素を生成させた後、塩酸標準溶液を用いて、指示薬滴定法によって逆滴定を行い、測定を行った。
また、60℃における溶融粘度はB型粘度計により求めた。
数平均分子量約400のポリプロピレングリコール(以下、PPG−400という)300部、数平均分子量約2000のポリプロピレングリコール(以下、PPG−2000という)400部、グリセリンにポリプロピレングリコールを付加した数平均分子量約400のトリオール(以下、PPG−400−3官能という)200部、4,4’−MDI(以下、4,4’−MDIという)1000部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら70℃〜80℃で3時間加熱してウレタン化反応を行い、イソシアネート基含有率が14.4%、MDIモノマー含有率が33%の、イソシアネート基を有するポリエーテルポリウレタンポリイソシアネート樹脂を得た。以下、この樹脂をポリイソシアネートA1−(1)と記す。
表1に示す組成に従って、合成例1と同様にして、ポリエーテルポリウレタンポリイソシアネート樹脂である、ポリイソシアネートA1−(2)〜A1−(15)を得た。
4,4’−MDI286.6部、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート286.6部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら数平均分子量約400のポリプロピレングリコール426部を1g/分の速度で滴下を行いながら40℃でウレタン化反応を行った。滴下終了後、40℃で48時間加熱撹拌を行いイソシアネート基を有するポリエーテルポリウレタンポリイソシアネート樹脂を得た。イソシアネート基含有率は10.9%であった。モノマー量は10.5%であった。以下、この樹脂をポリイソシアネートA1−(16)と記す。
合成例16と同様にして、ポリエーテルポリウレタンポリイソシアネート樹脂である、ポリイソシアネートA1−(17)を得た。
クルードMDIとしては以下のものを用いた。
A2−(1):イソシアネート基の含有率 30%、MDIモノマー含有率:38%、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネート(以下、PMPPhIという)含有率:62%
A2−(2):イソシアネート基の含有率 32%、MDIモノマー含有率:50%、PMPPhI含有率:50%
A2−(3):イソシアネート基の含有率 28%、MDIモノマー含有率:30%、PMPPhI含有率:70%
合成例1で得たポリイソシアネートA1−(1)100部とクルードMDI A2−(1)100部を加熱容器に仕込み、窒素ガス気流下で30分攪拌を行い、イソシアネート基含有率は22.2%、MDIモノマー量が35.5%のポリイソシアネート成分A−(1)を得た。
表3に示す組成に従って、配合例101と同様にしてポリイソシアネート成分A−(2)〜A−(21)を得た。
イソフタル酸(以下、IPAという)438部、エチレングリコール(以下、EGという)106部、ネオペンチルグリコール(以下、NPGという)179部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら150℃〜240℃に加熱してエステル化反応を行った。酸価が1.3(mgKOH/g)になったところで反応温度を200℃にし、反応容器内部を徐々に減圧し、1.3kPa以下で30分反応させ、酸価0.4(mgKOH/g)、水酸基価137(mgKOH/g)、数平均分子量約800の両末端に水酸基を有するポリエステルジオール樹脂を得た。以下、このポリオールをポリエステルジオール(b1)−1と記す。
表4に示す組成に従って、合成例201と同様にして、ポリエステルジオール(b1)−2〜(b1)−5、およびポリエステルジオール(b2)−7を得た。
合成例203で得られたポリエステルジオール(b1)−3に対し、無水トリメリット酸0.24部を加え、180℃で2時間開環反応を行い、酸価12.0(mgKOH/g)、水酸基価55.1(mgKOH/g)、数平均分子量約2100の末端に水酸基及びカルボン酸を有するポリエステルジオール樹脂を得た。以下、この樹脂をポリエステルジオール(b1)−6と記す。
合成例201で得たポリエステルジオール(b1)−1:92部、ジエチレングリコール:8部を混合し、ポリオール成分B−(1)を得た。
表5、6に示す組成に従って、配合例301と同様にして、ポリオール成分B−(2)〜B−(17)を得た。
配合例101で得たポリイソシアネート成分A−(1)100部と、配合例301で得たポリオール成分B−(1)50部とを60℃で混合し、無溶剤型接着剤組成物を得た。混合後、1分経過した時の粘度を測定したところ300mPa・sであった。
なお、前記無溶剤型接着剤組成物は、ポリオール成分中の水酸基:100モルに対し、ポリイソシアネート成分A−(1)由来のイソシアネート基を281モル含有する。
水酸基100モルに対するイソシアネート基の量は、以下のようにして求める。
水酸基100モルに対するイソシアネート基の量=[イソシアネート基(eq.)/水酸基(eq.)]×100
イソシアネート基(eq.)=NCO含有率(質量%)/(42×100)
水酸基(eq.)=水酸基価/56100
NCO含有率(質量%)はJIS K7301に準じて求め、水酸基価はJIS K1557−1に準じて求める。
イソシアネートモノマー含有率は、GPCチャート上に観察される、Mn=200〜300付近のMDIモノマー由来のピーク面積とMn=100〜200付近のTDIモノマー由来のピーク面積との合計面積を、GPCチャート上に観察される全ピークの合計面積で除したものである。
イソシアネートモノマー含有率(%)=(イソシアネートモノマーのピーク面積の合計/全ピークの合計面積)×100
無溶剤テストコーターを用い、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(厚さ:12μm)の表面に、得られた無溶剤型接着剤組成物の温度60℃で、塗工速度200m/分にて塗布し(塗布量:2g/m2)、この塗布面にアルミニウム蒸着無延伸ポリプロピレンフィルム(以下、VMCPPという。厚さ:25μm)の蒸着面を重ね、準備段階の積層体(プレ積層体)を得た。
これらプレ積層体を25℃、80%RHの環境下にて、1日間、エージングして、接着剤層を硬化させ、積層体を作成した。得られた積層体について、下記の方法に従い、積層体の接着力、積層体の界面状態を評価した。結果を表8に示す。
積層体を長さ300mm、幅15mmに切り取り、テストピースとした。インストロン型引張試験機を使用し、25℃の環境下にて、剥離速度300mm/分の剥離速度で引張り、15mm幅でPET/VMCPP間のT型剥離強度(N)を測定した。この試験を5回行い、その平均値を求め以下の基準にて評価した。
○:接着力 1N以上
△:接着力 0.5N以上、1N未満
×:接着力 0.5N未満
積層体をPETフィルムおよび接着剤層を透して蒸着面を目視観察し、以下の基準にて評価した。
○:蒸着面に、ゆず肌状の模様や小さな斑点状の模様がなく、接着剤層が均一である。
△:蒸着面に、ゆず肌状の模様や小さな斑点状の模様が多少観測されるが、使用上問題ないレベル。
×:蒸着面に、ゆず肌状の模様や小さな斑点状の模様が多数観察された。
表8に示すイソシアネート成分および水酸基成分を所定の割合で用いること以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。また、実施例1と同様にして、接着力と塗装外観を評価した。結果を表8に示す。
表9に示すようにイソシアネート成分としてA−(1)、および水酸基成分としてB−(1)を所定の割合で用いること以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。実施例1と同様の条件(接着剤の塗工条件:60℃、200m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間)にて、積層構成:PET/VMCPPの積層体、およびVMCPPの代わりにアルミニウム蒸着PETフィルム(以下、VMPETという)を用いてなる、積層構成:PET/VMPETの積層体を得た。実施例1と同様にして、接着力と塗装外観を評価した。結果を表9に示す。
さらに、25℃×80%RT×2日間、エージングした、PET/VMPETの積層体については、80℃の環境下での剥離強度を25℃の場合と同様に求め、評価した。結果を表9に示す。
表10に示すようにイソシアネート成分と水酸基成分とを所定の割合で用い、配合後の無溶剤型接着剤組成物100%中に含まれるイソシアネートモノマーの含有率を変えた以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。
実施例1と同様の条件(接着剤の塗工条件:60℃、200m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間)にて、積層構成:PET/VMCPPの積層体を得た。
VMCPPの代わりにVMPETを用い、接着剤の塗工条件:60℃、200m/分もしくは250m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間、もしくは2日間にて、積層構成:PET/VMPETの積層体を得た。実施例1と同様にして、接着力と塗装外観を評価した。
また、60℃、250m/分で塗工し、25℃×80%RT×1日間、エージングした、PET/VMPETの積層体については、外観を実施例1と同様にして評価した。
さらに、25℃×80%RT×2日間、エージングした、PET/VMPETの積層体については、80℃の環境下での剥離強度を25℃の場合と同様に求め、評価した。結果を表10に示す。
表11に示すようにイソシアネート成分と水酸基成分としてB−(4)を所定の割合で用いた以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。
以下、実施例8〜11と同様に、PET/VMCPPの積層体、およびPET/VMPETの積層体を得、同様に評価した。結果を表11に示す。
また、実施例8、15、17はポリイソシアネート成分(A)中のNCО基含有率が9.1質量%である実施例13と比較して高温時の接着力が優れる。
また、実施例8、15、17は、A−(4)、A−(14)、A−(16)を用いるものであり、A−(4)、A−(14)、A−(16)は、反応性生成物(A1)中のNCО基含有率が10質量%以上〜18質量%未満の、A1−(4)、A1−(14)、A1−(16)を配合してなるものである。一方、実施例16は、A−(15)を用いるものであり、A−(15)は、反応性生成物(A1)中のNCО基含有率が9.1質量%のA1−(15)を配合してなるものである。実施例8、実施例15、実施例17は実施例16と比較して高温時の接着力が優れる。
更に、実施例8、15、17は、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量がそれぞれ32質量%、30質量%、10.5質量%である反応性生成物A1−(4)、A1−(14)、A1−(16)を用いるものである。実施例8、15、17は、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量が9.8質量%である反応性生成物A1−(17)を用いてなる実施例18に比して、高温時の接着力が優れる。
また、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量が10〜30質量%である反応性生成物A1−(4)、A1−(14)、A1−(15)、A1−(16)を用いてなる実施例8、15、16、17は、4,4’−MDI、2,4’−MDI、2,2’−MDIおよびTDIの合計量が59質量%である反応性生成物A1−(5)を用いてなる実施例14、19と比して、塗工時の外観に優れる。
表12に示すように反応生成物(A1)の種類やクルードMDIの種類を変えたイソシアネート成分と、水酸基成分としてB−(4)を所定の割合で用いた以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。
実施例1と同様の条件(接着剤の塗工条件:60℃、200m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間)にて、積層構成:PET/VMCPPの積層体を得た。
VMCPPの代わりにVMPETを用い、接着剤の塗工条件:60℃または50℃、200m/分または250m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間、または2日間にて、積層構成:PET/VMPETの積層体を得た。
60℃、200m/分、2g/m2で塗工し、25℃×80%RT×1日間、エージングしたPET/VMPETの積層体について実施例1と同様にして、接着力と塗装外観を評価した。
60℃、250m/分、もしくは50℃、200m/分で塗工し、25℃×80%RT×1日間、エージングしたPET/VMPETの積層体については、外観を実施例1と同様にして評価した。
さらに、60℃、200m/分で塗工し、25℃×80%RT×2日間、エージングしたPET/VMPETの積層体については、80℃の環境下での剥離強度を25℃の場合と同様に求め、評価した。結果を表12に示す。
イソシアネート成分として、4,4’−MDIタイプのA−(4)を使用した実施例8に比して、4,4’−MDIと2,4’−MDIとの併用タイプであるA−(6)〜A−(9)を使用した実施例20〜23及び、4,4’−MDIとTDIとの併用タイプであるA−(10)〜A−(13)を使用した実施例24〜27は、50℃、200m/分の塗工条件における外観がより優れる。
実施例23はイソシアネート成分A−(9)を用いるものであり、イソシアネート成分A−(9)は反応生成物A1−(9)を用いるものである。反応生成物A1−(9)の形成に使用された2,4’−MDIは、イソシアネート成分(a2)100モル%中、70モル%である。
また、実施例27はイソシアネート成分A−(13)を用いるものであり、イソシアネート成分A−(13)は反応生成物A1−(13)を用いるものである。反応生成物A1−(13)の形成に使用されたTDIは、イソシアネート成分(a2)100モル%中、70モル%である。
そのため、イソシアネート成分(a2)100モル%中、4,4’−MDIを40〜60モル%含むイソシアネート成分(a2)を用いてなる反応生成物A−(6)、A−(7)、A−(8)、A−(10)、A−(11)、A−(12)を含む、実施例20、21、22、24、25、26の方が、前記実施例23、27よりも、硬化し易くなるので、エージング1日における接着強度が大きくなる。
表13に示すようにイソシアネート成分と種々の水酸基成分を所定の割合で用いた以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。
以下、実施例20〜27と同様に、PET/VMCPPの積層体、およびPET/VMPETの積層体を得、同様に評価した。結果を表13に示す。
実施例28、29、30、32、21は、ポリエステルジオール(b1)の量が水酸基成分(B)中の60質量%以上なので、60質量%未満の実施例34に比して、接着力、外観が優れている。
表14に示すようにイソシアネート成分と種々の水酸基成分を所定の割合で用いた以外は、実施例1と同様に操作して無溶剤型接着剤組成物を得た。
実施例1と同様の条件(接着剤の塗工条件:60℃、200m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間)にて、積層構成:PET/VMCPPの積層体を得た。
VMCPPの代わりにVMPETを用い、接着剤の塗工条件:60℃または50℃、200m/分または250m/分、2g/m2、エージング条件:25℃×80%RT×1日間、または2日間にて、積層構成:PET/VMPETの積層体を得た。
60℃、200m/分、2g/m2で塗工し、25℃×80%RT×1日間、エージングしたPET/VMPETの積層体について実施例1と同様にして、接着力と塗装外観を評価した。
60℃、250m/分、50℃、200m/分、または50℃、250m/分で塗工し、25℃×80%RT×1日間、エージングしたPET/VMPETの積層体については、外観を実施例1と同様にして評価した。
さらに、60℃、200m/分で塗工し、25℃×80%RT×2日間、エージングしたPET/VMPETの積層体については、80℃の環境下での剥離強度を25℃の場合と同様に求め、評価した。結果を表14に示す。
なお、クルードMDIを含まない比較例7は、塗工条件によらず外観が悪く、比較例8に示すように前記粒子(C)を含有しても外観が改善されることはなかった。また、クルードMDIは含むが特定の反応生成物を含まない比較例9は、外観は良好であるが、十分な接着力を確保できない。
Claims (17)
- ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)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(A)が、下記(i)〜(iv)の全てを満たし、
(i)前記ポリイソシアネート成分(A)が、下記成分(A1)とクルードMDI(A2)とを含む。
(ii)成分(A1)が、ポリエーテルポリオール(a1)を必須とするポリオールとイソシアネート成分(a2)とを、ポリオール中の水酸基に対しイソシアネート基過剰の条件下で反応させてなる、ウレタンプレポリマーを必須とし、未反応のイソシアネート成分(a2)を含み得る。
(iii)前記イソシアネート成分(a2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを必須として含み、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートをさらに含み得る。
(iv)クルードMDI(A2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、および2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のMDIモノマーと、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネートとを含有し、イソシアネート基含有率が33質量%未満である。
前記ポリオール成分(B)が、数平均分子量500以上、3,000以下のポリエステルジオール(b1)を必須とし、
更に数平均分子量50以上、400未満のジオール(b2)、数平均分子量50以上、500未満のトリオール(b3)、および数平均分子量400以上、1000未満のポリエーテルジオール(b4)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、ポリオール組成物である、
接着剤組成物。 - ポリオール成分(B)中の水酸基モル数を100モルとした場合、ポリイソシアネート成分(A)中のイソシアネート基のモル数が120モル以上、300モル以下であり、
ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)との合計100質量%中に含まれる、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートの合計量が4〜15質量%である、請求項1記載の接着剤組成物。 - ポリイソシアネート成分(A)のイソシアネート基含有率が10質量%以上、30質量%未満である、請求項1または2記載の接着剤組成物。
- ポリイソシアネート成分(A)100質量%中に含まれる、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートの合計量が10〜55質量%である、請求項1〜3いずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 成分(A1)のイソシアネート基含有率が10質量%以上〜18質量%未満である、請求項1〜4いずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 成分(A1)の形成に使用される、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートそれぞれの割合が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートの合計100モル%中、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが40モル%以上、100モル%以下、
2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが0モル%以上、60モル%未満、
トリレンジイソシアネートが0モル%以上、60モル%未満である、
請求項1〜5いずれか1項に記載の接着剤組成物。 - クルードMDI(A2)のイソシアネート基含有率が25質量%以上、33質量%未満である、請求項1〜6いずれか1項に記載の接着剤組成物。
- クルードMDI(A2)100質量%中に含まれるポリメチレンポリフェニレンイソシアネートが50〜70質量%である、請求項1〜7いずれか1項に記載の接着剤組成物。
- ポリオール成分(B)100質量%中に、
ポリエステルジオール(b1)を60質量%以上、99質量%以下、
ジオール(b2)とトリオール(b3)とポリエーテルジオール(b4)とを合わせて1質量%以上、40質量%以下含む、請求項1〜8いずれか1項に記載の接着剤組成物。 - 平均粒子径が1×10-4mm以上、4×10-4mm以下の粒子(C)をさらに含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)との合計100質量部に対して、平均粒子径が1×10-4mm以上、4×10-4mm以下の粒子(C)を0.01〜10質量部含む、請求項10記載の接着剤組成物。
- 無溶剤型である請求項1〜11のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 包装材形成用ラミネート用接着剤であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 請求項1〜13いずれか1項に記載の接着剤組成物を用いて少なくとも2つのシート状基材を積層してなる積層体。
- 請求項1〜14いずれか1項に記載の接着剤組成物を第1のシート状基材に塗布して接着剤層を形成し、前記接着剤層に第2のシート状基材を重ね合わせ、両シート状基材の間に位置する前記接着剤層を硬化する積層体の製造方法。
- ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合する接着剤組成物の製造方法であって、
前記ポリイソシアネート成分(A)が、下記(i)〜(iv)の全てを満たし、
(i)前記ポリイソシアネート成分(A)は、下記成分(A1)とクルードMDI(A2)との混合により得られる。
(ii)成分(A1)は、ポリエーテルポリオール(a1)を必須とするポリオールとイソシアネート成分(a2)とを、ポリオール中の水酸基に対しイソシアネート基過剰の条件下で反応させてなり、ウレタンプレポリマーを必須とし、未反応のイソシアネート成分(a2)を含み得る。
(iii)前記イソシアネート成分(a2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを必須として含み、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のイソシアネートをさらに含み得る。
(iv)クルードMDI(A2)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、および2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも一種のMDIモノマーと、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネートとを含有し、イソシアネート基含有率が33質量%未満である。
前記ポリオール成分(B)が、数平均分子量500以上、3,000以下のポリエステルジオール(b1)を必須とし、
更に数平均分子量50以上、400未満のジオール(b2)、数平均分子量50以上、500未満のトリオール(b3)、および数平均分子量400以上、1000未満のポリエーテルジオール(b4)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、ポリオール組成物である、
接着剤組成物の製造方法。 - 未反応の、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートとの合計が10〜55質量%である、成分(A1)と、クルードMDI(A2)との混合により得られるポリイソシアネート成分(A)を、
ポリオール成分(B)と配合する、請求項16記載の接着剤組成物の製造方法。
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