JP5831778B2 - 水蒸気バリア用樹脂組成物、接着剤、及びコーティング剤 - Google Patents

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Description

本発明は、接着力、水蒸気バリア性に優れる水蒸気バリア用樹脂組成物、接着剤、及びコーティング剤に関する。
食品や飲料等の包装に代表的に用いられる包装材料は、様々な流通、冷蔵等の保存や加熱殺菌などの処理等から内容物を保護するため、強度や割れにくさ、耐レトルト性、耐熱性といった機能ばかりでなく、内容物を確認できるよう透明性に優れるなど多岐に渡る機能が要求されている。
その一方で、ヒートシールにより袋を密閉する場合には、熱加工性に優れる無延伸のポリオレフィン類フィルムが必須であるが、無延伸ポリオレフィンフィルムには包装材料として不足している機能も多い。特に内容物の品質保持及び内容量保持という目的から高いバリア性が特に要求されている。このようなバリア包装材料は、通常、異種のポリマー材料、無機材料を積層させた複合フレキシブルフィルムとして用いられている。
バリア機能を多層フィルムに付与する際、内層(シーラント側)に用いる無延伸ポリオレフィンフィルム類にコーティングや蒸着によりバリア機能を付与することが困難である。そのため、外層側に用いている各種フィルム(ポリエチレンテレフタレート(以下PETと略す)等のポリエステル系樹脂や、ポリアミド樹脂、延伸ポリオレフィン樹脂)にバリア機能を付与することが多い。
これらの外層側フィルムにコーティングによりバリア機能を付与する場合、バリアコーティング材料としては、耐レトルト性及びガス又は水蒸気バリア性の高い塩化ビニリデンが多用されてきたが、廃棄の焼成時にダイオキシンが発生する等の問題がある。また、ポリビニルアルコール樹脂やエチレン−ポリビニルアルコール共重合体をバリアコーティング材料として用いた場合酸素バリア性は高いが、水蒸気バリア性が著しく低下する問題があった。また、シリカやアルミナ等の金属酸化物の蒸着層をガスバリア層として設けたフィルムは高価な上、柔軟性に乏しく、クラック、ピンホールによりガスバリア性能がばらつく問題がある。
特許文献1には、水蒸気バリア性を有するシートとして、環状オレフィンを樹脂組成に含む水蒸気バリア性、耐衝撃性、剛性及び耐熱性に優れたシート及びそのシートで形成された容器が記載されている。
特許文献2には、塩化ビニリデン系共重合体を含有するフィルム又はシートである材料が記載されている。
特許文献3には、トリシクロデカン骨格を有する材料に関して、縮合型脂環式構造を有するマレイミド化合物を使用した例があり、得られるシール剤に水蒸気バリア性を付与できることが記載されている。
特許文献4には、透明無機蒸着フィルム用接着剤、アンカーコート剤として、ポリウレタンを開発し、ポリウレタン原料としてポリエステルポリオールを使用しており、グリコール成分としてトリシクロデカンジメタノールを使用することが記載されている。
特許文献5には、ガスバリア性が低下しにくいコーティング剤について記載されており、当該コーティング剤は、ポリエステル樹脂を含有しており、ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸成分とグリコール成分を主成分とするポリエステル樹脂であって、グリコール成分としてトリシクロデカンジメタノールを使用することが記載されている。
特開2001−316558号公報 特開2011−212983号公報 特開2006−176576号公報 特開2006−213860号公報 特開2012−001636号公報
本発明が解決しようとする課題は、接着力、水蒸気バリア性に優れる樹脂組成物、該樹脂組成物を用いた水蒸気バリア用接着剤、及びコーティング剤を提供することにある。
本発明は、特定の脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる、水蒸気バリア用樹脂組成物、該樹脂組成物を用いた接着剤、及びコーティング剤に関する。
本発明は以下の各項目から構成される。
1.脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる、水蒸気バリア用樹脂組成物、
2.1.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物と水酸基を有する樹脂を含有する水蒸気バリア用樹脂組成物、
3.前記脂環骨格の占める割合が10質量%以上である1.又は2.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
4.前記脂環骨格が、トリシクロアルカンである1.〜3.の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
5.前記トリシクロアルカンが、トリシクロデカンである4.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
6.前記水酸基を有する樹脂が、酸価が2(mgKOH/g)以下、水酸基価が40(mgKOH/g)以上である、2.〜5.の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
7.前記水酸基を有する樹脂が、3官能以上の多価アルコールと芳香族多塩基酸若しくは脂環族多塩基酸、又はそれらの無水物から得られるポリエステル樹脂である、2.〜6.の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
8.前記芳香族多塩基酸がオルト配向芳香族ジカルボン酸又はその無水物である7.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
9.前記水酸基を有する樹脂が、一般式(1)で表されるポリエステルポリオールである2.〜6.の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
Figure 0005831778
(式(1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は一般式(2)
Figure 0005831778
(式(2)中、nは1〜5の整数を表し、Xは、置換基を有してもよい1,2−フェニレン基、1,2−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、2,3−アントラキノンジイル基、及び2,3−アントラセンジイル基から成る群から選ばれるアリーレン基を表し、Yは炭素原子数2〜6のアルキレン基を表す)で表される基を表す。但し、R〜Rのうち少なくとも一つは、一般式(2)で表される基を表す。)
10.前記一般式(1)で表されるポリエステルポリオールのグリセロール残基を、酸素バリア性ポリエステル樹脂組成物中に5質量%以上含有する9.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物、
11.1.〜10.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物を用いた水蒸気バリア用接着剤、
12.1.〜10.に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物を用いた水蒸気バリア用コーティング剤。
本発明により、接着力、水蒸気バリア性に優れる樹脂組成物を提供することができ、さらに当該樹脂組成物を用いた水蒸気バリア用接着剤、及びコーティング剤を提供することができる。
本発明で使用する水蒸気バリア用樹脂組成物は、脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる。
さらに、水蒸気バリア用樹脂組成物は水酸基を有する樹脂組成物を含んでもよい。
(脂環骨格を有するジオール)
本発明の水蒸気バリア用樹脂組成物に用いられるジオールは、脂環骨格を有することに特徴があり、当該ジオールを用いることにより水蒸気バリア性を発揮させることが可能となる。本発明で使用される脂環骨格を有するジオールは、水蒸気バリア性を発揮させ、2官能イソシアネートと反応するものであれば、特に限定はない。
本発明のジオールにおける脂環骨格は、縮合脂環構造を有するトリシクロアルカンを好ましい脂環骨格として挙げることができる。
トリシクロアルカンとしては、例えば、トリシクロノナン、トリシクロノネン、トリシクロデカン、トリシクロデセン、トリシクロウンデカン、トリシクロドデカン、トリシクロテトラデカン、トリシクロペンタデカン、トリシクロヘキサデカン等を挙げることができるが、トリシクロデカンが好ましい。
脂環骨格を有するジオールとしては、前記のトリシクロアルカンの骨格に水酸基を2個有するものであれば、特に限定はなく、例えば、トリシクロノナンジメタノール、トリシクロノネンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデセンジメタノール、トリシクロウンデカンジメタノール、トリシクロドデカンジメタノール、トリシクロテトラデカンジメタノール、トリシクロペンタデカンジメタノール、トリシクロヘキサデカンジメタノール等を挙げることができる。
また、上記脂環骨格を有するジオールと2塩基酸とを反応させて得られるポリエステルポリオールをジオールとして用いることも出来る。
2塩基酸としては、カルボン酸を有するものであれば特に限定はなく、後述の水酸基を有するポリエステル樹脂に例示したものが使用可能である。
(2官能イソシアネート)
本発明で使用される2官能イソシアネートは、前記ジオールの水酸基と反応しうるイソシアネートであれば特に限定はなく、公知のジイソシアネート化合物を使用できる。
2官能イソシアネート化合物としては、芳香族、脂環族、脂肪族のジイソシアネートを用いることができ、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート或いはこれらのイソシアネート化合物の3量体、およびこれらのイソシアネート化合物の過剰量と、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、メタキシリレンアルコール、1,3−ビスヒドロキシエチルベンゼン、1,4−ビスヒドロキシエチルベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、エリスリトール、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メタキシリレンジアミンなどの低分子活性水素化合物およびそのアルキレンオキシド付加物、各種ポリエステル樹脂類、ポリエーテルポリオール類、ポリアミド類の高分子活性水素化合物などと反応させて得られるアダクト体が挙げられる。
イソシアネート化合物は、ブロック化イソシアネートであってもよい。イソシアネートブロック化剤としては、例えばフェノール、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、ニトロフェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなそのオキシム類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、エチレンクロルヒドリン、1,3−ジクロロ−2−プロパノールなどのハロゲン置換アルコール類、t−ブタノール、t−ペンタノール、などの第3級アルコール類、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピロラクタムなどのラクタム類が挙げられ、その他にも芳香族アミン類、イミド類、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル、マロン酸エチルエステルなどの活性メチレン化合物、メルカプタン類、イミン類、尿素類、ジアリール化合物類重亜硫酸ソーダなども挙げられる。ブロック化イソシアネートは上記イソシアネート化合物とイソシアネートブロック化剤とを公知慣用の適宜の方法より付加反応させて得られる。
中でも、良好なバリア性を得る為には、メタキシレンジイソシアネート、又はメタキシレンジイソシアネートと分子内に少なくとも2個以上の水酸基を有する多価アルコールとの反応生成物が好ましい。
本発明の前記脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる樹脂組成物は、水蒸気バリア性を有するので、水蒸気バリア用樹脂組成物として水蒸気バリア用接着剤等への利用が可能である。
(その他ポリイソシアネート成分)
本発明を損なわない範囲で脂環骨格を有さない公知慣用の2官能以上のイソシアネート、ポリイソシアネートを使用してもよい。たとえば、脂肪族イソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマージイソシアネート、芳香族環を持つイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、あるいはこれらのイソシアネート化合物の3量体、およびこれらのイソシアネート化合物の過剰量と、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの低分子活性水素化合物または各種ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリアミド類の高分子活性水素化合物などと反応させて得られる末端イソシアネート基含有化合物が挙げられる。中でも骨格の一部に芳香族環を含有するとガスバリア性を損なわない観点から特に好ましい。特に、水酸基を有する樹脂が直鎖型の樹脂である場合に、3価以上のポリイソシアネートを併用することで、耐熱性や、耐摩耗性を付与することができることから好ましい。これらの3官能化のための分岐構造を付与する骨格としては、アロファネート、ヌレート、ビュレット、アダクト体が挙げられる。本発明ではいずれの3官能化部分の構造をもつポリイソシアネートを用いてもよいが、中でもヌレート骨格はコーティング塗膜に乾燥後の粘着性がでにくくコーティング材に適しているため特に好ましく用いられる。
(水酸基を有する樹脂)
本発明では、前記脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる樹脂組成物に水酸基を有する樹脂を含有させた樹脂組成物も水蒸気バリア性樹脂組成物として利用が可能である。
水酸基を有する樹脂としては、酸価が2(mgKOH/g)以下、水酸基価が40(mgKOH/g)以上であるポリエステル樹脂が好適であり、当該樹脂は、3官能以上の多価アルコールと芳香族多塩基酸若しくは脂環族多塩基酸、又はそれらの無水物から得られるポリエステル樹脂(以下、ポリエステル樹脂)であることに特徴を有する。
水酸基を有する樹脂として本発明で使用するポリエステル樹脂は、3官能以上の多価アルコールに芳香族多塩基酸若しくは脂環族多塩基酸、又はそれらの無水物を反応させることにより得られるポリエステル樹脂である。
ポリエステルを合成する際に、3官能以上の多価アルコールにより分岐構造を導入する場合には、三価以上の多価アルコールを少なくとも一部に有する必要がある。これらの化合物としてはグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,2,4−ブタントリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスルトール等があげられるが、合成時のゲル化を防ぐ為には三価以上の多価アルコールとしては三価アルコールが好ましい。
これ以外の成分として本発明では前述の3官能以上の多価アルコール成分は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の3官能以上の多価アルコール成分を共重合させてもよい。具体的には、脂肪族ジオールとしては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、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、芳香族多価フェノールとして、ヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、ナフタレンジオール、ビフェノール、ビスフェノールA、ヒスフェノールF、テトラメチルビフェノールや、これらのエチレンオキサイド伸長物、水添化脂環族を例示することができる。
(多塩基酸、又はそれらの無水物)
本発明で使用する多塩基酸成分としては、以下のものを挙げることができる。
脂肪族多塩基酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等を、脂環族多塩基酸としては1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等を、芳香族多塩基酸としては、オルトフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸及びこれらジカルボン酸の無水物或いはエステル形成性誘導体;p−ヒドロキシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸及びこれらのジヒドロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等の多塩基酸を単独で或いは二種以上の混合物で使用することができる。また、これらの酸無水物も使用することができる。中でも、バリア性を得る為にはコハク酸、マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,2−シクロヘキシルジカルボン酸、4−メチル−1,2−シクロヘキシルジカルボン酸、オルトフタル酸、オルトフタル酸の酸無水物、イソフタル酸が好ましく、更にはオルトフタル酸及びその酸無水物がより好ましい。
本発明で使用する多塩基酸には、ベンゼン環、シクロへキサン環を有するものが好ましく、特に好ましくはオルトフタル酸及びその無水物、1,2−シクロへキシルジカルボン酸を挙げることができる。
該オルトフタル酸、1,2−シクロへキシルジカルボン酸及びその無水物骨格は非対称構造である。従って、得られるポリエステルの分子鎖の回転抑制が生じると推定され、これによりガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れると推定される。
また、この非対称構造に起因して非結晶性を示し、十分な基材密着性が付与され、接着力とガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れると推定される。さらにドライラミネート接着剤として用いる場合には必須である溶媒溶解性も高いことで取扱い性にも優れる特徴を持つ。また、ベンゼン環を水素添加したシクロヘキサン骨格を含有する多塩基酸を用いた場合には疎水性が向上し、水蒸気の溶解度を低下させることができるため、好ましく用いることができる。
ポリエステル樹脂を合成する際に、多塩基酸成分により分岐構造を導入する場合には、三価以上のカルボン酸を少なくとも一部に有する必要がある。これらの化合物としては、トリメリット酸およびその酸無水物、ピロメリット酸及びその酸無水物等があげられるが、合成時のゲル化を防ぐ為には三価以上の多塩基酸としては三価カルボン酸が好ましい。
(多塩基酸 その他の成分)
これ以外の成分として本発明のポリエステル樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲において、他の多塩基酸成分を共重合させてもよい。具体的には、脂肪族多塩基酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等を、不飽和結合含有多塩基酸としては、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸等を、脂環族多塩基酸としては1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等を、芳香族多塩基酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸及びこれらジカルボン酸の無水物或いはエステル形成性誘導体;p−ヒドロキシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸及びこれらのジヒドロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等の多塩基酸を単独で或いは二種以上の混合物で使用することができる。中でも、コハク酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、イソフタル酸が好ましい。
次に、本発明の水酸基を有する樹脂は、前記3官能以上の多価アルコールに、芳香族多塩基酸若しくは脂環族多塩基酸、又はそれらの無水物と3官能以上の多価アルコールの水酸基と反応させることにより得ることができる。3官能以上の多価アルコールと多塩基酸、又はその酸無水物との比率は反応後の樹脂の水酸基が2個以上必要であることより、多塩基酸、又はその酸無水物は3官能以上の多価アルコールの水酸基の1/3以下と反応させることが好ましい。ここで用いられる多塩基酸、又はその酸無水物に制限はないが、多塩基酸、又はその酸無水物と3官能以上の多価アルコールとの反応時のゲル化を考慮すると、二価或いは三価のカルボン酸無水物を使用することが好ましい。二価のカルボン酸無水物としては無水コハク酸、無水マレイン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、無水フタル酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水物等が使用でき、三価のカルボン酸無水物としてはトリメリット酸無水物等が使用できる。
前記水酸基を有する樹脂は、酸価が2(mgKOH/g)以下、水酸基価が40(mgKOH/g)以上であることに特徴を有する。
水酸基価が、40mgKOH/gより小さいと、水酸基と反応させる本発明の脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られる水蒸気バリア樹脂化合物の全硬化性組成物に占める割合が少なくなるため、良好なガスバリア性が得られない。
酸価が2mgKOH/gよりも高い場合、水酸基よりもイソシアネートとの反応性に劣るカルボン酸基がフィルムへの塗工後のエージング後にも未架橋反応のまま残る恐れがあることから良好なバリア性、密着性・接着性が得られない。
本発明の水酸基を有する樹脂として、更に、一般式(1)で表されるグリセロール骨格を有するポリエステルポリオールを挙げることができる。
Figure 0005831778
(式(1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は一般式(2)
Figure 0005831778
(式(2)中、nは1〜5の整数を表し、Xは、置換基を有してもよい1,2−フェニレン基、1,2−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、2,3−アントラキノンジイル基、及び2,3−アントラセンジイル基から成る群から選ばれるアリーレン基を表し、Yは炭素原子数2〜6のアルキレン基を表す)で表される基を表す。但し、R〜Rのうち少なくとも一つは、一般式(2)で表される基を表す。)
前記一般式(1)において、R、R及びRの少なくとも1つは前記一般式(2)で表される基である必要がある。中でも、R、R及びR全てが前記一般式(2)で表される基であることが好ましい。
また、R、R及びRのいずれか1つが前記一般式(2)で表される基である化合物と、R、R及びRのいずれか2つが前記一般式(2)で表される基である化合物と、R、R及びRの全てが前記一般式(2)で表される基である化合物の、いずれか2つ以上の化合物が混合物となっていてもよい。
Xは、1,2−フェニレン基、1,2−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、2,3−アントラキノンジイル基、及び2,3−アントラセンジイル基から成る群から選ばれ、置換基を有していてもよいアリーレン基を表す。Xが置換基によって置換されている場合、1又は複数の置換基で置換されていてもよく、該置換基は、X上の、遊離基とは異なる任意の炭素原子に結合している。該置換基としては、クロロ基、ブロモ基、メチル基、エチル基、i−プロピル基、ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、フェニルチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、フタルイミド基、カルボキシル基、カルバモイル基、N−エチルカルバモイル基、フェニル基又はナフチル基等が挙げられる。
前記一般式(2)において、Yは、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ネオペンチレン基、1,5−ペンチレン基、3−メチル−1,5−ペンチレン基、1,6−ヘキシレン基、メチルペンチレン基、ジメチルブチレン基等の、炭素原子数2〜6のアルキレン基を表す。Yは、中でも、プロピレン基、エチレン基が好ましくエチレン基が最も好ましい。
前記一般式(1)で表されるグリセロール骨格を有するポリエステル樹脂化合物は、グリセロールと、カルボン酸がオルト位に置換された芳香族多価カルボン酸又はその無水物と、多価アルコール成分とを必須成分として反応させて得る。
カルボン酸がオルト位に置換された芳香族多価カルボン酸又はその無水物としては、オルトフタル酸又はその無水物、ナフタレン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、ナフタレン1,2−ジカルボン酸又はその無水物、アントラキノン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、及び2,3−アントラセンカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。これらの化合物は、芳香環の任意の炭素原子に置換基を有していても良い。該置換基としては、クロロ基、ブロモ基、メチル基、エチル基、i−プロピル基、ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、フェニルチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、フタルイミド基、カルボキシル基、カルバモイル基、N−エチルカルバモイル基、フェニル基又はナフチル基等が挙げられる。
また、多価アルコール成分としては炭素原子数2〜6のアルキレンジオールが挙げられる。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5−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、メチルペンタンジオール、ジメチルブタンジオール等のジオールを例示することができる。
なお、本願においてグリセロール骨格の含有量は、本願のガスバリア性接着剤用有機樹脂組成物全固形分の質量に対して、前記一般式(1)におけるR〜Rを除いた残基(C=89.07)がどのくらい含まれるかを、下記式を用いて計算する。
Figure 0005831778
P:グリセロール骨格を有する樹脂を表す。
本発明では、高いバリア性を発現するため、バリア性接着剤用有機樹脂組成物中に5質量%以上のグリセロール残基を有することが好ましい。
本願において縮合脂環骨格の含有量は、本願のガスバリア性接着剤/コーティング剤用有機樹脂組成物全固形分の質量に対して、縮合脂環がどのくらい含まれるかを、下記式を用いて計算する。
Figure 0005831778
B:縮合脂環骨格の分子量を表し、トリシクロデカンであれば136.23 g/mol
Q:縮合脂肪環骨格を有する樹脂を表す。
例えば、TCDDMとXDIを1対2(モル比)で反応させてなるポリイソシアネートの場合、
Q1分子中に含まれる縮合脂環骨格モル数=1、B=136.23、Qの数平均分子量=572.65より、23.16%と計算される。
本願において縮合脂環を除く脂環骨格の含有量は、本願のガスバリア性接着剤/コーティング剤用有機樹脂組成物全固形分の質量に対して、脂環骨格がどのくらい含まれるかを、下記式を用いて計算する。
Figure 0005831778
C:脂環骨格の分子量を表し、シクロヘキサン環であれば84.16g/mol
R:脂肪環骨格を有する樹脂を表す
TCDMH Mn640 1モルとXDI2モルとからなるポリイソシアネートの場合、
R 1分子中に含まれる脂環骨格モル数=1.3354 C=84.16 Rの数平均分子量=1016より、11.06%と計算される。
水蒸気バリア樹脂組成物中に占める縮合脂環構造の割合が10w%以上且つ硬化性樹脂組成全重量中の有機樹脂組成全重量に占める脂環構造(縮合脂環構造も含む)の割合が10%以上であると、優れた水蒸気バリア性を発揮するので好ましく、更に好ましくは20%以上である。
次に、前記ポリエステル樹脂の合成は、公知慣用の方法を用いて行うことができる(詳細は実施例を参照)。
前記水蒸気バリア樹脂組成物と前記水酸基を有する樹脂とは、各々のイソシアネートと水酸基とが0.5/1〜10/1(モル当量比)となるように配合することが好ましく、より好ましくは5/1〜1/1である。該範囲を超えてイソシアネートが過剰な場合、余剰なイソシアネートが空気中の水分と反応することで生成する炭酸ガスによって途膜中で発泡し塗膜外観を悪くする恐れがある。一方、硬化剤成分が不足の場合には基材フィルムへの接着強度不足のおそれがある。
前記水蒸気バリア樹脂組成物は、その種類に応じて選択された公知の促進剤を併用することもできる。例えば接着促進剤としては、加水分解性アルコキシシラン化合物等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系等のカップリング剤、エポキシ樹脂等が挙げられる。シランカップリング剤やチタネート系カップリング剤は、各種フィルム材料に対する接着剤を向上させる意味でも好ましい。
(その他の成分)
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、接着力およびバリア性を損なわない範囲で、各種の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、アルミニウムフレーク、ガラスフレークなどの無機充填剤、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等)、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、着色剤、フィラー、結晶核剤等が例示できる。
(板状無機化合物)
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物では、板状無機化合物を含有してもよい。
本発明で用いられる板状無機化合物は形状が板状であることによりラミネート強度とバリア性が向上する特徴がある。板状無機化合物の層間の電荷はバリア性に直接大きく影響しないが、樹脂組成物に対する分散性が、イオン性無機化合物、或いは水に対して膨潤性無機化合物では大幅に劣り、添加量を増加させると樹脂組成物の増粘やチキソ性となることより塗工適性が課題となる。これに対して、無電荷(非イオン性)、或いは水に対して非膨潤性の場合は、添加量を増加させても、増粘やチキソ性となり難く塗工適性が確保できる。本発明で使用される板状無機化合物としては、例えば、含水ケイ酸塩(フィロケイ酸塩鉱物等)、カオリナイト−蛇紋族粘土鉱物(ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト等、アンチゴライト、クリソタイル等)、パイロフィライト−タルク族(パイロフィライト、タルク、ケロライ等)、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、スチブンサイト等)、バーミキュライト族粘土鉱物(バーミキュライト等)、雲母又はマイカ族粘土鉱物(白雲母、金雲母等の雲母、マーガライト、テトラシリリックマイカ、テニオライト等)、緑泥石族(クッケアイト、スドーアイト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイト等)、ハイドロタルサイト、板状硫酸バリウム、ベーマイト、ポリリン酸アルミニウム等が挙げられる。これらの鉱物は天然粘土鉱物であっても合成粘土鉱物であってもよい。無機層状化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用される。
また、本発明で用いられる板状無機化合物は、層間電化を持たない非イオン性であることが好ましい。
このような板状無機化合物としては、例えば、カオリナイト−蛇紋族粘土鉱物(ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト等、アンチゴライト、クリソタイル等)、パイロフィライト−タルク族(パイロフィライト、タルク、ケロライ等)等を挙げることができる。
また、本発明で用いられる板状無機化合物は、水に対して非膨潤性であることが好ましい。
このような板状無機化合物としては、例えば、カオリナイト−蛇紋族粘土鉱物(ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト等、アンチゴライト、クリソタイル等)、パイロフィライト−タルク族(パイロフィライト、タルク、ケロライ等)、雲母又はマイカ族粘土鉱物(白雲母、金雲母等の雲母、マーガライト、テトラシリリックマイカ、テニオライト等)、緑泥石族(クッケアイト、スドーアイト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイト等)、ハイドロタルサイト、板状硫酸バリウム等を挙げることができる。
本発明での平均粒径とは、ある板状無機化合物の粒度分布を光散乱式測定装置で測定した場合の出現頻度が最も高い粒径を意味する。本発明で用いる板状無機化合物での平均粒径は特に限定はないが、好ましくは0.1μm以上であり、更に好ましくは1μm以上である。平均粒径が0.1μm以下であると、長辺の長さが短いことにより、分子の迂回経路が長くならずにバリア能を向上させにくい問題や接着力を向上させにくい問題が生じる。平均粒径の大きい側は特に限定されない。塗工の方法により大きな板状無機化合物を含有することで塗工面にスジ等の欠陥が生じる場合は、好ましくは平均粒径100μm以下、更に好ましくは20μm以下の材料を用いると良い。
本発明で使用される板状無機化合物のアスペクト比はガスの迷路効果によるバリア能の向上のためには高い方が好ましい。具体的には3以上が好ましく、更に好ましくは10以上、最も好ましくは40以上である。
本発明で使用される無機化合物を樹脂組成物或いは水蒸気バリア性接着剤樹脂組成物に分散させる方法としては公知の分散方法が利用できる。例えば、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントコンディショナー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、ナノミル、SCミル、ナノマイザー等を挙げることができ、更により好ましくは、高い剪断力を発生させることのできる機器として、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、二本ロール、三本ロール等が上げられる。これらのうちの1つを単独で用いてもよく、2種類以上装置を組み合わせて用いてもよい。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は水蒸気以外のガスを遮断することもできる。対象となるガスとしては、酸素、アルコール、不活性ガスおよび揮発性有機物(香り)等があげられる。
(接着剤の形態)
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、溶剤型又は無溶剤型のいずれの形態であってもよい。溶剤型の場合、溶剤はポリエステルポリオール及び硬化剤の製造時に反応媒体として使用してもよい。更に塗装時に希釈剤として使用される。使用できる溶剤としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチレンクロリド、エチレンクロリド等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホアミド等が挙げられる。これらのうち通常は酢酸エチルやメチルエチルケトンを使用するのが好ましい。また、無溶剤で使用する場合は必ずしも有機溶剤に可溶である必要は無いと考えられるが、合成時の反応釜の洗浄やラミネート時の塗工機等の洗浄を考慮すると、有機溶剤に対する溶解性が必要である。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、基材フィルム等に塗工して使用することができる。塗工方法としては特に限定はなく公知の方法で行えばよい。例えば粘度が調整できる溶剤型の場合は、グラビアロール塗工方式等で塗布することが多い。グラビアコーターにて塗工する場合には、ザーンカップ粘度計の3番を使用した際にカップから塗工液が切れるまでの時間が12秒から16秒の範囲に収まるようにして塗工する場合が多い。また無溶剤型で、室温での粘度が高くグラビアロール塗工が適さない場合は、加温しながらロールコーターで塗工することもできる。ロールコーターを使用する場合は、本発明の接着剤の粘度が500〜2500mPa・s程度となるように室温〜120℃程度まで加熱した状態で、塗工することが好ましい。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、水蒸気バリア性接着剤として、ポリマー、紙、金属などに対し、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性を必要とする各種用途の接着剤として使用できる。
以下具体的用途の1つとしてフィルムラミネート用接着剤について説明する。
本発明の接着剤は、フィルムラミネート用接着剤として使用できる。ラミネートされた積層フィルムは、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れるため、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性積層フィルムとして使用できる。
本発明で使用する積層用のフィルムは、特に限定はなく、所望の用途に応じた熱可塑性樹脂フィルムを適宜選択することができる。例えば食品包装用としては、PETフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリエチレンフィルム(LLDPE:低密度ポリエチレンフィルム、HDPE:高密度ポリエチレンフィルム)やポリプロピレンフィルム(CPP:無延伸ポリプロピレンフィルム、OPP:二軸延伸ポリプロピレンフィルム)等のポリオレフィンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム等が挙げられる。これらは延伸処理を施してあってもよい。延伸処理方法としては、押出成膜法等で樹脂を溶融押出してシート状にした後、同時二軸延伸或いは逐次二軸延伸を行うことが一般的である。また逐次二軸延伸の場合は、はじめに縦延伸処理を行い、次に横延伸を行うことが一般的である。具体的にはロール間の速度差を利用した縦延伸とテンターを用いた横延伸を組み合わせる方法が多く用いられる。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物を使用した接着剤は、同種または異種の複数の樹脂フィルムを接着してなる積層フィルム用の接着剤として好ましく使用できる。樹脂フィルムは、目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば包装材として使用する際は、最外層をPET、OPP、ポリアミドから選ばれた熱可塑性樹脂フィルムを使用し、最内層を無延伸ポリプロピレン(以下CPPと略す)、低密度ポリエチレンフィルム(以下LLDPEと略す)から選ばれる熱可塑性樹脂フィルムを使用した2層からなる複合フィルム、或いは、例えばPET、ポリアミド、OPPから選ばれた最外層を形成する熱可塑性樹脂フィルムと、OPP、PET、ポリアミドから選ばれた中間層を形成する熱可塑性樹脂フィルム、CPP、LLDPEから選ばれた最内層を形成する熱可塑性樹脂フィルムを使用した3層からなる複合フィルム、さらに、例えばOPP、PET、ポリアミドから選ばれた最外層を形成する熱可塑性樹脂フィルムと、PET、ナイロンから選ばれた第1中間層を形成する熱可塑製フィルムとPET、ポリアミドから選ばれた第2中間層を形成する熱可塑製フィルム、LLDPE、CPPから選ばれた最内層を形成する熱可塑性樹脂フィルムを使用した4層からなる複合フィルムは、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性フィルムとして、食品包装材として好ましく使用できる。
また、フィルム表面には、膜切れやはじきなどの欠陥のない接着層が形成されるように必要に応じて火炎処理やコロナ放電処理などの各種表面処理を施してもよい。
前記熱可塑性樹脂フィルムの一方に本発明の接着剤を塗工後、もう一方の熱可塑性樹脂フィルムを重ねてラミネーションにより貼り合わせることで、本発明の水蒸気バリア性積層フィルムが得られる。ラミネーション方法には、ドライラミネーション、ノンソルベントラミネーション、押出しラミネーション等公知のラミネーションを用いることが可能である。
ドライラミネーション方法は、具体的には、基材フィルムの一方に本発明の接着剤をグラビアロール方式で塗工後、もう一方の基材フィルムを重ねてドライラミネーション(乾式積層法)により貼り合わせる。ラミネートロールの温度は室温〜60℃程度が好ましい。
また、ノンソルベントラミネーションは基材フィルムに予め室温〜120℃程度に加熱しておいた本発明の接着剤を室温〜120℃程度に加熱したロールコーターなどのロールにより塗布後、直ちにその表面に新たなフィルム材料を貼り合わせることによりラミネートフィルムを得ることができる。ラミネート圧力は、10〜300kg/cm程度が好ましい。
押出しラミネート法の場合には、基材フィルムに接着補助剤(アンカーコート剤)として本発明の接着剤の有機溶剤溶液をグラビアロールなどのロールにより塗布し、室温〜140℃で溶剤の乾燥、硬化反応を行なった後に、押出し機により溶融させたポリマー材料をラミネートすることによりラミネートフィルムを得ることができる。溶融させるポリマー材料としては低密度ポリエチレン樹脂や直線状低密度ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂などのポリオレフィン系樹脂が好ましい。
また、本発明の水蒸気バリア性積層フィルムは、作製後エージングを行うことが好ましい。エージング条件は、硬化剤としてポリイソシアネートを使用する場合であれば、室温〜80℃で、12〜240時間の間であり、この間に接着強度が生じる。
本発明の接着剤はガスバリア性、特に水蒸気バリア性を有することを特徴としていることから、該接着剤により形成されるラミネートフィルムは、PVDCコート層やポリビニルアルコール(PVA)コート層、エチレン‐ビニルアルコール共重合体(EVOH)フィルム層、メタキシリレンアジパミドフィルム層、アルミナやシリカなどを蒸着した無機蒸着フィルム層などの一般に使用されているバリア性材料を使用することなく非常に高いレベルのバリア性が発現する。
本発明では、さらに高いバリア機能を付与するために、必要に応じてアルミニウム等の金属、或いはシリカやアルミナ等の金属酸化物の蒸着層を積層したフィルムや、ポリビニルアルコールや、エチレン・ビニールアルコール共重合体、塩化ビニリデン等のガスバリア層を含有するバリア性フィルムを併用してもよい。
(コーティング剤としての形態)
本発明のコーティング剤は公知汎用の有機溶剤に希釈して用いられる。溶剤はポリエステルポリオール及び硬化剤の製造時に反応媒体もしくは希釈溶剤として使用してもよい。更に塗装時に希釈剤として使用される。使用できる溶剤としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチレンクロリド、エチレンクロリド等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホアミド等が挙げられる。これらのうち通常は酢酸エチルやメチルエチルケトンを使用するのが好ましい。更に好ましくは、メチルエチルケトンが望ましい。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、基材フィルム等にコーティング剤として塗工して使用することができる。塗工方法としては特に限定はなく公知の方法で行えばよい。グラビアロール塗工方式等で塗布する場合には、ザーンカップ粘度計の3番を使用した際にカップから塗工液が切れるまでの時間が12秒から16秒の範囲に収まるようにして塗工することが望ましい。
本発明のコーティング材は、水蒸気バリア樹脂組成物を含有する。本発明で用いられる水蒸気バリア樹脂組成物は、水酸基を有する樹脂塗組み合わせることで少なくとも一部が反応し、ウレタン構造を含んでなる高極性部分を有する樹脂が得られることからポリマー鎖間を凝集させることでガスバリア機能を更に強化できる。また、本発明のコーティング材に用いる水蒸気バリア樹脂組成物は3官能以上の水酸基を有する樹脂と架橋することで、耐熱性や、耐摩耗性を付与することができる。
本発明の水蒸気バリア樹脂組成物は、水蒸気バリア性コーティング剤として、ポリマー、紙、金属などに対し、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性を必要とする各種用途のコーティング剤として使用できる。
本発明の水蒸気バリア性コーティング剤中に併用する水酸基を有する樹脂のTgは、15℃以上が好ましい。15度を下回ると、塗工後の乾燥で指蝕タックが残り、フィルム巻取り時にコーティング剤が裏移りしてしまう恐れがある。
以下具体的な用途として、フィルム用コーティング剤について説明する。
本発明のコーティング剤は、フィルム用コーティング剤として使用出来る。コーティングによって得られた積層フィルムは、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性にすぐれる為、特に水蒸気バリア積層フィルムとして使用できる。
本発明で使用する積層フィルムは特に限定はなく、前述の水蒸気バリア接着剤に用いられるフィルムを適宜使用可能である。
また、フィルム表面には膜切れやはじきなどの欠陥を防止する目的でコロナ処理ならびに雄アンダーコート剤塗布などの各種表面処理を施しても良い。
前記積層フィルム上にドライラミネート接着剤を塗工後もう一方のフィルムを重ねてラミネーションすることで水蒸気バリア積層フィルムを得ることが出来る。
ラミネーションの方法は前記本発明の接着剤と同様の方法を用いることが出来る。
本発明の水蒸気バリア積層フィルムは、前記水蒸気バリア接着剤と同様、作製後エージングを行なうことが好ましい。
次に、本発明を、実施例及び比較例により具体的に説明をする。例中断りのない限り、「部」「%」は質量基準である。
(合成例1 TCDDM/XDI=1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したトリシクロデカンジメタノール98.15部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量573、NCO%14.63(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物TCD/XDIを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のトリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、23.79%であった。
(合成例2 TCDDM/TDI=1/2)
合成例1のキシリレンジイソシアネート188.18部をトリレンジイソシアネート174.16部に置き換えた以外は実施例1と同様にして、数平均分子量545、NCO%15.43(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物TCD/TDIを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のトリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、25.01%であった。
(合成例3 TCDDM/XDI Mn1000)
合成例1のキシリレンジイソシアネート188.18部を138.68部に置き換えた以外は実施例1と同様にして、数平均分子量1000、NCO%8.40(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物TCD/XDI Mn1000を得た。
なお、本化合物に含まれる脂環骨格のトリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、28.32%であった。
(合成例4 TCDDM/TDI Mn1000)
合成例1のキシリレンジイソシアネート188.18部をトリレンジイソシアネート126.14部に置き換えた以外は実施例1と同様にして、数平均分子量1000、NCO%8.40(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物TCD/TDI Mn1000を得た。
なお、本化合物に含まれる脂環骨格のトリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、30.72%であった。
(合成例5 XDI変性TCD/MH Mn 1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、4−メチルヘキサヒドロ無水オルトフタル酸(MH)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)221部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.38mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/MH 640)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDMH 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。
発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/MHを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、30.57%、シクロへキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は10.60%であるから本化合物に含まれる脂環骨格の割合は41.17%であった。
(合成例6 TDI変性TCD/MH Mn1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、トリレンジイソシアネート(TDI)174.16部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDMH 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。
また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量988、NCO%8.50(樹脂固形分換算)のTDI変性TCD/MHを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、31.44%、シクロへキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は10.90%であるから本化合物に含まれる脂環骨格の割合は42.34%であった。
(合成例7 XDI変性TCD/HH Mn 1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、ヘキサヒドロ無水オルトフタル酸(HH)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)241部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.50mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/HH 640)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDHH 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/HHを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、31.30%、シクロへキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は11.05%であるから本化合物に含まれる脂環骨格の割合は42.35%であった。
(合成例8 TDI変性TCD/HH Mn 1000)
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、トリレンジイソシアネート(TDI)174.16部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCD/HH 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量988、NCO%8.50(樹脂固形分換算)のTDI変性TCD/HHを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、32.19%、シクロへキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は11.37%であるから本化合物に含まれる脂環骨格の割合は43.55%であった。
(合成例9 XDI変性TCD/oPA Mn 1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、無水オルトフタル酸(oPA)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)249部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.43mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/oPA)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDoPA457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/HHを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、31.62%、本化合物に含まれる脂環骨格の割合は31.62%であった。
(合成例10 TDI変性TCD/oPA Mn 1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、トリレンジイソシアネート(TDI)174.16部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDoPA 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量988、NCO%8.50(樹脂固形分換算)のTDI変性TCD/oPAを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、32.52%、本化合物に含まれる脂環骨格の割合は32.52%であった。
(合成例11 HBPA/XDI=1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整した水添ビスフェノールA120.19部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量617、NCO%13.63(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物HBPA/XDIを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、27.29%であった。
(合成例12 XDI変性TCDFA Mn1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、フマル酸(FA)116部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)332部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、平均繰り返し数1.517、酸価0.78mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/FA)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDFA457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/FAを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、34.92%、本化合物に含まれる脂環骨格の割合は34.92%であった。
(合成例13 XDI変性TCDMA Mn1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、無水マレイン酸(FA)98.06部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)332部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.78mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/MA)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDFA 457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/FAを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、34.92%、本化合物に含まれる脂環骨格の割合は34.92%であった。
(合成例14 XDI変性TCDSuA Mn1000)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、フマル酸(FA)116部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)332部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.78mgKOH/g、水酸基価175.3mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/FA)を得た。
続いて、撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したTCDFA457部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。
また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量1016、NCO%8.27(樹脂固形分換算)のXDI変性TCD/FAを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、33.07%、本化合物に含まれる脂環骨格の割合は33.07%であった。
(合成例15 DD/XDI=1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整したドデカンジオール101.16部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量578、NCO%14.52(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物DD/XDIを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格が本化合物に占める割合は、0.00%であった。
(合成例16 MPD/XDI=1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えた反応容器に、キシリレンジイソシアネート(XDI)188.18部を仕込み、オイルバスによって60度へ昇温させた。不揮発分70%に調整した3メチルペンタンジオール59.1部を、容器内温度が70度を超えないように滴下漏斗により徐々に加えた。また、反応生成物の不揮発分が70%となるように酢酸エチルを加えた。発熱がなくなったところで反応を終了し、数平均分子量495、NCO%16.99(樹脂固形分換算)の末端イソシアネート化合物MPD/XDIを得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格が本化合物に占める割合は、0.00%であった。
(合成例17 GLY/EG/oPA=3/5/7)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール100部、グリセリン75部、無水フタル酸281部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量1500、酸価1.10mgKOH/g、水酸基価188.9mgKOH/gのポリエステルポリオール(GLY/EG/oPA)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は0.00%であった。またグリセロール基含有量は17.81%であった。
(合成例18 EG/GLY/oPA=3/2/4)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール130部、グリセリン276部、無水フタル酸592.5部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量921、酸価1.10mgKOH/g、水酸基価304.6mgKOH/gのポリエステルポリオール(EG/GLY/oPA)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は0.00%であった。また、グリセロール基含有量は29.01%であった。
(合成例19 EG/GLY/oPA=3/1/3.4)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール218.2部、グリセリン92.09部、無水フタル酸503.60部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量1143、酸価1.10mgKOH/g、水酸基価180.0mgKOH/gのポリエステルポリオール(EG/GLY/oPA)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は0.00%であった。また、グリセロール基含有量は7.79%であった。
(合成例20 EG/GLY/oPA=5/7/11)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール179部、グリセリン180部、無水フタル酸640部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量2326、酸価1.10mgKOH/g、水酸基価168.8mgKOH/gのポリエステルポリオール(EG/GLY/oPA)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は0.00%であった。また、グリセロール基含有量は19.15%であった。
(合成例21 TCD/GLY/oPA=2/1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、トリシクロデカンジメタノール100部、グリセリン23部、無水フタル酸73部及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して30ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量742、酸価0.80mgKOH/g、水酸基価226.5mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/GLY/oPA)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は36.72%であった。また、グリセロール基含有量は12.00%であった。
(合成例22 TCD/GLY/HH=2/1/2)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、トリシクロデカンジメタノール100部、グリセリン23部、ヘキサヒドロキシ無水フタル酸76部及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して30ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量855、酸価0.98mgKOH/g、水酸基価222.9mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/GLY/HH)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、31.87%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、19.69%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は51.55%である。また、グリセロール基含有量は10.42%であった。
(合成例23 MPD/TMA/TCD)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、トリメリット酸無水物100部、トリシクロデカンモノメタノール90部を仕込み、メチルエチルケトンを溶媒に用いて還流反応させ、酸価が315mgKOH/gとなったところで反応を終了し、脱溶媒を行った。3メチルペンタンジオール120部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量600、酸価1.67mgKOH/g、水酸基価170.6mgKOH/gのポリエステルポリオール(MPD/TMA/TCD)を得た。本樹脂における脂環骨格の占める割合は24.78%であった。
(合成例24 CHDM/TMA/TCD)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、トリメリット酸無水物100部、トリシクロデカンモノメタノール90部を仕込み、メチルエチルケトンを溶媒に用いて還流反応させ、酸価が315mgKOH/gとなったところで反応を終了し、脱溶媒を行った。シクロヘキサンジメタノール150部、及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量640、酸価0.2mgKOH/g、水酸基価184.4mgKOH/gのポリエステルポリオール(CHDM/TMA/TCD)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、22.26%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、27.20%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は49.46%である。
(合成例25 TCD/TMP/HH=3/1/3)
撹拌機、窒素ガス導入管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、トリシクロデカンジメタノール100部、トリメチロールプロパン23部、ヘキサヒドロキシ無水フタル酸78部及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールとの合計量に対して30ppm仕込み、精留塔上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量1131、酸価1.52mgKOH/g、水酸基価148.75mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/GLY/HH)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)g/molが本化合物に占める割合は、36.14%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、22.32%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は58.46%である。
(合成例26 TCD/MH)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、4−メチルヘキサヒドロ無水オルトフタル酸(MH)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)221部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量2000、酸価0.38mgKOH/g、水酸基価56.1mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/MH)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、42.27%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、21.93%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は64.10%である。
(合成例27 TCD/HH)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、ヘキサヒドロ無水オルトフタル酸(HH)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)241部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量2000、酸価0.50mgKOH/g、水酸基価56.1mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/HH)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、43.77%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、22.83%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は66.6%である。
(合成例28 TCD/oPA)
撹拌機、窒素ガス導入管等を備えたポリエステル反応容器に、無水オルトフタル酸(oPA)100部、トリシクロデカンジメタノール(TCD)249部、オ及びチタニウムテトライソプロポキシドを多価カルボン酸と多価アルコールの合計量に対して100ppm仕込み、精留塔上部温度が100度を超えないように徐々に加熱して内温を220度に保存した。酸価が5mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量2000、酸価0.43mgKOH/g、水酸基価56.1mgKOH/gのポリエステルポリオール(TCD/oPA)を得た。なお、本化合物に含まれる脂環骨格のうち、トリシクロデカン(式量 136.23)が本化合物に占める割合は、44.45%、脂環骨格のシクロヘキサン(式量 84.16)が本化合物に占める割合は、0.00%であることから、本化合物に含まれる脂環骨格合計は44.45%である。
(硬化剤1)
合成例1に従って合成したTCD/XDI=1/2を硬化剤1とした。
(硬化剤2)
合成例2に従って合成したTCD/TDI=1/2を硬化剤2とした。
(硬化剤3)
合成例3にて合成したTCDDM/XDI Mn1000を硬化剤3とした。
(硬化剤4)
合成例4にて合成したTCDDM/TDI Mn1000を硬化剤4とした。
(硬化剤5)
合成例5にて合成したXDI変性TCD/MH Mn1000を硬化剤5とした。
(硬化剤6)
合成例6にて合成したTDI変性TCD/MH Mn1000を硬化剤6とした。
(硬化剤7)
合成例7にて合成したXDI変性TCD/HH Mn1000を硬化剤7とした。
(硬化剤8)
合成例8にて合成したTDI変性TCD/HH Mn1000を硬化剤8とした。
(硬化剤9)
合成例9にて合成したXDI変性TCD/oPA Mn1000を硬化剤9とした。
(硬化剤10)
合成例10にて合成したTDI変性TCD/oPA Mn1000を硬化剤10とした。
(硬化剤11)
合成例11にて合成したHBPA/XDI=1/2を硬化剤11とした。
(硬化剤12)
合成例12にて合成したXDI変性TCD/FA Mn1000を硬化剤12とした。
(硬化剤13)
合成例13にて合成したXDI変性TCD/MA Mn1000を硬化剤13とした。
(硬化剤14)
合成例14にて合成したXDI変性TCD/SuA Mn1000を硬化剤14とした。
(硬化剤15)
合成例15にて合成したDD/XDI=1/2を硬化剤15とした。
(硬化剤16)
合成例16にて合成したMPD/XDI=1/2を硬化剤16とした。
(分析方法)
水酸基、酸価はJIS―K0070にしたがって求めた。
また、イソシアネート%はJIS−K1603−1にしたがって求めた。
水蒸気バリア樹脂合成に用いたポリエステル樹脂中間体およびOH基を有するポリエステル樹脂のガラス転移温度はメトラートレド社製のDSC822にて−60℃から150℃まで10℃/minの昇温速度で測定した際に得られるDSC曲線の変曲点から求めた。
ラミネート強度はエージングが終了した積層フィルムを、塗工方向と平行に15mm幅に切断し、PETフィルムとNYフィルムとの間を、(株)オリエンテック製テンシロン万能試験機を用いて、雰囲気温度25℃、剥離速度を300mm/分に設定し、180度剥離方法で剥離した際の引っ張り強度をラミネート強度とした。ラミネート強度の単位はN/15mmとした。
コーティング剤の指蝕タックは、120度10秒の乾燥直後のべたつきの有無を、
(べたつきなし)△(べたつき残るが指紋跡なし)×(べたつきあり)として評価した。
水蒸気バリア樹脂合成に用いたポリエステル樹脂中間体およびOH基を有するポリエステル樹脂の数平均分子量は以下の式にしたがって求めた。
Figure 0005831778
また、水蒸気バリア樹脂組成物の数平均分子量は以下の式にしたがって求めた。
Figure 0005831778
合成例で示した水蒸気バリア樹脂組成物ならびに水酸基を有する樹脂のNCO%、水酸基価、繰り返し数、縮合脂環構造割合、縮合脂環構造を除く脂環構造割合、グリセロール残基の割合を表1に示す。
(実施例1〜49、比較例1〜10のポリエステル樹脂塗工液の製造方法)
前記製造方法で得たポリエステルポリオールをメチルエチルケトンで希釈して、不揮発分55%の樹脂溶液を得、更に硬化剤1〜13を表2〜表9に示す様に配合し、後述の塗工方法で使用する樹脂塗工液を得た。本塗工液はいずれも20℃におけるザーンカップ粘度は3番で12秒から16秒の範囲であった。
(接着剤の塗工・ラミネート方法)
樹脂塗工液を、バーコーターを用いて、塗布量5.0g/m(固形分)となるように厚さ12μmのPETフィルム(東洋紡績(株)製「E−5100」)に塗布し、温度70℃に設定したドライヤーで希釈溶剤を揮発させ乾燥し、次いで、この複合フィルムとNYフィルム(ユニチカ(株)製「エンブレムON)を温度40℃、圧力0.4MPa、ラミネート速度40m/minにてドライラミネートして、PET/樹脂組成物/NY積層体を得た。
この複合フィルムを40℃/3日間かけて硬化させ、本発明の水蒸気バリア性フィルムを得た。
(コーティング剤の塗工・ラミネート方法)
樹脂塗工液を、バーコーターを用いて、塗布量5.0g/m(固形分)となるように厚さ12μmのPETフィルム(東洋紡績(株)製「E−5100」)に塗布し、温度120℃に設定した送風乾燥機中に10秒間入れることで希釈溶剤を揮発させ乾燥させた。次いでこの複合フィルムを40℃/5日間かけて硬化させることで、本発明の水蒸気バリア性フィルムを得た。この複合フィルムとDIC株式会社製のドライラミネート接着剤(商品名「ディックドライLX703VL」)を塗布量3.5g/m(固形分)となるように予め塗布し且つ70度に設定したドライヤーで乾燥させて得られた厚さ15μmのNYフィルム(ユニチカ(株)製「エンブレムON)との複合フィルムの接着剤塗布面とコーティング剤塗布面とを温度40℃、圧力0.4MPa、ラミネート速度40m/minにてドライラミネートして、PET/コーティング剤/接着剤/NY積層体を得た。
(水蒸気透過率)
エージングが終了した積層フィルムを、水蒸気透過度試験法 伝導度法「ISO−15106−3」に準じ、PETフィルムを加湿側として、Illinois社製測定装置を用いて40℃、90%RHの雰囲気下で評価を行った。なおRHとは、湿度を表す。
また、樹脂組成物を硬化させた樹脂塗膜単体の水蒸気バリア性は水蒸気バリア性積層フィルム、PETフィルムおよびナイロンフィルムの測定結果より、式(a)を用いて計算した。測定結果については塗布量5g/mの透過率として換算した。
Figure 0005831778
P :水蒸気バリア性積層フィルムの水蒸気透過率
P1:塗膜単体の水蒸気透過率
P2:12μmPETフィルムの水蒸気透過率(46g/m・24時間として計算)
P3:15μmナイロンフィルムの水蒸気透過率(260g/m・24時間として計算)
コーティング剤と一緒に用いたドライラミネート接着剤の水蒸気透過率は>1000g/m・24時間であることから、計算上無視できるものとする。
Figure 0005831778
*MVTR:水蒸気透過率(g/m・24時間)
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
Figure 0005831778
この結果、実施例1〜23の樹脂組成物を硬化させた樹脂層5g/m厚みは、いずれも水蒸気透過率が50g/m・day以下と12μm延伸PETフィルムの47g/m・dayを大きく下回った。
実施例24〜49についても乾燥直後にべたつきなく且つ水蒸気透過率はPETフィルムの47g/m・dayを大きく下回った。
一方、比較例1〜4は脂環骨格を有さないジオールと2官能イソシアネートを反応させて得られた水蒸気バリア用樹脂を硬化剤として用いたため、水蒸気透過率は150〜310g/m・dayに留まった。比較例5〜10についても指蝕タックも悪く且つ水蒸気透過率は150〜220g/m・dayに留まった。
本発明のバリア性樹脂組成物は、水蒸気バリア性を有するので、前記包装材用のフィルムラミネート用プライマーの他、例えば太陽電池用保護フィルム用の接着剤や表示素子用水蒸気バリア性基板のコーティング剤等の電子材料用コーティング剤、建築材料用コーティング剤、工業材料用コーティング等、水蒸気バリア性を所望される用途であれば好適に使用できる。

Claims (11)

  1. (1)硬化剤として、脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて、水蒸気バリア用樹脂組成物を得る工程、
    (2)前記硬化剤と、水酸基を有する樹脂とを反応させる工程、
    を有する水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  2. 前記脂環骨格の占める割合が10質量%以上である請求項1に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  3. 前記脂環骨格が、トリシクロアルカンである請求項1又は2に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  4. 前記トリシクロアルカンが、トリシクロデカンである請求項3に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  5. 前記水酸基を有する樹脂が、酸価が2(mgKOH/g)以下、水酸基価が40(mgKOH/g)以上である、請求項1〜4の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  6. 前記水酸基を有する樹脂が、3官能以上の多価アルコールと芳香族多塩基酸若しくは脂環族多塩基酸、又はそれらの無水物から得られるポリエステル樹脂である、請求項1〜5の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  7. 前記芳香族多塩基酸がオルト配向芳香族ジカルボン酸又はその無水物である請求項6に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  8. 前記水酸基を有する樹脂が、一般式(1)で表されるポリエステルポリオールである請求項1〜5の何れかに記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
    Figure 0005831778
    (式(1)中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、又は一般式(2)
    Figure 0005831778
    (式(2)中、nは1〜5の整数を表し、Xは、置換基を有してもよい1,2−フェニレン基、1,2−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、2,3−アントラキノンジイル基、及び2,3−アントラセンジイル基から成る群から選ばれるアリーレン基を表し、Yは炭素原子数2〜6のアルキレン基を表す)で表される基を表す。但し、R〜Rのうち少なくとも一つは、一般式(2)で表される基を表す。)
  9. 前記一般式(1)で表されるポリエステルポリオールのグリセロール残基を、酸素バリア性ポリエステル樹脂組成物中に5質量%以上含有する請求項8に記載の水蒸気バリア用樹脂組成物の製造方法。
  10. (1)硬化剤として、脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて、水蒸気バリア用樹脂組成物を得る工程、
    (2)前記硬化剤と、水酸基を有する樹脂とを反応させる工程、
    (3)さらに、硬化させる工程、
    を有する水蒸気バリア用接着剤の製造方法。
  11. (1)硬化剤として、脂環骨格を有するジオールと2官能イソシアネートを反応させて、水蒸気バリア用樹脂組成物を得る工程、
    (2)前記硬化剤と、水酸基を有する樹脂とを反応させる工程、
    (3)さらに、ラミネートする工程、
    を有する水蒸気バリア用コーティング剤の製造方法。
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