JP6452018B1 - 2液型接着剤用の硬化剤、2液型接着剤、積層フィルム及び包装体 - Google Patents

2液型接着剤用の硬化剤、2液型接着剤、積層フィルム及び包装体 Download PDF

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Abstract

2液型接着剤用の硬化剤であって、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有する2液型接着剤用の硬化剤、ポリオール化合物を含有するポリオール成分Aと、イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分Bとを有し、前記イソシアネート成分Bは前記イソシアネート化合物(B−2)を含有する2液型接着剤、及びそれを用いた積層フィルム、包装体。

Description

本発明は2液型接着剤用の硬化剤、2液型接着剤、それを使用してなる積層フィルム及び包装体に関する。
各種包装材、ラベル等に用いられる積層フィルム(ラミネートフィルムとも称する場合がある)は、各種多種多様なプラスチックフィルム、金属箔、紙等のラミネートにより、意匠性、機能性、保存性、利便性、輸送性が付与され、特に該積層フィルムを袋状に成形してなる包装体は、食品、医薬品、洗剤等の包装体として使用されている。
従来ラミネートフィルムには、揮発性の有機溶剤に溶解した接着剤(溶剤型ラミネート接着剤と称される場合がある)をフィルムに塗工し、オーブンを通過する過程で有機溶剤を揮発させ、別のフィルムを貼り合わせるドライラミネーション方式により得るものが主流であったが、近年、環境負荷の低減および作業環境の改善の観点から、揮発性の有機溶剤を含有しない、反応型2液タイプのラミネート接着剤(2液型接着剤、あるいは無溶剤型ラミネート接着剤と称される場合がある)の需要が高まりつつある。(例えば特許文献1参照)
前記特許文献1記載の2液型接着剤は、無溶剤型接着剤における接着強度とエージング時間短縮に効果があるものの、硬化剤である芳香族イソシアネートと主剤であるポリエステルジオールとを組み合わせることから、無溶剤型接着剤用の樹脂としては比較的ポットライフが短いものであった。ポットライフが短い場合、塗布量のバラツキを生じやすくなり、その結果ラミネート外観が著しく損なわれるおそれや、原反交換の際などラミネート装置が一時的に停止した場合に接着剤の取替えやロールの掃除などの作業が必要となり、作業性が著しく損なわれるおそれもある。特に硬化剤として芳香族イソシアネートの1つである4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を使用した場合、該化合物は結晶性が高いために、硬化剤そのものが結晶化や析出するおそれがあった。
更に2液型接着剤は、原料として溶剤型ラミネート接着剤よりも若干低分子の反応性モノマーを使用することから、ラミネート後のフィルムを通して内容物に溶出する可能性があった。特に近年では、欧州を始め、プラスチック容器から化学物質の溶出(移行)する成分の規制が細かく定義されるようになり、容器からの化学物質の溶出成分が少ない製品が求められている。一般に接着剤に使用される化学物質の溶出では、SML(Specific migration limit)が規定されており、溶出物は容易に制御可能であるが、合成等で生成する非意図的添加物質(NIAS)の溶出は簡単にはクリアできない問題となっている。
これに対し、カルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、アロファネート修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、ビウレット修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリマージフェニルメタンジイソシアネート及びこれらの組み合わせからなる群から選択される修飾されたジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)との反応生成物であるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーとポリオールとを含む接着剤が、低濃度の抽出性一級芳香族アミン(PAA)を生じる接着剤であることが知られている(例えば特許文献2参照)。しかしながら該接着剤は、該修飾されたジフェニルメタンジイソシアネートをポリオールと反応させて用いるため、高粘度になりやすく、依然としてポットライフは短い傾向にあった。
従って、非意図的物質の溶出が少なく且つポットライフの長い2液型接着剤は、いまだ実用上満足のいくものが得られていないのが現状である。
特開2014−159548号公報 特表2014−516321号公報
本発明が解決しようとする課題は、硬化剤そのものが長期保存に優れ、且つ2液型接着剤として使用した際に、ラミネート後のフィルムを通して内容物に溶出する非意図的物質が非常に少なく、且つポットライフの長い2液型接着剤を提供することにある。
本発明者らは、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)及び前記イソシアネート化合物(B−2)を含有する2液型接着剤用の硬化剤、及び該硬化剤を使用した2液型接着剤が、上記課題を解決できることを見いだした。
即ち本発明は、2液型接着剤用の硬化剤であって、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有する2液型接着剤用の硬化剤を提供する。
また本発明は、ポリオール化合物を含有するポリオール成分Aと、イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分Bとを有し、前記イソシアネート成分Bは、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有する2液型接着剤を提供する。
また本発明は、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、前記接着剤層が前記記載の2液型接着剤の層である積層フィルムを提供する。
また本発明は、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を袋状に成形してなる包装体であって、前記接着剤層が前記記載の2液型接着剤の層である包装体を提供する。
本発明によれば、硬化剤そのものが長期保存に優れるほか、2液型接着剤として使用した際に、ラミネート後のフィルムを通して内容物に溶出する非意図的物質が非常に少ないため、洗剤や薬剤などの内容物の充填時、充填後の時間経過後も、デラミネーション等のラミネート構成体の剥離を発生させず、優れた接着性、内容物耐性を有する。また低粘度でありポットライフが長いため、接着剤配合後の作業性に優れる。
(言葉の定義 溶剤)
本発明の2液型接着剤は、前述の通り反応型2液タイプのラミネート接着剤であり、従来の揮発性の有機溶剤を使用しないことから無溶剤型ラミネート接着剤とも称される。
本発明では、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を使用する。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やポリオールを溶解することの可能な、溶解性が高く揮発性の有機溶剤を指し、「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、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸nープロピル、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。
一方本発明の接着剤は、低粘度等の要求がある場合には、所望の粘度に応じて適宜前記溶解性の高い有機溶剤で希釈して使用してもよい。その場合は、ポリオール成分Aまたはイソシアネート成分Bのいずれか1つを希釈してもよいし両方を希釈してもよい。このような場合に使用する有機溶剤としては、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸nープロピル、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。これらの中でも溶解性の点から酢酸エチルやメチルエチルケトン(MEK)が好ましく、特に酢酸エチルが好ましい。有機溶剤の使用量は所要される粘度によるが概ね0.1〜10質量%の範囲で使用することが多い。
また、本発明の接着剤の低粘度化を達成するために、トリアセチン、プロピレンカーボネート等の水酸基を有さないカルボニル基を有する沸点200℃以上の溶剤も使用してよい。これら高沸点の有機溶剤の使用量は所要される粘度と塗膜物性によるが概ね0.1〜10質量%の範囲で使用することが多い。
(言葉の定義 主剤、硬化剤)
一般に2液型接着剤において「2液」を表す表現には様々なものがあるが、本発明においては、イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分Bを「硬化剤」と称し、ポリオール化合物を含有するポリオール成分Aを「主剤」と称す。
(主剤 ポリオール化合物を含有するポリオール成分A)
本発明において主剤であるポリオール成分Aが含有するポリオール化合物は、特に限定なく公知のポリオールを使用することができる。例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリエステル(ポリウレタン)ポリオール、ポリエーテル(ポリウレタン)ポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシルアルカン、ひまし油又はそれらの混合物から選ばれるポリマーポリオールを挙げることができる。
具体的には、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、ポリプロピレングリコールのトリオール体等の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;ダイマージオール;
前記グリコール、3官能又は4官能の脂肪族アルコール等の重合開始剤の存在下にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等のアルキレンオキシドを付加重合したポリエーテルポリオール;該ポリエーテルポリオールを更に前記芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートで高分子量化したポリエーテルウレタンポリオール;
プロピオラクトン、ブチロラクトン、ε−カプロラクトン、σ−バレロラクトン、β−メチル−σ−バレロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステルと前記グリコール、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多価アルコールとの反応物であるポリエステルポリオール(1);
前記グリコール、ダイマージオール、又は前記ビスフェノール等の2官能型ポリオールと、多価カルボン酸とを反応させて得られるポリエステルポリオール(2):
前記3官能又は4官能の脂肪族アルコールと、多価カルボン酸とを反応させて得られるポリエステルポリオール(3);
前記グリコール、ダイマージオール、又は前記ビスフェノール等の2官能型ポリオールと、前記3官能又は4官能の脂肪族アルコールと、多価カルボン酸とを反応させて得られるポリエステルポリオール(4);
ジメチロールプロピオン酸、ひまし油脂肪酸等のヒドロキシル酸の重合体である、ポリエステルポリオール(5);
前記ポリエステルポリオール(1)〜(5)と前記ポリエーテルポリオールと芳香族若しくは脂肪族ポリイソシアネートとを反応させて得られるポリエステルポリエーテルポリオール;
前記ポリエステルポリオール(1)〜(5)を芳香族若しくは脂肪族ポリイソシアネートで高分子量化して得られるポリエステルポリウレタンポリオール;
ポリエステルポリオール(1)〜(5)とポリエーテルポリオールとの混合物;
ひまし油、脱水ひまし油、ひまし油の水素添加物であるヒマシ硬化油、ひまし油のアルキレンオキサイド5〜50モル付加体等のひまし油系ポリオール、該ひまし油系ポリオールと前記グリコール、ダイマージオール、又は前記ビスフェノール等の2官能型ポリオールとの共重合体が挙げられる。
ここで、多価カルボン酸としては、例えば、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、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、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’−ジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;及びこれら脂肪族又はジカルボン酸の無水物ある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、ダイマー酸等の多塩基酸類が挙げられる
ポリウレタンポリオールは、数平均分子量200〜20,000のポリエーテルポリオールと有機ポリイソシアネートとの反応物で、NCO/OHが1未満が好ましく、より好ましくは0.9以下のものを挙げることができる。
ポリエーテル(ポリウレタン)ポリオール、ポリエステル(ポリウレタン)ポリオールは、ポリエステルポリオールやポリエーテルエステルポリオール等と有機ポリイソシアネートとの反応物で、NCO/OHが1未満が好ましく、より好ましくは0.9以下のものを挙げることができる。
ポリエステルアミドポリオールとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアミノ基を有する脂肪族ジアミンを原料としてあわせてエステル化反応させることで得られる。
アクリルポリオールの例としては、1分子中に1個以上の水酸基を含むアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロプル、アクリルヒドロキシブチル等、或いはこれらの対応するメタクリル酸誘導体等と、例えばアクリル酸、メタクリル酸又はそのエステルとを共重合することによって得られる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,8−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、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、ビスフェノールA、水添ビスフェノールAの中から選ばれた1種又は2種以上のグリコールをジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、ホスゲン等との反応によって得られたものが挙げられる。
ポリヒドロキシアルカンとしては、ブタジエン、又はブタジエンとアクリルアミド等と共重合して得られる液状ゴムが挙げられる。
中でも、ポリエーテル(ポリウレタン)ポリオールが特に好ましい。
また、本発明に用いられるポリオール化合物として、ポリイソシアネートとビス(ヒドロキシアルキル)アミンの反応物であって末端にウレア結合基を有するものも好ましく用いることができる。
本発明においては、中でも、2官能型ポリオールと、前記3官能又は4官能の脂肪族アルコールと、多価カルボン酸とを反応させて得られるポリエステルポリオール(4)や、ひまし油系ポリオールと前記グリコール、ダイマージオール、又は前記ビスフェノール等の2官能型ポリオールとの共重合体が好ましい。3官能又は4官能の脂肪族アルコールとしてはグリセリンやポリプロピレングリコールのトリオール体が好ましい。
前記ポリオール成分Aの数平均分子量は、特に限定はないが、塗工時における適正な樹脂粘度の観点から通常は500〜3000の範囲で調整されることが多い。
尚、本願発明において数平均分子量(Mn)は、下記条件のゲルパーミアーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
測定装置 ;東ソー株式会社製 HLC−8220GPC
カラム ;東ソー株式会社製 TSK−GUARDCOLUMN SuperHZ−L
+東ソー株式会社製 TSK−GEL SuperHZM−M×4
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件 ;カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 0.35ml/分
標準 ;単分散ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.2質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
(硬化剤 イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分B)
本発明において硬化剤であるイソシアネート成分Bは、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有する。
(ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1))
前記反応生成物(B−1)の反応原料として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートは必須である。
他に反応原料として含んでいてもよいイソシアネート化合物は、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート以外の芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及び該ジイソシアネートのビュレット体、ヌレート体、アダクト体、アロファネート体、カルボジイミド変性イソシアネート、イソシアネートとポリオールを反応させたウレタンプレポリマー等が挙げられ、これらを単独でまたは複数組み合わせて使用することができる。
例えば芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、2,2’−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、1,3−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、2,4,6−トリイソシアネートトルエン、1,3,5−トリイソシアネートベンゼン、ジアニシジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート等を挙げることができるが、これらに限定されない。
例えば芳香脂肪族ジイソシアネートとは、分子中に1つ以上の芳香環を有する脂肪族イソシアネートを意味し、例えば、m−又はp−キシリレンジイソシアネート(別名:XDI)、α,α,α′,α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(別名:TMXDI)等を挙げることができるが、これらに限定されない。
例えば脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、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(別名:HDI)、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等を挙げることができるが、これらに限定されない。
例えば脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(別名:IPDI)、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等を挙げることができるが、これらに限定されない。
本発明において、前記反応生成物(B−1)の原料である4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートは、反応生成物(B−1)の全イソシアネート化合物の総重量に対し50〜99重量%の範囲で使用することが好ましく、中でも90〜99重量%の範囲で使用することがより好ましい。
前記反応生成物(B−1)の原料であるポリオールは、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、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等のアルキレングリコール;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;ダイマージオール;ビスヒドロキシエトキシベンゼン;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、その他のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコール;該ポリアルキレングリコールを更に前記芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートで高分子量化したウレタン結合含有ポリエーテルポリオール;前記アルキレングリコール又はポリアルキレングリコールと、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸等の炭素原子数が2〜13の範囲である脂肪族ジカルボン酸とを反応させて得られるポリエステルポリオール;プロピオラクトン、ブチロラクトン、ε−カプロラクトン、σ−バレロラクトン、β−メチル−σ−バレロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステルと、前記グリコール、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多価アルコールとの反応物であるポリエステルポリオール等が挙げられる。
前記ポリオールとしては、これらのうち、接着剤自体の低粘度化を図りつつ、接着強度を高めることができる点から、ポリアルキレングリコール、又はポリエステルポリオールが好ましく、ポリアルキレングリコールとしては、数平均分子量(Mn)200〜6,000の範囲にあるものが好ましい。他方、ポリエステルポリオールは、前記アルキレングリコール又は分子量300以下のポリアルキレングリコールと炭素原子数2〜30の脂肪族多価カルボン酸とを反応させて得られるものが好ましい。また、後者のポリエステルポリオールはその原料アルコール成分として、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官能以上のアルコールを該ポリオール成分中10質量%以下となる割合で用いてもよい。
前記反応生成物(B−1)の中でも、軟包装基材用としては4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと数平均分子量200〜6,000の範囲にあるポリアルキレングリコールとを反応させて得られるポリイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと数平均分子量200〜3,000の範囲にあるポリエステルポリオールとを反応させて得られるポリイソシアネートが硬化物に適度な柔軟性を付与できる点から好ましく、具体的には、滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート含有率が5〜20質量%のものが適正な樹脂粘度となって塗工性に優れる点から好ましい。
一方、2液型接着剤の硬質基材用では4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと数平均分子量200〜3,000の範囲にあるポリエステルポリオールとを反応させて得られるポリイソシアネート;4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、数平均分子量200〜3,000の範囲にあるポリエステルポリオール及び数平均分子量200〜6,000の範囲にあるポリアルキレングリコールの混合物とを反応させて得られるポリイソシアネートが接着強度に優れる点から好ましく、具体的には、滴定法(ジ−n−ブチルアミン使用)によるイソシアネート含有率が5〜20質量%のものが、やはり適正な樹脂粘度となって塗工性に優れる点から好ましい。
ここで、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、ポリアルキレングリコール又はポリエステルポリオールとの混合物との反応割合は、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート中のイソシアネートとポリオール中の水酸基との当量比[イソシアネート/水酸基]が1.5〜5.0の範囲であることが、接着剤の粘度が適正範囲となって塗工性が良好となる点から好ましい。
前記反応生成物(B−1)の数平均分子量は、500〜3000の範囲が好ましく、塗工時における適正な樹脂粘度の観点から500〜1500であることがなお好ましい。
(イソシアネート化合物(B−2))
本発明において硬化剤であるイソシアネート成分Bは、前記反応生成物(B−1)の他、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有する。これらイソシアネート化合物(B−2)はそれぞれ単独で使用しても良いし、二種類以上を併用しても良い。
前記イソシアヌレート体、前記ビューレット体、前記アロファネート体はジイソシアネート化合物の2量体または3量体であるが、これらジイソシアネート化合物は、ブタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;
シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物;
1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4′−ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で使用しても良いし、二種類以上を併用しても良い。
また、ジイソシアネート化合物と3官能以上のポリオール化合物とを反応させて得られるアダクト体は、前述のジイソシアネート化合物と3官能以上のポリオール化合物とを反応させて得られる。3官能以上のポリオール化合物は、例えば、前記反応生成物(B−1)の原料であるポリオールとして例示した化合物のうち、3官能以上の化合物が挙げられ、各化合物を単独で使用しても良いし、二種類以上を併用しても良い。
この中でも、脂肪族ジイソシアネート化合物のイソシアヌレート体が好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のイソシアヌレート体がなお好ましい。
前記イソシアネート成分B中、前記反応生成物(B−1)と前記イソシアネート化合物(B−2)との配合割合は、前記反応生成物(B−1)/前記イソシアネート化合物(B−2)が30/70〜99/1の範囲であることが好ましく、50/50〜99/1の範囲であることがなお好ましい。
前記反応生成物(B−1)は、前記ポリオールと4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと前記イソシアネート化合物(B−2)とが反応した反応生成物で(以下該反応生成物を反応生成物「B−3」と称す)あってもよく好ましい。反応生成物(B−3)を含有することで、硬化剤そのものの長期保存に特に優れる。
前記反応生成物(B−3)の反応原料のより好ましい組み合わせとしては、
(1)ポリオールとしてポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールのいずれかまたは両方、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、前記イソシアネート化合物(B−2)として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体の組み合わせからなる反応生成物(B−1−1)
(1)ポリオールとしてポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールのいずれかまたは両方と、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、前記イソシアネート化合物(B−2)として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体の組み合わせからなる反応生成物(B−1−2)
(1)ポリオールとしてポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールのいずれかまたは両方と、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、前記イソシアネート化合物(B−2)として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体の組み合わせからなる反応生成物(B−1−3)
(1)ポリオールとしてポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールのいずれかまたは両方と、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、前記イソシアネート化合物(B−2)としてイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体の組み合わせからなる反応生成物(B−1−4)
等が挙げられる。
しかしながら本発明においては該組み合わせに限定されることはなく、前記ポリオールと4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと前記イソシアネート化合物(B−2)とが反応した反応生成物であればいずれも好ましく使用できる。
前記反応生成物(B−3)の数平均分子量は、500〜3000の範囲が好ましく、塗工時における適正な樹脂粘度の観点から500〜1500であることがなお好ましい。
また、前記反応生成物(B−3)と前記イソシアネート化合物(B−2)とは、併用してもよく好ましい。併用方法は、前記反応生成物(B−3)を生成後、新たに前記イソシアネート化合物(B−2)を添加することもできるし、前記反応生成物(B−3)を合成するために反応原料として仕込む前記イソシアネート化合物(B−2)の仕込み量や反応時間を適宜調整し、前記イソシアネート化合物(B−2)を一部残存させた状態で前記反応生成物(B−3)の反応を終了させる方法であってもよい。
(その他のイソシアネート化合物(B−4))
本発明の硬化剤は、前記ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、前記イソシアネート化合物(B−2)以外の、汎用のイソシアネート化合物(B−4)を含んでいてもよい。特に反応性希釈剤としての効果を期待する場合はモノイソシアネート化合物またはジイソシアネート化合物を使用することができる。非意図的物質の溶出を最低限に抑える観点からはジイソシアネート化合物が好ましく、前述のジイソシアネート化合物を適宜使用することができる。中でも、カルボジイミド変性ジイソシアネートやポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI、あるいはクルードMDIとも称される)が好ましい。
汎用のイソシアネート化合物(B−4)を含有する場合、前記イソシアネート成分B中の該イソシアネート化合物(B−4)の配合割合は、前記反応生成物(B−1)/イソシアネート化合物(B−4)が50/50 〜 99/1 範囲であることが好ましく、70/30〜97/3 の範囲であることがなお好ましい。
また前記イソシアネート化合物(B−2)/イソシアネート化合物(B−4)が100/0〜5/95の範囲であることが好ましく、100/0〜20/80の範囲であることがなお好ましい。
前記イソシアネート成分Bに使用する各々のイソシアネート化合物の数平均分子量は、特に限定はないが、塗工時における適正な樹脂粘度の観点から通常は500〜3000の範囲で調整されることが多い。
前記ポリオール化合物を含有するポリオール成分Aと、前記イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分Bとの配合割合は、ポリオール化合物の固形分水酸基当量(a)とポリイソシアネート化合物の固形分イソシアネート当量(b)の当量比〔(a)/(b)〕が1.0〜5.0、より好ましくは2.0〜3.0である。製造の詳細は、実施例に記載した。
また、前記イソシアネート成分Bのイソシアネート基濃度は5〜20%の範囲が好ましい。
(粘度)
本発明の2液型接着剤は、前記ポリオール成分Aとイソシアネート成分Bとを重量比の割合で配合し40℃雰囲気下で30分放置後の粘度が5000mPa・s以下であることが好ましい。本発明においては、粘度は、下記条件の回転粘度計により測定される値である。
測定装置 ;アントンパール社製 MCR−302
測定条件 ;温度 40℃、コーンプレートΦ50mm
また、混合等の作業性の観点から、配合後40℃−10分後の粘度mPa・sは3000mPa・s以下であることが好ましく、塗布量のバラツキを低減することができる。なお粘度の下限は特に限定はないが、原料そのものが有する粘度を考慮すると500mPa・s以上であることが多い。
本発明の2液型接着剤は、詳述した通り、ポリオール成分Aとイソシアネート成分Bとを必須成分とするものであるが、更に、脂肪族環状アミド化合物を、ポリオール成分Aとイソシアネート成分Bとのどちらか一方の成分に混合させるか、或いは、第3成分として塗工時に配合することにより、ラミネート包装体において芳香族アミンに代表される有害な低分子化学物質の内容物への溶出が効果的に抑制できる。
ここで用いる脂肪族環状アミド化合物は、例えば、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、ω−エナントールラクタム、η−カプリルラクタム、β−プロピオラクタム等が挙げられる。これらの中でも低分子化学物質の溶出量低減の効果に優れる点からε−カプロラクタムが好ましい。また、その配合量は、ポリオール成分A100質量部あたり、脂肪族環状アミド化合物を0.1〜5質量部の範囲で混合させることが好ましい。
本発明の2液型接着剤は、必要に応じて、顔料を併用してもよい。この場合使用可能な顔料としては、特に限定されるものではなく、例えば、塗料原料便覧1970年度版(日本塗料工業会編)に記載されている体質顔料、白顔料、黒顔料、灰色顔料、赤色顔料、茶色顔料、緑色顔料、青顔料、金属粉顔料、発光顔料、真珠色顔料等の有機顔料や無機顔料、さらにはプラスチック顔料などが挙げられる。これら着色剤の具体例としては種々のものが掲げられ、有機顔料としては、例えば、ベンチジンエロー、ハンザエロー、レーキッド4R等の、各種の不溶性アゾ顔料;レーキッドC、カーミン6B、ボルドー10等の溶性アゾ顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の各種(銅)フタロシアニン系顔料;ローダミンレーキ、メチルバイオレットレーキ等の各種の塩素性染め付けレーキ;キノリンレーキ、ファストスカイブルー等の各種の媒染染料系顔料;アンスラキノン系顔料、チオインジゴ系顔料、ペリノン系顔料等の各種の建染染料系顔料;シンカシアレッドB等の各種のキナクリドン系顔料;ヂオキサジンバイオレット等の各種のヂオキサジン系顔料;クロモフタール等の各種の縮合アゾ顔料;アニリンブラックなどが挙げられる。
無機顔料としては、例えば、黄鉛、ジンククロメート、モリブデートオレンジ等の如き、各種のクロム酸塩;紺青等の各種のフェロシアン化合物;酸化チタン、亜鉛華、マピコエロー、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロームグリーン、酸化ジルコニウム等の各種の金属酸化物;カドミウムエロー、カドミウムレッド、硫化水銀等の各種の硫化物ないしはセレン化物;硫酸バリウム、硫酸鉛等の各種の硫酸塩;ケイ酸カルシウム、群青等の各種のケイ酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の各種の炭酸塩;コバルトバイオレット、マンガン紫等の各種の燐酸塩;アルミニウム粉、金粉、銀粉、銅粉、ブロンズ粉、真鍮粉等の各種の金属粉末顔料;これら金属のフレーク顔料、マイカ・フレーク顔料;金属酸化物を被覆した形のマイカ・フレーク顔料、雲母状酸化鉄顔料等のメタリック顔料やパール顔料;黒鉛、カーボンブラック等が挙げられる。
体質顔料としては、例えば、沈降性硫酸バリウム、ご粉、沈降炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、寒水石、アルミナ白、シリカ、含水微粉シリカ(ホワイトカーボン)、超微粉無水シリカ(アエロジル)、珪砂(シリカサンド)、タルク、沈降性炭酸マグネシウム、ベントナイト、クレー、カオリン、黄土などが挙げられる。
さらに、プラスチック顔料としては、例えば、DIC(株)製「グランドールPP−1000」、「PP−2000S」等が挙げられる。
本発明で用いる顔料としては、耐久性、耐侯性、意匠性に優れることから、白色顔料としての酸化チタン、亜鉛華等の無機酸化物、黒色顔料としてのカーボンブラックがより好ましい。
本発明で用いる顔料の質量割合は、イソシアネート成分Bとポリオール成分Aの合計100質量部に対して、1〜400質量部、中でも10〜300質量部とすることが、接着性、耐ブロッキング性などに優れることからより好ましい。
また本発明の2液型接着剤には接着促進剤を用いることもできる。接着促進剤にはシランカップリング剤、チタネート系カップチング剤、アルミニウム系等のカップリング剤、エポキシ樹脂が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、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;ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン;ヘキサメチルジシラザン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を挙げることが出来る。
チタネート系カップリング剤としては、例えば、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、ブチルチタネートダイマー、テトラステアリルチタネート、チタンアセチルアセトネート、チタンラクテート、テトラオクチレングリコールチタネート、チタンラクテート、テトラステアロキシチタン等を挙げることが出来る。
また、アルミニウム系カップリング剤としては、例えば、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等が挙げることが出来る。
エポキシ樹脂としては、一般的に市販されているビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールのβ−メチルグリシジルエーテル、ノボラック樹脂のβ−メチルグリシジルエーテル、環状オキシラン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等の各種エポキシ樹脂が挙げられる。
本発明で使用する2液型接着剤には、必要であれば、前記以外のその他の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、レベリング剤;コロイド状シリカ、アルミナゾルなどの無機微粒子;ポリメチルメタクリレート系の有機微粒子;消泡剤;タレ性防止剤;湿潤分散剤;粘性調整剤;紫外線吸収剤;金属不活性化剤;過酸化物分解剤;難燃剤;補強剤;可塑剤;潤滑剤;防錆剤;蛍光性増白剤;無機系熱線吸収剤;防炎剤;帯電防止剤;脱水剤などが挙げられる。
これらの顔料、接着促進剤、添加剤は、イソシアネート成分B又はポリオール成分Aのどちらか一方の成分に混合させるか、或いは、第3成分として塗工時に配合して使用することができる。これらのなかでも、顔料、接着促進剤、及び添加剤をポリオール成分Aに予め配合したプレミックスを本発明のラミネート接着剤用ポリオール組成物として調整し、2液型接着剤として使用することが、作業性の点から好ましい。
(積層フィルム)
本発明の積層フィルムは、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前記2液型接着剤からなる接着剤層を積層してなる。具体的には、前記2液型接着剤を第一のプラスチックフィルムに塗布、次いで塗布面に第二のプラスチックフィルムを積層し、該接着剤層を硬化させて得られるものである。例えば前記2液型接着剤を、ロールコーター塗工方式で第一のプラスチックフィルムに塗布し、次いで、乾燥工程を経ることなく、他の基材を貼り合わせる方法が挙げられる。塗工条件は、通常のロールコーターでは、30℃〜90℃まで加熱した状態で、接着剤の配合液粘度が40℃で300〜3000mPa・s程度が好ましいが、本発明の接着剤は配合し40℃雰囲気下で30分放置後の粘度が5000mPa・s以下であるので問題なく塗工できる。また塗布量は、0.5〜5g/mが好ましく、より好ましくは、0.5〜3g/m程度で使用するのがよい。
また、前記第一のプラスチックフィルム上に、印刷インキをグラビア又はフレキソ印刷したものを用いてもよく、この場合であっても良好なラミネート外観を呈することができる。前述の印刷インキは溶剤型、水性型又は活性エネルギー線硬化型インキを使用することがきる。
本発明で使用する2液型接着剤を用いた場合、ラミネートした後、常温または加温下で、12〜72時間で接着剤が硬化し、実用物性を発現する。
ここで用いる、第一のプラスチックフィルムとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、ナイロンフィルム、OPP(2軸延伸ポリプロピレン)フィルム、ポリ塩化ビニリデン等のKコートフィルム、各種蒸着フィルム等のベースフィルムやアルミ箔等が挙げられ、第二のプラスチックフィルムとしては、前記他の基材としては、CPP(無延伸ポリプロピレン)フィルム、VMCPP(アルミ蒸着無延伸ポリプロピレンフィルム)、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、HDPE(高密度ポリエチレン)、VMLDPE(アルミ蒸着無低密度ポリエチレンフィルム)フィルム等のシーラントフィルムが挙げられる。
本発明においては、無溶剤型ラミネート機で高速ラミネート加工しても優れた積層フィルム外観が得られるが、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム/VMCPP(アルミ蒸着無延伸ポリプロピレンフィルム)のフィルム構成の場合200m/分以上、OPP/CPPのフィルム構成の場合350m/分以上の高速加工であっても良好な外観を呈することできる。
(包装体)
本発明の包装体は、前記積層フィルムを袋状に成形してなり、具体的には前記積層フィルムをヒートシールすることにより包装体の形態となる。また、包装体としての用途、必要な性能(易引裂性やハンドカット性)、包装体として要求される剛性や耐久性(例えば、耐衝撃性や耐ピンホール性など)などを考慮した場合、必要に応じて他の層を積層することもできる。通常は基材層、紙層、第2のシーラント層、不職布層などを伴って使用される。他の層を積層する方法としては、公知の方法を用いることができる。たとえば、他の層との層間に接着剤層を設けてドライラミネート法、熱ラミネート法、ヒートシール法、押出しラミネート法などにより積層すればよい。接着剤としては、前記2液型接着剤を使用してもよいし、他の1液タイプのウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、酸変性ポリオレフィンの水性分散体などを用いてもよい。
具体的な積層体構成としては、一般の包装体や蓋材、詰め替え容器などに好適に用いることが可能な、第一のプラスチックフィルム層/接着層/第二のプラスチック層、第一のプラスチック層をバリア層にした、基材層/接着層/第一のプラスチックフィルム層/接着層/第二のプラスチック層や紙容器、紙カップなどに好適に用いることが可能な、第二のプラスチック層/紙層/接着層/第一のプラスチックフィルム層/接着層/第二のプラスチック、第二のプラスチック層/紙層/ポリオレフィン樹脂層/基材層/第一のプラスチック層/接着層/第二のプラスチック層、紙層/第一のプラスチックフィルム層/接着層/シーラント層やチューブ容器などに好適に用いることが可能な、第二のプラスチック層/接着層/第一のプラスチック層/接着層/第二のプラスチック層などが挙げられる。これら積層体は、必要に応じて、印刷層やトップコート層などを有していても構わない。
第一のプラスチックフィルム層は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸(PLA)などのポリエステル樹脂フィルム;ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂フィルム;ポリスチレン樹脂フィルム;ナイロン6、ポリ−p−キシリレンアジパミド(MXD6ナイロン)などのポリアミド樹脂フィルム;ポリカーボネート樹脂フィルム;ポリアクリルニトリル樹脂フィルム;ポリイミド樹脂フィルム;これらの複層体(例えば、ナイロン6/MXD6/ナイロン6、ナイロン6/エチレン−ビニルアルコール共重合体/ナイロン6)や混合体などが用いられる。なかでも、機械的強度や寸法安定性を有するものが好ましい。特に、これらの中で二軸方向に任意に延伸されたフィルムが好ましく用いられる。
また、第一のプラスチックフィルム層は、バリア機能を付与するためにアルミニウム箔などの軟質金属箔の他、アルミ蒸着、シリカ蒸着、アルミナ蒸着、シリカアルミナ2元蒸着などの蒸着層;塩化ビニリデン系樹脂、変性ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、MXDナイロンなどからなる有機バリア層などを採用できる。
第二のプラスチックフィルム層としては、従来から知られたシーラント樹脂を使用できる。例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)や直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)や高密度ポリエチレン(HDPE)などのポリエチレン、酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、酸変性ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、アイオノマーなどのポリオレフィン樹脂などがあげられる。なかでも低温シール性の観点からポリエチレン系樹脂が好ましく、安価であることからポリエチレンが特に好ましい。シーラント層の厚みは、特に限定されないが、包装材料への加工性やヒートシール性などを考慮して10〜60μmの範囲が好ましく、15〜40μmの範囲がより好ましい。また、シーラント層に高低差5〜20μmの凸凹を設けることで、シーラント層に滑り性や包装材料の引き裂き性を付与することが可能である。
紙層としては、天然紙や合成紙などが挙げられる。第1および第2のシーラント層は、上述のシーラント層と同様の材料で形成することができる。基材層および紙層の外表面または内面側には、必要に応じて印刷層を設けてもよい。
「他の層」は、公知の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、易接着コート剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤などを含んでいてもよい。また「他の層」は、その他の材料と積層する場合の密着性を向上させるために、前処理としてフィルムの表面をコロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、薬品処理、溶剤処理などしたものであってもよい。
本発明の包装体の態様としては、三方シール袋、四方シール袋、ガセット包装袋、ピロー包装袋、ゲーベルトップ型の有底容器、テトラクラッシク、ブリュックタイプ、チューブ容器、紙カップ、蓋材、など種々ある。また、本発明の包装体に易開封処理や再封性手段を適宜設けてあってもよい。
本発明の包装体は、主に食品、洗剤、薬剤を充填する包装体として工業的に使用することができる。具体的な用途としては、洗剤、薬剤として、洗濯用液体洗剤、台所用液体洗剤、浴用液体洗剤、浴用液体石鹸、液体シャンプー、液体コンディショナー、医薬用タブレット等が挙げられる。また、上記の容器を包装する2次包装体にも使用できる。特に前記2液型接着剤を用いているため、溶出が問題となるような食品、医薬品用途の包装体として好適に使用することができる。
次に、本発明を、実施例及び比較例により具体的に説明する。例中断りのない限り、「部」「%」は質量基準である。
合成例1[ポリオール成分A1の合成]
ジエチレングリコール560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600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840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(以下、これを「ポリオール成分A1」と略記する)を得た。
合成例2[ポリオール成分A2の合成]
ジエチレングリコール 690質量部、トリメチロールプロパン8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℃に加熱して溶解した。更に撹拌しながらアジピン酸810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、200〜220℃で1時間反応させ、酸価0.8mgKOH/g、分子量約1270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(以下、これを「ポリオール成分A2」と略記する)を得た。
合成例3[ポリオール成分A3の合成]
2−メチル−プロパンジオール333質量部、エチレングリコール179質量部、トリメチロールプロパン39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℃に加熱して溶解した。更に撹拌しながらイソフタル酸106質量部、アジピン酸610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0.5mgKOH/g、分子量約2100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(以下、これを「ポリオール成分A3」と略記する)を得た。
合成例4[ポリオール成分A4の合成]
ジエチレングリコール 319質量部、2−メチル−プロパンジオール121質量部、トリメチロールプロパン55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℃に加熱して溶解した。更に撹拌しながらアジピン酸504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、200〜220℃で1時間反応させ、酸価0.8mgKOH/g、分子量約660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(以下、これを「ポリオール成分A4」と略記する)を得た。
合成例5[ポリオール成分A5の合成]
ポリプロピレングリコール(分子量約3000、トリオール体)300部、ひまし油(製品名精製ひまし油カクコウイチ 伊藤製油社製)700部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら60℃に加熱して均一溶解した。水酸基価130mgKOH/gを有するポリエーテルヒマシ油ポリオール樹脂(以下、これを「ポリオール成分A5」と略記する)を得た。
合成例6[ポリオール成分A6の合成]
エチレングリコール122重量部、ネオペンチルグリコール267質量部、トリメチロールプロパン6重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516質量部とイソフタル酸90重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1650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(以下、これを「ポリオール成分A6」と略記する)を得た。
実施例1 [硬化剤であるイソシアネート成分B1の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)50部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)489部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約13.1%のイソシアネート成分B1を得た。
実施例2 [硬化剤であるイソシアネート成分B2の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)10部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)400部、ポリプロピレングリコール(分子量約2000)536部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)54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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約10.1%のイソシアネート成分B2を得た。
実施例3 [硬化剤であるイソシアネート成分B3の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体(製品名デスモジュールN3200 コベストロ社製)50部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)489部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約13.1%のイソシアネート成分B3を得た。
実施例4 [硬化剤であるイソシアネート成分B4の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体(製品名BasonatHA3000 BASF社製)50部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)489部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約13.0%のイソシアネート成分B4を得た。
参考例 [硬化剤であるイソシアネート成分B5の合成]
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)489部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−1)を得た。
続いて、該容器に1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.1%のイソシアネート成分B5を得た。
実施例6 [硬化剤であるイソシアネート成分B6の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)50部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)389部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)100部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約12.7%のイソシアネート成分B6を得た。
実施例7[硬化剤であるイソシアネート成分B7の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)95部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)371部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)402部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)37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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)95部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.1%のイソシアネート成分B7を得た。
実施例8[硬化剤であるイソシアネート成分B8の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)50部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)389部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にポリマージフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートM20S BIP社製)50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約11.9%のイソシアネート成分B8を得た。
実施例9[硬化剤であるイソシアネート成分B9の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)95部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)371部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)402部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)37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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にポリマージフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートM20S BIP社製)50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約12.5%のイソシアネート成分B9を得た。
実施例10[硬化剤であるイソシアネート成分B10の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)30部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)382部、ポリプロピレングリコール(分子量約2000)376部、ひまし油(製品名精製ひまし油カクコウイチ 伊藤製油社製)161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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にポリマージフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートM20S BIP社製)50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約11.4%のイソシアネート成分B10を得た。
実施例11[硬化剤であるイソシアネート成分B11の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)95部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)371部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)402部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)37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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)48部とポリマージフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートM20S BIP社製)48部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.3%のイソシアネート成分B11を得た。
実施例12[硬化剤であるイソシアネート成分B12の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製)87部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)390部、ポリオール成分A6(分子量約1600)270部、ポリプロピレングリコール(分子量約2000)122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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)130部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約16.8%のイソシアネート成分B12を得た。
実施例13[硬化剤であるイソシアネート成分B13の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体(製品名デスモジュールN3200 コベストロ社製)87部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)390部、ポリオール成分A6(分子量約1600)270部、ポリプロピレングリコール(分子量約2000)122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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)130部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約16.9%のイソシアネート成分B13を得た。
実施例14[硬化剤であるイソシアネート成分B14の合成]
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体(製品名BasonatHA3000 BASF社製)87部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)390部、ポリオール成分A6(分子量約1600)270部、ポリプロピレングリコール(分子量約2000)122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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を60℃まで冷却した。続いて該容器にカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製)130部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約16.6%のイソシアネート成分B14を得た。
比較例1 [硬化剤であるイソシアネート成分C1の合成]
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)539部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約13.6%のイソシアネート成分C1を得た。
比較例2 [硬化剤であるイソシアネート成分C2の合成]
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の50/50の混合物(製品名ルプラネートMI BIP社製) 200部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製) 339部ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)39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℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、イソシアネート基濃度が約13.6%のイソシアネート成分C2を得た。
(硬化剤 溶液安定性の評価方法)
常温:硬化剤100gを密閉容器に入れ常温で放置した後の溶液安定性について評価した。常温保管時の溶液安定性評価は次の通りとした。
溶液安定性評価1:1週間以内に析出した
溶液安定性評価2:1〜4週間以内に析出した
溶液安定性評価3:4〜12週間以内に析出した
溶液安定性評価4:12週間以上析出しなかった
冷蔵:硬化剤100gを密閉容器に入れ冷蔵庫(5℃)で放置した後の溶液安定性について評価した。冷蔵庫保管時の溶液安定性評価は次の通りとした。
溶液安定性評価1:1週間以内に析出した
溶液安定性評価2:1〜3週間以内に析出した
溶液安定性評価3:3〜8週間以内に析出した
溶液安定性評価4:8週間以上析出しなかった
結果を表1に示す。
Figure 0006452018

表1において「反応生成物(B−3)」は、反応生成物(B−1)とイソシアネート(B−2)とを反応させた反応生成物(B−3)の存在を表し、「有り」とは反応生成物(B−1)とイソシアネート(B−2)とを反応させていることを、「無し」とは反応生成物(B−1)とイソシアネート(B−2)とを反応させていないことを表す。また「反応性希釈剤(B−4)」は、イソシアネート(B−2)即ちジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、アロファネート体及びアダクト体以外のイソシアネート化合物を表す。

またHDIは1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートの略称であり、PPGはポリプロピレングリコールの略称であり、4,4MDIは4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの略称であり、液状MDIは液状ジフェニルメタンジイソシアネートの略称である。
(2液型接着剤の実施例、比較例)
表2、3の組み合わせに従い2液型接着剤を得た。
(評価方法)
[有害成分(PAA)溶出量の評価]
実施例または比較例の組み合わせで配合した2液型接着剤を、PETフィルムに、塗布量が固形分3.0g/m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CPPフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
この積層フィルムを120mm×220mmで切り取り、CPPが内側になるように折り曲げ、3方方向を10mm幅で1atm、190℃、1秒間でヒートシールして、内容物が2dm接触するパウチを作製した。内容物は3%酢酸酢溶液を加えた。充填したパウチを121℃−0.5hrのレトルト殺菌後、PAAをLC/MS/MSにて測定した。
[配合後40℃−30分後の粘度測定]
粘度は、下記条件の回転粘度計により測定し、mPa・sの値とした。
測定装置 ;アントンパール社製 MCR−302
測定条件 ;温度 40℃、コーンプレートΦ50mm
粘度評価は次の通りとした。
粘度評価1:1000〜3000mPa・s
粘度評価2:3000〜4000mPa・s
粘度評価3:4000〜5000mPa・s
粘度評価4:5000mPa・s以上
[ラミネート強度]
印刷インキユニビアNT(DIC製)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、実施例または比較例の組み合わせで配合した2液型接着剤を、塗布量が固形分3.0g/m程度となるように塗布した。その後ラミネーターで、該フィルムの塗布面とLLDPEフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存し、ラミネート強度試験用の積層フィルムを作成した。
該積層フィルムから試験片を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。
(イソシアネート成分Bを経時保存後のラミネート強度)
イソシアネート成分B1〜B14、C1〜C2を製造した後、60℃にて10日間静置した後に、表の組み合わせに従い2液型接着剤を配合し、同様にしてラミネート強度を測定した。
[レトルト後のラミネート強度及び外観]
印刷インキ(DIC(株)製「ユニビアNT」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、実施例または比較例の組み合わせで配合した2液型接着剤を、塗布量が固形分3.0g/m程度となるように塗布した。その後ラミネーターで、該フィルムの塗布面とLLDPEフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
この積層フィルムを150mm×300mmで切り取り、LLDPE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分にて実施した。内容物を除去し該積層フィルムから試験片を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。
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○:デラミなし
評価△:デラミ箇所が5点以下
評価×:デラミ箇所が6点以上
(イソシアネート成分Bを経時保存後のレトルト後のラミネート強度及び外観)
イソシアネート成分B1〜B14、C1〜C2を製造した後、60℃にて10日間静置した後に、表の組み合わせに従い2液型接着剤を配合し、同様にしてレトルト後のラミネート強度及び外観を評価した。
結果を表2〜表5に示す。
Figure 0006452018


Figure 0006452018

Figure 0006452018




Figure 0006452018

この結果、実施例で得た2液型接着剤は、配合後40℃−30分後の粘度は5000mPa・s以下であり長いポットライフを示し、且つPAA溶出量は10ppb以下であった。またラミネート強度、外観にも優れていた。
一方、比較例3〜8はいずれも前記イソシアネート化合物(B−2)を含まない例である。比較例3はPAA溶出量は10ppb以下であったが、配合後40℃−30分後の粘度が、配合後早い段階(20分後)から6000mPa・sを超えてしまった。また、比較例4,6,8は配合後40℃−30分後の粘度は5000mPa・s以下でありポットライフは問題なかったが、PAA溶出量は100ppb以上と非常に高い値を示した。比較例5、7はイソシアネート成分Bを経時保存後のレトルト後のラミネート強度が低下した。

Claims (10)

  1. 2液型接着剤用の硬化剤であって、
    ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、及びアロファネート体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有し、
    前記反応生成物(B−1)と前記イソシアネート化合物(B−2)とが反応していることを特徴とする2液型接着剤用の硬化剤。
  2. 前記反応生成物(B−1)と前記イソシアネート化合物(B−2)との反応生成物(B−3)と、前記イソシアネート化合物(B−2)を含有する請求項1に記載の2液型接着剤用の硬化剤。
  3. 前記反応生成物(B−1)が、原料である4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを、反応生成物(B−1)の全イソシアネート化合物の総重量に対し90〜99重量%の範囲で含む請求項1または2に記載の2液型接着剤用の硬化剤。
  4. 無溶剤型である請求項1〜3のいずれかに記載の2液型接着剤用の硬化剤。
  5. ポリオール化合物を含有するポリオール成分Aと、イソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分Bとを有し、
    前記イソシアネート成分Bは、ポリオールと少なくとも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物との反応生成物(B−1)と、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビューレット体、及びアロファネート体からなる群から選ばれる少なくとも1つのイソシアネート化合物(B−2)を含有し、前記反応生成物(B−1)と前記イソシアネート化合物(B−2)とが反応していることを特徴とする2液型接着剤。
  6. 前記反応生成物(B−1)と前記イソシアネート化合物(B−2)との反応生成物(B−3)と、前記イソシアネート化合物(B−2)を含有する請求項に記載の2液型接着剤。
  7. 前記反応生成物(B−1)が、原料である4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを、反応生成物(B−1)の全イソシアネート化合物の総重量に対し90〜99重量%の範囲で含む請求項5または6に記載の2液型接着剤。
  8. 無溶剤型である請求項5〜7のいずれかに記載の2液型接着剤。
  9. 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、前記接着剤層が請求項5〜8のいずれかに記載の2液型接着剤の層であることを特徴とする積層フィルム。
  10. 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を袋状に成形してなる包装体であって、前記接着剤層が請求項5〜8のいずれかに記載の2液型接着剤の層であることを特徴とする包装体。
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