JP6573146B2 - ガスバリア性接着剤用樹脂組成物、接着剤、及び積層体 - Google Patents
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Description
しかしながら前述の通り、多数の特性を満たす接着剤としては今だ検討の余地があった。特に基材がアルミ蒸着フィルムやアルミ箔等の金属薄膜の場合、ラミネート強度が要求特性に達しない場合があった。
特許文献1や2には、好ましく使用されるポリイソシアネート化合物として、架橋性やバリア性付与の観点から芳香環を有する多官能のポリイソシアネート化合物が開示されている。該ポリイソシアネートを含有する接着剤を使用した積層体は、バリア性は良好であるが柔軟性に劣る傾向があり、使用する基材によってはラミネート強度に劣ることがあった。しかしながら芳香族環を有さないポリイソシアネート化合物では、ラミネート強度が維持できるがバリア性を維持できないことがある。
本発明者らは、ポリイソシアネート化合物の骨格そのものに着目し、芳香環を含まず一定量のエステル基濃度となるように重縮合されたポリエステルポリオールの末端水酸基に芳香環を有するポリイソシアネートを反応させたポリイソシアネート化合物が、化合物骨格の中心部にあるエステル骨格による柔軟性と、末端付近に存在する芳香環とのバランスに優れラミネート強度とバリア性とを維持できることを見いだした。
本発明のガスバリア性接着剤は、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であり、溶剤型接着剤としても無溶剤型接着剤としても使用できる。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。
なお本願発明のポリエステルの数平均分子量(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。
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)
また、本願発明のポリイソシアネートの数平均分子量は溶媒に1vol%のジブチルアミンを含むテトラヒドロフランを用いた以外はポリエステルの数平均分子量と同様にして測定される値である。
本発明で使用する2価以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(B)は、カルボキシル基を除く部分の炭素原子数が8以下の脂肪族多価カルボン酸またはその無水物と、炭素原子数が8以下の脂肪族多価アルコールとの重縮合体であるポリエステル(B−Pes)由来のエステル骨格を有するものであれば良い。2価以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(B)とするためにはポリエステルが2価以上の水酸基を有する事が好ましいが、1価のポリエステルに3価以上のイソシアネート化合物を反応させる事によって得る事も可能である。
更にこれらのポリイソシアネートのNCO基の一部をカルボジイミドで変性した化合物、これらのポリイソシアネートに由来するアロファネート化合物、これらのポリイソシアネートに由来するヌレート化合物が挙げられる。
また、本発明ではラミネート強度とバリア性とを維持できることを特徴とするが、これらを阻害しない脂肪族系ポリイソシアネートを少量使用することは問題ない。
2000の範囲である。
(2個以上の水酸基を有する樹脂(A))
本発明で使用する樹脂(A)は、実質的に2個以上の水酸基を有するものであればよいが、数平均分子量(Mn)が400〜3000の範囲であると、合成に要する時間が短い上、取り扱いが容易であり好ましい。
本発明で使用するポリエステルポリオールは、2個以上の水酸基を有するポリエステルポリオールであって、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを重縮合反応することにより得られた実質的に複数個の水酸基を有する重縮合体であり、本発明の目的とするガスバリア性を発現させうるものであれば特に限定はないが、芳香族環を有するものが好ましく、オルト配向芳香族環を有するものがよりガスバリア性に優れ好ましい。
・芳香族多価カルボン酸成分、より好ましくはオルト配向芳香族多価カルボン酸成分を含む多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を重縮合して得られるポリエステルポリオール(A0)、
・3個以上の水酸基を有するポリエステルポリオールにカルボン酸無水物又はポリカルボン酸を反応させることにより得られるポリエステルポリオール(A1)、
・重合性炭素−炭素二重結合を有するポリエステルポリオール(A2)、
・グリセロール骨格を有するポリエステルポリオール(A3)、
・イソシアヌル環を有するポリエステルポリオール(A4)、
等を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下、各ポリエステルポリオールについて説明する。
本発明で使用するポリエステルポリオール(A0)は、芳香族多価カルボン酸成分、より好ましくはオルト配向芳香族多価カルボン酸成分を含む多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を重縮合して得られる。
芳香族多価カルボン酸はガスバリア性を得る為には好ましく使用される。芳香族多価カルボン酸として具体的には、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等が挙げられる。これらは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。
中でもオルトフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びこれらの無水物が好ましく、オルトフタル酸及びその酸無水物がより好ましい。
オルトフタル酸及びその無水物は、骨格が非対称構造である。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に優れると推定している。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。
中でも、コハク酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、イソフタル酸を併用することが好ましい。
前記ポリエステルポリオール(A0)は、前記オルトフタル酸及びその無水物の多価カルボン酸全成分に対する含有率が50〜100質量%であることが好ましい。
本発明で使用する多価アルコールは、具体的には、脂肪族ジオールとして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、シクロヘキサンジメタノール、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、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、ビスフェノール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。
本発明で使用するポリエステルポリオール(A1)は、3個以上の水酸基を有するポリエステルポリオールにカルボン酸無水物又は多価カルボン酸を反応させることにより得られる少なくとも1個のカルボキシ基と2個以上の水酸基を有するものである。
3個以上の水酸基を有するポリエステルポリオールは多価カルボン酸または多価アルコールの一部を三価以上とすることで得られる。
中でも、多価カルボン酸としてオルトフタル酸及びその無水物を少なくとも1種以上含む多価カルボン酸成分と、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、及びシクロヘキサンジメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む多価アルコール成分からなる、3個以上の水酸基を有するポリエステルポリオール(A1−1)が好ましい。
前記ポリエステルポリオール(A1−1)を合成する際に、多価アルコール成分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アルコールが好ましい。
一方ここに挙げた多価アルコール成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において、他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。
本発明で使用するポリエステルポリオール(A2)は、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を有する。具体的には、多価カルボン酸や多価アルコールの成分として重合性炭素−炭素二重結合をもつ成分を使用することにより、ポリエステルポリオール(A2)の分子内に重合成炭素−炭素二重結合を導入したポリエステルポリオールである。
前記多価カルボン酸成分として具体的には、脂肪族多価カルボン酸としては、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、脂環族多価カルボン酸としては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、芳香族多価カルボン酸としては、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、ガスバリア性を得る為にはコハク酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、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、オルトフタル酸及びその酸無水物がより好ましい。
前記重合性炭素−炭素二重結合をもつ多価カルボン酸としては、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸及びその酸無水物、3−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸及びその無水物等があげられる。中でも、炭素原子数が少ないほど、分子鎖が過剰に柔軟になりにくいと推定されることから、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸が好ましい。
前記多価アルコール成分として具体的には、脂肪族ジオールとして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、シクロヘキサンジメタノール、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、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。
中でも酸素原子間の炭素原子数が少ないほど、分子鎖が過剰に柔軟になりにくいと推定されることから、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、及びシクロヘキサンジメタノールが好ましく、更にはエチレングクリコールがより好ましい。
多価アルコールにおいて重合性炭素−炭素二重結合をもつ多価アルコールとして2−ブテン−1,4−ジオール等があげられる。
本発明で使用するポリエステルポリオール(A3)は、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である。
前記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。
本発明で使用する多価アルコールは、具体的には、脂肪族ジオールとして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、シクロヘキサンジメタノール、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、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、ビスフェノール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。
中でも酸素原子間の炭素原子数が少ないほど、分子鎖が過剰に柔軟になりにくいと推定されることから、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、及びシクロヘキサンジメタノールが好ましく、更にはエチレングリコールがより好ましい。
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R1〜R3を除いた残基(C3H5O3=89.07)がどのくらい含まれるかを、式(b)を用いて計算する。
本発明で使用するポリエステルポリオール(A4)は、一般式(3)で表されるイソシアヌル環を有するポリエステルポリオール(A4)である。
で表される基を表す。但しR1、R2及びR3の少なくとも1つは前記一般式(4)で表される基である)
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。
イソシアヌル環を有するトリオールとしては、例えば、1,3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸、1,3,5−トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌル酸等のイソシアヌル酸のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
また、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またはその無水物としては、オルトフタル酸またはその無水物、ナフタレン2,3−ジカルボン酸またはその無水物、ナフタレン1,2−ジカルボン酸またはその無水物、アントラキノン2,3−ジカルボン酸またはその無水物、及び2,3−アントラセンカルボン酸また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。
本発明で使用する多価アルコールは、具体的には、脂肪族ジオールとして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、シクロヘキサンジメタノール、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、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、ビスフェノール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。
中でも酸素原子間の炭素原子数が少ないほど、分子鎖が過剰に柔軟になりにくいと推定されることから、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、及びシクロヘキサンジメタノールが好ましく、更にはエチレングリコールがより好ましい。多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合反応は、公知慣用の方法で行うことができる。
前記樹脂(A)の数平均分子量は、450〜5000であると接着能とバリア機能とのバランスに優れる程度の架橋密度が得られるため特に好ましい。より好ましくは数平均分子量が500〜3000である。分子量が450より小さい場合、塗工時の接着剤の凝集力が小さくなりすぎ、ラミネート時にフィルムがズレたり、貼り合せたフィルムが浮き上がるといった不具合が起こり、逆に分子量が5000よりも高い場合、塗工時の粘度が高くなり過ぎて塗工が出来ないことや、粘着性が低い事よりラミネートができないといった不具合が発生する。また本発明において数平均分子量は、得られた水酸基価と設計上の水酸基の官能基数から計算により求めた値とする。
前記樹脂(A)と前記ポリイソシアネート(B)とは、前記樹脂(A)と前記ポリイソシアネート(B)との割合が、前記樹脂(A)が有する水酸基と前記ポリイソシアネート(B)が有するイソシアネート基とが1/0.5〜1/10(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1/0.6〜1/5である。該範囲を超えて前記ポリイソシアネート(B)が過剰な場合、余剰な前記ポリイソシアネート(B)が残留することで接着後に接着層からブリードアウトするおそれがあり、一方、前記ポリイソシアネート(B)が不足の場合には接着強度不足のおそれがある。
本発明のガスバリア性接着剤用樹脂組成物には非石油成分、特に植物由来成分がふくまれていると低VOC材料に加え、更に環境対応型材料となり好ましい。特に樹脂(A)の合成用モノマーとして、多価アルコール成分ではエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ブチレングリコール等が、多価カルボン酸成分ではコハク酸が、現在植物由来成分が工業用レベルで市販されている。これらのモノマーが用いられると、ガスバリア機能も高く、特に好ましい。
本発明のガスバリア性接着剤用樹脂組成物は、ラミネート適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、カップリング剤、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。また、樹脂(A)とポリイソシアネート(B)との硬化塗膜のガラス転移温度を調整することを目的として、各種熱可塑性樹脂を配合しても良い。熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂、ケトン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を使用することが出来る。
本発明のガスバリア性接着剤用樹脂組成物には、より高いガスバリア機能を付与する目的で板状無機化合物を含有させても良い。板状無機化合物を併用した場合に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。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。
本発明の接着剤は、樹脂(A)の数平均分子量(Mn)が400〜3000の範囲であると、樹脂(A)とポリイソシアネート(B)の固形分の合計が、接着剤の総質量中40質量%以上であるハイソリッド型接着剤にしやすい特徴を有する。以降、これを不揮発成分と称する場合もある。
また、接着剤中40質量%以下であると、含まれる揮発成分の除去を行わねばならず、使用済みの有機溶剤が多量に発生し、環境負荷の低減の観点からは好ましくない。このため、好ましい範囲として、40〜80質量%を挙げることができる。
本発明の接着剤の硬化物は、各種ガスに対するガスバリア機能を持つ。遮断できるガスの対象としては、酸素、水蒸気の他、不活性ガス、アルコール、香り成分、各種有機溶剤、等が挙げられる。
本発明の接着剤は、接着剤用の溶剤を使用しても使用しなくてもよい。接着剤用の溶剤として知られているものは、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。またこれらの溶剤は、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してもよい。
本発明の接着剤は、樹脂(A)の数平均分子量(Mn)が400〜2000の範囲であると、樹脂(A)とポリイソシアネート(B)の組み合わせにより前記接着剤用の溶剤を含まない無溶剤型接着剤にしやすい特徴を有する。
また、フィルム以外に紙、板紙、コート紙、木材、皮革等の多孔質の基材を使用することも出来るが、この場合は接着剤が基材に浸透する為、接着剤の塗布量を多くする必要がある。
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール80.12部、無水フタル酸148.12部、及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/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900のポリエステルポリオール(樹脂A1)を得た。水酸基価は124.7であった。樹脂(A1)1分子当たりの設計上の官能基の数 水酸基:2個、カルボキシ基:0個
攪拌機、窒素ガス導入管、精留管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、無水フタル酸1316.8部、エチレングリコール573.9部、グリセリン409.3部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、水酸基価339.9mgKOH/gのポリエステルポリオールを得た。次いで温度を120℃まで下げ、これに無水マレイン酸421.8部を仕込み120℃を保持した。酸価が無水マレイン酸の仕込み量から計算した酸価の概ね半分になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量約520、水酸基価216.6mgKOH/g、酸価96.2mgKOH/gのポリエステルポリオール(樹脂A2)を得た。樹脂(A2)1分子当たりの設計上の官能基の数 水酸基:2個、カルボキシ基:1個
攪拌機、窒素ガス導入管、精留管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、無水フタル酸1136.5部、エチレングリコール495.3部、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート668.1部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量約860、水酸基価195.4mgKOH/g、酸価0.9mgKOH/gのポリエステルポリオール(樹脂A3)を得た。樹脂(A3)1分子当たりの設計上の官能基の数 水酸基:3個、カルボキシ基:0個
攪拌機、窒素ガス導入管、精留管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、無水フタル酸207.37部、エチレングリコール184.0部、アジピン酸87.68部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.014部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量約500、水酸基価224.4mgKOH/g、酸価0.9mgKOH/gのポリエステルポリオール(樹脂A4)を得た。樹脂(A4)1分子当たりの設計上の官能基の数 水酸基:2個、カルボキシ基:0個
攪拌機、窒素ガス導入管、精留管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、無水フタル酸207.37部、エチレングリコール184.0部、マレイン酸58.84部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.014部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、数平均分子量約500、水酸基価224.4mgKOH/g、酸価0.9mgKOH/gのポリエステルポリオール(樹脂A5)を得た。樹脂(A5)1分子当たりの設計上の官能基の数 水酸基:2個、カルボキシ基:0個
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール18.38部、2−メチル−1,3−プロパンジオール22.68部、1,6−ヘキサンジオール5.20部、セバシン酸13.90部、アジピン酸44.94部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、(中間体A1)を得た。攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にミリオネートMT(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)の143.02部を入れて70℃に加熱しながら攪拌し、中間体A1を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエステルポリイソシアネートA1を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は14.5%であった。数平均分子量は580、60度における粘度は
1050mPasであった。
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール24.72部、ジエチレングリコール60.10部、ネオペンチルグリコール2.49部、アジピン酸125.3部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し(中間体A2)を得た。攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にミリオネートMT(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)の83.45部、ルプラネートMI(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物)の83.5部を入れて70℃に加熱しながら攪拌し、中間体A2を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエステルポリイソシアネートA2を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は13.2%であった。数平均分子量は636、60度における粘度は1200mPasであった。
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール18.38部、2−メチル−1,3−プロパンジオール22.68部、1,6−ヘキサンジオール5.20部、セバシン酸13.90部、アジピン酸44.94部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、(中間体A3)を得た。攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にタケネート500(キシリレンジイソシアネート)125.52gを入れて70℃に加熱しながら攪拌し、中間体A1を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエステルポリイソシアネートA3を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は14.5%であった。数平均分子量は580、60度における粘度は480mPasであった。
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール15.63部、ジエチレングリコール38.28部、アジピン酸74.08部及びチタニウムテトライソプロポキシド0.01部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、(中間体A4)を得た。攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にルプラネートMI(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物)78.81gを入れて70℃に加熱しながら攪拌し、中間体A1を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエステルポリイソシアネートA4を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は13.2%であった。数平均分子量は636、60度における粘度は890mPasであった。
攪拌機、窒素ガス導入管、スナイダー管、コンデンサーを備えたポリエステル反応容器に、エチレングリコール36.75部、無水フタル酸55.69部、及びチタニウムテトライソプロポキシド0.02部を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を220℃に保持した。酸価が1mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し(中間体A3)を得た。攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にミリオネートMT166.91部を入れて70℃に加熱しながら攪拌し、中間体A2を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエステルポリイソシアネートB1を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は14.4%であった。数平均分子量は583、60度における粘度は3200mPasであった。
攪拌機、窒素ガス導入管、冷却コンデンサー、滴下漏斗を備えた反応容器にミリオネートMI570.41部を入れて70℃に加熱しながら攪拌し、PPG1000 597.00部を滴下漏斗を用いて2時間かけてゆっくり滴下し、更に4時攪拌し、ポリエーテルポリイソシアネートC1を得た。JIS K 1603に従い、NCO%を測定し、結果は13.5%であった。数平均分子量は623であり、0度における粘度は380mPasであった。
本発明において、1分子中に2個以上の水酸基を有する樹脂(A)を主剤として以下を用いた。
・(製造例1)樹脂A1:EGOPA(0.9K)
・(製造例2)樹脂A2:Gly(OPAEG)2MA
・(製造例3)樹脂A3:THEI(OPAEG)3
・(製造例4)樹脂A4:EGOPAAA (7/3) 0.5K
・(製造例5)樹脂A5:EGOPAMA (7/3) 0.5K
本発明において、2価以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(B)を硬化剤として以下を用いた。
・デスモジュール L 75 TDI−TMPアダクト体 住化コベストロウレタン(株)
・BasonatHA3000:ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体 BASF社製
・(製造例6)ポリエステルポリイソシアネートA1
・(製造例7)ポリエステルポリイソシアネートA2
・(製造例8)ポリエステルポリイソシアネートA3
・(製造例9)ポリエステルポリイソシアネートA4
・(製造例10)ポリエステルポリイソシアネートB1
・(製造例11)ポリエーテルポリイソシアネートC1
表中、略語は以下の通りである。
・デスモジュール L 75:TDI−TMPアダクト体 住化コベストロウレタン(株) 不揮発分/75% NCO%13.0%
・BasonatHA3000:ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体、不揮発分/100%(BASF社製) NCO%19.5%
・PPG1000:ポリプロピレングリコール 分子量1000(エクセノール 1020) 旭硝子(株)
・ミリオネートMT:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート 東ソー(株)
・タケネート500:m−キシリレンジイソシアナート 三井化学(株)
・ルプラネートMI:(液状モノメリックMDI 4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートと2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物) BASF INOAC ポリウレタン(株)
・希釈溶剤:酢酸エチル(実施例1〜8、比較例1〜4)
前記の実施例1〜8、12、比較例1〜4記載の接着剤を、バーコーターを用いて、塗膜量3.0g/m2(固形分)となるように厚さ12μmのポリエチレンテレフタレート(PETと略す)フィルム(東洋紡績(株)製「E−5102」)のコロナ処理面に塗布し、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た。次に前記接着剤が塗布されたPETフィルムの接着剤面と、厚さ25μmのアルミ蒸着無延伸ポリプロピレン(CPPと略す)フィルム(東レフィルム加工(株) 「2203」)のアルミ蒸着面とラミネートし、PETフィルム/前記接着剤層/アルミ蒸着CPPフィルムの層構成を有する複合フィルムを作製した。次いで、この複合フィルムを40℃/2日間のエージングを行い、接着剤の硬化を行って、積層体を得た。
前記の実施例9〜11、13,14、比較例5〜6記載の接着剤を、約60℃に加熱し、無溶剤用テストコーターポリタイプ社製ロールコーターを用いて、塗膜量2.0g/m2(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−5102」)のコロナ処理面に塗布すると同時に前記接着剤が塗布されたPETフィルムの接着剤面と、厚さ25μmのアルミ蒸着CPPフィルム(東レフィルム加工(株) 「2203」)のアルミ蒸着面とラミネートし、PETフィルム/前記接着剤層/アルミ蒸着CPPフィルムの層構成を有する複合フィルムを作製した。次いで、この複合フィルムを40℃/2日間のエージングを行い、接着剤の硬化を行って、積層体を得た。
(1)酸素透過率(表中、OTRと記載)
エージングが終了した積層体を、条件23℃/0%RHの酸素バリア性を測定した。
・23℃/0%RHの酸素バリア性測定:MOCON社製 OX−TRAN 2/21 等圧法 (JIS K 7126に準拠) 単位はcc/m2・day・atm
結果を表1〜5に示す。
エージングが終了した積層体を、塗工方向と垂直に15mm幅に切断し、基材フィルムとシーラントフィルムとの間を、(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、T型剥離法で剥離した際の引っ張り強度を接着強度とした。
結果を表1〜5に示す。
前記製造方法で得た樹脂A4〜A6、60℃の粘度をAntonPaar社製MCRレオメーターを用いて、コーンプレートCP-50、回転数5rpm、温度60℃の条件下で測定した。結果を表3,6に示す。
なお、ポリイソシアネートA1〜A4、B,Cも同様の方法で測定した。
Claims (14)
- 1分子中に2個以上の水酸基を有する樹脂(A)と、2価以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート(B)とを含有してなる接着剤用樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)が、オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその無水物を含む多価カルボン酸成分と、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、及びシクロヘキサンジメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む多価アルコール成分との重縮合体であり、前記多価カルボン酸成分における前記オルト配向性芳香族ジカルボン酸又はその無水物の割合が50〜100質量%であるポリエステルポリオール(A0)を含み、
前記ポリイソシアネート(B)が、カルボキシル基を除く部分の炭素原子数が8以下の脂肪族多価カルボン酸またはその無水物と、炭素原子数が8以下の脂肪族多価アルコールとの重縮合体であるポリエステル由来のエステル骨格を有することを特徴とする接着剤用樹脂組成物。 - 前記ポリイソシアネート(B)が、カルボキシル基を除く部分の炭素原子数が8以下の脂肪族多価カルボン酸またはその無水物と、炭素原子数が8以下の脂肪族多価アルコールとの重縮合体であるポリエステルと芳香族環を有するポリイソシアネートとの反応生成物である請求項1に記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記ポリイソシアネート(B)が、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、及び1,4−シクロヘキサンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1つの脂肪族多価カルボン酸またはその無水物と、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、2−メチル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、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、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、及びジプロピレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも1つの脂肪族多価アルコールとの重縮合体であるポリエステル由来のエステル骨格を有する請求項1または2に記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記ポリイソシアネート(B)の数平均分子量が500〜2000である請求項1〜3のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記ポリイソシアネート(B)の60℃における粘度が300〜4000mPasである請求項1〜4のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記樹脂(A)がウレタン結合を有する請求項1〜5のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記樹脂(A)が、3個以上の水酸基を有するポリエステルポリオールとカルボン酸無水物又はポリカルボン酸との反応生成物である少なくとも1個のカルボキシ基と2個以上の水酸基を有するポリエステルポリオール(A1)である請求項1〜6のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記樹脂(A)が、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を有するポリエステルポリオール(A2)である請求項1〜6のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 前記樹脂(A)が、一般式(3)で表されるイソシアヌル環を有するポリエステルポリオール(A4)である請求項1〜6のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 板状無機化合物を含有する請求項1〜10のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の接着剤用樹脂組成物を用いた接着剤。
- 請求項12に記載の接着剤を接着層に用いた積層体。
- 請求項12に記載の接着剤を接着層に用いた金属蒸着フィルム、金属酸化物蒸着フィルム、またはアルミ箔を含む積層体。
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