JP6620964B2 - 無溶剤型ラミネート接着剤、その硬化物、積層体及び包装体 - Google Patents
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
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-
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Description
本発明者らは、反応速度に生じるようなイソシアネートとポリオールとの組み合わせを鋭意検討した結果、前記ポリオール成分(B)として、数平均分子量1000以下の4官能以上のポリオール(b1)と、1級水酸基を有する数平均分子量2,500〜7,000のポリアルキレングリコール(b2)とを併用したものが、ポリオール(b1)とポリアルキレングリコール(b2)とのそれぞれのイソシアネートとの反応速度が異なると推定されるために、ポットライフの安定した接着剤が得られることを見いだした。
前記ポリオール成分(B)が、数平均分子量1000以下で4官能以上の糖アルコールまたは糖アルコール誘導体であるポリオール(b1)と、1級水酸基を有する数平均分子量2,500〜7,000のポリアルキレングリコール(b2)とを含有する無溶剤型ラミネート接着剤を提供する。
本発明の無溶剤型ラミネート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る。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と称される。
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。
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。
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。
本発明で使用するポリオール成分(B)は、数平均分子量1000以下の4官能以上のポリオール(b1)と、1級水酸基を有する数平均分子量2,500〜7,000のポリアルキレングリコール(b2)とを含有する。
本発明で使用する数平均分子量1000以下の4官能以上のポリオール(b1)において、官能基とは水酸基を表し官能基数とは水酸基の数を表す。
本願においては、前記ポリオール(b1)として、糖アルコールまたは糖アルコール誘導体を使用することが好ましい。なお糖アルコール誘導体とは、一部の水酸基が塩となった化合物や、一部の水酸基が別の官能基と反応した化合物を指す。
具体的には、糖アルコールとしては、ペンタエリスリトール、スクロース、キシリトール、ソルビトール、イソマルト、ラクチトール、マルチトール、マンニトール等があげられる。
また糖アルコール誘導体としては、例えば前記糖アルコールにポリオキシエチレン(POE)やポリオキシプロピレン(POP)やポリオキシブチレン等のポリオキシアルキレンが付加反応した、エチレンオキサイド付加物やプロピレンオキサイド付加物やブチレンオキサイド付加物等のアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
中でも、短時間で架橋構造を形成するため短時間でエージングを完了できることから、6官能以上のポリオールが好ましい。
本発明で使用する1級水酸基を有する数平均分子量2,500〜7,000のポリアルキレングリコール(b2)としては、例えば、エチレンオキサイドの重合物であるポリエチレングリコール、プロピレンオキシドの重合物であるポリプロピレングリコール、ブチレンオキサイドの重合物であるポリブチレングリコール、又はポリプロピレングリコールやポリブチレングリコール末端のエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。これらのポリアルキレングリコールは、水又はアルコールを開始剤として各アルキレングリコールを重合させることによって製造することができる。
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)
本発明においてポリオール成分(B)は、前記ポリオール(b1)と、前記ポリアルキレングリコール(b2)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で汎用のポリオールを使用してもよい。他のポリオール成分としては、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、2−メチル−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;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、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;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。これらのその他のポリオール成分は、ポリオール成分(B)中10質量%以下であることが望ましい。
ここで、ひまし油は市販されているものを使用することができる。また、水酸基含有ひまし油誘導体としては、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、ひまし油脂肪酸、脱水ひまし油脂肪酸、ひまし油脂肪酸縮合物、ひまし油のエチレンオキサイド5〜50モル付加体、又はひまし油系ポリオールが挙げられる。これらの中でも特にひまし油が接着剤粘度を低減できる点から好ましい。
ひまし油又は水酸基含有ひまし油誘導体(b1)とポリアルキレングリコール(b2)との質量比は、質量比[(b1)/(b2)]が90/10〜20/80となる割合であることが、最終的に得られるラミネート物の外観、及びミスチング防止の点から好ましい。これらの中でもラミネート物の生産性を高めるべく、高速ラミネート加工する場合であっても良好なラミネート物外観が得られる点から、ポリアルキレングリコール(b2)の数平均分子量(Mn)は2,800〜6,000の範囲であって、かつ、ひまし油又は水酸基含有ひまし油誘導体(b1)とポリアルキレングリコール(b2)との質量比[(b1)/(b2)]が75/25〜25/75となる割合であることが好ましい。
本発明で主剤として使用するポリイソシアネート成分(A)は、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレ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、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ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)、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン等の脂肪族ポリイソシアネート;これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートと、ポリオールとの反応生成物であるポリイソシアネート、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのビウレット体、または、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート体などのポリイソシアネートの誘導体(変性物)、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートをトリメチロールプロパン変性したアダクト体などが挙げられる。
酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノテトラカルボン酸無水物、2,3,6,7ーナフタリンテトラカルボン酸2無水物、5−(2,5−オキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。これら多塩基酸無水物は、アルミ箔に対する接着剤の接着性を向上する効果があり、また、特にアルミ箔と接着剤の界面と酢酸を含む有機酸とが接する場合、アルミ箔と酢酸を含む有機酸とが塩を生成することを阻害する効果がある。
リン酸エステル類等が挙げることができる。
本発明の積層体は、本発明の無溶剤型ラミネート接着剤を第一の基材に塗布、次いで塗布面に第二の基材を積層し、該接着剤層を硬化させて得られる。
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管を備えたフラスコに、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート36部、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート19部を反応容器内に仕込み、窒素ガス下で攪拌し、60℃まで加熱した。数平均分子量400のポリプロピレングリコール(以下、「PPG」と略記する。)を11部、数平均分子量1000のPPGを22部、数平均分子量2000のPPGの11部を数回に分けて滴下し、5〜6時間攪拌しウレタン化反応を終了させた。得られたポリイソシアネートのNCO基含有率は、13.5%、粘度は1500mPa.sであった。以下このポリイソシアネートを「A−1」と略記する。
撹拌機、温度計、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、アジピン酸の60.7部、エチレングリコールの28.2部、ジエチレングリコールの11.1部を仕込み、精留管上部温度が100℃を越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2.0mgKOH/g以下となったところでエステル化反応を終了しポリエステルポリオールを得た(得られたポリエステルポリオール「中間体PE(i)」とする。)。
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管を備えたフラスコに、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート30部、2, 4’−ジフェニルメタンジイソシアネート30部を反応容器内に仕込み、窒素ガス下で攪拌し、60℃まで加熱した。中間体PE(i)を数回に分けて滴下し、5〜6時間攪拌しウレタン化反応を終了させた。得られたポリイソシアネートのNCO基含有率は、14.0%、粘度は3000mPa.sであった。以下このポリイソシアネートを「A−2」と略記する。
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管を備えたフラスコに、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート55部を反応容器内に仕込み、窒素ガス下で攪拌し、60℃まで加熱した。数平均分子量400のPPGを11部、数平均分子量1000のPPGを22部、数平均分子量2000のPPGを11部を数回に分けて滴下し、5〜6時間攪拌しウレタン化反応を終了させた。得られたポリイソシアネートのNCO基含有率は13.6%、粘度は2000mPa.sであった。以下このポリイソシアネートを「A−3」と略記する。
撹拌機、温度計、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、アジピン酸の60.0部、ジエチレングリコールの56.0部を仕込み、精留管上部温度が100℃を越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2.0mgKOH/g以下となったところでエステル化反応を終了しポリエステルポリオールを得た(得られたポリエステルポリオール「中間体PE(ii)」とする。)。
表の配合に従い、ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合し、実施例または比較例の接着剤を得た。これらを使用し各種評価を行った。
評価方法:ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合した接着剤を、テストラミネーター(テスター産業製)を用いて、塗布量1.8g/m2となるように無地の二軸延伸ナイロン(ユニチカ(株)製「エンブレム」15μm、以下、「ONy」と略記する。)フィルムに塗布した。その後直鎖状低密度ポリエチレン(東セロ(株)製「TUX−HC」60μm、以下、「LLDPEフィルム」と略記する。)をラミネートし、ラミネート物を作製した。
次いで、このラミネート物を40℃のエージングを行い、3時間後、6時間後のヒートシール強度測定を実施し、硬化性を以下の基準に従い評価した。
◎:40N/15mm以上
○:20N/15mm以上〜40N/15mm未満
×:20N/15mm未満
なおシール条件は、圧力:0.1MPa/cm2、温度:180℃、シール時間:1秒であり、測定条件は、シール強度:N/15mm、剥離速度:300mm/min、測定温度:25℃である。
ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合した接着剤について、40℃で30分後の粘度を測定した。配合直後と30分後の粘度変化をポットライフとし、以下の基準に従い評価した。
◎:3000mPa.s未満
○:3000mPa.s以上〜5000mPa.s未満
×:5000mPa.s以上
ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合した接着剤を、塗布量が固形分1.8g/m2程度となるように、予め白色印刷インキ(DIC製「フィナート R794白」)がベタ状にグラビア印刷されたポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「PETフィルム」と略記する。)に塗布した。その後ラミネーターで該フィルムの接着剤塗布面と、アルミ蒸着無延伸ポリプロピレン(以下、「VMCPPフィルム」と略記する)とをラミネートし、ラミネートフィルムを作製した。このときラミネート時のラミネート速度は200m/分である。
次いで、このラミネートフィルムを40℃×1日間のエージング後、巻き外10m部分の白色印刷インキ部分のラミネート外観を下記の基準に従い評価した。
スケールルーペを使用して、1cm2スケール内の気泡の数で評価
◎:気泡数0個
○:気泡数1〜4個
△:気泡数5〜16個
×:気泡数:17個以上
ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを配合した接着剤を、塗布量が固形分1.8g/m2程度となるように、予め白色印刷インキ(DIC製「フィナート R794白」)でベタ状にグラビア印刷された二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ(株)製「エンブレム」15μm、以下、「ONy」と略記する。)にテストラミネーター(テスター産業製)を用いて塗布した。次いでLLDPEフィルムをラミネートし、ラミネートフィルムを作製した。
次いで、このラミネートフィルム物を40℃×3日間のエージングを行い、接着剤塗膜を硬化させ、ONyフィルム/接着剤/LLDPEフィルムの2層の複合フィルムを得た。
エージング後の該複合フィルムを、120mm×120mmの大きさのパウチを作製し、内容物として、食酢、サラダ油、ミートソースを質量比で1:1:1に配合した疑似食品70gを充填した。作製したパウチについては98℃で60分間のボイル殺菌処理をした後、白インキ部の外観を目視で下記の基準に従い評価した。
○:外観に変化なし
×:デラミネーションあり
実:実施例
比:比較例
GP−600:サンニックスGP−600(三洋化成工業)
HD−402:サンニックスHD−402(三洋化成工業)
HS−209:サンニックスHD−209(三洋化成工業)
385SO:EXCENOL−385SO(AGC旭硝子)
PEG−2000:ポリエチレングリコール、分子量2000
GP−3000:サンニックスGP−3000(三洋化成工業)
GL−3000:サンニックスGL−3000(三洋化成工業)
FA−702NS:サンニックスFA−702NS(三洋化成工業)
ひまし油:カクコウイチ(伊藤製油)
ひまし油誘導体:URIC F−60(伊藤製油)
Claims (6)
- ポリイソシアネート成分(A)とポリオール成分(B)とを必須成分とする無溶剤型ラミネート接着剤であって、
前記ポリオール成分(B)が、数平均分子量1000以下で4官能以上の糖アルコールまたは糖アルコール誘導体であるポリオール(b1)と、1級水酸基を有する数平均分子量2,500〜7,000のポリアルキレングリコール(b2)とを含有し、前記ポリオール(b1)と前記ポリアルキレングリコール(b2)とを、(b1):(b2)=10/90〜60/40の範囲で含むことを特徴とする無溶剤型ラミネート接着剤。 - 前記ポリイソシアネート成分(A)と、前記ポリオール成分(B)との使用割合が、前記ポリイソシアネート成分(A)中のイソシアネート基と、前記ポリオール成分(B)中の水酸基との当量比[イソシアネート基/水酸基]が1.0〜5.0となる割合である請求項1に記載の無溶剤型ラミネート接着剤。
- 前記ポリオール成分(B)が、ひまし油又は水酸基含有ひまし油誘導体を含有する請求項1または2に記載の無溶剤型ラミネート接着剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の無溶剤型ラミネート接着剤を硬化させた硬化物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の無溶剤型ラミネート接着剤を接着層に用いた積層体。
- 請求項5に記載の積層体を使用した包装体。
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