JP7196530B2 - 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
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Description
また、2液型接着剤として使用した際に、ラミネートおよびレトルト加工を施した後でも、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、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ない優れた接着性、内容物耐性、および安全性を有する。
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。
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。
本発明の2液型接着剤の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。
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。
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。
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)
本発明の2液型接着剤の硬化剤であるイソシアネート成分Bは、ポリエステルポリオールと少なくともトルエ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、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートとの反応生成物(B-2)を含有することが特徴である。
即ち、ポリエステルポリオールと少なくともトルエンジイソシアネートを含むイソシアネート化合物と、ポリエステルポリオールを過剰量として先に反応させ、水酸基を有する反応生成物(B-1)を得たのち、該反応生成物(B-1)と4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートとを、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを過剰量として反応させ、イソシアネート基を有する反応生成物(B-2)を得る。
すなわちイソシアネート基の反応率が0.8未満であると未反応のトルエンジイソシアネートが多く残存しており、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中にトリレンジイシアネートが残存するため、ラミネート後のフィルムを通して内容物にトリレンジイソシアネート由来の芳香族アミンが溶出する可能性がある。
併用する場合、トルエンジイソシアネートの使用量は、反応生成物(B-1)を反応させる際に使用するポリイソシアネート化合物の総重量に対し50~99重量%の範囲であることが好ましく、80~99重量%の範囲がなお好ましい。
また、前記ポリエステルポリオールがあまりに低分子量の場合は、トルエンジイソシアネートと反応させた際に反応生成物(B-1)が高粘度化する傾向にあり、一方ポリエステルポリオールがあまりに高分子量の場合はトリレンジイソシアネートとの反応時に均一に混合しにくい場合があり、均一な反応を保ち難い。この観点から、ポリエステルポリオールの数平均分子量は300~5000が好ましく、500~3000であることがより好ましい。
本発明において硬化剤であるイソシアネート成分Bは、前記イソシアネート基を有する反応生成物(B-2)単独で使用してもよいが、他のポリイソシアネート化合物を併用しても良く、特に3官能以上のイソシアネート化合物(B-3)を併用することが好ましい。時として前記イソシアネート基を有する反応生成物(B-2)を得る際、未反応の4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが残存することがあり、即ち硬化剤であるイソシアネート成分B中には4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートそのものが存在する場合がある。このとき、3官能以上のイソシアネート化合物(B-3)を併用することで、より結晶化を低減させることができ好ましい。
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。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
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/m2が好ましく、より好ましくは、0.5~3g/m2程度で使用するのがよい。
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。
(ポリエステルポリオールの合成例)
攪拌機、温度センサー、窒素ガス導入管および精留等を備えたガラス製四つ口フラスコに、エチレングリコール205.0g、アジピン酸600.0gを仕込み、常圧窒素気流下にて徐々に昇温し脱水反応を行いながら240℃まで昇温しエステル化反応を行った。その後、精留塔を取り外してガラス製コンデンサーに切り替え、窒素ガス導入管から真空ポンプにラインをつなぎ、5kPaの減圧下で酸価2.0mgKOH/gになるまで反応を継続しポリエステルポリオール(P1)を得た。得られたポリエステルポリオール(P1)の水酸基価を表1の合成例1に示す。
(ポリエステルポリオールの合成例)
表1に示した原料を使用した以外は、合成例1と同様に合成し、(P2)~(P6)を得た。
(ポリエステルポリオールとトルエンジイソシアネートの反応生成物(B-1)の合成例)
攪拌翼、温度センサー、窒素ガス導入管およびコンデンサーを備えたガラス製四つ口フラスコに、合成例1で得たポリエステルポリオール(P1)100gを仕込み、攪拌しながら50℃まで昇温した。次いでトルエンジイソシアネート2.74gを仕込み80℃まで昇温し、NCO反応率が0.8%以上になるまで反応を継続し、ポリエステルポリオール(P1)とトルエンジイソシアネートの反応生成物(B-1-1)を得た。合成に使用したポリオールの水酸基モルとトルエンジイソシアネートNCOモルの比NCO/OHおよび得られた反応生成物(B-1-1)の数平均分子量を表2に示す。
表2に示した原料を使用した以外は、合成例7と同様に合成し、(B-1-2)~B-1-6)を得た。
(硬化剤 反応生成物(B-1)と、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートとの反応生成物(B-2)の合成例)
攪拌翼、温度センサー、窒素ガス導入管およびコンデンサーを備えたガラス製四つ口フラスコに、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート83.0g、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体19.0gを仕込み、攪拌しながら60℃まで加熱した。その後、合成例6で得た反応生成物(B-1-1)100gを発熱に注意しながら徐々に仕込み、70℃まで昇温した。4時間反応を継続し、硬化剤(B1)を得た。得られた硬化剤(B1)のNCO%を表3に示す。
表3に示した原料を使用した以外は、合成例14と同様に合成し、硬化剤(B2)~(B7)、(H1)~(H2)を得た。
実施例で得た硬化剤(B)を気泡が入らないように透明なガラス瓶に採取し、密閉した後、デシケーター中に1か月静置した。保管後の外観を観察し、保管前の外観と比較した際の濁りの変化の程度により以下の評価を行った。
評価◎:保管前後で全く濁りがない。
評価○:保管後に僅かに濁りがあるが、保管前に比べて変化がほとんどない。
評価△:保管後に僅かに濁りがあり、保管前に比べて濁りの程度が増している。
評価×:保管前から濁っており、保管後も同様に濁っている。
主剤として、合成例5のポリエステルポリオールP5を使用した。
主剤と、実施例で得た硬化剤(B)とを表4に示す割合で配合した後、PETフィルム(厚さ:12μm)に、無溶剤ラミネーターで塗工ロール温度40℃、加工スピード10m/min、塗布量3.0g/m2の条件で塗布した。この塗布面に無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムを貼合し、ラミネートフィルムを作製した。得られたラミネートフィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した後、120mm×220mmで切り取り、無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムが内側になるように折り曲げ、3方方向を10mm幅で0.1MPa、200℃、1秒間でヒートシールして、内容物が2dm2接触するパウチを作製した。内容物は3%酢酸水溶液を100mlとした。充填したパウチをレトルト試験機で121℃、30分間滅菌処理した。その後、酢酸水溶液を取り出し、液体黒的グラフ質量分析により、芳香族アミン類(PAA)の定量測定を行った。測定値から換算し、PAA溶出量(μg/kg-food)を算出した。 PAA溶出量により、以下の評価を行った。
評価◎:5未満
評価○:5以上10未満
評価×:10以上
Claims (8)
- 2液型接着剤用の硬化剤であって、
グリコールと二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリオールと、
少なくともトルエンジイソシアネートを50~100重量%の範囲で有し、
キシリ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、1,6-ヘキサ メチレ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、及び1,3- (イソシアナートメチル)シクロヘキサンからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリ イソシアネート、あるいは前記ポリイソシアネートのビウレット体、あるいは前記ポリイ ソシアネートのイソシアヌレート体、あるいは前記ポリイソシアネートのトリメチロール プロパン変性したアダクト体を0~50重量%の範囲で有するイソシアネート化合物との反応生成物(B-1)と、
イソシアネートとして4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートと1,6-ヘキサメ チレンジイソシアネートのヌレート体のみとの反応生成物(B-2)であることを特徴とする2液型接着剤用の硬化剤。 - 前記グリコールと二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリオールが、エチレングリ コール、ジエチレングリコール、グリセリン、又はネオペンチルグリコールから成る群か ら選ばれる少なくとも1つのグリコールと、アジピン酸、セバシン酸、又はイソフタル酸 から成る群から選ばれる少なくとも1つの二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリ オールである、請求項1に記載の2液型接着剤用の硬化剤。
- 前記ポリエステルポリオールの水酸基(OH)のモル数(b)とトルエンジイソシアネートのイソシアネート基(NCO)のモル数(a)の比であるNCO/OH比〔(a)/(b)〕が、0.3~0.8である請求項1又は2に記載の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、グリコールと二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリオールと、
少なくともトルエンジイソシアネートを50~100重量%の範囲で有し、
キシリ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、1,6-ヘキサ メチレ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、及び1,3- (イソシアナートメチル)シクロヘキサンからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリ イソシアネート、あるいは前記ポリイソシアネートのビウレット体、あるいは前記ポリイ ソシアネートのイソシアヌレート体、あるいは前記ポリイソシアネートのトリメチロール プロパン変性したアダクト体を0~50重量%の範囲で有するイソシアネート化合物との反応生成物(B-1)と、
イソシアネートとして4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートと1,6-ヘキサメ チレンジイソシアネートのヌレート体のみとの反応生成物(B-2)であることを特徴とする2液型接着剤。 - 前記グリコールと二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリオールが、エチレングリ コール、ジエチレングリコール、グリセリン、又はネオペンチルグリコールから成る群か ら選ばれる少なくとも1つのグリコールと、アジピン酸、セバシン酸、又はイソフタル酸 から成る群から選ばれる少なくとも1つの二塩基酸とを反応原料とするポリエステルポリ オールである、請求項4に記載の2液型接着剤。
- 前記ポリエステルポリオールの水酸基(OH)のモル数(b)とトルエンジイソシアネートのイソシアネート基(NCO)のモル数(a)の比であるNCO/OH比〔(a)/(b)〕が、0.3~0.8である請求項4又は5に記載の2液型接着剤。
- 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4~6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。
- 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4~6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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