JP7232912B2 - 2成分溶媒ベースの接着剤組成物 - Google Patents
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Description
元素周期表への任意の参照は、CRC Press,Inc.,1990-1991によって出版されたものへの参照である。この表の或るグループの元素への参照は、グループに番号を付す新たな表記法によるものである。
酸価(又は酸性度指数)は、ASTM D1386/7に従って測定する。酸価は、成分又は組成物中に存在するカルボン酸の量の尺度である。酸価は、物質(例えば、エチレン系ポリマー又は分散剤)1グラム中に存在する遊離カルボン酸の中和に必要とされる水酸化カリウムのミリグラム数である。酸価の単位は、mg KOH/gである。
接着強度は、90度ハンドアシストT型剥離試験に従って測定される。ラミネートを、50℃のオーブンで2日間硬化した後、最初のT型剥離接着強度試験のために、「175mm×15mm」の帯状片にカットする(各帯状片の接着面積は「175mm×15mm」であった)。Instron5943ピールテスターは250mm/minのクロスヘッド速度に設定する。試験中、帯状片の尾部をわずかに指で引っ張って尾部が剥離方向に対して90度の方向に維持されていることを確かめる。平均接着強度(15ミリメートルあたりのニュートン(N/15mm))は、力対距離のプロファイルから決定される。3つのサンプルを試験し、平均の「接着強度」を報告する。
ラミネートを、Brugger Companyから入手可能なHSG-Cヒートシール機で140℃のシール温度と300Nの圧力下で1秒間ヒートシールし、次いで、室温(23℃)に冷却し、「175mm×15mm」の帯状片にカットする(各帯状片のヒートシール領域は「175mm×15mm」であった)。
8インチ(20.32cm)×12インチ(30.48cm)のラミネートを折り重ねて、20.32cm×15.24cmの構造を形成し、その構造は、第1の面及び第2の面を有する。したがって、第1の面及び第2の面はそれぞれ、同じラミネートから形成される。第1の面の第1基材(PEフィルム)は、第2の面の第1基材(PEフィルム)と接触している。上記構造は、1つの折り重なった縁部と3つの開放された縁部を含む4つの縁部を持つ。開放された縁部のうちの2つを、ヒートシールしてパウチ(小袋)を形成する。ヒートシールは、140℃で1秒間、300N/15mmの圧力で行う。それぞれの実施例から2~3個のパウチを作る。
8インチ(20.32cm)×12インチ(30.48cm)のラミネートを折り重ねて、20.32cm×15.24cmの構造を形成し、その構造は、第1の面及び第2の面を有する。したがって、第1の面及び第2の面はそれぞれ、同じラミネートから形成される。第1の面の第1基材(PEフィルム)は、第2の面の第1基材(PEフィルム)と接触している。上記構造は、1つの折り重なった縁部と3つの開放された縁部を含む4つの縁部を持つ。開放された縁部のうちの2つを、ヒートシールしてパウチ(小袋)を形成する。ヒートシールは、140℃で1秒間、300N/15mmの圧力で行う。それぞれの実施例から2~3個のパウチを作る。
2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、(A)イソシアネート成分と、と、(B)ダイマー酸性ポリエステルポリオール成分と、(C)溶媒との反応生成物を含む。
2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、(A)イソシアネート成分と、(B)ダイマー酸性ポリエステルポリオール成分と、(C)溶媒との反応生成物を含む。ダイマー酸ポリエステルポリオール成分(本明細書では「DAPP成分」と呼ぶ)は、(i)DAPP成分の総重量に基づく20重量%から60重量%のダイマー酸、(ii)ジカルボン酸、及び(iii)ポリオールを含む反応混合物の反応生成物を含む。
DAPP成分は、(i)DAPP成分の総重量に基づく20重量%から60重量%のダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含む。
DAPP成分は、(i)ダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含む。
DAPP成分は、(i)ダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含む。
一実施形態では、DAPP成分は、(i)20重量%から60重量%のダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールと、(iv)任意の添加剤とを含む反応混合物の反応生成物を含む。
DAPP成分は、(i)DAPP成分の総重量に基づく20重量%から60重量%のダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールと、(iv)任意で添加剤とを含む反応混合物の反応生成物を含む。
一実施形態では、DAPP成分は、DAPP及び任意の添加剤を含む。
2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、(A)イソシアネート成分と、(B)DAPP成分と、(C)溶媒との反応生成物を含む。
2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、(A)イソシアネート成分と、(B)(i)20重量%から60重量%のダイマー酸と、(ii)ジカルボン酸と、(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含むDAPP成分と、(C)溶媒との反応生成物を含む。
(A)多官能性イソシアネートを含むイソシアネート成分。
(B)以下を含む反応混合物の反応生成物を含み、又は本質的にそれから成り、又はそれから成るダイマー酸ポリエステルポリオール成分。(i)20重量%から60重量%、又は20重量%から50重量%、又は30重量%から60重量%、又は40重量%から55重量%、又は41重量%から52重量%のダイマー酸であって、以下の特性の1つ、又は一部、又はすべてを有するダイマー酸。(1)150mg KOH/gから250mg KOH/g、又は180mg KOH/gから220mg KOH/g、又は190mg KOH/gから200mg KOH/gの酸価、及び/又は、(2)構造(A)、及び/又は、(3)C36ダイマー酸であること。(ii)フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アゼラ酸、セバシン酸、アジピン酸、及びそれらの組合わせから選択される、10重量%から50重量%、又は10重量%から40重量%、又は10重量%から25重量%のジカルボン酸。(iii)15重量%から50重量%、又は15重量%から40重量%、又は15重量%から35重量%のポリオールであって、以下を含み、又は本質的にこれらから成り、又はこれらから成るポリオール。(1)反応混合物中のポリオールの総重量に基づく96.0重量%、又は98.0重量%、又は98.4重量%から98.7重量%、又は99.0重量%のジオール。(2)反応混合物中のポリオールの総重量に基づく1.0重量%又は1.3重量%から1.6重量%又は2.0重量%又は4.0重量%のトリオール。
ここで、DAPP成分は、以下の特性のうちの1つ、又はいくつか、又はすべてを有する。(i)DAPPコンポーネントの総重量に基づく20重量%から60重量%、又は20重量%から50重量%、又は30重量%から60重量%、又は40重量%から55重量%、又は41重量%から52重量%のダイマー酸を含むこと、及び/又は、(ii)5000g/mol、又は10000g/mol、又は20000g/molから30000g/mol、又は40000g/mol、又は50000g/molの重量平均分子量(Mw)、及び/又は、(iii)0mg KOH/g、又は0.01mg KOH/gから5.0mg KOH/g未満の酸価。
(C)溶媒。
(D)任意選択で、添加剤。
ここで、2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、100:5から100:35、又は100:10から100:20、又は100:10から100:15、又は100:12から100:13のポリオール:イソシアネート重量比を有する。
本開示は、ラミネートを提供する。ラミネートは、第1の基材と第2の基材を含み、第1の基材と第2の基材との間に接着剤層を含む。接着剤層は、2成分溶媒ベースの接着剤組成物から形成される。
ラミネートは、第1の基材と第2の基材を含む。
第1の基材/2成分溶媒ベースの接着剤組成物 構造(B)
第1の基材/接着剤層/第2の基材 構造(C)
金属箔層である層を有するフィルムである第1の基材。
PE層である単一の層を有する単層フィルムである第2の基材。
第1の基材と第2の基材との間の接着剤層であって、以下のものの反応生成物を含む、又は本質的にそれからなる、又はそれからなる2成分溶媒ベースの接着剤組成物から形成される接着剤層。
(A)多官能性イソシアネートを含むイソシアネート成分。
(B)以下を含む反応混合物の反応生成物を含み、又は本質的にそれから成り、又はそれから成るダイマー酸性ポリエステルポリオール成分。(i)20重量%から60重量%、又は20重量%から50重量%、又は30重量%から60重量%、又は40重量%から55重量%、又は41重量%から52重量%のダイマー酸であって、以下の特性の1つ、又は一部、又はすべてを有するダイマー酸。(1)150mg KOH/gから250mg KOH/g、又は180mg KOH/gから220mg KOH/g、又は190mg KOH/gから200mg KOH/gの酸価、及び/又は、(2)構造(A)、及び/又は、(3)C36ダイマー酸であること。(ii)フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アゼラ酸、セバシン酸、アジピン酸、及びそれらの組合わせから選択される、10重量%から50重量%、又は10重量%から40重量%、又は10重量%から25重量%のジカルボン酸。(iii)15重量%から50重量%、又は15重量%から40重量%、又は15重量%から35重量%のポリオールであって、以下を含み、又は本質的にこれらから成り、又はこれらから成るポリオール。(1)反応混合物中のポリオールの総重量に基づく96.0重量%又は98.0重量%又は98.4重量%から98.7重量%又は99.0重量%のジオール。(2)反応混合物中のポリオールの総重量に基づく1.0重量%又は1.3重量%から1.6重量%又は2.0重量%又は4.0重量%のトリオール。
ここで、DAPP成分は、DAPPの総重量に基づく20重量%から60重量%、又は20重量%から50重量%、又は30重量%から60重量%、又は40重量%から55重量%、又は41重量%から52重量%のダイマー酸に由来する単位を含み、DAPPは次の特性の一方又は両方を有する。(i)5000g/mol、又は10000g/mol、又は20000g/molから30000g/mol、又は40000g/mol、又は50000g/molの重量平均分子量(Mw)、及び/又は、(ii)0mg KOH/g又は0.01mg KOH/gから5.0mg KOH/g未満の酸価。
(C)溶媒。
(D)任意選択で、添加剤。
ここで、2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、100:10から100:15、又は100:12から100:13のポリオール:イソシアネートの重量比を有する。
ここで、ラミネートは、以下の特性の1つ、いくつか、又はすべてを有する。(A)10N/15mmから15N/15mm、又は10N/15mmから12N/15mmの初期接着強度、及び/又は、(B)4.0N/15mmから15N/15mm、又は5.0N/15mmから10N/15mm、又は6.0N/15mmから8.0N/15mmのボイルインバッグ試験後の接着強度、及び/又は、(C)50%から100%、又は60%から100%、又は65%から100%のボイルインバッグ試験後の接着強度の保持、及び/又は、(D)2.0N/15mmから10N/15mm、又は3.0N/15mmから10N/15mm、又は3.0N/15mmから5.0N/15mmの化学的エージング後の接着強度、及び/又は、(E)25%から100%、又は30%から100%、又は35%から100%の化学的エージング後の接着強度の保持、及び/又は、(F)30N/15mmから100N/15mm、又は40N/15mmから75N/15mm、又は45N/15mmから75N/15mmの初期ヒートシール強度、及び/又は、(G)35N/15mmから75N/15mm、又は40N/15mmから75N/15mm、又は50N/15mm~75N/15mmの後のヒートシール強度、及び/又は、(H)少なくとも80%、又は少なくとも85%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%、又は少なくとも100%のボイルインバッグ試験後のヒートシール強度の保持、及び/又は、(I)35N/15mmから75N/15mm、又は40N/15mmから75N/15mmの化学的エージング後のヒートシール強度、及び/又は、(J)75%から100%、又は80%から100%、又は82%から100%の化学的エージング後のヒートシール強度の保持、及び/又は、(K)ボイルインバッグ試験後にラミネートが気泡を生じない、及び/又は、(L)ラミネートが化学的エージング後に剥離しない。
本開示はまた、2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成する方法を提供する。
表2の成分を攪拌機とガラス凝縮器を備えたケトルに入れ、反応混合物が液体になるまでケトルを100℃に加熱することによって、ダイマー酸ポリエステルポリオール(DAPP)成分の実施例1~2及び比較例3をそれぞれ調製する。表2に示されている量は、グラム(g)単位である。反応混合物が液体の状態になったら、攪拌機をオンにし、ケトル内の温度とガラス凝縮器の温度を監視しながら反応混合物を混合して、ガラス凝縮器の最高温度が100℃と103℃の間にあることを確認する。反応混合物の温度が220℃に上昇し、ガラス凝縮器の最高温度が100℃未満に低下したら、空間が30分以内に25~30mmHgの圧力に達するようにゆっくりと減圧を開始する。25~30mmHgの真空圧が維持され、反応混合物の酸価を25~30分ごとに測定する。反応混合物の酸価が25mg KOH/g未満になるまで、TYZOR(商標)TBT(触媒)を反応混合物に徐々に加える。次に、真空圧を10mmHg未満に下げ、反応混合物の酸価が5mg KOH/g未満になってヒドロキシル価は目標のヒドロキシル価に達するまで、追加のTYZOR(商標)TBT(触媒)を少なくとも1時間かけて徐々に追加する。次に、反応生成物(ダイマー酸ポリエステルポリオール)を60℃に冷却し、酢酸エチル(溶媒)を反応生成物に添加して、75重量%の固形分量を得る。
2成分溶媒ベースの接着剤組成物は、(A)共反応物F(溶媒ベースのポリイソシアネート組成物)を(B)DAPP成分の実施例B1~B2、DAPP成分の比較例B3、ADCOTE(商標)545S(ダイマー酸なしで形成されたポリエステルポリオール成分)及びADCOTE(商標)563EA(ダイマー酸なしで形成されたポリエステルポリオール成分)のうちの1つと、均一な混合物が得られて2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成するまで、ケトル内で室温(23℃)で混合することによって調整する。各実施例及び比較例の接着剤組成物の成分を表3に示す。
厚さ60μmの単層フィルムであるポリエチレン(PE)フィルムを用意する。
金属箔プレラミネート/接着剤組成物 構造(II)。
金属箔プレラミネート/接着剤層/PEフィルム 構造(III)
比較例4及び比較例5は、それぞれ、(A)イソシアネート成分(共反応物F)と、(B)ダイマー酸で形成されないポリエステルポリオール成分(それぞれADCOTE(商標)545S及びADCOTE(商標)563EA)とから形成される接着剤層を含む。比較例4と比較例5のラミネート構造は、それぞれ、以下を示す。(i)ボイルインバッグ試験後のバブリング。(ii)化学的エージング後の層間剥離。(iii)ボイルインバッグ試験後の接着強度が4.0N/15mm未満(それぞれ、3.1N/15mm及び1.24N/15mm)。(iv)化学的エージング後の接着強度が2.0N/15mm未満の(それぞれ、0.68N/15mm及び0.42N/15mm)。(v)ボイルインバッグテスト後のヒートシール強度が35N/15mm未満の(それぞれ、30.2N/15mm及び21.2N/15mm)。(vi)化学的エージング後のヒートシール強度が35N/mm未満(それぞれ、32.34N/15mm及び27.2N/15mm)。このように、比較例4及び比較例5は、それぞれ、ボイルインバッグ試験後及び化学的エージング後に不十分な接着強度及びヒートシール強度を示す。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項1.
2成分溶媒ベースの接着剤組成物であって、
(A)イソシアネート成分、
(B)ダイマー酸ポリエステルポリオール成分であって、
(i)ダイマー酸ポリエステルポリオール成分の総重量に基づく20重量%から60重量%のダイマー酸と、
(ii)ジカルボン酸と、
(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含むダイマー酸ポリエステルポリオール成分、及び、
(C)溶媒、の反応生成物を含む2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項2.
前記ジカルボン酸が、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、及びそれらの組合わせからなる群から選択される、項1に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項3.
前記ポリオールが、2-メチル-1,3-プロパンジオール、トリメチロールプロパン、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、及びネオペンチルグリコール(NPG)、並びにそれらの組合わせからなる群から選択される、項1又は項2に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項4.
前記イソシアネートが多官能性イソシアネートである、項1~3のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項5.
前記イソシアネート成分が2.2から5.0の平均NCO官能価を有する、項1~4のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項6.
100:5から100:35のポリオール:イソシアネートの重量比を有する、項1~5のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
項7.
ラミネートであって、
第1の基材と、
第2の基材と、
前記第1の基材と前記第2の基材との間の接着剤層であって、項1~6のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物から形成された接着剤層と、を含むラミネート。
項8.
前記第1の基材が金属箔フィルムであり、前記第2の基材がポリエチレンフィルムであり、
ボイルインバッグ試験後の接着強度が4.0N/15mmから15N/15mmであり、
化学的エージング後の接着強度が2.0N/15mmから10N/15mmである、項7に記載のラミネート。
項9.
ボイルインバッグ試験後のヒートシール強度が35N/15mmから75N/15mmであり、
化学的エージング後のヒートシール強度が35N/mmから75N/15mmである、項8に記載のラミネート。
項10.
2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成する方法であって、
(i)ダイマー酸に由来する単位を20重量%から60重量%含むダイマー酸ポリエステルポリオール成分を得ること、
(ii)イソシアネート成分を得ること、及び、
(iii)前記ダイマー酸ポリエステルポリオール成分を前記イソシアネート成分と反応させて、2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成すること、を含む方法。
Claims (9)
- 2成分溶媒ベースの接着剤組成物であって、
(A)イソシアネート成分、
(B)ダイマー酸ポリエステルポリオール成分であって、
(i)ダイマー酸ポリエステルポリオール成分の総重量に基づく20重量%から60重量%のダイマー酸と、
(ii)ジカルボン酸と、
(iii)ポリオールとを含む反応混合物の反応生成物を含むダイマー酸ポリエステルポリオール成分、及び、
(C)溶媒、の反応生成物を含み、
100:5から100:35のポリオール:イソシアネートの重量比を有する、2成分溶媒ベースの接着剤組成物。 - 前記ジカルボン酸が、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、及びそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
- 前記ポリオールが、2-メチル-1,3-プロパンジオール、トリメチロールプロパン、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、及びネオペンチルグリコール(NPG)、並びにそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項1又は請求項2に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
- 前記イソシアネートが多官能性イソシアネートである、請求項1~3のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
- 前記イソシアネート成分が2.2から5.0の平均NCO官能価を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物。
- ラミネートであって、
第1の基材と、
第2の基材と、
前記第1の基材と前記第2の基材との間の接着剤層であって、請求項1~5のいずれか一項に記載の2成分溶媒ベースの接着剤組成物から形成された接着剤層と、を含むラミネート。 - 前記第1の基材が金属箔フィルムであり、前記第2の基材がポリエチレンフィルムであり、
ボイルインバッグ試験後の接着強度が4.0N/15mmから15N/15mmであり、
化学的エージング後の接着強度が2.0N/15mmから10N/15mmである、請求項6に記載のラミネート。 - ボイルインバッグ試験後のヒートシール強度が35N/15mmから75N/15mmであり、
化学的エージング後のヒートシール強度が35N/mmから75N/15mmである、請求項7に記載のラミネート。 - 2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成する方法であって、
(i)ダイマー酸に由来する単位を20重量%から60重量%含むダイマー酸ポリエステルポリオール成分を得ること、
(ii)イソシアネート成分を得ること、及び、
(iii)前記ダイマー酸ポリエステルポリオール成分を前記イソシアネート成分と反応させて、2成分溶媒ベースの接着剤組成物を形成すること、を含み、
前記2成分溶媒ベースの接着剤組成物が100:5から100:35のポリオール:イソシアネートの重量比を有する、方法。
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