JPS5951574B2 - Adhesion method - Google Patents

Adhesion method

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JPS5951574B2
JPS5951574B2 JP3149677A JP3149677A JPS5951574B2 JP S5951574 B2 JPS5951574 B2 JP S5951574B2 JP 3149677 A JP3149677 A JP 3149677A JP 3149677 A JP3149677 A JP 3149677A JP S5951574 B2 JPS5951574 B2 JP S5951574B2
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JP
Japan
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polybutadiene
polyolefin
irradiation
adhesion
film
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JP3149677A
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JPS53117078A (en
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敦弘 山本
良介 菅沼
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Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Original Assignee
Toyo Ink Mfg Co Ltd
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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融状態で紫外線を照射したポリブタジエンを
介しポリオレフィンを金属、ナイロン、ポリエステルな
どの基材に接着させる方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for adhering a polyolefin to a base material such as metal, nylon, or polyester through polybutadiene that has been irradiated with ultraviolet light in a molten state.

ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンは
非極性物質であること及び結晶性が高いために、金属と
の接着性は極めて低いことが知られており、従来からポ
リオレフィンと金属との接着性を改善するための種々の
提案がなされている。
Polyolefins such as polyethylene and polypropylene are known to have extremely low adhesion to metals because they are non-polar substances and have high crystallinity. Various proposals have been made.

例えば、(1)硫酸−クロム酸塩法等の化学的処理は、
加温処理すれば効果は的確であるが、湿式法であること
に起因して作業性が劣り、又酸を使用するため反応機器
に腐蝕が起こる。、それゆえ、この方法は今日では基礎
研究としてすっずかに実施されている方法である。工業
的には、(2)不飽和カルボン酸をポリオレフィンにグ
ラフ1・させる化学的処理、更に細分化すると(a)ポ
リオを/フィンを炭化水素系溶剤に加熱溶解し、不飽和
カルボン酸をラジカル触媒の存在にグラフトさせる方法
、(b)界j面活性剤を含む水中に微粉砕したポリオレ
フィンを仕込み、懸濁状態にし、不飽和カルボン酸をラ
ジカル触媒存在下にグラフトする方法、及び(c)ポリ
オレフィンとラジカル開始剤と不飽和カルボン酸とをへ
ンシエルミキサーで予備攪拌し、押出機中に仕込み、メ
カノケミカル法によりグラフトさせる法、(3)ポリオ
レフィンの表面を空気、酸素又はオゾンによつて酸化し
て極性基を作る表面処理法、(4)都市ガス又は炭化水
素ガス炎にポリエチレンを直接接触させる炎処理、(5
)コロナ放電によるj放電処理、(6)ポリオレフィン
表面に極性物質をグラフトさせて接着性を向上させる表
面グラフト処理、更に細分化すると(a)線源として6
0Coを用い、グラフトさせるモノマーとして、メチル
メタクリレート、アクリルアミド、アクリル酸、メタク
ワリルグリシジルエーテル、メチロールアクリルアミド
、メチルアクリレート、酢酸ビニルなど用いた放射線に
よるグラフト法、及び(b)メチルメタクリレート、無
水マレイン酸をラジカル触媒によつてポリオレフィンに
グラフトさせる方法、(7)金属ク表面にポリエチレン
粉末又はシートをおいて200〜300℃に加熱する熱
処理、並びに、(8)無機充填剤をポリオレフィンに混
入せしめるブレンド処理法などがある。前記の方法、又
は、それらの組合せによる方法5により、良好な接着性
を有するポリオレフィンを得ている。
For example, (1) chemical treatments such as the sulfuric acid-chromate method,
Heat treatment is effective, but workability is poor because it is a wet method, and corrosion occurs in the reaction equipment because acid is used. Therefore, this method is widely used in basic research today. Industrially, (2) chemical treatment to convert unsaturated carboxylic acid into polyolefin, and further subdivided into (a) heating and dissolving polio/fin in a hydrocarbon solvent, converting unsaturated carboxylic acid into radicals. (b) A method in which a finely ground polyolefin is charged into water containing a surfactant to form a suspension, and an unsaturated carboxylic acid is grafted in the presence of a radical catalyst; (c) A method in which a polyolefin, a radical initiator, and an unsaturated carboxylic acid are preliminarily stirred in a Henschel mixer, charged into an extruder, and grafted by a mechanochemical method; (3) The surface of the polyolefin is mixed with air, oxygen, or ozone. Surface treatment method to create polar groups by oxidation, (4) flame treatment in which polyethylene is brought into direct contact with city gas or hydrocarbon gas flame, (5)
) j-discharge treatment using corona discharge, (6) surface grafting treatment in which a polar substance is grafted onto the polyolefin surface to improve adhesion; further subdivided into (a) 6 as a radiation source;
Grafting method using radiation using 0Co and monomers to be grafted such as methyl methacrylate, acrylamide, acrylic acid, methaquaryl glycidyl ether, methylol acrylamide, methyl acrylate, vinyl acetate, and (b) methyl methacrylate and maleic anhydride. (7) heat treatment in which polyethylene powder or sheet is placed on the metal surface and heated to 200 to 300°C; and (8) blending method in which inorganic filler is mixed into polyolefin. and so on. Polyolefins having good adhesive properties have been obtained by the method 5 described above or a combination thereof.

しかし、これらの方法では、食品関連分野においては、
次のような欠点がある。(1)の化学的処理では酸、(
2)の化学的処理では反応不飽和カルボン酸、ラジカル
触媒、界面活性剤、(6)の表面グラフト処理では末反
応モノマー、ラジカル触媒、(8)のブレンド処理では
無機充填剤が樹脂中に残存し、樹脂の洗浄の必要があり
、洗浄工程に長時間を要する。また、しばしば長時間の
洗浄によつてもこれらの残留物は取り除かれないことも
ある。食品関連及び食品関連以外の分野では次のような
欠点を有する。(ハの化学的処理は、樹脂中の酸等を除
去する際に大量の水を用いねばならず、.又排水中には
クロムイオンが含有されているため排水処理が必要であ
る。(2)の化学的処理は、溶剤、モノマー、ラジカル
触媒を使用するため、作業時に火災及び毒性の危険を伴
う。又、(2)一(b)の界面活性剤を使用する方法は
、界面活性剤のため、接着性が十分に改良できないこと
がある。(3),(4)及び(5)の処理では、十分な
接着性が得られない。(6)の放射線による表面グラフ
ト処理では、放射線の照射装置が高価であり、又危険で
ある。一方、(1)金属表面に薄い酸化皮膜を形成させ
る方法、(2)金属表面を薬品処理し凹凸を作る方法な
どによりポリオレフインとの接着性を改善する試みもな
されている。しかし、これら金属表面を処理する方法は
作業時間が長いこと、化学薬品を含む排水を処理しなけ
ればならないこと、及び処理された金属表面に化学薬品
が付着している可能性もあり、用途が限定されるという
欠点がある。これらの問題点を解決するために、先に本
発明者らはポリエチレンやポリプロピレンに紫外線を照
射し、その接着性を向上させる方法について発明した。
ポリエチレンやポリプロピレンに紫外線を照射する方法
は低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンに対しては
特に効果的であり、高い接着力を得ることができる。し
かしながらポリプロピレンに紫外線を照射した場合、照
射時に発生す:リリ:、こ::落゜二=K.K:=息塁
1替隷ンに比べて接着力は低い。この問題を解決するた
めに本発明者らは、鋭意研究した結果、加熱溶融状態で
紫外線を照射したポリブタジエンを介して、ポリオレフ
インと素材とに接着性を付与し得ることを見い出した。
すなわち、紫外線照射により、ポリブタジエンに接着性
基を付与することによつて、ポリプロピレン等のポリオ
レフインフイルムを何ら損傷することなく下地基材、ポ
リオレフインフイルム共に良好な接着性を示すことを確
認して、本発明を達成したものである。
However, with these methods, in the food-related field,
It has the following drawbacks: In the chemical treatment of (1), acid, (
In the chemical treatment of 2), a reactive unsaturated carboxylic acid, a radical catalyst, and a surfactant, in the surface grafting treatment of (6), a terminally reacted monomer and a radical catalyst, and in the blending treatment of (8), an inorganic filler remains in the resin. However, it is necessary to wash the resin, and the washing process takes a long time. Also, these residues are often not removed even by prolonged cleaning. In food-related and non-food-related fields, it has the following drawbacks. (The chemical treatment (C) requires the use of a large amount of water to remove acids, etc. from the resin. Also, wastewater treatment is necessary because the wastewater contains chromium ions. (2) The chemical treatment of (2) and (b) involves the risk of fire and toxicity because it uses solvents, monomers, and radical catalysts. Therefore, adhesion may not be improved sufficiently. Treatments (3), (4), and (5) cannot provide sufficient adhesion. (6) Surface grafting treatment with radiation The irradiation equipment is expensive and dangerous.On the other hand, it is possible to improve the adhesion with polyolefin by (1) forming a thin oxide film on the metal surface, or (2) treating the metal surface with chemicals to create unevenness. Attempts have also been made to improve these methods. However, these methods of treating metal surfaces require long working hours, require treatment of wastewater containing chemicals, and have the disadvantage that chemicals may adhere to the treated metal surfaces. In order to solve these problems, the present inventors first developed a method of irradiating polyethylene and polypropylene with ultraviolet rays to improve their adhesion. Invented.
The method of irradiating polyethylene or polypropylene with ultraviolet rays is particularly effective for low-density polyethylene or high-density polyethylene, and can provide high adhesive strength. However, when polypropylene is irradiated with ultraviolet rays, a drop occurs during the irradiation. K:=The adhesive strength is lower than that of the first base. In order to solve this problem, the present inventors conducted intensive research and discovered that adhesiveness can be imparted to polyolefin and materials through polybutadiene that has been irradiated with ultraviolet rays in a heated and molten state.
In other words, it was confirmed that by imparting an adhesive group to polybutadiene through ultraviolet irradiation, it exhibited good adhesion to both the underlying base material and the polyolefin film without damaging the polyolefin film such as polypropylene. This is an invention that has been achieved.

本発明によれば不飽和カルボン酸等のモノマー、ラジカ
ル触媒、放射線等を用いないため、衛生性、危険性等に
対し有利であり、しかも衛生性の良いポリブタジエンと
の組み合せは、そのまま食品関連分野に適応可能である
According to the present invention, monomers such as unsaturated carboxylic acids, radical catalysts, radiation, etc. are not used, so it is advantageous in terms of hygiene and danger, and in combination with polybutadiene, which has good hygiene, it can be used directly in the food-related field. It is applicable to

本発明におけるポリブタジエンは特に制限されることは
なく1.2−ポリブタジエン、シス1.4−ポリブタジ
エン、トランス1.4−ポリブタジエン何れの種類のも
のでも良いが、現在食品包装資材として多用されている
1.2−ポリブタジエンが実際的には有利である。
The polybutadiene used in the present invention is not particularly limited and may be any type of 1,2-polybutadiene, cis-1,4-polybutadiene, or trans-1,4-polybutadiene, but 1, which is currently widely used as a food packaging material, .2-polybutadiene is practically preferred.

本発明の方法によれば、ポリプロピレンフイルムだけで
なく低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンフイルム
に対しても良好な接着を示す。本発明の具体的な方法の
例としては1) ポリブタジエンを金属又はポリエステ
ルやナイロンなどのフイルム上に施し、該ポリブタジエ
ンを溶触状態とし紫外線照射して得られる変性ポリブタ
ジエンにポリエチレン、ポリプロピレンなどのフイルム
を加熱圧着する方法。
According to the method of the present invention, good adhesion is exhibited not only to polypropylene films but also to low density polyethylene and high density polyethylene films. Examples of specific methods of the present invention include: 1) Applying polybutadiene on a film such as metal or polyester or nylon, heating the film of polyethylene, polypropylene, etc. to the modified polybutadiene obtained by melting the polybutadiene and irradiating it with ultraviolet rays. How to crimp.

.2) 予め溶融状態で紫外線照射処理により変性され
たポリブタジエンフイルムを作成し、該フイルムを金属
/ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルや
ナイロン/PE,PPフイルムの中間に介在せしめ加熱
圧着させる方フ法。3) 金属又はポリエステル、ナイ
ロンなどの上にポリブタジエン、ポリオレフインフイル
ムをこの順序に積層し、加熱溶融時に紫外線照射する方
法などが例示される。
.. 2) A method in which a polybutadiene film modified by ultraviolet irradiation treatment in a molten state is prepared in advance, and the film is interposed between a metal/polyethylene, polypropylene, or polyester, nylon/PE, or PP film and bonded under heat. 3) Examples include a method in which polybutadiene and polyolefin films are laminated in this order on metal, polyester, nylon, etc., and then irradiated with ultraviolet rays when heated and melted.

5 本発明に係わる溶融状態とは紫外線照射によりポリ
ブタジエンが変性され、良好な接着状態を示すための加
熱状態であり、加熱温度と加熱時間とにより決まる。
5. The molten state according to the present invention is a heated state in which polybutadiene is modified by ultraviolet irradiation and exhibits a good adhesion state, and is determined by the heating temperature and heating time.

加熱温度としては少<ともポリブタジエンの軟化温度以
上であり、好ましくはポリθブタジエンの軟化温度より
80〜150℃高い温度で短時間に紫外線照射する。ポ
リブタジエンをその軟化温度、特に軟化温度より150
℃以上高い温度に長時間保持すると架橋反応が進行し過
ぎて、ポリプロピレン等のポリオレフインとの接着性を
低下させる原因となるので避けた方が良い。逆にポリブ
タジエンの軟化温度以下で紫外線を照射してもその効果
は少ない。溶融状態でなければ紫外線照射による酸化反
応が進行し難いことがその原因と考えられる。紫外線を
照射する方法としては特に制限することはないが、例え
ば2KWの紫外線ランプ4本を同時に使用し、溶融ポリ
ブタジエンとランプの距離を10cmにすると、照射時
間3秒程度が望ましい。
The heating temperature is at least the softening temperature of polybutadiene, preferably 80 to 150[deg.] C. higher than the softening temperature of poly[theta]-butadiene, and ultraviolet rays are irradiated for a short period of time. Polybutadiene at its softening temperature, especially 150% below the softening temperature.
If the temperature is kept at a temperature higher than .degree. C. for a long period of time, the crosslinking reaction will proceed too much and this will cause a decrease in adhesiveness with polyolefins such as polypropylene, so it is better to avoid this. Conversely, irradiation with ultraviolet rays at temperatures below the softening temperature of polybutadiene has little effect. The reason for this is thought to be that the oxidation reaction due to ultraviolet irradiation is difficult to proceed unless the material is in a molten state. The method of irradiating ultraviolet rays is not particularly limited, but for example, if four 2KW ultraviolet lamps are used at the same time and the distance between the molten polybutadiene and the lamps is 10 cm, the irradiation time is preferably about 3 seconds.

この場合3秒以下の照射では、その照射時間の短縮と共
に接着強度は低下する。逆に、3秒以上の照射以上の照
射では、その照射時間の増加と共に接着性は向上する。
しかしながら紫外線照射時に発生する熱により、ポリブ
タジエンの架橋が進行し過ぎると変性ポリブタジエン/
ポリエチレン又はポリプロピレンフイルム間の接着性が
低下する。本発明の方法では、この問題を解決するため
に、ポリブタジエンにエチレン/α−オレフイン共重合
体等のポリオレフインを混合することによつて、紫外線
照射時間の長短にかかわらポリエチレン、ポリプロピレ
ンフイルムとの接着は良好なものにしている。本発明に
おいて、基材としては金属が有利であるが、他のプラス
チツクスフイルム、例えばポリエステル、ナイロンなど
のフイルムにも適用することができる。
In this case, if the irradiation time is 3 seconds or less, the adhesive strength decreases as the irradiation time decreases. On the contrary, when the irradiation time is 3 seconds or more, the adhesiveness improves as the irradiation time increases.
However, if crosslinking of polybutadiene progresses too much due to the heat generated during UV irradiation, modified polybutadiene/
Adhesion between polyethylene or polypropylene films is reduced. In the method of the present invention, in order to solve this problem, by mixing polyolefin such as ethylene/α-olefin copolymer with polybutadiene, the adhesion to polyethylene and polypropylene films is maintained regardless of the length of the ultraviolet irradiation time. making it good. In the present invention, metal is advantageously used as the substrate, but other plastic films, such as polyester, nylon, etc., can also be used.

この場合、紫外線照射時に発生する熱のために、プラス
チツクスフイルムが悪影響を受ける恐れがある。これを
防止するために、紫外線ランプと被照射物の間に石英板
を設置することにより簡単に解決することができる。基
材及びポリオレフインが接着性向上等のため、一部もし
くは全部変性された基材及びポリオレフインであつても
よい。以下実施例及び比較例によつて本発明を具体的に
説明する。
In this case, the plastic film may be adversely affected by the heat generated during ultraviolet irradiation. In order to prevent this problem, it can be easily solved by installing a quartz plate between the ultraviolet lamp and the object to be irradiated. The base material and polyolefin may be partially or completely modified in order to improve adhesion or the like. The present invention will be specifically explained below using Examples and Comparative Examples.

実施例 1 紫外線照射条件は長さ30cm、2KWの紫外線ランプ
4本をポリブタジエンフイルム移動方向に対して平行設
置する。
Example 1 The ultraviolet irradiation conditions were as follows: four ultraviolet lamps each having a length of 30 cm and a power output of 2 KW were installed parallel to the direction of movement of the polybutadiene film.

ポリブタジエンフイルムの移動速度を10m/分とし、
照射距離を10cmとする(以下特にことわらない限り
、これを紫外線照射条件とする)。膜厚20μの1.2
−ポリブタジエンフイルム(平均分子量14〜15万)
を15μアルミニウム箔に貼り、200℃1分間加熱す
る。この加熱溶融状態のポリブタジエンを上記照射条件
で照射する。被照射試料に90μポリプロピレンフイル
ムを160℃、2kg/Cm2の条件で熱ロールを使用
して圧着する。得られた試料のアルミニウム/ポリプロ
ピレンのラミネート強度を測定した結果、900g/1
5mm巾と良好な接着性を示した。実施例 2〜9 実施例1に準じ、表1に示す条件で試験を行ない、結果
をラミネート強度、レトルト試験として表1中に示す。
The moving speed of the polybutadiene film is 10 m/min,
The irradiation distance is 10 cm (hereinafter, unless otherwise specified, this is the ultraviolet irradiation condition). 1.2 with a film thickness of 20μ
-Polybutadiene film (average molecular weight 140,000 to 150,000)
was attached to 15μ aluminum foil and heated at 200°C for 1 minute. This heated and molten polybutadiene is irradiated under the above irradiation conditions. A 90 μm polypropylene film is pressed onto the irradiated sample at 160° C. and 2 kg/cm 2 using a hot roll. As a result of measuring the aluminum/polypropylene laminate strength of the obtained sample, it was found to be 900 g/1
It showed good adhesion with a width of 5 mm. Examples 2 to 9 Tests were conducted according to Example 1 under the conditions shown in Table 1, and the results are shown in Table 1 as laminate strength and retort test.

比較例 l〜8 実施例1に準じて、表2に示す条件で行なつた。Comparative examples 1-8 The test was carried out according to Example 1 under the conditions shown in Table 2.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリオレフィンを金属、ナイロン、ポリエステル等
の基材に接着する方法において、溶融状態で紫外線を照
射したポリブタジエン層をポリオレフィンと基材との間
に介在させることを特徴とする接着方法。 2 ポリオレフィンを含むポリブタジエン層を用いる特
許請求の範囲第1項記載の接着方法。 3 ポリブタジエンとして1,2−ポリブタジエンを用
いる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の接着方法。
[Claims] 1. A method of adhering polyolefin to a base material such as metal, nylon, polyester, etc., characterized in that a polybutadiene layer irradiated with ultraviolet rays in a molten state is interposed between the polyolefin and the base material. Method. 2. The adhesion method according to claim 1, which uses a polybutadiene layer containing polyolefin. 3. The bonding method according to claim 1 or 2, in which 1,2-polybutadiene is used as the polybutadiene.
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