JPWO2009087776A1 - 接着剤組成物及びそれを用いた熱融着性部材 - Google Patents
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Abstract
Description
1.有機溶媒と、該有機溶媒に溶解又は分散されているカルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂と、該有機溶媒に含有されている多官能イソシアネート化合物と、を有することを特徴とするポリオレフィン用接着剤組成物。
2.上記カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂のJIS K7121に準拠して測定された融解エネルギーが40mJ/mg以下である上記1.に記載のポリオレフィン用接着剤組成物。
3.上記カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂に含まれる上記カルボキシル基の含有量が、該カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂1g当たり0.10〜0.70mmolである上記1.又は2.に記載のポリオレフィン用接着剤組成物。
4.上記多官能イソシアネート化合物が有するイソシアネート基(NCO)と、上記カルボキシル基を構成するヒドロキシル基(OH)との当量比(NCO/OH)が1.0〜10.0である上記1.乃至3.のうちのいずれか1項に記載のポリオレフィン用接着剤組成物。
5.上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載のポリオレフィン用接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、該接着剤層の一面に接合された金属箔と、該接着剤層の他面に接合された熱融着性樹脂フィルム層と、を備えることを特徴とする熱融着性部材。
また、カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂のJIS K7121に準拠して測定された融解エネルギーが40mJ/mg以下である場合は、有機溶媒に溶解させ易く、容易に極薄の接着剤層とすることができ、例えば、金属箔と熱融着性樹脂フィルムとを十分な接着強度で接合させることができる。
更に、カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂におけるカルボキシル基の含有量が、このポリオレフィン樹脂1g当たり0.10〜0.70mmolである場合は、親水性が抑えられ、接着剤組成物をポリオレフィン樹脂フィルム等を用いた密封容器などの接着に用いたときに、湿分の侵入を抑えることができる。
また、多官能イソシアネート化合物が有するイソシアネート基(NCO)と、カルボキシル基を構成するヒドロキシル基(OH)との当量比(NCO/OH)が1.0〜10.0である場合は、接着性をより向上させることができる。
本発明の熱融着性部材によれば、この熱融着性部材を用いて食品、薬品等を収容する密封容器としたときに、湿分の侵入が抑えられ、内容物の変質等を防止することができる。
[1]接着剤組成物
本発明の接着剤組成物は、有機溶媒と、有機溶媒に溶解又は分散しているカルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂と、有機溶媒に含有されている多官能イソシアネート化合物とを有し、ポリオレフィン素材の接着に用いられる。
上記「カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂」(以下、「ポリオレフィン樹脂」という。)としては、ポリオレフィンにエチレン性不飽和カルボン酸又はその無水物をグラフト重合させた変性ポリオレフィン樹脂、及びオレフィンモノマーとエチレン性不飽和カルボン酸との共重合樹脂が挙げられる。ポリオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィンモノマーの単独重合体又は共重合体、及びこれらのオレフィンモノマーと、ジシクロペンタジエン、4−メチルペンテン−1、酢酸ビニル等との共重合体などを用いることができる。エチレン性不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸等が挙げられ、接着剤組成物の硬化後の特性及びコストの点からマレイン酸が好ましい。これらのエチレン性不飽和カルボン酸は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリオレフィン樹脂としては、プロピレンの単独重合体又はエチレンとの共重合体を変性した樹脂、特にプロピレン単独重合体を変性した樹脂が好ましい。
尚、カルボキシル基の含有量は、赤外線スペクトルの検量線より算出したポリオレフィン樹脂中の酸含量をカルボキシル基の式量(45)で除し、樹脂1g当たりの値として求めることができる。
上記「有機溶媒」は、ポリオレフィン樹脂を溶解又は分散させることができればよく、特に限定されないが、より多くのポリオレフィン樹脂を溶解させることができる溶媒であることが好ましい。また、この有機溶媒は、接着剤組成物から加熱等により揮発させ、除去することが容易な有機溶媒であることが好ましい。このような有機溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族系有機溶媒、n−ヘキサン等の脂肪族系有機溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族系有機溶媒、及びメチルエチルケトン等のケトン系有機溶媒などを用いることができる。これらの有機溶媒は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
尚、ポリオレフィン樹脂の全量が溶解したことは、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム上に、接着剤組成物(樹脂濃度20質量%)をバーコーターで塗工して厚さ150〜200μmの塗膜を形成し(塗膜を乾燥した後の皮膜の厚さは30〜40μmになる。)、この塗膜の表面粗さが50μm以下であることにより判定することができる。塗膜の表面粗さはJIS B0651に規定される触針式表面粗さ計により測定することができる。
上記「多官能イソシアネート化合物」は、ポリオレフィン樹脂と反応し、接着剤組成物を硬化させる作用を有する。この多官能イソシアネート化合物は特に限定されず、トルエ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、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等の化合物、及びこれらの化合物をイソシアヌレート変性、ビュレット変性、トリメチロ−ルプロパン等の多価アルコールでアダクト変性した変性物などを用いることができる。これらの多官能イソシアネート化合物は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。この多官能イソシアネート化合物としても、通常、上記(2)に記載された有機溶媒に溶解する多官能イソシアネート化合物が用いられる。
接着剤組成物には、ポリオレフィン樹脂、多官能イソシアネート化合物の他に、反応促進剤が配合され、粘着付与樹脂、酸変性されていない熱可塑性エラストマー、酸変性されていない熱可塑性樹脂、可塑剤等を含有させることもできる。
(a)反応促進剤
ポリオレフィン樹脂と、多官能イソシアネート化合物との反応を促進するため反応促進剤が配合される。この反応促進剤としては、各種の有機スズ化合物及び第3級アミンが挙げられる。反応促進剤は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、有機スズ化合物と第3級アミンとを併用することもできる。
粘着付与剤としては、ポリテルペン系樹脂、ロジン系樹脂、脂肪族系石油樹脂、脂環族系石油樹脂、共重合系石油樹脂及び水添石油樹脂等が挙げられる。ポリテルペン系樹脂としては、α−ピネン重合体、β−ピネン重合体、及びこれらとフェノール又はビスフェノールA等との共重合体が挙げられ、例えば、ヤスハラケミカル社製の商品名「YSレジンPX」、「YSレジンA」、「YSポリスターT」等の市販品を用いることができる。ロジン系樹脂としては、天然ロジン、重合ロジン及びこれらのエステル誘導体等が挙げられ、例えば、荒川化学工業社製の商品名「ペンセルD」、「スーパーエステルA」等の市販品を用いることができる。脂肪族系石油樹脂はC5系樹脂ともいわれ、一般に石油のC5留分より合成される樹脂であり、トーネックス社製の商品名「エスコレッツ」、日本ゼオン社製の商品名「クイントン」、グッドイヤー社製の商品名「ウィングタック」等の市販品を用いることができる。脂環族系石油樹脂はC9系樹脂ともいわれ、一般に石油のC9留分より合成される樹脂であり、丸善石油化学社製の商品名「マルカレッツ」等の市販品を用いることができる。共重合石油樹脂はC5/C9共重合樹脂ともいわれ、東邦化学工業社製の商品名「トーホーハイレジン」等の市販品を用いることができる。水添炭化水素樹脂は、一般に上記の各種の石油樹脂の水素添加により製造されており、荒川化学工業社製の商品名「エステルガムH」、「アルコン」、ヤスハラケミカル社製の商品名「クリアロン」、トーネックス社製の商品名「エスコレッツ」等を用いることができる。これらの粘着付与剤は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸変性されていない熱可塑性エラストマーとしては、好ましくはSEBS、SEPS等が挙げられる。また、酸変性されていない熱可塑性樹脂としては、好ましくはエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、ワックス等が挙げられる。更に、可塑剤としては、好ましくはポリイソプレン、ポリブテン等の液状ゴム、プロセスオイル等が挙げられる。
上記(a)〜(c)のその他の成分の含有量は、ポリオレフィン樹脂、多官能イソシアネート化合物及びその他の成分の合計を100質量%とした場合に、70質量%以下、特に60〜10質量%、更に50〜20質量%であることが好ましい。その他の成分の含有量が70質量%以下であれば、十分な接着性、耐温水性、耐薬品性等を有する接着剤組成物とすることができる。
本発明の熱融着性部材は、図1のように、本発明の接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、接着剤層の一面に接合された金属箔と、接着剤層の他面に接合された熱融着性樹脂フィルム層とを備える。
[1]接着剤組成物の製造
実験例1
コンデンサ及び攪拌装置が付設された容量500mlのフラスコに、有機溶媒(質量比でメチルシクロヘキサン:メチルエチルケトン=8:2の混合溶剤)を170g投入し、その後、ポリオレフィン樹脂(マレイン酸変性ポリプロピレン、日本製紙ケミカル社製、商品名「S−5212」(融解エネルギー;5mJ/mg、融解温度;77℃、酸価;10KOHmg/g、カルボキシル基含有量;0.33mmol/g、酸含量;1.5質量%)を30g仕込んだ。次いで、フラスコ内の温度を50℃とし、3時間加熱撹絆し、樹脂を溶解させた。その後、室温まで冷却し、反応促進剤としてジブチル錫ジラウレートを樹脂に対して100ppm添加し、溶液粘度が30mPa・s(25℃)であり、樹脂濃度が15質量%の淡黄色の液状接着剤を得た。
次いで、この液状接着剤を主剤とし、この主剤に多官能イソシアネート化合物(旭化成ケミカルズ社製、商品名「デュラネートTPA−100」)を当量比(NCO/OH)が1.8になるように配合して混合し、接着剤組成物を得た。この接着剤組成物は、多官能イソシアネート化合物を配合後、1時間以内に後記の試験片の作製に供した。配合組成等を表1に示す。
多官能イソシアネート化合物を表1のように増量して当量比を5.0とした他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
実験例3
有機溶媒を160gとし、ポリオレフィン樹脂として日本製紙ケミカル社製、商品名「S−5183」(マレイン酸変性ポリプロピレン、融解エネルギー;10mJ/mg、融解温度;67℃、酸価;13KOHmg/g、カルボキシル基含有量;0.44mmol/g、酸含量;2.0質量%)を26.7g、及び粘着付与剤として荒川化学社製、商品名「アルコンP−100」(完全水添C9樹脂、軟化点;100℃)を13.2g仕込み、多官能イソシアネート化合物を表1のように増量して当量比を2.5とした他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
実験例4
多官能イソシアネート化合物を表1のように増量して当量比を9.0とした他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
表2のように、多官能イソシアネート化合物を配合しなかった他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
実験例6
ポリオレフィン樹脂を三洋化成工業社製、商品名「ユーメックス1010」(マレイン酸変性ポリプロピレン、融解エネルギー;52mJ/mg、融解温度;137℃、酸価;52KOHmg/g、カルボキシル基含有量;2.22mmol/g、酸含量;10質量%)とし、且つ増量し、多官能イソシアネート化合物を表2のように当量比が2.0となる配合量とした他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
実験例7
マレイン酸変性ポリプロピレンに変えて酸変性SEBS(旭化成ケミカルズ社製、商品名「タフテックM−1913」(非晶性)を使用し、多官能イソシアネート化合物を表2のように当量比が2.5となる配合量とした他は、実験例1と同様にして接着剤組成物を得た。
(1)粘度
B型回転粘度計を用いて25℃で測定した。
(2)透湿度
接着剤組成物を、乾燥後の厚さが50μmとなるようにバーコーターを用いて剥離紙の剥離剤面に塗工し、その後、室温下で有機溶剤を揮散させた。次いで、40℃に温度設定された熱風循環式オーブン中で5日間エージングさせたものを試験片とし、JIS Z 0208に準拠して測定した。
(A)試験片の作製
厚さ40μmのアルミニウム箔に、接着剤組成物をバーコーターで塗布し、その後、100℃に調温された熱風循環式オーブンに収容して60秒間乾燥させ、接着剤組成物に含有されていた有機溶媒を除去して膜厚6〜8μmの接着剤層を形成した。次いで、接着剤層に熱融着性樹脂フィルムとして厚さ80μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(以下、CPPと略記する。)を貼合し、熱傾斜試験機を用いて接着させた。このときの接着条件は、温度80℃、圧力0.3MPa、圧着時間3秒とし、アルミ面より加圧して圧着した。接着面積10×25mmとした。次いで、この試験片を40℃に調温された熱風循環式オーブンに収容し、5日間エージングした。
(a)常態(初期)
エージング終了後、試験片を15mm幅に裁断し、アルミニウム箔とCPP間のTはく離接着強さ(N/15mm)を測定した。
(b)温水浸漬後
上記(a)で15mm幅に裁断した試験片を85℃の温水に7日間浸漬した。浸漬後、23℃の水で洗浄し、洗浄後、直ちにアルミニウム箔とCPP間のTはく離接着強さ(N/15mm)を測定した。
尚、Tはく離接着強さは(a)、(b)ともに引張り試験機(東洋精機社製)を使用し、温度23℃、引張速度100mm/分の条件で測定した。
結果を表1、2に併記する。
尚、実験例1〜7の各々の接着剤組成物の透湿度の値によれば、この透湿度が50g/m2・24h以下であれば、接着剤組成物のはく離接着強さに特に影響は及ぼさないことが分かる。また、同様に接着剤組成物の粘度もはく離接着強さに特に影響を及ぼさないことが分かる。
Claims (5)
- 有機溶媒と、
該有機溶媒に溶解又は分散されているカルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂と、
該有機溶媒に含有されている多官能イソシアネート化合物と、を有し、ポリオレフィン素材の接着に用いられることを特徴とする接着剤組成物。 - 上記カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂のJIS K7121に準拠して測定された融解エネルギーが40mJ/mg以下である請求項1に記載の接着剤組成物。
- 上記カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂に含まれる上記カルボキシル基の含有量が、該カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂1g当たり0.10〜0.70mmolである請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
- 上記多官能イソシアネート化合物が有するイソシアネート基(NCO)と、上記カルボキシル基を構成するヒドロキシル基(OH)との当量比(NCO/OH)が1.0〜10.0である請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載の接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、
該接着剤層の一面に接合された金属箔と、
該接着剤層の他面に接合された熱融着性樹脂フィルム層と、を備えることを特徴とする熱融着性部材。
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