JP7231131B1 - 接着剤、積層体、包装材 - Google Patents
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Abstract
多価アルコール(a)と多価カルボン酸(b)との反応生成物であるポリエステルポリオール(A)を含むポリオール組成物(X)と、多価アルコール(c)と多価カルボン酸(d)との反応生成物であるポリエステルポリオール(C'1)を含むポリオール組成物(y)とイソシアネート化合物(C'2)との反応生成物であるウレタンプレポリマー(C)を含むポリイソシアネート組成物(Y)とを含み、多価アルコール(a)、(c)はそれぞれアルキル側鎖を1つのみ有するグリコール(a1)、(c1)を含み、ポリオール組成物(X)とポリイソシアネート組成物(Y)の総量に占めるグリコール(a1)および(c1)の総量が5質量%以上20質量%以下である2液硬化型接着剤、当該接着剤を用いて得られる積層体、包装材。
Description
本発明の接着剤は、ポリオール組成物(X)と、ポリイソシアネート組成物(Y)からなる2液硬化型の接着剤である。以下、本発明の接着剤について詳細に説明する。
(ポリエステルポリオール(A))
本発明の接着剤に用いられるポリオール組成物(X)は、多価アルコール(a)と多価カルボン酸(b)とを含む組成物の反応生成物であるポリエステルポリオール(A)を含む。また、多価アルコール(a)はアルキル側鎖を1つのみ有するグリコール(a1)を含む。これにより、ボイル耐性に優れた接着剤とすることができる。
脂肪族ジオールと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等の種々の環状エーテル結合含有化合物との開環重合によって得られる変性ポリエーテルジオール;
ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール;
ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加して得られるビスフェノールのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
脂肪族ポリオールと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等の種々の環状エーテル結合含有化合物との開環重合によって得られる変性ポリエーテルポリオール;
脂肪族ポリオールと、ε-カプロラクトン等の種々のラクトン類との重縮合反応によって得られるラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
ジメチルテレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチル等の芳香族多塩基酸のメチルエステル化物;
マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、ピメリン酸ジエチル、セバシン酸ジエチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等の脂肪族多塩基酸のアルキルエステル化物;
ポリオール組成物(X)は、ポリエステルポリオール(A)以外のポリオール(B)を含んでいてもよい。このようなポリオール(B)としては、多価アルコール(a)として例示したのと同様の2官能、3官能以上のアルコールや、ポリウレタンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、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、ひまし油、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、ひまし油のアルキレンオキサイド5~50モル付加体等のひまし油系ポリオール等、及びこれらの混合物等が挙げられるがこれに限定されない。
イソシアネート組成物(Y)は、ポリエステルポリオール(C'1)を含むポリオール組成物(y)と複数のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物(C'2)とを、イソシアネート基が過剰となる条件下で反応させて得られるウレタンプレポリマー(C)を含む。また、ポリエステルポリオール(C'1)は多価アルコール(c)と多価カルボン酸(d)とを含む組成物の反応生成物であり、多価アルコール(c)はアルキル側鎖を1つのみ有するグリコール(c1)を含む。これにより、ボイル耐性に優れた接着剤とすることができる。グリコール(c1)としては、グリコール(a1)と同様のものを用いることができる。
本発明の接着剤は、上述の成分以外の成分を含んでいてもよい。その他の成分は、ポリオール組成物(X)、ポリイソシアネート組成物(Y)のいずれかまたは両方に含まれていてもよいし、これらとは別に調整しておき、接着剤の塗工直前にポリオール組成物(X)、ポリイソシアネート組成物(Y)とともに混合して用いてもよい。以下、各成分について説明する。
触媒としては、金属系触媒、アミン系触媒、脂肪族環状アミド化合物等が例示される。
酸無水物としては、環状脂肪族酸無水物、芳香族酸無水物、不飽和カルボン酸無水物等が挙げられ、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。より具体的には、例えば、フタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルハイミック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、ヘット酸無水物、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、1-メチル-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物等が挙げられる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
顔料としては特に制限はなく、塗料原料便覧1970年度版(日本塗料工業会編)に記載されている体質顔料、白顔料、黒顔料、灰色顔料、赤色顔料、茶色顔料、緑色顔料、青顔料、金属粉顔料、発光顔料、真珠色顔料等の有機顔料や無機顔料、さらにはプラスチック顔料などが挙げられる。
可塑剤としては、例えば、フタル酸系可塑剤、脂肪酸系可塑剤、芳香族ポリカルボン酸系可塑剤、リン酸系可塑剤、ポリオール系可塑剤、エポキシ系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、カーボネート系可塑剤などが挙げられる。
リン酸化合物としては、リン酸、ピロリン酸、トリリン酸、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェート、イソドデシルアシッドホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、2-ヒドロキシエチルメタクリレートアシッドホスフェート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸等が挙げられる。
本発明の接着剤は、溶剤型または無溶剤型のいずれの形態であってもよいが、特にボイル耐性が不十分となりやすく、印刷層の再溶解が問題となりやすい無溶剤型の場合に好適である。なお本明細書において「溶剤型」の接着剤とは、接着剤を基材に塗工した後に、オーブン等で加熱して塗膜中の有機溶剤を揮発させた後に他の基材と貼り合せる方法、いわゆるドライラミネート法に用いられる形態をいう。ポリオール組成物(X)、ポリイソシアネート組成物(Y)のいずれか一方、もしくは両方が本発明で使用するポリオール組成物(X)、ポリイソシアネート組成物(Y)の構成成分を溶解(希釈)することが可能な有機溶剤を含む。
本発明の積層体は、複数の基材(フィルムあるいは紙)を、本発明の接着剤を用い、ドライラミネート法またはノンソルベントラミネート法にて貼り合わせて得られる。用いるフィルムに特に制限はなく、用途に応じたフィルムを適宜選択することができる。例えば、食品包装用としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリエチレンフィルム(LLDPE:低密度ポリエチレンフィルム、HDPE:高密度ポリエチレンフィルム)やポリプロピレンフィルム(CPP:無延伸ポリプロピレンフィルム、OPP:二軸延伸ポリプロピレンフィルム)等のポリオレフィンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合体フィルム等が挙げられる。
本発明の包装材は、上述の積層体を袋状に成形し、ヒートシールすることにより包装材の形態としたものである。包装材の態様としては、三方シール袋、四方シール袋、ガセット包装袋、ピロー包装袋、ゲーベルトップ型の有底容器、テトラクラシック、ブリュックタイプ、チューブ容器、紙カップ、蓋材、など種々ある。また、本発明の包装材に易開封処理や再封性手段を適宜設けてあってもよい。
(合成例1)ポリエステルポリオール(A-1)の合成
撹拌翼、温度センサー、窒素ガス導入管および精留塔を備えたガラス製2リットルの四つ口フラスコに、ジエチレングリコール47.8部、2-メチル-1,3-プロパンジオール3.3部、アジピン酸48.9部を仕込んだ。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220℃まで昇温し、220℃で反応を継続した。精留塔の塔頂温度が80℃以下になったのを確認した後、精留塔を取り外してガラス製コンデンサーに切替え、窒素ガス導入管から真空ポンプにラインをつなぎ50Torrの減圧下で所定の酸価に到達するまで縮合反応を行うことで、ポリエステルポリオール(A-1)を得た。ポリエステルポリオール(A-1)の酸価(mgKOH/g)、水酸基価(mgKOH/g)、設計官能基数、設計官能基数から算出した数平均分子量を表1に示す。ポリエステルポリオール(A-1)をポリオール組成物(X-1)として用いた。
表1に示した原料に変更した以外は、(合成例1)と同様にしてポリエステルポリオール(A-2)~(A-7)を得た。それぞれポリオール組成物(X-2)~(X-7)として用いた。なお表中においてDEGはジエチレングリコールであり、2MPDは2-メチル-1,3-プロパンジオールであり、AAはアジピン酸である。
(合成例8)ポリエステルポリオール(C'1-1)の合成
撹拌翼、温度センサー、窒素ガス導入管および精留塔を備えたガラス製2リットルの四つ口フラスコに、エチレングリコール13.3部、2-メチル-1,3-プロパンジオール28.3部、アジピン酸58.4部を仕込んだ。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220℃まで昇温し、220℃で反応を継続した。 精留塔の塔頂温度が80℃以下になったのを確認した後、精留塔を取り外してガラス製コンデンサーに切替え、窒素ガス導入管から真空ポンプにラインをつなぎ50Torrの減圧下で所定の酸価に到達するまで縮合反応を行うことで、ポリエステルポリオール(C'1-1)を得た。ポリエステルポリオール(C'1-1)の酸価(mgKOH/g)、水酸基価(mgKOH/g)、設計官能基数、設計官能基数から算出した数平均分子量を表2に示す。
表2に示した原料に変更した以外は、(合成例8)と同様にしてポリエステルポリオール(C'1-2)~(C'1-5)を得た。なお表中においてEGはエチレングリコールであり、2MPDは2-メチル-1,3-プロパンジオールであり、3MPDは3-メチル-1,5-ペンタンジオールであり、AAはアジピン酸である。
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管を備えたガラス製2リットルの四つ口フラスコに、2,2-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネートと4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが54:45:1(質量比)である混合物58.3部を仕込み、窒素ガス気流下で攪拌しながら60℃まで加熱した。合成例8で得られたポリエステルポリオール(C'1-1)を37.5部、数平均分子量1000のポリプロピレングリコール4.2部を数回に分けて滴下し、更に加熱して内温70℃で4時間保持してウレタン化反応を行い、NCO基含有率14.5%の両末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(C-1)を得た。これをイソシアネート組成物(Y-1)として用いた。
合成に用いる化合物およびその配合量を表3に示すものに変更した以外は合成例13と同様にして、ウレタンプレポリマー(C-2)~(C-8)を得た。それぞれイソシアネート組成物(Y-2)~(Y-8)として用いた。
40℃に加温したポリオール組成物(X-1)~(X-7)、ポリイソシアネート組成物(Y-1)~(Y-8)を表5~7に従い配合し、実施例1~9、比較例1~3の無溶剤型の接着剤を調製した。なお表中におけるグリコール(a1)及び(c1)の比率とは、接着剤の固形分総量に対する、接着剤を調製する際に用いたグリコール(a1)及び(c1)の総量の比率(質量%)である。
(評価用サンプル1の製造)
印刷インキ(DIC(株)製フィナート)で図柄をグラビア印刷したNyフィルム(膜厚15μm、幅600mm)に接着剤を塗布量が1.5g/m2となるよう塗布し、接着剤の塗布面とLLDPEフィルム(膜厚60μm、幅600mm)のコロナ処理面とを貼り合わせ、40℃で3日間のエージングを行いNy/接着層/LLDPEの積層体を得た。これを評価用サンプル1とした。
印刷インキ(DIC(株)製フィナート)で図柄をグラビア印刷したOPPフィルム(膜厚20μm、幅600mm)の印刷面に、調整した接着剤を塗工速度200m/分、塗布量1.8g/m2で塗布し、次いでこの塗布面とVMCPPフィルム(膜厚25μm、幅600mm)のアルミ蒸着面とを貼り合わせ、OPP/接着層/VMCPPの積層体を得た。これを評価用サンプル2とした。
(ボイル耐性)
評価用サンプル1を150mm×300mmで切り取り、LLDPEフィルムが内側になるように折り曲げ、1atm、180℃、1秒間で2辺をヒートシールしてパウチを作製した。パウチに1/1/1ソース(ミートソース:植物油:食酢=1:1:1)を充填した後、残る1辺も同様の条件でヒートシールし、パウチに封をした。内容物を充填したパウチを98℃の熱湯に浸漬させ、1時間のボイル殺菌処理を行った。内容物を除去した後のパウチの外観を観察し、デラミネーションの有無により3段階で評価した。
評価○:デラミネーションなし
評価△:デラミ箇所が1~5点以下
評価×:デラミ箇所が6点以上
ウレタン系ラミネートインキ(Finart R794白 G3;DIC(株)製)を離合社製ザーンカップ#3で15秒(25℃)に調整し、版深43μmグラビア版を備えたグラビア印刷機によって、コロナ処理PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(東洋紡エステルフィルムE5102#12)に印刷し、70℃のオーブンを通過させることで乾燥ないし硬化させ、PETフィルム上に印刷層を形成した。
〇:0~50%未満
×:50%~100%
評価用サンプル2のOPPフィルム側から印刷層及び接着層を透して蒸着面を目視観察し、以下の基準にて評価した。
◎:気泡及びムラ、ゆず肌状の模様が無い
〇:気泡又はムラ、ゆず肌状の模様が極僅かに確認できる
×:気泡又はムラ、ゆず肌状の模様が明らかに確認できる
ポリイソシアネート組成物(Y)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3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い結果を表8にまとめた。
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発生した。
評価×:保管前から濁りが発生した。
Claims (7)
- ポリオール組成物(X)とポリイソシアネート組成物(Y)とを含み、
前記ポリオール組成物(X)は、多価アルコール(a)と多価カルボン酸(b)とを含む組成物の反応生成物であるポリエステルポリオール(A)を含み、
前記ポリイソシアネート組成物(Y)は、多価アルコール(c)と多価カルボン酸(d)との反応生成物であるポリエステルポリオール(C'1)を含むポリオール組成物(y)とイソシアネート化合物(C'2)との反応生成物であるウレタンプレポリマー(C)を含み、
前記多価アルコール(a)はアルキル側鎖を1つのみ有するグリコール(a1)及びジエチレングリコールを含み、
前記多価アルコール(c)はアルキル側鎖を1つのみ有するグリコール(c1)を含み、
前記ポリオール組成物(X)と前記ポリイソシアネート組成物(Y)の総量に占める前記グリコール(a1)および前記グリコール(c1)の総量が5質量%以上20質量%以下である2液硬化型接着剤。 - 前記多価カルボン酸(b)がアジピン酸を含む請求項1に記載の2液硬化型接着剤。
- 前記ポリオール組成物(y)がポリエーテルポリオール(C'3)を含む請求項1に記載の2液硬化型接着剤。
- 前記多価カルボン酸(d)がアジピン酸を含む請求項1に記載の2液硬化型接着剤。
- 無溶剤型である請求項1に記載の2液硬化型接着剤。
- 第一の基材と、第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材とを貼り合わせる接着層とを含み、前記接着層が、請求項1~5のいずれか一項に記載の2液硬化型接着剤の硬化塗膜である積層体。
- 請求項6に記載の積層体からなる包装材。
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