JP6451021B2 - 反応型接着剤、積層フィルム及び包装体 - Google Patents
反応型接着剤、積層フィルム及び包装体Info
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Description
従って、非意図的物質の溶出が少なく且つポットライフの長い反応性接着剤は、いまだ実用上満足のいくものが得られていないのが現状である。
前記イソシアネート成分Bは、ポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1)及び数平均分子量が400〜1000の範囲であるイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)を含有し、
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以下である反応型接着剤を提供する。
本発明で使用する接着剤は、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。
本発明において、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。
本発明においてイソシアネート成分Bは、ポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1)であるイソシアネート化合物、及び数平均分子量が400〜1000の範囲であるイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)であるイソシアネート化合物を含有する。
前記反応生成物(B−1)の原料であるイソシアネートは、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレ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、1,5−ナフタ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などの芳香族ポリイソシアネート;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ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、1,3−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン等の脂肪族ポリイソシアネート;これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのビウレット体、または、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート体などのポリイソシアネートの誘導体(変性物)、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートをトリメチロールプロパン変性したアダクト体などが挙げられる。
本発明においては、数平均分子量が400〜1000の範囲であるイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)を含むことが特徴である。反応性希釈剤(B−2)を含むことで、低粘度であり取り扱いに優れ、且つ良好なポットライフを得ることができる。
これらの反応性希釈剤(B−2)として具体的には、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートの二量体、脂肪族ジイソシアネートの二量体、芳香族ジイソシアネートの三量体、又は脂肪族ジイソシアネートの三量体が好ましく、より具体的には、カルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、アロファネート修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、ビウレット修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ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、1,3−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン等の脂肪族ポリイソシアネート;これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート体、ビウレット体、または、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート体などのポリイソシアネートの誘導体(変性物)、これらの芳香族又は脂肪族ポリイソシアネートをトリメチロールプロパン変性したアダクト体などが挙げられる。
また、前記イソシアネート成分Bのイソシアネート基濃度は5〜20%の範囲が好ましい。
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)
本発明の反応型接着剤は、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反応型接着剤からなる接着剤層を積層してなる。具体的には、前記反応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。例えば前記反応型接着剤を、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、前記反応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。
ジエチレングリコール560質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱した。更に撹拌しながらアジピン酸600質量部を反応容器に仕込み150℃〜240℃に加熱してエステル化反応を行った。酸価が5mgKOH/g以下になったところで反応容器を徐々に減圧し、1mmHg以下、200〜240℃で1時間反応させ、酸価0.8mgKOH/g、分子量約840の両末端に水酸基を有するポリエステルポリオール樹脂(以下、これを「ポリオール成分A1」と略記する)を得た。
ジエチレングリコール 690質量部、トリメチロールプロパン8質量部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して溶解した。更に撹拌しながらアジピン酸810質量部を反応容器に仕込み150℃〜240℃に加熱してエステル化反応を行った。酸価が5mgKOH/g以下になったところで反応容器を徐々に減圧し、1mmHg以下、200〜220℃で1時間反応させ、酸価0.8mgKOH/g、分子量約1270の両末端に水酸基を有するポリエステルポリオール樹脂(以下、これを「ポリオール成分A2」と略記する)を得た。
2−メチル−プロパンジオール333質量部、エチレングリコール179質量部、トリメチロールプロパン39質量部、を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して溶解した。更に撹拌しながらイソフタル酸106質量部、アジピン酸610質量部を反応容器に仕込み150℃〜240℃に加熱してエステル化反応を行った。酸価が5mgKOH/g以下になったところで反応容器を徐々に減圧し、1mmHg以下、200〜240℃で1時間反応させ、酸価0.5mgKOH/g、分子量約2100の両末端に水酸基を有するポリエステルポリオール樹脂(以下、これを「ポリオール成分A3」と略記する)を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)271部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)425部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)18部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−1)を得た。
続いて、該容器にイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)としてカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製) 285部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.5%のイソシアネート成分B1を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)489部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)422部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)19部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−2)を得た。
続いて、該容器にイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(製品名デスモジュールN3300 コベストロ社製) 50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.5%のイソシアネート成分B2を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)479部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)452部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)19部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−3)を得た。
続いて、該容器にイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)としてポリマージフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートM20S BIP社製) 50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.5%のイソシアネート成分B3を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)456部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)473部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)20部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−4)を得た。
続いて、該容器にイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(製品名デスモジュールH コベストロ社製) 50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.5%のイソシアネート成分B4を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製)474部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)457部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)19部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物(B−1−5)を得た。
続いて、該容器にイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)として3−イソシアナートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(製品名デスモジュールI コベストロ社製) 50部を加えて均一になるまで攪拌し、イソシアネート基濃度が約13.5%のイソシアネート成分B5を得た。
カルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMM103 BIP社製) 589部、ポリプロピレングリコール(分子量約1000)394部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)17部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物であるイソシアネート樹脂(C1)を得た。このイソシアネート基濃度は約13.5%である。
液状ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ルプラネートMI BIP社製) 208部、ジフェニルメタンジイソシアネート(製品名ミリオネートMT−F 東ソー社製) 320部ポリプロピレングリコール(分子量約1000)453部、ポリプロピレングリコール(分子量約400)19部を反応容器に仕込み、窒素ガス気流下で撹拌しながら80℃に加熱して反応を行い、反応が完結したところで反応容器を冷却し、両末端にイソシアネート基を有するポリオールとイソシアネートとの反応生成物であるイソシアネート樹脂(C2)を得た。このイソシアネート基濃度は約13.5%である。
表1,2の組み合わせに従い反応性接着剤を得た。
[有害成分(PAA)溶出量の評価]
実施例または比較例の組み合わせで配合した反応性接着剤を、PETフィルムに、塗布量が固形分3.0g/m2程度となるように塗布し、ラミネーターでこのフィルムの塗布面とCPPフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
この積層フィルムを120mm×220mmで切り取り、CPPが内側になるように折り曲げ、3方方向を10mm幅で1atm、180℃、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%酢酸酢溶液を加えた。充填したパウチを121℃−0.5hrのレトルト殺菌後、PAAをLC/MS/MSにて測定した。
粘度は、下記条件の回転粘度計により測定し、mPa・sの値とした。
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
粘度評価は次の通りとした。
粘度評価A:1000〜2000mPa・s
粘度評価B:2000〜3000mPa・s
粘度評価C:3000〜4000mPa・s
粘度評価D:4000〜5000mPa・s
粘度評価E:5000mPa・s以上
印刷インキユニビアNT(DIC製)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、実施例または比較例の組み合わせで配合した反応性接着剤を、塗布量が固形分3.0g/m2程度となるように塗布した。その後ラミネーターで、該フィルムの塗布面とLLDPEフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存し、ラミネート強度試験用の積層フィルムを作成した。
該積層フィルムから試験片を15mm幅で切り取り、引張り試験機を使用して、T型剥離により剥離速度300mm/minで、接着強度(N/15mm)を測定した。
イソシアネート成分B1〜B5、C1〜C2を製造した後、60℃にて10日間静置した後に、表の組み合わせに従い反応性接着剤を配合し、同様にしてラミネート強度を測定した。
印刷インキ(DIC(株)製「ユニビアNT」)で図柄をグラビア印刷したPETフィルムに、実施例または比較例の組み合わせで配合した反応性接着剤を、塗布量が固形分3.0g/m2程度となるように塗布した。その後ラミネーターで、該フィルムの塗布面とLLDPEフィルムと貼合し、積層フィルムを作製した。この積層フィルムを40℃の恒温槽に3日間保存した。
この積層フィルムを150mm×300mmで切り取り、LLDPEが内側になるように折り曲げ、1atm、180℃、1秒間でヒートシールしてパウチを作製した。内容物として1/1/1ソース(ミートソース : 植物油 : 食酢=1 : 1 : 1)を加えた。
充填したパウチはスチーム殺菌処理を121℃−30分にて実施し、内容物を除去しヒートシール部のT型剥離による強度を測定した。
また、取り出し後のそれぞれのパウチの外観を観察し、デラミの発生の有無により、以下の評価を行った。
評価○:デラミなし
評価△:デラミ箇所が5点以下
評価×:デラミ箇所が6点以上
イソシアネート成分B1〜B5、C1〜C2を製造した後、60℃にて10日間静置した後に、表の組み合わせに従い反応性接着剤を配合し、同様にしてレトルト後のラミネート強度及び外観を評価した。
比較例は数平均分子量が400〜1000の範囲であるイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)を含まない例である。比較例1はポリオールとカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネートとの反応生成物を使用した例であり、PAA溶出量は10ppb以下であったが、配合後40℃−30分後の粘度が、配合後早い段階(20分後)から6000mPa・sを超えてしまった。また、比較例2はポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートとの反応生成物を使用した例であり、配合後40℃−30分後の粘度は5000mPa・s以下でありポットライフは問題なかったが、PAA溶出量は100ppb以上と非常に高い値を示した。
Claims (6)
- 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、
前記ポリオール成分Aが、
酸成分がテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、もしくはそれらのジアルキルエステルである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、
酸成分がテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、もしくはそれらのジアルキルエステルであるポリエーテルエステルポリオール、
酸成分がテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、もしくはそれらのジアルキルエステルであるポリエステル(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、
酸成分がテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、もしくはそれらのジアルキルエステルである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、
及びひまし油からなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーポリオールであり、
前記イソシアネート成分Bは、ポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートとの反応生成物(B−1)及びカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ポリマージフェニルメタンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、又は3−イソシアナートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネートであるイソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)を含有し、
前記ポリオール成分Aとイソシアネート成分Bとを質量比1:2の割合で配合し40℃雰囲気下で30分放置後の粘度が5000mPa・s以下であることを特徴とする無溶剤型の反応型接着剤。 - 前記イソシアネート基を有する反応性希釈剤(B−2)が、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートの二量体、脂肪族ジイソシアネートの二量体、芳香族ジイソシアネートの三量体、又は脂肪族ジイソシアネートの三量体である請求項1に記載の無溶剤型の反応型接着剤。
- 前記ポリオール成分Aが、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸もしくはそれらのジアルキルエステルと、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3’−ジメチロールヘプタン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、2−メチル−プロパンジオール又はトリメチロールプロパンとを反応させて得られるポリエステルポリオールである請求項1または2に記載の無溶剤型の反応型接着剤。
- 抽出性一級芳香族アミン(PAA)溶出量が10ppb以下である請求項1〜3のいずれかに記載の無溶剤型の反応型接着剤。
- 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1〜4のいずれかに記載の無溶剤型の反応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1〜4のいずれかに記載の無溶剤型の反応型接着剤の層であることを特徴とする包装体。
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