JP6910135B2 - 接着性樹脂組成物、フッ素系樹脂接着用フィルム、積層体、及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には、ポリオレフィン系樹脂と分子内不飽和結合を有する化合物とエポキシ化合物とを含む接着性樹脂組成物が記載されている。
特許文献3には、エチレン系重合体と25℃で液状であるエポキシ変性ジエン共重合体とからなる押出ラミネート用樹脂組成物が記載されている。
特許文献4には、オレフィン系樹脂とゴム状重合体とアクリルグラフト共重合体からなるオレフィン系樹脂とフッ素系樹脂の接着性を有する共押出成形に好適な樹脂組成物を用いた積層体が記載されている。
また、特許文献1では、重合によりエポキシ基を樹脂に部分的に導入している。この場合、樹脂の溶融温度付近でなければ樹脂の接着性が現れない。このため、より低温条件や短時間での、接着や融着を求められる用途で必要とする接着性が得られないという問題がある。
特許文献2に記載の技術では、エポキシ化合物としてエポキシ化植物油を使用している。特許文献2に記載されている大豆油の主成分であるリノレン酸や亜麻仁油の主成分であるリノール酸といった脂肪酸は、分子量が数百程度である。このため、フィルム化したときにすぐにブリードしてしまい接着不良を起こしやすくなるという問題がある。
特許文献3に記載の技術ではエチレン系重合体が98.5〜99.9質量部を占める。このため、ポリプロピレンに接着せず、ポリプロピレン基材への押出ラミネート、ポリプロピレンとの共押出用接着樹脂としては使用できないという問題があった。
上記に加えて、特許文献1〜3に記載の接着性樹脂は、すべてフッ素系樹脂との接着性が不十分であるという問題があった。
特許文献4に記載の技術は、フッ素系樹脂、オレフィン系樹脂との接着性を有するということであるが、カルボン酸またはその無水物基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基からなる官能基を有する変性オレフィン重合体にラジカル重合単量体を反応させて作製している。このため、例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂といった末端にアミノ基、カルボキシル基、水酸基を有するエンプラ系樹脂との反応基が存在しないため、それらとの接着性が大きく低下してしまうという問題があった。
[1]フッ素系樹脂の接着に用いられ、ポリエチレン系樹脂(A)と、エラストマー成分(B)と、エポキシ基とビニル基を有する成分(C)と、を含む接着性樹脂組成物であって、前記ポリエチレン系樹脂(A)の含有量が、55質量部以上90質量部以下であり、前記エラストマー成分(B)の含有量が、10質量部以上45質量部以下であり、前記ポリエチレン系樹脂(A)及び前記エラストマー成分(B)の総量100質量部に対する、前記エポキシ基及びビニル基を有する成分(C)の含有量が、0.1質量部以上1.5質量部以下であることを特徴とする、接着性樹脂組成物。
[2]前記エポキシ基及びビニル基を有する成分(C)が、1,2−ポリブタジエンにエポキシを部分的に導入したものであり、かつ数平均分子量が500以上4,000以下である、[1]に記載の接着性樹脂組成物。
[3]前記エラストマー成分(B)が、スチレン含有率が8質量%以上24質量%以下であるスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体である、[1]又は[2]に記載の接着性樹脂組成物。
[4]前記ポリエチレン系樹脂(A)が、メタロセン系触媒により重合されたポリエチレンである、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の接着性樹脂組成物。
[5][1]〜[4]のいずれか1つに記載の接着性樹脂組成物から形成された、単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルム。
[6][1]〜[4]のいずれか1項に記載の接着性樹脂組成物から形成された層を有する積層体。
[7][6]に記載の積層体の製造方法であって、下記(1)〜(3)のいずれ1つの積層体の製造方法。
(1)前記接着性樹脂組成物から形成される層を溶融押出し、単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルムを得る工程と、前記フッ素系樹脂接着用フィルムの両側にフィルムを積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(2)前記接着性樹脂組成物から形成される層を、第1の基材となるフィルム上に溶融押出し、第1の基材/接着剤層の積層体を得る工程と、さらに第2の基材を、第1の基材/接着剤層/第2の基材となるように積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(3)第1の基材の原料となる樹脂と、前記接着性樹脂組成物と、第2の基材の原料となる樹脂と、を同時に溶融押出成形する工程を有する、積層体の製造方法。
本発明の接着性樹脂組成物は、フッ素系樹脂の接着に用いられる。例えば、フッ素系樹脂フィルム同士を積層する場合のフィルム同士の接着、又は、フッ素系樹脂フィルムとフッ素系樹脂以外の他の樹脂フィルムを積層する場合のフィルム同士の接着に好適に用いることができる。
本発明の接着性樹脂組成物は、ポリエチレン系樹脂(A)(以下、「成分(A)」と記載することある。)と、エラストマー成分(B)(以下、「成分(B)」と記載することがある)と、エポキシ基及びビニル基を有する成分(C)(以下、「成分(C)」と記載することがある)と、を含む。
また、本発明の接着性樹脂組成物は、前記成分(A)の含有量が、55質量部以上90質量部以下であり、前記成分(B)の含有量が、10質量部以上45質量部以下である。
さらに、前記成分(A)及び前記成分(B)の総量100質量部に対する、前記成分(C)の含有量が、0.1質量部以上1.5質量部以下である。
以下、各成分について具体的に説明する。
本実施形態に用いるポリエチレン系樹脂は特に限定されるものではないが、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)の中から選択されるいずれか1種または2種以上が好ましい。ポリエチレン系樹脂は、バイオマスポリエチレン、石油由来のポリエチレン、両者の混合物のいずれでもよい。
本実施形態においては、ポリエチレン系樹脂はメタロセン系触媒により重合されたポリエチレンが好ましい。なかでも、メタロセン系触媒により重合されたC4−LLDPE、C6−LLDPE、C8−LLDPE等のエチレン−αオレフィン共重合体;長鎖分岐ポリエチレン等が好適な例である。
メタセロン系触媒により重合されたポリエチレン系樹脂は、分子量分布が狭い傾向にある。このため接着阻害要因となりうる低分子量成分が少なく、接着剤として用いた場合に高い接着性が得られると考えられる。
接着性樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、55質量部以上90質量部以下であり、60質量部以上80質量部以下が好ましい。
成分(A)の含有量が上記上限値以下であると、後述の成分(B)との粘着性を発揮し、接着性が高くなる。
本実施形態において、エラストマー成分としては、エラストマーとしての特性を備える成分であればよく、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー等が挙げられる。但し、成分(B)は後述する成分(C)を除く。
なかでも、スチレン系エラストマーが好ましく、例えば、ポリスチレン等からなるハードセグメントと、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン等からなるソフトセグメントとを有するブロック共重合体が挙げられる。スチレン系エラストマーに使用可能なスチレン系重合体としては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−エチレン共重合体等の芳香族オレフィン−脂肪族オレフィンの共重合体が挙げられる。
またそのスチレン含有率は8質量%以上24質量%以下であることが好ましく、10質量%以上20質量%以下がより好ましい。
スチレン含有率が上記上限値以下であると、樹脂の硬化を抑制でき、接着性の低下を抑制できる。
成分(B)の含有量が上記上限値以下であると、接着剤層を形成したときの引張強度の低下を抑制し、接着強度の低下を防止できる。
本実施形態において、成分(C)は、エポキシ基及びビニル基を有する成分である。成分(C)は、1,2‐ビニル構造を有することが好ましく、ブタジエンを部分的にエポキシ化した、エポキシ化ポリブタジエンが好ましい。1,2−ポリブタジエンを部分的にエポキシ化したものが特に好ましい。
本実施形態に用いることができる成分(C)としては、例えば、日本曹達株式会社の液状ポリブタジエンJP−100,JP−200や株式会社アデカのアデカサイザーBF−1000などが挙げられる。
成分(C)の数平均分子量は500以上4,000以下であることが好ましい。
成分(C)の数平均分子量が上記上限値以下であると、常温で固形状態となることによる粘着性の低下を抑制でき、接着性の低下を防止できる。
本発明において数平均分子量は、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィー)によって測定されるポリスチレン換算の値とする。
本実施形態においては、前記成分(A)及び前記成分(B)の総量100質量部に対する、成分(C)の含有量が0.1質量部以上1.5質量部以下であり、0.5質量部以上1.0質量部以下が好ましい。
成分(C)の含有量が上記上限値以下であると、接着阻害の要因となる接着性樹脂組成物中の低分子成分を低減できる。
本発明は、前記本発明の接着性樹脂組成物から形成された、フッ素系樹脂接着用フィルム及び積層体を提供する。
本発明のフッ素系樹脂接着用フィルムは、前記本発明の接着性樹脂組成物から形成された、単層構成のフィルムである。本実施形態において「フィルム」とは、溶融成形により成形することが可能な面方向の広がりを有する平板な成形体であって、極薄の厚みを有するものから肉厚のもの(いわゆるシート状のもの)までを含む。
単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルムの製造方法は特に限定されず、インフレーション成形法、Tダイ成形法による、単層押出法によって製造することができる。
本発明の積層体は、基材の少なくとも片面に本発明の接着性樹脂組成物からなる層が積層されている。
本発明の積層体の断面の模式図を図1に示す。図1の、積層体1は、接着剤層10と、フッ素系樹脂フィルム11と、樹脂フィルム12とからなる。
本発明の積層体は、下記(1)〜(3)のいずれ1つの積層体の製造方法により製造することが好ましい。
(1)前記接着性樹脂組成物から形成される層を溶融押出し、単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルムを得る工程と、前記フッ素系樹脂接着用フィルムの両側にフィルムを積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(2)前記接着性樹脂組成物から形成される層を、第1の基材となるフィルム上に溶融押出し、第1の基材/接着剤層の積層体を得る工程と、さらに第2の基材を、第1の基材/接着剤層/第2の基材となるように積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(3)第1の基材の原料となる樹脂と、前記接着性樹脂組成物と、第2の基材の原料となる樹脂と、を同時に溶融押出成形する工程を有する、積層体の製造方法。
上記(2)の製造方法において、Tダイ成形法を用いる場合であれば、基材上に樹脂を押し出す押出ラミネート法、基材と合わせ材の間に樹脂を押し出すサンドラミネート法といった方法を使用しても良い。
本発明の接着性樹脂組成物を押し出す基材は、上述のフッ素系樹脂材料又はフッ素系樹脂以外の樹脂材料のいずれであってもよい。
基材として、フッ素系樹脂以外の樹脂材料を用いる場合には、合わせ材料としてフッ素系樹脂をセッティングし積層化することで、フッ素系樹脂以外の樹脂材料と、接着層と、フッ素系樹脂とが積層されたフィルムを製造することができる。
例えば、酸変性エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体のように融点が低く、溶融押出できるフッ素系樹脂を用いる場合、共押出法によって本発明の接着性樹脂組成物の隣接層として同時に溶融押出してもよい。
(A)−1・・・エクセレンGMH GH030(メタロセン重合長鎖分岐ポリエチレン、ρ=0.912g/cm3、Tm=101℃、MFR=0.5g/10min(190℃、2.16kgf)住友化学(株)製)
(A)−2・・・ペトロセンDLZ19A(エポキシ基含有低密度ポリエチレン、ρ=0.919g/cm3、Tm106℃、MFR=7g/10min(190℃、2.16kgf)東ソー(株)製)
(B)−1・・・Kraton G1657M(スチレン含有率13質量%、ρ=0.90g/cm3、MFR=22g/10min(230℃、5kgf)クレイトン(株)製)
(B)−2・・・タフテックH1221(スチレン含有率12質量%、ρ=0.890g/cm3、MFR=4.5g/10min(230℃、2.16kgf)旭化成ケミカルズ(株)製)
(B)−3・・・タフテックH1062(スチレン含有率18質量%、ρ=0.890g/cm3、MFR=4.5g/10min(230℃、2.16kgf)旭化成ケミカルズ(株)製)
(C)−1・・・エポキシ化1,2−ポリブタジエン、ρ=0.99g/min、Mn=1,000、(株)アデカ製
表1に示す、実施例1〜8、比較例1〜4のそれぞれの接着性樹脂組成物を、加熱し溶融混合したのち、Tダイ押出機により製膜し、膜厚50μmの溶融混合フィルムを接着剤層単層のフィルム(溶融混合フィルム10)として製造した。
剥離強度測定について、図2を用いて説明する。
製造した溶融混合フィルム10を用い、フッ素系樹脂フィルム11、溶融混合フィルム10、被着フィルム12の順で3層に積層した下記の積層体1〜4を、縦50mm、横15mmの短冊状に切りだし、試験片とした。
さらにそれぞれその上下を膜厚50μmのPTFEシートで挟み、この試験片の端から10mmをヒートシールした。ヒートシール条件は、シール温度240℃、圧力0.4MPa、加熱時間3秒とした。
その後、上下のPTFEシートを取り除き、フッ素系樹脂フィルム11を引張側になるように、把持具22で把持し、被着フィルム12を把持具20で把持して固定し、フッ素系樹脂フィルム11を、符号21に示す引張方向に引張、剥離強度を測定した。
引張速度は300mm/分、幅15mmにて測定を実施した。
試験に用いたフッ素系フィルム、溶融混合フィルム、被着フィルムと、積層順は下記の通りである。
積層体1;MAH−ETFE/接着層(検討樹脂)/PP
積層体2;PCTFE/接着層(検討樹脂)/PP
積層体3;PCTFE/接着層(検討樹脂)/PCTFE
積層体4;PCTFE/接着層(検討樹脂)/PET
MAH−ETFE・・・フッ素系樹脂フィルム。フルオンLH−8000(ρ=1.75g/cm3、Tm=180℃、MFR=4g/10min(230℃、2.16kgf)、旭硝子(株)製)を50μmフィルムに自社押出機で作製し使用。
PP・・・ポリプロピレンフィルム。サンアロマーPS522M(ρ=0.9g/cm3、MFR=4.9g/10min(230℃、2.16kgf)を50μmフィルムに自社押出機で作製し使用。
PCTFE・・・Eポリクロロフルオロエチレンフィルム DF0050−C1。(51μm)(ダイキン工業(株)製)を購入し使用。
PET・・・ポリエチレンテレフタレートフィルム。ポリエステルフィルムE5001(250μm、未処理)(東洋紡(株)製)を購入し使用。
これに対し、本発明を適用しない比較例1は、フッ素系樹脂だけでなく、ポリプロピレンとも接着しないため非常に剥離強度が低い結果となった。
また、本発明を適用せず、エポキシ化ポリブタジエンを配合しなかった比較例3は、本発明を適用した実施例2と比較し、接着強度は大きく低下した。
またエポキシ基を含有しているポリエチレン(比較例2)においては、ポリエチレン単体(比較例1)よりは剥離強度が高く、またPCTFE/PET間の剥離強度も高い結果を示したが、総合的にスチレン系エラストマーを含む本発明には及ばなかった。
本発明を適用しない比較例4は、MAH−ETFE/PP間、PCTFE/PET間の剥離強度が弱いという結果となった。
第1の基材の原料となる樹脂としてPCTFE樹脂(ダイキン工業(株)製)、前記表1の実施例1に記載の接着性樹脂組成物、第2の基材の原料となる樹脂としてポリプロピレン(サンアロマーPS522M)をそれぞれ別々に加熱、溶融混合したものを、同時多層押出成形が可能な押出機を用いて同時多層製膜を行って製膜し、PCTFE(50μm)/接着層(20μm)/PP(50μm)の3層構成の積層フィルムを得た。
得られた積層フィルムは各層の間の接着強度が非常に良好であり、また平面性も良好であった。
前記表1の実施例1に記載の接着性樹脂組成物を溶融、混練し、100μmの第1の基材層であるPETフィルム上にTダイを用いて接着層が30μmになるように製膜を行い、PET/接着層、からなる積層体を得た。得られた積層体の上に51μmの第2の基材層であるPCTFE樹脂フィルム(ダイキン工業(株)製)を積層したのち、温度240℃、圧力0.4MPa、加熱時間3秒で加熱圧着を行い、PET(100μm)/接着層(30μm)/PCTFE(51μm)の3層構成の積層体を得た。
得られた積層フィルムは各層の間の接着強度が非常に良好であり、また平面性も良好であった。
Claims (7)
- フッ素系樹脂の接着に用いられ、
ポリエチレン系樹脂(A)と、エラストマー成分(B)と、エポキシ基とビニル基とを有する成分(C)と、を含む接着性樹脂組成物であって、
前記ポリエチレン系樹脂(A)の含有量が、55質量部以上90質量部以下であり、
前記エラストマー成分(B)の含有量が、10質量部以上45質量部以下であり、
前記ポリエチレン系樹脂(A)及び前記エラストマー成分(B)の総量100質量部に対する、前記エポキシ基及びビニル基を有する成分(C)の含有量が、0.1質量部以上1.5質量部以下であり、
前記エラストマー成分(B)は、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、又はエステル系エラストマーであることを特徴とする、接着性樹脂組成物。 - 前記エポキシ基及びビニル基を有する成分(C)が、1,2−ポリブタジエンにエポキシを部分的に導入したものであり、かつ数平均分子量が500以上4,000以下である、請求項1に記載の接着性樹脂組成物。
- 前記エラストマー成分(B)が、スチレン含有率が8質量%以上24質量%以下であるスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体である、請求項1又は2に記載の接着性樹脂組成物。
- 前記ポリエチレン系樹脂(A)が、メタロセン系触媒により重合されたポリエチレンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の接着性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着性樹脂組成物から形成された、単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着性樹脂組成物から形成された層を有する積層体。
- 請求項6に記載の積層体の製造方法であって、下記(1)〜(3)のいずれ1つの積層体の製造方法。
(1)前記接着性樹脂組成物から形成される層を溶融押出し、単層構成のフッ素系樹脂接着用フィルムを得る工程と、前記フッ素系樹脂接着用フィルムの両側にフィルムを積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(2)前記接着性樹脂組成物から形成される層を、第1の基材となるフィルム上に溶融押出し、第1の基材/接着剤層の積層体を得る工程と、さらに第2の基材を、第1の基材/接着剤層/第2の基材となるように積層させて熱圧着させて積層体を得る工程を有する、積層体の製造方法。
(3)第1の基材の原料となる樹脂と、前記接着性樹脂組成物と、第2の基材の原料となる樹脂と、を同時に溶融押出成形する工程を有する、積層体の製造方法。
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