説明

二液硬化型無溶剤系接着剤

【課題】複合フィルムにおいて、高温殺菌処理後、厳しい保存条件であっても、外観および接着強度を保持することができ、さらに、適度なポットライフを有し、かつ、耐酸性にも優れる、二液硬化型無溶剤系接着剤を提供すること。
【解決手段】ポリイソシアネート成分は、芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオールを含むジオールとを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーを含有し、ポリオール成分は、平均官能基数が2を超過しており、マクロジオールを含むジオールと、3つ以上の2級または3級水酸基を有する架橋性ポリオールとを含有するか、および/または、前記ジオールおよび前記架橋性ポリオールが、ウレタン変性されているウレタン変性ポリオールを含有し、酸価が20を超過し、40以下となるように、部分的に末端酸変性されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二液硬化型無溶剤系接着剤に関し、詳しくは、ラミネート用接着剤として好適な二液硬化型無溶剤系接着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
各種フィルムをラミネート用接着剤で貼着した複合フィルムは、包装材料の分野において、広く普及している。とりわけ、プラスチックフィルムと金属箔とをラミネート用接着剤で貼着した複合フィルムは、遮光性、気体および液体のバリア性に優れており、高温殺菌処理がなされる食品包装材料として、広く普及している。
【0003】
複合フィルムの接着に用いられるラミネート用接着剤は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とからなる二液硬化型接着剤が、広く知られている。
【0004】
近年、環境負荷の低減および作業環境の改善の観点から、有機溶剤を含有しない二液硬化型無溶剤系接着剤の開発が検討されている。
【0005】
例えば、主剤(ポリオール成分)には、全末端水酸基の30%以上が2級または3級の末端水酸基であり、酸基を含むポリオールを含有させ、硬化剤(ポリイソシアネート成分)には、芳香脂肪族ポリイソシアネートとポリオールとの反応により得られ、平均官能基数が1.5〜2.5であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーと、脂肪族ポリイソシアネートおよび/またはその変性体とを含有させて、これらポリオール成分とポリイソシアネート成分とから、2液硬化型無溶剤系接着剤を調製することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
具体的には、その実施例において、ポリオール成分として、分子末端が無水トリメリット酸により酸変性されたポリエステルジオールが用いられ、ポリイソシアネート成分として、ポリエステルジオールとキシリレンジイソシアネートとの反応により得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーと、ヘキサメチレンジイソシアネートのトリマーとの混合物が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−213801号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1に記載の二液硬化型無溶剤系接着剤により貼着される複合フィルムは、高温殺菌処理後、高温かつ長期間(50℃、2週間)保存しても、優れた外観および接着強度を保持している。
【0009】
しかるに、近年、高温殺菌処理後、さらに厳しい保存条件(60℃、4週間)においても、複合フィルムが上記性能を十分に保持できる二液硬化型無溶剤系接着剤が切望されており、さらには、ポットライフおよび耐酸性の向上が要求されている。
【0010】
本発明の目的は、複合フィルムにおいて、高温殺菌処理後、厳しい保存条件であっても、外観および接着強度を保持することができ、さらに、適度なポットライフを有し、かつ、耐酸性にも優れる、二液硬化型無溶剤系接着剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を含み、ポリイソシアネート成分は、芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオールを含むジオールとを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーを含有し、ポリオール成分は、平均官能基数が2を超過しており、マクロジオールを含むジオールと、3つ以上の2級または3級水酸基を有する架橋性ポリオールとを含有するか、および/または、前記ジオールおよび前記架橋性ポリオールが、ウレタン変性されているウレタン変性ポリオールを含有し、酸価が20を超過し、40以下となるように、部分的に末端酸変性されていることを特徴としている。
【0012】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、架橋性ポリオールの数平均分子量が、100〜2000であることが好適である。
【0013】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、架橋性ポリオールが、3官能のポリプロピレンポリオールであり、ポリオール成分に対して、架橋性ポリオールが10〜20質量%含有されていることが好適である。
【0014】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、芳香脂肪族ジイソシアネートが、キシリレンジイソシアネートであり、ポリイソシアネート成分に対して、ジイソシアネート末端プレポリマーが10〜50質量%含有されていることが好適である。
【0015】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、ポリイソシアネート成分は、さらに、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種を含有していることが好適である。
【0016】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、脂肪族ジイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートであり、脂環族ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートであることが好適である。
【発明の効果】
【0017】
本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤により貼着される複合フィルムは、高温殺菌処理後、厳しい保存条件であっても、優れた外観および接着強度を保持することができ、さらに、適度なポットライフを有し、かつ、優れた耐酸性を備えることができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、有機溶剤および水を含有せず、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とをそれぞれ調製して、それらを使用時に配合する、二液硬化型無溶剤系接着剤として用意される。
【0019】
ポリイソシアネートとしては、例えば、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体、ポリイソシアネート末端プレポリマーなどが挙げられる。
【0020】
ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネートなどのジイソシアネートなどが挙げられる。
【0021】
芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、m−またはp−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TDI)、4,4′−、2,4′−または2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはその混合物(MDI)、4,4′−トルイジンジイソシアネート(TODI)、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4′−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)などが挙げられる。
【0022】
芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(XDI)、1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TMXDI)、ω,ω′−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼンなどが挙げられる。
【0023】
脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート;IPDI)、4,4′−、2,4′−または2,2′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートもしくはその混合物(水添MDI)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−または1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンもしくはその混合物(水添XDI)などが挙げられる。
【0024】
脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1,2−、2,3−または1,3−ブチレンジイソシアネート、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0025】
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、ポリイソシアネート単量体の多量体(例えば、2量体、3量体、5量体、7量体など)、アロファネート変性体(例えば、ポリイソシアネート単量体と、アルコール類との反応より生成するアロファネート変性体など)、ビウレット変性体(例えば、ポリイソシアネート単量体と、水やアミン類との反応により生成するビウレット変性体など)、ウレア変性体(例えば、ポリイソシアネート単量体とジアミンとの反応により生成するウレア変性体など)、オキサジアジントリオン(例えば、ポリイソシアネート単量体と炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(ポリイソシアネート単量体の脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)などが挙げられる。
【0026】
ジイソシアネート末端プレポリマーは、2つのイソシアネート基を分子末端に有するウレタンプレポリマーであって、ジイソシアネート(ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体およびジイソシアネート末端プレポリマーから選択されるジイソシアネート、好ましくは、ポリイソシアネート単量体およびポリイソシアネート誘導体から選択されるジイソシアネート)と、ジオール(後述)とを、ジオール(後述)の水酸基に対するジイソシアネートの当量比(NCO/OH)が、1より大きくなる割合、好ましくは、2〜100の割合でウレタン化反応させることにより、得ることができる。
【0027】
ウレタン化反応は、公知の方法に準拠でき、好ましくは、未反応のジイソシアネートを、薄膜蒸留法など公知の除去方法によって除去する。
【0028】
ジイソシアネート末端プレポリマーのイソシアネート基当量は、例えば、200〜2000、好ましくは、300〜1000である。また、未反応のジイソシアネートの含有量は、例えば、15質量%以下、好ましくは、5質量%以下、さらに好ましくは、1質量%以下である。
【0029】
なお、イソシアネート基当量は、アミン当量と同義であり、JIS K 1603−1のA法またはB法により、求めることができる。未反応のジイソシアネートの含有量は、例えば、HPLC測定により求めることができる。
【0030】
ポリイソシアネート成分は、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体およびジイソシアネート末端プレポリマーから、1種または2種以上が選択されるが、ポリイソシアネート成分には、必須成分として、芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオール(後述)含むジオール(後述)とを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーが含有される。
【0031】
このようなジイソシアネート末端プレポリマーを含有させることにより、ジイソシアネート末端プレポリマーの粘度上昇を抑制して、複合フィルムの製造時に塗工温度の上昇を抑制することができる。その結果、急激な粘度上昇による作業性不良を防止することができる。
【0032】
必須成分として含有されるジイソシアネート末端プレポリマーにおいて、ジイソシアネートには、必須の原料成分として、芳香脂肪族ジイソシアネートが含有される。好ましくは、XDIが含有される。また、ジオール(後述)には、必須の原料成分として、マクロジオール(後述)が含有される。好ましくは、ポリエステルジオール(後述)が含有され、さらに好ましくは、ポリオール成分に含有されるマクロジオール(ポリエステルジオール)と同一組成のマクロジオール(ポリエステルジオール)が含有される。
【0033】
必須成分として含有されるジイソシアネート末端プレポリマーにおいて、芳香脂肪族ジイソシアネートおよびマクロジオールを必須の原料成分として含有していれば、その他のジイソシアネートやジオール(後述)を任意の原料成分として含有することもできる。
【0034】
例えば、ジイソシアネートとして、芳香脂肪族ジイソシアネートとともに、ポリイソシアネート誘導体、好ましくは、脂肪族ジイソシアネート誘導体を併用することができる。また、ジオール(後述)として、マクロジオール(後述)とともに低分子量ジオール(後述)、好ましくは、脂肪族ジオール(後述)を併用することができる。
【0035】
また、必須成分として含有されるジイソシアネート末端プレポリマーは、ポリイソシアネート成分に対して、例えば、3〜80質量%、好ましくは、5〜70質量%、より好ましくは、10〜50質量%含有される。
【0036】
さらに、ポリイソシアネート成分には、任意成分として、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種、好ましくは、HDIの誘導体および/またはIPDIの誘導体、さらに好ましくは、HDIのアロファネート変性体および/またはIPDIの3量体を含有させることができる。脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種は、ポリイソシアネート成分に対して、例えば、20〜95質量%、好ましくは、30〜95質量%、さらに好ましくは、50〜90質量%で含有される。また、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種は、ジイソシアネート末端プレポリマー100質量部に対して、例えば、20〜2000質量部、好ましくは、60〜900質量部の割合で配合される。
【0037】
そして、ポリイソシアネート成分は、必須成分として、芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオール(後述)含むジオール(後述)とを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーを配合し、また、任意成分として、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種を配合し、さらには、必要により、その他の、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体およびジイソシアネート末端プレポリマーを配合することにより、調製することができる。具体的には、ポリイソシアネート成分は、上記した各成分を、例えば、不活性ガス雰囲気下、攪拌混合することにより、調製することができる。
【0038】
ポリイソシアネート成分は、好ましくは、芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオール(後述)含むジオール(後述)とを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーと、脂肪族ジイソシアネートおよび/またはその誘導体とを配合する。そうすれば、加熱殺菌処理後における耐内容物性の向上を図ることができる。また、ポリオール成分との反応性と相俟って、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との配合時における適度なポットライフを得ることができ、良好な作業性を確保することができる。
【0039】
ポリイソシアネート成分では、好ましくは、ポリイソシアネート単量体の含有量を、例えば、15質量%以下、好ましくは、1質量%以下となるように調製する。ポリイソシアネート単量体の含有量を1重量%以下とするには、例えば、各成分の配合割合を調整するか、あるいは、ポリイソシアネート単量体を、薄膜蒸留法など公知の除去方法によって除去する。
【0040】
そして、このようにして調製されるポリイソシアネート成分のイソシアネート基当量は、例えば、150〜750、好ましくは、200〜500である。
【0041】
本発明において、ポリオール成分の平均官能基数は2を超過している。つまり、ポリオール成分は、マクロジオールを含むジオールと、3つ以上の水酸基を有する架橋性ポリオールとを含有するか、および/または、上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオールが、ウレタン変性されているウレタン変性ポリオールを含有しており、よって、ポリオール成分の平均官能基数は2を超過し、好ましくは、2.05以上、さらに好ましくは、2.1以上、通常、5.0以下、好ましくは、4.0以下である。
【0042】
ジオールは、2つの水酸基を有するポリオールであって、例えば、低分子量ジオール、マクロジオールなどが挙げられる。
【0043】
低分子量ジオールは、2つの水酸基を有し、数平均分子量、例えば、400未満、好ましくは、300未満、通常、60以上の2官能のポリオールであり、例えば、脂肪族ジオール、脂環族ジオール、芳香族ジオールなどが挙げられる。
【0044】
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、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、1,7−ヘプタンジオール、1,5−ヘプタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3,3′−ジメチロールヘプタン、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、12−ヒドロキシステアリルアルコール、水添ダイマージオールなどが挙げられる。
【0045】
脂環族ジオールとしては、例えば、水添ビスフェノールA、水添キシリレンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。
【0046】
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、1,3−または1,4−キシリレンジオールなどが挙げられる。
【0047】
低分子量ジオールとして、好ましくは、脂肪族ジオールが挙げられる。また、低分子量ジオールは、ジオールに対して、例えば、20質量%以下、好ましくは、10質量%以下、さらに好ましくは、5質量%以下で含有される。
【0048】
マクロジオールは、2つの水酸基を有し、数平均分子量、例えば、400以上、好ましくは、500以上、通常、2000以下の2官能のポリオールであり、例えば、ポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエーテルジオールなどが挙げられる。
【0049】
ポリエステルジオールは、二塩基酸と上記した低分子量ジオール(2価アルコール)との縮合反応や、二塩基酸のアルキルエステルと上記した低分子量ジオール(2価アルコール)とのエステル交換反応により得ることができる。
【0050】
二塩基酸としては、例えば、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸などの脂肪族2価カルボン酸、例えば、ヘキサヒドロフタル酸などの脂環族2価カルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族2価カルボン酸などが挙げられる。
【0051】
また、二塩基酸のアルキルエステルとしては、例えば、上記した二塩基酸のC1〜4アルキルエステルが挙げられる。
【0052】
ポリエステルジオールにおいて、二塩基酸およびそのアルキルエステルとして、好ましくは、脂肪族2価カルボン酸、芳香族2価カルボン酸およびそれらのアルキルエステルが挙げられ、さらに好ましくは、脂肪族2価カルボン酸および芳香族2価カルボン酸の併用が挙げられる。また、低分子量ジオールとして、好ましくは、脂肪族ジオールが挙げられる。
【0053】
縮合反応やエステル交換反応は、特に制限されず、公知の方法に準拠することができ、例えば、各成分を仕込んで、不活性ガス雰囲気下、150〜240℃で7〜50時間反応させる。また、この反応には、公知の触媒(例えば、チタン系触媒、亜鉛系触媒など)を添加することができる。
【0054】
ポリエステルジオールの水酸基当量は、例えば、150〜1000、好ましくは、200〜750であり、数平均分子量は、例えば、300〜2000、好ましくは、400〜1500である。なお、水酸基当量は、JIS K 1557−1のA法またはB法に準拠するアセチル化法やフタル化法などから水酸基価を求めて、それから算出することができる。数平均分子量は、水酸基当量および官能基数から求めることができる。
【0055】
ポリカプロラクトンジオールとしては、例えば、ε−カプロラクトンを開環重合することにより得られるポリカプロラクトンジオールなどが挙げられる。
【0056】
ポリカーボネートジオールとしては、例えば、上記した低分子量ジオール(2価アルコール)と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどとの縮合反応により得られるポリカーボネートジオールなどが挙げられる。
【0057】
ポリエーテルジオールとしては、例えば、上記した低分子量ジオール(2価アルコール)を開始剤として、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよび/またはポリエチレンポリプロピレングリコール(ランダムまたはブロック共重合体)などのポリオキシC2−3アルキレン(エチレンおよび/またはプロピレン)グリコールが挙げられる。
【0058】
また、ポリエーテルジオールとして、例えば、テトラヒドロフランの開環重合などによって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコール(ポリオキシブチレングリコール)が挙げられる。
【0059】
これらマクロジオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0060】
マクロジオールとして、好ましくは、ポリエステルジオールが挙げられる。
【0061】
ジオールは、低分子量ジオールおよびマクロジオールから、1種または2種以上が選択されるが、ジオールには、必須成分として、マクロジオールが含有される。
【0062】
マクロジオールは、ジオールに対して、例えば、30質量%以上、好ましくは、40質量%以上、さらに好ましくは、50質量%以上で含有される。
【0063】
本発明において、架橋性ポリオールは、3つ以上の2級または3級水酸基を有し、数平均分子量、例えば、50〜3000、好ましくは、100〜2000、さらに好ましくは、110〜500の3官能以上、好ましくは、3〜6官能のポリオールである。
【0064】
そのような架橋性ポリオールとして、例えば、3つ以上の水酸基を有するとともに、そのすべての水酸基が2級または3級水酸基である架橋性ポリオールが挙げられ、より具体的には、例えば、3官能以上のポリプロピレンポリオール、シクロヘキサントリオール、イノシトールなどが挙げられる。好ましくは、3官能以上のポリプロピレンポリオールが挙げられる。
【0065】
3官能以上のポリプロピレンポリオールは、3つ以上の水酸基を有し、かつ、そのすべての水酸基が2級または3級水酸基であるポリプロピレンポリオールであって、例えば、水酸基を3つ以上有する多価アルコールを開始剤として、プロピレンオキサイドを付加反応させることにより、得ることができる。
【0066】
水酸基を3つ以上有する多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、2−メチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジヒドロキシ−3−ヒドロキシメチルペンタン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−3−ブタノールおよびその他の脂肪族トリオール(炭素数8〜24)などの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。
【0067】
このような3官能以上のポリプロピレンポリオールとして、好ましくは、3価アルコールを開始剤としてプロピレンオキサイドを付加反応させて得られるポリプロピレンポリオール(すなわち、3官能のポリプロピレンポリオール)が挙げられる。
【0068】
3官能のポリプロピレンポリオールを用いれば、架橋反応による配合液の粘度上昇を抑制することができ、適度なポットライフを得ることができる。
【0069】
また、架橋性ポリオールとしては、3つ以上の2級または3級水酸基を有するものであれば、上記に制限されず、例えば、3つ以上の2級または3級水酸基を有するとともに、さらに、1つ以上の1級水酸基を有する架橋性ポリオールも挙げられる。
【0070】
そのような架橋性ポリオールとしては、例えば、水酸基を3つ以上有する多価アルコールを開始剤として、プロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドを付加反応させて得られるポリプロピレンポリエチレンポリオールなどが挙げられる。
【0071】
これら架橋性ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
【0072】
架橋性ポリオールとして、好ましくは、3つ以上の水酸基を有し、そのすべての水酸基が2級または3級水酸基である架橋性ポリオールの単独使用が挙げられる。
【0073】
ウレタン変性ポリオールは、上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオールを、上記したポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体と、上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオールの水酸基に対するポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が、1より小さくなる割合でウレタン化反応させることにより、得ることができる。
【0074】
ウレタン変性ポリオールにおいて、ポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体として、好ましくは、芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。また、ウレタン変性ポリオールの水酸基当量は、例えば、150〜1000、好ましくは、200〜750であり、数平均分子量は、例えば、300〜2000、好ましくは、400〜1500である。
【0075】
そして、ポリオール成分は、上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオールを含有するか、および/または、上記したウレタン変性ポリオールを含有している。
【0076】
上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオールを含有する場合には、ジオールは、ポリオール成分に対して、例えば、20〜95質量%、好ましくは、60〜90質量%、さらに好ましくは、80〜90質量%含有される。また、架橋性ポリオールは、ポリオール成分に対して、例えば、5〜50質量%、好ましくは、10〜20質量%、さらに好ましくは、12〜20質量%含有される。また、架橋性ポリオールは、ジオール100質量部に対して、例えば、5〜50質量部、好ましくは、10〜30質量部の割合で配合される。
【0077】
また、ウレタン変性ポリオールは、ポリオール成分に対して、例えば、10質量%以上、好ましくは、30質量%以上、さらに好ましくは、50質量%以上含有される。
【0078】
そして、ポリオール成分は、上記した各成分、すなわち、上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオール、および/または、上記したウレタン変性ポリオールを配合して、その後、ポリオール成分に含有される各成分(上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオール、および/または、上記したウレタン変性ポリオール)の末端水酸基を、酸価が20を超過し、40以下となるように、部分的に末端酸変性することにより、調製することができる。
【0079】
ポリオール成分を末端酸変性することにより、接着強度の向上を図ることができ、加熱殺菌処理後における耐内容物性の低下を防止することができる。
【0080】
各成分の配合では、必須成分として、マクロジオールおよび架橋性ポリオール、および/または、ウレタン変性ポリオールを配合し、任意成分として、低分子量ジオールを配合する。
【0081】
なお、ウレタン変性ポリオールは、例えば、ジオールおよび架橋性ポリオールを配合し、それとともに、上記したポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体を配合して、ジオールおよび架橋性ポリオールと、上記したポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体とを、ウレタン化反応させることにより、配合することができる。
【0082】
この場合、ポリイソシアネート単量体および/またはポリイソシアネート誘導体の、ジオールおよび架橋性ポリオールに対する配合割合に応じて、ポリオール成分における、ジオールおよび架橋性ポリオールと、ウレタン変性ポリオールとの配合割合が適宜決定される。
【0083】
そして、ポリオール成分を末端酸変性するには、例えば、ポリオール成分に含有される各成分(上記したジオールおよび上記した架橋性ポリオール、および/または、上記したウレタン変性ポリオール)の末端水酸基に、無水酸を反応させる。
【0084】
無水酸としては、例えば、無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ピロメリット酸などが挙げられる。好ましくは、無水トリメリット酸が挙げられる。
【0085】
無水酸で末端水酸基を変性するには、例えば、ポリオール成分に、無水酸を、ポリオール成分の酸価(mgKOH/g)が20を超過し、40以下となる割合、好ましくは、25を超過し、40以下となる割合で配合し、例えば、100〜200℃で反応させる。これによって、ポリオール成分に含有される各成分の分子末端に、カルボキシル基が部分的に導入される。
【0086】
酸価を上記下限以上とすれば、接着強度を向上させることができる。一方、酸価を上記下限以下にすれば、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との配合時において、急激な粘度上昇を抑制することができる。
【0087】
なお、酸価(mgKOH/g)は、JIS K 1557−5に準拠して求めることができる。また、カルボキシル基当量は、酸価から算出することができる。
【0088】
このようにして調製されるポリオール成分の水酸基価(mgKOH/g)は、例えば、150〜2000、好ましくは、200〜1500である。
【0089】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤では、必要に応じて、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分のいずれか一方またはその両方に、例えば、リンの酸素酸またはその誘導体やシランカップリング剤を配合することができる。
【0090】
リンの酸素酸またはその誘導体において、リンの酸素酸としては、例えば、次亜リン酸、亜リン酸、オルトリン酸、次リン酸などのリン酸類、例えば、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ポリリン酸、ウルトラリン酸などの縮合リン酸類などが挙げられる。
【0091】
また、リンの酸素酸の誘導体としては、例えば、ナトリウム、カリウムなどのリン酸塩または縮合リン酸塩、例えば、オルトリン酸モノメチル、オルトリン酸モノエチル、オルトリン酸モノプロピル、オルトリン酸モノブチル、オルトリン酸モノ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸モノフェニル、亜リン酸モノメチル、亜リン酸モノエチル、亜リン酸モノプロピル、亜リン酸モノブチル、亜リン酸モノ−2−エチルヘキシル、亜リン酸モノフェニルなどのモノエステル類、例えば、オルトリン酸ジ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸ジフェニル、オルトリン酸トリメチル、オルトリン酸トリエチル、オルトリン酸トリプロピル、オルトリン酸トリブチル、オルトリン酸トリ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸トリフェニル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジ−2−エチルヘキシル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリ−2−エチルヘキシル、亜リン酸トリフェニルなどのジ、トリエステル類、または、縮合リン酸とアルコール類とから得られるモノ、ジ、トリエステル類などが挙げられる。
【0092】
リンの酸素酸またはその誘導体として、好ましくは、リン酸類、さらに好ましくは、オルトリン酸(リン酸)が挙げられる。
【0093】
リンの酸素酸またはその誘導体は、上記した各種リンの酸素酸またはその誘導体を、単独使用または複数種類併用することができる。また、リンの酸素酸またはその誘導体は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の合計100質量部に対して、0.001〜3質量部、好ましくは、0.01〜2.5質量部配合される。
【0094】
シランカップリング剤は、例えば、構造式R−Si≡(X)またはR−Si≡(R’)(X)(式中、Rは、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、イミノ基、イソシアネート基またはメルカプト基を有する有機基を示し、R’は炭素数1〜4の低級アルキル基を示し、Xはメトキシ基、エトキシ基またはクロル原子を示す。)で示される。
【0095】
シランカップリング剤として、具体的には、例えば、ビニルトリクロルシランなどのクロロシラン、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ジ(γ−グリシドキシプロピル)ジメトキシシランなどのエポキシシラン、例えば、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−プロピルメチルジメトキシシラン、n−(ジメトキシメチルシリルプロピル)エチレンジアミン、n−(トリエトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン、例えば、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン、例えば、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリエトキシシランなどのイソシアナトシランなどが挙げられる。
【0096】
シランカップリング剤として、好ましくは、エポキシシラン、アミノシランが挙げられ、さらに好ましくは、エポキシシランおよびアミノシランの併用が挙げられる。
【0097】
シランカップリング剤は、上記した各種シランカップリング剤を、単独使用または複数種類併用することができる。また、シランカップリング剤は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の合計100質量部に対して、0.001〜10質量部、好ましくは、0.01〜5質量部配合される。
【0098】
さらに、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分のいずれか一方またはその両方には、必要に応じて、例えば、エポキシ樹脂、触媒、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、可塑剤、界面活性剤、顔料、充填剤、有機または無機微粒子、防黴剤などの添加剤を適宜配合することができる。添加剤の配合量は、その目的および用途により適宜決定される。
【0099】
そして、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、使用時において、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを配合して接着剤を調製し、それを被着体に塗布する。
【0100】
ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の配合割合は、例えば、ポリオール成分の水酸基に対するポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比(NCO/OH)として、例えば、0.5〜5、好ましくは、0.6〜3となる割合である。
【0101】
本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、上記のように処方されることによって、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を均一に混合後40分後の粘度が、50℃で12000mPa・s以下、好ましくは、50℃で10000mPa・s以下となる。このような粘度範囲であれば、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を混合した後、無溶剤型ラミネータによって、接着剤をフィルム(バリア層やプラスチックフィルムなど)に、作業効率よく塗工することができる。
【0102】
そして、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、被着体として、例えば、バリア層やプラスチックフィルムなどのフィルムを積層して、複合フィルムを作製するための、ラミネート用接着剤として用いられる。
【0103】
具体的には、例えば、バリア層およびプラスチックフィルムの貼着に用いられる。
【0104】
バリア層は、気体または液体に対するバリア性を有する層であって、例えば、金属または金属酸化物を含むフィルムが挙げられる。具体的には、金属箔、または、バリア層を含むプラスチックフィルムが挙げられる。
【0105】
金属箔は、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、鉛などからなり、その厚みは、例えば、5〜100μm、好ましくは5〜20μm、さらに好ましくは5〜15μmである。
【0106】
バリア層を含むプラスチックフィルムとしては、例えば、プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に無機質層が形成されたフィルムが挙げられる。
【0107】
無機質層は、蒸着やスパッタリング、ゾル−ゲル法などから形成することができる。無機質層は、例えば、チタン、アルミニウム、ケイ素などの単体またはそれらの元素を含む無機化合物(酸化物など)などからなる。好ましくは、アルミナ単独、シリカ単独、または、アルミナおよびシリカの両方を蒸着した蒸着フィルムが挙げられる。
【0108】
なお、バリア層を含むプラスチックフィルムは、バリア層の暴露側にオーバーコート層を積層することもできる。
【0109】
プラスチックフィルムは、例えば、オレフィン系重合体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリエステル系重合体(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートや、それらのポリアルキレンアリレート単位を主成分とするコポリエステルなど)、ポリアミド系重合体(例えば、ナイロン6、ナイロン66など)、ビニル系重合体(例えば、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体など)からなる。プラスチックフィルムの厚みは、通常、5〜200μmである。
【0110】
なお、プラスチックフィルムまたはバリア層を含むプラスチックフィルムは、未延伸フィルム(未延伸ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、または、一軸または二軸延伸フィルム(二軸延伸ポリプロピレン、ポリアルキレンテレフタレート、ナイロンなど)のいずれも用いることができる。
【0111】
また、プラスチックフィルムは、各種共押出フィルム、または、プラスチックフィルム同士を予め貼着した複合フィルムとして、用意することもできる。
【0112】
さらに、プラスチックフィルムおよびバリア層の表面は、コロナ放電処理などの表面処理をしてもよく、アンカーコート剤などでプライマー処理をすることもできる。また、プラスチックフィルムおよびバリア層には、適宜印刷することもできる。
【0113】
複合フィルムの作製では、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分が配合された接着剤を、無溶剤型ラミネータによって、例えば、バリア層またはプラスチックフィルムのいずれか一方の表面に塗工し、その塗工面を、他方のバリア層またはプラスチックフィルムの表面に貼着して、その後、常温または加温下において、養生して硬化させる。
【0114】
複合フィルムとしては、バリア層およびプラスチックフィルムを貼着(1次ラミネート)して、1次ラミネート複合フィルムを作製してもよく、さらには、1次ラミネート複合フィルムの少なくとも一方の表面に、他のプラスチックフィルムを貼着(2次ラミネート)して、2次ラミネート複合フィルムを作製することもできる。
【0115】
1次ラミネートでは、通常、送出ロールから、バリア層またはプラスチックフィルムのいずれか一方を送り出して、他方を貼着し、巻取ロールに巻き取り、必要により、加温・養生(例えば、25〜60℃での養生)する。
【0116】
2次ラミネートでは、通常、巻取ロールから、1次ラミネート複合フィルムを送り出して、他のプラスチックフィルムを貼着し、巻取ロールに巻き取り、必要により、加温・養生する。
【0117】
なお、2次ラミネート複合フィルムの作製では、1次ラミネートおよび2次ラミネートの両方において、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤を用いてもよく、あるいは、1次ラミネートおよび2次ラミネートのいずれか一方において、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤を用いて、他方において、他の接着剤を用いることもできる。
【0118】
ラミネート温度(塗工温度)は、通常、35℃以上、好ましくは、40℃以上である。ラミネートできれば温度上限はないが、通常、100℃以下、好ましくは、90℃以下、さらに好ましくは、85℃以下である。温度の上限下限として、ラミネート(塗工)時には、35〜100℃、好ましくは、35〜90℃、さらに好ましくは、40〜80℃において、接着剤を加温して、適切な粘度に調整する。適切な粘度は、上記範囲の温度において、100〜5000mPa・s、好ましくは、300〜3000mPa・sである。
【0119】
なお、加温を100℃以下にすれば、塗工前に、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応を抑制できるので、過度の増粘の防止および良好な作業性を確保することができる。
【0120】
なお、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤の塗工量は、各ラミネート工程において、例えば、0.5〜5g/m、好ましくは、1〜5g/m、さらに好ましくは、1.5〜4.5g/mである。塗布量が0.5g/m未満の場合には、接着性が十分に発現せず、外観不良となる場合があり、一方、塗布量が5g/mを超過すると、複合フィルムの端部から接着剤が漏出し、複合フィルムの品質不良を生じる場合がある。
【0121】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤が用いられる無溶剤型ラミネート装置は、順転写型塗布装置および逆転写型塗布装置(リバースコータ)のいずれを用いることもできる。
【0122】
順転写型塗布装置では、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分が配合された接着剤が、対向位置において互いに同一方向に回転する1対のロールの間を通過する一方のフィルムに塗工される。その後、一方のフィルムは、ニップローラにおいて、他のフィルムと貼着され、これによって、複合フィルムが製造される。
【0123】
逆転写型塗布装置では、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分が配合された接着剤が、対向位置において互いに逆方向に回転する1対のロールの間を通過する一方のフィルムに塗工される。その後、一方のフィルムは、ニップローラにおいて、他のフィルムと貼着され、これによって、複合フィルムが製造される。
【0124】
そして、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤により貼着される複合フィルムは、高温殺菌処理後、厳しい保存条件であっても、優れた外観および接着強度を保持することができ、さらに、適度なポットライフを有し、かつ、優れた耐酸性を備えることができる。
【0125】
すなわち、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、適度なポットライフを有するため、複合フィルムを作業性よく作製できる。
【0126】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤を用いて作製される複合フィルムは、100℃以上の熱水処理がなされる、例えば、熱水スプレー式、熱水回転式または蒸気式などの高温殺菌処理後に、例えば、60℃で4週間のように、高温かつ長期間保存しても、優れた外観および接着強度を保持し、各層間での剥離の発生が低減され、かつ、内容物を損なわせることもなく、層間接着性、耐湿熱性、高温殺菌適性に優れる。
【0127】
さらに、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤を用いて作製される複合フィルムは、耐酸性に優れ、内容物が酸性である場合にも、優れた層間接着性などを確保できる。
【0128】
そのため、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤は、食品、飲料、医薬品および医薬部外品などの各種の産業分野における複合フィルムを製造するために、好適に用いられる。
【0129】
また、本発明の二液硬化型無溶剤系接着剤によれば、複合フィルムの製造時に、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応が適度に調整され、急激な粘度上昇を抑制して、良好な作業性を確保することができる。
【実施例】
【0130】
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0131】
製造例1(ポリエステルジオールAの製造)
イソフタル酸283g、1,3−ブタンジオール352g、ネオペンチルグリコール191gを反応器に仕込み、窒素気流下190〜220℃でエステル化反応させた。その後、所定の水を留出後、アジピン酸124g、セバシン酸172g、チタンテトラブトキシド0.01gを加え、窒素気流下180〜220℃でエステル化反応させることにより、ポリエステルジオールAを得た。ポリエステルジオールAの平均官能基数は2.0であり、水酸基当量は250であった。
【0132】
製造例2(ジイソシアネート基末端プレポリマーAの製造)
ポリエステルジオールA341g、キシリレンジイソシアネート648gを反応器に仕込み、窒素気流下70〜80℃でウレタン化反応させた。その後、未反応のキシリレンジイソシアネートを薄膜蒸留にて除去することにより、ジイソシアネート基末端プレポリマーAを得た。
【0133】
ジイソシアネート基末端プレポリマーAの平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は530であり、未反応のキシリレンジイソシアネートの含有量は0.1質量%であった。
【0134】
製造例3(ポリイソシアネート成分1の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA500gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体500gとを、窒素気流下50〜60℃で均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分1を得た。
【0135】
ポリイソシアネート成分1の平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は311であった。
【0136】
製造例4(ポリイソシアネート成分2の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA400gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体600gとを、窒素気流下50〜60℃で均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分2を得た。
【0137】
ポリイソシアネート成分2の平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は287であった。
【0138】
製造例5(ポリイソシアネート成分3の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA300gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体700gとを、窒素気流下50〜60℃で均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分3を得た。
【0139】
ポリイソシアネート成分3の平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は267であった。
【0140】
製造例6(ポリイソシアネート成分4の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA350gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体550gと、イソホロンジイソシアネートの3量体100gとを均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分4を得た。
【0141】
ポリイソシアネート成分4の平均官能基数は2.09であり、イソシアネート基当量は277であった。
【0142】
製造例7(ポリイソシアネート成分5の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA450gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体500gと、イソホロンジイソシアネートの3量体50gとを均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分5を得た。
【0143】
ポリイソシアネート成分5の平均官能基数は2.05であり、イソシアネート基当量は299であった。
【0144】
製造例8(ポリイソシアネート成分6の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA470gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体500gと、イソホロンジイソシアネートの3量体30gとを均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分6を得た。
【0145】
ポリイソシアネート成分6の平均官能基数は2.03であり、イソシアネート基当量は303であった。
【0146】
製造例9(ポリイソシアネート成分7の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA700gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体300gとを、窒素気流下50〜60℃で均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分7を得た。
【0147】
ポリイソシアネート成分7の平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は373であった。
【0148】
製造例10(ポリイソシアネート成分8の製造)
ジイソシアネート基末端プレポリマーA50gと、イソシアネート基の一部をイソブタノールで反応させたヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート変性体950gとを、窒素気流下50〜60℃で均一に混合することにより、ポリイソシアネート成分8を得た。
【0149】
ポリイソシアネート成分8の平均官能基数は2.0であり、イソシアネート基当量は227であった。
【0150】
製造例11(ポリオール成分1の製造)
ポリエステルジオールA75.0gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分1を得た。
【0151】
ポリオール成分1の平均官能基数は2.29であり、水酸基当量は231、酸価は、33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0152】
なお、ポリオール成分1には、その後、リン酸(和光純薬工業社製)0.1gを均一混合し、さらに、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403、信越化学工業社製)2g、を加えて、75℃で均一混合した。
【0153】
製造例12(ポリオール成分2の製造)
ポリエステルジオールA75.0gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールB(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価250)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分2を得た。
【0154】
ポリオール成分2の平均官能基数は2.16であり、水酸基当量は289、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0155】
なお、ポリオール成分2には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0156】
製造例13(ポリオール成分3の製造)
ポリエステルジオールA75.0gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールC(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価56)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分3を得た。
【0157】
ポリオール成分3の平均官能基数は2.06であり、水酸基当量は348、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0158】
なお、ポリオール成分3には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0159】
製造例14(ポリオール成分4の製造)
ポリエステルジオールA74.3gに、無水トリメリット酸6.5gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分4を得た。
【0160】
ポリオール成分4の平均官能基数は2.29であり、水酸基当量は235、酸価は39、カルボキシル基当量は1450であった。
【0161】
なお、ポリオール成分4には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0162】
製造例15(ポリオール成分5の製造)
ポリエステルジオールA76.5gに、無水トリメリット酸4.3gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分5を得た。
【0163】
ポリオール成分5の平均官能基数は2.29であり、水酸基当量は285、酸価は25、カルボキシル基当量は2230であった。
【0164】
なお、ポリオール成分5には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0165】
製造例16(ポリオール成分6の製造)
ポリエステルジオールA83.6gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)8.5gとを均一に混合することによりポリオール成分6を得た。
【0166】
ポリオール成分6の平均官能基数は2.14であり、水酸基当量は263、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0167】
なお、ポリオール成分6には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0168】
製造例17(ポリオール成分7の製造)
ポリエステルジオールA67.0gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)25.1gとを均一に混合することによりポリオール成分7を得た。
【0169】
ポリオール成分7の平均官能基数は2.40であり、水酸基当量は209、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0170】
なお、ポリオール成分7には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0171】
製造例17(ポリオール成分8の製造)
ポリエステルジオールA84.1gに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、トリメチロールプロパン8.0gとを均一に混合することによりポリオール成分8を得た。
【0172】
ポリオール成分8の平均官能基数は2.28であり、水酸基当量は206、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0173】
なお、ポリオール成分8には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0174】
製造例18(ポリオール成分9の製造)
ポリエステルジオールA87.0gに、無水トリメリット酸2.9gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、トリメチロールプロパン8.0gとを均一に混合することによりポリオール成分9を得た。
【0175】
ポリオール成分9の平均官能基数は2.27であり、水酸基当量は195、酸価は17、カルボキシル基当量は3320であった。
【0176】
なお、ポリオール成分9には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0177】
製造例19(ポリオール成分10の製造)
ポリエステルポリオールA73.8gとキシリレンジイソシアネート1.2gとを反応器に仕込み、窒素気流下70〜80℃でウレタン化反応を行った。これに、無水トリメリット酸5.8gを加えて、150℃で部分的に末端酸変性した酸変性体と、ポリプロピレンポリオールA(グリセリンを開始剤としたプロピレンオキサイド付加体、水酸基価530)17.1gとを均一に混合することによりポリオール成分10を得た。
【0178】
ポリオール成分10の平均官能基数は2.29であり、水酸基当量は241、酸価は33、カルボキシル基当量は1650であった。
【0179】
なお、ポリオール成分10には、ポリオール成分1と同一処方により、リン酸、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを混合した。
【0180】
実施例および比較例の調製
上記により得られた各ポリイソシアネート成分および各ポリオール成分を、表1に示す配合部数(質量部)で組み合わせることにより、各実施例および各比較例の二液硬化型無溶剤系接着剤を用意した。
【0181】
これら二液硬化型無溶剤系接着剤を用いて、後述の方法により複合フィルムを作製後、それぞれの複合フィルムについて、耐熱水性試験、耐内容物性試験、ポットライフ試験を実施し、物性を評価した。その結果を表2に示す。
【0182】
複合フィルムの作製
タケラックA−310(ポリオール成分、三井化学社製)10重量部と、タケネートA−3(ポリイソシアネート成分、三井化学社製)1重量部とを混合して、酢酸エチルで希釈することにより、二液型有機溶剤系接着剤を調製した。
【0183】
そして、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み12μm、ルミラーP60、東レフィルム加工社製)とアルミニウム箔(厚み9μm、東洋アルミニウム社製)とを、二液型有機溶剤系接着剤により1次ラミネートして、1次ラミネート複合フィルムを作製した。
【0184】
次いで、1次ラミネート複合フィルムのアルミニウム箔の表面に、無溶剤ラミネータ(岡崎機械工業社製、ノンソルラミネーターTNS−400−200)を用いて、各実施例および各比較例の二液硬化型無溶剤系接着剤を塗工(塗工温度50℃、塗工量約3.5g/m)した。
【0185】
その後、その塗工面に、未延伸ポリプロピレンフィルム(厚み70μm、パイレンフィルム−CTP1146(東洋紡績社製))を貼り合わせて、2次ラミネート複合フィルムを作製した。その後、2次ラミネート複合フィルムを50℃、3日間養生して、二液硬化型無溶剤系接着剤を硬化させた。
【0186】
耐熱水性試験
上記により得られた各2次ラミネート複合フィルムを使用して、13.0×17.5cmの大きさの袋を作製した。その袋に、内容物として、穀物酢(ミツカンナカノス社製)/サラダ油(日清オイリオグループ社製)/トマトケチャップ(カゴメ社製)を体積比1/1/1で予め混合したものを充填した。
【0187】
その袋を、135℃で20分間、0.35MPaの加圧下で、8rpmにて回転させながら熱水殺菌した後、内容物を取り出し、アルミニウム箔/未延伸ポリプロピレンフィルム間の接着強度を、25℃環境下、試験片幅15mm、引張速度300mm/min、T型剥離試験により測定した。
【0188】
耐内容物性試験
上記耐熱水性試験における熱水処理後の袋を、60℃の恒温機にて4週間保存した後、袋の外観を、目視で評価した。なお、評価の基準を下記に示す。
【0189】
○:良好
△:僅かに梨肌状外観
×:全面に梨肌状外観
また、アルミニウム箔/未延伸ポリプロピレンフィルム間の接着強度を、上記と同様の条件で測定した。
【0190】
なお、表2中、「CPP剥離」とは、アルミニウム箔/未延伸ポリプロピレンフィルム間の界面剥離を示し、「CPP表層剥離」とは、アルミニウム箔/未延伸ポリプロピレンフィルム間の界面剥離ではなく、未延伸ポリプロピレンフィルムの表層の剥離であることを示す。また、「凝集剥離」とは、接着剤の凝集による剥離が確認されたことを示す。
【0191】
ポットライフ試験
各実施例および各比較例において、各ポリイソシアネート成分および各ポリオール成分を、50℃で均一に混合後、40分後の粘度を測定し、各実施例および各比較例の二液硬化型無溶剤系接着剤のポットライフを評価した。なお、評価の基準を下記に示す。
【0192】
○:粘度が10000mPa・s以下
△:粘度が10000mPa・sを超過し、12000mPa・s以下
×:粘度が12000mPa・sを超過
総合評価
上記耐熱水性試験、耐内容物性試験およびポットライフ試験の結果から、各実施例および各比較例の二液硬化型無溶剤系接着剤について総合的に評価した。なお、評価の基準を下記に示す。
【0193】
○:良好
△:ほぼ良好
×:不良
【0194】
【表1】

【0195】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を含み、
ポリイソシアネート成分は、
芳香脂肪族ジイソシアネートを含むジイソシアネートと、マクロジオールを含むジオールとを反応させて得られるジイソシアネート末端プレポリマーを含有し、
ポリオール成分は、平均官能基数が2を超過しており、
マクロジオールを含むジオールと、3つ以上の2級または3級水酸基を有する架橋性ポリオールとを含有するか、および/または、
前記ジオールおよび前記架橋性ポリオールが、ウレタン変性されているウレタン変性ポリオールを含有し、
酸価が20を超過し、40以下となるように、部分的に末端酸変性されていること
を特徴とする、二液硬化型無溶剤系接着剤。
【請求項2】
架橋性ポリオールの数平均分子量が、100〜2000であることを特徴とする、請求項1に記載の二液硬化型無溶剤系接着剤。
【請求項3】
架橋性ポリオールが、3官能のポリプロピレンポリオールであり、
ポリオール成分に対して、架橋性ポリオールが10〜20質量%含有されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の二液硬化型無溶剤系接着剤。
【請求項4】
芳香脂肪族ジイソシアネートが、キシリレンジイソシアネートであり、
ポリイソシアネート成分に対して、ジイソシアネート末端プレポリマーが10〜50質量%含有されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の二液硬化型無溶剤系接着剤。
【請求項5】
ポリイソシアネート成分は、さらに、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートおよびそれらの誘導体から選択される少なくとも1種を含有していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の二液硬化型無溶剤系接着剤。
【請求項6】
脂肪族ジイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートであり、
脂環族ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートであることを特徴とする、請求項5に記載の二液硬化型無溶剤系接着剤。

【公開番号】特開2011−162656(P2011−162656A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−26789(P2010−26789)
【出願日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【出願人】(000005887)三井化学株式会社 (2,318)
【Fターム(参考)】