JP2016094208A - 接着強度に優れた熱封緘蓋材 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)アンカーコート剤が、ポリウレタン樹脂(A)および塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(B)を含有する。
(2)熱接着剤が、ポリウレタン樹脂(A)およびアクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)を含有する。
(1)アンカーコート剤固形分100重量部中、ポリウレタン樹脂(A)が40〜70重量部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(B)が30〜60重量部である。
(2)熱接着剤固形分100重量部中、ポリウレタン樹脂(A)が15〜35重量部、アクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)が15〜35重量部、アクリル樹脂(D)が40〜60重量部である。
する低分子ポリオールも挙げられる。この中で、耐ブロッキング性、皮膜強度などから3−メチル1,5ペンタンジオールが好ましい。
の性質や樹脂溶解挙動が決定される。即ち、塩化ビニルは樹脂被膜の強靭さや硬さを付与し、酢酸ビニルは接着性や柔軟性を付与し、ビニルアルコールは極性溶剤へ溶解性やポリウレタン樹脂との相溶性が良好となるため熱接着時の接着強度が良好となり、またイソシアネート系硬化剤を添加した際に基材への接着強度が向上する。本発明においては、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体は水酸基を持つことが好ましい。
ポリウレタン樹脂(A)が40〜70重量部の範囲内であると、常温での接着強度が良好となり、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(B)が30〜60重量部の範囲内であると、熱間での接着強度が良好となる。
ポリウレタン樹脂(A)が15〜35重量部の範囲内であると、紫外線照射後の接着強度が良好となり、アクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)が15〜35重量部の範囲内であると、耐摩擦性が良好となる。さらに、アクリル樹脂(D)を40〜60重量部であると、常温における接着強度が好ましい。
試料を0.5〜2g精秤する。(試料量:Sg)精秤した試料に中性エタノール(BDG中性)30mLを加え溶解させる。得られた溶液を0.2mol/lエタノール性塩酸溶液(力価:f)で滴定を行なう。溶液の色が緑から黄に変化した点を終点とし、この時の滴定量(AmL)を用い次の(式1)によりアミン価を求めた。
(式1) アミン価=(A×f×0.2×56.108)/S
数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)の測定は、昭和電工社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「ShodexGPC System−21」を用いた。GPCは溶媒に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーであり、溶媒としてはテトロヒドロフラン、重量平均分子量(Mn)の決定はポリスチレン換算で行った。
共栓三角フラスコ中に試料、約1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解する。更にアセチル化剤(無水酢酸25gをピリジンで溶解し、容量100mlとした溶液)を正確に5ml加え、約1時間攪拌した。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間持続する。その後、溶液が淡紅色を呈するまで0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定する。
水酸基価は次の(式2)により求めた。水酸基価は樹脂の乾燥状態の数値とした(単位:mgKOH/g)。
(式2) 水酸基価(mgKOH/g)=[{(b−a)×F×28.25}/S]/(不揮発分濃度/100)+D
ただし、S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
b:空実験の0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
D:酸価(mgKOH/g)
共栓三角フラスコ中に試料化合物(B)を、約1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容積比:トルエン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解した。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間保持した後、溶液が淡紅色を呈するまで0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定した。乾燥状態の樹脂の値として、酸価(mgKOH/g)を次の(式3)により求めた。
(式3) 酸価(mgKOH/g)={(5.611×a×F)/S}/(不揮発分濃度/100)
ただし、S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
攪拌機、温度計、分水器および窒素ガス導入管を備えた丸底フラスコに、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(以下BEPGと略す)56.846部、アジピン酸43.152部、テトラブチルチタネート0.002部を仕込み、窒素気流下に230℃で縮合により生じる水を除去しながらエステル化を8時間行った。ポリエステルの酸価が15以下になったことを確認後、真空ポンプにより徐々に真空度を上げ反応を終了した。これにより水酸基価56.1mgKOH/g(水酸基価から算出される数平均分子量2000)、酸価0.3mgKOH/gのポリエステルジオ−ルを得た。
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに、先述のポリエステルジオ−ル22.226部、イソホロンジイソシアネート5.434部、酢酸エチル7.500部を仕込み、窒素気流下に120℃で6時間反応させ、酢酸エチル7.500部を加え冷却し、末端イソシアネートプレポリマーの溶液42.663部を得た。次いでイソホロンジアミン2.203部、ジn−ブチルアミン0.138部、酢酸エチル20.000部およびエタノール20.000部を混合したものへ、得られた末端イソシアネートプレポリマーの溶剤溶液42.663部を室温で徐々に添加し、次に50℃で1時間反応させ、エタノール15.000部を添加し、固形分30.0%、重量平均分子量24000、アミン価4.0mgKOH/樹脂1gのポリウレタン樹脂ワニス(A1)を得た。
ウレタン系樹脂1の合成例と同様にして先述のポリエステルジオ−ル22.226部、イソホロンジイソシアネート5.434部、酢酸エチル7.500部を仕込み、窒素気流下に120℃で6時間反応させ、酢酸エチル7.500部を加え冷却し、末端イソシアネートプレポリマーの溶液42.663部を得た。次いでイソホロンジアミン4.406部、ジn−ブチルアミン0.138部、酢酸エチル20.000部およびエタノール20.000部を混合したものへ、得られた末端イソシアネートプレポリマーの溶剤溶液42.663部を室温で徐々に添加し、次に50℃で1時間反応させ、エタノール15.000部を添加し、固形分30.0%、重量平均分子量24000、アミン価8.0mgKOH/樹脂1gのポリウレタン樹脂ワニス(A2)を得た。
ウレタン系樹脂1の合成例と同様にして先述のポリエステルジオ−ル22.226部、イソホロンジイソシアネート5.434部、酢酸エチル7.500部を仕込み、窒素気流下に120℃で6時間反応させ、酢酸エチル7.500部を加え冷却し、末端イソシアネートプレポリマーの溶液42.663部を得た。次いでイソホロンジアミン8.812部、ジn−ブチルアミン0.138部、酢酸エチル20.000部およびエタノール20.000部を混合したものへ、得られた末端イソシアネートプレポリマーの溶剤溶液42.663部を室温で徐々に添加し、次に50℃で1時間反応させ、エタノール15.000部を添加し、固形分30.0%、重量平均分子量24000、アミン価13.0mgKOH/樹脂1gのポリウレタン樹脂ワニス(A3)を得た。
塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(ソルバインTAO:日信化学工業(株)製)30部を、酢酸エチル70部に混合溶解させて、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂ワニス(B1)を得た。なお、ソルバインTAOは、軟化点78℃、数平均分子量15,000、塩化ビニル:酢酸ビニル:ビニルアルコールのモノマー比率は91:2:7である。
塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(VINNOL E15/45:日信化学工業(株)製)30部を、酢酸エチル70部に混合溶解させて、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂ワニス(B2)を得た。なお、VINNOL E15/45は、軟化点75℃、数平均分子量13,000、塩化ビニル:酢酸ビニル:ビニルアルコールのモノマー比率は85:15:0である。
(製造例1)
ポリウレタン樹脂ワニス(A2)23.3部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂ワニス(B1)54.3部、酢酸エチル12.5部、エタノール10部を撹拌混合した後、アンカーコート剤a1を得た。アンカーコート剤a1を100部に対し、酢酸エチル/エタノール混合溶剤(重量比50/50)50部を希釈溶剤として、デュラネートD101(旭化成株式会社製)5部をポリイソシアネート硬化剤として添加混合し、希釈アンカーコート剤a1を得た。
表1に示す樹脂および配合にて、製造例1と同様の操作でアンカーコート剤a2〜a10を得た。さらに製造例1と同様の操作で希釈アンカーコート剤a2〜a10も得た。
グラフトポリマー分散体(C)に使用されるポリエステルポリマーは下記の方法で合成した。
イタコン酸(286g、2.2モル)イソフタル酸(282g、1.7モル)、テレフタル酸(132g、0.8モル)、モノエチレングリコール(120g、1.9モル)、ネオペンチルグリコール(129g、1.2モル)及びヘキサンジオール−1,6(211g、1.8モル)を、2Lのカラム及び蒸留取り付け具を有するフラスコ中で、窒素流中で溶融させた。170℃ の温度に達した際に、水を留去することを開始した。2時間のうちに、この温度は、240℃へと次第に向上した。この温度での約4時間、更に反応させた。150mgのチタンテトラブトキシドを添加し、かつ減圧下で、更に処理した。最終的にイタコン酸2Mol%を有しかつ重量平均分子量13400、水酸基価35mgKOH/樹脂1g、酸価1.2mgKOH/樹脂1gのポリエステルポリマーを得た。
アクリル樹脂(D)には、DEGALAN P24(Evonik Industries AG製)を用いた。
(製造例11)
ポリウレタン樹脂ワニス(A2)50.0部、グラフトポリマー(C)33.3部、酢酸エチル16.7部を撹拌混合した後、熱接着剤b1を得た。
表2に示す樹脂および配合にて、製造例11と同様の操作で熱接着剤b2〜b12を得た。
次の印刷条件の下で、ガスバリア層を有した基材層であるポリエステルフィルムのガスバリア層の反対面に希釈アンカーコート剤a1、熱接着剤b1を順次印刷を行い、アンカーコート剤層と、熱接着剤層とを順次積層した蓋材1を得た。
印刷機:富士機械工業株式会社製グラビア印刷機
印刷フィルム:ハイバリア<テックバリア>(三菱化学興人パックス株式会社製)
圧胴:ゴム硬度80HsのNBR(ニトリルブタジエンゴム)製
ドクター:刃先の厚みが60μmのセラミックメッキドクターブレード(母材の厚み40μm、片側セラミック層の厚み10μm)
版:東洋プリプレス株式会社製のクロム硬度1050Hvの電子彫刻版(スタイラス角度130度、アンカーコート剤用:175線/inch、熱接着剤用:100線/inch)
印圧:2kg/cm2
ドクター圧:2kg/cm2
印刷速度:60m/分
乾燥温度:F100℃
希釈アンカーコート剤a1〜a8、熱接着剤b1〜b9を、表3に記載された通りに、実施例1同様の方法で印刷、積層し、蓋材2〜16を得た。
希釈アンカーコート剤a3及びa9〜a10、熱接着剤b4及びb10〜b12を、表4に記載された通りに、実施例1同様の方法で印刷、積層し、蓋材17〜21を得た。
各蓋材から15mm×60mmの短冊状に打ち抜き、15mm×30mmの短冊状のポリスチレン製のシートに蓋材の熱接着剤層を合わせ単動式ヒートシーラーにより次の条件で熱接着し、熱接着部分の強度をオートグラフ(島津製作所株式会社製)によって、剥離角度:180度、剥離速度300mm/分で測定した。
熱接着条件 熱接着温度:200℃
熱接着条件 :1.0秒
熱接着圧力 :2kg/cm2
○:7N/15mm以上10N/15mm未満
△:5N/15mm以上7N/15mm未満(実用レベル以上)
×:5N/15mm未満
各蓋材から15mm×60mmの短冊状に打ち抜き、15mm×30mmの短冊状のポリスチレン製のシートに蓋材の熱接着剤層を合わせ単動式ヒートシーラーにより次の条件で熱接着し、100℃のオーブンの中で10分放置後、熱接着部分の強度をオートグラフ(島津製作所株式会社製)によって、剥離角度:180度、剥離速度300mm/分で測定した。
×:5N/15mm未満
各蓋材から15mm×60mmの短冊状に打ち抜き、コンベア付きの紫外線殺菌装置によって1,000,000μw・秒/mm2相当の紫外線量を照射したあと、15mm×30mmの短冊状のポリスチレン製のシートに蓋材の熱接着剤層を合わせ単動式ヒートシーラーにより次の条件で熱接着し、熱接着部分の強度をオートグラフ(島津製作所株式会社製)によって、剥離角度:180度、剥離速度300mm/分で測定した。
熱接着条件 熱接着温度:200℃
熱接着条件 :1.0秒
熱接着圧力 :2kg/cm2
○:7N/15mm以上10N/15mm未満
△:5N/15mm以上7N/15mm未満(実用レベル以上)
×:5N/15mm未満
学振型耐摩擦試験機を用いて、各蓋材原反対上質紙で、荷重200g、100回擦った際の熱接着剤の取られを以下の評価基準に基づいて評価した。
○:熱接着剤層の取られはほとんど発生しなかった。(10%未満)
△:熱接着剤層の取られが発生したが、実用レベルであった。(10%以上30%未満)
×:熱接着剤層の取られが発生し、実用レベルに達しなかった。(30%以上)
これに対して、比較例は1〜3は実施例に比べて、常温下の接着強度または熱間接着強度、紫外線照射後の接着強度が不十分であった。従来の方法で用いられていた熱接着剤を使用した、比較例4は耐摩擦性が大きく低下し、比較例5は熱間接着強度及び紫外線照射後の接着強度が低下した。
Claims (5)
- ガスバリア層を有する基材層と、アンカーコート剤を塗布してなるアンカーコート剤層と、熱接着剤を塗布してなる熱接着剤層とを順次積層した熱封緘蓋材であって、下記(1)および(2)であることを特徴とする熱封緘蓋材。
(1)アンカーコート剤が、ポリウレタン樹脂(A)および塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(B)を含有する。
(2)熱接着剤が、ポリウレタン樹脂(A)およびアクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)を含有する。 - 熱接着剤が、更にアクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)以外のアクリル樹脂(D)を含有することを特徴とする請求項1記載の熱封緘蓋材。
- ガスバリア層を有する基材層と、アンカーコート剤を塗布してなるアンカーコート剤層と、熱接着剤を塗布してなる熱接着剤層とを順次積層した熱封緘蓋材であって、下記(1)および(2)を特徴とする熱封緘蓋材。
(1)アンカーコート剤固形分100重量部中、ポリウレタン樹脂(A)が40〜70重量部、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体樹脂(B)が30〜60重量部である。
(2)熱接着剤固形分100重量部中、ポリウレタン樹脂(A)が15〜35重量部、アクリル/ポリエステル/ポリオレフィングラフトポリマー(C)が15〜35重量部、アクリル樹脂(D)が40〜60重量部である。 - ガスバリア層が、金属蒸着層であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の熱封緘蓋材。
- 包装体が、請求項1〜4いずれか記載の熱封緘蓋材と、合成樹脂容器とからなり、合成樹脂容器の開口部が、熱封緘蓋材で熱熱封緘されてなることを特徴とする包装体。
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