(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167065
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】無溶剤接着剤
(51)【国際特許分類】
C09J 175/04 20060101AFI20241122BHJP
C08G 18/10 20060101ALI20241122BHJP
C08G 18/67 20060101ALI20241122BHJP
C09J 175/16 20060101ALI20241122BHJP
【FI】
C09J175/04
C08G18/10
C08G18/67
C09J175/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024077691
(22)【出願日】2024-05-13
(31)【優先権主張番号】P 2023082756
(32)【優先日】2023-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003812
【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中島 烈士
(72)【発明者】
【氏名】金山 宏
(72)【発明者】
【氏名】笹野 茂年
(72)【発明者】
【氏名】下川床 祥城
【テーマコード(参考)】
4J034
4J040
【Fターム(参考)】
4J034BA03
4J034DA01
4J034DB04
4J034DB05
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4J040NA08
4J040NA12
4J040NA19
4J040PA32
(57)【要約】
【課題】優れた接着特性と、優れた初期硬化性とを有する無溶剤接着剤を提供すること。
【解決手段】無溶剤接着剤は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有する。ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーを含有する。ポリオール成分は、マクロポリオールを含有する。活性エネルギー線硬化性成分は、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有する。ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、15質量%以上75質量%以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有し、
前記ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーを含有し、
前記ポリオール成分は、マクロポリオールを含有し、
前記活性エネルギー線硬化性成分は、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有し、
前記ポリイソシアネート成分と、前記ポリオール成分と、前記活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、前記活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、15質量%以上75質量%以下である、無溶剤接着剤。
【請求項2】
前記イソシアネート基末端プレポリマーは、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物を含有し、
前記原料ポリオールが、ポリエステルポリオールを含有する、請求項1に記載の無溶剤接着剤。
【請求項3】
前記ポリイソシアネート成分の総量に対するイソシアネートモノマーの含有割合が、1.0質量%以下である、請求項1に記載の無溶剤接着剤。
【請求項4】
前記マクロポリオールが、酸変性マクロポリオールを含有する、請求項1に記載の無溶剤接着剤。
【請求項5】
前記ポリイソシアネート成分と、前記ポリオール成分と、前記活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、前記活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、25質量%以上40質量%以下である、請求項1に記載の無溶剤接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無溶剤接着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ラミネート用接着剤を使用して複数のフィルムをラミネートすることにより、ラミネートフィルムが製造されている。ラミネート用接着剤としては、例えば、無溶剤接着剤が知られている。無溶剤接着剤は、溶剤を含有しないため、溶剤系接着剤に比べ、優れた環境性を有する。また、無溶剤接着剤は、溶剤の乾燥処理を必要としないため、溶剤系接着剤に比べ、優れた低コスト性を有する。
【0003】
無溶剤接着剤としては、例えば、無溶剤ポリウレタン接着剤が、提案されている。無溶剤ポリウレタン接着剤は、例えば、ポリオール成分を含有する主剤と、ポリイソシアネート成分を含有する硬化剤とを備えている。主剤および硬化剤は、例えば、使用時に混合される。
【0004】
より具体的には、無溶剤接着剤(無溶剤ポリウレタン接着剤)として、以下に示す2液硬化型無溶剤系接着剤が、提案されている。この2液硬化型無溶剤系接着剤は、主剤および硬化剤を備える。主剤は、末端酸変性ポリエステルポリオールを含有する。硬化剤は、ポリイソシアネートと、3量体とを含有する。上記ポリイソシアネートは、ポリエステルポリオールおよびキシリレンジイソシアネートの反応生成物を含有する。上記3量体は、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3量体を含有する。主剤および硬化剤は、混合して使用される。このような2液硬化型無溶剤系接着剤は、優れた接着特性を有する(例えば、特許文献1(実施例4)参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一方、溶剤不存在下における塗布性が要求されるため、上記の無溶剤接着剤は、比較的低粘度を有するように、調製されている。そのため、2液硬化反応が進行していないラミネート直後の無溶剤接着剤は、流動性を有する。その結果、ラミネートフィルムにおいて、フィルムの位置ずれが発生する場合があり、品質不良が生じる場合がある。
【0007】
そのため、無溶剤系接着剤には、ラミネート直後の接着剤の流動性を抑制するために、初期硬化性の向上が、要求されている。
【0008】
本発明は、優れた接着特性と、優れた初期硬化性とを有する無溶剤接着剤である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明[1]は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有し、前記ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーを含有し、前記ポリオール成分は、マクロポリオールを含有し、前記活性エネルギー線硬化性成分は、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有し、前記ポリイソシアネート成分と、前記ポリオール成分と、前記活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、前記活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、15質量%以上75質量%以下である、無溶剤接着剤を、含んでいる。
【0010】
本発明[2]は、前記イソシアネート基末端プレポリマーは、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物を含有し、前記原料ポリオールが、ポリエステルポリオールを含有する、上記[1]に記載の無溶剤接着剤を、含んでいる。
【0011】
本発明[3]は、前記ポリイソシアネート成分の総量に対するイソシアネートモノマーの含有割合が、1.0質量%以下である、上記[1]または[2]に記載の無溶剤接着剤を、含んでいる。
【0012】
本発明[4]は、前記マクロポリオールが、酸変性マクロポリオールを含有する、上記[1]~[3]のいずれか一項に記載の無溶剤接着剤を、含んでいる。
【0013】
本発明[5]は、前記ポリイソシアネート成分と、前記ポリオール成分と、前記活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、前記活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、25質量%以上40質量%以下である、上記[1]~[4]のいずれか一項に記載の無溶剤接着剤を、含んでいる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の無溶剤接着剤は、所定の割合で、活性エネルギー線硬化性成分を含有している。より具体的には、上記の無溶剤接着剤は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有している。また、ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーを含有している。また、ポリオール成分は、マクロポリオールを含有している。また、活性エネルギー線硬化性成分は、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有している。そして、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、質量基準で、所定範囲である。そのため、上記の無溶剤接着剤は、所定割合のポリイソシアネート成分およびポリオール成分に由来して、優れた接着特性を有し、かつ、所定割合の活性エネルギー線硬化性成分に由来して、優れた初期硬化性を有する。
【発明を実施するための形態】
【0015】
1.無溶剤接着剤
無溶剤接着剤は、溶剤(有機溶剤および水)を含有しない、または、極微量の溶剤を含有できる。無溶剤接着剤の総量に対して、溶剤の含有割合は、例えば、1質量%以下、好ましくは、0.1質量%以下であり、例えば、0質量%以上である。
【0016】
無溶剤接着剤は、必須成分として、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有する。以下、それぞれについて、詳述する。
【0017】
(1)ポリイソシアネート成分
ポリイソシアネート成分は、分子中に2つ以上のイソシアネート基を含有する成分である。ポリイソシアネート成分は、必須成分として、イソシアネート基末端プレポリマーを含有する。
【0018】
イソシアネート基末端プレポリマーは、少なくとも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る。イソシアネート基末端プレポリマーは、例えば、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物を含有する。好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーは、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物である。
【0019】
原料ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートおよび芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
【0020】
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、鎖状脂肪族ポリイソシアネート、および、脂環族ポリイソシアネートが挙げられる。
【0021】
鎖状脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、鎖状脂肪族ポリイソシアネート単量体および鎖状脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。鎖状脂肪族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、エチレンジイソシアネート、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(PDI)およびヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)が挙げられる。鎖状脂肪族ポリイソシアネート誘導体としては、鎖状脂肪族ポリイソシアネート単量体を公知の方法で変性した変成体が、挙げられる。変性体としては、例えば、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変成体、アロファネート変性体、ポリオール変性体、ビウレット変性体、ウレア変性体、オキサジアジントリオン変性体およびカルボジイミド変性体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0022】
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、脂環族ポリイソシアネート単量体および脂環族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。脂環族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、脂環族ジイソシアネートが挙げられる。脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、および、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)が挙げられる。脂環族ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、脂環族ポリイソシアネート単量体の上記変成体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0023】
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート単量体および芳香族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。芳香族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が挙げられる。芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、パラフェニレンジイソシアネート、および、ナフタレンジイソシアネート(NDI)が挙げられる。芳香族ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート単量体の上記変成体が挙げられる。また、芳香族ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートも挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0024】
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体および芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられる。芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート(XDI)、および、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)が挙げられる。芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体としては、芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体の上記変成体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0025】
原料ポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用できる。接着特性の向上を図る観点から、原料ポリイソシアネートとして、好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体が挙げられ、さらに好ましくは、芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられ、とりわけ好ましくは、キシリレンジイソシアネート(XDI)が挙げられる。
【0026】
原料ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、例えば、2以上である。また、原料ポリイソシアネートの平均イソシアネート基数は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、2.5以下、さらに好ましくは、2.2以下である。
【0027】
原料ポリオールとしては、例えば、後述するマクロポリオール、および、後述する低分子量ポリオールが挙げられ、好ましくは、後述するマクロポリオールが挙げられ、より好ましくは、後述するポリエステルポリオールが挙げられ、とりわけ好ましくは、後述する縮合系ポリエステルポリオールが挙げられる。
【0028】
原料ポリオールの数平均分子量は、例えば、400を超過し、好ましくは、500以上、より好ましくは、1000以上、さらに好ましくは、1500以上である。また、原料ポリオールの数平均分子量は、例えば、20000以下、好ましくは、15000以下、より好ましくは、10000以下、さらに好ましくは、5000以下である。
【0029】
原料ポリオールの平均水酸基数は、例えば、2以上、好ましくは、2を超過し、より好ましくは、2.1以上である。また、原料ポリオールの平均水酸基数は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、3未満、さらに好ましくは、2.9以下である。
【0030】
イソシアネート基末端プレポリマーの製造方法としては、公知の方法が採用される。例えば、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとを、所定の当量比で、ウレタン化反応させる。例えば、原料ポリオールの水酸基に対する、原料ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が、例えば、1を超過し、好ましくは、1.5以上であり、例えば、50以下、好ましくは、20以下、より好ましくは、10以下である。なお、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応条件は、適宜設定される。これにより、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物として、イソシアネート基末端プレポリマーが得られる。
【0031】
上記の反応では、必要により、公知のウレタン化触媒が添加される。ウレタン化触媒の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、必要により、イソシアネート基末端プレポリマーは、公知の精製方法によって精製される。未反応の原料ポリイソシアネート(例えば、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー))の含有割合を低減する観点から、好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーは、公知の精製方法によって精製される。精製方法としては、例えば、抽出法および蒸留法が挙げられ、好ましくは、蒸留法が挙げられ、より好ましくは、薄膜蒸留法が挙げられる。
【0032】
イソシアネート基末端プレポリマーが精製されることにより、未反応の原料ポリイソシアネート(例えば、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー))が除去される。一方、イソシアネート基末端プレポリマーが精製される場合にも、イソシアネート基末端プレポリマーは、不可避不純物として、未反応の原料ポリイソシアネートを含有する場合がある。つまり、イソシアネート基末端プレポリマーが、イソシアネート基末端プレポリマー本体と、未反応の原料ポリイソシアネートとを含有する組成物である場合がある。
【0033】
原料ポリイソシアネート(例えば、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー))の含有割合は、微量であり、イソシアネート基末端プレポリマーの総量に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、さらに好ましくは、0.3質量%以下である。また、原料ポリイソシアネート(例えば、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー))の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマーの総量に対して、例えば、0質量%以上である。
【0034】
ポリイソシアネート成分は、必要に応じて、任意成分として、その他のポリイソシアネート化合物を含有できる。その他のポリイソシアネート化合物は、イソシアネート基末端プレポリマーを除くポリイソシアネート化合物である。その他のポリイソシアネート化合物としては、例えば、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が挙げられる。
【0035】
ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー)としては、例えば、上記した鎖状脂肪族ポリイソシアネート単量体、上記した脂環族ポリイソシアネート単量体、上記した芳香族ポリイソシアネート単量体、および、上記した芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0036】
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記した鎖状脂肪族ポリイソシアネート誘導体、上記した脂環族ポリイソシアネート誘導体、上記した芳香族ポリイソシアネート誘導体、および、上記した芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0037】
その他のポリイソシアネート化合物は、例えば、原料ポリイソシアネートとは別途、イソシアネート基末端プレポリマーに混合されてもよい。また、その他のポリイソシアネート化合物は、例えば、イソシアネート基末端プレポリマーの製造時に残存する原料ポリイソシアネートであってもよい。好ましくは、その他のポリイソシアネート化合物は、原料ポリイソシアネートとは別途、イソシアネート基末端プレポリマーに混合される。
【0038】
その他のポリイソシアネート化合物として、好ましくは、ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。すなわち、好ましくは、ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーと、ポリイソシアネート誘導体とを含有し、より好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーと、ポリイソシアネート誘導体とからなる。
【0039】
また、その他のポリイソシアネート化合物として、より好ましくは、鎖状脂肪族ポリイソシアネート誘導体が挙げられ、さらに好ましくは、鎖状脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート変成体、および、鎖状脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート変性体が挙げられ、さらに好ましくは、鎖状脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート変性体が挙げられる。また、鎖状脂肪族ポリイソシアネートとして、好ましくは、ペンタメチレンジイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。すなわち、その他のポリイソシアネート化合物として、とりわけ好ましくは、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が挙げられる。
【0040】
接着特性の向上を図る観点から、イソシアネート基末端プレポリマーの含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、5質量%以上、好ましくは、10質量%以上、より好ましくは、15質量%以上である。また、接着特性の向上を図る観点から、イソシアネート基末端プレポリマーの含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、95質量%以下、好ましくは、90質量%以下、より好ましくは、85質量%以下である。
【0041】
また、接着特性の向上を図る観点から、その他のポリイソシアネート化合物(好ましくは、ポリイソシアネート誘導体)の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、1質量%以上、好ましくは、3質量%以上、より好ましくは、5質量%以上である。また、接着特性の向上を図る観点から、その他のポリイソシアネート化合物(好ましくは、ポリイソシアネート誘導体)の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、99質量%以下、好ましくは、97質量%以下、より好ましくは、95質量%以下である。
【0042】
また、接着特性の向上を図る観点から、その他のポリイソシアネート化合物(好ましくは、ポリイソシアネート誘導体)の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して、例えば、5質量部以上、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、15質量部以上である。また、接着特性の向上を図る観点から、その他のポリイソシアネート化合物(好ましくは、ポリイソシアネート誘導体)の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して、例えば、95質量部以下、好ましくは、90質量部以下、より好ましくは、85質量部以下である。
【0043】
また、その他のポリイソシアネート化合物は、好ましくは、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー)を、実質的に含有しない。すなわち、好ましくは、ポリイソシアネート成分は、実質的に、イソシアネート基末端プレポリマーと、ポリイソシアネート誘導体とからなる。
【0044】
なお、実質的とは、微量の不可避不純物の含有が許容されることを意味する。つまり、ポリイソシアネート成分は、微量の不可避不純物を含有できる。不可避不純物としては、例えば、イソシアネート基末端プレポリマーの精製後に残存する原料成分(例えば、原料ポリイソシアネート)が挙げられる。不可避不純物の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、さらに好ましくは、0.3質量%以下である。また、不可避不純物の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、0質量%以上である。
【0045】
より具体的には、ポリイソシアネート成分が、イソシアネート基末端プレポリマーと、ポリイソシアネート誘導体を含有する場合、ポリイソシアネート成分の総量に対して、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー)の含有割合は、接着特性の向上を図る観点から、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、さらに好ましくは、0.3質量%以下である。また、ポリイソシアネート成分の総量に対して、ポリイソシアネート単量体(イソシアネートモノマー)の含有割合は、例えば、0質量%以上である。
【0046】
ポリイソシアネート成分のイソシアネート基含有率は、例えば、1.0質量%以上、好ましくは、5.0質量%以上である。また、ポリイソシアネート成分のイソシアネート基含有率は、例えば、20質量%以下、好ましくは、15質量%以下である。なお、イソシアネート基含有率は、JIS K 7301(1995)に準拠して、測定される。
【0047】
ポリイソシアネート成分の平均イソシアネート基数は、例えば、2以上である。また、ポリイソシアネート成分の平均イソシアネート基数は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、2.5以下、さらに好ましくは、2.2以下である。
【0048】
(2)ポリオール成分
ポリオール成分としては、マクロポリオールが挙げられる。つまり、ポリオール成分は、必須成分として、マクロポリオールを含有する。
【0049】
マクロポリオールは、分子中に水酸基を2つ以上有し、比較的高分子量の有機化合物である。マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、400を超過し、例えば、20000以下である。なお、数平均分子量は、水酸基当量および平均水酸基数から、公知の方法で算出できる。また、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより、ポリスチレン換算分子量として測定できる(以下同様)。
【0050】
マクロポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオールおよびビニルモノマー変性ポリオールが挙げられる。これらマクロポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。マクロポリオールとして、好ましくは、ポリエステルポリオールが挙げられる。
【0051】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、縮合系ポリエステルポリオール、および、開環系ポリエステルポリオールが挙げられる。
【0052】
縮合系ポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオールと多塩基酸との重縮合物が挙げられる。つまり、縮合系ポリエステルポリオールは、例えば、低分子量ポリオールと多塩基酸とを、公知の条件で脱水縮合させることによって、製造される。
【0053】
低分子量ポリオールは、分子中に水酸基を2つ以上有し、比較的低分子量の有機化合物である。低分子量ポリオールの分子量は、例えば、40以上、例えば、400以下である。低分子量ポリオールとしては、例えば、2価アルコール、3価アルコール、および、4価以上のアルコールが挙げられる。2価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびジプロピレングリコールが挙げられる。3価アルコールとしては、例えば、グリセリンおよびトリメチロールプロパンが挙げられる。4価以上のアルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトールおよびジグリセリンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。低分子量ポリオールとして、好ましくは、2価アルコールが挙げられ、より好ましくは、1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、および、1,6-ヘキサンジオールが挙げられる。
【0054】
多塩基酸としては、例えば、飽和脂肪族ジカルボン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、その他のカルボン酸、酸無水物および酸ハライドが挙げられる。飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1-ジメチル-1,3-ジカルボキシプロパン、3-メチル-3-エチルグルタール酸、アゼライン酸およびセバシン酸が挙げられる。不飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸およびナフタレンジカルボン酸が挙げられる。脂環族ジカルボン酸としては、例えば、ヘキサヒドロフタル酸が挙げられる。その他のカルボン酸としては、例えば、ダイマー酸、水添ダイマー酸、ヘット酸が挙げられる。酸無水物としては、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水アルキルコハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、および、無水トリメリット酸が挙げられる。酸ハライドとしては、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライドおよびセバシン酸ジクロライドが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。多塩基酸として、好ましくは、飽和脂肪族ジカルボン酸および芳香族ジカルボン酸が挙げられ、より好ましくは、アジピン酸、セバシン酸およびイソフタル酸が挙げられる。
【0055】
開環系ポリエステルポリオールとしては、例えば、ラクトン類の開環重合物が挙げられる。開環重合物は、例えば、上記の低分子量ポリオールを開始剤として使用し、公知の方法で、ラクトン類を開環重合させることにより製造される。ラクトン類としては、例えば、ε-カプロラクトンおよびγ-バレロラクトンが挙げられる。開環系ポリエステルポリオールとして、より具体的には、ラクトン系ポリエステルポリオールが挙げられる。ラクトン系ポリエステルポリオールとしては、例えば、ポリカプロラクトンポリオールおよびポリバレロラクトンポリオールが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0056】
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、植物由来のポリエステルポリオールが挙げられる。植物由来のポリエステルポリオールは、具体的には、低分子量ポリオールを開始剤として、ヒドロキシル基含有植物油脂肪酸のヒドロキシカルボン酸を、公知の条件下、縮合させることによって、製造される。
【0057】
これらは、単独使用または2種類以上併用できる。ポリエステルポリオールとして、好ましくは、縮合系ポリエステルポリオールが挙げられる。
【0058】
また、マクロポリオールとして、例えば、酸により変性されたマクロポリオール(以下、酸変性マクロポリオール)も挙げられる。接着特性の観点から、マクロポリオールとして、好ましくは、酸変性マクロポリオールが挙げられ、より好ましくは、酸変性ポリエステルポリオールが挙げられる。つまり、ポリオール成分において、マクロポリオールは、好ましくは、酸変性マクロポリオールを含有し、より好ましくは、酸変性ポリエステルポリオールを含有する。
【0059】
酸変性マクロポリオールは、例えば、マクロポリオールと無水酸とを反応させ、マクロポリオールの末端水酸基の少なくとも一部を酸変性することによって、製造される。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、および、無水ピロメリット酸が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。酸として、好ましくは、無水トリメリット酸が挙げられる。
【0060】
酸変性マクロポリオールの製造方法は、特に制限されない。例えば、マクロポリオールと無水酸とを混合し、これらを、加熱する。加熱温度は、例えば、100℃以上200℃以下である。上記の加熱により、マクロポリオールの末端水酸基を無水酸により変性させることができる。なお、マクロポリオールと無水酸との配合割合は、特に制限されない。例えば、マクロポリオール100質量部に対して、無水酸が、例えば、1.0質量部以上、好ましくは、2.0質量部以上である。また、マクロポリオール100質量部に対して、無水酸が、例えば、20質量部以下、好ましくは、10質量部以下である。
【0061】
酸変性マクロポリオールの酸変性率は、例えば、0.3モル%以上、好ましくは、0.4モル%以上、より好ましくは、0.5モル%以上である。また、酸変性マクロポリオールの酸変性率は、例えば、20モル%以下、好ましくは、15モル%以下、より好ましくは、10モル%以下である。なお、酸変性率は、マクロポリオールの水酸基の総量に対する、無水酸と反応した水酸基の割合である。酸変性率は、例えば、仕込み処方から算出できる。また、酸変性率は、例えば、マクロポリオールの水酸基価および酸変性マクロポリオールの水酸基価を測定することにより、算出できる。
【0062】
マクロポリオール(酸変性されていてもよい。以下同様)の数平均分子量は、例えば、400を超過し、好ましくは、500以上、より好ましくは、1000以上、さらに好ましくは、1500以上である。また、マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、20000以下、好ましくは、15000以下、より好ましくは、10000以下、さらに好ましくは、5000以下である。
【0063】
マクロポリオールの平均水酸基数は、例えば、2以上、好ましくは、2を超過し、より好ましくは、2.1以上である。また、マクロポリオールの平均水酸基数は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、3未満、さらに好ましくは、2.9以下である。
【0064】
マクロポリオールの水酸基当量は、例えば、150以上、好ましくは、200以上である。また、マクロポリオールの水酸基当量は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下である。水酸基当量は、水酸基価から算出される。水酸基価は、JIS K 1557-1(2007)のA法またはB法に準拠して、測定できる。
【0065】
また、マクロポリオールが酸変性されている場合、そのマクロポリオール(酸変性マクロポリオール)の酸価は、例えば、1mgKOH/g以上、好ましくは、5mgKOH/g以上、より好ましくは、10mgKOH/g以上である。また、マクロポリオールが酸変性されている場合、そのマクロポリオール(酸変性マクロポリオール)の酸価は、例えば、100mgKOH/g以下、好ましくは、50mgKOH/g以下、より好ましくは、30mgKOH/g以下である。なお、酸価は、JIS K 1557-5(2007)に準拠して求めることができる。
【0066】
また、マクロポリオールが酸変性されている場合、そのマクロポリオール(酸変性マクロポリオール)の酸当量(カルボキシ基当量)は、例えば、150以上、好ましくは、200以上である。また、マクロポリオールが酸変性されている場合、そのマクロポリオール(酸変性マクロポリオール)の酸当量(カルボキシ基当量)は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下である。酸当量(カルボキシ基当量)は、酸価から算出される。
【0067】
また、ポリオール成分は、任意成分として、低分子量ポリオールを含有できる。低分子量ポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオールの原料として上記した低分子量ポリオールが挙げられる。より具体的には、低分子量ポリオールとしては、例えば、上記の2価アルコール、上記の3価アルコール、および、上記の4価以上のアルコールが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0068】
低分子量ポリオールの含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。より具体的には、低分子量ポリオールの含有割合は、マクロポリオールと低分子量ポリオールとの総量に対して、例えば、0質量%以上、好ましくは、1質量%以上である。また、低分子量ポリオールの含有割合は、マクロポリオールと低分子量ポリオールとの総量に対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、30質量%以下、より好ましくは、10質量%以下、とりわけ好ましくは、5質量%以下である。
【0069】
すなわち、マクロポリオールの含有割合は、マクロポリオールと低分子量ポリオールとの総量に対して、例えば、50質量%以上、好ましくは、70質量%以上、より好ましくは、90質量%以下、とりわけ好ましくは、95質量%以上である。また、マクロポリオールの含有割合は、マクロポリオールと低分子量ポリオールとの総量に対して、例えば、100質量%以下、好ましくは、99質量%以下である。
【0070】
ポリオール成分の平均水酸基数は、例えば、2以上、好ましくは、2を超過し、より好ましくは、2.1以上である。また、ポリオール成分の平均水酸基数は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、3未満、さらに好ましくは、2.9以下である。
【0071】
ポリオール成分の水酸基当量は、例えば、150以上、好ましくは、200以上である。また、ポリオール成分の水酸基当量は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下である。
【0072】
また、ポリオール成分が酸変性マクロポリオールを含有する場合、ポリオール成分の酸価は、例えば、1mgKOH/g以上、好ましくは、5mgKOH/g以上、より好ましくは、10mgKOH/g以上である。また、ポリオール成分が酸変性マクロポリオールを含有する場合、ポリオール成分の酸価は、例えば、100mgKOH/g以下、好ましくは、50mgKOH/g以下、より好ましくは、30mgKOH/g以下である。
【0073】
また、ポリオール成分が酸変性マクロポリオールを含有する場合、ポリオール成分の酸当量(カルボキシ基当量)は、例えば、150以上、好ましくは、200以上である。また、ポリオール成分が酸変性マクロポリオールを含有する場合、ポリオール成分の酸当量(カルボキシ基当量)は、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下である。
【0074】
(3)活性エネルギー線硬化性成分
活性エネルギー線硬化性成分は、必須成分として、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有する。
【0075】
活性エネルギー線硬化性プレポリマーは、分子中に1つ以上の活性エネルギー線硬化性基を含有するプレポリマーである。活性エネルギー線硬化性基としては、例えば、エチレン性不飽和結合を含有する基が挙げられる。活性エネルギー線硬化性基として、より具体的には、例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、(メタ)アリル基、ビニルオキシ基、ビニルフェニル基、プロペニルエーテル基、アリルエーテル基およびビニルエーテル基が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。活性エネルギー線硬化性基として、好ましくは、(メタ)アクリロイル基が挙げられる。
【0076】
なお、(メタ)アクリロイルは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを示す。また、(メタ)アクリルは、アクリルおよび/またはメタクリルを示す。また、(メタ)アクリレートは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを示す。
【0077】
プレポリマーは、例えば、所定の数平均分子量を有する中間重合物である。プレポリマーの数平均分子量は、例えば、400を超過し、好ましくは、500以上、より好ましくは、1000以上、さらに好ましくは、1500以上である。また、プレポリマーの数平均分子量は、例えば、20000以下、好ましくは、15000以下、より好ましくは、10000以下、さらに好ましくは、5000以下である。
【0078】
活性エネルギー線硬化性プレポリマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレートが挙げられる。ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体、および、ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体が挙げられる。
【0079】
イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体は、例えば、上記した原料ポリイソシアネートと、上記した原料ポリオールと、水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応生成物である。
【0080】
原料ポリイソシアネートとして、より具体的には、例えば、上記の脂肪族ポリイソシアネート、上記の芳香族ポリイソシアネート、および、上記の芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられ、好ましくは、上記の芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、上記の芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体が挙げられ、さらに好ましくは、上記の芳香脂肪族ジイソシアネートが挙げられ、とりわけ好ましくは、上記のキシリレンジイソシアネート(XDI)が挙げられる。
【0081】
原料ポリオールとして、より具体的には、例えば、上記のマクロポリオールおよび上記の低分子量ポリオールが挙げられ、好ましくは、上記のマクロポリオールが挙げられ、より好ましくは、上記のポリエステルポリオールが挙げられる。
【0082】
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、モノヒドロキシルモノ(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシルモノ(メタ)アクリレート、モノヒドロキシルポリ(メタ)アクリレート、および、ポリヒドロキシルポリ(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0083】
モノヒドロキシルモノ(メタ)アクリレートは、分子中に、1つの水酸基と、1つの(メタ)アクリロイル基とを有する。モノヒドロキシルモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチルフタル酸、2-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルフォスフェート、ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、および、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0084】
ポリヒドロキシルモノ(メタ)アクリレートは、分子中に、2つ以上の水酸基と、1つの(メタ)アクリロイル基とを有する。ポリヒドロキシルモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、および、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0085】
モノヒドロキシルポリ(メタ)アクリレートは、分子中に、1つの水酸基と、2つ以上の(メタ)アクリロイル基とを有する。モノヒドロキシルポリ(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、および、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0086】
ポリヒドロキシルポリ(メタ)アクリレートは、分子中に、2つ以上の水酸基と、2つ以上の(メタ)アクリロイル基とを有する。ポリヒドロキシルポリ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、および、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0087】
水酸基含有(メタ)アクリレートは、単独使用または2種類以上併用できる。水酸基含有(メタ)アクリレートとして、好ましくは、モノヒドロキシルモノ(メタ)アクリレートが挙げられ、より好ましくは、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0088】
イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体の製造方法は、特に制限されない。例えば、原料ポリイソシアネートと、原料ポリオールと、水酸基含有(メタ)アクリレートとを、一括反応または順次反応させる。好ましくは、原料ポリイソシアネートと、原料ポリオールと、水酸基含有(メタ)アクリレートとを、順次反応させる。
【0089】
より具体的には、まず、原料ポリイソシアネートと、原料ポリオールとを、所定の当量比で、ウレタン化反応させる。例えば、原料ポリオールの水酸基に対する、原料ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が、例えば、1を超過し、好ましくは、1.5以上であり、例えば、50以下、好ましくは、20以下、より好ましくは、10以下である。なお、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応条件は、適宜設定される。これにより、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとの反応生成物として、イソシアネート基末端プレポリマーが得られる。
【0090】
上記の反応では、必要により、公知のウレタン化触媒が添加される。ウレタン化触媒の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、必要により、イソシアネート基末端プレポリマーは、公知の精製方法によって精製される。未反応の原料ポリイソシアネートの含有割合を低減する観点から、好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーは、公知の精製方法によって精製される。精製方法としては、例えば、抽出法および蒸留法が挙げられ、好ましくは、蒸留法が挙げられ、より好ましくは、薄膜蒸留法が挙げられる。
【0091】
次いで、イソシアネート基末端プレポリマーと、上記の水酸基含有(メタ)アクリレートとを、所定の当量比で、ウレタン化反応させる。例えば、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基に対する、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が、例えば、5未満、好ましくは、3以下であり、例えば、0.5以上である。なお、イソシアネート基末端プレポリマーと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応条件は、適宜設定される。これにより、イソシアネート基末端プレポリマーの分子末端のイソシアネート基と、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基とが反応する。すなわち、イソシアネート基末端プレポリマーの分子末端に、水酸基含有(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル基が付加する。その結果、イソシアネート基末端プレポリマーと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応生成物として、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体が得られる。
【0092】
上記の反応では、必要により、公知のウレタン化触媒が添加される。ウレタン化触媒の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、上記の反応では、必要により、水酸基含有(メタ)アクリレートの単独重合を抑制するために、公知の重合禁止剤(例えば、ヒドロキノンモノメチルエーテル)が添加される。重合禁止剤の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、必要により、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体は、公知の精製方法によって精製される。精製方法としては、例えば、抽出法および蒸留法が挙げられる。
【0093】
イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体において、(メタ)アクリロイル基当量は、例えば、200以上、好ましくは、300以上、より好ましくは、400以上である。また、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体において、(メタ)アクリロイル基当量は、例えば、2000以下、好ましくは、1500以下、より好ましくは、1200以下である。
【0094】
(メタ)アクリロイル基の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、0.1mmol/g以上、好ましくは、0.5mmol/g以上である。また、(メタ)アクリロイル基の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、10.0mmol/g以下、好ましくは、5.0mmol/g以下である。なお、(メタ)アクリロイル基の含有割合は、仕込み処方から算出される。
【0095】
イソシアネート基の含有割合は、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、とりわけ好ましくは、0質量%である。
【0096】
ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体は、例えば、ポリイソシアネート誘導体と、上記した水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応生成物である。
【0097】
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記の鎖状脂肪族ポリイソシアネート誘導体、上記の脂環族ポリイソシアネート誘導体、上記の芳香族ポリイソシアネート誘導体、および、上記の芳香脂肪族ポリイソシアネート誘導体が、挙げられる。
【0098】
ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体の製造方法は、特に制限されない。例えば、上記したポリイソシアネート誘導体と、水酸基含有(メタ)アクリレートとを、公知の方法で、ウレタン化反応させる。
【0099】
より具体的には、上記のポリイソシアネート誘導体と、上記の水酸基含有(メタ)アクリレートとを、所定の当量比で、ウレタン化反応させる。例えば、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基に対する、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、例えば、5未満、好ましくは、3以下であり、例えば、0.5以上である。なお、ポリイソシアネート誘導体と水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応条件は、適宜設定される。これにより、ポリイソシアネート誘導体の分子末端のイソシアネート基と、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基とが反応する。すなわち、ポリイソシアネート誘導体の分子末端に、水酸基含有(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル基が付加する。その結果、ポリイソシアネート誘導体と水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応生成物として、ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体が得られる。
【0100】
上記の反応では、必要により、公知のウレタン化触媒が添加される。ウレタン化触媒の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、上記の反応では、必要により、公知のラジカル重合禁止剤が添加される。ラジカル重合禁止剤の添加量は、目的および用途に応じて、適宜設定される。また、必要により、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体は、公知の精製方法によって精製される。精製方法としては、例えば、抽出法および蒸留法が挙げられる。
【0101】
(メタ)アクリロイル基の含有割合は、ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、0.1mmol/g以上、好ましくは、0.5mmol/g以上である。また、(メタ)アクリロイル基の含有割合は、ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、10.0mmol/g以下、好ましくは、5.0mmol/g以下である。
【0102】
イソシアネート基の含有割合は、ポリイソシアネート誘導体の(メタ)アクリロイル付加体の総量に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、とりわけ好ましくは、0質量%である。
【0103】
これら活性エネルギー線硬化性プレポリマーは、単独使用または2種類以上併用できる。活性エネルギー線硬化性プレポリマーとして、好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体が挙げられる。つまり、活性エネルギー線硬化性成分は、好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体を含有する。活性エネルギー線硬化性成分は、好ましくは、イソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体からなる。
【0104】
活性エネルギー線硬化性成分の平均活性エネルギー線硬化性基数(平均官能基数)は、例えば、2以上である。また、活性エネルギー線硬化性成分の平均活性エネルギー線硬化性基数(平均官能基数)は、例えば、4以下、好ましくは、3以下、より好ましくは、2.5以下、さらに好ましくは、2.2以下である。
【0105】
(メタ)アクリロイル基の含有割合は、活性エネルギー線硬化性成分の総量に対して、例えば、0.1mmol/g以上、好ましくは、0.5mmol/g以上である。また、(メタ)アクリロイル基の含有割合は、活性エネルギー線硬化性成分の総量に対して、例えば、10.0mmol/g以下、好ましくは、5.0mmol/g以下である。
【0106】
イソシアネート基の含有割合は、活性エネルギー線硬化性成分の総量に対して、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下、とりわけ好ましくは、0質量%である。
【0107】
(4)その他の成分
無溶剤接着剤は、任意成分として、添加剤を含有できる。添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、リン酸化合物、ラジカル重合開始剤、ラジカル重合性希釈剤、触媒、塗工性改良剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤、着色剤、充填剤、防黴剤、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が挙げられる。添加剤の配合量および配合タイミングは、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【0108】
(5)無溶剤接着剤
無溶剤接着剤は、例えば、3液硬化型無溶剤接着剤、または、2液硬化型無溶剤接着剤として、製造される。
【0109】
例えば、無溶剤接着剤が、3液硬化型無溶剤接着剤である場合には、無溶剤接着剤は、第1液、第2液および第3液を備える。第1液は、例えば、上記のポリイソシアネート成分を含有し、好ましくは、上記のポリイソシアネート成分からなる。第2液は、例えば、上記のポリオール成分を含有し、好ましくは、上記のポリオール成分からなる。第3液は、例えば、上記の活性エネルギー線硬化性成分を含有し、好ましくは、上記の活性エネルギー線硬化性成分からなる。無溶剤接着剤が、添加剤を含有する場合、添加剤は、第1液、第2液および第3液の少なくともいずれかに添加される。好ましくは、添加剤は、第2液に添加される。つまり、第2液は、好ましくは、上記のポリオール成分および上記の添加剤からなる。そして、無溶剤接着剤が、3液硬化型無溶剤接着剤である場合、第1液、第2液および第3液は、使用時に混合される。その後、第1液、第2液および第3液の混合物(接着剤混合物)が、例えば、後述するフィルムに塗布される。
【0110】
例えば、無溶剤接着剤が、2液硬化型無溶剤接着剤である場合には、無溶剤接着剤は、第1液および第2液を備える。第1液は、例えば、上記のポリイソシアネート成分を含有する。第2液は、例えば、上記のポリオール成分を含有する。そして、第1液および第2液の少なくともいずれかが、上記の活性エネルギー線硬化性成分を含有する。好ましくは、第2液が、上記の活性エネルギー線硬化性成分を含有する。つまり、第1液は、好ましくは、上記のポリイソシアネート成分からなる。また、第2液は、好ましくは、上記のポリオール成分と、上記の活性エネルギー線硬化性成分とからなる。添加剤は、第1液および第2液の少なくともいずれかに添加される。好ましくは、添加剤は、第2液に添加される。つまり、第2液は、好ましくは、上記のポリオール成分、上記の活性エネルギー線硬化性成分および上記の添加剤からなる。そして、無溶剤接着剤が、2液硬化型無溶剤接着剤である場合、第1液および第2液は、使用時に混合される。その後、第1液および第2液の混合物(接着剤混合物)が、後述するフィルムに塗布される。
【0111】
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、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)に基づいて、調整される。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)は、例えば、1.0以上、好ましくは、1.2以上、より好ましくは、1.4以上である。また、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)は、5.0以下、好ましくは、3.0以下、より好ましくは、2.0以下である。
【0112】
ポリオール成分の含有割合は、ポリイソシアネート成分100質量部に対して、例えば、20質量部以上、好ましくは、40質量部以上である。また、ポリオール成分の含有割合は、ポリイソシアネート成分100質量部に対して、例えば、80質量部以下、好ましくは、60質量部以下である。
【0113】
活性エネルギー線硬化性成分の含有割合は、初期硬化性の観点から、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、15質量%以上、好ましくは、18質量%以上、より好ましくは、20質量%以上、さらに好ましくは、23質量%以上、さらに好ましくは、25質量%以上、とりわけ好ましくは、28質量%以上である。また、活性エネルギー線硬化性成分の含有割合は、接着特性の観点から、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、75質量%以下、好ましくは、70質量%以下、より好ましくは、60質量%以下、さらに好ましくは、50質量%以下、さらに好ましくは、40質量%以下、とりわけ好ましくは、30質量%以下である。
【0114】
活性エネルギー線硬化性成分の含有割合は、ポリイソシアネート成分100質量部に対して、例えば、20質量部以上、好ましくは、40質量部以上、より好ましくは、50質量部以上、さらに好ましくは、60質量部以上である。また、活性エネルギー線硬化性成分の含有割合は、ポリイソシアネート成分100質量部に対して、例えば、150質量部以下、好ましくは、100質量部以下、より好ましくは、80質量部以下、さらに好ましくは、65質量部以下である。
【0115】
(6)作用効果
上記の無溶剤接着剤は、所定の割合で、活性エネルギー線硬化性成分を含有している。より具体的には、上記の無溶剤接着剤は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを含有している。また、ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基末端プレポリマーを含有している。また、ポリオール成分は、マクロポリオールを含有している。また、活性エネルギー線硬化性成分は、活性エネルギー線硬化性プレポリマーを含有している。そして、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分との総量に対して、活性エネルギー線硬化性成分の含有割合が、質量基準で、所定範囲である。そのため、上記の無溶剤接着剤は、所定割合のポリイソシアネート成分およびポリオール成分に由来して、優れた接着特性(デラミネーション耐性、および、煮沸耐性)を有し、かつ、所定割合の活性エネルギー線硬化性成分に由来して、優れた初期硬化性を有する。
【0116】
その結果、上記の無溶剤接着剤は、ラミネートフィルムを作製するためのラミネート用接着剤として、好適に使用される。
【0117】
2.ラミネートフィルム
(1)フィルム
ラミネートフィルムは、例えば、複数のフィルムをラミネート用接着剤で貼り合わせることによって、製造される。ラミネート用接着剤としては、上記の無溶剤接着剤が挙げられる。フィルムとしては、例えば、プラスチックフィルムおよびバリアフィルムが挙げられる。
【0118】
プラスチックフィルムは、例えば、公知の樹脂から形成される樹脂フィルムである。樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリビニル、および、ポリウレタンが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。プラスチックフィルムは、必要に応じて、表面処理されていてもよい。表面処理としては、例えば、コロナ放電処理およびプライマー処理が挙げられる。また、プラスチックフィルムは、未延伸フィルムであってもよく、延伸フィルムであってもよい。延伸フィルムとしては、一軸延伸フィルムおよび二軸延伸フィルムが挙げられる。また、プラスチックフィルムは、単層フィルムであってもよく、多層フィルムであってもよい。
【0119】
バリアフィルムは、例えば、酸素透過度を低下させる性質(ガスバリア性)を有するフィルムである。バリアフィルムとしては、例えば、金属フィルム、および、無機層が積層された上記プラスチックフィルム(有機無機複合フィルム)が挙げられる。金属フィルムにおいて、金属としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、および、鉛が挙げられる。有機無機複合フィルムにおいて、無機層としては、例えば、金属蒸着層が挙げられる。金属蒸着層において、金属としては、例えば、アルミニウム、ケイ素、および、これらの酸化物が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
【0120】
フィルムは、単独使用または2種類以上併用できる。すなわち、ラミネートされる複数のフィルムは、同じ種類のフィルムであってもよく、異なる種類のフィルムであってもよい。好ましくは、異なる種類のフィルムである。
【0121】
フィルムの厚みは、例えば、5μm以上である。また、フィルムの厚みは、例えば、200μm以下、好ましくは、100μm以下である。
【0122】
(2)ラミネートフィルムの製造方法
ラミネートフィルムの作製では、例えば、無溶剤型ラミネータによって、上記の接着剤混合物をフィルムに塗布する。すなわち、この方法では、まず、無溶剤接着剤により貼り合わされる2枚のフィルムのうち、いずれか一方の表面に、接着剤混合物を塗工する(塗工工程)。
【0123】
塗工条件は、適宜設定される。例えば、塗工温度が、例えば、35℃以上、好ましくは、40℃以上である。また、塗工温度が、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。塗工量が、例えば、0.5g/m2以上、好ましくは、1.0g/m2以上である。また、塗工量が、例えば、5.0g/m2以下、好ましくは、3.0g/m2以下である。無溶剤型ラミネータは、順転写型塗布装置であってもよく、逆転写型塗布装置(リバースコータ)であってもよい。
【0124】
次いで、この方法では、塗工面を、他方のフィルムの表面に貼り合わせる(貼着工程)。これにより、複数のフィルムと、フィルム間に配置される接着剤混合物の塗膜とを備える積層体を得る。
【0125】
積層体において、接着剤混合物の塗膜は、徐々に硬化する。より具体的には、接着剤混合物において、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とがウレタン化反応し、接着剤混合物の塗膜が、ウレタン硬化する。
【0126】
一方、十分にウレタン硬化が進行し、優れた接着特性が得られるまで、時間を要する場合があり、初期硬化性が十分ではない場合がある。
【0127】
そこで、この方法では、複数のフィルムと、フィルム間に配置される接着剤混合物の塗膜とを備える積層体に、活性エネルギー線を照射する(照射工程)。
【0128】
活性エネルギー線としては、例えば、電子線、紫外線、赤外線、可視光線、α線、γ線およびX線が挙げられる。透過性および簡便性の観点から、好ましくは、電子線が挙げられる。
【0129】
活性エネルギー線の照射条件は、例えば、フィルムの種類、および、接着剤混合物の塗布量(厚み)に応じて、適宜設定される。活性エネルギー線として電子線が採用される場合には、加速電圧および照射量が、適宜設定される。より具体的には、例えば、接着剤混合物の塗布量が、0.5g/m2~5.0g/m2である場合、加速電圧は、例えば、50kV以上、好ましくは、100kV以上である。また、加速電圧は、例えば、500kV以下、好ましくは、300kV以下である。また、照射量が、例えば、1kGy以上、好ましくは、10kGy以上である。また、照射量が、例えば、100kGy以下、好ましくは、50kGy以下である。電子線源としては、特に制限されず、公知の電子線加速器が使用される。
【0130】
上記の活性エネルギー線の照射により、接着剤混合物の塗膜において、活性エネルギー線硬化性成分が重合する。より具体的には、例えば、上記のイソシアネート基末端プレポリマーの(メタ)アクリロイル付加体が、活性エネルギー線の照射によりラジカル重合を開始させ、接着剤混合物の塗膜が半硬化する。その結果、優れた初期硬化性が得られる。
【0131】
次いで、この方法では、活性エネルギー線の照射後、上記の積層体をエージングする(エージング工程)。すなわち、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とのウレタン化反応を進行および完結させる。
【0132】
エージング条件は、適宜設定される。例えば、エージング温度が、例えば、20℃以上、好ましくは、30℃以上である。また、エージング温度が、例えば、60℃以下、好ましくは、50℃以下である。また、エージング時間が、例えば、1時間以上、好ましくは、12時間以上である。また、エージング時間が、例えば、10日以下、好ましくは、5日以下である。
【0133】
上記のエージングにより、接着剤混合物の塗膜において、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とのウレタン化反応が進行および完結し、接着剤混合物の塗膜が硬化(全硬化)する。その結果、優れた接着特性が得られる。
【0134】
すなわち、上記の通り、まず、無溶剤接着剤を介して複数のフィルムを積層させ、次いで、積層体に活性エネルギー線を照射し、その後、積層体をエージングすることによって、ラミネートフィルムが得られる。
【0135】
(3)作用・効果
上記のラミネートフィルムは、上記の無溶剤接着剤を用いて得られるため、優れた接着特性、優れた初期硬化性を有している。
【0136】
上記の無溶剤接着剤およびラミネートフィルムは、包材分野、電子・電気部品分野、生活資材分野、および、建築資材分野において、好適に利用される。
【実施例0137】
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
【0138】
1.ポリイソシアネート成分
製造例A1(ポリエステルジオールA)
イソフタル酸294gと、1,3-ブタンジオール340gと、ネオペンチルグリコール184gとを反応器に仕込み、これらを窒素気流下190~220℃でエステル化反応させた。次いで、反応器から、所定の水を留出させた。その後、反応器に、アジピン酸129gと、セバシン酸179gと、チタンテトラブトキシド(触媒)0.01gとを加えた。そして、反応器の内容物を、窒素気流下180~220℃でエステル化反応させた。これにより、ポリエステルジオールAを得た。
【0139】
ポリエステルジオールAの平均水酸基数は2.0であった。ポリエステルジオールAの水酸基当量は250であった。
【0140】
製造例A2(イソシアネート基末端プレポリマーA)
ポリエステルジオールA579gと、キシリレンジイソシアネート(XDI)1115gとを、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した。これにより、イソシアネート基末端プレポリマーAを得た。
【0141】
イソシアネート基末端プレポリマーAの平均イソシアネート基数は2.0であった。イソシアネート基末端プレポリマーAのイソシアネート基当量は464であった。イソシアネート基末端プレポリマーA中における未反応のキシリレンジイソシアネートの含有割合は、0.1質量%であった。
【0142】
製造例A3(ポリイソシアネート成分1)
イソシアネート基末端プレポリマーA600gと、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(イソシアネート基の一部とイソブタノールとを反応させたアロファネート変性体)400gとを、窒素気流下50~60℃で均一に混合した。これにより、ポリイソシアネート成分1を得た。
【0143】
ポリイソシアネート成分1の平均イソシアネート基数は2.0であった。ポリイソシアネート成分1のイソシアネート基当量は316であった。
【0144】
2.ポリオール成分
製造例B1(ポリオール成分A)
ポリエステルジオールA904gと、無水トリメリット酸28gとを混合し、これらを150℃で反応させた。これにより、ポリエステルジオールAの水酸基の一部を酸変性させ、酸変性ポリエステルジオールを得た。
【0145】
次いで、上記の酸変性ポリエステルジオール932gと、1,3-ブタンジオール45gとを均一に混合した。これにより、ポリオール成分Aを得た。
【0146】
ポリオール成分Aの平均水酸基数は2.06であった。ポリオール成分Aの水酸基当量は216であった。ポリオール成分Aの酸価は16であった。ポリオール成分Aのカルボキシル基当量は3480であった。
【0147】
製造例B2(ポリオール成分1)
ポリオール成分A 97.7gに、添加剤として、リン酸(リン酸化合物、富士フィルム和光純薬工業社製)0.1gと、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(商品名KBE-403、シランカップリング剤、信越化学工業社製)2gと、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(商品名KBE-903、シランカップリング剤、信越化学工業社製)0.2gと添加した。そして、ポリオール成分Aと添加剤とを、75℃で均一混合し、ポリオール成分1を得た。
【0148】
3.活性エネルギー線硬化性成分
製造例C1(ポリエステルジオールB)
1,6-ヘキサンジオール394gと、イソフタル酸282gと、ネオペンチルグリコール173gと、プロピレングリコール45gとを反応器に仕込み、これらを窒素気流下190~220℃でエステル化反応させた。次いで、反応器から、所定の水を留出させた。その後、反応器に、アジピン酸248gと、チタンテトラブトキシド(触媒)0.04gとを加えた。そして、反応器の内容物を、窒素気流下180~220℃でエステル化反応させた。これにより、ポリエステルジオールBを得た。
【0149】
ポリエステルジオールBの平均水酸基数は2.0であった。ポリエステルジオールBの水酸基当量は250であった。
【0150】
製造例C2(イソシアネート基末端プレポリマーB)
ポリエステルジオールB579gと、キシリレンジイソシアネート(XDI)1115gとを、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した。これにより、イソシアネート基末端プレポリマーBを得た。
【0151】
イソシアネート基末端プレポリマーBの平均イソシアネート基数は2.0であった。イソシアネート基末端プレポリマーBのイソシアネート基当量は477であった。イソシアネート基末端プレポリマーB中における未反応のキシリレンジイソシアネートの含有割合は、0.1質量%であった。
【0152】
製造例C3(活性エネルギー線硬化性成分1)
イソシアネート基末端プレポリマーB1000gと、アクリル酸2-ヒドロキシエチル(2-ヒドロキシエチルアクリレート)249gと、ヒドロキノンモノメチルエーテル(重合禁止剤)0.6gを反応器に仕込み、これらを乾燥空気の気流下、60~70℃で反応させた。これにより、活性エネルギー線硬化性成分(イソシアネート基末端プレポリマーのアクリロイル付加体)1を得た。
【0153】
活性エネルギー線硬化性成分1の平均アクリロイル基数は2.0であった。活性エネルギー線硬化性成分1のアクリロイル基当量は、582であった。活性エネルギー線硬化性成分1のアクリロイル基濃度は1.71g/mmolであった。
【0154】
4.無溶剤接着剤およびラミネートフィルム
実施例1~3および比較例1~3
表1に記載の処方となるように、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを準備した。
【0155】
次いで、表1に示す処方に従って、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、活性エネルギー線硬化性成分とを混合し、接着剤混合物を得た。
【0156】
次いで、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)を使用して、接着剤混合物を、ポリアミドフィルム(厚み15μm、商品名エンブレムON、ユニチカ社製)の表面に塗工した。塗工量は、約2.0g/m2であった。
【0157】
次いで、接着剤混合物の塗工面に、ポリエチレンフィルム(厚み40μm、商品名L-LDPE TUX、三井化学東セロ社製)を貼り合わせた。これにより、2つのフィルムと、フィルムの間に塗布される接着剤混合物の塗膜とを備える積層体を得た。
【0158】
次いで、電子線照射装置(アイ・エレクトロンビーム社製)を使用して、積層体のポリアミドフィルム側から、積層体に電子線を照射した。なお、加速電圧が110kVであった。また、照射量が30kGyであった。これにより、活性エネルギー線硬化性成分を重合させ、無溶剤接着剤を半硬化させた。
【0159】
その後、積層体を40℃で1日間エージングした。これにより、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応を進行させ、無溶剤接着剤を硬化(全硬化)させた。
【0160】
5.評価
(1)初期硬化性
積層体に電子線を照射した後、エージング前に、積層体のフィルム間を剥離させた。次いで、剥離面の無溶剤接着剤に、指で押し当てた。そして、以下の基準で、無溶剤接着剤の初期硬化性を評価した。
【0161】
1;無溶剤接着剤に指紋が付着しなかった、または、無溶剤接着剤に指紋が軽度に付着した。
2;無溶剤接着剤に指紋が著しく付着した。
【0162】
(2)煮沸試験前の接着強度、および、ヒートシール強度
上記のラミネートフィルムから、試験サンプル(幅15mm、短冊形状)を切り出した。そして、試験サンプルのフィルム間の剥離強度を、T型剥離試験(25℃、試験片幅15mm、引張速度300mm/min)により測定した。
【0163】
また、ヒートシーラーを使用し、試験サンプルのポリエチレンフィルム面同士をヒートシールした。試験サンプルを放冷し、その後、ヒートシール面のヒートシール強度を、JIS K 6854-3(1999年)に準拠して、T型剥離試験(25℃、試験片幅15mm、引張速度300mm/min)により測定した。
【0164】
(3)煮沸試験後の外観、接着強度、および、ヒートシール強度
上記ラミネートフィルムを使用して、袋(平面視サイズ;13.0cm×17.5cm)を作製した。一方、袋の内容物として、蒸留水(富士フィルム和光純薬工業社製)と、サラダ油(日清オイリオグループ社製)との混合物を準備した。なお、混合割合は、蒸留水/サラダ油=9/1(体積比)であった。
【0165】
次いで、上記の袋に、準備した内容物を充填した。次いで、内容物が充填された袋を、100℃で30分間煮沸処理(煮沸試験)した。その後、試験サンプルの外観を目視で確認し、以下の基準で評価した。
【0166】
1;デラミネーションが確認されなかった。
2;デラミネーションが確認された。
【0167】
また、袋から内容物を取り出した後、袋から試験サンプルを切り出した。そして剥離強度およびヒートシール強度を、上記の方法で測定した。
【0168】