JP6581668B2 - 積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の積層体は、主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂を含む層(A)と、少なくとも一部が前記層(A)に接する、後述する接着用組成物からなる接着層(B)とを有する。その具体例としては、以下の第1の積層体および第2の積層体が挙げられる。
層(A)は、主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂を含む。前記樹脂における主要分子骨格とは、分子末端を除く分子部分を意味する。前記樹脂としては、例えば、ポリケトン、およびポリケトン以外の極性樹脂が挙げられる。
第1の積層体において、層(A1)は、ポリケトンを含んでなる。ポリケトンとしては、例えば、カルボニル基(CO)と、エチレン性不飽和化合物から導かれる2価の有機基または当該有機基が2以上連結してなる2価の有機基とが交互に結合している線状重合体が挙げられ、通常、一般式(1)で表される。
第2の積層体において、層(A2)は、極性樹脂を含んでなる。極性樹脂は、好ましくは、接着用組成物に存在するカルボジイミド基との反応性を有する活性水素を持つポリマーであり、例えば、カルボン酸、アミン、アルコール、チオール等に由来する基を持つポリマーである。具体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアセタール等のポリエーテル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、更には、ポリオレフィンの変性物やエチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、等の活性水素を持つポリオレフィンが挙げられる。なお、ポリエステル、ポリカーボネート、PPS、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルフォン、ポリアセタールなどは分子末端以外に活性水素を有しておらず、主要分子骨格に活性水素を持たない極性樹脂の一例である。極性樹脂は、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。
接着層(B)は、下記特定の接着用組成物を含んでなる。本発明の接着用組成物は、特定のポリオレフィンを含み、前記特定のポリオレフィンは好ましくはカルボジイミド基を有する。前記ポリオレフィンは、カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)とが反応したポリオレフィンである。ポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)は、共に固体であることが好ましい。本発明の接着用組成物は、ポリケトンおよび極性樹脂だけでなく、ポリオレフィンへの接着性も高いので、接着剤として好適である。
カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)は、ポリオレフィンに、カルボジイミド基と反応する基を有する化合物(m)を導入することにより得ることができる。ポリオレフィン(a)は、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。
カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)は、ポリオレフィン主鎖にカルボジイミド基と反応する基を有する化合物(m)、必要に応じてその他のエチレン性不飽和単量体等を、ラジカル開始剤の存在下でグラフト共重合することによって得ることが可能である。
ポリオレフィン主鎖として用いられるポリオレフィンは、炭素数2〜20の脂肪族α−オレフィン、環状オレフィン、非共役ジエンを主成分とする重合体であり、好ましくは炭素数2〜10の脂肪族α−オレフィン、更に好ましくは炭素数2〜8の脂肪族α−オレフィンを主成分とする重合体である。これらのオレフィンは、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。共重合体の場合、コモノマーとなるオレフィンの含有量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常50モル%以下であり、好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。このような範囲にあるポリオレフィンの中では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、およびエチレン、プロピレン、ブテン−1または4−メチルペンテン−1とコモノマーとのα−オレフィン共重合体等の結晶性ポリオレフィンが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはプロピレン−エチレン共重合体がより好ましい。また、これらはアイソタクチック構造、シンジオタクチック構造の両者ともに使用可能であり、立体規則性についても特段の制限はない。
化合物(m)をポリオレフィン主鎖にグラフトさせる方法については特に限定されず、溶液法、溶融混練法等の従来公知のグラフト重合法を採用することができる。
カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)は、オレフィンと、カルボジイミド基と反応する基を有する化合物(m)とをラジカル共重合することによって得ることも可能である。オレフィンとしては、上述のポリオレフィン主鎖として用いられるポリオレフィンを形成する場合のオレフィンと同一のものを採用することが可能である。オレフィンと化合物(m)とを共重合させる方法については特に限定されず、従来公知のラジカル共重合法を採用することができる。
カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)中におけるカルボジイミド基と反応する基を有する化合物(m)由来の量(例:構造単位量、グラフト量)は、通常は0.05〜20重量%、好ましくは0.05〜5重量%、さらに好ましくは0.05〜3重量%である。カルボジイミド基と反応する基を有する化合物(m)由来の量が、上記範囲であれば、ポリオレフィン(a)とカルボジイミド基含有化合物(b)とが好適に架橋して、接着用組成物を製造することが可能となるため、好ましい。上記範囲を下回ると、接着力が不足する場合がある。
カルボジイミド基含有化合物(b)は、例えば、一般式(2)で示される繰り返し単位を有するポリカルボジイミドである。カルボジイミド基含有化合物(b)は、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。
カルボジイミド基を好ましくは有するポリオレフィンは、カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)とを、好ましくは230℃以上にて反応させることにより得られる。前記ポリオレフィンを含む接着用組成物は、具体的には、溶融変性等のように溶融混練することにより得ることが可能であるが、この方法に限定されるものではない。
X=ポリオレフィン(a)中のカルボジイミド基と反応する基に由来する吸光度と、接着用組成物中のカルボジイミド基と反応する基に由来する吸光度との差
Y=ポリオレフィン(a)中のカルボジイミド基と反応する基に由来する吸光度
接着用組成物について上記方法で求めた反応率は、通常40〜100%、好ましくは60〜100%、更に好ましくは80〜100%の範囲にある。
接着用組成物は、ポリオレフィン(a)とカルボジイミド基含有化合物(b)とが反応したポリオレフィンを含むが、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリオレフィン(a)およびカルボジイミド基を好ましくは有するポリオレフィンと異なる樹脂を含んでもかまわない。このような樹脂としては、例えば、未変性ポリオレフィンの他、カルボジイミド基と反応する基を有する変性された樹脂が挙げられ、例えば、マレイン酸変性された樹脂、イミン変性された樹脂が挙げられる。また、接着用組成物は、未反応のポリオレフィン(a)を含んでもよい。これらの樹脂は、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。
ポリケトン以外のその他の樹脂を含む層(C)は、層(A1)および接着層(B)以外であり、ポリケトンおよび接着用組成物以外のその他の樹脂を含んでなる。その他の樹脂としては、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、エチレン・ビニルアルコール共重合体が挙げられる。その他の樹脂は、1種単独で用いても2種以上を用いてもよい。なお、ポリケトンとは、層(A1)に用いられるポリケトンを参照できる。
本発明の積層体は,主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂を含む層(A)と、少なくとも一部が前記層(A)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有し、この要件を満たせばどのような層構成であっても構わない。
本発明の第1の積層体は、ポリケトンを含む層(A1)と、少なくとも一部が前記層(A1)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有する。第1の積層体としては、ポリケトン以外のその他の樹脂を含む層(C)、好ましくはポリオレフィン層と、層(A1)とが、接着層(B)を介して積層された積層体であることが好ましく、層の表示を省略すると、(A1)/(B)/(C)の3種3層構造の積層体、および(A1)/(B)/(C)/(B)/(A1)または(C)/(B)/(A1)/(B)/(C)の3種5層構造の積層体がより好ましいが、これらに限定されない。
本発明の第2の積層体は,極性樹脂を含む層(A2)と、少なくとも一部が前記層(A2)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有し、具体的には、少なくとも、接着用組成物と極性樹脂とが接着して積層された構造を含む多層の積層体である。この要件を満たせばどのような層構成であっても構わない。
本実施例等においては、以下の方法に従って測定を実施した。
ASTM D1238に従い、230℃、2.16kg荷重の下、測定を実施した。
密度は、JIS K7112に準拠して測定した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、テトラヒドロフラン溶媒(移動相)とし、カラム温度40℃で測定した(ポリスチレン換算、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量)。標準ポリスチレンは、分子量が580≦Mw≦7×106については、アジレント・テクノロジー(株)(旧ポリマーラボラトリーズリミテッド)社製ポリスチレンPS−1を用いた。
実施例および比較例のカルボジイミド基の含有量は、カルボジイミド基含有化合物の仕込み量から算出した。
無水マレイン酸のグラフト量は、FT−IRを用いて次の方法にて測定した。試料を250℃、3分で熱プレスしてシ−トを作製した後に、赤外分光光度計(日本分光(株)社製、FT−IR410型)を用いて透過法で1790cm-1付近の赤外吸収スペクトルを測定した。測定条件は、分解能を2cm-1、積算回数を32回とした。
反応率(%)は、接着用組成物およびポリオレフィン(a)に対してFT−IRにて測定した無水マレイン酸のグラフト量(接着用組成物中の無水マレイン酸基に由来する吸光度と、ポリオレフィン(a)中の無水マレイン酸基に由来する吸光度)を用いて、上記式(α1)により算出した。
得られた積層体を15mm幅に切り取り、引張試験機((株)インテスコ社製IM−20ST型)を使用してTピール法にて、ポリケトン層とCDI−PP1層との界面の接着力、またはポリケトン層とMAH−PP−2層との界面の接着力を、室温23℃、100℃で測定した。さらに、耐熱水性を評価するため、得られた積層体を121℃の熱水中に30分間浸漬後、室温23℃雰囲気下でポリケトン層とCDI−PP1層との界面の接着力、またはポリケトン層とMAH−PP−2層との界面の接着力を測定した。
実施例および比較例において使用した各物質を以下に示す。尚、特に断らない限り、ポリオレフィンとしては、いずれも市販品を使用した。
(2)PP−2:ポリプロピレン(ホモPP、MFR=3g/10分、密度=0.910g/cm3、(株)プライムポリマー社製)
(3)MAH−PP−2:無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MFR=6g/10分、密度=0.890g/cm3、無水マレイン酸のグラフト量=0.15重量%、三井化学(株)社製)
(4)HMV−8CA:カルボジイミド基含有化合物(日清紡ケミカル(株)社製、商品名カルボジライト(登録商標)HMV−8CA、カルボジイミド基当量278、数平均分子量2100、1分子中のカルボジイミド基数が9個)
(5)HMV−15CA:カルボジイミド基含有化合物(日清紡ケミカル(株)社製、商品名カルボジライト(登録商標)HMV−15CA、カルボジイミド基当量262、数平均分子量3050、1分子中のカルボジイミド基数が12個)
(6)エチレン−GMA共重合体:エチレン−グリシジルメタクリレート(GMA)共重合体(ARKEMA社製Lotader AX8840、MFR=10g/10分、密度=0.940g/cm3)
(7)MAH−PE:無水マレイン酸変性エチレン・α−オレフィンランダム共重合体(MFR=9.0g/10分、密度=0.900g/cm3、無水マレイン酸グラフト量=0.2%、三井化学(株)社製)
[二軸混練機]
以下の例において、二軸混練機として、(株)日本製鋼所製「TEX−30」(L/D=40、真空ベント使用)を用いた。
<カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)の製造>
PP−1を100部に、無水マレイン酸(和光純薬工業(株)社製、以下、MAHと略記)1部、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3(日油(株)社製、商品名パーヘキシン(登録商標)25B)0.25部を混合し、二軸混練機を用いてシリンダー温度220℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(以下、MAH−PP−1と略記)を得た。MAH−PP−1の密度は0.915g/cm3であった。
<接着用組成物の製造>
上記で製造したMAH−PP−1を100部と、カルボジイミド基含有化合物HMV−8CAを1.7部とをそれぞれ混合し、二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、接着用組成物のペレット(以下、CDI−PP1と略記)を製造した。
4種5層Tダイキャストシート成形機(EDI社製)を使用し、共押出成形によって実施例AA1としてPP−2/CDI−PP1/ポリケトン/CDI−PP1/PP−2、および比較例AA1としてPP−2/MAH−PP−2/ポリケトン/MAH−PP−2/PP−2の積層体を作成した。ポリケトンとしてはAKRO−PLASTIC社製、製品名AKROTEK:PK−HM)を用いた。PP−2層の押出機は50mmφで温度を230℃、CDI−PP1またはMAH−PP−2層の押出機は40mmφで温度を280℃、ポリケトン層の押出機は30mmφで温度を260℃、ダイス部分の温度を280℃とし、1m/minで引き取った。各層の厚さは、PP−2/CDI−PP1またはMAH−PP−2/ポリケトン/CDI−PP1またはMAH−PP−2/PP−2=350/100/150/100/350(μm)とした。
上記で製造した積層体の層間接着力を評価した。結果を表1に示す。
<シートの作成>
自動プレス成形機((株)神藤金属工業所製、NSF50)を使用し、下記方法によりポリケトン(製品名AKROTEK:PK−HM)、CDI−PP1およびMAH−PP−2それぞれのシートを作成した。
予備加熱時間(2):5分
加熱時間(3):3分
冷却時間(4):3分
・CDI−PP1:加熱温度(1):200℃
予備加熱時間(2):6分
加熱時間(3):4分
冷却時間(4):5分
・MAH−PP−2:加熱温度(1):200℃
予備加熱時間(2):6分
加熱時間(3):4分
冷却時間(4):5分
<積層体の製造>
上記で作成したシートを用いて、自動プレス成形機を使用し、下記方法により実施例AA2としてポリケトンシートとCDI−PP1シートとを、または比較例AA2としてポリケトンシートとMAH−PP−2シートとを貼り合わせて、積層体をそれぞれ製造した。
上記で製造した積層体の層間接着力を評価した。結果を表2に示す。
<接着用組成物の製造>
PP−1を90部と、上記で製造したMAH−PP−1を10部と、カルボジイミド基含有化合物HMV−8CAを1.7部とをそれぞれ混合し、二軸混練機を用いてシリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量80g/分にて押し出し、接着用組成物のペレット(以下、CDI−PP1bと略記)を製造した。
実施例AA2および比較例AA2における<シートの作成>において、金枠(1mm)を使用し、金枠内部にCDI−PP1bまたはPPS(Ticona社製フォートロン(登録商標)FX4382T1)のペレットを敷き詰めて成形ユニットを作成し、温度・時間・加圧条件を以下に示すようにした以外は同様にして、CDI−PP1bおよびPPSそれぞれの厚さ1mmのシートを作成した。
予備加熱時間(2):2分
加熱時間(3):2分
冷却時間(4):2分
・PPS:加熱温度(1):320℃
予備加熱時間(2):5分
加熱時間(3):5分(面圧を100Kgf/cm2に変更した)
冷却時間(4):5分(面圧を100Kgf/cm2に変更した)
<積層体の作成>
上記で製造したCDI−PP1bシートとPPSシートとを重ね、ヒートシール機(テスター産業(株)社製TP−701−A・B)を用いてPPS側の温度を300℃、CDI−PP1b側の温度を150℃、圧力を0.05MPaとして、8秒間ヒートシールすることで、積層体を得た。
上記で製造した積層体の層間接着力を測定した。結果を表4に示す。
実施例BB1の接着用組成物の製造において、表4に記載したとおりに組成を変更したこと以外は同様に行い、続いてシート・積層体の作成およびその評価も実施例BB1と同様に行った。結果を表4に示す。
<シートの作成>
自動プレス成形機((株)神藤金属工業所製、NSF50)を使用し、下記方法によりポリカーボネート(SABIC社製LEXANTM 141R)、CDI−PP1、MAH−PEおよびMAH−PP−2それぞれのシートを作成した。
予備加熱時間(2):5分
加熱時間(3):3分
冷却時間(4):3分
・CDI−PP1:加熱温度(1):200℃
予備加熱時間(2):6分
加熱時間(3):4分
冷却時間(4):5分
・MAH−PE:加熱温度(1):177℃
予備加熱時間(2):6分
加熱時間(3):4分
冷却時間(4):5分
・MAH−PP−2:加熱温度(1):200℃
予備加熱時間(2):6分
加熱時間(3):4分
冷却時間(4):5分
<積層体の製造>
上記で作成したシートを用いて、自動プレス成形機を使用し、下記方法により実施例CC1としてポリカーボネートシートとCDI−PP1シートとを、比較例CC1としてポリカーボネートシートとMAH−PEシートとを、比較例CC2としてポリカーボネートシートとMAH−PP−2シートとを貼り合わせて、積層体をそれぞれ製造した。
上記で製造した積層体の層間接着力を評価した。結果を表5に示す。
Claims (12)
- 主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリケトンを含む層(A1)と、少なくとも一部が前記層(A1)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有し、前記接着用組成物が、下記(i)〜(iii)の要件を満たす、積層体。
(i)カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)との反応物であるポリオレフィンを含む。
(ii)前記接着用組成物100g当たり、カルボジイミド基を0.1〜50mmolの量で含む。
(iii)密度が0.870〜0.940g/cm3である。 - ポリケトンを含む層(A1)/接着用組成物からなる接着層(B)/ポリケトン以外のその他の樹脂を含む層(C)の構造を含む、請求項1に記載の積層体。
- 前記層(C)が、ポリオレフィンを含む層である、請求項2に記載の積層体。
- 前記層(A1)が、カルボニル基と、エチレン性不飽和化合物から導かれる2価の有機基または当該有機基が2以上連結してなる2価の有機基とが交互に結合している線状重合体を含む層である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記層(A1)が、エチレン・一酸化炭素共重合体またはエチレン・プロピレン・一酸化炭素共重合体を含む層である、請求項4に記載の積層体。
- 主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリフェニレンスルフィドを含む層(A2)と、少なくとも一部が前記層(A2)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有し、前記接着用組成物が、下記(i)〜(iii)の要件を満たす、積層体。
(i)カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)との反応物であるポリオレフィンを含む。
(ii)前記接着用組成物100g当たり、カルボジイミド基を0.1〜50mmolの量で含む。
(iii)密度が0.870〜0.940g/cm 3 である。 - 前記カルボジイミド基含有化合物(b)が、1分子中のカルボジイミド基数が5個以上であるカルボジイミド基含有化合物である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記カルボジイミド基含有化合物(b)が、1分子中のカルボジイミド基数が10個以上であるカルボジイミド基含有化合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層体。
- 共押出成形、ラミネート成形、ブロー成形または共射出成形してなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層体。
- 主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリケトンを含む層(A1)と、少なくとも一部が前記層(A1)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有する積層体の製造方法であり、
前記製造方法が、前記主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリケトンを含む樹脂組成物と前記接着用組成物とを、共押出成形、ラミネート成形、ブロー成形または共射出成形によって接着する工程を含み、
前記接着用組成物が、下記(i)〜(iii)の要件を満たす、積層体の製造方法。
(i)カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)との反応物であるポリオレフィンを含む。
(ii)前記接着用組成物100g当たり、カルボジイミド基を0.1〜50mmolの量で含む。
(iii)密度が0.870〜0.940g/cm3である。 - 主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリフェニレンスルフィドを含む層(A2)と、少なくとも一部が前記層(A2)に接する、接着用組成物からなる接着層(B)とを有する積層体の製造方法であり、
前記製造方法が、前記主要分子骨格に活性水素を持たない樹脂であるポリフェニレンスルフィドを含む樹脂組成物と前記接着用組成物とを、共押出成形、ラミネート成形、ブロー成形または共射出成形によって接着する工程を含み、
前記接着用組成物が、下記(i)〜(iii)の要件を満たす、積層体の製造方法。
(i)カルボジイミド基と反応する基を有するポリオレフィン(a)と、カルボジイミド基含有化合物(b)との反応物であるポリオレフィンを含む。
(ii)前記接着用組成物100g当たり、カルボジイミド基を0.1〜50mmolの量で含む。
(iii)密度が0.870〜0.940g/cm 3 である。 - 前記接着の温度が、260℃以上の条件下で行われる、請求項10または11に記載の積層体の製造方法。
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