45●エージング工程の不要なラミネート用ポリエチレン
四日市研究所 テクニカルサポート G
四日市研究所 フィルム ･ ラミ G

西尾 省治
逸見 隆史
幸田 真吾

短縮が可能な技術の確立が望まれていた。

1．はじめにエージング時間の短縮については、これまで主に接食品や雑貨などの包装に使用されるフィルムは、着剤側からのアプローチが試みられてきた。例えば、

ヒートシール性と剛性、気体バリア性、印刷適性など

接着剤の硬化速度を速めるために硬化促進化合物（触の性能を併せ持たせるためにポリエチレン（PE）と媒）を塗布前の接着剤に添加する方法があるが、同他の材料（PET、ナイロンなど）を接着剤で貼り合わ

時に接着剤の粘度が塗工中に短時間で上昇してしまいせたラミネートフィルムが用いられることが多い。

安定したコーティング膜が得られないという問題があラミネートフィルムは、基材（PET、ナイロンなど）の片面にコーターによって接着剤を塗布し、その上り、硬化時間短縮効果と接着剤の安定性との両立が困難であった。に溶融した PE 樹脂を貼り合わせる押出ラミネート法

我々は、ポリウレタン系接着剤と接触する PE の側（図１）や製膜済みの PE フィルムを貼り合わせるドからこの問題を解決することに成功した。その技術にライラミネート法（図２）などにより製造される。こついて、本報で紹介する。の接着剤には、多くの場合、ポリウレタン系の接着剤が使用される。ポリウレタン系接着剤では、十分な接着強度を得るためにラミネート加工後に 30 ～ 40℃の加熱下で 24 ～ 72 時間静置するエージング工程を設けて接着剤を硬化させることが一般的である。

2．エージング不要ポリエチレン［1］作用機構
我々は、PE に接着剤硬化を促進する化合物を配合

しかし、エージングを行うことにより、ラミネートして基材と貼り合わせた後に当該化合物を PE ／接着製品の短納期化が制約される、エージングを行うため剤界面に移行させることにより接着剤を短時間で硬化の恒温設備（エージング室）の維持管理費用が必要なさせる新たな方法を見出し、PE に接着剤硬化促進物ためコストアップとなる、エージング室に収容可能な質を配合した「エージング不要 PE」を開発した。図３

ラミネート製品の数量により生産量が制限される、なにその作用機構の模式図を示す。

どの問題があり、エージング工程の省略もしくは時間

この方法によれば、従来の製造設備および接着剤を使用したままで、接着剤の安定性を低下させることな乾燥機

く、エージング工程の省略もしくは短縮が可能となる。

溶融PE［2］押出ラミネートでの性能

コーター（1）硬化促進効果
接着剤

図１

ラミネート製品

基材

エージング不要 PE を用いて成形した押出ラミネー
トフィルムを常温（23℃）および 40℃で保管した場

押出ラミネート成形機の模式図

合の、ラミネート後経過時間とヒートシール強度の関係を図４に示す。なお、本報ではヒートシール強度を接着剤硬化の程度の指標として使用する。接着剤の硬乾燥機化が不十分な場合には、基材／ PE 層間の剥離強度のコーター低下と連動してヒートシール強度も低下するためである。
接着剤

図２

基材

ラミネート製品

PEフィルムドライラミネート成形機の模式図

エージング不要 PE を使用した場合、40℃保管（従来のエージング条件）における硬化時間が通常のLDPE と比較して大幅に短縮する。さらに、エージン

TOSOH Research & Technology Review Vol.57（2013）

46

硬化促進化合物

エージング不要PE

接着剤

エージング不要PE
使用ラミネート基材

PE
接着剤

通常のラミネート

基材
ラミネート前ラミネート直後

エージング不要PEの作用機構

ヒートシール強度［N／15mm］

図３100（2）接着剤の種類による影響

80

レードによって原料の組成や配合比率が異なるため、市販されているラミネート用接着剤はメーカーやグその硬化の挙動も異なる。組成の異なる市販押出ラミ

60

ネート用接着剤 3 銘柄（表１）について、エージング不要 PE の効果を評価した。

40

エージング不要 PE はいずれの接着剤に対しても、常温（23℃）での硬化時間が通常の LDPE を使用してLDPE 40℃保管
エージング不要PE 40℃保管
エージング不要PE 23℃保管

200051040℃で保管した場合の硬化時間よりも短くなる。よってエージング不要 PE の使用により、接着剤の銘柄に15よらずエージング工程を省略もしくは大幅に短縮する

ラミネート後経過時間［h］

図４

数時間後ことができる（表２）。

ラミネート後経過時間とヒートシール強度の関係（23℃保管）（3）低温保管の影響

試料構成：ナイロン25μm／接着剤／PE20μm／LLDPE50μm
試料成形温度：340℃
接着剤：芳香族系ポリウレタン接着剤

一般に、低温環境下では接着剤の硬化反応速度が遅グを行わずに常温（23℃）で保管した場合も通常の

表１

評価に使用した押出ラミネート用接着剤

LDPE を使用して 40℃で保管した場合よりも硬化時間組成が短くなる。よって、エージング不要 PE を使用する
AC1
AC2AC3ことで、エージング工程を省略もしくは大幅に短縮することが可能である。

表２
接着剤

主剤
ポリエステル系
ポリエステル系
ポリエステル系

各接着剤の硬化時間
PE

硬化時間［h］23℃保管 40℃保管LDPE
9623AC1（芳香族系）
エージング不要 PE
144AC2LDPE＞9690（脂肪族系）
エージング不要 PE
397AC3LDPE
218（芳香族系＋脂肪族系） エージング不要 PE
64
硬化時間：ヒートシール強度が 70N ／ 15mm に達するまでの時間
試料構成：ナイロン 25μm ／接着剤／ PE20μm ／ LLDPE50μm
試料成形温度：340℃

硬化剤
芳香族系
脂肪族系
芳香族系＋脂肪族系

東ソー研究・技術報告表３

第 57 巻（2013）47

押出ラミネート法とドライラミネート法の比較

製膜時の樹脂温度
製膜からラミネートまでの時間
ラミネート時の樹脂温度
フィルム厚み接着剤塗布温度
接着剤塗布量押出ラミネート270−320℃
同時
250−300℃
15−20μm
常温0.1−0.5g ／ m2

ドライラミネート
160−180℃
1 日−半年
常温−50℃
30−150μm常温−80℃
1.0−5.0g ／ m2

くなり硬化までの時間が長くなる。エージング工程をング時の熱に由来するフィルムの収縮が主な原因であ省略した場合、ラミネートフィルムは温度管理をされる。エージングを行わすフィルムの収縮を抑制するこていない環境で保管されることになり、特に冬季にはとで、ラミネート製品のロス低減が期待できる。

気温が低い状態で保管されることが想定される。低温

また、スリップ剤や帯電防止剤などフィルム表面保管時のエージング不要 PE の効果を評価した結果をへ移行して効果を発現する添加剤を配合する場合は、図５に示す。

エージング後にこれらの添加剤の効果が消失してしエージング不要 PE は、ラミネート後に 5℃の環境まうことがあったが、これはエージングによって添加で保管しても、通常の LDPE をラミネート後に 40℃剤が接着剤層に移行してしまうことが原因と推定されで保管した場合と遜色ない接着剤硬化速度を有する。

る。エージングの省略によって安定した添加剤効果のしたがってエージング不要 PE を使用することで冬季発現が期待できる。

でもエージング工程が省略できる可能性がある。なお、想定される低温保管条件での硬化促進効果を事前に十［3］ドライラミネートでの性能
ドライラミネート法は製造方法の点で、押出ラミ分確認した上で、使用することが望ましい。

ネート法よりもラミネート時の PE 温度が低い、接着剤の塗布量が多い、などの点が異なる（表３）。その（4）その他の効果
エージング不要 PE を使用してエージング工程を省ため、ドライラミネート法にエージング不要 PE を使略することにより、ラミネートフィルムの品質におい用した場合、押出ラミネート法よりも硬化促進化合物てもメリットを生じる。の移動速度が低く接着剤に行き渡りにくいことから、例えば、ラミネートフィルムのカールやラミネート硬化促進効果は若干小さくなる傾向がある。

フィルムロールの巻き締まりによるシワは製袋等の二したがって、ドライラミネート法でエージング不要次加工におけるロスの要因であるが、これらはエージPE を使用する場合には、十分な予備検討を行うことが望ましい。

ヒートシール強度［N／15mm］

80

3．ま と め60

本報で紹介したエージング不要 PE を使用してラミネートを行うことで、エージング工程の省略もしくは40短縮が可能である。

200

エージング工程を省略した場合には、エージングにLDPE 40℃保管
LDPE 5℃保管
エージング不要PE 5℃保管
02040

60

かかる設備費やユーティリティが不要となるためにコストダウンとなる。またエージングを行う場合でも、
80

ラミネート後経過時間［h］

図５

ラミネート後経過時間とヒートシール強度の関係（5℃保管）
試料構成：ナイロン15μm／接着剤／PE20μm／LLDPE50μm
試料成形温度：340℃
接着剤：芳香族系ポリウレタン接着剤

エージング時間の削減によってラミネート製品納期の短縮を図ることが可能となり、生産効率の向上が期待できる。