低分子ポリ酸と低分子ポリオールを基本原料としてプレポリマーを調製することにより、新しいタイプのポリウレタン接着剤を調製した。鎖延長プロセスにおいて、ハイパーブランチポリマーとHDI三量体がポリウレタン構造に導入された。試験結果から、本研究で調製した接着剤は適切な粘度、長い接着ディスク寿命、室温での速硬化性、優れた接着性、ヒートシール強度、熱安定性を有することが示された。

複合フレキシブル包装は、美しい外観、幅広い応用範囲、輸送の利便性、そして包装コストの低さといった利点を有しています。導入以来、食品、医薬品、日用化学品、エレクトロニクスなどの業界で広く利用され、消費者に深く愛されています。複合フレキシブル包装の性能は、フィルム材質だけでなく、複合接着剤の性能にも大きく左右されます。ポリウレタン系接着剤は、高い接着強度、優れた調整性、衛生安全など、多くの利点を有しており、現在、複合フレキシブル包装を支える主流の接着剤となっており、大手接着剤メーカーの研究の焦点となっています。

高温エージングは​​、フレキシブル包装の製造において不可欠なプロセスです。「カーボンピーク」と「カーボンニュートラル」という国家政策目標を背景に、グリーン環境保護、低炭素排出削減、高効率・省エネは各界の発展目標となっています。エージング温度とエージング時間は、複合フィルムの剥離強度にプラスの影響を与えます。理論的には、エージング温度が高く、エージング時間が長いほど、反応完了率が高く、硬化効果も向上します。実際の生産応用プロセスでは、エージング温度を下げ、エージング時間を短縮できれば、エージングを必要とせず、機械を停止させた後にスリットや袋詰めを行うのが最善です。これにより、グリーン環境保護と低炭素排出削減の目標を達成できるだけでなく、生産コストを節約し、生産効率を向上させることができます。

この研究は、製造中および使用中に適切な粘度と接着ディスク寿命を持ち、低温条件下で、できれば高温にならずに急速に硬化し、複合フレキシブル包装のさまざまな指標の性能に影響を与えない、新しいタイプのポリウレタン接着剤を合成することを目的としています。

1.1 実験材料 アジピン酸、セバシン酸、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、TDI、HDIトリマー、実験室で作製したハイパーブランチポリマー、酢酸エチル、ポリエチレンフィルム（PE）、ポリエステルフィルム（PET）、アルミホイル（AL）。
1.2 実験装置 デスクトップ電気恒温空気乾燥炉：DHG-9203A、上海易衡科学計測有限公司；回転粘度計：NDJ-79、上海人和科技有限公司；万能引張試験機：XLW、Labthink；熱重量分析装置：TG209、NETZSCH、ドイツ；ヒートシール試験装置：SKZ1017A、済南清強電気機械有限公司
1.3 合成方法
1) プレポリマーの製造：四つ口フラスコを完全に乾燥させ、窒素を流通させた後、計量した小分子ポリオールとポリ酸を四つ口フラスコに加え、撹拌を開始する。設定温度に達し、水出力が理論水出力に近づいたら、一定量のサンプルを採取して酸価試験を行う。酸価が20mg/g以下になったら、次の反応ステップを開始する。100×10-6定量触媒を加え、真空テールパイプを接続して真空ポンプを始動し、真空度でアルコール出力速度を制御する。実際のアルコール出力が理論アルコール出力に近づいたら、一定量のサンプルを採取して水酸基価試験を行い、水酸基価が設計要件を満たしたら反応を終了する。得られたポリウレタンプレポリマーは、スタンバイ用に包装する。
2) 溶剤型ポリウレタン接着剤の製造：計量したポリウレタンプレポリマーとエチルエステルを四つ口フラスコに加え、加熱しながら攪拌して均一に分散させ、計量したTDIを四つ口フラスコに加え、1時間保温した後、実験室で自家製のハイパーブランチポリマーを加え、2時間反応を続け、HDIトリマーを四つ口フラスコにゆっくりと滴下し、2時間保温した後、サンプルを採取してNCO含有量を検査し、冷却してNCO含有量が合格したら材料を包装用に出荷します。
3) ドライラミネート：酢酸エチル、主剤、硬化剤を一定の割合で混合し、均一に撹拌した後、ドライラミネート機に塗布してサンプルを作製します。

1.4 テストの特性
1) 粘度：回転粘度計を使用し、GB/T 2794-1995 接着剤の粘度試験方法を参照します。
2) T型剥離強度：GB/T 8808-1998剥離強度試験方法に準拠し、万能引張試験機で試験した。
3) ヒートシール強度：まずヒートシール試験機を使用してヒートシールを行い、次に万能引張試験機を使用して試験します。GB/T 22638.7-2016 ヒートシール強度試験方法を参照してください。
4) 熱重量分析（TGA）：加熱速度10℃/分、試験温度範囲50～600℃の熱重量分析装置を使用して試験を実施した。

2.1混合反応時間による粘度の変化接着剤の粘度とゴムディスクの寿命は、製品の製造プロセスにおける重要な指標です。接着剤の粘度が高すぎると、塗布する接着剤の量が多すぎて、複合フィルムの外観やコーティングコストに影響を与えます。粘度が低すぎると、塗布する接着剤の量が少なくなりすぎて、インクが効果的に浸透できず、複合フィルムの外観や接着性能にも影響を与えます。ゴムディスクの寿命が短すぎると、接着剤タンクに貯蔵されている接着剤の粘度が急速に上昇し、接着剤をスムーズに塗布できず、ゴムローラーの清掃が容易ではありません。ゴムディスクの寿命が長すぎると、複合材料の初期の接着外観や接着性能に影響を与え、硬化速度にも影響を与え、製品の生産効率に影響を与えます。

適切な粘度管理と接着ディスクの寿命は、接着剤を有効に活用するための重要なパラメータです。製造経験に基づき、主剤、酢酸エチル、硬化剤を適切なR値と粘度に調整し、フィルムに糊を塗布せずにゴムローラーで接着剤タンクに圧延します。粘度試験のために、異なる時間間隔で接着剤サンプルを採取します。適切な粘度、適切な接着ディスクの寿命、そして低温条件下での迅速な硬化は、溶剤系ポリウレタン接着剤が製造および使用中に追求する重要な目標です。

2.2 エージング温度が剥離強度に与える影響 エージング工程は、フレキシブル包装において最も重要で、時間とエネルギーを大量に消費し、多くのスペースを必要とする工程です。製品の生産速度に影響を与えるだけでなく、さらに重要なのは、複合フレキシブル包装の外観と接着性能に影響を与えることです。政府の「カーボンピーク」と「カーボンニュートラル」という目標と激しい市場競争に直面している中、低温エージングと急速硬化は、低エネルギー消費、グリーン生産、高効率生産を実現する効果的な方法です。

PET/AL/PE複合フィルムを室温、40℃、50℃、60℃でエージングした。室温では、内層AL/PE複合構造の剥離強度は12時間エージング後も安定しており、硬化はほぼ完了していた。一方、室温では、外層PET/AL高バリア複合構造の剥離強度は12時間エージング後もほぼ安定しており、高バリアフィルム材料がポリウレタン接着剤の硬化に影響を与えることが示された。40℃、50℃、60℃の硬化温度条件を比較しても、硬化速度に明らかな差は見られなかった。

現在市場で主流の溶剤型ポリウレタン接着剤と比較すると、高温エージング時間は一般的に48時間以上である。本研究のポリウレタン接着剤は、基本的に室温で12時間で高バリア構造の硬化を完了することができる。開発した接着剤は速硬化機能を有する。自家製ハイパーブランチポリマーと多官能イソシアネートを接着剤に導入することで、外層複合構造や内層複合構造に関わらず、室温条件下での剥離強度は高温エージング条件下での剥離強度と大きな差がなく、開発した接着剤は速硬化機能だけでなく、高温に依存せずに速硬化する機能も備えていることがわかる。

2.3 老化温度がヒートシール強度に与える影響 材料のヒートシール特性と実際のヒートシール効果は、ヒートシール装置、材料自体の物理的および化学的性能パラメータ、ヒートシール時間、ヒートシール圧力、ヒートシール温度など、多くの要因によって影響を受けます。実際のニーズと経験に応じて、適切なヒートシールプロセスとパラメータが固定され、複合後の複合フィルムのヒートシール強度テストが実行されます。

複合フィルムが機械から出た直後は、ヒートシール強度がわずか17 N /（15 mm）と比較的低く、接着剤が固化し始めたばかりで、十分な接着力を発揮できません。このときにテストした強度はPEフィルムのヒートシール強度であり、エージング時間が長くなるにつれて、ヒートシール強度は急激に増加します。12時間エージング後のヒートシール強度は、24時間後および48時間後のものと基本的に同じであり、硬化が基本的に12時間で完了し、異なるフィルムに十分な接着力を提供し、ヒートシール強度が向上したことを示しています。異なる温度でのヒートシール強度の変化曲線から、同じエージング時間条件下では、室温エージングと40、50、60℃の条件でヒートシール強度に大きな差がないことがわかります。室温でのエージングは​​、高温エージングの効果を完全に達成できます。この開発の接着剤で複合されたフレキシブル包装構造は、高温エージング条件下でも良好なヒートシール強度を備えています。

2.4 硬化フィルムの熱安定性 フレキシブル包装材の使用においては、ヒートシールと製袋工程が必須です。フィルム素材自体の熱安定性に加え、硬化ポリウレタンフィルムの熱安定性が、完成したフレキシブル包装材の性能と外観を決定づけます。本研究では、熱重量分析（TGA）法を用いて、硬化ポリウレタンフィルムの熱安定性を分析します。

硬化ポリウレタンフィルムは、試験温度で2つの明らかな重量減少ピークを示し、これはハードセグメントとソフトセグメントの熱分解に対応しています。ソフトセグメントの熱分解温度は比較的高く、264℃で熱重量減少が発生し始めます。この温度では、現在のソフト包装ヒートシール工程の温度要件を満たすことができ、自動包装または充填、長距離コンテナ輸送、使用プロセスの温度要件を満たすことができます。ハードセグメントの熱分解温度はさらに高く、347℃に達します。開発された高温硬化フリー接着剤は、良好な熱安定性を備えています。鉄鋼スラグを含むAC-13アスファルト混合物は2.1％増加しました。

3) 鉄鋼スラグ含有量が100%、すなわち4.75～9.5mmの単一粒子が石灰石を完全に置換した場合、アスファルト混合物の残留安定度は85.6%となり、鉄鋼スラグを含まないAC-13アスファルト混合物より0.5%高くなります。また、割裂強度比は80.8%となり、鉄鋼スラグを含まないAC-13アスファルト混合物より0.5%高くなります。適量の鉄鋼スラグを添加することで、AC-13鉄鋼スラグアスファルト混合物の残留安定性と割裂強度比を効果的に向上させ、アスファルト混合物の耐水性を効果的に向上させることができます。

1)通常の使用条件下では、自家製ハイパーブランチポリマーと多官能ポリイソシアネートを導入して製造された溶剤型ポリウレタン接着剤の初期粘度は約1500mPa·sで、良好な粘度を有しています。接着剤ディスクの寿命は60分に達し、フレキシブル包装会社の生産プロセスにおける動作時間要件を完全に満たすことができます。

2)剥離強度とヒートシール強度から、調製した接着剤は室温で速やかに硬化することがわかります。室温と40℃、50℃、60℃での硬化速度に大きな差はなく、接着強度にも大きな差はありません。この接着剤は高温にすることなく完全に硬化し、速硬化性があります。

3) TGA 分析により、接着剤は優れた熱安定性を備えており、製造、輸送、使用中の温度要件を満たすことができることが示されました。