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し、新しいタイプのポリウレタン接着剤を開発した。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トリマーをポリウレタン構造に導入した。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、室温での迅速な硬化性、優れた接着特性、ヒートシール強度、および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、幅広い用途、便利な輸送、低コスト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、電子機器などの業界で広く使用され、消費者に広く愛用されています。複合フレキシブル包装の性能は、フィルム材料だけでなく、複合接着剤の性能にも左右されます。ポリウレタン系接着剤は、高い接着強度、優れた調整性、衛生性、安全性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の主流の支持接着剤として、主要な接着剤メーカーの研究開発の焦点となっています。

高温老化は、軟包装材の製造において不可欠な工程です。「炭素ピーク」と「カーボンニュートラル」という国家政策目標のもと、環境に配慮した環境保護、低炭素排出削減、高効率・省エネルギーは、あらゆる分野における発展目標となっています。老化温度と老化時間は、複合フィルムの剥離強度に正の影響を与えます。理論的には、老化温度が高く、老化時間が長いほど、反応完了率が高くなり、硬化効果も向上します。実際の製造工程では、老化温度を下げ、老化時間を短縮できる場合は、老化処理を省略し、機械停止後にスリット加工と袋詰めを行うのが最善です。これにより、環境に配慮した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、生産コストを削減し、生産効率を向上させることができます。

本研究は、製造および使用時に適切な粘度と接着ディスク寿命を有し、低温条件下（好ましくは高温を必要とせず）で迅速に硬化し、複合フレキシブル包装の各種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る。

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三量体、実験室で合成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）、アルミ箔（AL）。
1.2 実験機器 卓上型電気定温空気乾燥オーブン：DHG-9203A、上海宜恒科学機器有限公司製；回転式粘度計：NDJ-79、上海仁和科意有限公司製；万能引張試験機：XLW、Labthink製；熱重量分析装置：TG209、NETZSCH社製、ドイツ；ヒートシール試験機：SKZ1017A、済南青強機電有限公司製。
1.3 合成方法
1) プレポリマーの調製：四つ口フラスコを十分に乾燥させ、窒素ガスを通気した後、計量した低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。温度が設定温度に達し、水分の産出量が理論上の水分の産出量に近づいたら、一定量のサンプルを採取して酸価を測定する。酸価が20 mg/g以下になったら、次の反応工程を開始する。100×10⁻⁶ 量の触媒を加え、真空排気管を接続して真空ポンプを始動し、真空度によってアルコールの産出量を制御する。実際のアルコールの産出量が理論上のアルコールの産出量に近づいたら、一定量のサンプルを採取して水酸基価を測定し、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、使用準備のために包装する。
2) 溶剤系ポリウレタン接着剤の調製：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入れ、加熱して攪拌して均一に分散させ、次に計量したTDIを四つ口フラスコに入れ、1.0時間保温し、次に実験室で自家製ハイパーブランチポリマーを加えて2.0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、2.0時間保温し、サンプルを採取してNCO含有量をテストし、冷却してNCO含有量が基準を満たしたら包装用の材料を放出します。
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、均一に攪拌した後、ドライラミネート機でサンプルを塗布して準備します。

1.4 試験特性評価
1) 粘度：回転式粘度計を使用し、GB/T 2794-1995 接着剤の粘度試験方法を参照する。
2) T剥離強度：GB/T 8808-1998剥離強度試験方法を参照し、万能引張試験機を使用して試験した。
3) ヒートシール強度：まずヒートシールテスター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テストします。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）：熱重量分析装置を用いて、加熱速度10℃/分、試験温度範囲50～600℃で試験を実施した。

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くなり、複合フィルムの外観とコーティングコストに影響します。粘度が低すぎると、塗布する接着剤の量が少なくなり、インクが効果的に浸透せず、複合フィルムの外観と接着性能にも影響します。ゴムディスクの寿命が短すぎると、接着剤タンクに保管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、ゴムローラーの洗浄も困難になります。ゴムディスクの寿命が長すぎると、複合材料の初期接着外観と接着性能に影響し、硬化速度にも影響し、製品の生産効率に影響します。

接着剤の適切な粘度制御と接着ディスクの寿命は、接着剤を良好に使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、フィルムに接着剤を塗布せずにゴムローラーで接着剤タンク内で転圧します。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、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の製造および使用において追求される重要な目標です。

2.2 老化温度が剥離強度に及ぼす影響 老化プロセスは、フレキシブル包装において最も重要で、時間とエネルギーとスペースを要するプロセスです。製品の生産速度に影響を与えるだけでなく、より重要なことに、複合フレキシブル包装の外観と接着性能にも影響を与えます。政府の「炭素ピーク」と「カーボンニュートラル」の目標と激しい市場競争に直面し、低温老化と急速硬化は、低エネルギー消費、グリーン生産、効率的な生産を実現するための効果的な方法です。

PET/AL/PE複合フィルムを室温および40℃、50℃、60℃でエージングした。室温では、内層の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。室温では、外層の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すると、硬化速度に明らかな違いは見られなかった。

現在の市場で主流となっている溶剤系ポリウレタン接着剤と比較すると、高温老化時間は一般的に48時間以上かかる。本研究のポリウレタン接着剤は、室温で12時間以内に高バリア構造の硬化をほぼ完了できる。開発された接着剤は、急速硬化機能を有する。接着剤に自家製のハイパーブランチポリマーと多官能性イソシアネートを導入することで、外層複合構造でも内層複合構造でも、室温条件下での剥離強度は高温老化条件下での剥離強度とほとんど変わらない。これは、開発された接着剤が急速硬化機能を有するだけでなく、高温を用いなくても急速硬化機能を有することを示している。

2.3 経時変化温度がヒートシール強度に及ぼす影響 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基づいて、合理的なヒートシールプロセスとパラメータを決定し、複合化後の複合フィルムのヒートシール強度試験を実施します。

複合フィルムが機械から出た直後は、ヒートシール強度は比較的低く、17 N/(15 mm) に過ぎません。この時点では、接着剤が固化し始めたばかりで、十分な接着力を提供できません。この時点で測定された強度は、PE フィルムのヒートシール強度です。エージング時間の増加に伴い、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 時間後とほぼ同じであり、12 時間で硬化がほぼ完了し、異なるフィルムに対して十分な接着力が得られ、結果としてヒートシール強度が増加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では、室温エージングと 40、50、60 ℃ 条件での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実現できます。この開発された接着剤で複合化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良好なヒートシール強度を有します。

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、ヒートシールや製袋が必要となる。フィルム材料自体の熱安定性に加えて、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左右する。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する。

硬化ポリウレタンフィルムは、試験温度で2つの明確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℃で熱による重量減少が始まります。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し、自動包装または充填、長距離コンテナ輸送、および使用工程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不要接着剤は、優れた熱安定性を有しています。鋼滓を含むAC-13アスファルト混合物は2.1%増加しました。

3) 製鋼スラグ含有量が100%に達したとき、すなわち、4.75～9.5mmの単一粒径が石灰石を完全に置き換えたとき、アスファルト混合物の残留安定性値は85.6%となり、製鋼スラグを含まないAC-13アスファルト混合物よりも0.5%高くなります。また、引裂強度比は80.8%となり、製鋼スラグを含まないAC-13アスファルト混合物よりも0.5%高くなります。適切な量の製鋼スラグを添加することで、AC-13製鋼スラグアスファルト混合物の残留安定性と引裂強度比を効果的に向上させることができ、アスファルト混合物の耐水性も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、自家製のハイパーブランチポリマーと多官能性ポリイソシアネートを導入して調製した溶剤系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。接着ディスクの寿命は60分に達し、製造工程におけるフレキシブルパッケージング企業の稼働時間要件を十分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る。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ない。この接着剤は高温を必要とせず、速やかに完全に硬化させることができる。

3) TGA分析の結果、この接着剤は優れた熱安定性を持ち、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。