JP2000062108A - ガスバリアフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高湿度条件下でも高いバリア性を維持し、食
品、医薬品、電子部材、電子機器などが、酸素や水蒸気
などによって変質や劣化するのを抑制する包装用フィル
ムとしても好適であり、加工適性や保存適性に優れてい
るガスバリアフィルムを提供する。 【解決手段】 プラスティックフィルムやセラミック蒸
着プラスティックフィルムなどの基材の少なくとも片面
に、好ましくはアイソタクティシティが５０％以上９５
％以下であるアイソタクティック性ポリビニルアルコー
ルおよびモンモリロナイトなどの無機層状化合物を主成
分とする混合物より形成された複合被膜層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスバリアフィルム
に関するものであり、さらに詳しくは、食品、医薬品、
電子部材、電子機器などの変質や劣化を抑制する包装用
フィルムとしても好適なガスバリアフィルムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】包装材料には種々の機能が要求される。
その中でも、内容物保護性は最も重要な機能である。内
容物の劣化および変質は主に酸素、水分、光、熱などの
影響により促進される。とりわけ、酸素および水分の影
響が大きい。従って、それらを遮断することが、内容物
保護性を考える上で重要であり、すなわち、ガスバリア
フィルムの存在が要求される。また、今日のように嗜好
性が多様化したり、添加剤が規制されるなどの状況下で
は外部からの遮断のみならず、不活性ガス充填包装や、
風味、香気の退化防止など、内部から風味や香気などが
透過するのも遮断する必要がある。

【０００３】しかしながら、一般的にプラスチックフィ
ルムはガスバリア性に乏しく、単独で用いる場合には、
一部用途を除いては要求を満たすものがない。そこで、
他のガスバリア性に優れた層を積層することによって、
ガスバリアフィルムを作成する方法が採られていること
が多い。

【０００４】ポリビニルアルコールを成分に含む層を有
したフィルムは、乾燥状態では樹脂が結晶性に富み酸素
バリア性に優れることが知られているが、高湿条件下で
は結晶性が低下するため、バリア性が著しく低下するこ
とが問題である。その問題点を改善するために種々の方
法が考案されている。非水酸基系バリアフィルムとし
て、ポリ塩化ビニリデン層を設けたガスバリアフィルム
なども実用化されているが、廃棄処理時に有害なダイオ
キシンを発生する欠点がある。また、ポリビニルアルコ
ールの耐水性を向上させるために、ポリビニルアルコー
ル中にエチレンユニットを導入した（ビニルアルコール
／エチレン）共重合体などの成果も知られている。

【０００５】近年、ポリビニルアルコールと層状化合物
との複合膜を作製する方法が考えられており（特開平７
−４１６８５号公報、特開平７−３３９０９号公報、特
開平７−２５１４７５号公報など）、その効果も知られ
ているが、その湿度に対する耐性は未だ十分であるとは
いえない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ポリビニルアルコール
を成分に含む従来のガスバリアフィルムは高湿状態で、
そのバリア性が著しく低下する欠点があった。本発明の
目的は、高湿度条件下でも従来のガスバリアフィルムよ
りも高いバリア性を維持するガスバリアフィルムであっ
て、食品、医薬品、電子部材、電子機器などが、酸素や
水蒸気などによって変質や劣化したりすることを抑制す
る包装用フィルムとしても好適であり、加工適性や保存
適性に優れているガスバリアフィルムを提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、プラスティックフィ
ルムなどの基材の少なくとも片面に、アイソタクティッ
ク性ポリビニルアルコールに特定の無機化合物を配合し
た混合物から形成された複合被膜層を設けることにより
目的を達成できることを見出し、本発明を成すに到っ
た。

【０００８】すなわち、上記課題を解決するための請求
項１の発明は、基材の少なくとも片面に、アイソタクテ
ィック性ポリビニルアルコールおよび無機層状化合物を
主成分とする混合物より形成された複合被膜層を設けた
ことを特徴とするガスバリアフィルムである。

【０００９】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
のガスバリアフィルムにおいて、アイソタクティック性
ポリビニルアルコールのアイソタクティシティが５０％
以上９５％以下であることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項３の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載のガスバリアフィルムにおいて、前記
複合被膜層中のアイソタクティック性ポリビニルアルコ
ール（Ａ）と無機層状化合物（Ｂ）との比（重量比）が
（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９９／１であることを特
徴とする。

【００１１】本発明の請求項４の発明は、請求項１から
請求項３のいずれかに記載のガスバリアフィルムにおい
て、前記基材がプラスチックフィルムまたはそれにセラ
ミック蒸着層を設けたセラミック蒸着フィルムであるこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項５の発明は、請求項４記載
のガスバリアフィルムにおいて、前記セラミックが、酸
化珪素系セラミック、酸化アルミニウム系セラミックお
よび酸化チタン系セラミックからなる群から選択される
少なくとも１つのセラミックであることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項６の発明は、請求項１から
請求項５のいずれかに記載のガスバリアフィルムにおい
て、前記複合被膜層中に、さらに金属アルコキシドの加
水分解物が含まれていることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項７の発明は、請求項６記載
のガスバリアフィルムにおいて、前記金属アルコキシド
を形成する金属が、珪素、アルミニウム、またはチタン
から選択される少なくとも１つの金属であることを特徴
とする。

【００１５】本発明の請求項８の発明は、請求項１から
請求項７のいずれかに記載のガスバリアフィルムにおい
て、前記無機層状化合物がモンモリロナイトであること
を特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明において用いるアイソタクティック性ポリ
ビニルアルコールのアイソタクティシティは、微視的に
は学術的な一般的定義に準ずるが、巨視的には統計的に
５０％以上のアイソタクティシティを有していればよい
ものとする。なお、アイソタクティシティの定量に関し
ては、Ｘ線回折法、赤外線吸収スペクトル法、高分解能
核磁気共鳴法などの公知の方法で可能である。

【００１７】本発明において用いるアイソタクティック
性ポリビニルアルコールのアイソタクティシティは、５
０％以上９５％以下、望ましくは、５２％以上９５％以
下がよいが、これに限定されるものではない。ここで、
アイソタクティシティが５０％未満であると高湿状態で
の結晶性が従来のポリビニルアルコールと大差がなく、
また９５％を超えるものは不都合はないが合成上実際的
ではない。

【００１８】本発明において用いる無機層状化合物とし
ては、無機層状化合物であれば特に限定されるものでは
なく、例えば、カルコゲナイト、プニクタイト、遷移金
属酸化物やハロゲン化物などを挙げることができる。し
かし、膨潤性、複合体形成などの化学的活性が高いもの
として、スメクタイト、ヘクトライト、サポナイト、雲
母、モンモリロナイトなどの粘土鉱物、あるいは亜鉛燐
酸塩、コバルト燐酸塩、酸化バナジウム塩、アルミニウ
ム燐酸塩、バナジウム燐酸塩、オキソバナジウム燐酸
塩、ビスホスホン酸亜鉛などの金属塩などの無機層状化
合物が好ましく使用できる。

【００１９】本発明においては、アイソタクティック性
ポリビニルアルコール（Ａ）と無機層状化合物（Ｂ）と
の比（重量比）が（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９９／
１であることが好ましい。（Ａ）／（Ｂ）が１０／９０
未満であると形成された膜の安定性が低下し、また９９
／１を超えると、アイソタクティック性ポリビニルアル
コールに対する無機層状化合物の作用が十分でなく、高
湿度においてバリア性が優れない。

【００２０】本発明においては、基材と複合膜層との間
の密着性を向上させるために、下引層を設けてもよい。
また、この下引層の成分にイミン、ウレタンなどを含む
ことが望ましいが、勿論、これらに限定されるものでは
ない。

【００２１】本発明において用いる基材は特に限定され
ず、ポリオレフィン、ナイロン、ポリエステルなどの公
知のプラスティックフィルムやセラミック蒸着フィルム
を用途に応じて適宜用いることができる。また、基材に
セラミック蒸着フィルムを用いる場合、セラミックの種
類は特に限定されないが、扱い易さ、経済性を考慮し
て、酸化珪素系セラミック、酸化アルミニウム系セラミ
ック、酸化チタン系セラミック、これらの２種以上の混
合物などが好適である。蒸着方法は真空蒸着法、スパッ
タリング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ法）などが挙
げられるが、勿論、これに限定されるものではない。

【００２２】本発明においてアイソタクティック性ポリ
ビニルアルコールおよび無機層状化合物を主成分とする
混合物を用いて複合被膜層を形成する方法は特に限定さ
れるものではない。例えば、コート法を用いることがで
き、コート法としてはディッピング法、ロールコート
法、スクリーン印刷法、スプレー法などの公知の塗工法
を用いることができる。基材上に前記混合物を塗布した
後、次いでこれを乾燥させることににより、基材上に複
合被膜層を形成できる。

【００２３】ここで、複合被膜層を基材の片面に形成す
る場合には、乾燥後の複合被膜層の厚さが、約０．０１
〜１００μｍとなるようにコーティングすることが好ま
しく、さらに望ましくは０．０１〜５０μｍとなるよう
にコーティングする。約０．０１μｍ未満では塗膜が形
成されにくく、また、形成されても不安定である。逆に
約１００μｍを超えて厚すぎる場合には不経済である。

【００２４】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を更
に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限さ
れるものではない。 （実施例１〜３）表１に示した配合割合（重量比）にな
るようにモンモリロナイトとアイソタクティックポリビ
ニルアルコール（アイソタクティシティ６２％）を容器
に投入し、続いて総固形分含量が３．５％になるように
水を加えた。混合に際しては、１００℃以下に加熱しな
がら攪拌を行っってコーティング剤を調整した。ウレタ
ン系の下引層を設けた厚さ２０μｍの２軸延伸ポリプロ
ピレンフィルムを基材とした。コーティング剤をグラビ
アコーターを用いて基材上に塗工し、１００℃のオーブ
ンに通して乾燥させ、乾燥膜厚０．３μｍの複合被膜層
を形成したガスバリアフィルムを作った。得られた各ガ
スバリアフィルムを４０℃、９０ＲＨ％の雰囲気化に１
ヶ月保存し、保存前後の（１）酸素透過度、および
（２）水蒸気透過度を次の測定方法で測定した。測定結
果を表１に示す。

【００２５】測定方法： （１）酸素透過度 酸素透過度測定装置（モダンコントロール社製、ＯＸＴ
ＲＡＮ １０／４０Ａ）を用いて、３０℃、・７０ＲＨ
％雰囲気下および３０℃・１００ＲＨ％雰囲気下で測定
した。 （２）水蒸気透過度 水蒸気透過度測定装置（モダンコントロール社製、ＰＥ
ＲＭＡＴＲＡＮＷ６）を用いて、４０℃、・９０ＲＨ％
雰囲気下および４０℃・１００ＲＨ％雰囲気下で測定し
た。

【００２６】（比較例１〜３）表１に示したように、ア
イソタクティックポリビニルアルコールに変えて、一般
のポリビニルアルコール（従来型ＰＶＡ）を用いた以外
は実施例１〜３と同様にしてガスバリアフィルムを作成
した。得られた各ガスバリアフィルムを４０℃、９０Ｒ
Ｈ％の雰囲気化に１ヶ月保存し、実施例１〜３と同様に
して保存前後の（１）酸素透過度、および（２）水蒸気
透過度を測定した。測定結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１からアイソタクティックポリビニルア
ルコールと無機層状化合物を一定の比率で混合した混合
物を用いた実施例１〜３のガスバリアフィルムは、従来
のポリビニルアルコールを用いた比較例１〜３のガスバ
リアフィルムよりも、高湿度条件下においても高ガスバ
リア性が維持され、ガスバリア性が良好であることが判
る。

【００２９】（実施例４〜６）表２に示した配合比（重
量比）で、モンモリロナイトとアイソタクティックポリ
ビニルアルコール（アイソタクティシティ６２％）以外
にテトラエトキシシラン加水分解物を添加したこと以外
は実施例１〜３と同様にしてガスバリアフィルムを作成
した。得られた各ガスバリアフィルムを４０℃、９０Ｒ
Ｈ％の雰囲気化に１ヶ月保存し、実施例１〜３と同様に
して保存前後の（１）酸素透過度、および（２）水蒸気
透過度を測定した。測定結果を表２に示す。

【００３０】（比較例４〜６）表２に示すように、アイ
ソタクティックポリビニルアルコールに変えて、一般の
ポリビニルアルコール（従来型ＰＶＡ）を用いた以外は
実施例４〜６と同様にしてガスバリアフィルムを作成し
た。得られた各ガスバリアフィルムを４０℃、９０ＲＨ
％の雰囲気化に１ヶ月保存し、実施例１〜３と同様にし
て保存前後の（１）酸素透過度、および（２）水蒸気透
過度を測定した。測定結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２からアイソタクティックポリビニルア
ルコール、無機層状化合物および金属アルコキシドの加
水分解物を混合した混合物を用いた実施例４〜６のガス
バリアフィルムは、従来のポリビニルアルコールを用い
た比較例４〜６のガスバリアフィルムよりも、高湿度条
件下においても高ガスバリア性が維持され、ガスバリア
性が良好であることが判る。

【００３３】（実施例７）厚さ１２μｍのポリエチレン
テレフタレートフィルムを蒸着基材とし、そして金属ア
ルミニウムを蒸着材料とし、電子ビーム加熱方式の巻き
取り式蒸着装置を用いて、酸素を導入しながら蒸着基材
上にアルミニウムを酸素雰囲気下で反応蒸着させ、酸化
アルミニウム蒸着フィルムを作成した。得られた酸化ア
ルミニウム蒸着フィルムを基材としてこの上に実施例１
と同様にして複合被膜層を形成し、さらにその上にポリ
オールイソシアネート系接着剤を用いて未延伸ポリプロ
ピレン（厚さ３０μｍ）を接着し、ガスバリアフィルム
を作成した。得られたガスバリアフィルムを引張強度試
験機（Ｏｒｉｅｎｔｅｃ社製ＴｅｎｓｉｌｏｎＲＴＣ−
１２５０）を用いて５％引張り、引張前および引張後の
ガスバリアフィルムについて、実施例１〜３と同様にし
て（１）酸素透過度、および（２）水蒸気透過度を測定
した。測定結果を表３に示す。

【００３４】（実施例８）実施例７で得られた酸化アル
ミニウム蒸着フィルムを基材としてこの上に実施例４と
同様にして複合被膜層を形成し、さらにその上にポリオ
ールイソシアネート系接着剤を用いて未延伸ポリプロピ
レン（厚さ３０μｍ）を接着し、ガスバリアフィルムを
作成した。得られたガスバリアフィルムを実施例７と同
様にして引張り、引張前および引張後のガスバリアフィ
ルムについて、実施例１〜３と同様にして（１）酸素透
過度、および（２）水蒸気透過度を測定した。測定結果
を表３に示す。

【００３５】（比較例７）実施例７で得られた酸化アル
ミニウム蒸着フィルムを基材としてこの上に比較例１と
同様にして複合被膜層を形成し、さらにその上にポリオ
ールイソシアネート系接着剤を用いて未延伸ポリプロピ
レン（厚さ３０μｍ）を接着し、ガスバリアフィルムを
作成した。得られたガスバリアフィルムを実施例７と同
様にして引張り、引張前および引張後のガスバリアフィ
ルムについて、実施例１〜３と同様にして（１）酸素透
過度、および（２）水蒸気透過度を測定した。測定結果
を表３に示す。

【００３６】（比較例８）実施例７で得られた酸化アル
ミニウム蒸着フィルムを基材としてこの上に比較例４と
同様にして複合被膜層を形成し、さらにその上にポリオ
ールイソシアネート系接着剤を用いて未延伸ポリプロピ
レン（厚さ３０μｍ）を接着し、ガスバリアフィルムを
作成した。得られたガスバリアフィルムを実施例７と同
様にして引張り、引張前および引張後のガスバリアフィ
ルムについて、実施例１〜３と同様にして（１）酸素透
過度、および（２）水蒸気透過度を測定した。測定結果
を表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３から、実施例７および実施例８の本発
明のガスバリアフィルムは張力をかけた後でも、比較例
７および比較例８の従来のガスバリアフィルムよりも高
いガスバリア性を維持することが判り、また加工適性に
優れると言える。

【００３９】

【発明の効果】ポリビニルアルコールを成分に含む従来
のガスバリアフィルムは高湿状態で、そのガスバリア性
が著しく低下する問題があったが、本発明のガスバリア
フィルムは、高湿度条件下でも従来のガスバリアフィル
ムよりも、酸素透過度、水蒸気透過度が低く、湿度劣化
が抑制され、加工適性や保存適性に優れている。高湿度
条件下でも高いバリア性を維持する本発明のガスバリア
フィルムは、食品、医薬品、電子部材、電子機器など
が、酸素や水蒸気などによって変質や劣化するのを抑制
する包装用フィルムとしても好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 3/34 3/34 5/05 5/05 Ｃ０８Ｌ 29/04 Ｃ０８Ｌ 29/04 Ａ Ｆターム(参考） 3E086 AD01 BA04 BA15 BA24 BA35 BA40 BB01 CA01 CA28 CA31 4F100 AA19C AA19D AA20C AA20D AA21C AA21D AD03A AD03E AK07B AK21A AK21E AK52A AK52E AL05A AL05E AT00B BA02 BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10B BA10E EH46 EH66C EH66D EH661 GB15 JA11A JA11E JD02 JD03 JM02C JM02D YY00A YY00E 4J002 BE021 DJ006 EX047 EZ007 FD016 FD017 GG00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の少なくとも片面に、アイソタクテ
   ィック性ポリビニルアルコールおよび無機層状化合物を
   主成分とする混合物より形成された複合被膜層を設けた
   ことを特徴とするガスバリアフィルム。
2. 【請求項２】 アイソタクティック性ポリビニルアルコ
   ールのアイソタクティシティが５０％以上９５％以下で
   あることを特徴とする請求項１記載のガスバリアフィル
   ム。
3. 【請求項３】 前記複合被膜層中のアイソタクティック
   性ポリビニルアルコール（Ａ）と無機層状化合物（Ｂ）
   との比（重量比）が（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９９
   ／１であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２
   記載のガスバリアフィルム。
4. 【請求項４】 前記基材がプラスチックフィルムまたは
   それにセラミック蒸着層を設けたセラミック蒸着フィル
   ムであることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
   れかに記載のガスバリアフィルム。
5. 【請求項５】 前記セラミックが、酸化珪素系セラミッ
   ク、酸化アルミニウム系セラミックおよび酸化チタン系
   セラミックからなる群から選択される少なくとも１つの
   セラミックであることを特徴とする請求項４記載のガス
   バリアフィルム。
6. 【請求項６】 前記複合被膜層中に、さらに金属アルコ
   キシドの加水分解物が含まれていることを特徴とする請
   求項１から請求項５のいずれかに記載のガスバリアフィ
   ルム。
7. 【請求項７】 前記金属アルコキシドを形成する金属
   が、珪素、アルミニウム、またはチタンから選択される
   少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項６
   記載のガスバリアフィルム。
8. 【請求項８】 前記無機層状化合物がモンモリロナイト
   であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
   かに記載のガスバリアフィルム。