JP2000104020A

JP2000104020A - ガスバリア性被膜形成用組成物およびフィルム

Info

Publication number: JP2000104020A
Application number: JP29296998A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Toda; 欽一戸田; Akira Nomoto; 晃野本
Original assignee: Tohcello Co Ltd
Current assignee: Tohcello Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】優れたガスバリア性と透明性を有し、なおかつ
摩擦や引っ張りによってもガスバリア性の低下が少な
い、食品、医薬品等の包装用として好適に使用できるガ
スバリア性フィルムを提供する。【構成】水分散性重合体と水ガラスを含む水性溶液から
なることを特徴とするガスバリア性被膜形成用組成物、
および当該組成物を基材フィルムの少なくとも片面に被
覆した透明なガスバリア性フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスバリア性被膜
形成用組成物および該組成物を被覆することにより優れ
たガスバリア性を有する、透明なガスバリア性フィルム
に関するものである。さらに詳しくは、透明性を有し、
食品、医薬品等の包装用フィルムとして必要なガスバリ
ア性を有したフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品、医薬品等の包装用として用
いられる包装用フィルムは、内容物の視認性や美観など
から高い透明性が必要とされると共に、内容物の酸化な
どを防止するため、ガスバリア性が必要とされる。

【０００３】透明ガスバリア性フィルムとしては、二軸
延伸ポリエステルや二軸延伸ポリプロピレンのようなプ
ラスチックフィルムの表面に、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコール共重
合体などのガスバリア性に優れた樹脂をコーティングあ
るいはラミネートしたフィルムが知られている。しか
し、このようなガスバリア性樹脂を積層したフィルム
は、水蒸気、酸素などに対するガスバリア性が未だ十分
ではなく、高温でのガスバリア性が著しく低下する。ま
たポリビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコール
共重合体などは、低湿度でのガスバリア性は良好である
が、高湿度では十分ではない。

【０００４】基材フィルムに無機質の薄膜を形成したフ
ィルムには、例えば酸化珪素（特開昭４９−４１４６９
号公報）あるいは酸化アルミニウム（特開昭６２−１０
１４２８号公報）を蒸着したものが知られている。しか
し、このような透明無機蒸着フィルムは、摩擦や折り曲
げにより容易に傷やピンホールが発生し、ガスバリア性
が低下する。

【０００５】従来、水ガラスとして知られている水溶性
アルカリ珪酸塩は、乾燥すると造膜性に優れたガラス質
コーティング膜を形成することから安価な無機質塗料な
どに用いられてきた。しかしプラスチックフィルムへの
コーティング材料として用いる場合、硬いガラス質のた
め摩擦や引っ張りによりクラックが発生しバリア性が低
下する。また水溶性のガラス膜であるため、水や湿気に
対する抵抗性がないなどの問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、摩擦や引っ張りに対してもクラックの発生が少な
く、なおかつ優れたガスバリア性を有した透明な包装用
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】本発明は、上記の目的を
達成するために、鋭意検討した結果、水分散性重合体と
水ガラスを含む水性溶液からなることを特徴とするガス
バリア性被膜形成用組成物を、基材フィルムの少なくと
も片面に被覆することにより、摩擦や引っ張りによるガ
スバリア性低下の少ない透明なガスバリア性フィルムが
得られることを見いだした。

【０００８】本発明は、次の構成、すなわち、水分散性
重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）を含む水性溶液からなる
ことを特徴とするガスバリア性被膜形成用組成物、およ
びそれらガスバリア性被膜形成用組成物を、基材フィル
ムの少なくとも片面に被覆したガスバリア性フィルムに
関する。水分散性重合体として、好ましくは水分散性ポ
リエステル系重合体を用い、水ガラスとしては、珪酸リ
チウムを用いることが好ましい。これらのガスバリア性
被膜形成用組成物をフィルム等に被覆することにより、
摩擦や引っ張りでもガスバリア性の低下が少ない透明な
ガスバリア性フィルムを得ることができた。

【０００９】水分散性重合体は、水に分散した重合体で
あれば特に制限はないが、例えば乳化重合や乳化分散等
で得られた、アクリル系重合体（アクリル酸エステル重
合体、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステ
ル−メタクリル酸エステル共重合体など）、ポリスチレ
ン系重合体、ポリ酢酸ビニル系重合体（酢酸ビニル重合
体、酢酸ビニル−エチレン共重合体など）、ポリ塩化ビ
ニリデン系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、ポリウレ
タン系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアクリロニ
トリル系重合体、アイオノマー系重合体等が挙げられ
る。好ましくはポリエステル系重合体、アクリル系重合
体、ポリウレタン系重合体が挙げられるが、その中で
も、水分散性ポリエステル系重合体が最も好ましい。

【００１０】上記の水分散性重合体は、単独で使用して
もよく或いは２種以上の水分散性重合体を併用すること
も可能である。

【００１１】水ガラスとしては、酸化珪素とアルカリ酸
化物とからなる種々のモル比の複合組成物を使用するこ
とができ、アルカリの種類としてはナトリウム、カリウ
ム、リチウム、アンモニウム等が挙げられる。水ガラス
の具体例としては、珪酸ソーダ、珪酸カリウム、珪酸リ
チウム、珪酸アンモニウム等が例示されるが、中でも珪
酸リチウムが好ましい。これらの珪酸アルカリは単独で
使用してもよく、或いは２種類以上を併用することも可
能である。また酸化珪素とアルカリ酸化物または水酸化
物の混合物でもよい。

【００１２】本発明のガスバリア性被膜形成用組成物
は、前記水分散性重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）を含む
水性溶液からなるものであり、これらを適当な比率で含
有させることによって得ることができる。上記水分散性
重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）の好ましい配合率は、水
溶性重合体（Ａ）／水ガラス（ＳｉＯ₂＋Ｍ₂ＯＭ：ア
ルカリ金属）（Ｂ）の重量比（Ａ）／（Ｂ）が０．０１
〜１０、より好ましくは０．０１〜４、最も好ましくは
０．０１〜２である。重量比が上記範囲であると、可と
う性とガスバリア性がよく、クラックも発生しにくい。

【００１３】また前記水分散性重合体（Ａ）と水ガラス
（Ｂ）を含む水性溶液の好ましい濃度は０．０１〜５０
重量％であり、より好ましくは０．１〜３０重量％であ
る。水性溶液の濃度が上記範囲であれば、厚みは十分な
ためガスバリア性がよく、また被膜が厚すぎることによ
るクラックは発生しにくい。

【００１４】本発明のガスバリア性被膜形成用組成物の
中には、上記水分散性重合体および水ガラスの他に本発
明の特徴を阻害しない範囲で濡れ性向上剤、帯電防止
剤、その他各種添加剤を加えることが可能である。

【００１５】また接着性等の向上を目的にシランカップ
リング剤等を加えてもよい、シランカップリング剤は、
アルコキシシラン類の使用が好ましく、例えばメチルト
リメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニル
トリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノメ
チル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−
β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが
挙げられる。

【００１６】本発明においては、水以外の溶媒、例えば
メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコ
ール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、
或いはその他ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等
を必要に応じて、１種または２種以上を組み合わせて加
えることも可能である。

【００１７】かくして得られるガスバリア性被膜形成用
組成物は、フィルム状、シート状、ボトル状等の樹脂成
形体の片面もしくは両面に塗布することにより、ガスバ
リア性被膜を形成する。コーティング方法としては、特
に制限されず、グラビアコート法、リバースコート法、
ロールコート法、バーコート法、スプレーコート法、エ
アナイフコート法などの慣用の方法を採用でき、これら
を適当に組み合わせて実施することも可能である。

【００１８】ガスバリア性被膜の厚みは、フィルムの特
性を損なわない範囲で適宜選択されるが、好ましくは
０．０２μｍ〜１０．０μｍ程度であり、より好ましく
は０．０２μｍ〜５．０μｍである。

【００１９】被覆基材フィルムは格別の制限はなく、シ
ート状またはフィルム状の物であって、ポリオレフィン
（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル
（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリアミド
（ナイロン−６、ナイロン−６６等）、ポリ塩化ビニ
ル、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマー、
セロファン、ポリビニルアルコール、あるいはこれらの
共重合体など、一般にフィルム成形が可能な高分子材料
の未延伸や延伸フィルムが使用できる。またこれらのフ
ィルムに合成樹脂、バリア性材料、蒸着膜、帯電防止剤
等を被覆した複合フィルムも使用できる。基材は用途に
応じて上記材料から適宜選択される。

【００２０】基材フィルムは慣用のフィルム成形法、例
えばＴダイ法やインフレーション法などの溶融成形法
や、溶液を用いたキャスティング法などで成形すること
ができる。基材フィルムは、未延伸でも良く、一軸およ
び二軸延伸したものでもかまわない。延伸法としては慣
用の延伸法、例えば、テンター延伸、チューブラー延
伸、ロール延伸、圧延延伸、ベルト延伸や、これらを組
み合わせた延伸などが適用できる。

【００２１】基材フィルムの厚みは特に制限されず、包
装適性、機械的強度、可とう性などを考慮して適宜選択
されるが、通常３μｍ〜２００μｍ、好ましくは５μｍ
〜１００μｍ程度である。

【００２２】この基材フィルムに用いられる樹脂材料
に、例えば帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑材、
着色剤など公知の添加剤を、必要に応じて適宜添加され
る。

【００２３】さらに基材フィルムの少なくとも片面は表
面処理またはアンカーコートされていてもよい。表面処
理としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、グロー放
電処理、逆スパッタ処理、火炎処理、クロム酸処理、溶
剤処理、粗面化処理などがある。アンカーコート剤は、
種々の樹脂、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光線
硬化性樹脂やカップリング剤で構成することができる。
これらの表面改質によって、ガスバリア性被膜の密着性
を向上させることが可能である。

【００２４】本発明のガスバリア性フィルムの厚みは特
に制限されず、包装適性、機械的強度、可とう性などを
考慮して適宜選択されるが、通常３μｍ〜２５０μｍ、
好ましくは５μｍ〜１５０μｍ程度である。

【００２５】本発明のガスバリア性フィルムの光線透過
率は、適当に選択することができるが、包装した内容物
の視認性や美観のため、白色光線での全光線透過率が、
通常４０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましく
は６０％以上である。

【００２６】本発明のガスバリア性フィルムのガスバリ
ア性は、内容物の酸化などによる変質を防止するために
必要な程度であればよいが、酸素透過度では０．０１〜
２０．０ｃｃ／ｍ²／ｄａｙ、好ましくは０．０１〜１
５．０ｃｃ／ｍ²／ｄａｙ、より好ましくは０．０１〜
１０．０ｃｃ／ｍ²／ｄａｙである。

【００２７】本発明のガスバリア性フィルムは、ガスバ
リア性被膜の保護や包装フィルムに必要な印刷適性、ラ
ミネート適性などを向上させるために、必要に応じてガ
スバリア性被膜上に、ポリエステル系、ポリウレタン
系、アクリル系、ポリ酢酸ビニル系、アイオノマーなど
種々のコーティング可能な樹脂を施してもよい。

【００２８】またさらにガスバリア性を向上させるた
め、ガスバリア性被膜の表面にガスバリア性材料、例え
ばポリ塩化ビニリデン系重合体、ポリビニルアルコー
ル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリ
ロニトリルなどのバリア性樹脂、アルミニウム、酸化ア
ルミニウム、酸化珪素などの無機蒸着膜などを必要に応
じて被覆することができる。

【００２９】本発明のガスバリア性フィルムは、包装用
途に応じてガスバリア性フィルムの片面もしくは両面に
種々のヒートシール層を設けてもよい。ヒートシール層
は、熱接着性ポリマーの種類に応じて慣用の方法、例え
ば、ドライラミネート法、押し出しラミネート法、塗布
法などにより形成できる。

【００３０】また、本発明の積層フィルムには、フィル
ムの種類、用途に応じて種々のラミネート層などが、更
に形成されても良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
水分散性重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）を組み合わせる
ことにより、摩擦や引っ張りに強く、さらに高いガスバ
リア性を有した被膜を形成することが可能な液状組成物
を提供することができ、またこの組成物を基材フィルム
に塗布することにより、透明なガスバリア性フィルムを
得ることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によりさら
に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何
等限定されるものではない。

【００３３】

【実施例】実施例１水分散性ポリエステル系重合体（大日本インキ製ＥＳ
２２００）１０％水溶液５ｇと珪酸リチウム（本庄ケミ
カル製リチウムシリケート１：４）１０％水溶液４５
ｇを混合し、ガスバリア性被膜形成用組成物とした。こ
の組成物を１２μｍのＰＥＴフィルムにバーコート法に
て塗布し、８０度で１５秒乾燥した。得られたフィルム
は透明であった。

【００３４】実施例２水分散性ポリエステル系重合体（大日本インキ製ＥＳ
２２００）１０％水溶液２．５ｇと珪酸リチウム（本庄
ケミカル製リチウムシリケート１：４）１０％水溶液
４７．５ｇを混合し、ガスバリア性被膜形成用組成物と
した。この組成物を１２μｍのＰＥＴフィルムにバーコ
ート法にて塗布し、８０度で１５秒乾燥した。得られた
フィルムは透明であった。

【００３５】実施例３水分散性アクリル系重合体（サイデン化学製サイビノ
ールＸ５９７）１０％水溶液５ｇと珪酸リチウム（本庄
ケミカル製リチウムシリケート１：４）１０％水溶液
４５ｇを混合し、ガスバリア性被膜形成用組成物とし
た。この組成物を１２μｍのＰＥＴフィルムにバーコー
ト法にて塗布し、８０度で１５秒乾燥した。得られたフ
ィルムは透明であった。

【００３６】比較例１珪酸リチウム（本庄ケミカル製リチウムシリケート
１：４）１０％水溶液に濡れ向上剤として、ポリビニル
アルコール８８％ケン化物１％水溶液１．０ｇ混合した
後、１２μｍのＰＥＴフィルムにバーコート法にて塗布
し、８０度で１５秒乾燥した。得られたフィルムは透明
であった。

【００３７】比較例２水分散性ポリエステル系重合体（大日本インキ製ＥＳ
２２００）１０％水溶液を１２μｍのＰＥＴフィルムに
バーコート法にて塗布し、８０度で１５秒乾燥した。得
られたフィルムは透明であった。

【００３８】比較例３水分散性アクリル系重合体（サイデン化学製サイビノ
ールＸ５９７）１０％水溶液を１２μｍのＰＥＴフィル
ムにバーコート法にて塗布し、８０度で１５秒乾燥し
た。得られたフィルムは透明であった。

【００３９】実施例および比較例で得られた積層フィル
ムの酸素透過度、折り曲げ試験は次のように評価した。

【００４０】酸素透過度：同圧法（測定機：MOCON社 O
XTRAN 2/20）により、２０℃８０％ＲＨの条件で測定し
た。単位はｃｃ／ｍ²／ｄａｙである。

【００４１】折り曲げ試験：作成したフィルムを５０μ
ｍのＬＬＤＰＥでドライラミネートし、そのフィルム９
０ｍｍ幅に２ｋｇの荷重をかけ、約６０度に折り曲げな
がらフィルム表面を擦った後、酸素透過度の測定を行っ
た。

【００４２】結果を表１に示す。表から明らかなよう
に、水ガラスを単独で塗布したもの（比較例１）より
も、水分散性重合体を含むもの（実施例１〜３）のほう
が折り曲げ試験後のガスバリア性の低下は少ない。

【００４３】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｚ // Ｃ０９Ｄ 167/00 167/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水分散性重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）を
含む水性溶液からなることを特徴とするガスバリア性被
膜形成用組成物。
【請求項２】前記水分散性重合体（Ａ）が水分散性ポリ
エステル系重合体であることを特徴とする請求項１に記
載のガスバリア性被膜形成用組成物。
【請求項３】前記水ガラス（Ｂ）が珪酸リチウムである
ことを特徴とする請求項１に記載のガスバリア性被膜形
成用組成物。
【請求項４】水分散性重合体（Ａ）と水ガラス（Ｂ）と
の重量比（Ａ）／（Ｂ）が０．０１〜１０の範囲である
請求項１に記載のガスバリア性被膜形成用組成物。
【請求項５】基材フィルムの少なくとも片面に、請求項
１〜４のいずれかに記載のガスバリア性被膜形成用組成
物を被覆することを特徴とするガスバリア性フィルム。