JP2000505836A - 改善された遮断フィルム構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改善された遮断性を示し、プライマー不在下で成形されるポリマーフィルム構造体。フィルム構造体は、ポリマー基体の表面を、ポリビニルアルコール−ビニルアミン・コポリマー、アルデヒド含有架橋剤、および架橋促進酸触媒の溶液でコートすることにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】 改善された遮断フィルム構造体 本発明は遮断フィルム構造体関し、さらに詳細には、改善された遮断特性のた めにＰＶＯＨに基づくコーティングが接着されたポリマーフィルムに関する。 ポリマーフィルム構造体は、多くの商業的用途に使用される。一つの特に重要 な用途は、食物包装産業である。食物包装産業で使用されるフィルム構造体は、 適切な食物収納に必要な特性を提供するように選ばれ、また／もしくは設計され ている。そのような特性には、防湿性、酸素および気体遮断特性、風味および香 気遮断特性が含まれる。一般に使用される構造体には、フィルム構造体に構造結 合性および防湿性を与え、かつフィルム構造体に酸素および気体遮断特性、風味 および香気遮断特性を与えるコーティングが少なくとも一つ接着された、軟質で 耐久性のあるポリマーフィルム基体が含まれる。 例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）コーティングは酸素透過遮断性を 提供することで知られ、これまで種々のポリマー基体に適用されてきた。しかし ながら、ＰＶＯＨは水に溶解し、したがって湿気に侵蝕されやすい。これに関し 、ＰＶＯＨの湿気侵蝕性を減少するために、様々な試みがなされてきた。 ＰＶＯＨに基づくコーティングの湿気侵蝕性を減少する一つの周知の方法は、 ＰＶＯＨの架橋である。すなわち、架橋剤と触媒をＰＶＯＨとともに適用して、 架橋剤が相互に連結し、それによりそのようなコーティングが乾燥するにつれて ＰＶＯＨ分子を架橋するようにする。架橋されたコーティングはその後、架橋さ れていないコーティングに比べて、増大した湿気侵蝕抵抗性を示す。上記したよ うに、触媒は典型的には、架橋工程を容易にするためにコーティング溶液に添加 される。 ＰＶＯＨに基づくコーティングとその下層の基体との間の十分な接着を確実な ものとするために、従来技術は典型的にはプライマーを用いる。より特別には、 プライマー、例えば、ポリエチレンイミンが、ＰＶＯＨに基づくコーティングの 適用に先立って基体に適用される。しかしながら、プライマーの使用はその欠点 なくしてなされない。例えば、プライマーの使用は製造段階数を増やし、フィル ム構造体を製造する製造費も増やす。さらに、適用は、フィルム構造体における プライマーの存在が、そのような構造体の使用に対してマイナスの影響を与える 、もしくは限定するところに存在しているのである。 従来技術は、ＰＶＯＨに基づくコーティングをプライマー不在下でポリマー基 体に適用しようと試みてきた。そうした試みには、例えば、無水マレイン酸など の種々な成分の配合により、その下層の基体の表面を変性しようとする努力も含 まれていた。共有米国特許第４，６５０，７２１号は、ＰＶＯＨコーティングが 無水マレイン酸変性ポリプロピレン基体に適用され、その後その間の接着性に影 響を及ぼすように配向されるフィルム構造体を開示する。しかし、変性ポリマー 基体の使用も、その欠点なくしてなされない。基体の変性は製造段階数を増やし 、さらに/もしくはフィルム構造体を製造する製造費も増やす。さらに、ポリマ ー基体の変性は、機械加工性、加工性、透明性などの他のフィルム特性にマイナ スの影響を与える。 したがって、ＰＶＯＨに基づくコーティングをプライマーの不在下、および／ もしくは変性基体の使用不在下、ポリマー基体の表面に適用することにより成形 される遮断フィルム構造体に関する技術には要求がある。これに関し、ＰＶＯＨ に基づくコーティングは、一方では改善された遮断特性および改善された摩擦抵 抗を示しながら、その下層の基体の表面にしっかりと接着しなければならない。 技術における要求に対応する本発明は、改善された遮断特性を有するポリマー フィルム構造体に関する。フィルム構造体は、ポリマー基体の少なくとも一つの 側を、ポリビニルアルコール−ビニルアミン・コポリマー、前記コポリマー全体 の架橋を行うために十分な量のアルデヒド含有架橋剤、および触媒的に有効な量 の架橋促進酸触媒の溶液でコートする工程により製造される。 好ましい実施態様では、コポリマーは２％〜２０％のビニルアミン、好ましく は６％〜１２％のビニルアミンを含む。アルデヒド含有架橋剤は好ましくは、メ ラミンホルムアルデヒド、ユリアホルムアルデヒド、およびグリオキサールから なる群より選ばれる。架橋促進酸触媒は好ましくは、塩酸、硫酸、燐酸、および 酢酸からなる群より選ばれる。最後に、コーティング溶液は好ましくは、プライ マー層の不在下未変性ポリマー体の表面にコートされる。 結果として、本発明はＰＶＯＨに基づくコーティングをプライマー層の不在下 、および変性ポリマー基体の使用の不在下、ポリマー基体の表面に適用すること により成形される遮断フィルム構造体を提供する。ＰＶＯＨに基づくコーティン グは、プライマーおよび／もしくは樹脂変性剤の不在下ですら、その下層の基体 の表面にしっかりと接着する。ＰＶＯＨに基づくコーティングは、乾燥の際、高 度の架橋を示す。さらに、架橋されたコーティングは、優れた遮断特性と摩擦抵 抗を示す。 本発明のフィルムは、ポリマー基体の少なくとも一つの側を、ポリビニルアル コール−ビニルアミン・コポリマー、前記ポリビニルアルコールービニルアミン 全体の架橋を行うために十分な量のアルデヒド含有架橋剤、および触媒的に有効 な量の架橋促進酸触媒の溶液でコートすることにより製造される。ポリビニルア ルコール−ビニルアミン・コポリマーは、その後架橋されて酸素遮断層、すなわ ち、酸素透過に抵抗するポリマー層を提供する。改善された酸素遮断層は、いく つものポリマー基体に接着できる。酸素遮断層は好ましくは、ポリオレフィンか ら成形されるポリマーフィルムに接着される。特に好ましいポリオレフィンはポ リプロピレンである。 触媒的に有効な量の架橋促進酸触媒の存在下、ポリビニルアルコール−ビニル アミン・コポリマー、およびアルデヒド含有架橋剤のコーティング溶液が、プラ イマー層の不在下、および変性ポリマー基体の使用なしで、下層のポリマー基体 に接着することが発見された。別の言い方をすれば、その下層の基体の表面を種 々の周知のプライマー（例、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ））で下塗りする必要 が削除された。さらに、これは未変性ポリマー基体、すなわち、結果として得ら れる押出フィルムの表面結合特性を改善するために種々の成分を配合することに より変性されていないポリマーから成形される基体で成就できる。 かくて、前記ＰＶＯＨに基づくコーティング溶液は、未変性ポリマー基体の表 面に直接適用できる。このことはついで、従来技術では要求された追加の製造段 階を削除し、かくてフィルム構造体の製造費を削減する。さらに、フィルム構造 体からのプライマーおよび／もしくは変性剤成分の除去は、そのような構造体の 種々様々な用途での使用を可能とし、一方では偉大なる製造適応性をも可能とす る。 ポリビニルアルコール−ビニルアミン・コポリマーは、２％〜２０％のビニル アミン、好ましくは６％〜１２％のビニルアミンを含む。少なくとも一つの好ま しい製造方法を含み、ポリビニルアルコール−ビニルアミンは、エア・プロダク ツ・アンド・ケミカル・カンパニーに委託される米国特許第５，３００，５６６ 号に討議されている。 ＰＶＯＨに基づくコーティングは酸素透過遮断性を与えるが、ＰＶＯＨそのも のは水に溶解し、したがって湿気に侵蝕されやすい。結果として、湿気にさらさ れるＰＶＯＨ層は、典型的には架橋される。ＰＶＯＨ層の架橋は、実質的に湿気 侵蝕性を減少する。 本発明において、ポリビニルアルコール−ビニルアミン・コポリマー全体の架 橋を行うために十分な量のアルデヒド含有架橋剤が、コーティング溶液に添加さ れる。架橋剤は好ましくは、メラミンホルムアルデヒド、ユリアホルムアルデヒ ド、グリオキサール、およびそれらから誘導される薬剤より選ばれる。メラミン ホルムアルデヒドは、特に好ましい架橋剤である。市販のメラミンホルムアルデ ヒド架橋剤には、アメリカン・シアナミド社製のＣｙｍｅｌ３０３、Ｃｙｍｅｌ ３５０、Ｃｙｍｅｌ３７３、Ｐａｒｅｚ６１３、Ｐａｒｅｚ６１７、およびＰａ ｒｅｚ７０７が含まれる。 ポリビニルアルコール−ビニルアミン・コポリマーの架橋を促進かつ容易にす るために、触媒的に有効な量の架橋促進酸触媒が、コーティング溶液に添加され る。酸触媒は好ましくは、塩酸（ＨＣＬ）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、燐酸（Ｈ₃ＰＯ₄ ）、および酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）などの酸より選ばれる。コーティング溶液の ｐＨは、好ましくは１〜６の範囲内に、より好ましくは２〜４のｐＨに維持され る。 コーティング溶液は、６０％〜９５％のポリビニルアルコール−ビニルアミン ・コポリマー、より好ましくは７０％〜８０％のポリビニルアルコール−ビニル アミン・コポリマーを含む。コーティング溶液はさらに、２％〜４０％のアルデ ヒド含有架橋剤、より好ましくは１５％〜３０％のアルデヒド含有架橋剤を含む 。最後に、コーティング溶液は、０．１％〜１０％の架橋促進酸触媒、より特別 に は０．５％〜５％の架橋促進酸触媒を含む。 好ましくは水性である溶液は、ポリビニルアルコール−ビニルアミン（ＰＶＯ Ｈ−ＶＡｍ）コポリマーを水溶液中でアルデヒド含有架橋剤と混合させて調製さ れる。その後、酸触媒を、ｐＨを１〜６、好ましくは２〜４に調整するために十 分な量で添加する。 一つの好ましい実施態様において、水溶液は３〜２０重量％の固体、より好ま しくは５〜１０重量％の固体を含む。 コートされる基体の側は好ましくは、例えば、火炎処理、コロナ処理、他の類 似の処理など従来方法で処理された表面である。一つの特に好ましい実施態様に おいて、コートされる基体の表面は、表面が３５〜４５ダイン、より好ましくは ３８ダインの表面張力を示すように、コロナ処理されている。 最後に、本発明のＰＶＯＨに基づくコーティングは、トップコーティングの適 用を可能とする。例えば、アクリルヒートシールコーティングを、ＰＶＯＨに基 づくコーティングのさらされる表面に適用できる。 下記実施例は、本発明により製造されたフィルムの強化された遮断特性を明ら かにする。 実施例 試料１ａ〜１ｅを、下記のように製造し、％架橋（１時間オフライン後）およ びＴＯ₂（ｃｃ／１００平方インチ／２４時間、＠１００°Ｆおよび９０％ＲＨ ）について測定し、下に記載した。 試料１ａ〜１eのそれぞれに使用されたポリマー基体は、厚さ１ミルの配向ポ リプロピレンフィルムだった。ポリプロピレン基体はコロナ処理されており、そ れにより処理表面は３８ダインの表面エネルギーを示した。 試料１ａ〜１ｃはポリエチレンイミンプライマーを用い、一方試料１ｄ〜１ｅ は本発明によりプライマー不在下で製造された。 コーティング溶液は、ＰＶＯＨ（ＥＬＶＡＮＯＬ７１３０）もしくは以下に示 すＰＶＯＨ／ＶＡｍ（６％ＶＡｍ）、以下に示す量のメラミンホルムアルデヒド （Ｐａｒｅｚ７０７）、およびコーティング溶液のｐＨをおよそ２．５に調整す るために有効な量の燐酸触媒（Ｈ₃ＰＯ₄）の水溶液だった。コーティング溶液 を、０．４ｇ／ｍｓｉの塗布量で適用した。 表に記載されるデータから明らかなように、本発明により成形された試料1ｅ は、優れた酸素遮断特性を示す。この特性は、従来技術のフィルム構造体（例、 試料1ａ）で得られる遮断特性に匹敵するが、基体の表面とＰＶＯＨに基づくコ ーティングとの間にプライマー層を用いず、変性ポリマー基体の使用も必要とし ないフィルム構造体で得られるのである。試料１ｅのＰＶＯＨに基づくコーティ ングは、コートされたフィルム構造体の水研ぎにより測定すると、その下層の基 体にしっかりと接着している。さらに、試料１ｅのフィルム構造体は、高い架橋 度（１時間後に９８％）を示し、かくて最大限の架橋を達成するのに必要とされ る乾燥および／もしくは貯蔵時間を削減する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリマー基体の少なくとも一つの側を、ポリビニルアルコール−ビニルア ミン・コポリマー、前記コポリマーの架橋を行うために十分な量のアルデヒド含 有架橋剤、および触媒的に有効な量の架橋促進酸触媒の溶液でコートすること： を含む方法によって製造される、改善された遮断性を有するポリマーフィルム構 造体。 ２．前記コポリマーが２％〜２０％のビニルアミンを含む、請求項１に記載の フィルム構造体。 ３．前記コポリマーが６％〜１２％のビニルアミンを含む、請求項２に記載の フィルム構造体。 ４．前記アルデヒド含有架橋剤がメラミンホルムアルデヒド、ユリアホルムア ルデヒド、およびグリオキサールからなる群より選ばれる、請求項１、２もしく は３に記載のフィルム構造体。 ５．前記架橋促進酸触媒が塩酸、硫酸、燐酸、および酢酸からなる群より選ば れる、請求項１、２もしくは３に記載のフィルム構造体。 ６．前記溶液が２〜４のｐＨレベルを有する、請求項１、２もしくは３に記載 のフィルム構造体。 ７．前記溶液がプライマー不在下で前記基体にコートされる、請求項１、２も しくは３に記載のフィルム構造体。 ８．前記溶液が水性である、請求項１、２もしくは３に記載のフィルム構造体 。 ９．前記溶液が７０％〜８０％の前記コポリマー、１５％〜３０％の前記架橋 剤、および０．５％〜５％の前記酸触媒を含む、請求項１、２もしくは３に記載 のフィルム構造体。 １０．前記ポリマー基体の前記少なくとも一つの側が、コロナ放電および火炎 処理からなる群より選ばれる表面処理工程に付される、請求項１、２もしくは３ に記載のフィルム構造体。 １１．前記表面処理された側が３５〜４５ダインの表面エネルギーを示す、請 求項１０に記載のフィルム構造体。