JP2001030410A - ガスバリアフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来品と同等なガスバリア性を有し、内容物が
透視可能で且つ金属探知器が使用でき、また温湿度依存
性が抑制され、加工適性にも優れ、更に環境にやさしく
それでいて低コストなガスバリア性プラスチックフィル
ムを提供する。 【解決手段】プラスチック材料からなる基材１の少なく
とも片面に、無機層状化合物と水溶性高分子を主たる構
成成分とする複合被膜２を配したバリアフィルムにおい
て、上記複合被膜２に炭酸塩または水酸化物のアルカリ
金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添加するこ
とを特徴とするガスバリアフィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品及び医薬品や
電子部材等の非食品等の包装分野に用いられる包装用の
積層体に関するもので、特に高いガスバリア性を持つこ
とで、大気中の酸素や水蒸気から内容物を遮断し劣化・
変質を抑制するプラスチックフィルム積層体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品や非食品等の包装に用いられ
る包装材料は、内容物の変質を抑制しそれらの機能や性
質を保持するために、包装材料を透過する酸素、水蒸
気、その他内容物を変質させる気体による影響を防止す
る必要があり、これら気体（ガス）を遮断するガスバリ
ア性を備えることが求められている。

【０００３】そのため従来ガスバリア層としては、アル
ミ等の金属からなる金属箔やそれらの蒸着フィルム、ポ
リビニルアルコール、エチレンビニル共重合体やポリ塩
化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等の樹脂フィルム
やあるいはこれらの樹脂をコーティングしたプラスチッ
クフィルム、更に酸化珪素や酸化アルミニウム等の無機
酸化物を蒸着したセラミック蒸着フィルム等が主に用い
られてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属箔
や金属蒸着フィルムは、ガスバリア性に優れるが包装材
料を透視して内容物が確認できない、検査の際金属探知
器が使用できない、使用後の廃棄の際は不燃物として処
理しなければならない等の問題がある。またガスバリア
性樹脂フィルムやそれらをコーティングしたフィルム
は、温湿度依存性が大きく高度なガスバリア性を維持で
きない、更に塩化ビニリデンやポリアクリロニトリル等
は廃棄・焼却の際に有害物質の原料となりうる可能性が
あるなどの問題がある。また、セラミック蒸着フィルム
等は、蒸着層がセラミックの故に可撓性に欠け加工適性
に十分注意しなければならないことや加工機が高額なた
めコストが高くなる等の問題がある。つまり現在、主と
して用いられているガスバリア材は、一長一短で各種問
題を持っていると言える。

【０００５】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、従来品の優れたガスバリア
性を有し、内容物が透視可能で且つ金属探知器が使用で
き、また温湿度依存性が抑制され、加工適性にも優れ、
更に環境にやさしくそれでいて低コストなガスバリア性
プラスチックフィルムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためのもので、プラスチック材料からなる基材の少
なくとも片面に、無機層状化合物と水溶性高分子を主た
る構成成分とする複合被膜を配したバリアフィルムにお
いて、上記複合被膜にアルカリ金属化合物またはアルカ
リ土類金属化合物を添加することを特徴とするガスバリ
アフィルムからなるものである。

【０００７】前記アルカリ金属化合物またはアルカリ土
類金属化合物が、炭酸塩または水酸化物であることを特
徴とする請求項１に記載のガスバリアフィルムからなる
ものである。

【０００８】前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコー
ル系重合体またはその誘導体であることを特徴とする請
求項１、請求項２に記載のガスバリアフィルムからなる
ものである。

【０００９】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〜請求項３のいずれか
１項に記載のガスバリアフィルムからなるものである。

【００１０】前記複合被膜中の無機層状化合物の層間距
離が、水溶性高分子との複合被膜形成前の該無機層状化
合物単体時の層間距離に対して１．２倍以上に拡大して
いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１
項に記載のガスバリアフィルムからなるものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、水溶性高分子と無機層状化合
物との複合膜を用いたガスバリア層において、アルカリ
金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添加するこ
とにより、温湿度依存性を抑制した高いガスバリア性を
持つ。よって従来のＰＶＤＣ(ポリ塩化ビニリデン)コー
トフィルムが使用されてきた低コストガスバリアフィル
ム市場に対応できる実用性の高い包装材料を提供するこ
とが可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明を図面を用いて更に詳細に
説明する。図１は本発明のガスバリアフィルムを説明す
る断面図である。

【００１３】まず図１の本発明のガスバリアフィルムを
説明する。図１における基材（１）はプラスチック材料
からなるフィルムであり、その上に水溶性高分子とアル
カリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添加し
た無機層状化合物からなる複合膜のガスバリア性被膜層
（２）、ドライラミネート接着剤層（３）、更にシーラ
ント層（４）が順次積層されている。

【００１４】上述した基材（１）およびシーラント層
（４）はプラスチック材料からなり、好ましくは透明で
あることである。例えばポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)などの
ポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン
等のポリオレフィンフィルム、ポリスチレンフィルム、
６６−ナイロン等のポリアミドフィルム、ポリカーボネ
ートフィルム、ポリアクリルニトリルフィルム、ポリイ
ミドフィルム等のエンプラフィルム等が用いられ、延
伸、未延伸のどちらでも良く、また機械強度や寸法安定
性を有するものが良い。これらをフィルム状に加工して
用いられる。基材は用途に応じて上記材料から選択され
る。基材（１）に関しては特にこれらの中で二軸方向に
任意に延伸されたフィルムが好ましく用いられ、更に包
装材料に使用する場合、価格面、防湿性、充填適正、風
合、廃棄性を考慮すると二軸延伸ポリプロピレンフィル
ムがより好ましい。シーラント層（４）に関しては耐衝
撃性、柔軟性、タイピンホール性を考慮すると未延伸ポ
リプロピレンフィルムがより好ましい。

【００１５】またこの基材（１）の表面に、周知の種々
の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、可塑剤、滑剤、
酸化防止剤などが使用されていても良く、各種膜との密
着性を良くするために、前処理としてコロナ処理、プラ
ズマ処理、オゾン処理などを施しておいても良く、更に
薬品処理、溶剤処理を施しても良い。

【００１６】基材（１）の厚さは特に制限を受けるもの
でないが、包装材料としての適性、他の層を積層する場
合もあること、ガスバリア性被膜層を形成する場合の加
工性を考慮すると、実用的には３〜２００μｍの範囲
で、用途によって６〜３０μｍとすることがより好まし
い。

【００１７】本発明のガスバリア性被膜層（２）につい
て説明する。該層は、高度なガスバリア性を付与し、温
度依存性や湿度劣化を抑制することを目的とする。上記
目的の達成のためにガスバリア性被膜層としては、水溶
性高分子と、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金
属化合物を添加した無機層状化合物の複合膜である必要
があり、さらに該無機層状化合物の層間距離が、水溶性
高分子との複合被膜形成前の無機層状化合物単体の層間
距離に対して１．２倍以上、より好ましくは２倍以上拡
大している必要がある。

【００１８】この層間距離は、Ｘ線回折法により複合被
膜中の無機層状化合物の底面反射（００１面）を求める
ことにより算出することができる。即ち、Ｘ線回折法に
基づく算出によると、水溶性高分子と混合する前の上述
の無機層状化合物の層間距離は、無機層状化合物の種類
や水溶性高分子の種類によって異なるが、通常７〜１５
Åとなる。これに対して本発明中の複合被膜中の無機層
状化合物の層間距離は、その１．２倍以上となり、より
好ましいガスバリア性を有するものは２倍以上となる。

【００１９】特願平９−３３２２１４で報告されている
ように、層間距離が約１０Åであるマスコバイトをもち
いて複合被膜溶液を調整した場合のガスバリア性は、層
間距離が２０Å以上拡大しているモンモリロナイトと比
較して著しく劣っている。

【００２０】上記したドライラミネート接着層（３）と
は、主にポリウレタン系樹脂を指す。ポリウレタン系樹
脂とは、主鎖あるいは側鎖にウレタン結合を有するもの
は勿論、ポリエステルポリオールやポリエーテルポリオ
ール、アクリルポリオールなどのポリオールとイソシア
ネート基をもつイソシアネート化合物とを反応させてウ
レタン結合を形成するものでも良い。中でも縮合系ポリ
エステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオー
ルなどのポリエステルポリオールとトリレンジイソシア
ネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシレンジ
イソシアネート等のイソシアネート化合物とを混合して
得られるポリウレタン系樹脂が、最も密着性に優れるの
で好ましい。

【００２１】本発明においては、複合被膜中では無機層
状化合物と水溶性高分子とが単に混合分散しているので
はなく、無機層状化合物の層間に水溶性高分子がそれを
拡大させるほどに入り込み、無機層状化合物と水溶性高
分子とが分子レベルで複合化している。このため複合被
膜はガスバリア性が高く、且つ湿度劣化や温度依存性を
抑制できるものであると考える。

【００２２】複合被膜について更に詳細に説明する。該
複合被膜中の無機層状化合物とは、層状構造を有する結
晶性の無機化合物のことをいい、例えばカオリナイト、
ハロイサイト、緑泥石、スメクタイト、バーミキューラ
イト、パイロフィライト、雲母等に代表される天然の粘
度鉱物、合成スメクタイトなどの化成品などをあげるこ
とができる。無機層状化合物である限りは、その種類、
粒径、アスペスト比等は、目的とする要求品質等により
適宜選択することができ、特に限定されないが、膨潤性
が高く、層状構造の層間に水溶性高分子成分が入り込ん
で層間が拡大した複合被膜を得られやすい点からスメク
タイト群の無機層状化合物が適している。スメクタイト
群の具体例としては、モンモリロナイト、サポナイト等
をあげることができ、その中でも、膨潤性や分散性、価
格面や加工性等の点からモンモリロナイトであることが
より好ましい。

【００２３】本発明において、アルカリ金属化合物また
はアルカリ土類金属化合物は特に炭酸塩または水酸化物
が好ましい。例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、水酸化カルシウムなどの化合物をあげることができ
る。

【００２４】無機層状化合物へのアルカリ金属化合物ま
たはアルカリ土類金属化合物の添加方法については、特
に限定しない。アルカリ金属化合物またはアルカリ土類
金属化合物は水に対して０．００１〜１重量％、より好
ましくは０．００５〜０．１０重量％の水溶液を用い、
これと無機層状化合物と混合することで調整した。

【００２５】水溶性高分子とは、無機層状化合物との相
溶性があり、且つその層間に入り込み易ければ特に限定
しないが、例えばポリビニルアルコール系またはその重
合体や誘導体、セルロース、でんぷん類、アクリルポリ
オール系など用いることができる。更にガスバリア性の
面から判断するとポリビニルアルコール系であることが
より好ましい。

【００２６】上記ポリビニルアルコール系またはその重
合体は、一般にポリ酢酸ビニルをケン化して得られるも
のであり、そのケン化度はガスバリア性、耐水性、耐湿
性の面から９０ｍｏｌ％以上より好ましくは９５ｍｏｌ
％以上の高ケン化ポリビニルアルコールが特に望まし
い。さらにアルカリ金属およびアルカリ土類金属とポリ
ビニルアルコールとの凝集を目的として、０．０１〜５
ｍｏｌ％程度水酸基がカルボキシル基に置換されたカル
ボンサン導入ポリビニルアルコール重合体を用いても良
い。

【００２７】アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金
属化合物を添加した無機層状化合物と水溶性高分子の混
合方法については、周知の方法が使用でき特に限定しな
い。また、配合比は要求品質によりその値が異なるが、
通常無機層状化合物と水溶性高分子との重量比で１：９
９〜９０：１０の範囲であることが好ましい。

【００２８】この複合被膜の形成において、複合被膜中
の無機層状化合物の層間距離の調整は、使用する無機層
状化合物と水溶性高分子との組み合わせ、配合割合、混
合時の加熱温度等を適宜選択することにより行うことが
できる。

【００２９】本発明のガスバリア性積層体を具体的な実
施例を挙げて更に説明する。

【００３０】Ａ）無機層状化合物としてモンモリロナイ
トと、水溶性高分子としてケン化度９５ｍｏｌ％以上、
カルボキシル基導入比１〜５ｍｏｌ％のポリビニルアル
コールを、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属
化合物が液全体の０．０５重量％含まれる水溶液で、重
量換算１対２になるように希釈した(Ａ液)。

【００３１】Ｂ）無機層状化合物としてモンモリロナイ
トと、水溶性高分子として重合度１７００のポリビニル
アルコールを重量換算１対２になるように水で希釈した
(Ｂ液)。

【００３２】〈実施例〉基材（１）として厚さ２０μｍ
の２軸延伸ポリプロピレンフィルム（東セロ（株）製U
−１）のコロナ放電処理面に、下記種類の添加剤を加え
てなるＡ液をバーコーターにより塗布し乾燥機で８０℃
６０秒間乾燥させ膜厚約１μｍの皮膜を形成し、ガスバ
リアフィルムを得た。

【００３３】〈アルカリ金属化合物またはアルカリ土類
金属化合物の種類〉 （Ａ）炭酸マグネシウム、（Ｂ）水酸化マグネシウム、
（Ｃ）水酸化カルシウム

【００３４】〈比較例〉実施例１において、塗布液Ｂを
用いた以外は同様に本発明のガスバリアフィルムを得
た。

【００３５】これらのガスバリアフィルムをガスバリア
性被膜層側をドライラミネート法により２液硬化ポリウ
レタン系接着剤（武田薬品（株）製タケネートＡ５１５
／Ａ５０）を用いて無延伸ポリプロピレンフィルム厚さ
３０μｍ（出光石油化学（株）製ＲＳ５０３Ｃ）と貼り
合わせた。

【００３６】〈評価〉実施例及び比較例の各フィルムに
ついて、ラミネート強度、酸素透過率(cc/m²・day・atm)
を評価した。

【００３７】（１）ラミネート強度 １５ｍｍ幅に切断してＣＰＰフィルムと本フィルムの１
８０度剥離試験を剥離速度３００ｍｍ/分で（株）オリ
エンテック製テンシロンＲＴＣ−１２５０を用いて測定
した。 （２）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−２／２０）を用いて、酸素ガス側が３０℃９０
％ＲＨ、窒素ガス側が８０％ＲＨ中の雰囲気下で延伸ポ
リプロピレン側（図１の１側）が酸素側に接するように
測定した。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、
アルカリ金属化合物またはアルカリ土類化合物が添加さ
れているために高湿度下での酸素透過度が比較例より飛
躍的に向上しており、また密着性も良好であるためガス
バリア性パッケージ用積体フィルムとして十分実用性が
あり、有用であるといえる。

【００４０】

【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、無機層
状化合物と水溶性高分子の複合被膜にアルカリ金属化合
物またはアルカリ土類金属化合物を添加することにより
高湿度下で高いガスバリア性を有することから包装材料
として全般に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスバリアフィルムの構成断面図であ
る。

【符号の説明】

１…プラスチックフィルム ２…ガスバリア性被膜層 ３…ドライラミネート接着剤 ４…シーラント層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E086 AD01 BA04 BA15 BA24 BA35 BA40 BB51 4F100 AA00B AA00C AA08B AA08C AA17B AA17C AA18B AA18C AC10B AC10C AK01A AK01B AK01C AK07 AK21B AK21C BA02 BA03 BA06 BA10B BA10C BA13 EH46 EJ38 EJ55 GB15 JB09B JB09C JD01B JD01C JD02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック材料からなる基材の少なくと
   も片面に、無機層状化合物と水溶性高分子を主たる構成
   成分とする複合被膜を配したバリアフィルムにおいて、
   上記複合被膜にアルカリ金属化合物またはアルカリ土類
   金属化合物を添加したことを特徴とするガスバリアフィ
   ルム。
2. 【請求項２】前記アルカリ金属化合物またはアルカリ土
   類金属化合物が、炭酸塩または水酸化物であることを特
   徴とする請求項１に記載のガスバリアフィルム。
3. 【請求項３】前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコー
   ル系重合体またはその誘導体であることを特徴とする請
   求項１、請求項２に記載のガスバリアフィルム。
4. 【請求項４】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〜請求項３のいずれか
   １項に記載のガスバリアフィルム。
5. 【請求項５】前記複合被膜中の無機層状化合物の層間距
   離が、水溶性高分子との複合被膜形成前の該無機層状化
   合物単体時の層間距離に対して１．２倍以上に拡大して
   いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１
   項に記載のガスバリアフィルム。