JP2001271288A

JP2001271288A - ガスバリア材およびガスバリア容器

Info

Publication number: JP2001271288A
Application number: JP2000078097A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Kato; 友美子加藤; Junichi Kaminaga; 純一神永; Ryukichi Matsuo; 龍吉松尾
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】紙からなる基材に水溶性高分子と無機層状化合
物からなる混合液を含浸させて、酸素や水蒸気等のガス
バリア性に優れたガスバリア材を提供する事を目的とす
るものである。また、フィルムなどを積層することなく
高いガスバリア性をもつ紙材料を提供できる為、特に、
パルプモールドのような立体成型物に対しても高いガス
バリア性を付与できる事を目的とする。【解決手段】紙からなる基材の少なくとも片面に水溶性
高分子と無機層状化合物とを含む混合液を含浸させ、そ
れらの複合被膜が基材上に形成されているガスバリア材
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品、医薬品、電
子部材、電子機器等が、酸素や水蒸気等によって劣化し
たり変質したりすることを抑制する包装用容器として好
適なガスバリア紙材料と容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品、医薬品、電子部材、電子機器等
が、酸素や水蒸気等によって劣化したり変質したりする
ことを抑制するため、それらの包装用に、酸素や水蒸気
の透過度を抑制したガスバリアフィルムが使用されてい
る。

【０００３】従来、ガスバリア材には、ポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）とエチレンビニルアルコールとの共重
合体、ポリ塩化ビニリデン系樹脂等の樹脂フィルム、あ
るいはこれらの樹脂がコートされたフィルム、セラミッ
ク蒸着フィルム等が使用され、それらを様々な基材に積
層させたものが検討されている。（例：特開平１１―１
６５３６９号）

【０００４】また、バリア容器としてはプラスチックな
どが多く使用されている。しかし、プラスチックは、殆
どが石油由来の有限な資源であり、燃焼熱が高く、環境
ホルモンの問題などが指摘されている。近年の環境保全
型思考や、２０００年の容器包装リサイクル法の施行に
伴い、プラスチック材料から再生可能な天然資源由来の
紙への転換が必要となってくる。

【０００５】なお、紙の上に無機層状化合物を有する樹
脂組成物層、熱可塑性樹脂層を設ける検討もされている
（特開平１１―３０９８１６）。しかし、この場合は紙
がシート状に限定されて、成形体などの場合には応用で
きない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、紙を基材とし
て、それらの表面にガスバリア性の高いフィルム等を積
層したガスバリア材も検討されているが、これらは基材
の形状が限定されており、シート状の基材にガスバリア
性を付与させ、その後、成形加工するものが多い。

【０００７】本発明は以上のような課題を解決しようと
するものであり、紙からなる基材に水溶性高分子と無機
層状化合物からなる混合液を含浸させて、酸素や水蒸気
等のガスバリア性に優れたガスバリア材を提供する事を
目的とするものである。また、フィルムなどを積層する
ことなく高いガスバリア性をもつ紙材料を提供できる
為、特に、パルプモールドのような立体成型物に対して
も高いガスバリア性を付与できる事を目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明の第１の発明は、紙
からなる基材の少なくとも片面に水溶性高分子と無機層
状化合物とを含む混合液を含浸させ、それらの複合被膜
が基材上に形成されているガスバリア材を提供する。

【０００９】本発明の第２の発明は、第１の発明におけ
る紙から成る基材において、ＪＩＳＰ８１１８に従って
測定した紙からなる基材の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³ 以
上、また、ＪＩＳＰ８１１７に従って測定した紙から
なる基材の透気度が６０秒以上であるガスバリア材を提
供する。

【００１０】本発明の第３の発明は、第１、２の発明に
おける水溶性高分子と無機層状化合物から成る複合被膜
が基材の両面に形成されているガスバリア材を提供す
る。

【００１１】本発明の第４の発明は、第１〜３の発明に
おける水溶性高分子と無機層状化合物から成る複合被膜
の厚みが片側１〜１００μｍであるガスバリア材を提供
する。

【００１２】本発明の第５の発明は、第１〜４の発明に
おける水溶性高分子と無機層状化合物から成る複合被膜
の厚みが、より好ましくは片側１０〜３０μｍであるガ
スバリア材を提供する。

【００１３】本発明の第６の発明は、第１〜５の発明に
おけるの紙からなる基材がパルプモールド成型体である
ことを特徴とするガスバリア容器を提供する。

【００１４】本発明の第７の発明は、第１〜６の発明に
おけるガスバリア材、或いはガスバリア容器の表面に、
熱硬化性樹脂からなるオーバーコート剤をコーティング
したガスバリア材、或いはガスバリア容器を提供する。

【００１５】本発明の第８の発明は、第１〜７の発明に
おける複合被膜中の水溶性高分子がポリビニルアルコー
ル系樹脂であるガスバリア材、或いはガスバリア容器を
提供する。

【００１６】本発明の第９の発明は、第１〜８の発明に
おける複合被膜中の無機層状化合物がモンモリロナイト
であるガスバリア材、又はガスバリア容器を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について説明
する。

【００１８】本発明のガスバリア材は紙からなる基材の
少なくとも片面に水溶性高分子と無機層状化合物とを含
む複合被膜が形成されている。この複合被膜はガスバリ
ア性が高く、かつ湿度劣化や温度依存性の抑制された特
性を発揮するものとなる。

【００１９】本発明において、かかる複合被膜の形成に
使用する無機層状化合物とは、層状構造を有する結晶性
の無機化合物をいい、例えば、カオリナイト族、スメク
タイト族、マイカ族等に代表される粘土鉱物をあげるこ
とができる。無機層状化合物である限り、その種類、粒
径、アスペクト比等は、そのガスバリアフィルムの使用
目的等に応じて適宜選択することができ、特に限定され
ない。一般的には、層状構造の層間に樹脂成分等が入り
込み、層間が拡大した複合体を得やすい点から、スメク
タイト族の無機層状化合物が適している。スメクタイト
族の無機層状化合物の具体例としては、モンモリロナイ
ト、ヘクトライト、サポナイト等をあげることができ、
これらの中でも、溶液中の安定性や、塗工性等の点から
好ましいものとしてモンモリロナイトをあげることがで
きる。

【００２０】一方、複合被膜の形成に使用する水溶性高
分子としては、特に限定はないが、無機層状化合物と容
易に混合し、無機層状化合物の層間に入り込みやすいも
のを使用することが好ましい。例えば、無機層状化合物
として上述のカオリナイト族、スメクタイト族、マイカ
族等を使用する場合、ＰＶＡ系樹脂、セルロース系樹
脂、アクリル系樹脂等の水系高分子が好ましく、特に、
ガスバリア性の点からＰＶＡ系樹脂が好ましい。

【００２１】複合被膜の形成方法としては、例えば、ま
ず上述の無機層状化合物と水溶性高分子とを含むコーテ
ィング剤を調製する。ここで、無機層状化合物と水溶性
高分子との配合割合としては、無機層状化合物と水溶性
高分子との重量比を１：９９〜９０：１０の範囲とする
ことが好ましい。次に、コーティング剤を、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
等の公知の塗工方法によって基材の少なくとも一方の面
上にコーティングし、乾燥させる。これにより、基材上
に複合被膜を形成することができる。

【００２２】ここで、複合被膜を基材に形成する場合に
は、乾燥後の片側の複合被膜の平均厚さが約１〜１００
μｍとなるようにコーティングすることが好ましく、特
に、１０〜３０μｍとすることが好ましい。被膜が薄す
ぎると塗膜が形成されにくく、反対に被膜が厚すぎると
乾燥が困難な上、不経済である。

【００２３】本発明のガスバリア材、ガスバリア容器に
おいて、複合被膜は以上のように無機層状化合物と水溶
性高分子とから形成することができるが、この複合被膜
には、必要に応じて、耐水性を付与し、バリア性の湿度
依存性を改善する為、複合被膜上にオーバーコート剤を
コーティングすることができる。オーバーコート剤とし
ては、イソシアネート樹脂の様な熱硬化性樹脂等が使用
される。

【００２４】一方、本発明のガスバリア材、ガスバリア
容器において紙から成る基材としては、特に限定される
ものではなく、厚さ、密度、透気度、立体形状等は使用
する目的に応じて選定されるが、特にＪＩＳＰ８１１
８に従って測定した紙からなる基材の密度が０．７０ｇ
／ｃｍ³ 以上、ＪＩＳＰ８１１７に従って測定した紙
からなる基材の透気度が６０秒以上であると優れたガス
バリア性を有するガスバリア材、ガスバリア容器が得ら
れる。

【００２５】

【実施例】（実施例１、２、３）密度０．７５ｇ／ｃｍ
³ 、透気度９４０秒のコートボール紙を基材として用い
た。モンモリロナイト、ポリビニルアルコールを重量比
５０：５０で配合してコーティング剤を調製した。この
コーティング剤を基材の両面に含浸した後、１００℃の
オーブンで乾燥させ、片側の平均乾燥膜厚２５μｍの複
合被膜を形成させ、ガスバリア材とした（実施例１）。
さらに、このガスバリア材にイソシアネート樹脂からな
るコーティング剤を塗工し、ガスバリア材を作成した
（実施例２）。また、実施例１と同じ基材とコーティン
グ剤を使用して同様に含浸、乾燥させ、片側の平均乾燥
膜厚８μｍの複合被膜を形成させ、ガスバリア材を作成
した（実施例３）。

【００２６】（実施例４）密度０．６５ｇ／ｃｍ³ 、透
気度４０秒の紙を基材として使用する以外は実施例１を
繰り返し、ガスバリア材を作成した（実施例４）。

【００２７】（実施例５、６）密度０．８５ｇ／ｃｍ
³ 、透気度１２８０秒のパルプモールド成型体を基材と
して実施例１と同様に片側の平均乾燥膜厚２５μｍの被
膜を形成し、ガスバリア容器を作成した（実施例５）。
さらにこのガスバリア容器に、イソシアネート樹脂から
なるコーティング剤を塗工し、ガスバリア容器を作成し
た（実施例６）。

【００２８】評価実施例１〜４で得られた各ガスバリア
材の酸素通過度、水蒸気通過度を次のように測定した。

【００２９】酸素通過度酸素通過度測定装置（モダンコントロール社製、ＯＸＴ
ＲＡＮ１０／４０Ａ）を用いて３０℃、１００％ＲＨ
雰囲気下で測定した。

【００３０】水蒸気通過度水蒸気通過度測定装置（モダンコントロール社製、ＰＥ
ＲＭＡＴＲＡＮＷ６）を用いて４０℃、９０％ＲＨ雰
囲気下で測定した。

【００３１】酸素通過度、水蒸気通過度の結果を表１に
示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例１、２、３は塗膜性も良好で、ピン
ホールも殆ど見られなかった。表１から、紙から成る基
材に水溶性高分子と無機層状化合物から成る複合被膜を
含浸しただけのもの（実施例１、３）でも、酸素通過
度、水蒸気通過度が低く、高いガスバリア性を示してい
た。更に、実施例２のように、複合皮膜上にイソシアネ
ートをコーティングしたものでは、耐水性が付与され湿
度依存性がなくなる為、更にガスバリア性の高いものが
得られた。また、実施例４については、実施例１〜３に
比較すると塗膜性が悪く、ピンホールが見られる為、酸
素通過度、水蒸気通過度が上がり、ガスバリア性が低め
であった。

【００３４】評価実施例５、６で得られた各ガスバリア容器の水蒸気通過
度を次のように測定した。

【００３５】得られたガスバリア容器中に塩化カルシウ
ムを充填し、開口部をアルミで密封した。４０℃、９０
％ＲＨに保管し、重量増加を調べ水蒸気通過度とした。
これらの結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】実施例のガスバリア容器では良好な塗膜性
を示し、殆どピンホールが見られなかった。表２から、
実施例のガスバリア容器は水蒸気通過度も低く、立体成
型物に対しても高いガスバリア性を付与できた。

【００３８】

【発明の効果】本発明では、紙から成る基材上に水溶性
高分子と層状化合物を含む被膜を形成させることによ
り、酸素通過度と水蒸気通過度とが低く、優れたガスバ
リア性をもつ紙材料を得ることができる。

【００３９】さらに、本発明によれば、フィルムなどを
積層することなく含浸などのコーティングのみで高いガ
スバリア性を付与できることから、特に、パルプモール
ドなどのような立体成型物に対しても高いガスバリア性
を付与でき、優れたガスバリア容器を得ることが可能に
なった。紙からなる基材に水溶性高分子と無機層状化合
物からなる混合液を含浸させて、酸素や水蒸気等のガス
バリア性に優れたガスバリア材を提供する特許。この複
合被膜は耐水性が低い為、湿度依存性がある。従って、
さらにイソシアネート樹脂などのオーバーコートをする
ことにより、耐水性を付与し、湿度依存性がなくなる
為、ガスバリア性もよくなる。

【００４０】また、フィルムなどを積層することなく、
コーティングのみで高いガスバリア性をもつ紙材料を提
供できる。特に、パルプモールドのような立体成型物に
対しても高いガスバリア性を付与できる。

【００４１】ガスバリア性は紙の密度や透気度が高い程
よい。ガスバリア性はコーティング剤の膜厚に依存する
が、厚すぎると乾燥が困難な為、規定の範囲が望まし
い。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｄ２１Ｊ 7/00 Ｄ２１Ｊ 7/00 Ｆターム(参考） 3E086 BA04 BA14 BA15 BA24 BA25 BA35 BB02 BB05 CA01 CA28 CA31 4L055 AG27 AG64 AG82 AG94 AH02 AH37 AH49 AJ04 BE07 BE09 BE10 BF09 EA08 EA12 FA20 FA30 GA05 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紙からなる基材の少なくとも片面に水溶性
高分子と無機層状化合物とを含む混合液を含浸させ、そ
れらの複合被膜が基材上に形成されているガスバリア
材。
【請求項２】ＪＩＳＰ８１１８に従って測定した紙か
らなる基材の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³ 以上、また、Ｊ
ＩＳＰ８１１７に従って測定した紙からなる基材の透
気度が６０秒以上である請求項１記載のガスバリア材。
【請求項３】水溶性高分子と無機層状化合物から成る複
合被膜が基材の両面に形成されている請求項１または２
記載のガスバリア材。
【請求項４】水溶性高分子と無機層状化合物から成る複
合被膜の厚みが片側１〜１００μｍである請求項１〜３
何れか記載のガスバリア材。
【請求項５】水溶性高分子と無機層状化合物から成る複
合被膜の厚みが片側１０〜３０μｍである請求項１〜４
何れか記載のガスバリア材。
【請求項６】上記請求項１〜５何れか記載のガスバリア
材に熱硬化性樹脂からなるオーバーコート剤をコーティ
ングしたガスバリア材。
【請求項７】複合被膜中の水溶性高分子がポリビニルア
ルコール系樹脂である請求項１〜６何れか記載のガスバ
リア材。
【請求項８】複合被膜中の無機層状化合物がモンモリロ
ナイトである請求項１〜７記載のガスバリア材。
【請求項９】パルプモールド成型体からなる基材の少な
くとも片面に水溶性高分子と無機層状化合物とを含む混
合液を含浸させ、それらの複合被膜が基材上に形成され
ているガスバリア容器。
【請求項１０】ＪＩＳＰ８１１８に従って測定した紙
からなる基材の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³ 以上、また、
ＪＩＳＰ８１１７に従って測定したパルプモールド成
型体からなる基材の透気度が６０秒以上である請求項９
記載のガスバリア容器。
【請求項１１】水溶性高分子と無機層状化合物から成る
複合被膜が基材の内外両面に形成されている請求項９ま
たは１０記載のガスバリア容器。
【請求項１２】水溶性高分子と無機層状化合物から成る
複合被膜の厚みが片側１〜１００μｍである請求項９〜
１１何れか記載のガスバリア容器。
【請求項１３】水溶性高分子と無機層状化合物から成る
複合被膜の厚みが片側１０〜３０μｍである請求項９〜
１２何れか記載のガスバリア容器。
【請求項１４】上記請求項９〜１３何れか記載のガスバ
リア容器の表面に、熱硬化性樹脂からなるオーバーコー
ト剤をコーティングしたガスバリア容器。
【請求項１５】複合被膜中の水溶性高分子がポリビニル
アルコール系樹脂である請求項９〜１４何れか記載のガ
スバリア容器。
【請求項１６】複合被膜中の無機層状化合物がモンモリ
ロナイトである請求項９〜１５何れか記載のガスバリア
容器。