JP2003205520A - バリアフィルム用コーティング組成物の製造方法 - Google Patents
バリアフィルム用コーティング組成物の製造方法Info
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- JP2003205520A JP2003205520A JP2002005696A JP2002005696A JP2003205520A JP 2003205520 A JP2003205520 A JP 2003205520A JP 2002005696 A JP2002005696 A JP 2002005696A JP 2002005696 A JP2002005696 A JP 2002005696A JP 2003205520 A JP2003205520 A JP 2003205520A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非塩素系で、酸素透過度および透湿度が低く
バリア性の高い食品包装材料用のバリアフィルムおよび
を得ること。 【解決手段】 金属アルコキシドと水酸基を有するビニ
ルポリマーとを混合するステップと、混合されてできる
反応液を超音波で処理するステップとを含むバリアフィ
ルム用コーティング組成物の製造方法を提供する。加水
分解触媒を加えた後に反応液を超音波で処理をするステ
ップが行われ、その後に、縮合反応触媒を加えることが
好ましい。また、本発明はこの方法によって製造された
バリアフィルム用コーティング組成物、およびこの組成
物を、プラスチック製基材の少なくとも一方の面に塗布
してなるバリア層を有するバリアフィルムを提供する。
バリア性の高い食品包装材料用のバリアフィルムおよび
を得ること。 【解決手段】 金属アルコキシドと水酸基を有するビニ
ルポリマーとを混合するステップと、混合されてできる
反応液を超音波で処理するステップとを含むバリアフィ
ルム用コーティング組成物の製造方法を提供する。加水
分解触媒を加えた後に反応液を超音波で処理をするステ
ップが行われ、その後に、縮合反応触媒を加えることが
好ましい。また、本発明はこの方法によって製造された
バリアフィルム用コーティング組成物、およびこの組成
物を、プラスチック製基材の少なくとも一方の面に塗布
してなるバリア層を有するバリアフィルムを提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバリアフィルム用コ
ーティング組成物の製造方法に関する。特には、本発明
は、酸素透過度および湿透度が小さく、焼却時にダイオ
キシンなどの有害物質を発生しないバリアフィルム用コ
ーティング組成物の製造方法に関する。
ーティング組成物の製造方法に関する。特には、本発明
は、酸素透過度および湿透度が小さく、焼却時にダイオ
キシンなどの有害物質を発生しないバリアフィルム用コ
ーティング組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ポリエチレンテレフタラートやポ
リプロピレン基材にポリ塩化ビニリデンをコーティング
したバリアフィルムが、食品包装用材料として汎用され
てきた。食品包装用のバリアフィルムには、タバコ、菓
子やレトルト食品、化粧品などの包装に用いられ、品質
劣化を防ぐためおよび香気の拡散を防止するためのバリ
ア機能が必要とされる。ポリ塩化ビニリデンは、かかる
目的に必要なバリア機能を有しており、市場の９割以上
を占めていたが、ダイオキシンの発生などといった環境
問題の観点から、その代替が急速に進んでいる。
リプロピレン基材にポリ塩化ビニリデンをコーティング
したバリアフィルムが、食品包装用材料として汎用され
てきた。食品包装用のバリアフィルムには、タバコ、菓
子やレトルト食品、化粧品などの包装に用いられ、品質
劣化を防ぐためおよび香気の拡散を防止するためのバリ
ア機能が必要とされる。ポリ塩化ビニリデンは、かかる
目的に必要なバリア機能を有しており、市場の９割以上
を占めていたが、ダイオキシンの発生などといった環境
問題の観点から、その代替が急速に進んでいる。
【０００３】代替品となるバリアフィルム用のコーティ
ング材料としては、非塩素系のビニルポリマー、特にポ
リビニルアルコールでコーティングしたフィルムが検討
されている。しかし、ポリビニルルコールは水溶性であ
るため、防湿性に劣るという問題がある。その他の代替
品としては、シリカ、アルミナなどを真空蒸着した透明
蒸着フィルムがある。しかし、真空蒸着により得られた
バリア層は、セラミックの性質を有するためクラックや
ピンホールが生じ、そこから酸素が透過するため、バリ
ア機能が不十分である。また、真空蒸着にはコストがか
かるという問題点もある。
ング材料としては、非塩素系のビニルポリマー、特にポ
リビニルアルコールでコーティングしたフィルムが検討
されている。しかし、ポリビニルルコールは水溶性であ
るため、防湿性に劣るという問題がある。その他の代替
品としては、シリカ、アルミナなどを真空蒸着した透明
蒸着フィルムがある。しかし、真空蒸着により得られた
バリア層は、セラミックの性質を有するためクラックや
ピンホールが生じ、そこから酸素が透過するため、バリ
ア機能が不十分である。また、真空蒸着にはコストがか
かるという問題点もある。
【０００４】特開２０００−７１３９６号公報には、ポ
リエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリプロピ
レンなどの基材フィルム上に、真空蒸着層またはゾルゲ
ル法による金属アルコキシドとビニルポリマーのハイブ
リッド層を積層し、その上にさらに金属アルコキシドと
ビニルポリマーのハイブリッド層を形成したバリアフィ
ルムが開示されている。しかし、このバリアフィルム
は、酸素透過度が約６ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ（１
ａｔｍ＝１．０１３２５ｘ１０5Ｎ／ｍ2）、透湿度が約
１８ｇ／ｍ2・ｄａｙであり、従来のポリ塩化ビニリデ
ンを用いた場合の酸素透過度や透湿度に比べて、良好な
バリア性を示すものではない。
リエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリプロピ
レンなどの基材フィルム上に、真空蒸着層またはゾルゲ
ル法による金属アルコキシドとビニルポリマーのハイブ
リッド層を積層し、その上にさらに金属アルコキシドと
ビニルポリマーのハイブリッド層を形成したバリアフィ
ルムが開示されている。しかし、このバリアフィルム
は、酸素透過度が約６ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ（１
ａｔｍ＝１．０１３２５ｘ１０5Ｎ／ｍ2）、透湿度が約
１８ｇ／ｍ2・ｄａｙであり、従来のポリ塩化ビニリデ
ンを用いた場合の酸素透過度や透湿度に比べて、良好な
バリア性を示すものではない。
【０００５】
【発明が解決する課題】本発明は、非塩素系の材料を用
いて、廉価で、十分なバリア性を有するバリアフィルム
用コーティング組成物及びかかる組成物を基材にコーテ
ィングして得られるバリアフィルムを得ることを目的と
する。
いて、廉価で、十分なバリア性を有するバリアフィルム
用コーティング組成物及びかかる組成物を基材にコーテ
ィングして得られるバリアフィルムを得ることを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、金属アルコキシドと水酸基を有するビニ
ルポリマーとを混合するステップと、混合されてできる
反応液を超音波で処理するステップとを含むバリアフィ
ルム用コーティング組成物の製造方法を提供する。前記
反応液を超音波で処理をするステップが、加水分解触媒
を加えた後に行われることが好ましい。また、前記反応
液を超音波で処理をするステップの後に、縮合反応触媒
を加えることが好ましい。さらに、前記金属アルコキシ
ドがテトラエトキシシランであり、前記水酸基を有する
ビニルポリマーがポリビニルアルコールであることが好
ましい。本発明はまた、上述の方法によって製造された
バリアフィルム用コーティング組成物を提供する。さら
に、この組成物をプラスチック製基材の少なくとも一方
の面に塗布してなるバリア層を有するバリアフィルムを
提供する。前記プラスチック製基材が、コロナ処理をし
た二軸延伸ポリプロピレンであることが好ましい。本発
明によって得られたバリアフィルムは一層のコーティン
グで酸素透過度や透湿度に非常に優れた十分なバリア性
を有し、製造コスト的にも有利であるため、食品包装用
の材料として有用である。
に、本発明は、金属アルコキシドと水酸基を有するビニ
ルポリマーとを混合するステップと、混合されてできる
反応液を超音波で処理するステップとを含むバリアフィ
ルム用コーティング組成物の製造方法を提供する。前記
反応液を超音波で処理をするステップが、加水分解触媒
を加えた後に行われることが好ましい。また、前記反応
液を超音波で処理をするステップの後に、縮合反応触媒
を加えることが好ましい。さらに、前記金属アルコキシ
ドがテトラエトキシシランであり、前記水酸基を有する
ビニルポリマーがポリビニルアルコールであることが好
ましい。本発明はまた、上述の方法によって製造された
バリアフィルム用コーティング組成物を提供する。さら
に、この組成物をプラスチック製基材の少なくとも一方
の面に塗布してなるバリア層を有するバリアフィルムを
提供する。前記プラスチック製基材が、コロナ処理をし
た二軸延伸ポリプロピレンであることが好ましい。本発
明によって得られたバリアフィルムは一層のコーティン
グで酸素透過度や透湿度に非常に優れた十分なバリア性
を有し、製造コスト的にも有利であるため、食品包装用
の材料として有用である。
【０００７】
【発明の実施の態様】以下に、本発明の実施の態様を詳
細に説明する。なお、以下に説明する実施の態様は、本
発明を限定するものではない。
細に説明する。なお、以下に説明する実施の態様は、本
発明を限定するものではない。
【０００８】本発明らは、ゾルゲル法を用いて製造され
た高分散のコーティング組成物を用いて、無機材料と有
機材料とのハイブリッド層を基材上に形成することを考
えた。ここで、ゾルゲル法は、金属アルコキシドを室温
付近で加水分解、縮合重合し、高分子または粒子を生成
して成膜する技術である。
た高分散のコーティング組成物を用いて、無機材料と有
機材料とのハイブリッド層を基材上に形成することを考
えた。ここで、ゾルゲル法は、金属アルコキシドを室温
付近で加水分解、縮合重合し、高分子または粒子を生成
して成膜する技術である。
【０００９】金属アルコキシドには、ケイ素、ジルコニ
ウムなどのアルコキシドが含まれるが、かかるものに限
定されない。具体的には、金属アルコキシドとして、テ
トラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどを挙げ
ることができる。このような金属アルコキシドは、最も
好ましくはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）である。
非塩素系の水酸基を有するビニルポリマーとしては、具
体的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などを挙げ
ることができるが、かかるものに限定されない。本発明
ではビニルポリマーとして、特にポリビニリアルコール
を用いることが好ましい。
ウムなどのアルコキシドが含まれるが、かかるものに限
定されない。具体的には、金属アルコキシドとして、テ
トラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどを挙げ
ることができる。このような金属アルコキシドは、最も
好ましくはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）である。
非塩素系の水酸基を有するビニルポリマーとしては、具
体的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などを挙げ
ることができるが、かかるものに限定されない。本発明
ではビニルポリマーとして、特にポリビニリアルコール
を用いることが好ましい。
【００１０】以下、金属アルコキシドとしてテトラエト
キシシラン、ビニルポリマーとしてポリビニリアルコー
ルを用いたバリアフィルム用コーティング組成物の製造
方法について説明する。
キシシラン、ビニルポリマーとしてポリビニリアルコー
ルを用いたバリアフィルム用コーティング組成物の製造
方法について説明する。
【００１１】ポリビニリアルコールは、そのけん化度に
よって成膜したときの酸素透過度が異なり、けん化度が
高いほど酸素透過度が小さく、バリア性が向上する。ポ
リビニリアルコールのけん化度と酸素透過度との関係を
示すグラフを図２に示す。この結果から、本発明の組成
物にはけん化度が高いものを用いることが好ましい。好
ましくは、けん化度は９０％以上であり、さらに好まし
くはけん化度は１００％である。
よって成膜したときの酸素透過度が異なり、けん化度が
高いほど酸素透過度が小さく、バリア性が向上する。ポ
リビニリアルコールのけん化度と酸素透過度との関係を
示すグラフを図２に示す。この結果から、本発明の組成
物にはけん化度が高いものを用いることが好ましい。好
ましくは、けん化度は９０％以上であり、さらに好まし
くはけん化度は１００％である。
【００１２】ポリビニリアルコールとテトラエトキシシ
ランとの配合比は、バリア性が高くなるように決定す
る。図３はポリビニリアルコール配合比と酸素透過度と
の関係を示すグラフである。ポリビニリアルコールの配
合比が高いほど、酸素透過度は小さい。また、ポリビニ
リアルコールの配合比が低いと膜が収縮する傾向にあ
る。従って、ポリビニリアルコールはテトラエトキシシ
ランに対し、ポリビニリアルコールが２０〜６０％の配
合比で混合することが好ましく、３０〜５０％で混合す
ることがさらに好ましい。
ランとの配合比は、バリア性が高くなるように決定す
る。図３はポリビニリアルコール配合比と酸素透過度と
の関係を示すグラフである。ポリビニリアルコールの配
合比が高いほど、酸素透過度は小さい。また、ポリビニ
リアルコールの配合比が低いと膜が収縮する傾向にあ
る。従って、ポリビニリアルコールはテトラエトキシシ
ランに対し、ポリビニリアルコールが２０〜６０％の配
合比で混合することが好ましく、３０〜５０％で混合す
ることがさらに好ましい。
【００１３】本発明のコーティング組成物の製造におい
ては、まず、金属アルコキシドを加水分解し、加水分解
されたポリビニルアルコールとの縮合重合反応を行う。
これらの加水分解反応および縮合重合反応を行うための
触媒としては、ＨＣｌ、ＮＨ 4ＯＨ、ＣＨ3ＣＯＯＨ、Ｈ
Ｃｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒などを用いることができる。
触媒がなくても必要な反応は起きるが、生産性を向上さ
せるために、触媒を用いることが好ましい。表１に、使
用することができる触媒の種類とその特長を示す。ポリ
ビニリアルコールとテトラエトキシシランを混合したゾ
ルの状態からゲル化しやすさ、成膜性、バリア性といっ
た観点について着目する。その中で特に反応性が高く、
反応が速やかに進行するＨＣｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒を
用いることが好ましい。しかし、これらに限定されるこ
となく、金属アルコキシドの加水分解および、加水分解
された金属アルコキシドとポリビニルアルコールとの縮
合重合反応に適するあらゆる触媒を用いて反応を行うこ
ともできる。
ては、まず、金属アルコキシドを加水分解し、加水分解
されたポリビニルアルコールとの縮合重合反応を行う。
これらの加水分解反応および縮合重合反応を行うための
触媒としては、ＨＣｌ、ＮＨ 4ＯＨ、ＣＨ3ＣＯＯＨ、Ｈ
Ｃｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒などを用いることができる。
触媒がなくても必要な反応は起きるが、生産性を向上さ
せるために、触媒を用いることが好ましい。表１に、使
用することができる触媒の種類とその特長を示す。ポリ
ビニリアルコールとテトラエトキシシランを混合したゾ
ルの状態からゲル化しやすさ、成膜性、バリア性といっ
た観点について着目する。その中で特に反応性が高く、
反応が速やかに進行するＨＣｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒を
用いることが好ましい。しかし、これらに限定されるこ
となく、金属アルコキシドの加水分解および、加水分解
された金属アルコキシドとポリビニルアルコールとの縮
合重合反応に適するあらゆる触媒を用いて反応を行うこ
ともできる。
【００１４】
【表１】
【００１５】ＨＣｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒の組成は、触
媒の添加後の安定性が良く、かつ、反応が適切に進行す
る組成が好ましい。表２にＨＣｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒
の組成とゲルの状態についての表を示す。ゲル化が早す
ぎると、調製した組成物をコーティングすることが困難
である。好ましくは、これらの組成はＨＣｌ：ＮＨ4Ｏ
Ｈ＝１．２５０：０．７５０である。しかし、かかる触
媒の組成は、反応に用いる金属アルコキシド等や反応条
件によっても変わるので、一定の組成に限定されるもの
ではない。
媒の添加後の安定性が良く、かつ、反応が適切に進行す
る組成が好ましい。表２にＨＣｌ／ＮＨ4ＯＨ混合触媒
の組成とゲルの状態についての表を示す。ゲル化が早す
ぎると、調製した組成物をコーティングすることが困難
である。好ましくは、これらの組成はＨＣｌ：ＮＨ4Ｏ
Ｈ＝１．２５０：０．７５０である。しかし、かかる触
媒の組成は、反応に用いる金属アルコキシド等や反応条
件によっても変わるので、一定の組成に限定されるもの
ではない。
【００１６】
【表２】
【００１７】テトラエトキシシランの加水分解反応は触
媒投入直後に完了するが、縮合反応は緩やかに進行す
る。反応時間による未反応のテトラエトキシシランの量
を表３に示す。この結果から、反応時間は、好ましくは
３０分〜２時間であり、さらに好ましくは、１時間〜１
時間３０分である。
媒投入直後に完了するが、縮合反応は緩やかに進行す
る。反応時間による未反応のテトラエトキシシランの量
を表３に示す。この結果から、反応時間は、好ましくは
３０分〜２時間であり、さらに好ましくは、１時間〜１
時間３０分である。
【００１８】
【表３】
【００１９】混合触媒を用いたゾル液の調製手順は、幾
通りか考えられる。表４に３通りの調製手順を、表５に
その結果得られたゾルゲルの状態および未反応のテトラ
エトキシシランの量について示す。触媒添加後すぐに均
質なゲルが生成することから、テトラエトキシシランを
エタノールに溶解した溶液に、水にポリビニリアルコー
ルを溶解した溶液を添加し、加水分解触媒としてのＨＣ
ｌ触媒を加えて反応させた後、さらに縮合反応触媒とし
てのＮＨ4ＯＨを加えるという手順で行うことが好まし
い。
通りか考えられる。表４に３通りの調製手順を、表５に
その結果得られたゾルゲルの状態および未反応のテトラ
エトキシシランの量について示す。触媒添加後すぐに均
質なゲルが生成することから、テトラエトキシシランを
エタノールに溶解した溶液に、水にポリビニリアルコー
ルを溶解した溶液を添加し、加水分解触媒としてのＨＣ
ｌ触媒を加えて反応させた後、さらに縮合反応触媒とし
てのＮＨ4ＯＨを加えるという手順で行うことが好まし
い。
【００２０】
【表４】
【００２１】
【表５】
【００２２】本発明の特長は、加水分解触媒の添加後の
反応液を、縮合反応触媒を添加する前に超音波で処理す
ることにある。超音波処理は、室温において超音波洗浄
機などに反応液の入った容器を浸せきすることで行うこ
とが出来る。しかし、これに限定されず、超音波が反応
液に伝わるような装置であれば用いることができる。超
音波処理の時間は、１０分から２時間が好ましく、３０
分から１時間３０分がより好ましく、５０分から１時間
１０分が最も好ましい。超音波処理後の反応液中では、
超音波処理をしない反応液に比べ、シリカの分散性が向
上している。
反応液を、縮合反応触媒を添加する前に超音波で処理す
ることにある。超音波処理は、室温において超音波洗浄
機などに反応液の入った容器を浸せきすることで行うこ
とが出来る。しかし、これに限定されず、超音波が反応
液に伝わるような装置であれば用いることができる。超
音波処理の時間は、１０分から２時間が好ましく、３０
分から１時間３０分がより好ましく、５０分から１時間
１０分が最も好ましい。超音波処理後の反応液中では、
超音波処理をしない反応液に比べ、シリカの分散性が向
上している。
【００２３】このように超音波処理をした反応液に、縮
合反応触媒としてＮＨ4ＯＨを添加して、本発明のコー
ティング組成物を得ることができる。
合反応触媒としてＮＨ4ＯＨを添加して、本発明のコー
ティング組成物を得ることができる。
【００２４】本発明のコーティング組成物はこのような
手順で調整することができる。出来上がったコーティン
グ組成物は液状であり、プラスチック製基材表面に直接
コーティングしてバリアフィルムを形成することができ
る。
手順で調整することができる。出来上がったコーティン
グ組成物は液状であり、プラスチック製基材表面に直接
コーティングしてバリアフィルムを形成することができ
る。
【００２５】プラスチック製基材としてはポリプロピレ
ン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）など、非塩
素系の可塑性フィルムを用いることができる。本発明に
おいては、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）が好ま
しく用いられるがこれに限定されない。基材の厚さは用
途によっても異なるが、５μｍ〜１００μｍが好まし
く、さらには１０μｍ〜５０μｍが好ましい。
ン、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）など、非塩
素系の可塑性フィルムを用いることができる。本発明に
おいては、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）が好ま
しく用いられるがこれに限定されない。基材の厚さは用
途によっても異なるが、５μｍ〜１００μｍが好まし
く、さらには１０μｍ〜５０μｍが好ましい。
【００２６】プラスチック製基材には、コーティング組
成物と基材との密着性を向上させるために、物理的また
は化学的な処理を施すことが好ましい。本発明において
は、例えば、プラスチック製基材のコーティング面にコ
ロナ処理をすることが好ましい。コロナ処理をすること
で、基材表面に凹凸が生じ、水酸基が表面に多く露出す
るため、基材とコーティング組成物との相互作用が強く
なり、密着性が良くなることが期待される。コロナ処理
は、当業者に知られている方法で施すことができる。コ
ーティングを行う装置のコーティングの前段階におい
て、インラインでコロナ処理装置を取り付けてコロナ処
理することもできる。また予めコロナ処理をしたプラス
チック製基材フィルムにコーティングすることも可能で
ある。
成物と基材との密着性を向上させるために、物理的また
は化学的な処理を施すことが好ましい。本発明において
は、例えば、プラスチック製基材のコーティング面にコ
ロナ処理をすることが好ましい。コロナ処理をすること
で、基材表面に凹凸が生じ、水酸基が表面に多く露出す
るため、基材とコーティング組成物との相互作用が強く
なり、密着性が良くなることが期待される。コロナ処理
は、当業者に知られている方法で施すことができる。コ
ーティングを行う装置のコーティングの前段階におい
て、インラインでコロナ処理装置を取り付けてコロナ処
理することもできる。また予めコロナ処理をしたプラス
チック製基材フィルムにコーティングすることも可能で
ある。
【００２７】本発明のコーティング組成物は、調製段階
で超音波処理をすることによって分散性が向上してお
り、コロナ処理したプラスチック製基材に直接塗布して
も十分な密着性を有する。このため、先行技術で用いら
れてきた基材とコーティング組成物との密着性を向上さ
せるためのアンカー層が不要であるという利点を有す
る。これにより、アンカー層部位での剥離やアンカー層
の存在によるバリア性能の低下といった従来の問題点が
解決され、さらにアンカー層を形成しないことでコスト
の削減が望める。
で超音波処理をすることによって分散性が向上してお
り、コロナ処理したプラスチック製基材に直接塗布して
も十分な密着性を有する。このため、先行技術で用いら
れてきた基材とコーティング組成物との密着性を向上さ
せるためのアンカー層が不要であるという利点を有す
る。これにより、アンカー層部位での剥離やアンカー層
の存在によるバリア性能の低下といった従来の問題点が
解決され、さらにアンカー層を形成しないことでコスト
の削減が望める。
【００２８】コーティング組成物を基材にコーティング
するための装置としては、市販のコーターを用いること
ができる。使用することができるコーターには、ロール
コーター、ブレードコーター、エアナイフコーターなど
があり、塗布量やコーティング組成物の粘度などに応じ
て決めることができる。
するための装置としては、市販のコーターを用いること
ができる。使用することができるコーターには、ロール
コーター、ブレードコーター、エアナイフコーターなど
があり、塗布量やコーティング組成物の粘度などに応じ
て決めることができる。
【００２９】コーティングした後、例えば温風乾燥機な
どの乾燥装置により、基材にコーティングされた組成物
を乾燥し、成膜する。乾燥温度は、基材の熱収縮がおき
ない範囲で設定する。例えば、基材がポリプロピレンで
あるときの乾燥温度は、好ましくは４０度〜６０度であ
り、さらに好ましくは４５度〜５５度である。乾燥時間
はコーティングスピードとの関係で決定するが、２０秒
以上であることが好ましい。
どの乾燥装置により、基材にコーティングされた組成物
を乾燥し、成膜する。乾燥温度は、基材の熱収縮がおき
ない範囲で設定する。例えば、基材がポリプロピレンで
あるときの乾燥温度は、好ましくは４０度〜６０度であ
り、さらに好ましくは４５度〜５５度である。乾燥時間
はコーティングスピードとの関係で決定するが、２０秒
以上であることが好ましい。
【００３０】本発明の方法において、基材にコーティン
グされたコーティング組成物を乾燥するに際し、金属ア
ルコキシドとビニル化合物の溶媒として組成物に含まれ
ていた水とエタノールが大量に気化する。従って、乾燥
装置はこれらの溶媒を回収する機能をさらに有すること
が好ましい。
グされたコーティング組成物を乾燥するに際し、金属ア
ルコキシドとビニル化合物の溶媒として組成物に含まれ
ていた水とエタノールが大量に気化する。従って、乾燥
装置はこれらの溶媒を回収する機能をさらに有すること
が好ましい。
【００３１】本発明においては、コーターに乾燥装置を
備えることで、コーティング組成物の基材へのコーティ
ングと乾燥とを一つのラインで行い、より生産性の良い
バリアフィルムの製造を実現することができる。
備えることで、コーティング組成物の基材へのコーティ
ングと乾燥とを一つのラインで行い、より生産性の良い
バリアフィルムの製造を実現することができる。
【００３２】このようにして本発明の方法により製造し
たバリアフィルムの構成を図１に示す。基材２上に本発
明の超音波で処理した組成物を直接塗布して形成したバ
リア層１を有するバリアフィルム３は、バリア性が向上
しており、超音波で処理していない組成物をコートした
バリアフィルムに比べ、酸素透過度が約１／２まで、透
湿度が約１／７にまで減少している。
たバリアフィルムの構成を図１に示す。基材２上に本発
明の超音波で処理した組成物を直接塗布して形成したバ
リア層１を有するバリアフィルム３は、バリア性が向上
しており、超音波で処理していない組成物をコートした
バリアフィルムに比べ、酸素透過度が約１／２まで、透
湿度が約１／７にまで減少している。
【００３３】
【実施例】以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明
する。なお、以下の実施例は本発明を限定する目的では
ない。
する。なお、以下の実施例は本発明を限定する目的では
ない。
【００３４】基材としてはＢＯＰＰ（二村化学工業製）
を使用した。かかるＢＯＰＰは、コート面にコロナ処理
済で、標準の厚さが２０μｍのものであった。
を使用した。かかるＢＯＰＰは、コート面にコロナ処理
済で、標準の厚さが２０μｍのものであった。
【００３５】コーティング組成物は、以下の手順で作成
した。まず、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とエタ
ノールを混合して室温で５分間撹拌し、テトラエトキシ
シラン／エタノール溶液を調整する。これに、Ｈ2Ｏに
ポリビニリアルコールを溶解した溶液を添加する。この
とき、テトラエトキシシランとポリビニリアルコールの
重量比が６０：４０となるように添加した。添加は８０
℃で撹拌しながら行った。続いて、テトラエトキシシラ
ンとポリビニリアルコールとの縮合反応の触媒となるＨ
Ｃｌをテトラエトキシシラン：ＨＣｌ＝１：０．０７３
となるように添加した。ポリビニリアルコールが完全に
溶解した後、このコーティング用の組成物を入れた容器
を、超音波洗浄装置の水中に浸し、１時間に渡り超音波
処理した。処理後、ＮＨ4ＯＨを、テトラエトキシシラ
ン：ＮＨ4ＯＨ＝１：０．０３４となるように添加し、
さらに、８０℃で２４時間撹拌することにより、コーテ
ィング用の組成物を得た。
した。まず、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とエタ
ノールを混合して室温で５分間撹拌し、テトラエトキシ
シラン／エタノール溶液を調整する。これに、Ｈ2Ｏに
ポリビニリアルコールを溶解した溶液を添加する。この
とき、テトラエトキシシランとポリビニリアルコールの
重量比が６０：４０となるように添加した。添加は８０
℃で撹拌しながら行った。続いて、テトラエトキシシラ
ンとポリビニリアルコールとの縮合反応の触媒となるＨ
Ｃｌをテトラエトキシシラン：ＨＣｌ＝１：０．０７３
となるように添加した。ポリビニリアルコールが完全に
溶解した後、このコーティング用の組成物を入れた容器
を、超音波洗浄装置の水中に浸し、１時間に渡り超音波
処理した。処理後、ＮＨ4ＯＨを、テトラエトキシシラ
ン：ＮＨ4ＯＨ＝１：０．０３４となるように添加し、
さらに、８０℃で２４時間撹拌することにより、コーテ
ィング用の組成物を得た。
【００３６】コーティングには、市販のロールコーター
を用い、８０ｍ／ｍｉｎのコートスピードで膜厚が２０
０μｍになるようにコーティングを実施した。コーティ
ング後、温風乾燥機を用い、５０度で３０分乾燥し、目
的のバリアフィルムを得た。温風乾燥機で回収した溶媒
量は、コート基材幅６ｍ、コートスピード８０ｍ／ｍｉ
ｎのとき、水が５９９ｋｇ／ｈｒ、エタノールが２８７
ｋｇ／ｈｒであった。得られたバリアフィルムは、２０
μｍのＢＯＰＰ基材のコロナ処理面上に４μｍのゾルゲ
ル法によるバリア層を積層した構造であった。
を用い、８０ｍ／ｍｉｎのコートスピードで膜厚が２０
０μｍになるようにコーティングを実施した。コーティ
ング後、温風乾燥機を用い、５０度で３０分乾燥し、目
的のバリアフィルムを得た。温風乾燥機で回収した溶媒
量は、コート基材幅６ｍ、コートスピード８０ｍ／ｍｉ
ｎのとき、水が５９９ｋｇ／ｈｒ、エタノールが２８７
ｋｇ／ｈｒであった。得られたバリアフィルムは、２０
μｍのＢＯＰＰ基材のコロナ処理面上に４μｍのゾルゲ
ル法によるバリア層を積層した構造であった。
【００３７】比較例として、コーティング組成物の製造
過程で超音波処理をしなかった組成物を製造し、同じ基
材に同様の条件でコーティングし、バリアフィルムを得
た。
過程で超音波処理をしなかった組成物を製造し、同じ基
材に同様の条件でコーティングし、バリアフィルムを得
た。
【００３８】このようにして得た本発明のバリアフィル
ムと比較例の組成物を同様にコートしたバリアフィル
ム、およびアンカー層を有する市販品のバリアフィルム
Ａ、Ｂ、Ｃについて、酸素透過度および透湿度を測定し
た。測定条件は乾燥下、３０度であった。結果を表６お
よび図４に示す。
ムと比較例の組成物を同様にコートしたバリアフィル
ム、およびアンカー層を有する市販品のバリアフィルム
Ａ、Ｂ、Ｃについて、酸素透過度および透湿度を測定し
た。測定条件は乾燥下、３０度であった。結果を表６お
よび図４に示す。
【００３９】
【表６】
【００４０】この結果から、コーティング組成物の調製
段階で超音波処理をすることにより、酸素透過度が１．
８ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍから０．８ｃｍ3／ｍ2・
ｄａｙ・ａｔｍと約１／２になり、透湿度が１１．３ｇ
／ｍ2・ｄａｙから１．６ｇ／ｍ2・ｄａｙとなり、バリ
ア性が大いに向上していることがわかった。また、この
結果は先行技術である特開平８−３０９９１３号公報や
特開２０００−７１３９６号公報に記載の二層構造のバ
リア膜に比べても、酸素透過度、透湿度とも改良され、
バリア性が向上していることがわかった。
段階で超音波処理をすることにより、酸素透過度が１．
８ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍから０．８ｃｍ3／ｍ2・
ｄａｙ・ａｔｍと約１／２になり、透湿度が１１．３ｇ
／ｍ2・ｄａｙから１．６ｇ／ｍ2・ｄａｙとなり、バリ
ア性が大いに向上していることがわかった。また、この
結果は先行技術である特開平８−３０９９１３号公報や
特開２０００−７１３９６号公報に記載の二層構造のバ
リア膜に比べても、酸素透過度、透湿度とも改良され、
バリア性が向上していることがわかった。
【００４１】
【発明の効果】本発明のバリア膜用コーティング組成物
の製造方法によれば、金属アルコキシドと水酸基を有す
るビニルポリマーとを混合してできる反応液を超音波で
処理するステップを含むことで、従来に比べて酸素透過
度及び透湿度が低下して、バリア性に優れたバリアフィ
ルムを提供することが可能となる。また、かかる方法に
より得られたコーティング組成物を用いれば、１回のコ
ーティングで優れたバリアフィルムを製造できるため、
コストの削減を図ることができる。本発明のバリアフィ
ルムは非塩素系の食品包装材料として、従来のＰＶＤＣ
でコートしたバリアフィルムの代替として有利に用いる
ことが可能である。
の製造方法によれば、金属アルコキシドと水酸基を有す
るビニルポリマーとを混合してできる反応液を超音波で
処理するステップを含むことで、従来に比べて酸素透過
度及び透湿度が低下して、バリア性に優れたバリアフィ
ルムを提供することが可能となる。また、かかる方法に
より得られたコーティング組成物を用いれば、１回のコ
ーティングで優れたバリアフィルムを製造できるため、
コストの削減を図ることができる。本発明のバリアフィ
ルムは非塩素系の食品包装材料として、従来のＰＶＤＣ
でコートしたバリアフィルムの代替として有利に用いる
ことが可能である。
【図１】図１は、バリアフィルムの構成の一態様を示す
図である。
図である。
【図２】図２は、ポリビニリアルコールのけん化度と酸
素透過度との関係を示すグラフである。
素透過度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、ポリビニリアルコール配合比と酸素透
過度との関係を示すグラフである。
過度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明のバリアフィルムのバリア性お
よび比較材のバリア性を示すグラフである。
よび比較材のバリア性を示すグラフである。
１ バリア層
２ 基材
３ バリアフィルム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 和田 文雄
愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地
三菱重工業株式会社産業機器事業部内
(72)発明者 堀 信之
愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地
三菱重工業株式会社産業機器事業部内
(72)発明者 原田 史博
愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番
地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 4F100 AH06A AH08A AK01B AK02A
AK07B AK21A AK42B AK52A
BA02 CA30A EH46 EJ25A
EJ55B JD01A JD03
4F201 AA11 AA19K AB04 AB22A
AG01 AG07 BA04 BC03 BC10
BN41
4J038 CE022 DL021 GA03 KA04
KA17 PC08
Claims (7)
- 【請求項１】 金属アルコキシドと水酸基を有するビニ
ルポリマーとを混合するステップと、 混合されてできる反応液を超音波で処理するステップと
を含むバリアフィルム用コーティング組成物の製造方
法。 - 【請求項２】 前記反応液を超音波で処理をするステッ
プが、加水分解触媒を加えた後に行われる請求項１に記
載の製造方法。 - 【請求項３】 前記反応液を超音波で処理をするステッ
プの後に、縮合反応触媒を加える請求項２に記載の製造
方法。 - 【請求項４】 前記金属アルコキシドがテトラエトキシ
シランであり、前記水酸基を有するビニルポリマーがポ
リビニルアルコールである請求項１〜３に記載の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１〜４に記載の方法によって製造
されたバリアフィルム用コーティング組成物。 - 【請求項６】 請求項５に記載の組成物を、プラスチッ
ク製基材の少なくとも一方の面に塗布してなるバリア層
を有するバリアフィルム。 - 【請求項７】 前記プラスチック製基材が、コロナ処理
をした二軸延伸ポリプロピレンである請求項６に記載の
バリアフィルム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005696A JP2003205520A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | バリアフィルム用コーティング組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005696A JP2003205520A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | バリアフィルム用コーティング組成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003205520A true JP2003205520A (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=27644667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002005696A Pending JP2003205520A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | バリアフィルム用コーティング組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003205520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198614A (ja) * | 2004-11-11 | 2008-08-28 | Sony Corp | 発光素子及びその製造方法、並びに、発光装置 |
| KR101147145B1 (ko) * | 2009-06-24 | 2012-05-25 | 윤진중 | 코팅 조성물 제조 방법 및 이를 이용한 건축물 마감재 시공 방법 |
-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002005696A patent/JP2003205520A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198614A (ja) * | 2004-11-11 | 2008-08-28 | Sony Corp | 発光素子及びその製造方法、並びに、発光装置 |
| KR101147145B1 (ko) * | 2009-06-24 | 2012-05-25 | 윤진중 | 코팅 조성물 제조 방법 및 이를 이용한 건축물 마감재 시공 방법 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061010 |