JP2004315781A - ガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 層状珪酸塩を分散したポリビニルアルコール系樹脂の水性溶液中で珪素アルコキシドの一部又は全部を酸により加水分解して得られた水性溶液に、無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩が添加されてなることを特徴とするガスバリアコート剤及び該ガスバリアコート剤から形成されたガスバリア層と熱可塑性樹脂フィルムよりなる基材層とを含む積層体であるガスバリア性フィルム。
【選択図】 なし
Description
(1)高湿度下のガスバリア性(酸素透過度)
JIS K7126 B法に準じて、酸素透過度測定装置(Mocon社製;OX−TRAN100)を用いて高湿度下の酸素透過度を測定した。測定条件は、ガス流量20ml/minとし、温度23℃、基材層側の湿度を90%RH、ガスバリア層側の湿度を90%RHとした。湿度は日立計測器サービス(株)製 精密湿度調整システム RH−3S型にて調湿した。
(2)ボイル後のガスバリア性(酸素透過度)
シール層を積層したガスバリア性フィルム単体を90℃に保った熱水中に30分間浸漬して熱水処理を施した。熱水処理は、熱水処理中にフィルムが浮かないようフィルム端部を内径18cmのステンレス製リング状型枠に固定して行った。熱水処理後、直ちにフィルムを水で洗浄し、10分以内にガスバリア性フィルムを酸素透過度測定装置にセットした。
(3)フィルム外観(着色の有無)
得られたガスバリア性フィルムのフィルム外観及びシール層を積層したガスバリア性フィルムを90℃の熱水中に30分間浸漬して熱水処理を施した後のフィルム外観をそれぞれ目視にて評価した。
(4)陽イオン交換容量測定方法
1)装置及び準備
装置は、浸出液容器、浸出管、受器よりなる。浸出管の下部に脱脂綿を詰め、その上に乳化ろ紙を2〜3mmの厚さに敷き、試料の支持層とする。この支持層の上に秤量した層状珪酸塩試料0.4〜0.5gと10倍量の石英粒とを均一に混合したものを載せる。石英粒としては、粒度40〜60メッシュ程度のものを希塩酸で煮沸処理したのち、十分に水洗し乾燥したものを用いる。
2)浸出操作
1.試料の入った浸出管に1N−酢酸アンモニウム溶液(pH7)を入れ、試料中に完全に浸透させる。浸出液容器に浸出液として1N−酢酸アンモニウム溶液を入れ、4〜24時間かけて浸出液を100ml流下させる。
2.浸出液容器を十分に水洗したのち、浸出液容器に50mlの80%エチルアルコール(pH7)を入れ、流下させ、試料を洗浄して余分なアンモニウムイオンを除去する。
3.浸出液容器,受器を十分に水洗したのち、浸出液容器に100mlの10%塩化カリウム溶液を入れ、流下させ、試料中のアンモニウムイオンをカリウムイオンと交換させる。浸出終了後、浸出管内に残っている塩化カリウム溶液を吸引し受器にほぼ完全に取る。
4.受器の塩化カリウム溶液をケルダール法に従ってアンモニアを蒸留する。留出液は0.1N−硫酸に受け過剰の硫酸を0.1N−水酸化ナトリウム溶液で滴定する。同時に空試験を行い、陽イオン交換容量を下式より計算し、乾燥試料100g当りのミリ当量(meq/100g)で表示する。
B:実際に要した0.1N−水酸化ナトリウムのml数
f:0.1N−水酸化ナトリウムのファクター
S:試料採取量(g)
M:試料の水分(%)
実施例1
水70重量部:エタノール30重量部の混合溶媒に、平均重合度1700・鹸化率98%以上のポリビニルアルコールを濃度が6.7重量%となるように70℃にて溶解させ、ポリビニルアルコールの6.7重量%溶液(A液と略記)を得た。
実施例2
実施例1においてテトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で150重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤を得た。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は810ppmである。
実施例3
実施例1においてテトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で120重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤を得た。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は840ppmである。
実施例4
実施例1においてA液とB液を重量比2/1の割合で混合し、テトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で150重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤を得た。該ガスバリアコート剤中のポリビニルアルコール/層状珪酸塩の重量部比は100/25である。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は520ppmである。実施例1と同様にしてコートフィルムを得た後、該コートフィルムを相対湿度90%RHで、40℃×4日間のエージング処理を施し、ガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例5
実施例1においてA液とB液を重量比1/1.7の割合で混合し、テトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で150重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤を得た。該ガスバリアコート剤中のポリビニルアルコール/層状珪酸塩の重量部比は100/83である。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は1060ppmである。
実施例6
実施例1においてA液とB液を重量比1/2.5の割合で混合し、テトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で150重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤を得た。該ガスバリアコート剤中のポリビニルアルコール/層状珪酸塩の重量部比は100/125である。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は1240ppmである。
実施例7
実施例1においてテトラエトキシシランをポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で320重量部となるよう加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は690ppmである。さらに、実施例1と同様にしてシール層を積層したガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例8
実施例1においてポリビニルアルコール・層状珪酸塩の微分散溶液に平均分子量400万のポリエチレングリコールをポリビニルアルコール100重量部に対し1重量部加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例9
実施例1において塩化アンモニウムの代わりにエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム二水和物を塩として2000ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.8であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当するエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム二水和物の量は2630ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例10
実施例1において塩化アンモニウムの代わりにチオ硫酸ナトリウム五水和物を塩として890ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当するチオ硫酸ナトリウム五水和物の量は1750ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例11
実施例1において塩化アンモニウムの代わりに硝酸ナトリウムを塩として2500ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する硝酸ナトリウムの量は1200ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例12
実施例1において塩化アンモニウムの代わりにグリコール酸ナトリウムを塩として2500ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.8であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当するグリコール酸ナトリウムの量は1380ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例13
実施例1において塩化アンモニウムの代わりに硫酸カリウムを塩として2500ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する硫酸カリウムの量は1230ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例14
実施例1において塩化アンモニウムの代わりに塩化カリウムを塩として2500ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化カリウムの量は1050ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例15
実施例1において塩化アンモニウムの代わりに硫酸ナトリウムを塩として3000ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する硫酸ナトリウムの量は1000ppmである。得られたガスバリア性フィルムに着色は見られなかった。
実施例16
水70重量部:エタノール30重量部の混合溶媒にグルタル酸と10%アンモニア水を溶解させ、12.5重量%のグルタル酸二アンモニウム溶液を調整した。該グルタル酸二アンモニウム溶液のpHは6.3であった。
実施例17
水70重量部:エタノール30重量部の混合溶媒にコハク酸と10%アンモニア水を溶解させ、10.7重量%のコハク酸二アンモニウム溶液を調整した。該コハク酸二アンモニウム溶液のpHは6.3であった。
実施例18
厚み12μmのコロナ放電処理した二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのコロナ放電処理面に、アンカーコート剤(東洋モートン(株)製、AD335AE/CAT10L=10重量部/1重量部を、酢酸エチル/トルエン=1重量部/1重量部の混合溶剤にて、不揮発分が6重量%となるよう調整)をアンカーコート層の乾燥重量が0.3g/m2となるようバーコーターにてコーティングし、100℃で1分熱風乾燥してアンカーコート剤を塗工した二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。
実施例19
厚み15μmのコロナ放電処理した二軸延伸ナイロンフィルムのコロナ放電処理面に、アンカーコート剤(三井武田ケミカル(株)製、A3210/A3070=3重量部/1重量部を、酢酸エチルにて、不揮発分が6重量%となるよう調整)をアンカーコート層の乾燥重量が0.3g/m2となるようバーコーターにてコーティングし、100℃で1分熱風乾燥してアンカーコート剤を塗工した二軸延伸ナイロンフィルムを得た。
実施例20
厚み15μmのコロナ放電処理した二軸延伸ナイロンフィルムのコロナ放電処理面に、アンカーコート剤(三井武田ケミカル(株)製、A3210/A3075=3重量部/1重量部を、酢酸エチルにて、不揮発分が6重量%となるよう調整)をアンカーコート層の乾燥重量が0.3g/m2となるようバーコーターにてコーティングし、100℃で1分熱風乾燥してアンカーコート剤を塗工した二軸延伸ナイロンフィルムを得た。
比較例1
実施例1において塩化アンモニウムを加えなかったこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.5であった。得られたガスバリア性フィルムは、灰色系の着色が見られた。さらに、実施例1と同様にしてシール層を積層したガスバリア性フィルムを得た。
比較例2
実施例1において塩化アンモニウムの代わりにシュウ酸二水和物を2500ppm加えたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリアコート剤及びガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリアコート剤のpHは2.4であった。なお、該ガスバリアコート剤中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当するシュウ酸二水和物の量は890ppmである。得られたガスバリア性フィルムは、灰色系の着色が見られた。
比較例3
テトラエトキシシラン100重量部に1N−塩酸40重量部を加え、室温下1時間攪拌し、テトラエトキシシランを加水分解させ、テトラエトキシシラン加水分解溶液を得た。実施例1で得られたポリビニルアルコール・層状珪酸塩の微分散溶液に該テトラエトキシシラン加水分解溶液をポリビニルアルコール100重量部に対し、珪素アルコキシド由来の珪素量(SiO2換算)で127重量部となるように加え、ポリビニルアルコール・層状珪酸塩・テトラエトキシシラン加水分解物の混合溶液を得た。該混合溶液に塩化アンモニウムを塩として2500ppmとなるように加え、室温下、数分攪拌し、ガスバリアコート剤を得た。得られたガスバリアコート剤のpHは1.7であった。なお、該混合溶液中の層状珪酸塩の総陽イオン交換容量に相当する塩化アンモニウムの量は830ppmである。
さらに、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びシール層を積層したガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリア性フィルムは、赤色系の着色が見られた。
Claims (8)
- ポリビニルアルコール系樹脂、層状珪酸塩、珪素アルコキシドの加水分解物並びに無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩を含有する水性溶液からなるガスバリアコート剤であって、層状珪酸塩を分散したポリビニルアルコール系樹脂の水性溶液中で珪素アルコキシドの一部又は全部を酸触媒により加水分解して得られた水性溶液に、無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩が添加されてなることを特徴とするガスバリアコート剤。
- ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、珪素アルコキシド由来の珪素が、SiO2換算で90〜500重量部、層状珪酸塩が10〜150重量部であり、無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩の添加量が、該塩を構成する陽イオンの量で層状珪酸塩の総陽イオン交換容量の50%以上である請求項1記載のガスバリアコート剤。
- 無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩がカルボン酸塩、塩酸塩、硫酸塩類又は硝酸塩であることを特徴とする請求項1又は2記載のガスバリアコート剤。
- 層状珪酸塩を分散したポリビニルアルコール系樹脂の水性溶液中で珪素アルコキシドの一部又は全部を酸により加水分解した後に、無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩を添加することを特徴とする珪素アルコキシドの加水分解物、層状珪酸塩、ポリビニルアルコール系樹脂並びに無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩を含有する水性溶液よりなるガスバリアコート剤の製造方法。
- ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、珪素アルコキシド由来の珪素が、SiO2換算で90〜500重量部、層状珪酸塩が10〜150重量部であり、且つ無機酸塩及び有機酸塩より選択される少なくとも一種の塩の添加量が、該塩を構成する陽イオンの量で層状珪酸塩の総陽イオン交換容量の50%以上である請求項4記載のガスバリアコート剤の製造方法。
- 熱可塑性樹脂フィルムよりなる基材層と、請求項1〜3のいずれかに記載のガスバリアコート剤から形成されたガスバリア層とを含む積層体であるガスバリア性フィルム。
- ガスバリア層がアンカーコート層を介して基材層と積層された請求項6記載のガスバリア性フィルム。
- ガスバリア層の基材層が積層される面と反対面に、該基材層を構成する熱可塑性樹脂より低融点の熱可塑性樹脂よりなるシール層を含む請求項6又は7のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
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