JP2007254602A - Gas barrier film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は食品、医薬品、精密電子部品等の包装分野等に用いられる、透明性を有するガスバリア性フィルムに関する。 The present invention relates to a transparent gas barrier film used in the field of packaging foods, pharmaceuticals, precision electronic parts and the like.
近年、食品、医薬品、精密電子部品等の包装分野に用いられる包装材料は、内容物の変質、特に食品においては油脂の酸化や蛋白質の変質等を抑制して味や鮮度を保持するために、また医薬品においては有効成分の変質を抑制して効能を維持するために、さらに精密電子部品においては金属部分の腐食を抑制して絶縁不良等を防ぐために、包装材料を透過する酸素による影響を防止する必要があり、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。 In recent years, packaging materials used in the packaging field of foods, pharmaceuticals, precision electronic components, etc. are used to maintain the taste and freshness by suppressing the alteration of contents, especially the oxidation of fats and oils and the alteration of proteins in foods. In addition, in pharmaceuticals, the effects of oxygen permeating through packaging materials are prevented in order to suppress the deterioration of active ingredients and maintain their efficacy, and in precision electronic parts, to suppress the corrosion of metal parts and prevent poor insulation. Therefore, it is required to have a gas barrier property to block gas (gas).
そのために、従来から塩化ビニリデン樹脂をコートしたポリプロピレン(KOP)やポリエチレンテレフタレート(KPET)或いはエチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)など一般にガスバリア性が比較的高いと言われる高分子フィルムをガスバリア材として用いた包装フィルム、あるいは酸化珪素(SiOx)などの珪素酸化物薄膜を透明高分子からなる基材上に真空蒸着などの手段によって設けた蒸着フィルムをガスバリア材として用いた包装フィルムが一般的に使用されてきた。 For this purpose, polymer films that are generally said to have a relatively high gas barrier property such as polypropylene (KOP), polyethylene terephthalate (KPET), or ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH) coated with vinylidene chloride resin are used as gas barrier materials. In general, a packaging film using a gas barrier material as a gas barrier material or a deposited film in which a silicon oxide thin film such as silicon oxide (SiOx) is provided on a substrate made of a transparent polymer by means of vacuum deposition or the like is generally used. I came.
ところが、上述のEVOHを用いた包装フィルムは、温度や湿度の影響を受け易く、その変化によっては更にガスバリア性が低下することがある。さらにKOPやKPET等の塩化ビニリデン樹脂を用いた包装フィルムは、使用後の廃棄において焼却処理すると塩素ガスを発生するため、これが酸性雨の原因の一つになると言われ、最近では敬遠される傾向がある。また、珪素酸化物薄膜を透明高分子からなる基材上に真空蒸着などの手段によって設けた蒸着フィルムは、屈曲等によって蒸着膜にクラックが入りやすく、結果としてガスバリア性が低下することがある。 However, the packaging film using the above-mentioned EVOH is easily affected by temperature and humidity, and the gas barrier property may be further lowered depending on the change. In addition, packaging films using vinylidene chloride resins such as KOP and KPET are said to be one of the causes of acid rain because they generate chlorine gas when incinerated after disposal. There is. In addition, a deposited film in which a silicon oxide thin film is provided on a substrate made of a transparent polymer by means such as vacuum deposition may easily crack the deposited film due to bending or the like, and as a result, gas barrier properties may be lowered.
そこでこれらの欠点を克服した包装フィルムとして、水溶性の無機物もしくはポリマーからなる液状組成物をフィルムにコートし、高いガスバリア性を発現させる方法として、ポリビニルアルコール(PVA)等の親水性高分子溶液と金属アルコキシドの加水分解溶液を混合し、フィルムにコート後乾燥、熱処理し親水性高分子と金属アルコキシド間で相互に作用させることによりガスバリア性の付与を行う方法が提案されている(特許文献1)。これらの方法は金属酸化物が有する優れたガスバリア性と高分子が有する柔軟性を兼ね備えており、高いガスバリア性と屈曲するような乱暴な取扱いにも耐えうる実用性を有している。
しかしながら親水性高分子と金属酸化物を高度に複合化させることは容易でなく、特に高湿度下に長時間暴露するとガスバリア性が損なわれるという問題があった。
Therefore, as a packaging film that overcomes these drawbacks, as a method for coating a film with a liquid composition comprising a water-soluble inorganic substance or polymer and developing a high gas barrier property, a hydrophilic polymer solution such as polyvinyl alcohol (PVA) A method of imparting gas barrier properties by mixing a hydrolyzed solution of metal alkoxide, coating the film, drying and heat-treating the polymer to interact between the hydrophilic polymer and the metal alkoxide has been proposed (Patent Document 1). . These methods combine the excellent gas barrier properties of metal oxides with the flexibility of polymers, and have high gas barrier properties and practicality that can withstand rough handling such as bending.
However, it is not easy to highly complex the hydrophilic polymer and the metal oxide, and there is a problem that the gas barrier property is impaired particularly when exposed to a high humidity for a long time.
そこで、ポリビニルアルコールにかえて、ポリビニルアルコールにエチレン・ビニルアルコールコポリマーを混合して用いたもの(特許文献2)、ポリビニルアルコールとして変性ポリビニルアルコールを用いたもの(特許文献3)等が報告されており、また、シラン化合物としてイミノ基を有するアルコキシシランを用い、乾燥してガスバリア層を形成した後エージングする方法(特許文献4)も報告されている。これらにより、ガスバリア性は一定の向上をみるものの、特に高湿度下に長時間暴露した場合のガスバリア性の改善は十分なものとは言い難かった。 Therefore, in place of polyvinyl alcohol, those using a mixture of ethylene alcohol / vinyl alcohol copolymer with polyvinyl alcohol (Patent Document 2), those using modified polyvinyl alcohol as polyvinyl alcohol (Patent Document 3), etc. have been reported. In addition, a method of using an alkoxysilane having an imino group as a silane compound and aging after drying to form a gas barrier layer has been reported (Patent Document 4). As a result, although the gas barrier property showed a certain improvement, it was difficult to say that the gas barrier property was sufficiently improved especially when exposed to high humidity for a long time.
本発明者らは、先に、これら欠点を克服したガスバリア性フィルムを提案した(特願2004−282962号)。該フィルムは、ガスバリア層の上にオーバーコート層を設けなくとも、高湿下での時間の経過によるガスバリア性の低下が少ないものであるが、バリア層を薄くすると高湿度下において安定的にガスバリア性を発現できない場合があったり、厚くすると乾燥条件によってはクラックが入ることがあり、乾燥条件の精密な制御のために作業が煩雑となる場合があった。 The present inventors have previously proposed a gas barrier film that has overcome these drawbacks (Japanese Patent Application No. 2004-282296). The film has little deterioration in gas barrier properties due to the passage of time under high humidity even without providing an overcoat layer on the gas barrier layer. However, when the barrier layer is thinned, the gas barrier is stable under high humidity. In some cases, it may not be possible to express the properties, and if it is thick, cracks may occur depending on the drying conditions, and the work may be complicated for precise control of the drying conditions.
一方、金属アルコシドの加水分解溶液と親水性高分子溶液とからなるゾルゲルコート液は、pHによっては数時間程度でゲル状になることから、通常はpH調整剤あるいは加水分解触媒として酸や塩基を添加してコート液に十分なポットライフを持たせている(特許文献5)。しかし、加水分解触媒等として一般的に使用されている塩酸等の無機酸を用いると、コート液の安定性は良好であるが、乾燥時におけるガスバリア層の耐クラック性を何ら向上させるものではない。また、無機酸にかえて酢酸等の有機酸を加水分解触媒として用いた例も報告されているが(特許文献6)、安定なコート液を得るためには添加量を増やす必要があり、その結果、コートフィルムの耐クラック性の低下、ガスバリア性の低下を招くという欠点があった。
本発明は、上記欠点を解決し、コート液の安定性に優れ、コート層を薄くしても高湿下におけるガスバリア性の低下が少なく、かつ、クラックを抑制して安定的に生産できるガスバリア性フィルムを提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned drawbacks, is excellent in the stability of the coating solution, has little deterioration in gas barrier properties under high humidity even when the coating layer is thin, and can be stably produced while suppressing cracks It is an object to provide a film.
本発明者らは、コート液に特定の有機酸を添加することにより課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1記載の発明は、一般式[1](式中、Rは同一でも異なってもよい炭素数1〜4のアルキル基を、nは0〜10の整数を表す。)で表されるアルコキシシラン及び/又はアルコキシシラン重縮合物の加水分解物とポリビニルアルコールとの混合物に、該混合物に対してpKaが4.00(25℃、0.1mol/dm3)以下の有機酸を0.5〜15重量%(固形分比)添加したコート液を、プラスチックフィルムからなる基材の少なくとも片面にコートした、ガスバリア性フィルム、
請求項2記載の発明は、プラスチックフィルムとコート層との間に更に接着層を有する、請求項1記載のガスバリア性フィルム、
請求項3記載の発明は、プラスチックフィルムが、延伸ポリアミドフィルムである、請求項1乃至2記載のガスバリア性フィルム、
である。
The present inventors have found that the problem can be solved by adding a specific organic acid to the coating solution, and have completed the present invention.
That is, the invention described in claim 1 is represented by the general formula [1] (wherein R represents the same or different alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 10). An organic acid having a pKa of 4.00 (25 ° C., 0.1 mol / dm 3 ) or less is added to the mixture of the alkoxysilane and / or the hydrolyzate of the alkoxysilane polycondensate and polyvinyl alcohol. A gas barrier film in which 0.5 to 15% by weight (solid content ratio) added coating liquid is coated on at least one surface of a substrate made of a plastic film,
The invention according to claim 2 has a gas barrier film according to claim 1, further comprising an adhesive layer between the plastic film and the coat layer.
The invention according to claim 3 is the gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein the plastic film is a stretched polyamide film.
It is.
本発明は、ガスバリア性、特に酸素遮断性に優れ、高湿度下に長時間おいても酸素遮断性が低下しないというガスバリア性フィルムであって、特にコート液の安定性に優れ、コート層を薄くでき、且つクラックを抑制して安定的に生産できる、という効果を奏する。
本発明の特徴は、pKaが4.00以下の有機酸を用いる点にある。そのため、pKaが4.00以上の酢酸、酪酸、吉草酸、プロピオン酸などの有機酸を用いた場合おける、安定なコート液を得るための添加量の増加、それに伴う耐クラック性の低下、ガスバリア性の低下、有機酸のガスバリアフィルムへの残留という欠点がなく、また、塩酸、硫酸アルミニウム等の無機酸を用いた場合におけるクラックの発生という欠点もない。
The present invention is a gas barrier film that has excellent gas barrier properties, particularly oxygen barrier properties, and does not deteriorate oxygen barrier properties even under a long period of time at high humidity. This is advantageous in that it can be produced stably with cracks suppressed.
The feature of the present invention is that an organic acid having a pKa of 4.00 or less is used. Therefore, when using an organic acid such as acetic acid, butyric acid, valeric acid, propionic acid or the like having a pKa of 4.00 or more, an increase in the amount added to obtain a stable coating solution, a reduction in crack resistance associated therewith, a gas barrier There are no disadvantages such as a decrease in the properties and the residue of the organic acid in the gas barrier film, and there is no disadvantage of the occurrence of cracks when an inorganic acid such as hydrochloric acid or aluminum sulfate is used.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられるアルコキシシランおよびその重縮合物(以下、単にアルコキシシランともいう。)は上記一般式[1](式中、Rは同一又は異なってもよい炭素数1〜4のアルキル基を、nは0〜10の整数を表す。)で表される化合物であり、これらは、単独で、あるいは混合して用いることができる。
また、ポリビニルアルコールは、特に限定されないが、80%以上のけん化物が好ましく、より好ましくは完全けん化物が用いられる。完全けん化物の方がアルコキシシランが加水分解した加水分解物との相溶性が良く、より緻密なバリア層を形成する。ポリビニルアルコールの重合度は200から3,500が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The alkoxysilane and its polycondensate used in the present invention (hereinafter also simply referred to as alkoxysilane) are represented by the general formula [1] (wherein R represents the same or different alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). , N represents an integer of 0 to 10.), and these can be used alone or in combination.
Further, the polyvinyl alcohol is not particularly limited, but 80% or more of saponified product is preferable, and more preferably completely saponified product is used. The completely saponified product is more compatible with the hydrolyzed product obtained by hydrolyzing the alkoxysilane and forms a denser barrier layer. The degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 200 to 3,500.
アルコキシシランは、好ましくは加水分解率90%に加水分解された後、ポリビニルアルコール溶液と混合される。
アルコキシシランの加水分解は、アルコキシシランを水、無機酸及び有機溶媒を含む溶液中で加温することにより実施される。このときアルコキシシラン加水分解物の重縮合も同時に起こる。用いられる水の量は、アルコキシシランの珪素1原子に対し6〜10モルである。10モルより多いと加水分解したシリケートの重縮合が進行しすぎて溶液がゲル化する。ゲル化した液はポリビニルアルコール溶液と均一に混合することができない。また6モルより少ないとアルコキシシランの加水分解率90%以上を達成することが実質上困難である。
The alkoxysilane is preferably hydrolyzed to a hydrolysis rate of 90% and then mixed with the polyvinyl alcohol solution.
Hydrolysis of the alkoxysilane is carried out by warming the alkoxysilane in a solution containing water, an inorganic acid and an organic solvent. At this time, polycondensation of the alkoxysilane hydrolyzate also occurs simultaneously. The amount of water used is 6 to 10 moles per silicon atom of alkoxysilane. When the amount is more than 10 mol, polycondensation of the hydrolyzed silicate proceeds too much and the solution gels. The gelled liquid cannot be uniformly mixed with the polyvinyl alcohol solution. On the other hand, when the amount is less than 6 mol, it is substantially difficult to achieve a hydrolysis rate of 90% or more of alkoxysilane.
無機酸はアルコキシシランの加水分解および重縮合の触媒として作用する。用いられる無機酸は、塩酸や硝酸等の鉱酸やその他の無機酸が好適に用いられる。加水分解時のpHは、0.5〜3.5、好ましくは2〜2.7である。pHが3.5より大きいと加水分解が進行しない。pHが0.5より小さいと加水分解は十分に進行するものの同時に重縮合の進行も著しく、溶液がゲル化する。
加水分解時の温度は、30〜60℃、好ましくは40〜55℃である。60℃より高いと重縮合が進行し溶液がゲル化する。また30℃より低いと加水分解が十分に進行せずより長い時間を要し実用的でない。加水分解時間は溶液のpHおよび温度によって異なるが、概ね30〜400分である。
Inorganic acids act as catalysts for the hydrolysis and polycondensation of alkoxysilanes. As the inorganic acid used, mineral acids such as hydrochloric acid and nitric acid and other inorganic acids are preferably used. The pH during hydrolysis is 0.5 to 3.5, preferably 2 to 2.7. If the pH is greater than 3.5, hydrolysis does not proceed. When the pH is less than 0.5, hydrolysis proceeds sufficiently, but at the same time, polycondensation proceeds remarkably and the solution gels.
The temperature at the time of hydrolysis is 30 to 60 ° C, preferably 40 to 55 ° C. If it is higher than 60 ° C., polycondensation proceeds and the solution gels. On the other hand, if the temperature is lower than 30 ° C., hydrolysis does not proceed sufficiently and a longer time is required, which is not practical. The hydrolysis time varies depending on the pH and temperature of the solution, but is generally 30 to 400 minutes.
用いられる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノールなどが挙げられるが、特にエチルアルコールおよびイソプロピルアルコールが好適に用いられる。有機溶媒の量は加水分解に使用する水の重量に対し0.3〜3重量%である。3重量%より多いと有機溶媒を回収するのに困難であり、0.3重量%より少ないとアルコキシシランの加水分解時に溶液がゲル化を起こす。
以上の方法により、アルコキシシラン90%以上の加水分解率にも関わらず、ゲル化しない溶液を得ることができる。
Examples of the organic solvent to be used include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol and the like, and ethyl alcohol and isopropyl alcohol are particularly preferably used. The amount of the organic solvent is 0.3 to 3% by weight based on the weight of water used for hydrolysis. If the amount is more than 3% by weight, it is difficult to recover the organic solvent, and if the amount is less than 0.3% by weight, the solution gels when the alkoxysilane is hydrolyzed.
By the above method, it is possible to obtain a solution that does not gel despite the hydrolysis rate of 90% or more of alkoxysilane.
アルコキシシランの加水分解液とポリビニルアルコール溶液との混合は、加水分解液中の珪素酸化物(SiO2換算)100重量%に対して、ポリビニルアルコール25〜100重量%、好ましくは60〜100重量%である。ポリビニルアルコールの重量比が25重量%より低い場合、バリア層の柔軟性が十分でなくクラックを生じやすいばかりでなく、ガスバリア性も低下する。100重量%より大きい場合もガスバリア性が低下し、好ましくない。 The mixture of the alkoxysilane hydrolyzed solution and the polyvinyl alcohol solution is 25 to 100% by weight, preferably 60 to 100% by weight, with respect to 100% by weight of silicon oxide (in terms of SiO 2 ) in the hydrolyzed solution. It is. When the weight ratio of polyvinyl alcohol is lower than 25% by weight, not only the flexibility of the barrier layer is sufficient and cracks are easily generated, but also the gas barrier property is lowered. When it is larger than 100% by weight, the gas barrier property is lowered, which is not preferable.
本発明においては、上記混合物に、pKaが4.00(25℃、0.1mol/dm3)以下の有機酸が添加され、コート液が調整される。
用いられる有機酸としては、pKaが25℃、0.1mol/dm3で4.00以下の有機酸から適宜選択できるが、コート液の安定性、耐クラック性、高湿度下におけるガスバリア性の観点から、グリコール酸(pKa=3.66)、乳酸(pKa=3.63)、クエン酸(pKa=2.90)、d−酒石酸(pKa=2.82)などが特に好ましい。
In the present invention, an organic acid having a pKa of 4.00 (25 ° C., 0.1 mol / dm 3 ) or less is added to the above mixture to prepare a coating solution.
The organic acid to be used can be appropriately selected from organic acids having a pKa of 25 ° C. and 0.1 mol / dm 3 of 4.00 or less. From the viewpoint of the stability of the coating liquid, crack resistance, and gas barrier properties under high humidity. Therefore, glycolic acid (pKa = 3.66), lactic acid (pKa = 3.63), citric acid (pKa = 2.90), d-tartaric acid (pKa = 2.82) and the like are particularly preferable.
有機酸の添加量は、該混合物の固形分100重量%に対して0.5〜15重量部%、好ましくは1〜5重量%である。0.5重量%より少ないとコート液の安定性が十分ではなく、また、乾燥時におけるコート層の耐クラック性の効果が現れにくい。一方、15重量%より多いとコート液の安定性は良好であるが、コート層を厚くしても良好なガスバリア性を発現しにくい。
有機酸の添加方法は任意であり、例えば、アルコキシシランの加水分解物とポリビニルアルコール溶液との混合物に添加する方法、アルコキシシランの加水分解液に有機酸を添加後、ポリビニルアルコール溶液と混合する方法等が挙げられる。
本コート液は非常に安定であり、特に有機酸の添加量が5重量%以上では、室温で96時間以上ゲル化することはなく、ゾルの状態を保つことができる。
The addition amount of the organic acid is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on 100% by weight of the solid content of the mixture. If it is less than 0.5% by weight, the coating solution is not sufficiently stable, and the effect of crack resistance of the coating layer during drying hardly appears. On the other hand, when the content is more than 15% by weight, the stability of the coating solution is good, but even if the coating layer is thick, it is difficult to exhibit good gas barrier properties.
The addition method of organic acid is arbitrary, for example, the method of adding to the mixture of the hydrolyzate of alkoxysilane and the polyvinyl alcohol solution, the method of adding the organic acid to the hydrolyzate of alkoxysilane and then mixing with the polyvinyl alcohol solution Etc.
This coating solution is very stable. In particular, when the addition amount of the organic acid is 5% by weight or more, it does not gel for 96 hours or more at room temperature, and can maintain the sol state.
このようにして調製したコート液を用いて、プラスチックフィルムからなる基材に塗布するには、通常のコーティング法を用いることができる。例えば、リバースロールコーティング法、ディップコーティング法、メイヤーバーコーティング法、ナイフコート法、ノズルコーティング法、ダイコーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スクリーン印刷、グラビアコート、などの各種印刷法などが挙げられる。これらを組み合わせてもよい。 In order to apply the coating liquid thus prepared to a substrate made of a plastic film, a normal coating method can be used. For example, various printing methods such as reverse roll coating method, dip coating method, Mayer bar coating method, knife coating method, nozzle coating method, die coating method, spray coating method, curtain coating method, screen printing, gravure coating, etc. It is done. These may be combined.
本発明に用いられる基材のプラスチックフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;ポリオキシメチレンなどのポリエーテル系樹脂;ポリアミド−6、ポリアミド−6,6、ポリメタキシレンアジパミドなどのポリアミド系樹脂;ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニルなどのビニル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;セルロースアセテートなどのセルロース系樹脂;ポリイミド;ポリエーテルイミド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルスルフォン;ポリスルフォン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルケトンケトンなどの熱可塑性樹脂を主成分としたフィルムである。これらの熱可塑性樹脂は単独重合体であっても共重合体であってもよい。なお、本発明に用いられるプラスチックフィルムは、上記熱可塑性樹脂に限定されることなく、セロファンに代表される非熱可塑性フィルムも用いることが出来る。フィルムとしては、未延伸フィルムや一軸または二軸に延伸したものいずれも使用できるが、バリア層をコートするときのコートしやすさ、バリアフィルムの強度の観点から延伸ポリアミドフィルムが最も好ましい。 The base plastic film used in the present invention is a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene; a polyester resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene-2,6-naphthalate or polybutylene terephthalate; Polyether resins; Polyamide resins such as polyamide-6, polyamide-6,6, polymetaxylene adipamide; Vinyl resins such as polystyrene, poly (meth) acrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl acetate; Polycarbonate Cellulose resin such as cellulose acetate; Polyimide; Polyetherimide; Polyphenylene sulfide; Polyethersulfone; Polysulfone; Ton; a films mainly composed of thermoplastic resins such as polyether ketone ketone. These thermoplastic resins may be a homopolymer or a copolymer. In addition, the plastic film used for this invention is not limited to the said thermoplastic resin, The non-thermoplastic film represented by the cellophane can also be used. As the film, either an unstretched film or a uniaxially or biaxially stretched film can be used, but a stretched polyamide film is most preferable from the viewpoint of ease of coating when coating the barrier layer and the strength of the barrier film.
コーティング後、コート層の乾燥およびエージングを行い、高湿度下においても高いガスバリア性を有するガスバリア層を形成させる。
乾燥は、ドライヤー内温度200℃以下、好ましくは100〜150℃で1〜30秒行う。200℃より高い温度で乾燥した場合、急激な溶媒の蒸散によりバリア層に微細なボイドが形成されガスバリア性が低下する。乾燥時間が30秒より長い場合は、塗膜の体積収縮が著しくなりその結果塗膜にクラックが発生する。
乾燥後、エージングは、雰囲気温度20〜80℃で24時間以上、好ましくは40〜60℃で36時間以上実施される。80℃よりも高いとプラスチックフィルムからなる基材の平面性が損なわれ、印刷適性等の加工適性が悪くなるので好ましくない。また20℃より低い場合、十分なエージング効果が得られない。
After coating, the coating layer is dried and aged to form a gas barrier layer having high gas barrier properties even under high humidity.
Drying is performed at a dryer internal temperature of 200 ° C. or lower, preferably 100 to 150 ° C. for 1 to 30 seconds. When dried at a temperature higher than 200 ° C., fine voids are formed in the barrier layer due to rapid evaporation of the solvent, and the gas barrier properties are lowered. When the drying time is longer than 30 seconds, the volumetric shrinkage of the coating film becomes significant, and as a result, cracks occur in the coating film.
After drying, aging is performed at an ambient temperature of 20 to 80 ° C. for 24 hours or longer, preferably at 40 to 60 ° C. for 36 hours or longer. When the temperature is higher than 80 ° C., the flatness of the base material made of a plastic film is impaired, and processing suitability such as printability is deteriorated. Moreover, when it is lower than 20 ° C., a sufficient aging effect cannot be obtained.
ガスバリア層(コート層)の塗布量は、0.1〜2.0g/m2、好ましくは0.3〜1.0g/m2(いずれもエージング後)に調整する。0.1g/m2より少ないとガスバリア性を十分発現せず、2.0g/m2より多いと体積収縮が著しくなり、クラックが発生しやすくなる。 The coating amount of the gas barrier layer (coat layer) is adjusted to 0.1 to 2.0 g / m 2 , preferably 0.3 to 1.0 g / m 2 (both after aging). When the amount is less than 0.1 g / m 2 , the gas barrier property is not sufficiently exhibited. When the amount is more than 2.0 g / m 2 , the volume shrinkage becomes remarkable and cracks are likely to occur.
本発明において、必要に応じてプラスチックフィルムからなる基材とコート層との間に接着層を設けることができる。接着層とは、イソシアネート基、カルボキシル基、酸無水物基、オキサゾリニル基、チオイソシアネート基、エポキシ基を含む化合物を含有したものであり、上記記載のコーティング方法によりコート、乾燥を行い得ることができる。 In the present invention, an adhesive layer can be provided between the substrate made of a plastic film and the coating layer as necessary. The adhesive layer contains a compound containing an isocyanate group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an oxazolinyl group, a thioisocyanate group, and an epoxy group, and can be coated and dried by the coating method described above. .
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明について具体的に説明する。
なお、酸素透過度の測定には、イリノイ社製酸素透過度測定装置model8000を用いた。測定は、20℃−90%RHで48時間測定した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
For measuring the oxygen permeability, an oxygen permeability measuring apparatus model 8000 manufactured by Illinois was used. The measurement was performed at 20 ° C.-90% RH for 48 hours.
実施例1〜4
エチルシリケート40(コルコート社製 SiO2分40%)の珪素1原子に対して8.3倍モルの純水、および珪素酸化物の重量に対して1.3倍のイソプロパノールを加え、硫酸アルミニウムを用いてpHを2.9にした後、撹拌しながら55℃で3.5時間加水分解行った。この溶液を冷却後、純水を添加し珪素酸化物が7重量%の透明な溶液を得た。
一方、ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA−117、ケン化度98−99%、平均重合度1100)を純水に溶解し7重量%の水溶液を得た。
ポリビニルアルコールと珪素酸化物の固形分重量比が40/60となるように上記溶液を混合撹拌した後、該混合物の固形分100重量%に対して3.3重量%のグリコール酸を添加してさらに混合撹拌した。この時のコート液のpHは3.0であった。本コート液は、室温で96時間以上安定であり、ゲル化することはなかった。
得られたコート液を延伸ナイロンフィルム(興人製二軸延伸ポリアミドフィルム「ボニール」、厚み15μm)上にメイヤーバーでコートし乾燥した。塗布量および乾燥時のフィルム表面温度を表1に示す。なお、115℃で15秒間、140℃で15秒間乾燥させた時のフィルムの表面温度は、ヒートラベル温度(ミクロン社製)でそれぞれ50℃、70℃であった。
得られたフィルムを一旦室温に戻した後、55℃で96時間エージングし、本発明のガスバリア性フィルムを得た。
該フィルムをドライラミネート用接着剤E−370/C76(大日精化社製)を使用し、ポリエチレン50μm(FC−D;東セロ社製)とラミネート後、水に24時間以上浸漬し、20℃−90%RHで調湿した後、同条件で酸素ガスの透過度を測定した。結果を表1に示す。
Examples 1-4
Ethyl Silicate 40 purified water 8.3 mol per mol of (Colcoat Co. SiO 2 minutes 40%) silicon 1 atom, and a 1.3-fold isopropanol added to the weight of silicon oxide, aluminum sulfate Then, the pH was adjusted to 2.9, followed by hydrolysis at 55 ° C. for 3.5 hours with stirring. After cooling this solution, pure water was added to obtain a transparent solution containing 7% by weight of silicon oxide.
On the other hand, polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., PVA-117, saponification degree 98-99%, average polymerization degree 1100) was dissolved in pure water to obtain a 7% by weight aqueous solution.
After the above solution was mixed and stirred so that the weight ratio of polyvinyl alcohol and silicon oxide was 40/60, 3.3% by weight of glycolic acid was added to 100% by weight of the solid content of the mixture. Further, the mixture was stirred. The pH of the coating solution at this time was 3.0. This coating solution was stable for 96 hours or more at room temperature and did not gel.
The obtained coating solution was coated on a stretched nylon film (Kohjin biaxially stretched polyamide film “Bonyl”, thickness 15 μm) with a Mayer bar and dried. Table 1 shows the coating amount and the film surface temperature during drying. The film surface temperatures when dried at 115 ° C. for 15 seconds and 140 ° C. for 15 seconds were 50 ° C. and 70 ° C., respectively, as heat label temperatures (manufactured by Micron).
The obtained film was returned to room temperature and then aged at 55 ° C. for 96 hours to obtain a gas barrier film of the present invention.
The film was laminated with 50 μm of polyethylene (FC-D; manufactured by Tosero Co., Ltd.) using an adhesive for dry lamination E-370 / C76 (manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.), then immersed in water for at least 24 hours, and 20 ° C. After conditioning with 90% RH, the oxygen gas permeability was measured under the same conditions. The results are shown in Table 1.
実施例5〜8
実施例1において、有機酸として乳酸を用い、その添加量を4.4重量%とした以外は実施例1と同様に実施した。
なお、本例におけるコート液のpHは3.0、室温で96時間以上安定であり、ゲル化することはなかった。
Examples 5-8
In Example 1, lactic acid was used as the organic acid, and the same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount added was 4.4% by weight.
In addition, the pH of the coating liquid in this example was 3.0 and it was stable for 96 hours or more at room temperature, and it did not gel.
比較例1
実施例4において、グリコール酸の添加量を27重量%とした以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 1
In Example 4, it implemented like Example 4 except the addition amount of glycolic acid having been 27 weight%.
比較例2
実施例4において、グリコール酸の添加量を0.3重量%とした以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 2
In Example 4, it implemented like Example 4 except the addition amount of glycolic acid having been 0.3 weight%.
比較例3
実施例4において、グリコール酸を添加しなかった以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 3
In Example 4, it implemented like Example 4 except not having added glycolic acid.
比較例4
実施例4において、グリコール酸にかえて硫酸アルミニウムを4.4重量%添加した以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 4
In Example 4, it carried out similarly to Example 4 except having added 4.4 weight% of aluminum sulfate instead of glycolic acid.
比較例5
実施例4において、グリコール酸にかえて酢酸4.6重量%添加した以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 5
In Example 4, it implemented like Example 4 except having added 4.6 weight% of acetic acid instead of glycolic acid.
比較例6
実施例4において、グリコール酸にかえて酢酸17重量%添加した以外は実施例4と同様に実施した。
Comparative Example 6
In Example 4, it implemented like Example 4 except having added 17 weight% of acetic acid instead of glycolic acid.
表1から、アルコキシシランの加水分解物とポリビニルアルコールとの混合物からなるコート液に対して、pKaが4.00(25℃、0.1mol/dm3)以下の有機酸を0.5〜15重量%(固形分比)添加することにより、コート液の安定性が向上し、ガスバリア層を薄くしても高湿度下において優れたバリア性を維持し、且つクラックを抑制して安定的にガスバリア性を発現できることが分かる。 From Table 1, an organic acid having a pKa of 4.00 (25 ° C., 0.1 mol / dm 3) or less is 0.5 to 15 weights with respect to a coating solution composed of a mixture of an alkoxysilane hydrolyzate and polyvinyl alcohol. % (Solid content ratio) addition improves the stability of the coating liquid, maintains excellent barrier properties under high humidity even when the gas barrier layer is thinned, and suppresses cracks to provide stable gas barrier properties. It can be seen that can be expressed.
以上説明した通り、本発明によると、コート液の安定性に優れ、ガスバリア層を薄くしても高湿下におけるガスバリア性の低下が少なく、且つクラックを抑制して安定的に生産できるガスバリア性フィルムが提供され、食品、医薬品、精密電子部品等の各種分野の包装用材料として好適に用いることができる。 As described above, according to the present invention, the gas barrier film is excellent in the stability of the coating solution, has little deterioration in the gas barrier property under high humidity even when the gas barrier layer is thinned, and can be stably produced while suppressing cracks. Can be suitably used as a packaging material in various fields such as foods, pharmaceuticals, and precision electronic parts.
Claims (3)
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2006
- 2006-03-23 JP JP2006081083A patent/JP2007254602A/en active Pending
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