JP2019151004A - Transparent gas barrier film and method for producing the same - Google Patents

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JP2019151004A JP2018037374A JP2018037374A JP2019151004A JP 2019151004 A JP2019151004 A JP 2019151004A JP 2018037374 A JP2018037374 A JP 2018037374A JP 2018037374 A JP2018037374 A JP 2018037374A JP 2019151004 A JP2019151004 A JP 2019151004A
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震哉 草間
Shinya Kusama
震哉 草間
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Abstract

To provide a transparent gas barrier film having excellent oxygen and water vapor barrier performance.SOLUTION: A transparent gas barrier film has a metal oxide layer and an organic/inorganic mixing layer obtained by condensation polymerization of a vinyl alcohol-based resin and alkoxysilane laminated on at least one surface of a base material plastic film, in which a chlorine content layer (A) per 1 cmobtained by the following expression (1) in the organic/inorganic mixing layer is 50-150 μg/cm. The expression (1): A=a chlorine detection amount (μg/cm)/a thickness (μm) of the organic/inorganic mixing layer×10.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、優れた酸素および水蒸気バリア性能を有する透明ガスバリア性フィルムおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a transparent gas barrier film having excellent oxygen and water vapor barrier performance and a method for producing the same.

飲食物、医薬品、日用品など様々なものを包装するために、各種包装材料が用いられてきたが、これらの包装材料には、内容物の劣化を防止するために酸素バリア性能、水蒸気バリア性能が必要とされる。特に、優れたガスバリア性能を有することにより、賞味期限の延長、食品の安全性向上に寄与することができる。優れたガスバリア性能を有する包装材料として、アルミニウム箔が挙げられるが、アルミニウム箔はピンホールが発生しやすく、透明性がないために内容物を視認できない。また、アルミニウム箔は高い導電性を有するため、電子レンジ用途に使用できないなどの欠点がある。   Various packaging materials have been used to wrap various items such as food and drinks, pharmaceuticals, and daily necessities, but these packaging materials have oxygen barrier performance and water vapor barrier performance to prevent deterioration of the contents. Needed. In particular, having excellent gas barrier performance can contribute to extending the shelf life and improving food safety. Aluminum foil is an example of a packaging material having excellent gas barrier performance, but the aluminum foil is prone to pinholes and is not transparent, so the contents cannot be visually recognized. Moreover, since aluminum foil has high electroconductivity, there exists a fault that it cannot be used for a microwave oven use.

これらの問題を解決するため、ポリエステル等のフィルム上に、真空蒸着法等によって、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素等の金属酸化物の蒸着膜を設けた蒸着フィルムも提案されている。これらの金属酸化物の蒸着膜は透明であり、電子レンジを利用した調理にも対応可能である。しかしながら、金属酸化物層は硬いため、屈曲によるクラックやピンホールが発生し、ガスバリア性能が著しく低下するという問題がある。   In order to solve these problems, a deposition film in which a deposition film of a metal oxide such as aluminum oxide or silicon oxide is provided on a film of polyester or the like by a vacuum deposition method or the like has been proposed. These metal oxide vapor-deposited films are transparent and can be used for cooking using a microwave oven. However, since the metal oxide layer is hard, cracks and pinholes due to bending occur, and there is a problem that the gas barrier performance is remarkably lowered.

そこで、ポリエステル等の樹脂フィルム上に、酸化珪素や酸化アルミニウム等の金属酸化物層を設け、さらにその上にポリマーをコーティングしてガスバリア性能を有する保護層を積層するガスバリア性フィルムが開示されているが、加湿条件下またはレトルト滅菌処理による保護層の膨潤によりガスバリア性能が劣化することがあった。   Therefore, a gas barrier film is disclosed in which a metal oxide layer such as silicon oxide or aluminum oxide is provided on a resin film such as polyester, and a protective layer having gas barrier performance is further laminated thereon by coating a polymer. However, gas barrier performance may deteriorate due to swelling of the protective layer under humidified conditions or by retort sterilization.

一方、高温加湿条件下またはレトルト滅菌処理によるバリア劣化を低減したガスバリア性フィルムとして、プラスチック基材フィルム上に、真空蒸着法等によって、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素等の金属酸化物の蒸着膜を設け、さらに、アルコキシシラン等の金属アルコキシドとポリビニルアルコール系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコール共重合体とを含有するコート剤を塗布して透明ガスバリア性積層フィルムを製造する方法について開示されている(例えば特許文献1、2)。   On the other hand, as a gas barrier film with reduced barrier deterioration due to high-temperature humidification conditions or retort sterilization, a vapor-deposited film of a metal oxide such as aluminum oxide or silicon oxide is provided on a plastic substrate film by vacuum vapor deposition or the like. Furthermore, a method for producing a transparent gas barrier laminate film by applying a coating agent containing a metal alkoxide such as alkoxysilane and a polyvinyl alcohol resin and / or an ethylene / vinyl alcohol copolymer is disclosed (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2007−290292号公報JP 2007-290292 A 特開2015−193194号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-193194

しかしながら、特許文献1、2において、上記コート層の縮合重合によるシロキサン結合等の架橋反応を進行させ、ガスバリア性能を発現させるためにはガスバリア性フィルムを熱処理する必要があるが、工業的にロール形状のガスバリア性フィルムを熱処理しようとすると大掛かりな設備が必要となり、また工程が長くなることからコストアップに繋がるという問題があった。また、この熱処理を高温で行った際にはフィルムロールの巻きズレや巻き締まり等のトラブルが発生したり、フィルムの平面性が悪化したりすることがあり、また熱処理後のガスバリア性能も不十分なことがあった。   However, in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to heat-treat the gas barrier film in order to advance the crosslinking reaction such as siloxane bond by condensation polymerization of the coat layer and to express the gas barrier performance. If the gas barrier film is to be heat-treated, a large-scale facility is required, and the process becomes longer, leading to an increase in cost. Also, when this heat treatment is performed at a high temperature, troubles such as film roll winding and tightening may occur, or the flatness of the film may deteriorate, and the gas barrier performance after the heat treatment is insufficient. There was something wrong.

本発明は、高度な加熱処理を行うことなく、優れたガスバリア性能を有する透明ガスバリア性フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the transparent gas-barrier film which has the outstanding gas barrier performance, and its manufacturing method, without performing an advanced heat processing.

本発明は、上記課題を解決するため、基材プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物層およびビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランとが縮合重合して得られる有機無機混成層が積層され、該有機無機混成層において下式(1)で得られる1cm当たりの塩素含有量(A)が50〜150μg/cmであることを特徴とする透明ガスバリア性フィルムとする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention laminates an organic-inorganic hybrid layer obtained by condensation polymerization of a metal oxide layer and a vinyl alcohol-based resin and an alkoxysilane on at least one surface of a base plastic film, The organic-inorganic hybrid layer has a chlorine content (A) per cm 3 obtained by the following formula (1) of 50 to 150 μg / cm 3 , thereby forming a transparent gas barrier film.

A=塩素検出量(μg/cm)/有機無機混成層の厚さ(μm)×10・・・(1)
本発明において、金属酸化物層が酸化アルミニウムからなる層であり、有機無機混成層の厚さが0.2μm〜2μmであることを特徴とすることが好ましい。
A = Amount of detected chlorine (μg / cm 2 ) / Thickness of organic-inorganic hybrid layer (μm) × 10 4 (1)
In the present invention, the metal oxide layer is preferably a layer made of aluminum oxide, and the organic-inorganic hybrid layer preferably has a thickness of 0.2 μm to 2 μm.

また本発明は、基材プラスチックフィルム上に金属酸化物層を形成し、該金属酸化物層上にポリビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランからなる塗液を塗工し、乾燥固化後塩酸水溶液に接触させ、乾燥させることを特徴とする透明ガスバリア性フィルムの製造方法である。   In the present invention, a metal oxide layer is formed on a base plastic film, a coating solution comprising a polyvinyl alcohol resin and an alkoxysilane is applied on the metal oxide layer, dried and solidified, and then contacted with an aqueous hydrochloric acid solution. And drying the transparent gas barrier film.

本発明により、優れた酸素および水蒸気バリア性能を有する透明ガスバリア性フィルムを、高温で長時間の熱処理を行うことなく簡易に提供することができる。   According to the present invention, it is possible to easily provide a transparent gas barrier film having excellent oxygen and water vapor barrier performance without performing a heat treatment for a long time at a high temperature.

本発明の透明ガスバリア性フィルムは、基材プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物層、その上に特定の有機無機混成層が順次積層された層構成を基本とするものである。   The transparent gas barrier film of the present invention basically has a layer structure in which a metal oxide layer and a specific organic-inorganic hybrid layer are sequentially laminated on at least one surface of a base plastic film.

(基材プラスチックフィルム)
本発明の透明ガスバリア性フィルムに用いられる基材プラスチックフィルムとしては、用途により機械強度、耐熱性、耐光性などの特性を考慮する限り特に限定されないが、代表的な例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレン2,6−ナフタレートなどのポリエステル、ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、6ナイロン、12ナイロンなどのポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミドなどの単独重合体または共重合体からなるフィルム、シートが挙げられる。好ましくは、蒸着加工適性により優れ、寸法安定性、耐熱性を有することが好ましい。本発明のガスバリア性フィルムに用いられる基材プラスチックフィルムは、二軸方向に任意に延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルムがより好ましく用いられ、経済性の点から二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが最も好適に用いられる。また、これらの基材プラスチックフィルムの表面に、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、アンカーコート等の表面改質処理を施しても構わない。さらに、これらのプラスチックフィルムの厚さは、目的に応じ、蒸着加工適性、経済性の観点から、6〜250μmの範囲で選択されが、経済性、取り扱い性の点から8〜50μmの範囲で選択される。
(Base plastic film)
The base plastic film used for the transparent gas barrier film of the present invention is not particularly limited as long as the properties such as mechanical strength, heat resistance, and light resistance are taken into consideration depending on the use, but typical examples include polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate. Polyester such as phthalate, polybutylene terephthalate, polybutylene 2,6-naphthalate, polyvinyl alcohol, saponified ethylene / vinyl acetate copolymer, polyolefin such as polystyrene, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polyamide such as 6 nylon and 12 nylon, aromatic Examples thereof include films and sheets made of homopolymers or copolymers such as group polyamide and polyimide. Preferably, it is superior in suitability for vapor deposition processing, and has dimensional stability and heat resistance. As the base plastic film used in the gas barrier film of the present invention, a polyethylene terephthalate film arbitrarily stretched in a biaxial direction is more preferably used, and a biaxially stretched polyethylene terephthalate film is most preferably used from the viewpoint of economy. . Further, the surface of these base plastic films may be subjected to surface modification treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, and anchor coating. Furthermore, the thickness of these plastic films is selected in the range of 6 to 250 μm depending on the purpose from the viewpoint of vapor deposition processability and economy, but in the range of 8 to 50 μm from the viewpoint of economy and handleability. Is done.

(金属酸化物層)
本発明においては、上記基材プラスチックフィルムに金属酸化物層を形成する。金属酸化物層は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、またはこれらの混合物などの蒸着層からなり、透明でガスバリア性能を有するものである。これらのうち、加工適性、ガスバリア性能を考慮すると、酸化アルミニウムがより好ましい。基材プラスチックフィルムに酸化アルミニウム層を積層するための方法は特に制限されるものではないが、金属アルミニウムを直接加熱して蒸発させ、酸素ガスとの反応により酸化アルミニウム層を形成する反応性蒸着法、酸素ガス雰囲気下でのイオンプレーティング法、酸化アルミニウムターゲットを用いたスパッタリング法、金属アルミニウムのターゲットを用い酸素ガスと反応させる反応性スパッタリング法、化学気相蒸着法などの公知の方法が使用できる。
(Metal oxide layer)
In the present invention, a metal oxide layer is formed on the substrate plastic film. The metal oxide layer is made of a vapor deposition layer such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, or a mixture thereof, and is transparent and has gas barrier performance. Of these, aluminum oxide is more preferable in consideration of processability and gas barrier performance. The method for laminating the aluminum oxide layer on the base plastic film is not particularly limited, but the reactive evaporation method in which the aluminum metal layer is directly heated and evaporated to form the aluminum oxide layer by reaction with oxygen gas. Well-known methods such as ion plating under an oxygen gas atmosphere, sputtering using an aluminum oxide target, reactive sputtering using a metal aluminum target to react with oxygen gas, and chemical vapor deposition can be used. .

(有機無機混成層)
本発明において、有機無機混成層は、ビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランを縮合重合して得られるガスバリア性樹脂を塗布してなるものである。これにより、下地層である金属酸化物層を保護し、ガスバリア性能を向上させることができる。
(Organic / inorganic hybrid layer)
In the present invention, the organic / inorganic hybrid layer is formed by applying a gas barrier resin obtained by condensation polymerization of vinyl alcohol resin and alkoxysilane. Thereby, the metal oxide layer which is a base layer can be protected and gas barrier performance can be improved.

有機無機混成層を形成するための具体的方法は、金属酸化物層に対して親和性の高いビニルアルコール系樹脂を主剤とし、アルコキシシランおよびその加水分解物のいずれかまたは両方を含む水溶液またはアルコール混合水溶液から形成される。   A specific method for forming the organic-inorganic hybrid layer is an aqueous solution or alcohol containing a vinyl alcohol resin having a high affinity for the metal oxide layer as a main component and containing either or both of alkoxysilane and a hydrolyzate thereof. It is formed from a mixed aqueous solution.

有機無機混成層を形成する主剤としてのビニルアルコール系樹脂としては、例えばポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体、変性ポリビニルアルコール等のビニルアルコール系樹脂であれば特に限定することはない。その中では特にポリビニルアルコールを本発明の塗剤に用いた場合にガスバリア性能が優れるのでより好ましい。ここでいうポリビニルアルコールは、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、酢酸基の一部をケン化して得られる部分ケン化であっても、完全ケン化であってもよく、特に限定されない。   The vinyl alcohol resin as the main agent for forming the organic-inorganic hybrid layer is not particularly limited as long as it is a vinyl alcohol resin such as polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer, and modified polyvinyl alcohol. Among them, particularly when polyvinyl alcohol is used in the coating composition of the present invention, the gas barrier performance is excellent, which is more preferable. Polyvinyl alcohol as used herein is generally obtained by saponifying polyvinyl acetate, and may be partially saponified or completely saponified by saponifying a part of the acetate group. It is not limited.

本発明において、アルコキシシランとは、アルコキシ基を有する有機珪素化合物のことである。アルコキシ基とは、アルキル基Rが酸素に結合したRO−の構造を有するものであり、加水分解による脱アルコール反応を経てシラノール基に変化するものであり、メトキシ基やエトキシ基が代表的なものである。これらアルコキシ基を有する珪素化合物は、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランなどがあげられるが、(RO)Siの構造のテトラアルコキシシランが縮合重合の過程で高度に架橋した強固なシロキサンネットワークを形成しやすく、中でもテトラエトキシシランが加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。 In the present invention, alkoxysilane is an organosilicon compound having an alkoxy group. An alkoxy group has a structure of RO— in which an alkyl group R is bonded to oxygen, and is converted to a silanol group through a dealcoholization reaction by hydrolysis, and a representative one is a methoxy group or an ethoxy group It is. Specifically, these silicon compounds having an alkoxy group include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxylane, dimethyldisilane. Examples include ethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, and hexyltriethoxysilane. Tetraalkoxysilane having a (RO) 4 Si structure is highly developed in the process of condensation polymerization. It is preferable because a strong siloxane network cross-linked is easily formed, and tetraethoxysilane is relatively stable in an aqueous solvent after hydrolysis.

本発明において、アルコキシシランは、予め加水分解によりアルコキシ基をシラノール基に変換した加水分解物や、さらには一部シロキサン結合により縮合重合したオリゴマーとして、またはこれらと共に使用されることが、縮合重合反応を短時間で完了させるために好ましい。アルコキシシランの加水分解を促進するためには酸触媒を使用することが好ましく、一般的に塩酸が使用される。アルコキシシランを加水分解するため、アルコキシシラン1モルに対して塩酸は0.001〜0.05モル程度添加される。   In the present invention, alkoxysilane may be used as a hydrolyzate obtained by converting an alkoxy group to a silanol group by hydrolysis in advance, or as an oligomer that is partially condensation-polymerized by a siloxane bond, or together with these. Is preferable in order to complete the process in a short time. In order to promote hydrolysis of alkoxysilane, it is preferable to use an acid catalyst, and hydrochloric acid is generally used. In order to hydrolyze the alkoxysilane, about 0.001 to 0.05 mol of hydrochloric acid is added to 1 mol of alkoxysilane.

本発明において、有機無機混成層は上記ビニルアルコール系樹脂と上記のアルコキシシランおよび/またはその加水分解物を含む水溶液あるいはアルコール混合水溶液からなる塗剤を用いて形成される。上記のビニルアルコール系樹脂単独では、塗膜として固化する過程で分子鎖中の水酸基同士が水素結合で結合することで分子鎖が拘束され、酸素や窒素等のガスに対しては優れたバリア性能を発現するが、水分子に対しては水素結合が可塑化するためにバリア性能を発現することはできない。ビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランからなる樹脂組成物とすることで、アルコキシシラン同士で縮合重合したシロキサン結合を骨格とする無機構造と、ポリビニルアルコール系樹脂のお互いの水酸基で水素結合、さらには脱水反応で酸素を介してSi−O−の共有結合を有するいわゆる有機無機混成(ハイブリッド)構造が出現する。このような構造においては単独のビニルアルコール系樹脂よりも分子鎖の拘束が強固となり、水蒸気バリア性能を発現することができる。さらには、金属酸化物層表面の極性基と結合して密着力を向上させ、さらには金属酸化物層のピンホール、クラック、粒界などの欠陥を充填、補強することで緻密な構造を形成することができ、優れたガスバリア性能を発揮することができる。   In the present invention, the organic / inorganic hybrid layer is formed by using a coating agent comprising an aqueous solution or an alcohol mixed aqueous solution containing the vinyl alcohol resin and the alkoxysilane and / or a hydrolyzate thereof. With the above vinyl alcohol resin alone, the hydroxyl chain in the molecular chain is bound by hydrogen bonds in the process of solidifying as a coating film, the molecular chain is restrained, and excellent barrier performance against gases such as oxygen and nitrogen However, since water bonds are plasticized with respect to water molecules, the barrier performance cannot be expressed. By using a resin composition consisting of a vinyl alcohol resin and an alkoxysilane, an inorganic structure having a siloxane bond as a skeleton formed by condensation polymerization of alkoxysilanes, a hydrogen bond at each hydroxyl group of a polyvinyl alcohol resin, and a dehydration reaction Thus, a so-called organic-inorganic hybrid (hybrid) structure having a Si—O— covalent bond via oxygen appears. In such a structure, the molecular chain is more restrained than a single vinyl alcohol resin, and water vapor barrier performance can be exhibited. In addition, bonding with polar groups on the surface of the metal oxide layer improves adhesion, and a dense structure is formed by filling and reinforcing defects such as pinholes, cracks, and grain boundaries in the metal oxide layer. And can exhibit excellent gas barrier performance.

(有機無機混成層の形成方法)
本発明における有機無機混成層を形成する方法としては、特に制限はなく、基材フィルムに応じた方法で形成することができる。例えばオフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法などの印刷方式やロールコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法、ナイフエッジコーティング法、グラビアコーティング法、キスコーティング法、スピンコーティング法等やこれらを組み合わせた方法を用いて、コーティング液をコーティングすればよい。
(Method for forming organic-inorganic hybrid layer)
There is no restriction | limiting in particular as a method of forming the organic-inorganic hybrid layer in this invention, It can form by the method according to a base film. For example, printing methods such as offset printing method, gravure printing method, silk screen printing method, roll coating method, dip coating method, bar coating method, die coating method, knife edge coating method, gravure coating method, kiss coating method, spin coating method The coating liquid may be coated using a method such as a combination of these.

金属酸化物層上に設ける有機無機混成層の膜厚は、0.2〜2μmとすることが好ましく、より好ましくは0.3〜1μmである。有機無機混成層の膜厚が0.2μm未満であると、ガスバリア性能を十分発揮できず、有機無機混成層の膜厚が2μm以上であると、有機無機混成層内での凝集破壊によるガスバリア性能の低下や積層体に加工した後の密着力の低下といった問題点が起こることがある。   The film thickness of the organic-inorganic hybrid layer provided on the metal oxide layer is preferably 0.2 to 2 μm, more preferably 0.3 to 1 μm. If the thickness of the organic / inorganic hybrid layer is less than 0.2 μm, the gas barrier performance cannot be sufficiently exhibited. If the thickness of the organic / inorganic hybrid layer is 2 μm or more, the gas barrier performance due to cohesive failure in the organic / inorganic hybrid layer. There may be a problem such as a decrease in adhesion and a decrease in adhesion after processing into a laminate.

(塩酸との接触方法)
本発明の透明ガスバリア性フィルムにおいて、ビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランとが縮合重合して得られる有機無機混成層の1cm当たりの塩素含有量(A)は50〜150μg/cmであることが重要である。Aは以下の式(1)で与えられる。
(Method of contact with hydrochloric acid)
In the transparent gas barrier film of the present invention, the chlorine content (A) per cm 3 of the organic-inorganic hybrid layer obtained by condensation polymerization of vinyl alcohol resin and alkoxysilane is 50 to 150 μg / cm 3. is important. A is given by the following equation (1).

A=塩素検出量(μg/cm)/有機無機混成層の厚さ(μm)×10・・・(1)
Aを50〜150μg/cmとするためには、本発明の有機無機混成層の形成後、塩酸水溶液(水/アルコール混合溶液を含む)を塗工、または塩酸水溶液中に浸漬し、その後溶液を乾燥することで達成することができる。
A = Amount of detected chlorine (μg / cm 2 ) / Thickness of organic-inorganic hybrid layer (μm) × 10 4 (1)
In order to set A to 50 to 150 μg / cm 3 , after forming the organic-inorganic hybrid layer of the present invention, a hydrochloric acid aqueous solution (including a water / alcohol mixed solution) is applied or immersed in a hydrochloric acid aqueous solution, and then the solution Can be achieved by drying.

先に述べたようにアルコキシシランの加水分解のため、予めアルコキシシランの1モルに対して塩酸を0.001〜0.05モルを添加してアルコキシ基をシラノール化することが好ましいが、この際の塩酸は有機無機混成層を塗工後、乾燥固化時に溶媒と共に蒸発してしまい、有機無機混成層中には残存し難い。本発明の有機無機混成層の形成後、塩酸水溶液または塩酸の水/アルコール混合溶液を塗工またはこれら溶液中に浸漬し、その後溶液を乾燥する過程で、有機無機混成層中で残存シラノール基のシロキサン結合への縮合重合が促進されることで、追加の熱処理を行うことなく優れたガスバリア性能を発現することができる。   As described above, for hydrolysis of alkoxysilane, it is preferable to add 0.001 to 0.05 mol of hydrochloric acid in advance to 1 mol of alkoxysilane to silanolate the alkoxy group. After application of the organic-inorganic hybrid layer, the hydrochloric acid evaporates with the solvent during drying and solidification, and hardly remains in the organic-inorganic hybrid layer. After the formation of the organic-inorganic hybrid layer of the present invention, the remaining silanol group in the organic-inorganic hybrid layer is coated or immersed in an aqueous hydrochloric acid solution or a water / alcohol mixed solution of hydrochloric acid and then dried. By promoting condensation polymerization to a siloxane bond, excellent gas barrier performance can be exhibited without additional heat treatment.

Aが50〜150μg/cmであることで、本効果が最大限に発揮される。すなわち30μg/cm未満では、縮合重合反応が不十分であり、150μg/cmを超えても縮合重合反応が抑制され、ガスバリア性能が不十分となる。 This effect is exhibited to the maximum when A is 50 to 150 μg / cm 3 . That is, if it is less than 30 μg / cm 3 , the condensation polymerization reaction is insufficient, and if it exceeds 150 μg / cm 3 , the condensation polymerization reaction is suppressed and the gas barrier performance becomes insufficient.

本発明の透明ガスバリア性フィルムの製造方法における、塩酸接触方法としては、基材プラスチックフィルムに応じた方法で浸漬または塗工および乾燥することができる方法であれば、特に制限はない。例えばロールコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法、ナイフエッジコーティング法、グラビアコーティング法、キスコーティング法、スピンコーティング法等やこれらを組み合わせたコーティング方法や塩酸を満たした水槽内にフィルムを搬送させる方法を用いた後に、乾燥させればよい。   The hydrochloric acid contact method in the method for producing a transparent gas barrier film of the present invention is not particularly limited as long as it can be immersed, applied, and dried by a method according to the base plastic film. For example, roll coating method, dip coating method, bar coating method, die coating method, knife edge coating method, gravure coating method, kiss coating method, spin coating method, etc., a combination method of these, or a film in a water tank filled with hydrochloric acid What is necessary is just to dry after using the method of conveying.

本発明における有機無機混成層上に塗工する塩酸の濃度は、0.1〜0.4モル/Lが選択されることが好ましいが、塩酸の残留や取り扱い性の点から0.1〜0.2モル/Lの範囲がさらに好ましい。また、塩酸の塗工量に特に制限はないが、塩酸の乾燥を考慮すると、0.1〜6.0g/mの範囲が好ましい。さらに、乾燥条件は、透明ガスバリア性フィルムに塗工した塩酸が乾燥すれば良く、80〜200℃が好ましく、塩酸の残留や透明ガスバリア性フィルムの熱変形の点から、100〜180℃がより好ましい。 The concentration of hydrochloric acid applied on the organic-inorganic hybrid layer in the present invention is preferably selected to be 0.1 to 0.4 mol / L, but 0.1 to 0 in terms of hydrochloric acid residue and handling properties. The range of 2 mol / L is more preferable. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the coating amount of hydrochloric acid, However, When the drying of hydrochloric acid is considered, the range of 0.1-6.0 g / m < 2 > is preferable. Furthermore, drying conditions should just dry the hydrochloric acid apply | coated to the transparent gas barrier film, and 80-200 degreeC is preferable, and 100-180 degreeC is more preferable from the point of the residue of hydrochloric acid and the thermal deformation of a transparent gas barrier film. .

以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の物性は,次のようにして測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not necessarily limited to these. The physical properties in Examples and Comparative Examples were measured as follows.

(1)酸素透過率(cc/m・24hr・atm)
透明ガスバリア性フィルムを、温度23℃、湿度90%RHの条件で、米国MOCON社製の酸素透過率計(OXTRAN2/20)を使用して、JIS K7126−2:2006に記載の等圧法に基づいて酸素透過率を測定した。
(1) Oxygen permeability (cc / m 2 · 24 hr · atm)
Based on the isobaric method described in JIS K7126-2: 2006, using a transparent gas barrier film under conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 90% RH using an oxygen transmission meter (OXTRAN 2/20) manufactured by MOCON of the United States. The oxygen transmission rate was measured.

(2)水蒸気透過率(g/m・24hr)
透明ガスバリア性フィルムを、温度40℃、湿度90%RHの条件で、米国MOCON社製の酸素透過率計(PERMATRAN W3/31)を使用して、JIS K7129:2008 付属書Bに記載の赤外線センサ法に基づいて水蒸気透過率を測定した。
(2) Water vapor transmission rate (g / m 2 · 24 hr)
The infrared gas sensor described in Appendix B of JIS K7129: 2008, using a transparent gas barrier film under conditions of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH, using an oxygen transmission meter (PERMATRAN W3 / 31) manufactured by MOCON, USA The water vapor transmission rate was measured based on the method.

(3)有機無機混成層の厚さ(μm)
有機無機混成層の厚さは、透明ガスバリア性フィルムをミクロトームで厚さ方向に切削し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。SEMは株式会社日立ハイテクノロジーズ製日立走査型電子顕微鏡S−3400Nを使用し、50,000倍の倍率で3点撮像した。得られた3つの画像で、有機無機混成層の厚さを測定し、それらを平均した値を有機無機混成層の厚さとした。
(3) Thickness of organic / inorganic hybrid layer (μm)
Regarding the thickness of the organic-inorganic hybrid layer, the transparent gas barrier film was cut in the thickness direction with a microtome, and the cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM). SEM used Hitachi scanning electron microscope S-3400N manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and three points were imaged at a magnification of 50,000 times. In the obtained three images, the thickness of the organic-inorganic hybrid layer was measured, and the average value of them was taken as the thickness of the organic-inorganic hybrid layer.

(4)塩素含有量(μg/cm
透明ガスバリア性フィルムを100mm×100mmに切断してカットサンプルを作製し、25℃の水100mLに20分間浸漬後、浸漬した水を炭酸ナトリウム/炭酸水素ナトリウム混合水溶液を移動相とするDIONEX社製イオンクロマトグラフィーシステムICS1500を用いて、塩素イオンの検出量を定量することで、有機無機混成層の1cm当たりの塩素含有量(A)(μg/cm)を算出した。A=塩素検出量(μg/cm)/有機無機混成層の厚さ(μm)×10
(4) Chlorine content (μg / cm 3 )
A transparent gas barrier film is cut into 100 mm × 100 mm to prepare a cut sample, immersed in 100 mL of water at 25 ° C. for 20 minutes, and then the ion is made by DIONEX using a sodium carbonate / sodium bicarbonate mixed aqueous solution as a mobile phase. Chlorine content (A) (μg / cm 3 ) per 1 cm 3 of the organic / inorganic hybrid layer was calculated by quantifying the detected amount of chlorine ions using the chromatography system ICS1500. A = Amount of detected chlorine (μg / cm 2 ) / Organic / inorganic hybrid layer thickness (μm) × 10 4 .

(実施例1)
<金属酸化物層>
基材プラスチックフィルムとして、厚さ12μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ(株)製P60)を使用し、反応性真空蒸着法で厚さ15nmの酸化アルミニウム層を設け金属酸化物層とした。
Example 1
<Metal oxide layer>
A biaxially stretched polyethylene terephthalate film (P60 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 12 μm was used as the base plastic film, and an aluminum oxide layer having a thickness of 15 nm was formed by a reactive vacuum deposition method to form a metal oxide layer.

<ビニルアルコール系樹脂溶液>
ビニルアルコール系樹脂として、ポリビニルアルコール(以下、PVAと略すこともある。重合度1,700、ケン化度98.5%)を、重量比で水/イソプロピルアルコール=97/3の溶媒に投入し、90℃で加熱撹拌して固形分10重量%のポリビニルアルコール溶液を得た。
<Vinyl alcohol resin solution>
As a vinyl alcohol resin, polyvinyl alcohol (hereinafter also abbreviated as PVA. Polymerization degree 1,700, saponification degree 98.5%) was put into a solvent of water / isopropyl alcohol = 97/3 by weight ratio. The mixture was heated and stirred at 90 ° C. to obtain a polyvinyl alcohol solution having a solid content of 10% by weight.

<アルコキシシラン溶液>
テトラエトキシシラン(以下、TEOSと略することもある)5.4gとメタノール2.2gを混合した溶液に、0.02モル/Lの塩酸水溶液9.9g(TEOS1モルに対して塩酸0.007モル)を撹拌しながら液滴することで、テトラエトキシシラン加水分解液を得た。
<Alkoxysilane solution>
To a solution obtained by mixing 5.4 g of tetraethoxysilane (hereinafter sometimes abbreviated as TEOS) and 2.2 g of methanol, 9.9 g of a 0.02 mol / L hydrochloric acid aqueous solution (0.007 hydrochloric acid with respect to 1 mol of TEOS). Mol) was dropped while stirring to obtain a tetraethoxysilane hydrolyzed solution.

<有機無機混成層>
PVAの固形分と、TEOSのSiO換算固形分の重量比(PVAの固形分重量/TEOSのSiO換算固形分重量)が35/65になるようにポリビニルアルコール溶液と、アルコキシラン溶液を混合・撹拌し、水で希釈して固形分5.4重量%の塗工液を得た。この塗工液を上記酸化アルミニウム層上に塗工し、120℃で乾燥させて0.39μmの有機無機混成層を形成し、積層体とした。
<Organic / inorganic hybrid layer>
Mix the polyvinyl alcohol solution and the alkoxy run solution so that the weight ratio of the solid content of PVA and the solid content of TEOS in terms of SiO 2 (solid weight of PVA / weight of solid content of TEOS in terms of SiO 2 ) is 35/65. -It stirred and diluted with water and the coating liquid of 5.4 weight% of solid content was obtained. This coating solution was applied onto the aluminum oxide layer and dried at 120 ° C. to form a 0.39 μm organic-inorganic hybrid layer to obtain a laminate.

<塩酸溶液の塗工>
0.1モル/Lの塩酸水溶液を、有機無機混成層を形成したガスバリア性フィルム上に塩酸塗工量が3.0g/mとなるように、グラビアコート法により塗工し、120℃ 10秒間乾燥させた。
<Coating of hydrochloric acid solution>
A 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution was applied onto the gas barrier film on which the organic-inorganic hybrid layer was formed by a gravure coating method so that the hydrochloric acid coating amount was 3.0 g / m 2 , Dry for 2 seconds.

(実施例2)
0.2モル/Lの塩酸水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 2)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 0.2 mol / L hydrochloric acid aqueous solution was used.

(実施例3)
有機無機混合層の厚さを0.22μmになるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 3)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the organic / inorganic mixed layer was 0.22 μm.

(実施例4)
有機無機混合層の厚さを0.22μmになるようにしたこと以外は、実施例2と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
Example 4
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the organic / inorganic mixed layer was 0.22 μm.

(実施例5)
有機無機混合層の厚さを0.52μmになるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 5)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the organic / inorganic mixed layer was 0.52 μm.

(実施例6)
有機無機混合層の厚さを0.52μmになるようにしたこと以外は、実施例2と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 6)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the organic / inorganic mixed layer was 0.52 μm.

(比較例1)
塩酸水溶液の塗工をしなかったこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 1)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrochloric acid aqueous solution was not applied.

(比較例2)
有機無機混成層を形成した後に60℃72時間の熱処理をしたこと以外は、比較例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 2)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that heat treatment was performed at 60 ° C. for 72 hours after forming the organic-inorganic hybrid layer.

(比較例3)
有機無機混成層を形成した後に80℃168時間の熱処理をしたこと以外は、比較例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 3)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the heat treatment was performed at 80 ° C. for 168 hours after the organic-inorganic hybrid layer was formed.

(比較例4)
0.05モル/Lの塩酸水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 4)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.05 mol / L hydrochloric acid aqueous solution was used.

(比較例5)
0.5モル/Lの塩酸水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして透明ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 5)
A transparent gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.5 mol / L hydrochloric acid aqueous solution was used.

(比較例6)
実施例1のアルコキシシラン溶液を作製する際、0.15モル/Lの塩酸水溶液9.9g(TEOS1モルに対して塩酸0.05モル)を撹拌しながら液滴することで、テトラエトキシシラン加水分解液を得た。実施例1と同様にして0.41μmの有機無機混成層を積層し、塩酸水溶液の塗工は行わなかった。
(Comparative Example 6)
When the alkoxysilane solution of Example 1 was prepared, 9.9 g of 0.15 mol / L hydrochloric acid aqueous solution (0.05 mol of hydrochloric acid with respect to 1 mol of TEOS) was added dropwise with stirring, so that tetraethoxysilane hydrolyzed. A decomposition solution was obtained. In the same manner as in Example 1, a 0.41 μm organic-inorganic hybrid layer was laminated, and no aqueous hydrochloric acid solution was applied.

Figure 2019151004
Figure 2019151004

以上の各実施例の結果より明らかなように、本発明の透明ガスバリア性フィルムは、熱処理をすることなく、安定したガスバリア性能を発現した良好な透明ガスバリア性フィルムであった。一方、比較例1、2は、塩素は検出限界以下であり十分なガスバリア性能を発現させることができず、比較例3ではガスバリア性能が不十分な上に、高温の熱処理によるフィルムの熱変形という不具合も発生した。比較例4は塩酸水溶液の濃度が低かったため、塩素含有量が低く、十分なガスバリア性能が発現せず、比較例5は塩酸水溶液の濃度が高く、縮合重合が抑制されガスバリア性能が十分なものとはならなかった。また、比較例6は、TEOSの加水分解に十分な塩酸を添加していたが、塗工後、120℃で乾燥させて有機無機混成層を形成した際に塩酸が蒸発するため、有機無機混成層の塩素が検出限界以下であり、ガスバリア性能も不十分なものとなった。
As is clear from the results of the above examples, the transparent gas barrier film of the present invention was a good transparent gas barrier film that exhibited stable gas barrier performance without heat treatment. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, chlorine is below the detection limit and cannot exhibit sufficient gas barrier performance. In Comparative Example 3, the gas barrier performance is insufficient and the film is thermally deformed by high-temperature heat treatment. A bug also occurred. In Comparative Example 4, the concentration of the aqueous hydrochloric acid solution was low, so the chlorine content was low and sufficient gas barrier performance was not exhibited. In Comparative Example 5, the concentration of the aqueous hydrochloric acid solution was high, condensation polymerization was suppressed, and the gas barrier performance was sufficient. I didn't. In Comparative Example 6, hydrochloric acid sufficient to hydrolyze TEOS was added, but after application, the organic / inorganic hybrid layer was mixed with the organic / inorganic hybrid layer because the hydrochloric acid evaporated when dried at 120 ° C. to form the organic / inorganic hybrid layer. The chlorine in the layer was below the detection limit, and the gas barrier performance was insufficient.

Claims (3)

基材プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に、金属酸化物層およびビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランとを縮合重合して得られる有機無機混成層が積層され、該有機無機混成層において下式(1)で得られる1cm当たりの塩素含有量(A)が50〜100μg/cmであることを特徴とする透明ガスバリア性フィルム。
A=塩素検出量(μg/cm)/有機無機混成層の厚さ(μm)×10・・・(1)
An organic-inorganic hybrid layer obtained by condensation polymerization of a metal oxide layer and a vinyl alcohol-based resin and an alkoxysilane is laminated on at least one surface of the base plastic film. In the organic-inorganic hybrid layer, the following formula (1) A transparent gas barrier film, wherein the chlorine content (A) per cm 3 obtained in step 1 is 50 to 100 μg / cm 3 .
A = Amount of detected chlorine (μg / cm 2 ) / Thickness of organic-inorganic hybrid layer (μm) × 10 4 (1)
金属酸化物層が酸化アルミニウムからなる層であり、有機無機混成層の厚さが0.2μm〜2μmであることを特徴とする請求項1に記載の透明ガスバリア性フィルム。   The transparent gas barrier film according to claim 1, wherein the metal oxide layer is a layer made of aluminum oxide, and the thickness of the organic-inorganic hybrid layer is 0.2 μm to 2 μm. 基材プラスチックフィルム上に金属酸化物層を形成し、該金属酸化物層上にポリビニルアルコール系樹脂とアルコキシシランからなる塗液を塗工し、乾燥固化後塩酸水溶液に接触させ、乾燥させることを特徴とする透明ガスバリア性フィルムの製造方法。
Forming a metal oxide layer on a base plastic film, applying a coating liquid comprising a polyvinyl alcohol-based resin and an alkoxysilane on the metal oxide layer, and after drying and solidifying, contacting with an aqueous hydrochloric acid solution and drying A method for producing a transparent gas barrier film.
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