JP2021191633A - バリアフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
第2の無機酸化物蒸着層と、バリアコート層と、第1の無機酸化物蒸着層と、基材フィルムと、第3の無機酸化物蒸着層とをこの順に備えてなる、バリアフィルムであって、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記第1の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜であり、
前記第2の無機酸化物蒸着層および前記第3の無機酸化物蒸着層が、前記バリアフィルムの最表面に位置する、バリアフィルムが提供される。
最外層と、紙基材層と、第1の熱融着性樹脂層と、バリア層と、第2の熱融着性樹脂層と、最内層とをこの順に備えてなる、紙容器用積層材であって、
前記バリア層が、上記のバリアフィルムからなる、紙容器用積層材が提供される。
上記の紙容器用積層材を製函してなる紙容器が提供される。
本発明によるバリアフィルムは、第2の無機酸化物蒸着層と、バリアコート層と、第1の無機酸化物蒸着層と、基材フィルムと、第3の無機酸化物蒸着層とをこの順に備えてなる。このような層構成のバリアフィルムは、層間接着性に優れ、かつガスバリア性に優れるものとなる。このようなバリアフィルムは、ガスバリア性および強固な接着性を要求される各種容器等のバリア層として好適に用いることができ、例えば、紙容器用積層材のバリア層として好適に使用することができる。
本発明のバリアフィルムにおいて使用される基材フィルムとしては、特に限定されないが、化学的ないし物理的強度に優れ、無機酸化物の蒸着膜を製膜化する条件等に耐え、また、その膜特性を損なうことなく良好に保持し得ることができる樹脂のフィルムを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレン系樹脂あるいはポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン−ビニルエステル共重合体ケン化物、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等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。本発明においては、上記の樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、または、ポリアミド系樹脂のフィルムを使用することが好ましいものである。なお、基材フィルムは、上記樹脂の未延伸フィルムや一軸方向または二軸方向に延伸した樹脂のフィルムなどのいずれのものでも使用することができる。
本発明によるバリアフィルムを構成する蒸着層は、化学気相成長法(CVD法)または物理気相成長法(PVD法)により形成される蒸着膜である。バリアフィルムは、第1〜第3の無機酸化物蒸着層を備え、第1の無機酸化物蒸着層は、バリアフィルムとしてのバリア機能を主として発現し、バリアフィルムの両面に位置する第2および第3の無機酸化物蒸着層は、バリア機能を発現しながら、下記の積層材を形成する際に熱融着性樹脂層との接着性を向上させる役割を果たすものである。
バリアコート層は、ガスバリア性を有する層であり、塗布膜であることが好ましい。さらに、バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であることが好ましい。バリアコート層は、例えば、下記のガスバリア性塗布膜により形成することができる。ガスバリア性塗布膜は、高温多湿環境下でのガスバリア性を保持する塗膜であり、一般式R1 nM(OR2)m(ただし、式中、R1、R2は、炭素数1〜8の有機基を表し、Mは、金属原子を表し、nは、0以上の整数を表し、mは、1以上の整数を表し、n+mは、Mの原子価を表す。)で表される少なくとも1種以上の金属アルコキシドと、水溶性高分子とを含有し、更に、ゾルゲル法触媒、酸、水、および、有機溶剤の存在下に、ゾルゲル法によって重縮合してなるガスバリア性組成物からなる塗布膜である。
本発明の積層材は、最外層と、紙基材層と、第1の熱融着性樹脂層と、上記バリアフィルムからなるバリア層と、第2の熱融着性樹脂層と、最内層とをこの順に備えてなる。本発明の積層材はこのような層構成であるため、第1の熱融着性樹脂層とバリア層の間およびバリア層と第2の熱融着性樹脂層の間の層間接着性に優れ、かつガスバリア性にも優れる。そのため、本発明の積層材は、ガスバリア性および強固な接着性を要求される各種容器等の積層材として好適に用いることができ、例えば、紙容器用積層材として好適に使用することができる。
本発明の紙容器用積層材において、最外層としては熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、メタロセン触媒を使用して重合したエチレン−α・オレフィン共重合体、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテンポリマー、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の樹脂を使用することができる。
本発明の紙容器用積層材において、紙基材層は、用途に応じて任意の紙基材を使用することができる。特に、製函して液体用紙容器として用いるためには、紙基材として、十分に高い賦型性、耐屈曲性、剛性、腰及び強度を有するものを使用する必要がある。このような紙基材としては、例えば、強サイズ性の晒または未晒の紙基材、あるいは、純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙等の各種の紙基材であって、坪量約80〜600g/m2程度のもの、好ましくは、坪量約100〜450g/m2程度のものを好適に使用することができる。
本発明の紙容器用積層材において、熱融着性樹脂層を構成する熱融着性樹脂としては、分子内にカルボキシル基または酸無水物基を有するエチレン系重合体が好適に使用される。該エチレン系重合体は、上記バリアフィルムの第2および第3の無機酸化物蒸着層と接することにより、優れた層間接着性を示すことができる。
本発明の紙容器用積層材において、最内層としては、ヒートシール性を有する樹脂を使用することができる。具体的には、上述した最外層と同一の樹脂を使用することができる。
また、上記1種ないし2種以上の熱可塑性樹脂を押出することにより、最内層と第2の熱熱融着性樹脂層の間に1層以上の樹脂層を設けてもよい。
本発明の紙容器は、上記の紙容器用積層材を製函してなるものであり、特に液体用紙容器として好適に用いることができる。
本発明の他の態様は、第2の無機酸化物蒸着層と、バリアコート層と、第1の無機酸化物蒸着層と、基材フィルムと、第3の無機酸化物蒸着層とをこの順に備えてなる、バリアフィルムであって、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記第1の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、バリアフィルムである。
本発明の他の態様によるバリアフィルムにおいて、前記第1の無機酸化物蒸着層の酸化アルミニウム蒸着膜が、5〜15nmの膜厚を有していてもよい。
本発明の他の態様によるバリアフィルムにおいて、前記第2の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜であってもよい。
本発明の他の態様によるバリアフィルムにおいて、前記第3の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜であってもよい。
本発明の他の態様によるバリアフィルムは、紙容器用であってもよい。
本発明の他の態様は、最外層と、紙基材層と、第1の熱融着性樹脂層と、バリア層と、第2の熱融着性樹脂層と、最内層とをこの順に備えてなる、紙容器用積層材であって、
前記バリア層が、前記バリアフィルムからなる、紙容器用積層材である。
本発明の他の態様による紙容器用積層材において、前記熱融着性樹脂層を構成する熱融着性樹脂が、分子内にカルボキシル基または酸無水物基を有するエチレン系重合体であってもよい。
本発明の他の態様による紙容器用積層材において、前記バリアフィルムの第2の無機酸化物蒸着層が、前記第1の熱融着性樹脂層と接し、
前記バリアフィルムの第3の無機酸化物蒸着層が、前記第2の熱融着性樹脂層と接していてもよい。
本発明の他の態様による紙容器用積層材において、前記紙基材層と前記第1の熱融着性樹脂層の間および/または前記第2の熱融着性樹脂層と前記最内層の間に、樹脂層をさらに備えていてもよい。
本発明の他の態様は、前記紙容器用積層材を製函してなる、紙容器である。
[実施例1]
基材フィルムとして、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。該PETフィルムの蒸着層を形成する面にプラズマ前処理装置を配置した前処理区画と成膜区画を隔離した連続蒸着膜成膜装置を用いて、前処理区画において下記プラズマ条件下でプラズマ供給ノズルからプラズマを導入し、搬送速度600m/minでプラズマ前処理を施し、その後、連続搬送した成膜区画内で、プラズマ処理面上に下記条件において真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ9.4nmの酸化アルミニウム蒸着膜(第1の無機酸化物蒸着層)を形成した。
(プラズマ前処理条件)
・プラズマ強度:150W・sec/m2
・プラズマ形成ガス:アルゴン1200(sccm)、酸素3000(sccm)
・磁気形成手段:1000ガウスの永久磁石
・前処理ドラム−プラズマ供給ノズル間印加電圧:340V
・前処理区画の真空度:3.8Pa
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10−2Pa
基材フィルム上に形成した酸化アルミニウム蒸着膜(第1の無機酸化物蒸着層)の厚さを9.4nmから11.8nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、バリアフィルム2を得た。
上記バリアフィルム1の酸化アルミニウム蒸着膜(第3の無機酸化物蒸着層)上にコロナ処理(2kW)を施した後に第2の熱融着性樹脂層を形成した以外は、実施例1と同様にして積層材3を得た。
上記バリアフィルム1の第3の無機酸化物蒸着層上に第1の熱融着性樹脂層を形成し、第2の無機酸化物蒸着層上に第2の熱融着性樹脂層を形成した以外は、実施例1と同様にして、積層材4(層構成:「最外層/紙基材層/樹脂層/第1の熱融着性樹脂層/バリアフィルム1(第3の無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第1の無機酸化物蒸着層/バリアコート層/第2の無機酸化物蒸着層)/第2の熱融着性樹脂層/樹脂層/最内層」)を得た。
第3の無機酸化物蒸着層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム3を得た。
第2の無機酸化物蒸着層および第3の無機酸化物蒸着層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にしてバリアフィルム4を得た。
上記バリアフィルム4のPETフィルムの他方の面(第3の無機酸化物蒸着層を設けていない面)上にコロナ処理(2kW)を施した後に第2の熱融着性樹脂層を形成した以外は、比較例2と同様にして積層材7を得た。
上記バリアフィルム4のPETフィルムの他方の面(第3の無機酸化物蒸着層を設けていない面)上にコロナ処理(6kW)を施した後に第2の熱融着性樹脂層を形成した以外は、比較例2と同様にして積層材8を得た。
上記の実施例および比較例で製造したバリアフィルムおよび積層材について、下記の測定を行った。
上記の実施例および比較例における両面に第1および第2の熱融着性樹脂層を備えた積層中間体について、引張試験機(テンシロン万能試験機RTC1310A、オリエンテック社製)を用いて、剥離速度50mm/minで、90°剥離試験を行い、第1の熱融着性樹脂層とバリアフィルムの界面の剥離強度(N/15mm)を測定した。また、同様に、バリアフィルムと第2の熱融着性樹脂層の界面の剥離強度(N/15mm)を測定した。測定結果を表2に示した。
上記の実施例および比較例で製造したバリアフィルムについて、温度23℃、湿度90%RHの条件で、米国、モコン(MOCON)社製の測定機(機種名:OXTRAN)を用いてJIS K 7126に準拠して、酸素透過度(cc/m2・day)を測定した。測定結果を表2に示した。
上記の実施例および比較例で製造したバリアフィルムについて、米国、モコン(MOCON)社製の測定機(機種名:OXTRAN)を用いてJIS K 7129に準拠して水蒸気透過度を測定したが、実施例および比較例で製造したバリアフィルムのいずれも1.0g/m2・day以下であった。
11 基材フィルム
12 第2の無機酸化物蒸着層
13 第1の無機酸化物蒸着層
14 第3の無機酸化物蒸着層
15 バリアコート層
20 紙容器用積層材
21 紙基材層
22 最外層
23 樹脂層
24 第1の熱融着性樹脂層
25 第2の熱融着性樹脂層
26 樹脂層
27 最内層
Claims (10)
- 第2の無機酸化物蒸着層と、バリアコート層と、第1の無機酸化物蒸着層と、基材フィルムと、第3の無機酸化物蒸着層とをこの順に備えてなる、バリアフィルムであって、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記第1の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜であり、
前記第2の無機酸化物蒸着層および前記第3の無機酸化物蒸着層が、前記バリアフィルムの最表面に位置する、バリアフィルム。 - 前記第1の無機酸化物蒸着層の酸化アルミニウム蒸着膜が、5〜15nmの膜厚を有する、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記第2の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、請求項1または2に記載のバリアフィルム。
- 前記第3の無機酸化物蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 紙容器用である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 最外層と、紙基材層と、第1の熱融着性樹脂層と、バリア層と、第2の熱融着性樹脂層と、最内層とをこの順に備えてなる、紙容器用積層材であって、
前記バリア層が、請求項1〜5のいずれか一項に記載のバリアフィルムからなる、紙容器用積層材。 - 前記熱融着性樹脂層を構成する熱融着性樹脂が、分子内にカルボキシル基または酸無水物基を有するエチレン系重合体である、請求項6に記載の紙容器用積層材。
- 前記バリアフィルムの第2の無機酸化物蒸着層が、前記第1の熱融着性樹脂層と接し、 前記バリアフィルムの第3の無機酸化物蒸着層が、前記第2の熱融着性樹脂層と接する、請求項6または7に記載の紙容器用積層材。
- 前記紙基材層と前記第1の熱融着性樹脂層の間および/または前記第2の熱融着性樹脂層と前記最内層の間に、樹脂層をさらに備えてなる、請求項6〜8のいずれか一項に記載の紙容器用積層材。
- 請求項6〜9のいずれか一項に記載の紙容器用積層材を製函してなる、紙容器。
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