JP3037797B2 - ガスバリヤー性積層フィルム - Google Patents

ガスバリヤー性積層フィルム

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JP3037797B2
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義博 茂木
秀一 田中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高いガスバリヤー性を
もち、レトルト可能で接着性、電子レンジ適性、透明性
に優れた包装材料に適した積層フィルム及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガスバリヤー性を必要とされる包
装材料にはポリアミドやポリプロピレン、あるいはセロ
ハン等のプラスチックフィルムにポリビニリデンクロラ
イド(以下PVDCと略す)をコーティングしたものが
広く使用されてきた。またさらに高度なガスバリヤー性
を持つプラスチックフィルムとしてはポリビニルアルコ
ール(以下PVAと略す)やエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体(以下EVOHと略す)があり、さらに無機
材料のアルミニウム(以下Alと略す)も箔や蒸着層の
形でガスバリヤー材料として用いられてきた。
【0003】これらは用途によって使い分けられている
が、PVDCをコーティングしたプラスチックフィルム
は比較的ガスバリヤー性が低く、PVAやEVOHは乾
燥状態では優れたガスバリヤー性を有するものの高湿度
条件下ではガスバリヤー性が悪化する。Alはガスバリ
ヤー性に優れるものの、不透明なため内容物の視認性に
欠け、さらに金属であるため電子レンジで内容物を加熱
することが出来ない。
【0004】これらの材料に対し、珪素酸化物を蒸着し
たプラスチックフィルムが特開昭49−41469に示
されている。この材料はガスバリヤー性に優れ、湿度の
影響も少なく、透明であり、電子レンジ適性をもつ。し
かし蒸着で形成された珪素酸化物薄膜の剛性が高いた
め、折り曲げや基材プラスチックフィルムの熱収縮など
でクラックを生じやすく、またヒートシール性にも乏し
い。
【0005】そこで包装材料として用いられる際には珪
素酸化物の薄膜上にポリオレフィンを積層する試みが行
われているが、一般に珪素酸化物の薄膜とポリオレフィ
ンとの接着性が低いという問題がある。この改良方法と
して、例えば特開昭60−203431、特開昭62−
103139にはウレタン系接着剤を用いることにより
ポリオレフィンとの接着性を改善する方法が開示されて
いる。しかしウレタン系接着剤を用いるため有機溶剤を
多量に必要とするため環境衛生上好ましくなく、十分な
接着強度を得るためには約40℃で2日間程度という長
時間の熱処理を必要とする等の欠点を有する。
【0006】また特開昭49−34984では珪素酸化
物の薄膜上にシランカップリング剤の溶液を塗布乾燥し
た後、被覆樹脂層を設ける方法が開示されている。しか
しこの方法をドライラミネート法で実施する場合、シラ
ンカップリング剤単独ではポリオレフィンとの十分な接
着強度が得られず、他のドライラミネート用接着剤と併
用する必要があった。そのため酢酸エチル、トルエン等
の有機溶剤を多量に必要し、また、初期接着強度が弱い
ため、十分な接着強度を得るためには約40℃で2日間
程度の熱処理を必要とする等の欠点を有する。またこの
方法を押出ラミネート法で実施する場合、ポリオレフィ
ンと良好な接着性を得るためには280℃以上の温度で
成形する必要があり、本発明者らの知見によれば、この
ような高温成形では十分なガスバリヤー性を持つフィル
ムを得ることはできなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、初期接着強
度が強く、製造時の有機溶剤の使用量が少なく、押出ラ
ミネート成形で製造する場合に250℃以下の成形温度
で成形でき、珪素化合物の薄膜と樹脂層との接着性が高
い積層フィルム及びその製造方法を得ることを課題とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意検討した結果、末端にアミノ基を有するシ
ランカップリング剤と酸無水物基を有する樹脂とを用い
ることにより珪素酸化物薄膜と樹脂層とを強固に接着で
きることを見出し、本発明に至った。
【0009】すなわち上記課題は、少なくとも片面に珪
素酸化物の薄膜を有するプラスチックフィルムの珪素酸
化物薄膜上に、末端にアミノ基を有するシランカップリ
ング剤の薄層を介して、酸無水物基を有する樹脂を積層
した積層フィルム及びその製造方法により解決される。
【0010】本発明におけるプラスチックフィルムとは
Tダイキャスト法、インフレーション法等公知の方法に
より成形したもので、必要に応じ延伸がかけられていて
も良い。厚みは特に制限をうけないが、フィルムとして
の取り扱いやすさを考えると5〜100μmが好まし
い。必要に応じてコロナ処理やアンカーコート処理など
公知の表面処理が施されていても良い。
【0011】プラスチックフィルムの原料の代表的なも
のとしてはポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミド、セロハンなどがある。これらには必要
に応じて帯電防止剤、滑剤など各種の添加剤が添加され
ていても良い。
【0012】本発明における珪素酸化物薄膜は上記プラ
スチックフィルムの片面、あるいは両面に真空蒸着、イ
オンスパッタリングなど公知の方法により形成すること
ができる。厚みはガスバリヤー性と曲げによる亀裂の発
生を防止する必要性から200〜2000Åが好まし
い。
【0013】本発明における末端にアミノ基を有するシ
ランカップリング剤としてはγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチ
ル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなど
があげられる。
【0014】これらシランカップリング剤は溶剤で希釈
されて、プラスチックフィルムの珪素酸化物薄膜面にグ
ラビアコーターなど公知の方法で塗布し、その後乾燥す
ることによりシランカップリング剤薄層を設けることが
できる。また必要に応じて安定剤その他の添加剤が添加
されていても良い。シランカップリング剤の溶剤として
は、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール等
が好適であり、これらを混合して用いることもできる。
シランカップリング剤の濃度は溶剤によって異なるが通
常は0.01〜5%、好ましくは0.1〜2%の範囲で
ある。
【0015】乾燥は温風吹きつけ、加熱ロールの利用な
ど公知の方法で行うことが出来る。乾燥温度は溶剤と濃
度、さらには乾燥時間によっても異なるが、50℃から
90℃が好ましい。50℃以下では乾燥時間が長すぎて
実用的でなく、90℃以上では印刷のピッチずれが大き
くなる。
【0016】本発明における酸無水物基を有する樹脂と
は分子内にカルボン酸無水物基を含むエチレン系重合体
である。
【0017】ここでいうエチレン系重合体とはエチレン
の単独重合体、エチレンと他のモノマーとの共重合体、
さらにこれらの混合物を含む。ここで他のモノマーとは
エチレンと共重合できるものであれば特に限定されるも
のではなく、例えばプロピレン、ブテン−1、ヘキセン
−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1、メチル
アクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、メチルメタクリレート、酢酸ビニル、アクリル酸、
メタクリル酸などがあげられる。
【0018】エチレン系重合体の分子内に酸無水物基を
導入する方法としては、高圧法でエチレンを重合させる
際にラジカル重合性の酸無水物を共重合させる方法、エ
チレン系重合体に対し、有機過酸化物等のラジカル開始
剤を用いてラジカル重合性の酸無水物をグラフト共重合
させる方法などがあり、これらの方法で作られた酸無水
物基を有する樹脂はいずれも本発明に対し好適に用いる
ことができる。またエチレンと、酸無水物以外に更に他
のコモノマーを共重合した3成分以上からなる多元共重
合体であっても良い。
【0019】ここで言うラジカル重合性の酸無水物とし
ては、環状のものが好ましく、具体的には無水マレイン
酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、ドデセニル無
水コハク酸などを例示出来る。場合によってはこれらの
うち2種以上を併用することも可能である。
【0020】さらにこれらの酸無水物基を有する樹脂は
接着性を維持出来る範囲において他の樹脂と混合して使
用することも可能である。また必要に応じて安定剤、滑
剤、帯電防止剤、顔料、充填剤その他の添加剤を配合し
て良い。
【0021】これらの酸無水物基を有する樹脂は押出ラ
ミネートなどの公知の方法により、末端にアミノ基を有
するシランカップリング剤薄層の上に積層することがで
きる。
【0022】押出ラミネート法を用いて酸無水物を有す
る樹脂層を設ける場合、事前にグラビアコーターなどの
設備を用いて珪素酸化物薄膜上に末端にアミノ基を有す
るシランカップリング剤を塗工、乾燥しておき、その後
一般の押出ラミネート成形機を利用して酸無水物を有す
る樹脂層を積層することができる。またアンカーコート
装置付押出ラミネート成形機を用いれば、末端にアミノ
基を有するシランカップリング剤と酸無水物を有する樹
脂層とを一度の工程で積層することができる。
【0023】押出ラミネートにおける樹脂温度は250
℃以下、好ましくは200〜220℃である。250℃
を越えると押出ラミネートの際珪素酸化物薄膜にクラッ
クを生じやすく、ガスバリヤー性が低下する。
【0024】本発明において、末端にアミノ基を有する
シランカップリング剤は水で希釈使用することも可能で
あるため、従来のウレタン系接着剤に比べて有機溶剤の
使用量を大幅に低減できる。
【0025】また本発明において、いかなる作用で成形
直後から強固な接着強度が発現するのかはいまだ明らか
ではない。しかし末端にアミノ基を有するシランカップ
リング剤が、珪素酸化物薄膜と酸無水物基を有する樹脂
との双方に化学反応可能な官能基をもっていることか
ら、この化学反応が接着に対し大きな要因となっている
ものと思われる。
【0026】
【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
さらに詳細に説明する。
【0027】実施例 1 (酸無水物基を有する樹脂の製造)エチレンと無水マレ
イン酸との共重合体をオートクレーブ形式の反応器を有
する高圧法ポリエチレン製造設備を用いて製造した。得
られた共重合体は、MFR(190℃)8.6g/10 分、無
水マレイン酸に由来する単位2.2 重量%であった。な
お、共重合体組成は赤外吸収スペクトルによって決定し
た。
【0028】(積層体の製造)市販の珪素酸化物蒸着フ
ィルム(東洋インキ製造(株)製GT1000S、巾6
90mm、厚み12μm)にアンカーコート装置付押出
ラミネート成形機によって末端にアミノ基を有するシラ
ンカップリング剤薄層を積層し、さらに酸無水物基を有
する樹脂層を積層した。
【0029】末端にアミノ基を有するシランカップリン
グ剤としては市販のγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランを用い、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを
24g、水を12kg、エタノールを12kg混合して
濃度0.1重量%の溶液を調製した。
【0030】押出ラミネート成形機は、φ90mmの押
出機を備え、ロール面巾1300mmのものを用いた。
成形条件はアンカーコート装置の塗工量2g/m2 (we
t) 、乾燥温度80℃、成形速度100m/分、ラミネ
ート厚み25μm、ダイスのスリット巾0.8mm、ダ
イス直下の樹脂温度は217℃であった。
【0031】(評価)有機溶剤使用量は濃度及び塗工量
から計算で求めた。塗工量2g/m2 、エタノール濃度
は50%であるから有機溶剤使用量は1g/m2 であ
る。剥離強度は積層体の成形直後及び40℃2日間のエ
ージング後の2回にわたり評価した。積層体を成形の流
れ方向に幅15mmの短冊状に切断し、これを300m
m/分の速度で180°剥離したときの剥離強度を測定
した。酸素透過率は酸素透過率測定装置(モダンコント
ロール社(米国)製、形式OX−TRAN 10/5
0)を用い、測定温度23℃、相対湿度90%の条件で
測定した。評価結果を表1に示した。
【0032】実施例2 実施例1で得たエチレンと無水マレイン酸との共重合体
を、MFR(190℃)21.0g/10分、密度0.917 g/c
3 である高圧法ポリエチレンと、30/70 の重量割合に
なるよう混合した。混合にあたっては、両者をタンブラ
ーでドライブレンドした後、40mmφの単軸押出機を用
い、170℃で溶融混練りし、ペレット化した。混合物
のMFR(190℃)は14.0g/10分、無水マレイン酸に
由来する単位は0.6 重量%であった。酸無水物基を有す
る樹脂としてこの樹脂を用いる他は実施例1と同様にし
て押出ラミネート成形及び評価を行った。評価結果を表
1に示した。
【0033】実施例3 エチレンとアクリル酸エチル及び無水マレイン酸の3元
共重合体をオートクレーブ形式の反応器を有する高圧法
ポリエチレン製造設備を用いて製造した。得られた共重
合体は、MFR(190℃)32g/10分、無水マレイン酸
に由来する単位2.9 重量%、アクリル酸エチルに由来す
る単位10.6重量%であった。酸無水物基を有する樹脂と
してこの3元共重合体を用いる他は実施例1と同様にし
て押出ラミネート成形及び評価を行った。評価結果を表
1に示した。
【0034】実施例4 MFR(190℃)21.0g/10分、密度0.917 g/cm3
である高圧法ポリエチレンに無水マレイン酸0.5 重量
%、ジクミルパーオキサイド0.01重量%をタンブラーで
混合し、φ40mm単軸押出機にて250℃で変性、ペ
レット化した。得られた変性ポリエチレンはMFR(1
90℃)13.0g/10分、無水マレイン酸に由来する単位0.
35重量%であった。 酸無水物基を有する樹脂としてこ
の変性ポリエチレンを用いる他は実施例1と同様にして
押出ラミネート成形及び評価を行った。評価結果を表1
に示した。
【0035】実施例5 シランカップリング剤として市販のN−β−(アミノエ
チル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを用い
る他は実施例1と同様にして押出ラミネート成形及び評
価を行った。評価結果を表1に示した。
【0036】比較例1 シランカップリング剤を使用せず、珪素酸化物蒸着フィ
ルムの蒸着面に直接酸無水物基を有する樹脂を押出ラミ
ネートする他は実施例1と同様に押出ラミネート及び評
価を行った。評価結果を表1に示した。
【0037】比較例2 末端にアミノ基を有しないシランカップリング剤として
市販のγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
を用いる他は実施例1と同様にして押出ラミネート成形
及び評価を行った。評価結果を表1に示した。
【0038】比較例3 酸無水物基を有する樹脂の代わりにMFR(190℃)
21.0g/10分、密度0.917 g/cm2 である高圧法ポリエ
チレンを用いる他は実施例1と同様にして押出ラミネー
ト成形及び評価を行った。評価結果を表1に示した。
【0039】比較例4 比較例3の高圧法ポリエチレンを用い、ダイ直下の樹脂
温度305℃で押出ラミネートする他は実施例1と同様
にして押出ラミネート成形及び評価を行った。評価結果
を表1に示した。
【0040】比較例5 珪素酸化物蒸着フィルムの蒸着面と市販の市販の高圧法
ポリエチレンフィルムをウレタン系接着剤を用いてドラ
イラミネートにより接着した。結果を表1に示した。
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】珪素酸化物の薄膜と樹脂層との接着強度
が初期から強く、製造時の有機溶剤の使用量が少なく、
押出ラミネート成形で製造する場合に250℃以下の成
形温度で製造できる積層フィルムが得られた。この積層
フィルムは珪素酸化物の薄膜上に樹脂が積層されている
ため、折り曲げや基材プラスチックの熱収縮などでクラ
ックを生じにくい。
フロントページの続き (72)発明者 田平 貴哉 神奈川県川崎市川崎区千鳥町3番2号 昭和電工株式会社 川崎樹脂研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも片面に珪素酸化物の薄膜を有
    するプラスチックフィルムの珪素酸化物薄膜上に、末端
    にアミノ基を有するシランカップリング剤の薄層を介し
    て、酸無水物基を有する樹脂を積層した積層フィルム。
  2. 【請求項2】 少なくとも片面に珪素酸化物の薄膜を有
    するプラスチックフィルムの珪素酸化物薄膜上に、末端
    にアミノ基を有するシランカップリング剤の溶液を塗布
    乾燥した後、酸無水物基を有する樹脂層を設けることを
    特徴とする積層フィルムの製造方法。
  3. 【請求項3】 酸無水物を有する樹脂層を設ける方法と
    して押出ラミネート法を用いることを特徴とする請求項
    2記載の積層フィルムの製造方法。
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