JP3203287B2 - ガスバリヤー性積層体及びその製造方法 - Google Patents

ガスバリヤー性積層体及びその製造方法

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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、ガスバリヤー性積層体
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、ポリビニルア
ルコール(PVA)と、ポリ(メタ)アクリル酸または
ポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを含む混合物か
ら形成された水に不溶で酸素ガスバリヤー性に優れたフ
ィルムをガスバリヤー性層として含有する多層のガスバ
リヤー性積層体及びその製造方法に関する。本発明のガ
スバリヤー性積層体は、ガスバリヤー性フィルムの層が
塩素原子を含まず、しかも他の層により耐熱性、耐湿
性、機械的強度、シール性などが付与されているため、
食品包装材料などの用途に好適である。
【0002】
【従来の技術】包装材料には、一般に、内容物の品質劣
化を防ぐ機能が要求されるが、特に内容物が酸化劣化し
やすい食品包装材料などの分野では、優れた酸素ガスバ
リヤー性を有することが求められる。現在、包装材料分
野において、酸素ガスバリヤー性に優れたフィルムとし
ては、例えば、PVAフィルム、エチレン・酢酸ビニル
共重合体の部分けん化物(EVOH)フィルム、ポリ
化ビニリデン(PVDC)フィルムなどが汎用されてい
る。これらの中でも、PVDCフィルムは、PVAフィ
ルムやEVOHフィルムと違って、ガスバリヤー性の湿
度依存性がほとんどないという特徴を有しているが、焼
却時に塩素ガスが発生するため、環境上の問題がある。
【0003】PVAフィルムは、柔軟性、非帯電性及び
酸素ガスバリヤー性を有しており、特に乾燥状態での酸
素ガスバリヤー性が一般の合成樹脂中で最も優れている
という特徴を有しているが、高湿度条件下では吸湿によ
り、この酸素ガスバリヤー性が著しく低下し、しかも沸
騰水に溶解するという欠点を有している。そこで、一般
用PVAフィルムとしては、フィルム加工の最終段階で
熱処理をして結晶性を向上させたり、二軸延伸すること
で結晶性や機械的強度を向上させたものが市販されてお
り、また、多層構造のラミネートフィルムとしてガスバ
リヤー性の湿度依存性の低減が図られている。しかしな
がら、従来の方法では、PVAフィルムの吸湿によるガ
スバリヤー性の低下防止や耐水性についての改良効果
は、いまだ不十分である。
【0004】ところで、米国特許第2,169,250
号には、PVAとポリカルボン酸との混合水溶液からフ
ィルムや繊維等を形成し、熱処理することにより、PV
Aとポリカルボン酸とを反応させて、水やほとんどの溶
剤に不溶の架橋構造を導入する方法が開示されている。
この文献には、具体例として、PVA水溶液中でメタク
リル酸モノマーを重合させ、得られた混合物をガラス板
上に流延し、乾燥させた後、140℃で5分間加熱する
ことにより、透明な架橋フィルムを得たことが記載され
ている(実施例I)。しかしながら、この文献に開示さ
れている熱処理条件では、高湿度条件下で酸素ガスバリ
ヤー性に優れたフィルムを得ることはできない。
【0005】一方、PVAとポリアクリル酸との混合物
を用いて作成されたフィルムやシートが提案されている
が(特開昭63−47743号、特公平2−14376
号、特公平2−27941号など)、これらのフィルム
やシートは、いずれも水溶性または水吸収性であり、耐
水性かつガスバリヤー性のフィルムではない。ポリ(メ
タ)アクリル酸(即ち、ポリアクリル酸またはポリメタ
クリル酸)またはこれらの部分中和塩は、水溶性の高分
子であり、その溶液から流延法により製膜可能である
が、得られたフィルムは、乾燥条件下での酸素ガスバリ
ヤー性が良好であるものの、親水性が強いため、多量の
水分を含む食品等の包装材料には適さないものである。
【0006】本発明者らは、PVAフィルムの有する優
れた酸素ガスバリヤー性を高湿度条件下でも発揮するこ
とができ、しかも耐水性に優れたフィルムを作成するた
めに検討を重ねた結果、PVAとポリ(メタ)アクリル
酸またはこれらの部分中和塩との特定割合の混合物から
流延法等により製膜した後、特定条件での熱処理を行う
ことにより、これらの目的を達成できることを見いだし
た(特願平5−31404号、特願平5−262958
号)。しかし、このようにして得られたフィルム単体で
は、包装材料として要求されるシール性や機械的強度、
耐湿性などが十分ではないため、更なる改良が求められ
ていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水に
不溶性でかつ高湿度条件下でも酸素ガスバリヤー性に優
れたフィルムをガスバリヤー性層として含有する多層の
ガスバリヤー性積層体及びその製造方法を提供すること
にある。より具体的に、本発明の目的は、PVAとポリ
(メタ)アクリル酸またはポリ(メタ)アクリル酸の部
分中和物とを含む混合物から形成された水に不溶で酸素
ガスバリヤー性に優れたフィルムをガスバリヤー性層と
して含有するガスバリヤー性積層体及びその製造方法を
提供することにある。
【0008】本発明者らは、前記目的を達成するために
鋭意研究した結果、PVAとポリ(メタ)アクリル酸ま
たはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを含む混合
物から製膜され、かつ、特定条件で熱処理することによ
り形成された水に不溶で酸素ガスバリヤー性に優れたフ
ィルムをガスバリヤー性層とし、これに隣接して熱可塑
性樹脂から形成された層を設けた少なくとも2層の積層
構造を有する多層の積層体が上記目的に適していること
を見いだした。
【0009】熱可塑性樹脂の層として、強靭性、耐熱
性、耐薬品性、耐油性、シール性などの各種性能や機能
を有するフィルムを配置すれば、ガスバリヤー性を有す
ると共に、これらの特性を備えた積層体を得ることがで
きる。特に、前記ガスバリヤー性フィルムは、シール性
に欠けるため、ヒートシール性などのシール性を有する
熱可塑性樹脂と積層することにより、シール性を付与す
ることができ、包装材料として好適なものとなる。
【0010】また、これらの2層の他に、他の層を配置
して3層以上の積層体とすれば、耐熱性、強靭性、耐湿
性、耐水性、シール性などが更に向上し、あるいは付与
された多層の積層体を得ることができる。本発明は、こ
れらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、ポリビニルアルコールと、ポリ(メタ)アクリル酸
またはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを、重量
比95:5〜10:90の範囲内で含有する混合物から
形成されたフィルムであって、温度30℃、相対湿度8
0%の条件下で測定した酸素透過係数が1.25×10
-3ml(STP)・cm/m2・h・atm{Pa}以
下のガスバリヤー性フィルム(A)が、熱可塑性樹脂か
ら形成された層(B)に隣接して積層された少なくとも
2層の積層構造を有することを特徴とするガスバリヤー
性積層体が提供される。
【0012】また、本発明によれば、熱可塑性樹脂から
形成された層(B)の上に、ポリビニルアルコールと、
ポリ(メタ)アクリル酸またはポリ(メタ)アクリル酸
の部分中和物とを、重量比95:5〜10:90の範囲
内で含有する溶液を流延し、乾燥して皮膜を形成させた
後、100℃(373K)以上の温度で熱処理すること
により、温度30℃、相対湿度80%の条件下で測定し
た酸素透過係数が1.25×10-3ml(STP)・c
m/m2・h・atm{Pa}以下のガスバリヤー性フ
ィルム(A)を形成させる工程を含む少なくとも2層の
積層構造を有するガスバリヤー性積層体の製造方法が提
供される。
【0013】以下、本発明について詳述する。ガスバリヤー性フィルム 本発明では、PVAと、ポリ(メタ)アクリル酸または
ポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを、重量比9
5:5〜10:90の範囲内で含有する混合物から形成
されたフィルムであって、温度30℃、相対湿度80%
の条件下で測定した酸素透過係数が1.25×10-3
l(STP)・cm/m2・h・atm{Pa}以下の
ガスバリヤー性フィルムを積層体のガスバリヤー性層と
して使用する。
【0014】本発明で使用するPVAは、けん化度が通
常95%以上、好ましくは98%以上であり、平均重合
度が通常300〜2500、好ましくは300〜150
0のものが望ましい。本発明で使用するポリ(メタ)ア
クリル酸は、カルボキシル基を2個以上含有する化合物
であって、具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリ
ル酸、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、あるい
はこれらの2種以上の混合物などである。好適なものと
して、アクリル酸またはメタクリル酸のホモポリマーや
両者のコポリマーを挙げることができる。ポリ(メタ)
アクリル酸の平均分子量は、2000〜250000
の範囲が好ましい。
【0015】本発明で使用するポリ(メタ)アクリル酸
の部分中和物は、前記のごときポリ(メタ)アクリル酸
のカルボキシル基をアルカリで部分的に中和する(即
ち、カルボン酸塩とする)ことにより得ることができ
る。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水
酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア(アンモニ
ア水を含む)などが挙げられる。部分中和物は、通常、
ポリ(メタ)アクリル酸の水溶液にアルカリを添加する
ことにより調製する。ポリ(メタ)アクリル酸とアルカ
リの量比を調節することにより、所望の中和度とするこ
とができる。
【0016】ポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物を使
用すると、ポリ(メタ)アクリル酸を用いた場合と比較
して、熱処理によるフィルムの着色を顕著に低減するこ
とができ、また、中和度を選択することにより、ガスバ
リヤー性を更に向上させることができる。中和度が20
%を越える場合には、ガスバリヤー性が低下する傾向を
示すため、ポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物は、中
和度が20%以下であることが好ましい。この中和度
は、より好ましくは1〜20%、最も好ましくは3〜1
5%である。
【0017】なお、中和度は、下記の式により求めるこ
とができる。 中和度=(A/B)×100(%) A:部分中和されたポリ(メタ)アクリル酸1g中の中
和されたカルボキシル基の全モル数である。 B:部分中和する前のポリ(メタ)アクリル酸1g中の
カルボキシル基の全モル数である。
【0018】高けん化度のPVAと、ポリ(メタ)アク
リル酸またはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物との
混合系は、相溶性に優れており、例えば、水溶液にした
場合に、均一な混合溶液が得られる。これらの混合物の
フィルムを作成するには、混合物の水溶液をガラス板や
プラスチックフィルム等の支持体上に流延し、乾燥して
皮膜を形成させる方法(溶液流延法)、あるいは混合物
の高濃度の水溶解液をエキストルーダーにより吐出圧力
をかけながら細隙から膜状に流延し、含水フィルムを回
転ドラムまたはベルト上で乾燥する方法(押出法)など
がある。これらの製膜法の中でも、溶液流延法は、透明
性に優れた乾燥皮膜を容易に得ることができるため、特
に好ましい。
【0019】PVAとポリ(メタ)アクリル酸またはポ
リ(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合物は、各ポ
リマーを水に溶解させる方法、各ポリマーの水溶液を混
合する方法、PVA水溶液中で(メタ)アクリル酸モノ
マーを重合させる方法、PVA水溶液中で(メタ)アク
リル酸モノマーを重合させた後、アルカリで中和する方
法などにより調製することができる。水以外の溶剤を用
いて混合物を調製してもよい。溶液流延法を採用する場
合には、ポリマー濃度は、通常、5〜30重量%程度と
する。水溶液または水溶解液を作成する場合、所望によ
りアルコールなどの水以外の溶剤や柔軟剤等を適宜添加
してもよい。フィルムの厚みは、使用目的に応じて適宜
定めることができ、特に限定されないが、通常、0.1
〜500μm、好ましくは0.5〜100μm、より好
ましくは0.5〜50μm程度である。
【0020】PVAとポリ(メタ)アクリル酸またはポ
リ(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合割合は、高
湿度条件下でのガスバリヤー性の観点から、重量比で9
5:5〜10:90である。この混合割合の範囲外で
は、PVA単体フィルムの場合と比較して、高湿度条件
下で良好なガスバリヤー性を得ることができない。この
混合割合は、好ましくは90:10〜10:90、より
好ましくは80:20〜20:80である。
【0021】PVAとポリ(メタ)アクリル酸またはポ
リ(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合物から、耐
水性及びガスバリヤー性に優れたフィルムを形成するに
は、混合物から溶液流延法等によって製膜した後、特定
の条件で熱処理を行うことが必要である。PVA単体フ
ィルム及び前記混合物フィルムについて、製膜後、種々
の温度と時間で熱処理を行った結果、PVA単体フィル
ム(厚み3μm)の場合、熱処理によって、温度30
℃、相対湿度80%(80%RH)での酸素透過度が1
00ml(STP)/m2・day・atm{Pa}程
度となることが判明した。この酸素透過度は、酸素透過
係数に換算すると、1.25×10-3ml(STP)・
cm/m2・h・atm{Pa}となる。
【0022】PVAとポリ(メタ)アクリル酸またはポ
リ(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合物からなる
フィルムを熱処理すると、PVA単体フィルムよりも優
れたガスバリヤー性を得ることができるが、そのための
熱処理条件は、次の通りであることが判明した。ガスバ
リヤー性フィルムの出発材料としてPVAとポリ(メ
タ)アクリル酸を使用する場合には、下記の関係式
(a)及び(b)を満足する条件で皮膜を熱処理する
と、30℃、80%RHの条件下で測定した酸素透過係
数が、1.25×10-3ml(STP)・cm/m2
h・atm{Pa}以下のガスバリヤー性フィルムが得
られる。 (a)373≦T≦573 (b)logt≧−0.0282×T+14.14 〔式中、Tは、熱処理温度(K)であり、tは、熱処理
時間(分)である。〕
【0023】PVAとポリ(メタ)アクリル酸との混合
物からなるフィルムであって、厚み3μm、30℃、8
0%RHでの酸素透過度が50ml(STP)/m2
day・atm{Pa}以下のガスバリヤー性フィルム
を得るには、上記(b)式にかえて、下記の関係式
(b′)を満足させる条件で熱処理すればよい。 (b′)logt≧−0.0278×T+14.14 この熱処理条件(a)及び(b′)により、30℃、8
0%RHの条件下で測定した酸素透過係数が、6.25
×10-4ml(STP)・cm/m2・h・atm{P
a}以下のガスバリヤー性フィルムが得られる。
【0024】また、ガスバリヤー性フィルムの出発材料
としてPVAとポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物を
使用する場合には、下記の関係式(a)及び(c)を満
足する条件で皮膜を熱処理すると、30℃、80%RH
の条件下で測定した酸素透過係数が、1.25×10-3
ml(STP)・cm/m2・h・atm{Pa}以下
のガスバリヤー性フィルムが得られる。 (a)373≦T≦573 (c)logt≧−0.0582×T+26.06 〔式中、Tは、熱処理温度(K)であり、tは、熱処理
時間(分)である。〕
【0025】PVAとポリ(メタ)アクリル酸の部分中
和物との混合物からなるフィルムであって、厚み3μ
m、30℃、80%RHでの酸素透過度が50ml(S
TP)/m2・day・atm{Pa}以下のガスバリ
ヤー性フィルムを得るには、上記(c)式にかえて、下
記の関係式(c′)を満足させる条件で熱処理すればよ
い。 (c′)logt≧−0.0564×T+25.53 この熱処理条件(a)及び(c′)により、30℃、8
0%RHの条件下で測定した酸素透過係数が、6.25
×10-4ml(STP)・cm/m2・h・atm{P
a}以下のガスバリヤー性フィルムが得られる。
【0026】いずれの場合も、熱処理温度Tは、373
K(100℃)〜573K(300℃)の範囲内から選
択される。この範囲内においても、熱処理温度が低い場
合には、所望のガスバリヤー性を得るのに非常に長時間
の熱処理時間を必要とし、生産性が低下する。例えば、
混合物フィルムの厚み3μmで、30℃、80%RHで
の酸素透過度が100ml(STP)/m2・day・
atm{Pa}以下のガスバリヤー性フィルムを得るに
は、加熱温度が120℃の場合、30時間以上も加熱し
なければならない。一方、熱処理温度が高くなるほど、
短い熱処理時間で高度のガスバリヤー性を有するフィル
ムを得ることができるが、熱処理温度が高すぎると、フ
ィルムの変色や分解のおそれが生じる。好ましい熱処理
温度は、433K(160℃)〜503K(230℃)
程度である。
【0027】このような熱処理を行うことによって、P
VAとポリ(メタ)アクリル酸またはポリ(メタ)アク
リル酸の部分中和物との混合物から形成されたフィルム
であって、温度30℃、相対湿度80%の条件下で測定
した酸素透過係数が1.25×10-3ml(STP)・
cm/m2・h・atm{Pa}以下のガスバリヤー性
フィルムを得ることができる。このガスバリヤー性は、
熱処理されたPVA単体フィルムと同じか、それよりも
良好である。しかも、前記混合物から形成されたフィル
ムは、熱処理によって耐水性を獲得することができ、沸
騰水に対しても不溶性となる。
【0028】ガスバリヤー性積層体 本発明のガスバリヤー性積層体は、前記したPVAとポ
リ(メタ)アクリル酸またはポリ(メタ)アクリル酸の
部分中和物との混合物から形成されたガスバリヤー性フ
ィルム(A)が、熱可塑性樹脂から形成された層(B)
に隣接して積層された少なくとも2層の積層構造を有す
るものである。熱可塑性樹脂としては、特に限定されな
いが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ナイ
ロン6・66共重合体、ナイロン6・12共重合体など
のポリアミド、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル
共重合体、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸共重
合体、エチレン・アクリル酸塩共重合体、エチレン・エ
チルアクリレート共重合体などのポリオレフィン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンサル
ファイドなどを挙げることができる。
【0029】ガスバリヤー性フィルム(A)に、これら
各種熱可塑性樹脂の層(B)(フィルムやシートなど)
を積層することにより、ガスバリヤー性に優れていると
共に、耐熱性、耐薬品性、耐油性、機械的強度、シール
性、耐候性、耐湿性、ガスバリヤー性フィルムの保護、
二次加工における機械適性の付与などの様々な性能や機
能が付与されたガスバリヤー性積層体を得ることができ
る。例えば、ポリオレフィンなどのヒートシール性を有
する熱可塑性樹脂フィルムと積層すると、ガスバリヤー
性とヒートシール性を兼ね備えた積層体を得ることがで
きる。また、耐熱性フィルムと積層すると、耐熱性や強
靭性などが付与された積層体を得ることができる。
【0030】ガスバリヤー性フィルム(A)と熱可塑性
樹脂から形成された層(B)とを積層するには、接着剤
層を介しまたは介することなく、コーティング法、ドラ
イラミネート法、押出コーティング法など公知の積層法
を採用することができる。コーティング法(流延法を含
む)では、PVAとポリ(メタ)アクリル酸またはポリ
(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合物の溶液を、
例えば、エアーナイフコーター、キスロールコーター、
メタリングバーコーター、グラビアロールコーター、リ
バースロールコーター、ディップコーター、ダイコータ
ーなどの装置、あるいは、それらを組み合わせた装置を
用いて、熱可塑性樹脂の層上に、所望の厚さにコーティ
ングし、次いで、アーチドライヤー、ストレートバスド
ライヤー、タワードライヤー、ドラムドライヤーなどの
装置、あるいは、それらを組み合わせた装置を用いて、
熱風の吹付けや赤外線照射などにより水分を蒸発させて
乾燥させ、皮膜を形成させる。しかる後、皮膜を熱処理
する。ドライラミネート法では、ガスバリヤー性フィル
ムと熱可塑性樹脂から形成されたフィルムまたはシート
とを貼り合わせる。押出コーティング法では、ガスバリ
ヤー性フィルム上に、熱可塑性樹脂を溶融押出して、層
を形成する。
【0031】ただし、ガスバリヤー性フィルム(A)の
層は、通常、溶液流延法によって、混合物の溶液を支持
体上に流延し、乾燥させて皮膜を形成させた後、高温で
熱処理すること、また、該ガスバリヤー性フィルム
(A)単体では、強靭性が不十分であることなどを勘案
すると、延伸PETフィルム、延伸ナイロンフィルム、
延伸ポリプロピレンフィルムなどの耐熱性フィルムを支
持体として使用し、その上に、溶液流延法及びその後の
熱処理によって、ガスバリヤー性フィルム(A)を形成
することが好ましい。耐熱性フィルムの中でも、特に、
PETやナイロン6などの融点またはビカット軟化点が
180℃以上の熱可塑性樹脂から形成された耐熱性フィ
ルムは、熱処理時の寸法安定性が良好であり、ガスバリ
ヤー性フィルム(A)と耐熱性フィルムとが密着した積
層体が得られるなどの点から、好ましいものである。
お、融点は、JIS K7121により、またビカット
軟化点は、JIS K7206により測定することがで
きる。
【0032】本発明の積層体は、ガスバリヤー性フィル
ム(A)と熱可塑性樹脂の層(B)との2層構造のもの
に限定されず、所望により更に他の層が積層されていて
もよい。例えば、ガラス板、プラスチック板などが挙げ
られる。また、ガスバリヤー性フィルム(A)を同一ま
たは異なる熱可塑性樹脂の層でサンドイッチ状に積層す
ることにより、ガスバリヤー性の湿度依存性や機械的強
度、耐湿性などが改良された積層体を得ることができ
る。さらに、光沢、防曇性、紫外線遮断性などの機能を
付与するために、各種フィルムやコーティング層などを
設けてもよい。
【0033】ガスバリヤー性フィルムと耐熱性フィルム
との積層体であって、耐熱性フィルムのシール性が不十
分な場合、シール性を有する熱可塑性樹脂の層を更に積
層して、積層体にシール性を付与することができる。一
般に、包装材料のシール法としては、ヒートシール、イ
ンパルスシール、高周波シール、超音波シールなどの方
法がある。したがって、シール性層は、適用するシール
法にそれぞれ適した熱可塑性樹脂により形成することが
望ましい。
【0034】包装材料では、一般に、ヒートシール法が
汎用されているが、ヒートシール可能なシール層として
は、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエ
チレン、高密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共
重合体、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸共重合
体、エチレン・アクリル酸塩共重合体、エチレン・エチ
ルアクリレート共重合体等のポリオレフィン、ナイロン
6・66共重合体、ナイロン6・12共重合体などのナ
イロン共重合体等から形成された層が挙げられる。
【0035】シール方法として、高周波シール法も好ん
で用いられているが、高周波シールが可能なシール層と
しては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ナイロン6、ナイロン66などが挙げられる。シー
ル性を有する熱可塑性樹脂は、目的に応じて適宜選択す
ることができ、融点またはビカット軟化点が180℃未
満の熱可塑性樹脂を使用するものでは、通常、2kg・
f以上(15mm幅)のシール強度を有するものが得ら
れやすいなどの点で、好ましいものである。
【0036】ガスバリヤー性フィルムと耐熱性フィルム
との積層体に、更にシール性層を積層する場合には、シ
ール性層は、接着剤層を介しまたは介することなく、ガ
スバリヤー性フィルムまたは耐熱性フィルムに隣接して
積層する。シール性層が積層されていない側の面に、所
望により更に他の層を積層してもよい。各層間の接着性
が不十分な場合には、接着剤層を設けるが、そのための
接着剤としては、一般に各種フィルムのドライラミネー
ト等に使用されているウレタン系、アクリル系、ポリエ
ステル系などの各種接着剤を挙げることができる。本発
明の各層には、所望により、酸化防止剤、滑剤、紫外線
吸収剤、顔料、充填剤、帯電防止剤などの各種添加剤を
添加することができる。
【0037】本発明の積層体において、ガスバリヤー性
フィルム(A)の厚みは、前記したとおりである。熱可
塑性樹脂から形成された層(B)の厚みは、特に限定さ
れないが、機械的強度、柔軟性、経済性などの観点か
ら、通常、5〜1000μm、好ましくは10〜100
μmである。熱可塑性樹脂から形成された層(B)がシ
ール層となる場合、あるいは熱可塑性樹脂から形成され
た層(B)とは別にシール層を配置する場合には、その
厚みは、特に限定されないが、シール強度、柔軟性、経
済性などの観点から、通常、5〜1000μm、好まし
くは10〜100μmである。
【0038】本発明の積層体の積層構造は、前記したと
おりであるが、代表的なものとしては、ガスバリヤー
性フィルム/熱可塑性樹脂の層、耐熱性フィルム/ガ
スバリヤー性フィルム/シール性層、シール性層/耐
熱性フィルム/ガスバリヤー性フィルム等を挙げること
ができるが、これのみに限定されるものではない。本発
明の積層体の製造方法は、既に述べたとおりであるが、
特に好ましい態様としては、熱可塑性樹脂から形成され
た層(B)の上に、PVAとポリ(メタ)アクリル酸ま
たはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを、重量比
95:5〜10:90の範囲内で含有する溶液を流延
し、乾燥して皮膜を形成させた後、100℃(373
K)以上の温度で熱処理することにより、温度30℃、
80%RHの条件下で測定した酸素透過係数が1.25
×10-3ml(STP)・cm/m2・h・atm{P
a}以下のガスバリヤー性フィルム(A)を形成させる
工程を含む少なくとも2層の積層構造を有するガスバリ
ヤー性積層体の製造方法を挙げることができる。
【0039】熱処理条件は、前記したとおりである。ま
た、熱処理を迅速に行うために、熱可塑性樹脂から形成
された層(B)として耐熱性フィルムを用いることが好
ましい。このようにして得られたガスバリヤー性フィル
ム(A)と熱可塑性樹脂から形成された層(B)とから
なる積層体には、層(B)にシール性がないか不十分な
場合、シール性を有する層を更に積層する工程により、
3層構造の積層体を製造することができる。シール性層
は、接着剤層を介しまたは介することなく、ガスバリヤ
ー性フィルム(A)または層(B)に隣接して、ドライ
ラミネート法などにより積層する。勿論、シール性層と
共に、あるいはシール性層に替えて、他の層を積層して
もよい。
【0040】
【実施例】以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げ
て、本発明についてより具体的に説明するが、本発明
は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【0041】[参考例1] この参考例1では、PVAとポリ(メタ)アクリル酸ま
たはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物との混合割合
が、熱処理フィルムのガスバリヤー性に及ぼす影響につ
いて示す。PVAとしてクラレ(株)製のポバール10
5(けん化度98.5%、平均重合度500)を用い、
ポリアクリル酸(PAA)として和光純薬工業(株)製
のポリアクリル酸25重量%水溶液(平均分子量15
0000)を用いた。PAAの部分中和物は、PAA水
溶液に水酸化ナトリウムを計算量添加することによっ
て、中和度(DN)が5%、10%及び20%のPAA
部分中和物(PAANa)を調製した。
【0042】PVAとPAAまたはPAANaとを表1
に示す様々な混合割合になるように混合して各水溶液
(濃度10重量%)を調製した。これらの水溶液を、そ
れぞれ延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み
16μmの延伸PETフィルム;融点264℃)上に卓
上コーター(RK Print−Coat Instr
uments社製K303 PROOFER)を用い、
メイヤバーでコーティングし、次いで、ドライヤーを用
いて水を蒸発させて、厚み3μmの乾燥皮膜を得た。こ
の乾燥皮膜が形成された延伸PETフィルムをオーブン
中で200℃で15分間熱処理した。各熱処理フィルム
について、30℃、80%RHの条件下で測定した酸素
透過度を表1に示す。また、表1の結果を図1にグラフ
化して示す。
【0043】<酸素透過度の測定法>Modern C
ontrol社製の酸素透過試験器OX−TRAN 2
/20及び100TWINを用いて、延伸PETフィル
ム及び熱処理フィルムが形成された延伸フィルム(積層
体)の酸素透過度を測定し、以下の計算式により熱処理
フィルムの酸素透過度Pfilmを算出した。 1/Ptotal =1/Pfilm+1/PPETtotal:積層体の酸素透過度 Pfilm:熱処理フィルムの酸素透過度 PPET:延伸PETフィルムの酸素透過度
【0044】
【表1】
【0045】表1の結果から、PVA:PAA(DN=
0%)またはPVA:PAANa(DN=5%、10%
及び20%)の混合割合が、95:5〜10:90、好
ましくは90:10〜10:90、より好ましくは8
0:20〜20:80の重量比の場合、30℃で80%
RHという高湿度条件下でも優れたガスバリヤー性を有
するフィルムが得られる。また、PAAを部分中和(D
N=5%及び10%)することによりガスバリヤー性が
向上するが、中和度が高くなるにしたがって(DN=2
0%)、ガスバリヤー性が低下する傾向を示す。したが
って、中和度は、20%以下が好ましい。PVA単体フ
ィルム及びPAANa単体フィルムは、沸騰水に溶解し
たが、これらを除く熱処理フィルムは、すべて沸騰水に
対して不溶であった。
【0046】[参考例2]この参考例2では、熱処理条
件(熱処理温度と熱処理時間)がPVAとPAAとの混
合物から形成された熱処理フィルムのガスバリヤー性に
対して及ぼす影響について示す。参考例1と同様にし
て、PVA:PAA=60:40(重量比)の組成を持
つ厚み3μmの乾燥皮膜を延伸PETフィルム上に形成
した。この乾燥皮膜が形成された延伸PETフィルムを
オーブン中で、熱処理温度及び熱処理時間を表2に示す
ように変化させて熱処理を行った。各熱処理フィルムに
ついて、参考例1と同じ方法により、30℃、80%R
Hでの酸素透過度を測定した。結果を表2に示す。
【0047】
【表2】 (脚注)N.D.は、支持体の延伸PETフィルムの酸
素透過度と、熱処理皮膜が積層された延伸PETフィル
ムの酸素透過度とが接近しているため、測定不能であっ
たことを示す。
【0048】表2のデータを各熱処理温度ごとに、熱処
理時間と酸素透過度との関係について図2にグラフ化し
て示す。具体的には、表2のデータから、酸素透過度
(P)と熱処理時間(t)との関係について、各熱処理
温度毎に、常法により、logPとlogtとの一次回
帰直線を作成した。次に、各熱処理温度において、酸素
透過度が0.1、1.0、5.0、10、50、10
0、500、及び1000ml(STP)/m2・da
y・atm{Pa}になる熱処理時間logtを計算
し、更に、この計算結果に基づいて、熱処理温度(T)
とlogtとの関係について、一次回帰直線を作成し
た。厚み3μmの熱処理PVA単体フィルムの酸素透過
度は、100ml(STP)/m2・day・atm
{Pa}程度である。そこで、PVA単体フィルムより
もガスバリヤー性に優れた混合物フィルムを得るには、
酸素透過度が100ml(STP)/m2・day・a
tm{Pa}以下となる熱処理条件で熱処理を行うこと
が必要である。この熱処理条件は、前記で得られた回帰
分析の結果から、次式となることが分かった。 logt≧−0.0282×T+14.14
【0049】[参考例3]この参考例3では、熱処理条
件(熱処理温度と熱処理時間)がPVAとPAANaと
の混合物から形成された熱処理フィルムのガスバリヤー
性に対して及ぼす影響について示す。参考例1と同様に
して、PVA:PAANa(DN=10%)=30:7
0(重量比)の組成を持つ厚み3μmの乾燥皮膜を延伸
PETフィルム上に形成した。この乾燥皮膜が形成され
た延伸PETフィルムをオーブン中で、熱処理温度及び
熱処理時間を表3に示すように変化させて熱処理を行っ
た。各熱処理フィルムについて、参考例1と同じ方法に
より、30℃、80%RHでの酸素透過度を測定した。
結果を表3に示す。
【0050】
【表3】 (脚注)N.D.は、前記と同じ意味である。
【0051】表3のデータを各熱処理温度ごとに、熱処
理時間と酸素透過度との関係について図3にグラフ化し
て示す。具体的には、表3のデータから、酸素透過度
(P)と熱処理時間(t)との関係について、各熱処理
温度毎に、常法により、logPとlogtとの一次回
帰直線を作成した。次に、各熱処理温度において、酸素
透過度が0.1、1.0、5.0、10、50、10
0、500、及び1000ml(STP)/m2・da
y・atm{Pa}になる熱処理時間logtを計算
し、更に、この計算結果に基づいて、熱処理温度(T)
とlogtとの関係について、一次回帰直線を作成し
た。酸素透過度が100ml(STP)/m2・day
・atm{Pa}以下となる熱処理条件は、前記で得ら
れた回帰分析の結果から、次式となることが分かった。 logt≧−0.0582×T+26.06
【0052】[実施例1〜9、比較例1〜2] PVAとしてクラレ(株)製のポバール105(けん化
度98.5%、平均重合度500)を用い、ポリアクリ
ル酸(PAA)として和光純薬工業(株)製のポリアク
リル酸25重量%水溶液(平均分子量150000)
を用いた。PAAを水酸化ナトリウム(NaOH)で中
和度10%に部分中和したPAANa(DN=10%)
を調製し、次いで、PVA:PAANa=30:70
(重量比)の混合物の水溶液(濃度10重量%)を調製
した。この水溶液を延伸PETフィルム(融点264
℃)または延伸ナイロン6(ONy)フィルム(融点2
20℃)上にメイヤバーを用いてコーティングし、次い
で、ドライヤーを用いて水を蒸発させて、厚み3μmの
乾燥皮膜を得た。次いで、乾燥皮膜が形成された延伸P
ETフィルム及び乾燥被膜が形成されたONyフィルム
をオーブン中で熱処理した。また、PVA:PAA=5
0:50(重量比)の混合物の水溶液を調製し、前記と
同様にして、延伸PETフィルム上に乾燥皮膜を作成
し、熱処理を行った。
【0053】さらに、ポリメタクリル酸(PMAA)と
して、日本純薬工業(株)製のポリメタクリル酸(AC
−30H;平均分子量50000)20重量%水溶液
を用い、NaOHで中和度10%のPMAA部分中和物
(PMAANa)を調製した。その後、PVA:PMA
ANa=80:20(重量比)の混合物の水溶液(濃度
10重量%)を作成し、これをONyフィルム上にコー
ティング後、水を蒸発させて厚み3μmの乾燥皮膜を得
て、熱処理を行った。
【0054】得られた2層構造の積層体の一部につい
て、更に直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィ
ルム(融点121℃)または無延伸ポリプロピレン(C
PP)フィルム(融点165℃)を接着剤(東洋モート
ン社製アドコート335A、硬化剤=CAT−10)層
を介してドライラミネートした。また、比較のため、前
記PVAとPAANaとの混合物水溶液をガラス板上に
流延して、乾燥皮膜を作成し、次いで熱処理した後、熱
処理皮膜を剥して単体フィルムとしたものを作成した。
各積層体の積層構成、熱処理条件、30℃、80%RH
の条件下で測定した酸素透過度、ゲルボテスト後の酸素
透過度、及びシール強度を表4に示す。
【0055】<シール強度>富士インパルス社製脱気シ
ーラーV−300装置を用いて、ヒートシールを行っ
た。シール面は、第3層(実施例1〜5)または第1層
(実施例6〜9)または第2層(比較例2)とした。シ
ール強度は、東洋ボールドウイン社製テンシロンRTM
100を用いて、15mm幅に切り取ったフィルムの引
張強度の測定を行った。引張速度は500mm/分とし
た。 <耐屈曲疲労性:ゲルボテスト後の酸素透過度>理学工
業(株)製ゲルボフレックステスターを用いて、25
℃、50%RHで試料片を10回屈曲した後の酸素透過
度を測定した。
【0056】
【表4】
【0057】ガスバリヤー性フィルムの片面または両面
にPET、ONy、CPP、LLDPE等を積層した本
発明の積層フィルムは、10回屈曲させるゲルボテスト
後でも、高い酸素ガスバリヤー性を有していた。積層フ
ィルム、特にポリオレフィンをラミネートしたフィルム
(実施例1〜5)は、ヒートシール性が良好であり、包
装用フィルムとして適切な性能を有していた。これに対
して、ガスバリヤー性フィルムの層(第2層)をヒート
シールした場合は、シールができなかった。また、この
ガスバリヤーフィルム単層(比較例2)は、脆いため、
ゲルボテスト時にフィルムが破れてしまった。
【0058】
【発明の効果】本発明によれば、水に不溶性でかつ高湿
度条件下でも酸素ガスバリヤー性に優れたフィルムをガ
スバリヤー性層として含有するガスバリヤー性積層体及
びその製造方法が提供される。本発明で使用するガスバ
リヤー性フィルムは、PVAフィルムと同等以上の優れ
たガスバリヤー性を有しており、ガスバリヤー性の湿度
依存性も小さく、耐水性も良好である。このガスバリヤ
ー性フィルムを含む積層体は、ガスバリヤー性と共にシ
ール性や強靭性などを備えており、酸素ガスによって変
質しやすい物品、例えば、畜肉、ハム、ソーセージなど
の肉製品、ジュース、サイダー等の飲料、輸液などの医
療品等の包装材料に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】PVAとPAAまたはPAAの部分中和物(P
AANa)との混合割合と中和度(DN)をそれぞれ変
化させて得た熱処理フィルムについて、PAA(Na)
の含有量と酸素透過度との関係を示すグラフである。
【図2】PVAとPAAとの混合物フィルムの熱処理条
件(温度と時間)と酸素透過度との関係を示すグラフで
ある。
【図3】PVAとPAANaとの混合物フィルムの熱処
理条件(温度と時間)と酸素透過度との関係を示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 智久 茨城県新治郡玉里村大字上玉里字新林21 番138号 (72)発明者 広瀬 和彦 千葉県我孫子市泉38−5−105 (56)参考文献 特開 平7−102083(JP,A) 特開 平6−220221(JP,A) 特開 平2−307749(JP,A) 特開 平2−30581(JP,A) 特開 昭62−82030(JP,A) 特開 昭60−168651(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 EPAT(QUESTEL) WPI/L(QUESTEL)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリビニルアルコールと、ポリ(メタ)
    アクリル酸またはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物
    とを、重量比95:5〜10:90の範囲内で含有する
    混合物から形成されたフィルムであって、温度30℃、
    相対湿度80%の条件下で測定した酸素透過係数が1.
    25×10-3ml(STP)・cm/m2・h・atm
    {Pa}以下のガスバリヤー性フィルム(A)が、熱可
    塑性樹脂から形成された層(B)に隣接して積層された
    少なくとも2層の積層構造を有することを特徴とするガ
    スバリヤー性積層体。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂から形成された層(B)
    が、融点またはビカット軟化点が180℃以上の熱可塑
    性樹脂から形成された耐熱性フィルムである請求項1記
    載のガスバリヤー性積層体。
  3. 【請求項3】 融点またはビカット軟化点が180℃未
    満の熱可塑性樹脂で形成されたシール性層(C)が、ガ
    スバリヤー性フィルム(A)または耐熱性フィルム
    (B)に隣接して更に積層された構造を有する請求項2
    記載のガスバリヤー性積層体。
  4. 【請求項4】 熱可塑性樹脂から形成された層(B)の
    上に、ポリビニルアルコールと、ポリ(メタ)アクリル
    酸またはポリ(メタ)アクリル酸の部分中和物とを、重
    量比95:5〜10:90の範囲内で含有する溶液を流
    延し、乾燥して皮膜を形成させた後、100℃(373
    K)以上の温度で熱処理することにより、温度30℃、
    相対湿度80%の条件下で測定した酸素透過係数が1.
    25×10-3ml(STP)・cm/m2・h・atm
    {Pa}以下のガスバリヤー性フィルム(A)を形成さ
    せる工程を含む少なくとも2層の積層構造を有するガス
    バリヤー性積層体の製造方法。
  5. 【請求項5】 ガスバリヤー性フィルム(A)の出発材
    料としてポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル
    酸を使用する場合には、下記の関係式(a)及び(b)
    を満足する条件で皮膜を熱処理する請求項4記載のガス
    バリヤー性積層体の製造方法。 (a)373≦T≦573 (b)logt≧−0.0282×T+14.14 〔式中、Tは、熱処理温度(K)であり、tは、熱処理
    時間(分)である。〕
  6. 【請求項6】 ガスバリヤー性フィルム(A)の出発材
    料としてポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル
    酸の部分中和物を使用する場合には、下記の関係式
    (a)及び(c)を満足する条件で皮膜を熱処理する請
    求項4記載のガスバリヤー性積層体の製造方法。 (a)373≦T≦573 (c)logt≧−0.0582×T+26.06 〔式中、Tは、熱処理温度(K)であり、tは、熱処理
    時間(分)である。〕
  7. 【請求項7】 熱可塑性樹脂から形成された層(B)
    が、融点またはビカット軟化点が180℃以上の熱可塑
    性樹脂から形成された耐熱性フィルムである請求項4な
    いし6のいずれか1項に記載のガスバリヤー性積層体の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 融点またはビカット軟化点が180℃未
    満の熱可塑性樹脂で形成されたシール性層(C)を、ガ
    スバリヤー性フィルム(A)または耐熱性フィルム
    (B)に隣接して更に積層する工程を含む請求項7記載
    のガスバリヤー性積層体の製造方法。
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