JP4302260B2 - Gas barrier film - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高湿度下でも優れたガスバリア性を有する、ガスバリア性フィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性樹脂フィルムは強度、透明性、成形性に優れていることから、包装材料として幅広い用途に使用されている。しかしながら、レトルト処理食品等の長期間の保存性が求められる用途に用いる場合には、さらに高度なガスバリア性が要求される。
【0003】
ガスバリア性を改良するために、熱可塑性樹脂フィルムの表面にポリ塩化ビニリデン(PVDC)を積層したフィルムが食品包装等に幅広く使用されてきたが、PVDCは焼却時に酸性ガス等の有機物質を発生するため、近年環境への関心が高まるとともに他材料への移行が強く望まれている。
【0004】
PVDCに変わる材料として、ポリビニルアルコール(PVA)は有毒ガスの発生もなく、低湿度雰囲気下でのガスバリア性も高いが、湿度が高くなるにつれて急激にガスバリア性が低下し、水分を含む食品等の包装には用いることができない場合が多い。
【0005】
PVAの高湿度下でのガスバリア性の低下を改善したフィルムとして、ビニルアルコールとエチレンの共重合体(EVOH)からなるフィルムが知られているが、高湿度下でのガスバリア性を実用レベルに維持するためにはエチレンの含有量をある程度高くする必要がある。EVOHをコーティング材料として用いる場合には有機溶媒または水と有機溶媒の混合溶媒を用いて溶解させることが必要であり、環境問題の観点からも望ましくなく、また有機溶媒の回収工程などを必要とするため、コスト高になるという問題がある。
【0006】
PVAを架橋剤を用いて架橋することにより耐水化する技術は従来から種々知られており、例えばマレイン酸単位を含有するポリマーがPVAや多糖類などの水酸基と反応して耐水化されることは広く知られている。例えば、特開平8−66991号公報には、イソブチレン−マレイン酸共重合体の25〜50%部分中和物とPVAからなる層が優れた耐水性を有することが示されている。また、特開昭49−1649号公報にはPVAにアルキルビニルエーテル−マレイン酸共重合体を混合することによりPVAのフィルムを耐水化する方法が述べられている。
【0007】
しかしながら、耐水化(すなわち非水溶化)とガスバリア性は異なる性質であり、一般的に水溶性ポリマーは分子を架橋することにより耐水化されるが、ガスバリア性は酸素等の比較的小さな分子の侵入や拡散を防ぐ性質であり、単にポリマーを架橋してもガスバリア性が得られるとは限らず、たとえば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの三次元架橋性ポリマーはガスバリア性を有していない。
【0008】
水溶性のポリマーからなる液状組成物をフィルムにコートし、高湿度下でも高いガスバリア性を発現させる方法として、PVAもしくは多糖類とポリアクリル酸またはポリメタクリル酸の部分中和物とからなる水溶液をフィルムにコートし熱処理することにより、両ポリマーをエステル結合により架橋する方法が提案されているが(特開10−237180号公報)、高温での長時間の加熱が必要であり生産性に問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記のような問題に対して、高湿度下でも高いガスバリア性を有し、工業的に安価に製造できる熱可塑性樹脂フィルムを提供しょうとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、熱可塑性樹脂フィルムの表面に特定の樹脂組成物からなる層を形成させることにより上記の課題を解決できることを見出し本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
ポリビニルアルコールと、マレイン酸単位を10モル%以上含有するオレフィン−マレイン酸共重合体の97/3〜20/80(重量比)の混合物100重量部に対して、架橋剤成分を0.1〜20重量部配合した後、150℃以上の温度で熱処理することによって形成されたガスバリア層を有するガスバリア性フィルム。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0012】
本発明において用いられる熱可塑性樹脂フィルムとしては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46等のポリアミド樹脂、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、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、またはそれらの混合物よりなるフィルム、またはそれらのフィルムの積層体が挙げられ、未延伸フィルムでも延伸フィルムでもよい。
【0013】
フィルムを製造する方法としては、熱可塑性樹脂を押出機で加熱、溶融してTダイより押し出し、冷却ロールなどにより冷却固化させて未延伸フィルムを得るか、もしくは円形ダイより押し出して水冷あるいは空冷により固化させて未延伸フィルムを得る。
延伸フィルムを製造する場合は、未延伸フィルムを一旦巻き取った後、または連続して同時2軸延伸法または逐次2軸延伸法により延伸する方法が好ましい。フィルムの機械的特性や厚み均一性などの性能面からはTダイによるフラット式製膜法とテンター延伸法を組み合わせる方法が好ましい。
【0014】
本発明において、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の重量比は97/3〜20/80、好ましくは、90/10〜40/60の範囲であることが必要である。この範囲を外れる場合には、特に高湿度雰囲気下におけるガスバリア性を発現させるために必要な架橋密度を得ることができず、本発明の目的とするガスバリア性フィルムを得ることができない。
【0015】
本発明において用いられるPVAは、ビニルエステルの重合体を完全または部分ケン化するなどの公知の方法を用いて得ることができる。ビニルエステルとしては、ぎ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられ、中でも酢酸ビニルが工業的に最も好ましい。
【0016】
本発明の効果を損ねない範囲でビニルエステルに他のビニル化合物を共重合することも可能である。他のビニル化合物としては、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸およびそのエステル、塩、無水物、アミド、ニトリル類や、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和ジカルボン酸およびその塩、炭素数2〜30のα−オレフィン類、アルキルビニルエーテル類、ビニルピロリドン類などが挙げられる。
【0017】
本発明におけるガスバリア層を形成させるためには、ガスバリア層を形成する樹脂組成物を水溶性とすることが生産上好ましく、疎水性の共重合成分を多量に含有させると水溶性が損なわれるので好ましくない。
また、PVA中のビニルアルコール単位の比率が低すぎると、マレイン酸共重合体とのエステル結合反応率が低下して、フィルムのガスバリア性が低下するため、ビニルアルコール単位は40モル%以上含有されていることが好ましい。
【0018】
ケン化方法としては公知のアルカリケン化法や酸ケン化法を用いることができ、中でもメタノール中で水酸化アルカリを使用して加アルコール分解する方法が好ましい。
ケン化度は100%に近いほどガスバリア性の観点からは好ましいが、水溶液の温度が低くなるとゲル化する懸念があり、保存には温度管理が必要である。ケン化度を若干低下させて、例えば97%程度にすると溶液の安定性は格段に増し、またバリア性能の低下もほとんどないが、ケン化度が低すぎるとバリア性能が低下し、ポリマーの水溶性が失なわれてくる。好ましいケン化度は約80%以上である。
【0019】
本発明において使用される、オレフィン−マレイン酸共重合体は、無水マレイン酸とオレフィンモノマーを溶液ラジカル重合などの公知の方法で重合することにより得られる。
共重合可能なオレフィンモノマーとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなどの炭素数3〜30までのアルキルビニルエーテル類、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル類、ぎ酸ビニル酢酸ビニルなどのビニルエステル類、スチレン、p−スチレンスルホン酸、エチレン、プロピレン、イソブチレンなどの炭素数2〜30のオレフィンなどが挙げられ、これらの混合物を用いることもできる。
このうち、アルキルビニルエーテル類、低級オレフィン類などがガスバリア性の向上の点で最も好ましい。
【0020】
本発明における、オレフィン−マレイン酸共重合体中のマレイン酸単位は、10モル%以上含有することが必要である
マレイン酸単位が10モル%より少ないと、PVA中のビニルアルコール単位との反応による架橋構造の形成が不十分となりガスバリア性が低下する。なお、マレイン酸は部分的にエステル化もしくはアミド化されていてもよい。
【0021】
本発明における、オレフィン−マレイン酸共重合体中のマレイン酸単位は、乾燥状態では隣接カルボキシル基が脱水環化した無水マレイン酸構造となりやすく、湿潤時や水溶液中では開環してマレイン酸構造となる。
【0022】
本発明においては、ガスバリア層を形成する、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の混合物100重量部に、架橋剤成分を0.1〜20重量部配合することが必要である。
架橋剤成分を配合することにより、短時間の熱処理によって優れたガスバリア性を発現させることができる。
架橋剤の量が0.1重量部未満では充分な架橋効果を得ることができず、また、20重量部より多い場合は、逆に架橋剤がガスバリア性の発現を阻害するため好ましくない。
本発明において用いられる架橋剤としては、水酸基あるいはカルボキシル基と反応する官能基を分子内に複数個含有する化合物または多価の配位座を持つ金属錯体などが挙げられるが、このうちイソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、ジルコニウム塩化合物等が特に好ましい。
【0023】
本発明において、熱可塑性フィルム上にガスバリア層を形成させる方法としては、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体および架橋剤からなるコート液を調製し、フィルムにコーティング後、乾燥し、さらに150℃以上の温度で熱処理を行って架橋反応を進行させる。
【0024】
コート液の調整方法としては、撹拌機を備えた溶解釜等を用いて公知の方法で行えばよい。たとえば、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体および架橋剤を別々に水溶液もしくは水分散液とし、使用前に混合して用いる方法が好ましい。この時、溶解性を高める目的や乾燥工程の短縮、溶液の安定性の改善などの目的により、水にアルコールや有機溶媒を少量添加することもできる。また、反応の触媒となる化合物を添加することもできる。
【0025】
さらに、本発明におけるガスバリア層を形成する樹脂組成物には、バーミキュライトやモンモリロナイト、ヘクトライトなどの水膨潤性の層状無機化合物を少量添加することによって、得られるフィルムのガスバリア性をさらに向上させることができる。
【0026】
本発明におけるガスバリア層の厚みは、フィルムのガスバリア性を十分高めるためには少なくとも0.1μmより厚くすることが望ましい。
【0027】
また、混合液をフィルムにコートする際のポリマー濃度は、液の粘度や反応性、装置の仕様によって適宜変更されるものであるが、あまりに希薄であるとガスバリア性を発現するのに充分な厚みの層をコートすることが困難となり、また、その後の乾燥工程において長時間を要するという問題を生じやすい。一方、液の濃度が高すぎると、混合操作や保存性などに問題を生じることがある。この様な観点から、ポリマー濃度は溶液全体の10〜50重量%の範囲にすることが好ましい。
【0028】
混合液をフィルムにコーティングする方法は特に限定されないが、グラビアロールコーティング、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、ダイコーティング等の通常の方法を用いることができる。また、コーティングは、フィルムの延伸前に行ってもよく、また、延伸後のフィルムに行ってもよい。この際、必要に応じて塗工性を改善させるために、コーティングに先立ってフィルムの表面をコロナ放電処理したり、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などをプライマー層としてコーティングするなどの、通常公知の処理を施しても良い。
延伸に先だってコーティングを行うには、まず未延伸フィルムにコーティングして乾燥した後、テンター式延伸機に供給してフィルムを走行方向と幅方向に同時に延伸(同時2軸延伸)、熱処理するか、あるいは、多段熱ロール等を用いてフィルムの走行方向に延伸を行った後にコーティングし、乾燥後、テンター式延伸機によって幅方向に延伸(逐次2軸延伸)してもよい。また、走行方向の延伸とテンターでの同時2軸延伸を組み合わせることも可能である。
また、延伸に先だってコーティングし、その後に延伸、熱処理を行う方法は延伸、熱処理時の高い温度を架橋反応に利用できるので好ましい方法である。
【0029】
本発明においては、ガスバリアコート層の架橋反応を高めるために、温度150℃以上、好ましくは180℃以上の雰囲気で熱処理することが必要である
熱処理温度が低いと架橋反応を充分に進行させることができず、充分なガスバリア性を有するフィルムを得ることが困難になる。
【0030】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
【0031】
酸素透過度
モコン社製酸素バリア測定器により20℃、相対湿度85%の雰囲気における酸素透過度を測定した。
【0032】
実施例1
PVA(ユニチカケミカル社製、UF040G、ケン化度99%、平均重合度400)を純水に溶解し、10重量%の水溶液を得た。
オレフィン−マレイン酸共重合体として、International Specialty Products社製メチルビニルエーテル−マレイン酸の等モル共重合体(GANTREZ AN119)をカルボキシル基に対して2モル%の水酸化ナトリウムを含む水溶液に溶解し10重量%溶液とした。
PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の重量比が80/20となるように水溶液を混合し、続いて、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の固形分合計量100重量部に対して、イソシアネート化合物分散液(第一工業製薬製、エラストロンBN11)をイソシアネート化合物の重量が5重量部になるように添加し、攪拌してコート液を調製した。
このコート液を2軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製エンブレットPET12、厚み12μm)上に乾燥後の塗膜厚みが約2μmになるようにメイヤーバーでコートし、100℃で2分間乾燥した後、200℃で10秒間熱処理した。
得られたフィルムの20℃、85%RHにおける酸素透過度は70ml/m2・day・MPaと優れた値を示した。
【0033】
比較例1
実施例1と同様の手順で架橋剤を加えないでコート液を調整した。このコート液を実施例1と同様にしてPETフィルムにコートし、乾燥、熱処理した。
得られたフィルムの性能を表1に示した。
【0034】
実施例2〜7、比較例2〜3
オレフィン−マレイン酸共重合体、架橋剤の種類とコート剤の組成を表1に示したように変更した以外は実施例1と同様な操作を行った。
得られたフィルムの性能を表1に示した。
【0035】
実施例8
PVA(ユニチカケミカル社製、UF040G、ケン化度99%、平均重合度400)を純水に溶解し、10重量%の水溶液を得た。
オレフィン−マレイン酸共重合体として、International Specialty Products社製メチルビニルエーテル−マレイン酸の等モル共重合体(GANTREZ AN119)をカルボキシル基に対して5モル%の水酸化ナトリウムを含む水溶液に溶解し20重量%溶液とした。
PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の重量比が70/30となるように水溶液を混合し、続いて、PVAとオレフィン−マレイン酸共重合体の固形分合計量100重量部に対して、イソシアネート化合物分散液(第一工業製薬製、エラストロンBN11)をイソシアネート化合物の重量が5重量部になるように添加し、攪拌してコート液を調製した。
次に、ナイロン6樹脂をTダイを備えた押出機(75mm径、L/Dが45の緩圧縮タイプ単軸スクリュー)を用いて、シンリンダー温度260℃、Tダイ温度270℃でシート状に押し出し、表面温度10℃に調節された冷却ロール上に密着させて急冷し、厚み150μmの未延伸フィルムとした。
続いて、未延伸フィルムをグラビアロール式コーターに導き、乾燥後のコート厚みが20μmになるようにコーティングし、80℃の熱風ドライヤー中で30秒間乾燥した。次に、フィルムをテンター式同時2軸延伸機に供給し、温度100℃で2秒間予熱した後、170℃で縦方向に3倍、横方向に3.5倍の倍率で延伸した。次に、横方向弛緩率5%で、200℃で15秒間の熱処理を行い、室温まで冷却後延伸フィルムを巻き取った。
得られたフィルムの性能を表1に示した。
【0036】
【表1】

Figure 0004302260
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、高湿度下でも高いガスバリア性を有する熱可塑性樹脂フィルムを工業的に安価に製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas barrier film having excellent gas barrier properties even under high humidity.
[0002]
[Prior art]
Thermoplastic resin films such as polyamide and polyester are excellent in strength, transparency, and moldability, and are therefore used in a wide range of applications as packaging materials. However, when used for applications that require long-term storage, such as retort-treated foods, higher gas barrier properties are required.
[0003]
In order to improve the gas barrier property, a film in which polyvinylidene chloride (PVDC) is laminated on the surface of a thermoplastic resin film has been widely used for food packaging, etc., but PVDC generates organic substances such as acid gas during incineration. For this reason, in recent years, interest in the environment has increased and there has been a strong demand for a shift to other materials.
[0004]
Polyvinyl alcohol (PVA) is a material that replaces PVDC, which does not generate toxic gas and has a high gas barrier property in a low humidity atmosphere. However, as the humidity increases, the gas barrier property decreases rapidly, and the food containing moisture, etc. In many cases, it cannot be used for packaging.
[0005]
A film made of a copolymer of vinyl alcohol and ethylene (EVOH) is known as a film that improves the deterioration of gas barrier properties under high humidity of PVA, but the gas barrier properties under high humidity are maintained at a practical level. In order to do so, it is necessary to increase the ethylene content to some extent. When EVOH is used as a coating material, it must be dissolved using an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent, which is not desirable from the viewpoint of environmental problems, and requires a recovery step of the organic solvent. Therefore, there is a problem that the cost becomes high.
[0006]
Various techniques for water resistance by cross-linking PVA with a cross-linking agent have been conventionally known. For example, a polymer containing a maleic acid unit reacts with a hydroxyl group such as PVA or polysaccharide to be water resistant. Widely known. For example, JP-A-8-66991 shows that a layer composed of 25-50% partially neutralized isobutylene-maleic acid copolymer and PVA has excellent water resistance. Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-1649 describes a method of making a PVA film water resistant by mixing an alkyl vinyl ether-maleic acid copolymer with PVA.
[0007]
However, water resistance (that is, non-water-solubilization) and gas barrier properties are different, and water-soluble polymers are generally water-resistant by crosslinking molecules, but gas barrier properties are the invasion of relatively small molecules such as oxygen. The gas barrier property is not always obtained by simply crosslinking the polymer. For example, a three-dimensional crosslinkable polymer such as an epoxy resin or a phenol resin does not have a gas barrier property.
[0008]
As a method for coating a film with a liquid composition comprising a water-soluble polymer and exhibiting a high gas barrier property even under high humidity, an aqueous solution comprising a partially neutralized product of PVA or polysaccharide and polyacrylic acid or polymethacrylic acid is used. A method of crosslinking both polymers by ester bonds by coating and heat-treating the film has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-237180), but it requires heating at a high temperature for a long time, resulting in a problem in productivity. there were.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above problems, the present inventors intend to provide a thermoplastic resin film that has a high gas barrier property even under high humidity and can be manufactured industrially at low cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by forming a layer made of a specific resin composition on the surface of a thermoplastic resin film, and have reached the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.
The crosslinking agent component is added in an amount of 0.1 to 100 parts by weight of a mixture of 97/3 to 20/80 (weight ratio) of polyvinyl alcohol and an olefin-maleic acid copolymer containing 10 mol% or more of maleic acid units. A gas barrier film having a gas barrier layer formed by heat treatment at a temperature of 150 ° C. or higher after blending 20 parts by weight.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0012]
Examples of the thermoplastic resin film used in the present invention include polyamide resins such as nylon 6, nylon 66, and nylon 46, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, and polybutylene naphthalate, polypropylene, and polyethylene. Examples thereof include a film made of a polyolefin resin or a mixture thereof, or a laminate of these films, and may be an unstretched film or a stretched film.
[0013]
As a method for producing a film, a thermoplastic resin is heated and melted by an extruder and extruded from a T die, and is cooled and solidified by a cooling roll or the like to obtain an unstretched film, or is extruded from a circular die and is cooled by water or air. Solidify to obtain an unstretched film.
In the case of producing a stretched film, a method in which an unstretched film is once wound or continuously stretched by a simultaneous biaxial stretching method or a sequential biaxial stretching method is preferable. From the viewpoint of performance such as mechanical properties and thickness uniformity of the film, a method in which a flat film forming method using a T die and a tenter stretching method are combined is preferable.
[0014]
In the present invention, the weight ratio of PVA and olefin-maleic acid copolymer needs to be in the range of 97/3 to 20/80, preferably 90/10 to 40/60. When it is out of this range, it is not possible to obtain a crosslinking density necessary for developing gas barrier properties particularly in a high humidity atmosphere, and it is impossible to obtain a gas barrier film targeted by the present invention.
[0015]
The PVA used in the present invention can be obtained by a known method such as complete or partial saponification of a vinyl ester polymer. Examples of the vinyl ester include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl versatate, etc. Among them, vinyl acetate is industrially most preferable.
[0016]
It is also possible to copolymerize other vinyl compounds with vinyl ester as long as the effects of the present invention are not impaired. Other vinyl compounds include unsaturated monocarboxylic acids such as crotonic acid, acrylic acid, and methacrylic acid and their esters, salts, anhydrides, amides, nitriles, and unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, and fumaric acid. Examples thereof include acids and salts thereof, α-olefins having 2 to 30 carbon atoms, alkyl vinyl ethers, vinyl pyrrolidones and the like.
[0017]
In order to form the gas barrier layer in the present invention, it is preferable for production to make the resin composition forming the gas barrier layer water-soluble, and if a large amount of a hydrophobic copolymer component is contained, water-solubility is impaired, which is preferable. Absent.
Further, if the ratio of the vinyl alcohol unit in PVA is too low, the ester bond reaction rate with the maleic acid copolymer is lowered and the gas barrier property of the film is lowered. Therefore, the vinyl alcohol unit is contained in an amount of 40 mol% or more. It is preferable.
[0018]
As the saponification method, a known alkali saponification method or acid saponification method can be used, and among them, a method of alcoholysis using an alkali hydroxide in methanol is preferable.
The closer the saponification degree is to 100%, the better from the viewpoint of gas barrier properties, but there is a concern of gelation when the temperature of the aqueous solution is lowered, and temperature management is necessary for storage. When the degree of saponification is slightly reduced to about 97%, for example, the stability of the solution is remarkably increased and there is almost no decrease in the barrier performance. However, when the degree of saponification is too low, the barrier performance is lowered and the water solubility of the polymer Sex is lost. The preferred degree of saponification is about 80% or more.
[0019]
The olefin-maleic acid copolymer used in the present invention can be obtained by polymerizing maleic anhydride and an olefin monomer by a known method such as solution radical polymerization.
Examples of copolymerizable olefin monomers include alkyl vinyl ethers having 3 to 30 carbon atoms such as methyl vinyl ether and ethyl vinyl ether, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and the like ( Examples include (meth) acrylic acid esters, vinyl esters such as vinyl vinyl acetate, olefins having 2 to 30 carbon atoms such as styrene, p-styrenesulfonic acid, ethylene, propylene, and isobutylene, and a mixture thereof. You can also.
Of these, alkyl vinyl ethers and lower olefins are most preferred from the viewpoint of improving gas barrier properties.
[0020]
In the present invention, the maleic acid unit in the olefin-maleic acid copolymer needs to be contained in an amount of 10 mol% or more.
If the maleic acid unit is less than 10 mol%, the formation of a crosslinked structure due to the reaction with the vinyl alcohol unit in PVA becomes insufficient and the gas barrier property is lowered. Maleic acid may be partially esterified or amidated.
[0021]
In the present invention, the maleic acid unit in the olefin-maleic acid copolymer is likely to have a maleic anhydride structure in which the adjacent carboxyl group is dehydrated and cyclized in a dry state, and the ring opens in wet or aqueous solution to form a maleic acid structure. Become.
[0022]
In this invention, it is necessary to mix | blend 0.1-20 weight part of crosslinking agent components with 100 weight part of the mixture of PVA and an olefin-maleic acid copolymer which forms a gas barrier layer.
By blending the cross-linking agent component, excellent gas barrier properties can be expressed by a short heat treatment.
When the amount of the crosslinking agent is less than 0.1 parts by weight, a sufficient crosslinking effect cannot be obtained, and when it is more than 20 parts by weight, the crosslinking agent adversely inhibits the expression of gas barrier properties.
Examples of the cross-linking agent used in the present invention include a compound containing a plurality of functional groups that react with a hydroxyl group or a carboxyl group in the molecule, or a metal complex having a polyvalent coordination site. Among these, an isocyanate compound, Melamine compounds, epoxy compounds, carbodiimide compounds, zirconium salt compounds and the like are particularly preferable.
[0023]
In the present invention, as a method for forming a gas barrier layer on a thermoplastic film, a coating solution comprising PVA, an olefin-maleic acid copolymer and a crosslinking agent is prepared, coated on the film, dried, and further 150 ° C. or higher. A heat treatment is performed at a temperature of 1 to advance the crosslinking reaction.
[0024]
As a method for adjusting the coating liquid, a known method may be used using a melting pot equipped with a stirrer. For example, a method in which PVA, an olefin-maleic acid copolymer and a crosslinking agent are separately made into an aqueous solution or an aqueous dispersion and mixed before use is preferable. At this time, a small amount of alcohol or an organic solvent can be added to water for the purpose of increasing the solubility, shortening the drying process, improving the stability of the solution, or the like. In addition, a compound serving as a catalyst for the reaction can be added.
[0025]
Furthermore, the gas barrier property of the resulting film can be further improved by adding a small amount of a water-swellable layered inorganic compound such as vermiculite, montmorillonite or hectorite to the resin composition forming the gas barrier layer in the present invention. it can.
[0026]
The thickness of the gas barrier layer in the present invention is desirably at least 0.1 μm in order to sufficiently enhance the gas barrier property of the film.
[0027]
In addition, the polymer concentration when the mixed solution is coated on the film is appropriately changed depending on the viscosity and reactivity of the solution and the specifications of the apparatus, but if it is too dilute, it has a sufficient thickness to exhibit gas barrier properties. It is difficult to coat this layer, and a problem that it takes a long time in the subsequent drying process tends to occur. On the other hand, if the concentration of the liquid is too high, problems may arise in the mixing operation and storage stability. From such a viewpoint, the polymer concentration is preferably in the range of 10 to 50% by weight of the entire solution.
[0028]
The method of coating the mixed solution on the film is not particularly limited, and usual methods such as gravure roll coating, reverse roll coating, wire bar coating, and die coating can be used. Further, the coating may be performed before the film is stretched, or may be performed on the stretched film. At this time, in order to improve the coatability as necessary, the surface of the film is subjected to corona discharge treatment before coating, or an acrylic resin, urethane resin, polyvinyl alcohol resin or the like is coated as a primer layer. Ordinarily known treatments may be performed.
In order to perform coating prior to stretching, the film is first coated on an unstretched film and dried, and then supplied to a tenter-type stretching machine to simultaneously stretch the film in the running direction and the width direction (simultaneous biaxial stretching), or heat treatment, Alternatively, the film may be stretched in the running direction of the film using a multistage hot roll or the like, coated, dried, and then stretched in the width direction (sequential biaxial stretching) by a tenter type stretching machine. It is also possible to combine running direction stretching and simultaneous biaxial stretching with a tenter.
A method of coating prior to stretching, followed by stretching and heat treatment is a preferable method because a high temperature during stretching and heat treatment can be used for the crosslinking reaction.
[0029]
In the present invention, in order to enhance the crosslinking reaction of the gas barrier coat layer, it is necessary to perform heat treatment in an atmosphere at a temperature of 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher.
If the heat treatment temperature is low, the crosslinking reaction cannot be sufficiently advanced, and it becomes difficult to obtain a film having sufficient gas barrier properties.
[0030]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[0031]
Oxygen permeability The oxygen permeability in an atmosphere of 20 ° C. and a relative humidity of 85% was measured with an oxygen barrier measuring device manufactured by Mocon.
[0032]
Example 1
PVA (manufactured by Unitika Chemical Co., Ltd., UF040G, saponification degree 99%, average polymerization degree 400) was dissolved in pure water to obtain a 10% by weight aqueous solution.
As an olefin-maleic acid copolymer, an equimolar copolymer of methyl vinyl ether-maleic acid (GANTREZ AN119) manufactured by International Specialty Products was dissolved in an aqueous solution containing 2 mol% sodium hydroxide with respect to the carboxyl group, and 10 weights were obtained. % Solution.
The aqueous solution was mixed so that the weight ratio of PVA and olefin-maleic acid copolymer was 80/20, and then the isocyanate was added to 100 parts by weight of the total solid content of PVA and olefin-maleic acid copolymer. The compound dispersion (Daiichi Kogyo Seiyaku, Elastron BN11) was added so that the weight of the isocyanate compound was 5 parts by weight, and the mixture was stirred to prepare a coating solution.
After coating this coating liquid on a biaxially stretched PET film (Embret PET12 manufactured by Unitika, thickness 12 μm) with a Mayer bar so that the coating thickness after drying is about 2 μm, and drying at 100 ° C. for 2 minutes, Heat treatment was performed at 200 ° C. for 10 seconds.
The oxygen permeability at 20 ° C. and 85% RH of the obtained film was an excellent value of 70 ml / m 2 · day · MPa.
[0033]
Comparative Example 1
A coating solution was prepared in the same procedure as in Example 1 without adding a crosslinking agent. This coating solution was coated on a PET film in the same manner as in Example 1, dried and heat-treated.
The performance of the obtained film is shown in Table 1.
[0034]
Examples 2-7, Comparative Examples 2-3
The same operation as in Example 1 was performed except that the type of the olefin-maleic acid copolymer, the crosslinking agent and the composition of the coating agent were changed as shown in Table 1.
The performance of the obtained film is shown in Table 1.
[0035]
Example 8
PVA (manufactured by Unitika Chemical Co., Ltd., UF040G, saponification degree 99%, average polymerization degree 400) was dissolved in pure water to obtain a 10% by weight aqueous solution.
As an olefin-maleic acid copolymer, an equimolar copolymer of methyl vinyl ether-maleic acid (GANTREZ AN119) manufactured by International Specialty Products was dissolved in an aqueous solution containing 5 mol% sodium hydroxide with respect to the carboxyl group, and the weight was 20 weight. % Solution.
The aqueous solution was mixed so that the weight ratio of PVA and the olefin-maleic acid copolymer was 70/30, and then the isocyanate was added to 100 parts by weight of the total solid content of the PVA and the olefin-maleic acid copolymer. The compound dispersion (Daiichi Kogyo Seiyaku, Elastron BN11) was added so that the weight of the isocyanate compound was 5 parts by weight, and the mixture was stirred to prepare a coating solution.
Next, nylon 6 resin was extruded into a sheet shape at a cylinder temperature of 260 ° C. and a T die temperature of 270 ° C. using an extruder equipped with a T die (slow compression type single screw with a 75 mm diameter and L / D of 45). The film was brought into close contact with a cooling roll adjusted to a surface temperature of 10 ° C. and rapidly cooled to obtain an unstretched film having a thickness of 150 μm.
Subsequently, the unstretched film was guided to a gravure roll coater, coated so that the coating thickness after drying was 20 μm, and dried in a hot air dryer at 80 ° C. for 30 seconds. Next, the film was supplied to a tenter simultaneous biaxial stretching machine, preheated at a temperature of 100 ° C. for 2 seconds, and then stretched at 170 ° C. at a magnification of 3 times in the machine direction and 3.5 times in the transverse direction. Next, heat treatment was performed at 200 ° C. for 15 seconds with a transverse relaxation rate of 5%, and after cooling to room temperature, the stretched film was wound up.
The performance of the obtained film is shown in Table 1.
[0036]
[Table 1]
Figure 0004302260
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, a thermoplastic resin film having a high gas barrier property even under high humidity can be produced industrially at low cost.

Claims (2)

ポリビニルアルコールと、マレイン酸単位を10モル%以上含有するオレフィン−マレイン酸共重合体の97/3〜20/80(重量比)の混合物100重量部に対して、架橋剤成分を0.1〜20重量部配合した後、150℃以上の温度で熱処理することによって形成されたガスバリア層を有するガスバリア性フィルム。The crosslinking agent component is added in an amount of 0.1 to 100 parts by weight of a mixture of 97/3 to 20/80 (weight ratio) of polyvinyl alcohol and an olefin-maleic acid copolymer containing 10 mol% or more of maleic acid units. A gas barrier film having a gas barrier layer formed by heat treatment at a temperature of 150 ° C. or higher after blending 20 parts by weight. 架橋剤成分がイソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、ジルコニウム塩化合物のうち少なくとも1種の化合物である請求項1記載のガスバリア性フィルム。  The gas barrier film according to claim 1, wherein the crosslinking agent component is at least one compound selected from an isocyanate compound, a melamine compound, an epoxy compound, a carbodiimide compound, and a zirconium salt compound.
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