JP5658416B1 - Gas barrier film having hot water resistance and food packaging material using the film - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱水処理を行っても層間剥離やバリア性の低下が起こらない、熱水耐性を有するガスバリアフィルムと該フィルムを用いた食品包装材。【解決手段】 基材フィルムの表面に、少なくとも、ガスバリア性物質を積層してなるガスバリア層と、高分子樹脂を積層してなる高分子樹脂層とを、この順で積層してなるガスバリア性フィルムであって、前記高分子樹脂が、水溶性高分子と、金属アルコキシドと、カップリング剤とを含有する塗工組成物の架橋反応により得られてなり、前記水溶性高分子が、ヒドロキシ基をアセトアセチル基で一部置換したアセトアセチル変性PVAと、ヒドロキシ基をエチレン基で一部置換したエチレン変性PVAとを混合したものであることを特徴とする熱水耐性を有するガスバリアフィルムと、該フィルムを用いた食品包装材を提供する。【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film having a hot water resistance, which does not cause delamination or a decrease in barrier properties even after a hot water treatment, and a food packaging material using the film. SOLUTION: A gas barrier film obtained by laminating at least a gas barrier layer formed by laminating a gas barrier substance on a surface of a base film and a polymer resin layer obtained by laminating a polymer resin in this order. The polymer resin is obtained by a crosslinking reaction of a coating composition containing a water-soluble polymer, a metal alkoxide, and a coupling agent, and the water-soluble polymer has a hydroxy group. A gas barrier film having hot water resistance, characterized in that it is a mixture of an acetoacetyl-modified PVA partially substituted with an acetoacetyl group and an ethylene-modified PVA partially substituted with an ethylene group of a hydroxy group, and the film Provide food packaging material using [Selection figure] None
Description
本発明は、熱水耐性を有するガスバリアフィルム及び該フィルムを用いた食品包装材に関するものであって、具体的には、熱水処理条件下でも層間剥離の発生を抑制、防止可能であると同時に水蒸気バリア性と酸素バリア性を両立できる、熱水耐性を有するガスバリアフィルム及び該フィルムを用いた食品包装材に関する。 The present invention relates to a gas barrier film having hot water resistance and a food packaging material using the film, and specifically, it is possible to suppress and prevent the occurrence of delamination even under hot water treatment conditions. The present invention relates to a gas barrier film having hot water resistance capable of achieving both water vapor barrier properties and oxygen barrier properties, and a food packaging material using the film.
従来、酸素や湿気を嫌う物質の保護のためにガスバリア性を付与したプラスチックフィルム(以下単に「ガスバリアフィルム」とも言う。)が様々な用途、例えば食品や電子部品材料等の包装用材料などにおいて広く用いられている。そのような利用にあって包装材料は、内容物の変質を抑制・防止する性質を有してなることが強く求められている。 Conventionally, a plastic film provided with a gas barrier property (hereinafter also simply referred to as a “gas barrier film”) for protection of substances that dislike oxygen and moisture has been widely used in various applications such as packaging materials such as foods and electronic component materials. It is used. In such use, the packaging material is strongly required to have the property of suppressing or preventing the alteration of the contents.
これに対し、ガスバリアフィルムとして従来はポリ塩化ビニリデンやポリアクリロニトリル等によるプラスチックフィルムを用いていたが、これらのフィルムは廃棄の際に環境有害物を排出してしまうため利用されなくなってきている。また環境問題の観点から言えばポリビニルアルコール(PVA)によるプラスチックフィルムを用いることが好適であるかのように思われるが、このフィルムはガスバリア性の湿度依存性が高く、即ち高湿度条件下ではガスバリア性、特に水蒸気バリア性が著しく且つ容易に低下してしまうため、高度なガスバリア性を必要とする場面では利用できない。 In contrast, plastic films made of polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, or the like have been used as gas barrier films, but these films are no longer used because they discharge environmental harmful substances when discarded. From the viewpoint of environmental problems, it seems that it is preferable to use a plastic film made of polyvinyl alcohol (PVA). However, this film has a high gas barrier humidity dependency, that is, under high humidity conditions, Therefore, the water vapor barrier property is remarkably and easily deteriorated, so that it cannot be used in a scene that requires a high gas barrier property.
そこで、プラスチックフィルムの表面に酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の無機物を物理的蒸着法又は化学的蒸着法により設けたフィルムをガスバリアフィルムとして包装材料に用いていたが、これらのガスバリアフィルムは屈曲に対する耐久性に乏しく、即ち屈曲時において蒸着層にクラックが容易に生じるため、バリア性が容易に低下してしまうという問題があった。またプラスチックフィルムとその表面に蒸着した無機物との間の層間密着力が小さいので、屈曲等を繰り返すとフィルムの可撓性に無機物が追従できず、これらが容易に剥離してしまってガスバリア性を喪失してしまうため、実用面で問題があった。 Therefore, a film in which an inorganic substance such as silicon oxide or aluminum oxide is provided on the surface of a plastic film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition is used as a packaging material as a gas barrier film, but these gas barrier films have durability against bending. In other words, there is a problem that the barrier property is easily lowered because cracks are easily generated in the vapor deposition layer at the time of bending. In addition, since the interlayer adhesion between the plastic film and the inorganic material deposited on the surface is small, if the film is bent repeatedly, the inorganic material cannot follow the flexibility of the film, and they easily peel off, resulting in gas barrier properties. Since it was lost, there was a problem in practical use.
このような問題に対処すべく様々な提案がなされるようになってきた。例えば特許文献1には、熱可塑性樹脂の基材フィルムの少なくとも片面に無機薄膜層を介して複合ポリマー層を有し、前記複合ポリマー層が、アルコキシシラン又はその加水分解物と、PVA及びエチレン−ビニルアルコールコポリマーを含有する塗工組成物を重縮合してなることを特徴とするバリア性積層フィルムに関する発明が開示されている。これにより、無機蒸着層に生じるピンホールや物理的圧力による剥離を補い、耐熱水性を向上させることができるので、ガスバリア性及び耐熱水性に優れた積層フィルムを得ることができる。 Various proposals have been made to deal with such problems. For example, Patent Document 1 has a composite polymer layer through an inorganic thin film layer on at least one surface of a base film of a thermoplastic resin, and the composite polymer layer includes alkoxysilane or a hydrolyzate thereof, PVA and ethylene- An invention relating to a barrier laminate film characterized by polycondensation of a coating composition containing a vinyl alcohol copolymer is disclosed. Thereby, since the pinhole produced in an inorganic vapor deposition layer and peeling by a physical pressure can be supplemented and hot water resistance can be improved, the laminated film excellent in gas barrier property and hot water resistance can be obtained.
しかし、特許文献1に記載されたガスバリアフィルムでは、主成分の一つであるエチレンビニルアルコールの溶解度が非常に低く、溶液の調製や再現性をとることが困難であり、大量生産や簡略化が目される製造の現場では用いることが困難であった。 However, in the gas barrier film described in Patent Document 1, the solubility of ethylene vinyl alcohol, which is one of the main components, is very low, making it difficult to prepare and reproducible solutions, and mass production and simplification are possible. It has been difficult to use at the production sites that are expected.
本願発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱水処理を行っても層間剥離やバリア性の低下が起こらない、熱水耐性を有するガスバリアフィルムと該フィルムを用いた食品包装材を、より簡便に提供することである。 The present invention has been made in view of such problems. The purpose of the present invention is to use a gas barrier film having hot water resistance, which does not cause delamination or deterioration in barrier properties even when hot water treatment is performed, and the film. It is to provide food packaging materials that have been provided more easily.
上記課題を解決するため、本願発明の請求項1に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関する発明は、基材フィルムの表面に、少なくとも、ガスバリア性物質を積層してなるガスバリア層と、高分子樹脂を積層してなる高分子樹脂層とを、この順で積層してなるガスバリア性フィルムであって、前記高分子樹脂が、水溶性高分子と、金属アルコキシドと、カップリング剤とを含有する塗工組成物の架橋反応により得られてなり、前記水溶性高分子が、ヒドロキシ基をアセトアセチル基で一部置換したアセトアセチル変性ポリビニルアルコールと、ヒドロキシ基をエチレン基で一部置換したエチレン変性ポリビニルアルコールとを混合したものであること、を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention relating to the gas barrier film having hot water resistance according to claim 1 of the present invention comprises a gas barrier layer formed by laminating at least a gas barrier substance on the surface of a base film, and a polymer. A gas barrier film obtained by laminating a polymer resin layer obtained by laminating a resin in this order, wherein the polymer resin contains a water-soluble polymer, a metal alkoxide, and a coupling agent. The water-soluble polymer obtained by a crosslinking reaction of the coating composition is an acetoacetyl-modified polyvinyl alcohol in which the hydroxy group is partially substituted with an acetoacetyl group and an ethylene-modified in which the hydroxy group is partially substituted with an ethylene group It is a mixture of polyvinyl alcohol.
本願発明の請求項2に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関する発明は、請求項1に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムであって、前記水溶性高分子が、アセトアセチル変性PVA(a)とエチレン変性PVA(b)とを、固形分比が(a)/(b)=3/1〜1/3となるような範囲で混合したものであること、を特徴とする。 The invention relating to the gas barrier film having hot water resistance according to claim 2 of the present invention is the gas barrier film having hot water resistance according to claim 1, wherein the water-soluble polymer is an acetoacetyl-modified PVA (a ) And ethylene-modified PVA (b) are mixed in such a range that the solid content ratio is (a) / (b) = 3/1 to 1/3.
本願発明の請求項3に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関する発明は、請求項1または請求項2に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムであって、前記金属アルコキシドが、一般式M(OR)n(Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数)で表されるものであること、を特徴とする。 The invention relating to the gas barrier film having hot water resistance according to claim 3 of the present invention is the gas barrier film having hot water resistance according to claim 1 or 2, wherein the metal alkoxide is represented by the general formula M ( OR) n (M is a metal element, R is an alkyl group, and n is an oxidation number of the metal element).
本願発明の請求項4に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関する発明は、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムであって、前記カップリング剤が一般式YMRm(OR)n−1−m(ただし、Yは反応性官能基、Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数、mは0以上で(n−1)より小さい整数)で表される各種カップリング剤の1種または複数であること、を特徴とする。 The invention relating to the gas barrier film having hot water resistance according to claim 4 of the present invention is the gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 3, wherein the coupling agent. Is a general formula YMR m (OR) n-1-m (where Y is a reactive functional group, M is a metal element, R is an alkyl group, n is an oxidation number of the metal element, and m is 0 or more (n-1 ) A smaller integer), which is one or more of various coupling agents.
本願発明の請求項5に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関する発明は、請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムであって、前記ガスバリア性物質が、ケイ素、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、の一群よりなる群の何れか1つ若しくはその酸化物、窒化物、または化合物若しくはそれらの混合物の何れか、または前記一群の中の複数若しくはその酸化物、窒化物、または化合物若しくはそれら混合物の何れか、であること、を特徴とする。 The invention relating to the gas barrier film having hot water resistance according to claim 5 of the present invention is the gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas barrier substance is provided. Any one of the group consisting of silicon, titanium, tin, zinc, aluminum, indium, magnesium, or any of its oxides, nitrides, or compounds or mixtures thereof, or within the group It is any one of a plurality of oxides, nitrides, compounds, or a mixture thereof.
本願発明の請求項6に記載の発明は、請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムの積層面に、ポリアミドフィルムと、シーラントフィルムとを、接着剤を介して積層してなること、を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム積層体であって、前記積層体のガスバリア性が、水蒸気透過度1g/m2・day以下、酸素透過度0.1cc/m2・day・atm以下であり、且つ、前記積層体を温度100℃の熱水で30分間の熱水処理を行った後のガスバリア性が、水蒸気透過度1g/m2・day以下、酸素透過度0.5cc/m2・day・atm以下であり、且つ、300mm/minの剥離速度でT型剥離を行ったとき、上記各層の剥離強度が熱水処理前後共に3N/15mm以上であること、を特徴とする。 The invention according to claim 6 of the present invention provides a polyamide film and a sealant film on the laminated surface of the gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 5. A gas barrier film laminate having hot water resistance, wherein the laminate has a gas barrier property of water vapor permeability of 1 g / m 2 · day or less, oxygen permeability of 0 0.1 cc / m 2 · day · atm or less, and the gas barrier property after the hydrothermal treatment of the laminated body with hot water at a temperature of 100 ° C. for 30 minutes has a water vapor permeability of 1 g / m 2 · day. Hereinafter, when T-type peeling is performed at a peeling speed of 300 mm / min when the oxygen permeability is 0.5 cc / m 2 · day · atm or less, the peeling strength of each layer is 3 N / 15 mm before and after the hydrothermal treatment. It is the above.
本願発明の請求項7に記載の発明は、請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の熱水耐性を有するガスバリアフィルムおよび熱水耐性を有するガスバリアフィルム積層体を用いてなる食品包装材であること、を特徴とする。 The invention according to claim 7 of the present invention is a food packaging comprising the gas barrier film having hot water resistance and the gas barrier film laminate having hot water resistance according to any one of claims 1 to 6. It is characterized by being a material.
本願発明に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムであれば、100℃の熱水による30分間の浸漬処理を行った後も層間剥離が起こらず、また酸素透過度および水蒸気透過度が共に維持されガスバリア性の低下も起こらないため、酸素透過度と水蒸気透過度とを両立した熱水耐性に優れた高性能なガスバリアフィルムを得ることができる。また、従来利用されていたエチレンビニルアルコールは溶解性が低く、混合などの調製が困難であったが、本願発明において用いる変性PVAであれば容易に溶解することができるので、より簡便に高性能なガスバリアフィルムを得ることができる。 If it is a gas barrier film having hot water resistance according to the present invention, delamination does not occur even after immersion for 30 minutes with hot water at 100 ° C., and both the oxygen permeability and the water vapor permeability are maintained. Therefore, it is possible to obtain a high-performance gas barrier film excellent in hot water resistance and having both oxygen permeability and water vapor permeability. In addition, ethylene vinyl alcohol that has been conventionally used has low solubility and is difficult to prepare for mixing or the like. However, the modified PVA used in the present invention can be easily dissolved, so that it can be easily performed with high performance. Gas barrier film can be obtained.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. Note that the embodiment shown here is merely an example, and is not necessarily limited to this embodiment.
(実施の形態1)
本願発明に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムに関して、第1の実施の形態として説明する。
(Embodiment 1)
A gas barrier film having hot water resistance according to the present invention will be described as a first embodiment.
本実施の形態に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムは、基材フィルムの表面に、少なくともガスバリア層と、高分子樹脂層とをこの順に積層してなる構成を有する。 The gas barrier film having hot water resistance according to the present embodiment has a configuration in which at least a gas barrier layer and a polymer resin layer are laminated in this order on the surface of a base film.
以下、順番に説明をする。
まず基材フィルムであるが、これは従来ガスバリアフィルムにおいて周知に用いられる樹脂フィルムを用いれば良い。好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムまたはポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、あるいはこれらの複合フィルム状物、等である。本実施の形態においてはPETフィルムを用いることとする。
Hereinafter, the description will be made in order.
First, the base film is a resin film that is conventionally used in gas barrier films. A polyethylene terephthalate (PET) film, a polyethylene naphthalate (PEN) film, or a composite film of these is preferable. In this embodiment, a PET film is used.
本実施の形態に係る基材フィルムの厚みは、特段制限するものではないが、本実施の形態における各種工程を施しても破損しない程度の厚みは必要であり、また最終的にハイバリア性を有するガスバリアフィルムを得た際にある程度の可撓性が必要であれば、係る可撓性を確保できる程度の厚み以下とする必要があることは詳細を述べるまでもなく当然のことである。この点を考慮してより具体的に検討するならば、6μm以上250μm以下が好ましい。これは6μmより薄いフィルムであると本実施の形態における各種工程を施す際に行われる種々の処理に耐えられずに破損する可能性が高く、250μmより厚いフィルムであると実際に得られるフィルムの可撓性が乏しいものとなってしまい、ひいては包装材料として不適なものとなってしまうからである。本実施の形態においては12μmとする。 The thickness of the base film according to the present embodiment is not particularly limited, but a thickness that does not break even if various steps in the present embodiment are performed is necessary, and finally has a high barrier property. If a certain degree of flexibility is required when the gas barrier film is obtained, it is a matter of course that it is necessary to make the thickness not more than a level that can ensure the flexibility. If this point is considered and more specifically examined, it is preferably 6 μm or more and 250 μm or less. If the film is thinner than 6 μm, there is a high possibility that the film will not be able to withstand various treatments performed when performing the various steps in the present embodiment, and the film actually obtained as a film thicker than 250 μm. This is because the flexibility becomes poor, and as a result, the packaging material becomes unsuitable. In this embodiment, it is set to 12 μm.
次にガスバリア層について説明する。
本実施の形態に係るガスバリア層としては、従来ガスバリアフィルムにおいて周知に用いられるガスバリア性物質を用いれば良いが、好ましくはケイ素、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、の一群よりなる群の何れか1つ若しくはその酸化物、窒化物、又は化合物若しくはそれらの混合物の何れか、又は前記一群の中の複数若しくはその酸化物、窒化物、又は化合物若しくはそれら混合物の何れか、である。さらに具体的に述べるならば、例えばケイ素を用いても良く、また酸化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ素化合物でも良く、更に酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物であっても良い。またスズとインジウムの合金の酸化物や窒化物であっても良い。即ちこれら一群の金属を原材料とした物質によるガスバリア層とすれば良い。本実施の形態では酸化ケイ素を用いることとする。
Next, the gas barrier layer will be described.
As the gas barrier layer according to the present embodiment, a gas barrier material that is conventionally used in a gas barrier film may be used, but preferably a group of silicon, titanium, tin, zinc, aluminum, indium, and magnesium. Any one or any of its oxides, nitrides, compounds or mixtures thereof, or any of the plurality, or any of its oxides, nitrides, compounds or mixtures thereof in the group. More specifically, for example, silicon may be used, silicon oxide, silicon nitride, silicon compound may be used, or a mixture of silicon oxide and aluminum oxide may be used. Further, it may be an oxide or nitride of an alloy of tin and indium. That is, a gas barrier layer made of a material made of these group of metals may be used. In this embodiment mode, silicon oxide is used.
また、上記物質の中でも透明なもの、例えば酸化ケイ素などを用い、本実施の形態に係るガスバリアフィルムに用いる物質を全て基本的に透明なものとすることによって、本実施の形態により得られるガスバリアフィルム全体も透明なものとなる。かようなガスバリアフィルムを包装材料として用いれば内容物も容易に視認可能となるので、単にガスから内容物を保護するだけではなく、内容物の状態も視認できる、という利点が生じる。 Further, a gas barrier film obtained by the present embodiment by using a transparent material among the above materials, for example, silicon oxide, and making all the materials used for the gas barrier film according to the present embodiment basically transparent. The whole is also transparent. If such a gas barrier film is used as a packaging material, the contents can be easily visually recognized. Therefore, there is an advantage that not only the contents are protected from gas but also the state of the contents can be visually confirmed.
ガスバリア層の積層方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的蒸着法や化学的蒸着法など、従来公知の技術を適宜用いることができるが、本実施の形態においては真空蒸着法を用いることとする。 As a method of laminating the gas barrier layer, a conventionally known technique such as a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a chemical vapor deposition method can be used as appropriate. A vacuum deposition method will be used.
ガスバリア層の厚みとしては5nm以上40nm以下であることが好ましい。5nmより薄くなるとガスバリア層自身が発揮すべきガスバリア性が不十分なものとなってしまい、また40nmより厚くすると、それ以上厚くすることによるバリア性の向上が見込めない上に、ガスバリアフィルム全体の可撓性が乏しくなってしまうため、コストと性能の面で不利であるからである。本実施の形態においては30nmとする。 The thickness of the gas barrier layer is preferably 5 nm or more and 40 nm or less. If the thickness is less than 5 nm, the gas barrier layer to be exhibited by the gas barrier layer itself is insufficient, and if it is thicker than 40 nm, it is not possible to improve the barrier property by increasing the thickness. This is because the flexibility is poor, which is disadvantageous in terms of cost and performance. In this embodiment, the thickness is 30 nm.
次に高分子樹脂層について説明する。
本実施の形態に係る高分子樹脂は、水溶性高分子と、金属アルコキシドと、カップリング剤とを含有する塗工組成物を架橋反応させることにより得られる。このような成分を架橋反応させることによってより強固な膜とすることができる。
Next, the polymer resin layer will be described.
The polymer resin according to the present embodiment is obtained by crosslinking reaction of a coating composition containing a water-soluble polymer, a metal alkoxide, and a coupling agent. A stronger film can be obtained by crosslinking reaction of such components.
本実施の形態に係る水溶性高分子は、PVAのヒドロキシ基を一部アセトアセチル基で置換したアセトアセチル変性PVAと、PVAのヒドロキシ基を一部エチレン基で置換したエチレン変性PVAとを混合したものであることを特徴とする。従来は、単体の未変性PVAや変性PVA、あるいは未変性PVAと変性PVAの混合体や変性PVAとエチレンビニルアルコール共重合体との混合体などによりガスバリア性の向上を試みていたが、いずれもガスバリア性の熱水処理に対する耐久性は不十分であった。しかし本願発明のようにヒドロキシ基を架橋反応性の高い官能基で一部置換した変性PVAと、ヒドロキシ基を疎水性官能基で一部置換した変性PVAの2種類を混合することで、従来の組成で得られる性能以上の効果が得られることを見出した。 The water-soluble polymer according to the present embodiment is a mixture of acetoacetyl-modified PVA in which the hydroxy groups of PVA are partially substituted with acetoacetyl groups and ethylene-modified PVA in which the hydroxy groups of PVA are partially substituted with ethylene groups. It is characterized by being. Conventionally, attempts have been made to improve gas barrier properties by using a single unmodified PVA or modified PVA, a mixture of unmodified PVA and modified PVA, or a mixture of modified PVA and ethylene vinyl alcohol copolymer. Durability to gas barrier hot water treatment was insufficient. However, by mixing two types of modified PVA in which the hydroxy group is partially substituted with a functional group having high crosslinking reactivity as in the present invention and modified PVA in which the hydroxy group is partially substituted with a hydrophobic functional group, It has been found that an effect higher than the performance obtained by the composition is obtained.
このことについて以下説明する。
未変性PVAは架橋反応によって強固な膜となるため、ガスバリア性物質として広く用いられているが、高湿度条件下ではガスバリア性、特に水蒸気バリア性が著しく且つ容易に低下してしまう。これは、未変性PVAのみではヒドロキシ基のみでの反応となるが、全てのヒドロキシ基が反応するわけではないため架橋が強固でなく、熱水処理により容易に架橋が外れてしまうためである。
This will be described below.
Since unmodified PVA becomes a strong film by a crosslinking reaction, it is widely used as a gas barrier material. However, under high humidity conditions, the gas barrier property, particularly the water vapor barrier property, is remarkably and easily deteriorated. This is because unmodified PVA alone is a reaction with only hydroxy groups, but not all hydroxy groups react, so that the cross-linking is not strong and the cross-linking is easily removed by hot water treatment.
このような未変性PVAに替わり、ヒドロキシ基を架橋反応性の高い官能基と置換させた変性PVAを用いることにより、架橋反応を促進させ、未変性PVAよりも強固な膜とすることができる。例えばヒドロキシ基をアセトアセチル基に置換したアセトアセチル変性PVAは、アセトアセチル基同士、またはアセトアセチル基とヒドロキシ基との反応などにより、未変性PVAよりも強固な架橋となる。しかし、これらの反応は可逆反応となる脱水反応であるため、熱水処理を行うことで容易に逆反応が起こり、架橋が外れてしまう。 By using a modified PVA in which a hydroxy group is substituted with a functional group having a high crosslinking reactivity in place of such an unmodified PVA, the crosslinking reaction is promoted and a film stronger than the unmodified PVA can be obtained. For example, an acetoacetyl-modified PVA in which a hydroxy group is substituted with an acetoacetyl group is more strongly cross-linked than an unmodified PVA due to a reaction between acetoacetyl groups or between an acetoacetyl group and a hydroxy group. However, since these reactions are dehydration reactions that are reversible reactions, the reverse reaction easily occurs by performing the hot water treatment, and the crosslinking is removed.
そこで、発明者らが鋭意検討を行った結果、上記ヒドロキシ基を架橋反応性の高い官能基と置換した変性PVAに、ヒドロキシ基を疎水性の官能基と置換した変性PVAを混合することによって、従来は保つことができなかった熱水耐性が向上することを見出したのである。この理由は定かではないが、ヒドロキシ基が疎水性官能基と置換された変性PVAを用いることにより、架橋密度が向上し、且つ疎水性官能基が他の官能基による架橋を熱水によるアタックから保護するため、より高い熱水耐性を発揮することができるものと考えられる。 Therefore, as a result of the intensive studies by the inventors, the modified PVA in which the hydroxy group is substituted with a functional group having a high crosslinking reactivity is mixed with the modified PVA in which the hydroxy group is substituted with a hydrophobic functional group. It has been found that resistance to hot water, which could not be maintained in the past, is improved. The reason for this is not clear, but by using a modified PVA in which the hydroxy group is substituted with a hydrophobic functional group, the crosslinking density is improved, and the hydrophobic functional group can be crosslinked with other functional groups from the attack by hot water. In order to protect, it is thought that higher hot water tolerance can be exhibited.
上記変性PVAにおいて、ヒドロキシ基と置換される官能基としてはそれぞれ従来公知のものを適宜用いれば良いが、架橋反応性の高い官能基としてはアセトアセチル基、疎水性官能基としてはエチレン基を用いることが好ましい。アセトアセチル基はヒドロキシ基よりも反応性が高く、アセトアセチル基同士のアルデヒド反応、アセトアセチル基とヒドロキシ基とのメチロール反応など、より強固な架橋とすることができる。また、エチレン基は疎水性を有しており、上記のようなアセトアセチル基による架橋を熱水から保護することができる。 In the modified PVA, a conventionally known functional group may be appropriately used as a functional group substituted with a hydroxy group, but an acetoacetyl group is used as a functional group having high crosslinking reactivity, and an ethylene group is used as a hydrophobic functional group. It is preferable. The acetoacetyl group has a higher reactivity than the hydroxy group, and can be made to have stronger crosslinking such as an aldehyde reaction between acetoacetyl groups or a methylol reaction between an acetoacetyl group and a hydroxy group. In addition, the ethylene group has hydrophobicity, and the above-described crosslinking with the acetoacetyl group can be protected from hot water.
このとき、ヒドロキシ基と各官能基の置換率は、それぞれ適宜選択すれば良いが、全体のヒドロキシ基に対して15%以下であることが好ましく、より好ましくは1%以上10%以下である。このような範囲であれば、水への溶解性や溶媒との親和性、塗液中での分散性を保つことができる。本実施の形態においては、アセトアセチル変性PVA、エチレン変性PVA共に3%とする。 At this time, the substitution rate of the hydroxy group and each functional group may be appropriately selected, but it is preferably 15% or less, more preferably 1% or more and 10% or less with respect to the entire hydroxy group. If it is such a range, the solubility to water, affinity with a solvent, and the dispersibility in a coating liquid can be maintained. In the present embodiment, both acetoacetyl-modified PVA and ethylene-modified PVA are 3%.
このような変性PVAを複数用いることによって、従来よりも高い熱水耐性が上記のような変性PVAを混合するだけで得られるため、より簡便に高性能なガスバリアフィルムを得ることができるのである。また、従来ガスバリアフィルムのバリア層高分子樹脂として用いられてきたエチレンビニルアルコール共重合体は溶解度が低く、安定した生産性に欠けていた。しかし本願発明にて用いるヒドロキシ基を置換した変性PVAは溶解度が高く、容易に溶液を調製することができるため、簡便に高性能なガスバリアフィルムを得ることができる。さらに、積層する必要が無く、混合するだけで高い効果が得られることから、工程数や全体の膜厚を減らして、コストダウンすることができる。 By using a plurality of such modified PVAs, higher hydrothermal resistance than before can be obtained simply by mixing the modified PVAs as described above, so that a high-performance gas barrier film can be obtained more simply. Moreover, the ethylene vinyl alcohol copolymer which has been used as a barrier layer polymer resin of a gas barrier film conventionally has low solubility and lacks stable productivity. However, since the modified PVA substituted with a hydroxy group used in the present invention has high solubility and can be easily prepared, a high-performance gas barrier film can be easily obtained. Furthermore, since it is not necessary to stack and a high effect can be obtained only by mixing, the number of steps and the total film thickness can be reduced, and the cost can be reduced.
また、本願発明において用いる変性PVAは、未変性PVAのヒドロキシ基を任意の官能基に置換することによって得られるが、この未変性PVAはビニルアルコール成分が91%以上であることが好ましい。より好ましくはビニルアルコール成分が99%以上である完全けん化型PVAである。このような未変性PVAをベースとすることによって、より被膜強度と耐水性の高い層とすることができる。 The modified PVA used in the present invention can be obtained by substituting the hydroxy group of the unmodified PVA with an arbitrary functional group, and the unmodified PVA preferably has a vinyl alcohol component of 91% or more. More preferably, it is a fully saponified PVA having a vinyl alcohol component of 99% or more. By using such unmodified PVA as a base, a layer having higher coating strength and water resistance can be obtained.
前記2種類の変性PVAにおいて、アセトアセチル変性PVAを(a)、エチレン変性PVAを(b)としたとき、その固形分比が(a)/(b)=3/1〜1/3となるような範囲で混合したものであることが好ましい。このような比率よりも各種成分が多くなると、水蒸気透過度と酸素透過度とを良好な値で維持し、且つ層間密着力を保つことが困難になる。本実施の形態においては、アセトアセチル変性PVAとエチレン変性PVAを1/1の固形分比で混合したものを用いることとする。 In the two types of modified PVA, when the acetoacetyl-modified PVA is (a) and the ethylene-modified PVA is (b), the solid content ratio is (a) / (b) = 3/1 to 1/3. It is preferable that they are mixed in such a range. If the various components are larger than such a ratio, it becomes difficult to maintain water vapor permeability and oxygen permeability at good values and to maintain interlayer adhesion. In the present embodiment, a mixture of acetoacetyl-modified PVA and ethylene-modified PVA at a solid content ratio of 1/1 is used.
本実施の形態に係る金属アルコキシドは、一般式M(OR)nで表されるものであることが好ましい。このとき、Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数である。このような金属アルコキシドとしては特段限定されるものではなく、用途や構成に応じて適宜選択すれば良いが、用いる金属元素としては例えばケイ素、マグネシウム、ゲルマニウム、ホウ素、リチウム、ナトリウム、鉄、ガリウム、リン、アンチモン、スズ、タンタル、バナジウムなどが挙げられる。金属アルコキシドは酸触媒により加水分解し、その加水分解生成物同士、または前記水溶性高分子の水酸基などと脱水縮合反応することにより、三次元架橋反応が促進して耐熱性や緻密度の高い強固な被膜とすることができる。本実施の形態においてはエチルシリケートを用いることとする。 The metal alkoxide according to the present embodiment is preferably one represented by the general formula M (OR) n . At this time, M is a metal element, R is an alkyl group, and n is an oxidation number of the metal element. Such a metal alkoxide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application and configuration. Examples of the metal element to be used include silicon, magnesium, germanium, boron, lithium, sodium, iron, gallium, Examples include phosphorus, antimony, tin, tantalum, and vanadium. Metal alkoxide is hydrolyzed by an acid catalyst, and the hydrolyzed products or dehydration condensation reaction with hydroxyl groups of the water-soluble polymer promotes the three-dimensional cross-linking reaction, and has high heat resistance and high density. It can be set as a simple film. In this embodiment, ethyl silicate is used.
本実施の形態に係るカップリング剤は、一般式YMRm(OR)n−1−mで表される各種カップリング剤の1種または複数であることが好ましい。このとき、Yは反応性官能基、Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数、mは0以上で(n−1)より小さい整数である。このようなカップリング剤としては特段限定されるものではないが、用いる金属元素としては例えばケイ素、チタン、ジルコニウムなどが挙げられ、反応性官能基としては例えばアミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基、メルカプト基などが挙げられる。代表的なものにシランカップリング剤やチタネートカップリング剤などが挙げられる。このようなカップリング剤は無機物と有機物、即ち無機物であるガスバリア層と、有機物である高分子樹脂層との親和性を向上させる効果があるので、ガスバリア層の上に高分子樹脂を直接塗布することができ、またガスバリア層と高分子樹脂層の密着力が向上する。よって、作業効率が向上する上、層間剥離を抑制することができる。本実施の形態においてはシランカップリング剤を用いることとする。 The coupling agent according to the present embodiment is preferably one or more of various coupling agents represented by the general formula YMR m (OR) n-1-m . In this case, Y is a reactive functional group, M is a metal element, R is an alkyl group, n is an oxidation number of the metal element, and m is an integer of 0 or more and less than (n−1). Such a coupling agent is not particularly limited. Examples of the metal element used include silicon, titanium, and zirconium. Examples of the reactive functional group include an amino group, an epoxy group, a methacryl group, and vinyl. Group, mercapto group and the like. Typical examples include silane coupling agents and titanate coupling agents. Since such a coupling agent has an effect of improving the affinity between the inorganic substance and the organic substance, that is, the inorganic gas barrier layer and the organic polymer resin layer, the polymer resin is directly applied on the gas barrier layer. In addition, the adhesion between the gas barrier layer and the polymer resin layer is improved. Therefore, working efficiency is improved and delamination can be suppressed. In this embodiment, a silane coupling agent is used.
前記高分子樹脂には架橋剤を混合しても良い。架橋剤を用いることにより、変性PVAの架橋が促進され、より強固な膜とすることができる。また、その他にも硬化触媒を混合しても良い。硬化触媒を混合することにより、樹脂の硬化が促進され作業効率が向上する。これらの反応補助剤としては用いる樹脂に応じて従来公知のものを適宜用いれば良い。 A cross-linking agent may be mixed in the polymer resin. By using a cross-linking agent, cross-linking of the modified PVA is promoted and a stronger film can be obtained. In addition, a curing catalyst may be mixed. By mixing the curing catalyst, the curing of the resin is promoted and the working efficiency is improved. As these reaction aids, conventionally known ones may be appropriately used according to the resin used.
以上述べたような水溶性高分子、金属アルコキシドおよびカップリング剤を混合して架橋反応させることによって高分子樹脂を得ることができる。そして該樹脂を塗布することで目的とする高分子樹脂層を得るが、その積層方法としては、従来ウェットコーティング法として知られる手法を適宜用いればよい。例えばバーコート法、流延法、ローラーコート法、噴霧コート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、フローコート法、カーテンコート法、ダイレクトグラビア法、キスグラビアリバース法、スリットリバース法、等である。本実施の形態においてはバーコート法を用いるものとする。 A polymer resin can be obtained by mixing a water-soluble polymer, a metal alkoxide, and a coupling agent as described above and causing a crosslinking reaction. Then, a desired polymer resin layer is obtained by applying the resin, and as a lamination method, a technique known as a conventional wet coating method may be appropriately used. For example, bar coating method, casting method, roller coating method, spray coating method, air knife coating method, spin coating method, flow coating method, curtain coating method, direct gravure method, kiss gravure reverse method, slit reverse method, etc. . In this embodiment, the bar coating method is used.
前記高分子樹脂層の膜厚は、0.1〜1μmであることが好ましい。0.1μm以下ではその効果を十分発揮することができず、1μm以上ではそれ以上厚くすることによるバリア性の向上が見込めない上に、高分子樹脂層の厚さが厚くなることによって実際の製造時においても乾燥工程などに時間を要するため、コストがかかる。本実施の形態においては0.4μmとする。 The film thickness of the polymer resin layer is preferably 0.1 to 1 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, the effect cannot be sufficiently exhibited. If the thickness is greater than 1 μm, the barrier property cannot be improved by increasing the thickness. Even at times, the drying process takes time, which is costly. In the present embodiment, it is 0.4 μm.
上記のようにして得られた本実施の形態に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムは、その積層面に対しポリアミドフィルムとシーラントフィルムとを接着剤を介して貼り合わせた積層体としても良い。ポリアミドフィルムは耐ピン強度に優れるため、液体などの包装材として用いれば、熱水処理による破袋や内容物による穴あきを防ぐことができる。また、強靭性に優れるため、重量のある内容物に対しても包装材の強度を高めることができる。一方、シーラントフィルムは本実施の形態にかかるガスバリアフィルムと基材とをヒートシールさせるために設けられるものである。ここで、シール部分の密着強度が低いと破袋してしまうため、そのシールする基材や用途、熱水処理条件に適したシーラントフィルムを選択することが必要である。シーラントフィルムとしては例えばポリフッ化ビニル(PVF)フィルム、リニア低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルム、無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムなどが挙げられる。本実施の形態においてはLLDPEフィルムを用いることとする。以上のように、これらのフィルムを積層することにより、ガスバリア性だけでなく、突き刺し強度が強く強靭性のある、シール性を有した積層体とすることができる。積層の際には接着剤を介してこれらのフィルムを貼り合わせるが、従来公知の手法により適宜行えば良い。 The gas barrier film having the hot water resistance according to the present embodiment obtained as described above may be a laminate in which a polyamide film and a sealant film are bonded to each other through an adhesive. Since the polyamide film is excellent in pin-resistant strength, if it is used as a packaging material for liquids, it is possible to prevent bag breakage due to hot water treatment and perforation due to the contents. Moreover, since it is excellent in toughness, the strength of the packaging material can be increased even for heavy contents. On the other hand, the sealant film is provided for heat-sealing the gas barrier film according to the present embodiment and the substrate. Here, since the bag is broken when the adhesion strength of the seal portion is low, it is necessary to select a sealant film suitable for the base material to be sealed, its application, and hot water treatment conditions. Examples of the sealant film include a polyvinyl fluoride (PVF) film, a linear low density polyethylene (LLDPE) film, an unstretched polypropylene (CPP) film, and the like. In this embodiment, an LLDPE film is used. As described above, by laminating these films, it is possible to obtain a laminate having not only gas barrier properties but also strong puncture strength and toughness and having sealing properties. In the case of lamination, these films are bonded together through an adhesive, and may be appropriately performed by a conventionally known method.
一般にガスバリアフィルムの熱水耐性は、100℃の熱水シャワーにより試験片を30分間さらした前後で、上述した水蒸気透過度、酸素透過度および密着強度を評価するが、本実施の形態においては100℃の熱水に試験片を30分間浸漬し、その前後の水蒸気透過度、酸素透過度をカップ法(JIS Z 0208)によって測定した。その結果、本実施の形態により得られた熱水耐性を有するガスバリアフィルムの積層体は、熱処理前で水蒸気透過度が1g/m2・day以下、酸素透過度が0.1cc/m2・day以下であり、熱処理後においても、水蒸気透過度が1g/m2・day以下、酸素透過度が0.5cc/m2・day以下、という良好なガスバリア性と熱水耐性を示した。また、前記積層体の300mm/minの剥離速度でのT型剥離による密着強度測定においても、熱水処理の前後で3N/15mm以上となり、高度な密着性と熱水耐性を示した。 In general, the hot water resistance of a gas barrier film is evaluated by the above-described water vapor permeability, oxygen permeability, and adhesion strength before and after exposing a test piece for 30 minutes with a 100 ° C. hot water shower. The test piece was immersed in hot water at 0 ° C. for 30 minutes, and the water vapor permeability and oxygen permeability before and after that were measured by the cup method (JIS Z 0208). As a result, the gas barrier film laminate obtained by the present embodiment has a water vapor permeability of 1 g / m 2 · day or less and an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2 · day before heat treatment. Even after the heat treatment, good gas barrier properties and hot water resistance such as water vapor permeability of 1 g / m 2 · day or less and oxygen permeability of 0.5 cc / m 2 · day or less were exhibited. Moreover, also in the adhesion strength measurement by T-type peeling at a peeling speed of 300 mm / min of the laminate, it was 3 N / 15 mm or more before and after the hot water treatment, and showed high adhesion and hot water resistance.
以上のように、本実施の形態に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムは、100℃の熱水で30分間浸漬処理された後においてもガスバリア性および密着力が低下しない、熱水耐性に優れたガスバリアフィルムである。故に、本実施の形態に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムは、熱水処理されるような食品包装材に使用することができる。また、溶液調製や構成が非常に簡便であるため、低コストで再現性良く安定して生産することができる。 As described above, the gas barrier film having hot water resistance according to the present embodiment is excellent in hot water resistance, in which the gas barrier property and the adhesion are not reduced even after being immersed in hot water at 100 ° C. for 30 minutes. It is a gas barrier film. Therefore, the gas barrier film having hot water resistance according to the present embodiment can be used for food packaging materials that are subjected to hot water treatment. Further, since the solution preparation and configuration are very simple, it can be stably produced at low cost with good reproducibility.
本願発明に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルム及び該フィルムを用いた積層体に関し、更に実施例を交えて以下説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The gas barrier film having hot water resistance according to the present invention and a laminate using the film will be described below with further examples, but the present invention is not limited to these examples.
(基材フィルム)
基材フィルムとして、東洋紡(株)社製:商品名「UV402」(片面易接着コートフィルム)を用いることとする。
(Base film)
As a base film, Toyobo Co., Ltd. product name "UV402" (single-sided easy-adhesion coat film) is used.
(高分子樹脂の調製)
高分子樹脂の水溶性高分子としては、完全けん化型PVAにおいてヒドロキシ基が3%アセトアセチル基に置換されたアセトアセチル変性PVA、完全けん化型PVAにおいてヒドロキシ基が3%エチレン基に置換されたエチレン変性PVA、および完全けん化型PVAより各水準において選択したPVAを所定の比率で混合したものを用いることとする。金属アルコキシドとしてはエチルシリケートを、カップリング剤としてはシランカップリング剤を用いることとする。また、加水分解触媒として3%希塩酸、脱水反応触媒として東京化成工業(株)製のN,N−ジメチルベンジルアミン、熱硬化触媒として日本化学産業(株)製のナーセムAl、架橋剤として日本合成化学工業(株)製のSafelink SPM−02を用いることとする。
表1の配合表に示された配合比に従って高分子樹脂の調製を行う。まず、エチルシリケート、シランカップリング剤、イソプロピルアルコール(IPA)、3%希塩酸、N,N−ジメチルベンジルアミンを順に混合して、エチルシリケートとシランカップリング剤の加水分解溶液を調製したものを水/IPA混合溶液で必要固形分に希釈し、ナーセムAlを混合・撹拌してA液を得た。同様に、各水準で選択したPVAを必要固形分となるよう水に分散し、温浴で加温・撹拌して水溶性高分子溶液を得た。該水溶性高分子溶液を自然降温させた後、あらかじめ3%希塩酸により加水分解させたシランカップリング剤と、Safelink SPM−02を混合・撹拌してB液を得た。上記で得られたA液とB液とを混合・撹拌し、目的の塗工液を得た。表中の数字は重量比であり、PVA重量比は用いたPVAの合計である。
(Preparation of polymer resin)
The water-soluble polymer of the polymer resin includes acetoacetyl-modified PVA in which the hydroxy group is substituted with 3% acetoacetyl group in fully saponified PVA, and ethylene in which the hydroxy group is substituted with 3% ethylene group in fully saponified PVA. A mixture of PVA selected at each level from modified PVA and fully saponified PVA at a predetermined ratio is used. As the metal alkoxide, ethyl silicate is used, and as the coupling agent, a silane coupling agent is used. In addition, 3% dilute hydrochloric acid as a hydrolysis catalyst, N, N-dimethylbenzylamine manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a dehydration reaction catalyst, Nersem Al manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. as a thermosetting catalyst, and Nippon Synthetic Co., Ltd. as a crosslinking agent It is assumed that Safelink SPM-02 manufactured by Chemical Industry Co., Ltd. is used.
The polymer resin is prepared according to the blending ratio shown in the blending table of Table 1. First, ethyl silicate, silane coupling agent, isopropyl alcohol (IPA), 3% dilute hydrochloric acid and N, N-dimethylbenzylamine were mixed in this order to prepare a hydrolyzed solution of ethyl silicate and silane coupling agent. / IPA mixed solution was diluted to the required solid content, and Nasem Al was mixed and stirred to obtain Liquid A. Similarly, PVA selected at each level was dispersed in water so as to have a required solid content, and heated and stirred in a warm bath to obtain a water-soluble polymer solution. After allowing the water-soluble polymer solution to cool naturally, a silane coupling agent hydrolyzed with 3% dilute hydrochloric acid and Safelink SPM-02 were mixed and stirred to obtain a liquid B. The liquid A and liquid B obtained above were mixed and stirred to obtain the desired coating liquid. The numbers in the table are weight ratios, and the PVA weight ratio is the sum of the PVA used.
(表1)
(Table 1)
(実施例1)
基材フィルムの未処理面に、ガスバリア層として真空蒸着法を用いて酸化ケイ素を30nm形成した。ガスバリア層の表面に、高分子樹脂層をバーコーター法により塗布し、乾燥させて0.4μmの高分子樹脂層を形成し、目的とするガスバリアフィルムを得た。水溶性高分子としてはアセトアセチル変性PVAとエチレン変性PVAを用い、各PVAの固形分の重量%濃度比は、アセトアセチル変性PVA/エチレン変性PVA=3/1とする。
Example 1
On the untreated surface of the base film, 30 nm of silicon oxide was formed as a gas barrier layer using a vacuum deposition method. A polymer resin layer was applied to the surface of the gas barrier layer by a bar coater method and dried to form a 0.4 μm polymer resin layer, whereby a target gas barrier film was obtained. As the water-soluble polymer, acetoacetyl-modified PVA and ethylene-modified PVA are used, and the weight percentage concentration ratio of the solid content of each PVA is acetoacetyl-modified PVA / ethylene-modified PVA = 3/1.
(実施例2)
高分子樹脂におけるPVAの固形分の重量%濃度比が、アセトアセチル変性PVA/エチレン変性PVA=1/1となるようにした以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Example 2)
The target gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight% concentration ratio of the solid content of PVA in the polymer resin was acetoacetyl-modified PVA / ethylene-modified PVA = 1/1. .
(実施例3)
高分子樹脂におけるPVAの固形分の重量%濃度比が、アセトアセチル変性PVA/エチレン変性PVA=1/3となるようにした以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
Example 3
The target gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solid weight% concentration ratio of PVA in the polymer resin was acetoacetyl-modified PVA / ethylene-modified PVA = 1/3. .
(比較例1)
基材フィルムの易接着コート処理面に、ガスバリア層として真空蒸着法を用いて酸化ケイ素を30nm形成し、目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 1)
30 nm of silicon oxide was formed as a gas barrier layer on the surface of the base film with an easy-adhesion coat using a vacuum vapor deposition method to obtain a target gas barrier film.
(比較例2)
水溶性高分子として未変性の完全けん化型PVAのみを使用する以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 2)
A target gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that only unmodified fully saponified PVA was used as the water-soluble polymer.
(比較例3)
水溶性高分子としてアセトアセチル変性PVAのみを使用する以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 3)
A target gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that only acetoacetyl-modified PVA was used as the water-soluble polymer.
(比較例4)
水溶性高分子としてエチレン変性PVAのみを使用する以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 4)
A target gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that only ethylene-modified PVA was used as the water-soluble polymer.
(比較例5)
水溶性高分子としてアセトアセチル変性PVAと未変性の完全けん化型PVAを用い、その固形分の重量%濃度比を、アセトアセチル変性PVA/未変性PVA=1/1とする以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 5)
Example 1 except that acetoacetyl-modified PVA and unmodified fully saponified PVA are used as the water-soluble polymer, and the weight percent concentration ratio of the solid content is acetoacetyl-modified PVA / unmodified PVA = 1/1. The target gas barrier film was obtained in the same manner as described above.
(比較例6)
水溶性高分子としてエチレン変性PVAと未変性の完全けん化型PVAを用い、その固形分の重量%濃度比を、エチレン変性PVA/未変性PVA=1/1とする以外は、実施例1と同様にして目的とするガスバリアフィルムを得た。
(Comparative Example 6)
Example 1 except that ethylene-modified PVA and unmodified fully saponified PVA are used as the water-soluble polymer, and the weight percent concentration ratio of the solid content is ethylene-modified PVA / unmodified PVA = 1/1. Thus, the intended gas barrier film was obtained.
各実施例及び比較例につき、以下の項目を調べた。その結果を表2に示し、評価を表3に示す。表中のPVA(a)はアセトアセチル変性PVAを、PVA(b)はエチレン変性PVAを、PVA(c)は未変性の完全けん化型PVAをそれぞれ示す。また、評価サンプルは、各実施例及び比較例のガスバリアフィルムのガスバリア層側に厚み15μmのポリアミドフィルム(ユニチカ(株)製:商品名「ONBC」)と厚み50μmのLLDPE(三井化学東セロ(株)製:商品名「T.U.X FC−S」)とを従来公知な手法によりドライラミネートしたものを用いた。 The following items were examined for each example and comparative example. The results are shown in Table 2, and the evaluation is shown in Table 3. PVA (a) in the table indicates acetoacetyl-modified PVA, PVA (b) indicates ethylene-modified PVA, and PVA (c) indicates unmodified fully saponified PVA. In addition, an evaluation sample is a 15 μm thick polyamide film (product name: “ONBC” manufactured by Unitika Ltd.) and a 50 μm thick LLDPE (Mitsui Chemicals Tosero Co., Ltd.) on the gas barrier layer side of each example and comparative example. (Product name: “TUX FC-S”) and a product obtained by dry lamination using a conventionally known method.
(ガスバリア性)
上記サンプルの水蒸気透過度および酸素透過度について、「カップ法(JIS Z 0208)」により測定した。次に得られたサンプルを100℃の熱水に30分間浸漬し、その後の水蒸気透過度および酸素透過度についても同様に測定した。その結果はそれぞれ表中の酸素透過度は「OTR」、水蒸気透過度は「WVTR」とした欄に記載する。
(Gas barrier properties)
The water vapor permeability and oxygen permeability of the sample were measured by the “cup method (JIS Z 0208)”. Next, the obtained sample was immersed in 100 degreeC hot water for 30 minutes, and the water vapor permeability and oxygen permeability after that were measured similarly. The results are described in the columns in the table where the oxygen permeability is “OTR” and the water vapor permeability is “WVTR”.
(密着力)
上記サンプルの片端を固定し、オートグラフ((株)島津製作所社製、型番:AGS−100A)を使用して他端を引っ張り、サンプルが剥離した際の荷重(N/15mm)を測定し、その境界面における密着性について評価を行った。測定方法は T型剥離:引張速度300mm/min によるものとした。また、ガスバリア性試験で行った熱水処理を行ったものについても同様に測定した。サンプルその結果はそれぞれ表中の「密着」とした欄に記載する。ちなみに表中の「密着」における「3<」「4<」とは、サンプルが層間で剥離せずに3N/15mmまたは4N/15mmで破断してしまい、境界面の密着力が測定不能であったことを示す。即ち、該水準の層間密着力は3N/15mmまたは4N/15mm以上ということになる。
(Adhesion)
One end of the sample is fixed, the other end is pulled using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: AGS-100A), and the load (N / 15 mm) when the sample peels is measured. The adhesion at the boundary surface was evaluated. The measuring method was T-type peeling: tensile speed 300 mm / min. Moreover, it measured similarly about what performed the hot water process performed by the gas-barrier property test. The results of each sample are described in the column labeled “Adhesion” in the table. By the way, “3 <” and “4 <” in “Adhesion” in the table means that the sample does not peel between the layers and breaks at 3N / 15 mm or 4N / 15 mm, and the adhesion at the interface cannot be measured. It shows that. That is, the level of interlayer adhesion is 3 N / 15 mm or 4 N / 15 mm or more.
(表2)
(Table 2)
(表3)
(Table 3)
以上の結果より、本願発明に係るガスバリアフィルムが従来と比較してより高度な熱水耐性を有することが分かる。 From the above results, it can be seen that the gas barrier film according to the present invention has higher hot water resistance than the conventional one.
以下詳細に比較する。比較例1においては酸素透過度が熱水処理前後共に条件を満たしていない。未変性PVAのみによる高分子樹脂層を設けた比較例2においては、熱水処理前の酸素透過度については改善したが、熱水処理後の酸素透過度、水蒸気透過度、密着強度全てにおいて劣化しており、未変性PVAでは耐熱水性が不足していることが分かる。また、高分子樹脂としてアセトアセチル変性PVAのみを用いた比較例3においては、熱水処理後の水蒸気透過度は改善したが酸素透過度および密着強度が劣化している。高分子樹脂としてエチレン変性PVAのみを用いた比較例4では、酸素透過度、水蒸気透過度、密着強度全てにおいて熱水処理により劣化している。未変性PVAと変性PVAを混合した比較例5および比較例6においても同様に熱水処理後において、要求される酸素透過度、水蒸気透過度、密着強度は得られていない。これらに対し、実施例1ないし実施例3においては、酸素透過度、水蒸気透過度、密着強度全てにおいて熱水処理の前後で良好な結果を示している。即ち、良好なガスバリア性を保持したまま密着強度も維持しており、ガスバリア層のみのガスバリアフィルムや、未変性PVAや変性PVAのみ、または未変性PVAと変性PVAの混合物を水溶性高分子として用いたガスバリアフィルムと比較して、本願発明のガスバリアフィルムは良好な耐熱水性を有していることが分かる。 Compare in detail below. In Comparative Example 1, the oxygen permeability does not satisfy the conditions before and after the hot water treatment. In Comparative Example 2 in which a polymer resin layer made of only unmodified PVA was provided, the oxygen permeability before hydrothermal treatment was improved, but the oxygen permeability, water vapor permeability, and adhesion strength after hydrothermal treatment were all deteriorated. It can be seen that unmodified PVA lacks hot water resistance. Further, in Comparative Example 3 using only acetoacetyl-modified PVA as the polymer resin, the water vapor permeability after the hot water treatment was improved, but the oxygen permeability and the adhesion strength were deteriorated. In Comparative Example 4 using only ethylene-modified PVA as the polymer resin, the oxygen permeability, water vapor permeability, and adhesion strength are all deteriorated by the hot water treatment. Similarly, in Comparative Examples 5 and 6 in which unmodified PVA and modified PVA are mixed, the required oxygen permeability, water vapor permeability, and adhesion strength are not obtained after the hydrothermal treatment. On the other hand, in Examples 1 to 3, good results were obtained before and after the hydrothermal treatment in all of oxygen permeability, water vapor permeability, and adhesion strength. That is, the adhesion strength is maintained while maintaining a good gas barrier property, and a gas barrier film with only a gas barrier layer, an unmodified PVA or a modified PVA, or a mixture of unmodified PVA and modified PVA is used as a water-soluble polymer. It can be seen that the gas barrier film of the present invention has good hot water resistance compared to the gas barrier film.
以上説明した本願発明に係る熱水耐性を有するガスバリアフィルムおよび該フィルムを用いた積層体であれば、熱水処理を行ってもそのバリア性や層間密着力が劣化することがないため、加熱殺菌などを行う食品包装のような熱水耐性を要する包装フィルムなどに用いることができる。 If the gas barrier film having the hot water resistance according to the present invention described above and a laminate using the film are used, the barrier property and interlayer adhesion are not deteriorated even if the hot water treatment is performed. It can be used for a packaging film that requires resistance to hot water such as food packaging.
Claims (7)
ガスバリア性物質を積層してなるガスバリア層と、
高分子樹脂を積層してなる高分子樹脂層とを、この順で積層してなるガスバリア性フィルムであって、
前記高分子樹脂が、水溶性高分子と、金属アルコキシドと、カップリング剤とを含有する塗工組成物の架橋反応により得られてなり、
前記水溶性高分子が、ヒドロキシ基をアセトアセチル基で一部置換したアセトアセチル変性ポリビニルアルコールと、ヒドロキシ基をエチレン基で一部置換したエチレン変性ポリビニルアルコールとを混合したものであること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム。 At least on the surface of the base film,
A gas barrier layer formed by laminating a gas barrier material;
A gas barrier film formed by laminating a polymer resin layer formed by laminating a polymer resin in this order,
The polymer resin is obtained by a crosslinking reaction of a coating composition containing a water-soluble polymer, a metal alkoxide, and a coupling agent,
The water-soluble polymer is a mixture of acetoacetyl-modified polyvinyl alcohol in which the hydroxy group is partially substituted with an acetoacetyl group and ethylene-modified polyvinyl alcohol in which the hydroxy group is partially substituted with an ethylene group;
A gas barrier film having hot water resistance, characterized by
前記水溶性高分子が、アセトアセチル変性ポリビニルアルコール(a)とエチレン変性ポリビニルアルコール(b)とを、固形分比が(a)/(b)=3/1〜1/3となるような範囲で混合したものであること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム。 A gas barrier film having hot water resistance according to claim 1,
The water-soluble polymer is a range in which the solid content ratio of acetoacetyl-modified polyvinyl alcohol (a) and ethylene-modified polyvinyl alcohol (b) is (a) / (b) = 3/1 to 1/3. Mixed with
A gas barrier film having hot water resistance, characterized by
前記金属アルコキシドが、一般式M(OR)n(Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数)で表される金属アルコキシドであること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム。 A gas barrier film having hot water resistance according to claim 1 or 2,
The metal alkoxide is a metal alkoxide represented by the general formula M (OR) n (M is a metal element, R is an alkyl group, and n is an oxidation number of the metal element);
A gas barrier film having hot water resistance, characterized by
前記カップリング剤が一般式YMRm(OR)n−1−m(ただし、Yは反応性官能基、Mは金属元素、Rはアルキル基、nは金属元素の酸化数、mは0以上で(n−1)より小さい整数)で表される各種カップリング剤の1種または複数であること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム。 A gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 3,
The coupling agent is represented by the general formula YMR m (OR) n-1-m (where Y is a reactive functional group, M is a metal element, R is an alkyl group, n is an oxidation number of the metal element, and m is 0 or more) (N-1) an integer smaller than 1), or one or more of various coupling agents represented by
A gas barrier film having hot water resistance, characterized by
前記ガスバリア性物質が、ケイ素、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、の一群よりなる群の何れか1つ若しくはその酸化物、窒化物、または化合物若しくはそれらの混合物の何れか、または前記一群の中の複数若しくはその酸化物、窒化物、または化合物若しくはそれら混合物の何れか、であること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム。 A gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 4,
The gas barrier substance is any one of a group consisting of silicon, titanium, tin, zinc, aluminum, indium, magnesium, or any of oxides, nitrides, compounds or mixtures thereof, or A plurality or any of its oxides, nitrides, or compounds or mixtures thereof in a group,
A gas barrier film having hot water resistance, characterized by
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム積層体であって、
前記積層体のガスバリア性が、水蒸気透過度1g/m2・day以下、酸素透過度0.1cc/m2・day・atm以下であり、
且つ、前記積層体を温度100℃の熱水で30分間の熱水処理を行った後のガスバリア性が、水蒸気透過度1g/m2・day以下、酸素透過度0.5cc/m2・day・atm以下であり、
且つ、300mm/minの剥離速度でT型剥離を行ったとき、上記各層の剥離強度が3N/15mm以上であること、
を特徴とする、熱水耐性を有するガスバリアフィルム積層体。 A polyamide and a sealant film are laminated via an adhesive on the lamination surface of the gas barrier film having hot water resistance according to any one of claims 1 to 5.
A gas barrier film laminate having hot water resistance, characterized by:
The gas barrier property of the laminate is a water vapor permeability of 1 g / m 2 · day or less, an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2 · day · atm or less,
And the gas barrier properties after the conducted hot water treatment of the laminate at a temperature 100 ° C. hot water 30 minutes, water vapor permeability 1g / m 2 · day or less, the oxygen permeability of 0.5cc / m 2 · day・ Atm or less,
And when T-type peeling is performed at a peeling speed of 300 mm / min, the peeling strength of each of the above layers is 3 N / 15 mm or more,
A gas barrier film laminate having hot water resistance, characterized by
A food packaging material comprising the gas barrier film having hot water resistance and the gas barrier film laminate having hot water resistance according to any one of claims 1 to 6.
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