JP6475665B2 - 透明ガスバリアフイルム、及びそれを使用した積層フイルム - Google Patents
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Description
また、印刷適正、及びガスバリア性の向上を目的に、上記金属酸化物薄膜層上に、さらに、樹脂からなるトップコート層が積層された透明ガスバリアフイルムが知られている。
本明細書でいう優れたガスバリア性とは、JIS K 7129A法に準拠して測定した水蒸気透過度が、0.3g/m2・day以下、かつJIS K 7126B法に準拠して測定した酸素透過度が、0.3cc/m2 ・day以下であることをいう。
その結果、特許文献1記載の透明ガスバリアフイルムは、押出しラミネート法を使用して積層フイルムとした場合に、該積層フイルムのガスバリア性は、水蒸気透過度が、0.5g/m2・day以上、また酸素透過度も、約0.5cc/m2 ・day以上であり著しく悪くなる欠点があった。
本明細書でいう優れた密着強度とは、透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとの密着強度が、JIS K 6854−3法に準拠して測定したT形剥離試験、及びJIS K 6854−2法に準拠して測定した180度剥離試験のいずれの試験においても、200g/15mm以上であることをいう。
具体的には、トップコート層表面のぬれ張力が50mN/m(dyne/cm)以上であれば、トップコート層上に印刷層を積層した場合であっても、印刷不良が起こらず、所望の印刷外観が得ることができる。
(A)トップコート層が、ウレタン系樹脂、及びイソシアネート系シランカップリング剤を少なくとも含む層である。
(B)ウレタン系樹脂とイソシアネート系シランカップリング剤との重量比が、ウレタン系樹脂:イソシアネート系シランカップリング剤=100:5〜30である。
(C)トップコート層表面のぬれ張力が、50mN/m(dyne/cm)以上である。
(D)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとを押出ラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムの透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとの密着強度が、T型剥離試験、及び180度剥離試験のいずれの試験においても、200g/15mm以上である。
(E)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとを貼り合わせて積層フイルムとした場合に、貼り合わせる方法にかかわらず、該積層フイルムの水蒸気透過度が0.3g/m 2 ・day以下であり、かつ酸素透過度が0.3cc/m 2 ・day以下である。
(F)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムのボイル試験後の水蒸気透過度が0.5g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m 2 ・day以下である。
(G)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムのレトルト試験後の水蒸気透過度が0.5g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m 2 ・day以下である。
(H)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムの耐ゲルボ試験後の水蒸気透過度が1.0g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が2.8cc/m 2 ・day以下である。
[2]本発明は、金属酸化物薄膜層が酸化アルミニウム薄膜層である上記[1]記載の透明ガスバリアフイルムである。
[3]本発明は、少なくとも、上記[1]、または[2]記載の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、樹脂層を介して貼り合わせされていることを特徴とする積層フイルムである。
具体的には、ボイル試験、レトルト試験、及び耐ゲルボ性試験の各試験後のガスバリア性が、それぞれ下記の範囲であれば実用上問題ないレベルのガスバリア性を維持しているといえる。
ボイル試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が0.5g/m2・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m2 ・day以下
レトルト試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が0.5g/m2・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m2 ・day以下
耐ゲルボ性試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が1.0g/m2・day以下、かつ酸素透過度が2.8cc/m2 ・day以下
さらに、本発明の透明ガスバリアフイルムの金属酸化物薄膜層を酸化アルミニウム薄膜層とすれば、本発明の積層フイルムが安定したガスバリア性を容易に得ることができる。
本発明の透明ガスバリアフイルムに使用するプラスチックフイルムは、特に制限はなく、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフイルム、ポリエチレンフイルム、ポリプロピレンフイルム、ポリアミドフイルム等、各種従来公知のプラスチックフイルムが使用できる。
プラスチックフイルムは、無延伸、一軸延伸、二軸延伸のいずれでもよく、また、帯電防止剤、着色剤、熱安定剤等の各種添加剤を含んでいても構わない。
また、プラスチックフイルムの種類や厚さは、所望の用途、目的に応じて適宜選択すればよい。
プラスチックフイルムの厚さが、2μmよりも薄いと、本発明の透明ガスバリアフイルムを製造する際に、カールやシワ等が発生しやすくなるおそれがあり好ましくなく、プラスチックフイルムの厚さが、250μmよりも厚いと、本発明の透明ガスバリアフイルムを製造する際に、作業性が悪くなり、また製造コストも上がる為、好ましくない。
本発明の透明ガスバリアフイルムに積層されている金属酸化物薄膜層は、ガスバリア性を得る目的でプラスチックフイルム上に積層される金属酸化物からなる層である。
特に、金属酸化物に酸化アルミニウムを使用すれば、本発明の透明ガスバリアフイルムが安定したガスバリア性を容易に得ることができる為、好ましい。
金属酸化物薄膜層の厚さが3nmよりも薄いと、所望のガスバリア性が得られないおそれがある為、好ましくなく、金属酸化物薄膜層の厚さが、20nmよりも厚いと、金属酸化物薄膜層が着色し、金属酸化物薄膜層の透明度が低下するおそれがあり、透明ガスバリアフイルムを包装材に使用したときに内容物を視認できるという効果が減殺されるおそれがある為、好ましくない。
本発明の透明ガスバリアフイルムに積層されているトップコート層は、ガスバリア性を向上させて所望のガスバリア性を得る目的で、金属酸化物薄膜層上に積層される層であり、ウレタン系樹脂、及びシランカップリング剤を少なくとも含む層である。
その為、少なくとも、本発明の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、樹脂層を介して貼り合わせされている本発明の積層フイルムは、貼り合わせる方法にかかわらず、優れたガスバリア性を発揮することができる。
特に、本発明の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、押出しラミネート法で貼り合わせされている本発明の積層フイルムは、本発明の透明ガスバリアフイルムのトップコート層が耐熱性に優れた層である為、使用する溶融樹脂の熱で、プラスチックフイルムが伸びたり、トップコート層に歪が生じたりすることなく、金属酸化物薄膜層にクラックが生じにくく、優れたガスバリア性を発揮することができ、また本発明の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとの密着強度も優れたものとなる。
具体的には、ボイル試験、レトルト試験、及び耐ゲルボ性試験の各試験後のガスバリア性が、それぞれ下記の範囲であれば実用上問題ないレベルのガスバリア性を維持しているといえる。
ボイル試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が0.5g/m2・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m2 ・day以下
レトルト試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が0.5g/m2・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m2 ・day以下
耐ゲルボ性試験後のガスバリア性:水蒸気透過度が1.0g/m2・day以下、かつ酸素透過度が2.8cc/m2 ・day以下
トップコート層の厚さが、0.1μmよりも薄いと所望のガスバリア性が得られないおそれがある為、好ましくなく、トップコート層の厚さが、3.0μmよりも厚いと、上記本発明の積層フイルムにおいて、プラスチックフイルムと金属酸化物薄膜層との界面で剥離しやすくなり、所望の密着強度が得られないおそれがある為、好ましくない。
特に、シランカップリング剤に、イソシアネート系シランカップリング剤を使用すれば、トップコート層をより耐熱性に優れた層とすること、及びトップコート層と金属酸化物薄膜層との密着強度を、確実に優れた密着強度とすることが確実にできる為、好ましい。
ウレタン系樹脂とシランカップリング剤との重量比が、上記重量比でないと、本発明の透明ガスバリアフイルムが所望のガスバリア性を発揮することができなくなるおそれがある為、好ましくない。
また、本発明の透明ガスバリアフイルムのトップコート層表面のぬれ張力が、50mN/m(dyne/cm)以上である為、トップコート層上に印刷層を積層する場合に、印刷インキがトップコート層上に均一の厚さでコーティングされ、印刷層に厚い部分と薄い部分ができる印刷不良を起こすことなく、所望の印刷外観を容易に得ることができる。
本発明の積層フイルムは、少なくとも、本発明の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、樹脂層を介して貼り合わせされている積層フイルムである。
また、本発明の透明ガスバリアフイルムのトップコート層上やプラスチックフイルム上、また他のプラスチックフイルムの片面または両面に、印刷層等の各種機能層が積層されていても構わず、各種機能層が積層される位置は、目的に応じて適宜選択すればよい。
また、他のプラスチックフイルムは、無延伸、一軸延伸、二軸延伸のいずれでもよく、また、帯電防止剤、着色剤、熱安定剤等の各種添加剤を含んでいても構わない。
また、他のプラスチックフイルムに使用するプラスチックフイルムの種類や厚さは、所望の用途、目的に応じて適宜選択すればよい。
また樹脂層に使用する樹脂は、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等、各種公知の樹脂が使用でき、これらのいずれか1種、または2種以上の混合樹脂としてもよく、目的に応じて適宜選択すればよい。
また、本発明の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、押出しラミネート法で貼り合わせされている本発明の積層フイルムは、優れたガスバリア性を発揮するだけでなく、透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとの密着強度も優れたものとなる。
厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフイルムの片面に、蒸着材料にアルミニウムを使用し、真空蒸着機にて酸素ガスを導入しながら真空蒸着法で、金属酸化物薄膜層として厚さ6nmの酸化アルミニウム薄膜層を積層した。
次に、酸化アルミニウム薄膜層上に、水系のウレタン系樹脂(三井化学株式会社製 タケラックWPB341)100重量部と、イソシアネート系シランカップリング剤(信越化学株式会社製 KBE9007)10重量部を混合して得た混合樹脂をグラビアコート法でコーティングして、厚さ0.2μmのトップコート層を積層し、実施例1の本発明の透明ガスバリアフイルムを得た。
実施例1のトップコート層で使用した混合樹脂にかえて、ポリエステル系樹脂100重量部、ポリウレタン系樹脂10重量部、及びXDI系イソシアネート30重量部を混合して得た混合樹脂を使用したこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の透明ガスバリアフイルムを得た。(特許文献1実施例相当の透明ガスバリアフイルム)
実施例1のトップコート層で使用した混合樹脂にかえて、ウレタン系樹脂(三井化学社製 タケラックWPB6303)100重量部、カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル社製 カルボジライトV−02―L2)20重量部、及び無機層状化合物3.5重量部を混合して得た混合樹脂を使用したこと以外は、実施例1と同様にして比較例2の透明ガスバリアフイルムを得た。
実施例1で得た本発明の透明ガスバリアフイルム、及び比較例1、及び2で得た透明ガスバリアフイルムのそれぞれのトップコート層面上に、ウレタン系樹脂(三井化学株式会社製 タケラックA310)、及び硬化剤(三井化学株式会社製 タケネートA3)からなる樹脂をグラビアコート法で、樹脂層として厚さ3μmの接着剤層を積層し、該接着剤層を介して、厚さ50μmの直鎖状低密度ポリエチレンフイルム(LLDPEフイルム)を貼り合わせし、実施例1の本発明の積層フイルムA、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムAをそれぞれ作成した。
実施例1で得た本発明の透明ガスバリアフイルム、及び比較例1、及び2で得た透明ガスバリアフイルムのそれぞれのトップコート層上に、樹脂層として厚さ15μmのポリエチレン系樹脂層となるように溶融状態のポリエチレン系樹脂を流し込みポリエチレン系樹脂層を積層し、該ポリエチレン系樹脂層を介して、厚さ50μmの直鎖状低密度ポリエチレンフイルム(LLDPEフイルム)を貼り合わせし、実施例1の本発明の積層フイルムB、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムBをそれぞれ作成した。
実施例1の本発明の積層フイルムAと積層フイルムB、比較例1の積層フイルムAと積層フイルムB、及び比較例2の積層フイルムAと積層フイルムBを試験試料として、各試験試料を下記水蒸気透過性試験、及び酸素透過性試験でガスバリア性を測定した。
(測定方法)
試験試料を、JIS K 7129A法に準拠して、温度40℃、湿度90%の雰囲気下で、水蒸気透過度測定装置(スイス リッシー社製 L80−4000J)を使用して水蒸気透過度を測定した。
(測定方法)
試験試料を、JIS K 7126B法に準拠して、温度23℃、湿度75%の雰囲気下で、酸素透過度測定装置(米国 モコン社製 MOCON OX−TRAN)を使用して酸素透過度を測定した。
測定結果は表1に示す。
試験試料として実施例1の本発明の積層フイルムA、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムAを使用し、各試試料を95℃の熱水に30分間浸漬した後、前記水蒸気透過性試験、及び酸素透性試験でガスバリア性を測定した。
[レトルト試験]
試験試料として実施例1の本発明の積層フイルムA、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムAを使用し、試験試料を高圧釜中に水を入れて加熱し、120℃の熱水に30分間浸漬した後、前記水蒸気透過性試験、及び酸素透性試験でガスバリア性を測定した。
[耐ゲルボ性試験]
試験試料として実施例1の本発明の積層フイルムA、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムAを使用し、それぞれ直径89mm、長さ210mmの円筒状にしてゲルボフレックステスター(テスター産業社製)にセットした後、ストローク:152mm、ひねり:440度の条件で、往復運動を40回/minの速度で10往復行った後、前記水蒸気透過性試験、及び酸素透性試験でガスバリア性を測定した。
測定結果は表2に示す。
(試験試料)
実施例1の本発明の積層フイルムB、及び比較例1、及び比較例2の積層フイルムBを使用し、それぞれ積層フイルムBを幅15mm、長さ10cmにカットし試験試料とした。
[T形剥離試験]
(測定方法)
試験試料を、JIS K 6854−3法(接着剤−剥離接着強度試験方法−第3部:T形剥離)に準拠して、透明ガスバリアフイルムと直鎖状低密度ポリエチレンフイルム(LLDPEフイルム)との密着強度を測定した。(剥離速度:300mm/min)
[180度剥離試験]
(測定方法)
試験試料を、JIS K 6854−2法(接着剤−剥離接着強度試験方法−第2部:180度剥離)に準拠して、透明ガスバリアフイルムと直鎖状低密度ポリエチレンフイルム(LLDPEフイルム)との密着強度を測定した。(剥離速度:300mm/min)
測定結果は表3に示す。
JIS K 6768法(プラスチックフイルム及びシート−ぬれ張力試験方法)に準拠して、実施例1で得た本発明の透明ガスバリアフイルム、比較例1、及び比較例2で得た透明ガスバリアフイルムのそれぞれのトップコート層表面のぬれ張力を、ぬれ張力試験用混合液を使用して測定し、トップコート層表面のぬれ張力を測定した。
表4に示す。
Claims (3)
- プラスチックフイルムの片面に、少なくとも金属酸化物薄膜層、及びトップコート層が順次積層されている透明ガスバリアフイルムであって、下記の(A)〜(H)の条件をすべて満足することを特徴とする透明ガスバリアフイルム。
(A)トップコート層が、ウレタン系樹脂、及びイソシアネート系シランカップリング剤を少なくとも含む層である。
(B)ウレタン系樹脂とイソシアネート系シランカップリング剤との重量比が、ウレタン系樹脂:イソシアネート系シランカップリング剤=100:5〜30である。
(C)トップコート層表面のぬれ張力が、50mN/m(dyne/cm)以上である。
(D)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとを押出ラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムの透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとの密着強度が、T型剥離試験、及び180度剥離試験のいずれの試験においても、200g/15mm以上である。
(E)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとを貼り合わせて積層フイルムとした場合に、貼り合わせる方法にかかわらず、該積層フイルムの水蒸気透過度が0.3g/m 2 ・day以下であり、かつ酸素透過度が0.3cc/m 2 ・day以下である。
(F)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムのボイル試験後の水蒸気透過度が0.5g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m 2 ・day以下である。
(G)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムのレトルト試験後の水蒸気透過度が0.5g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が0.5cc/m 2 ・day以下である。
(H)透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとをドライラミネート法で貼り合わせて積層フイルムとした場合に、該積層フイルムの耐ゲルボ試験後の水蒸気透過度が1.0g/m 2 ・day以下、かつ酸素透過度が2.8cc/m 2 ・day以下である。 - 金属酸化物薄膜層が酸化アルミニウム薄膜層である請求項1記載の透明ガスバリアフイルム。
- 少なくとも、請求項1、または請求項2記載の透明ガスバリアフイルムと他のプラスチックフイルムとが、樹脂層を介して貼り合わせされていることを特徴とする積層フイルム。
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