JP6524781B2 - Coating agent and gas barrier film - Google Patents
Coating agent and gas barrier film Download PDFInfo
- Publication number
- JP6524781B2 JP6524781B2 JP2015087490A JP2015087490A JP6524781B2 JP 6524781 B2 JP6524781 B2 JP 6524781B2 JP 2015087490 A JP2015087490 A JP 2015087490A JP 2015087490 A JP2015087490 A JP 2015087490A JP 6524781 B2 JP6524781 B2 JP 6524781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas barrier
- polyurethane resin
- coating agent
- water
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims description 113
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 79
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims description 98
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 63
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 36
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 34
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims description 27
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 17
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 16
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 16
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 6
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 109
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 13
- -1 acetonitrile Chemical compound 0.000 description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 11
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 10
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N urethane group Chemical group NC(=O)OCC JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 9
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RJDOZRNNYVAULJ-UHFFFAOYSA-L [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[F-].[F-].[Mg++].[Mg++].[Mg++].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[F-].[F-].[Mg++].[Mg++].[Mg++].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] RJDOZRNNYVAULJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 6
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 5
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 4
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 4
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 description 4
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001273 Polyhydroxy acid Polymers 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 125000005263 alkylenediamine group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 229920003009 polyurethane dispersion Polymers 0.000 description 2
- KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N putrescine Chemical compound NCCCCN KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N trimethylenediamine Chemical compound NCCCN XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 2
- 125000006681 (C2-C10) alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- RTTZISZSHSCFRH-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical compound O=C=NCC1=CC=CC(CN=C=O)=C1 RTTZISZSHSCFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSCLFFBWRKTMTE-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane Chemical compound O=C=NCC1CCCC(CN=C=O)C1 XSCLFFBWRKTMTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTBDIHRZYDMNKB-UHFFFAOYSA-N 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid Chemical compound OCC(C)(CO)C(O)=O PTBDIHRZYDMNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZTJKOLMWJNVFH-UHFFFAOYSA-N 2-sulfobenzene-1,3-dicarboxylic acid Chemical group OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1S(O)(=O)=O YZTJKOLMWJNVFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDGCBNTXZHJTHJ-UHFFFAOYSA-N 2h-1,3-oxazol-2-id-4-one Chemical class O=C1CO[C-]=N1 WDGCBNTXZHJTHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSSMYOQKNHMTIP-UHFFFAOYSA-N 5-[dimethoxy(methyl)silyl]pentane-1,3-diamine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCC(N)CCN OSSMYOQKNHMTIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- GVNWZKBFMFUVNX-UHFFFAOYSA-N Adipamide Chemical compound NC(=O)CCCCC(N)=O GVNWZKBFMFUVNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 241001595840 Margarites Species 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LHIJANUOQQMGNT-UHFFFAOYSA-N aminoethylethanolamine Chemical compound NCCNCCO LHIJANUOQQMGNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052898 antigorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 150000001541 aziridines Chemical class 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- UDSAIICHUKSCKT-UHFFFAOYSA-N bromophenol blue Chemical compound C1=C(Br)C(O)=C(Br)C=C1C1(C=2C=C(Br)C(O)=C(Br)C=2)C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)O1 UDSAIICHUKSCKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N calcium;aluminum;dioxido(oxo)silane;sodium;hydrate Chemical compound O.[Na].[Al].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003090 carboxymethyl hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003484 crystal nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 229910001649 dickite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009820 dry lamination Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000012793 heat-sealing layer Substances 0.000 description 1
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 description 1
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052630 margarite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 1
- FPFKERZHIGFTEI-UHFFFAOYSA-N n'-(2-trimethoxysilylethyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCNCCN FPFKERZHIGFTEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INJVFBCDVXYHGQ-UHFFFAOYSA-N n'-(3-triethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCNCCN INJVFBCDVXYHGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910000273 nontronite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006284 nylon film Polymers 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001254 oxidized starch Substances 0.000 description 1
- 235000013808 oxidized starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 235000013324 preserved food Nutrition 0.000 description 1
- 229920005653 propylene-ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N propylenediamine Chemical compound CC(N)CN AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000276 sauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000012974 tin catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
- B65D65/38—Packaging materials of special type or form
- B65D65/40—Applications of laminates for particular packaging purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
- B65D81/24—Adaptations for preventing deterioration or decay of contents; Applications to the container or packaging material of food preservatives, fungicides, pesticides or animal repellants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Packages (AREA)
- Wrappers (AREA)
Description
本発明は、コーティング剤およびガスバリア性フィルムに関する。 The present invention relates to a coating agent and a gas barrier film.
食品、医薬品等の包装に用いられる包装材料には、内容物の変質や腐敗などを抑制し、それらの機能や性質を保持するために、水蒸気、酸素、その他の内容物を変質させる気体の進入を遮断する性質(ガスバリア性)が要求される。
そのため、従来、これら包装材料には、ガスバリア層を有するものが用いられている。
Packaging materials used for packaging food, medicines, etc. contain ingress of gas that alters water vapor, oxygen, and other contents in order to suppress deterioration and decay of the contents, etc., and retain their functions and properties. Is required to have the property of blocking
Therefore, those having a gas barrier layer are conventionally used for these packaging materials.
これまで、ガスバリア層は、フィルムや紙などの基材上に、スパッタリング法や蒸着法、ウェットコーティング法や印刷法などにより設けられていた。
また、ガスバリア層としては、アルミニウムなどの金属からなる金属箔や金属蒸着膜、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の水溶性高分子、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂からなる樹脂膜、前記水溶性高分子と無機層状鉱物との複合膜等が用いられている(例えば、特許文献1〜6参照)。
Heretofore, the gas barrier layer has been provided on a substrate such as a film or paper by a sputtering method, a vapor deposition method, a wet coating method, a printing method or the like.
Further, as the gas barrier layer, metal foil or metal vapor deposition film made of metal such as aluminum, water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer, resin film made of resin such as polyvinylidene chloride A composite film of an organic polymer and an inorganic layered mineral is used (see, for example, Patent Documents 1 to 6).
しかし、金属箔や金属蒸着膜は、ガスバリア性に優れるものの、不透明であるため内容物を確認することができない、伸縮性に劣るため数%の伸びでクラックが生じてガスバリア性が低下する、使用後の廃棄時に不燃物として処理する必要がある等、種々の問題があった。
ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の水溶性高分子からなる樹脂膜は、低湿度雰囲気下では高いガスバリア性を示す。しかし、ガスバリア性に湿度依存性があり、湿度の上昇に伴ってガスバリア性が低下していき、高湿度雰囲気下、例えば湿度70%RH以上ではガスバリア性が失われてしまうため、使用上の制限があった。
ポリ塩化ビニリデンからなる樹脂膜は、湿度依存性が低く、優れたガスバリア性を示すが、塩素を含むため、廃棄処理などの際に、ダイオキシンなどの有害物質の発生源となる可能性がある。
水溶性高分子と無機層状鉱物との複合膜は、水溶性高分子からなる樹脂膜に比べて、高湿度雰囲気下でのガスバリア性は優れる。また、金属箔や金属蒸着膜に比べて透明性に優れる。しかし、その透明性は、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂膜に比べて劣る。
However, although metal foils and metal deposition films are excellent in gas barrier properties, they are opaque and can not confirm the contents, and because they are poor in stretchability, cracks occur at a few percent elongation, and the gas barrier properties deteriorate. There were various problems, such as the need to treat as incombustible material at the time of later disposal.
A resin film made of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol or ethylene-vinyl alcohol copolymer exhibits high gas barrier properties under a low humidity atmosphere. However, the gas barrier properties are dependent on humidity, and the gas barrier properties decrease with the increase in humidity, and the gas barrier properties are lost under high humidity atmosphere, for example, at a humidity of 70% RH or more. was there.
A resin film made of polyvinylidene chloride has low humidity dependency and exhibits excellent gas barrier properties, but since it contains chlorine, it may be a source of generation of harmful substances such as dioxin at the time of waste treatment and the like.
A composite film of a water-soluble polymer and an inorganic layered mineral is superior in gas barrier properties under a high humidity atmosphere as compared to a resin film made of a water-soluble polymer. Moreover, it is excellent in transparency compared with metal foil and metal vapor deposition film. However, its transparency is inferior to that of resin films such as polyvinylidene chloride.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高湿度雰囲気下でも高いガスバリア性を示し、かつ透明性に優れたガスバリア層を形成できるコーティング剤およびこれを用いたガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a coating agent which exhibits high gas barrier properties even in a high humidity atmosphere and can form a gas barrier layer excellent in transparency, and a gas barrier film using the same. The purpose is to
本発明は、以下の態様を有する。
<1>酸基を有するポリウレタン樹脂およびポリアミン化合物を含む水性ポリウレタン樹脂(A)が水性媒体に分散した水性分散体と、水溶性高分子(B)と、無機層状鉱物(C)と、を含み、
前記水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nm以下であることを特徴とするコーティング剤。
<2>全固形分に対する前記水性ポリウレタン樹脂(A)の比率が5〜60質量%で、前記水溶性高分子(B)の比率が25〜80質量%で、前記無機層状鉱物(C)の比率が8〜20質量%である、<1>に記載のコーティング剤。
<3>プラスチック材料からなる基材フィルムと、
前記基材フィルムの少なくとも一方の面に積層した、<1>または<2>に記載のコーティング剤から形成されたガスバリア層と、
を備えることを特徴とするガスバリア性フィルム。
The present invention has the following aspects.
<1> An aqueous dispersion in which an aqueous polyurethane resin (A) containing an acid group-containing polyurethane resin and a polyamine compound is dispersed in an aqueous medium, a water-soluble polymer (B), and an inorganic layered mineral (C) ,
A coating agent characterized in that the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is 100 nm or less.
The ratio of the aqueous polyurethane resin (A) to the total solid content is 5 to 60% by mass, and the ratio of the water-soluble polymer (B) is 25 to 80% by mass, based on the inorganic layered mineral (C) The coating agent as described in <1> whose ratio is 8-20 mass%.
<3> base film made of plastic material,
A gas barrier layer formed of the coating agent according to <1> or <2>, laminated on at least one surface of the base film;
A gas barrier film characterized by comprising:
本発明によれば、高湿度雰囲気下でも高いガスバリア性を示し、かつ透明性に優れたガスバリア層を形成できるコーティング剤およびこれを用いたガスバリア性フィルムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a coating agent which exhibits high gas barrier properties even in a high humidity atmosphere and can form a gas barrier layer excellent in transparency, and a gas barrier film using the same.
以下、本発明のコーティング剤およびガスバリア性フィルムの実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであって、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the coating agent and the gas barrier film of the present invention will be described. The present embodiment is specifically described for better understanding of the spirit of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
<コーティング剤>
本発明のコーティング剤は、水性ポリウレタン樹脂(A)が水性媒体に分散した水性分散体と、水溶性高分子(B)と、無機層状鉱物(C)と、を含む。
<Coating agent>
The coating agent of the present invention comprises an aqueous dispersion in which an aqueous polyurethane resin (A) is dispersed in an aqueous medium, a water-soluble polymer (B), and an inorganic layered mineral (C).
「水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体」
水性ポリウレタン樹脂(A)は、酸基を有するポリウレタン樹脂(以下、「酸基含有ポリウレタン樹脂」ともいう。)と、ポリアミン化合物とを含む。
水性ポリウレタン樹脂(A)は、水性媒体に溶解せず、水性媒体に分散する水分散性を有する。水性分散体には水性ポリウレタン樹脂(A)の粒子が分散している。
"Aqueous dispersion of aqueous polyurethane resin (A)"
The aqueous polyurethane resin (A) contains a polyurethane resin having an acid group (hereinafter, also referred to as "acid group-containing polyurethane resin") and a polyamine compound.
The aqueous polyurethane resin (A) does not dissolve in an aqueous medium, but has water dispersibility dispersed in an aqueous medium. In the aqueous dispersion, particles of the aqueous polyurethane resin (A) are dispersed.
酸基含有ポリウレタン樹脂とポリアミン化合物とを含有する水性ポリウレタン樹脂(A)は、一般的なポリウレタン樹脂と異なり、架橋剤としてのポリアミン化合物と、酸基含有ポリウレタン樹脂の酸基とを結合させることで剛直な分子骨格を形成し、ガスバリア性が発現する。酸基含有ポリウレタン樹脂とポリアミン化合物とを含有する水性ポリウレタン樹脂(A)の乾燥皮膜は、一般的なポリウレタン樹脂と同様に、水に不溶である。そのため、水性ポリウレタン樹脂(A)を含む本発明のコーティング剤から形成されるガスバリア層が有するガスバリア性は、湿度依存性の低いものとなる。 An aqueous polyurethane resin (A) containing an acid group-containing polyurethane resin and a polyamine compound differs from a general polyurethane resin by combining a polyamine compound as a crosslinking agent with an acid group of the acid group-containing polyurethane resin It forms a rigid molecular skeleton and exhibits gas barrier properties. The dried film of the aqueous polyurethane resin (A) containing an acid group-containing polyurethane resin and a polyamine compound is insoluble in water, as with general polyurethane resins. Therefore, the gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent of the present invention containing the aqueous polyurethane resin (A) have low humidity dependency.
水性ポリウレタン樹脂(A)を構成する酸基含有ポリウレタン樹脂(アニオン性自己乳化型ポリウレタン樹脂)の酸基は、水性ポリウレタン樹脂(A)を構成するポリアミン化合物のアミノ基(第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基等)と結合可能である。
酸基としては、カルボキシル基、スルホン酸基等が挙げられる。酸基は、通常、中和剤(塩基)により中和可能であり、塩基と塩を形成していてもよい。
酸基は、酸基含有ポリウレタン樹脂の末端に位置してもよく側鎖に位置してもよいが、少なくとも側鎖に位置していることが好ましい。
The acid group of the acid group-containing polyurethane resin (anionic self-emulsifying polyurethane resin) constituting the aqueous polyurethane resin (A) is the amino group (primary amino group, first of the polyamine compounds constituting the aqueous polyurethane resin (A) It is possible to bind to a secondary amino group, a tertiary amino group etc.).
As an acid group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, etc. are mentioned. The acid group is usually neutralized by a neutralizing agent (base), and may form a salt with the base.
The acid group may be located at the end of the acid group-containing polyurethane resin or in the side chain, but is preferably located at least in the side chain.
酸基含有ポリウレタン樹脂の酸価は、水分散性を付与できる範囲で選択することができるが、通常、5〜100mgKOH/gであり、10〜70mgKOH/gであることが好ましく、15〜60mgKOH/gであることがより好ましい。酸基含有ポリウレタン樹脂の酸価が前記範囲の下限値未満であると、酸基含有ポリウレタン樹脂の水溶性または水分散性が不十分となり、水性ポリウレタン樹脂と他の材料との均一分散性やコーティング剤の分散安定性の低下を招くおそれがある。酸基含有ポリウレタン樹脂の酸価が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層の耐水性やガスバリア性の低下を招くおそれがある。酸基含有ポリウレタン樹脂の酸価が前記範囲内であることで、それら分散安定性の低下、および、耐水性やガスバリア性の低下を回避できる。
酸基含有ポリウレタン樹脂の酸価は、JIS K 0070に準じた方法により測定される。
The acid value of the acid group-containing polyurethane resin can be selected in the range that can impart water dispersibility, but is usually 5 to 100 mg KOH / g, preferably 10 to 70 mg KOH / g, and 15 to 60 mg KOH / g. It is more preferable that it is g. When the acid value of the acid group-containing polyurethane resin is less than the lower limit of the above range, the water solubility or water dispersibility of the acid group-containing polyurethane resin becomes insufficient, and the uniform dispersion of the aqueous polyurethane resin with other materials and coating The dispersion stability of the agent may be reduced. If the acid value of the acid group-containing polyurethane resin is above the upper limit of the above range, the water resistance and gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent may be lowered. When the acid value of the acid group-containing polyurethane resin is in the above range, it is possible to avoid the decrease in the dispersion stability and the decrease in the water resistance and the gas barrier property.
The acid value of the acid group-containing polyurethane resin is measured by a method according to JIS K 0070.
酸基含有ポリウレタン樹脂のウレタン基濃度およびウレア基(尿素基)濃度の合計は、ガスバリア性の観点から、15質量%以上であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。ウレタン基濃度およびウレア基濃度の合計が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が不十分になるおそれがある。ウレタン基濃度およびウレア基濃度の合計が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層が剛直で脆くなるおそれがある。
ウレタン基濃度およびウレア基濃度とは、ポリウレタン樹脂の繰り返し構成単位の分子量に対する、ウレタン基の分子量(59g/当量)またはウレア基の分子量(一級アミノ基(アミノ基):58g/当量、二級アミノ基(イミノ基):57g/当量)の割合を意味する。なお、酸基含有ポリウレタン樹脂として2種以上の混合物を用いる場合、ウレタン基濃度およびウレア基濃度は反応成分の仕込みベース、すなわち、各成分の使用割合をベースとして算出できる。
The total of the urethane group concentration and the urea group (urea group) concentration of the acid group-containing polyurethane resin is preferably 15% by mass or more, and more preferably 20 to 60% by mass from the viewpoint of gas barrier properties. If the sum of the urethane group concentration and the urea group concentration is less than the lower limit value of the above range, the gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent may be insufficient. If the sum of the urethane group concentration and the urea group concentration is above the upper limit value of the above range, the gas barrier layer formed from the coating agent may be rigid and fragile.
The urethane group concentration and the urea group concentration refer to the molecular weight of the urethane group (59 g / equivalent) or the molecular weight of the urea group (primary amino group (amino group): 58 g / equivalent, secondary amino acid with respect to the molecular weight of the repeating structural unit of the polyurethane resin. It means the ratio of group (imino group): 57 g / equivalent). In addition, when using 2 or more types of mixtures as an acidic radical containing polyurethane resin, a urethane group density | concentration and a urea group density | concentration can be calculated based on the preparation base of a reaction component, ie, the use ratio of each component.
酸基含有ポリウレタン樹脂は、通常、少なくとも剛直な単位(炭化水素環で構成された単位)と短鎖単位(例えば、炭化水素鎖で構成された単位)とを有している。すなわち、酸基含有ポリウレタン樹脂の繰り返し構成単位は、通常、ポリイソシアネート成分、ポリヒドロキシ酸成分、ポリオール成分や鎖伸長剤成分(特に、少なくともポリイソシアネート成分)に由来して、炭化水素環(芳香族および非芳香族炭化水素環のうち少なくとも1つ)を含んでいる。
酸基含有ポリウレタン樹脂の繰り返し構成単位における炭化水素環で構成された単位の割合は、通常、10〜70質量%であり、好ましくは15〜65質量%であり、より好ましくは20〜60質量%である。酸基含有ポリウレタン樹脂の繰り返し構成単位における炭化水素環で構成された単位の割合が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が不十分になるおそれがある。酸基含有ポリウレタン樹脂の繰り返し構成単位における炭化水素環で構成された単位の割合が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層が剛直で脆くなるおそれがある。
The acid group-containing polyurethane resin usually has at least a rigid unit (a unit composed of a hydrocarbon ring) and a short chain unit (for example, a unit composed of a hydrocarbon chain). That is, the repeating constituent unit of the acid group-containing polyurethane resin is usually derived from a polyisocyanate component, a polyhydroxy acid component, a polyol component and a chain extender component (in particular, at least a polyisocyanate component) to form a hydrocarbon ring (aromatic compound). And at least one of non-aromatic hydrocarbon rings).
The proportion of units composed of hydrocarbon rings in repeating constituent units of the acid group-containing polyurethane resin is usually 10 to 70% by mass, preferably 15 to 65% by mass, and more preferably 20 to 60% by mass It is. If the proportion of units composed of hydrocarbon rings in the repeating constituent units of the acid group-containing polyurethane resin is less than the lower limit of the above range, the gas barrier properties of the gas barrier layer formed of the coating agent may be insufficient. . If the proportion of units composed of hydrocarbon rings in the repeating constituent units of the acid group-containing polyurethane resin is above the upper limit of the above range, the gas barrier layer formed from the coating agent may be rigid and fragile.
酸基含有ポリウレタン樹脂の数平均分子量は、適宜選択可能であるが、800〜1,000,000であることが好ましく、800〜200,000であることがより好ましく、800〜100,000であることがさらに好ましい。酸基含有ポリウレタン樹脂の数平均分子量が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤の粘度が上昇し好ましくない。酸基含有ポリウレタン樹脂の数平均分子量が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が不十分になるおそれがある。
酸基含有ポリウレタン樹脂の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される標準ポリスチレン換算の値である。
The number average molecular weight of the acid group-containing polyurethane resin can be appropriately selected, but is preferably 800 to 1,000,000, more preferably 800 to 200,000, and 800 to 100,000. Is more preferred. If the number average molecular weight of the acid group-containing polyurethane resin is above the upper limit value of the above range, the viscosity of the coating agent is undesirably increased. If the number average molecular weight of the acid group-containing polyurethane resin is less than the lower limit value of the above range, the gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent may be insufficient.
The number average molecular weight of the acid group-containing polyurethane resin is a value in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
酸基含有ポリウレタン樹脂は、ガスバリア性を高めるため、結晶性であってもよい。
酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点は、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点が100℃未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が不十分になるおそれがある。
酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点の上限は、典型的には、200℃以下、さらには180℃以下、さらには150℃以下程度である。上記各項目の好ましい範囲を満たす酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点が上記の上限値よりも高くなることは実質的に可能性が低い。
したがって、酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点は、100〜200℃が好ましく、110〜180℃がより好ましく、120〜150℃がさらに好ましい。
酸基含有ポリウレタン樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量測定(DSC)により測定される。
The acid group-containing polyurethane resin may be crystalline in order to enhance the gas barrier properties.
The glass transition temperature of the acid group-containing polyurethane resin is preferably 100 ° C. or more, more preferably 110 ° C. or more, and still more preferably 120 ° C. or more. If the glass transition point of the acid group-containing polyurethane resin is less than 100 ° C., the gas barrier properties of the gas barrier layer formed of the coating agent may be insufficient.
The upper limit of the glass transition point of the acid group-containing polyurethane resin is typically about 200 ° C. or less, further about 180 ° C. or less, and further about 150 ° C. or less. It is practically unlikely that the glass transition point of the acid group-containing polyurethane resin satisfying the preferable range of each of the above items becomes higher than the above upper limit value.
Therefore, 100-200 degreeC is preferable, as for the glass transition point of an acidic radical containing polyurethane resin, 110-180 degreeC is more preferable, and 120-150 degreeC is still more preferable.
The glass transition point of the acid group-containing polyurethane resin is measured by differential scanning calorimetry (DSC).
水性ポリウレタン樹脂(A)では、酸基含有ポリウレタン樹脂の酸基と、架橋剤としてのポリアミン化合物と、を結合させることにより、ガスバリア性を発現させている。
水性ポリウレタン樹脂(A)を構成するポリアミン化合物としては、酸基と結合し、かつ、ガスバリア性を向上できるものであれば特に限定されるものではなく、2以上の塩基性窒素原子を有する種々の化合物が用いられる。
塩基性窒素原子は、酸基含有ポリウレタン樹脂の酸基と結合し得る窒素原子であり、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基等のアミノ基における窒素原子が挙げられる。
ポリアミン化合物とポリウレタン樹脂の酸基との結合は、イオン結合(例えば、第3級アミノ基とカルボキシル基とのイオン結合等)であってもよく、共有結合(例えば、アミド結合等)であってもよい。
ポリアミン化合物としては、第1級アミノ基、第2級アミノ基および第3級アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種のアミノ基を有するポリアミン化合物が好ましい。
In the aqueous polyurethane resin (A), the gas barrier property is expressed by bonding the acid group of the acid group-containing polyurethane resin and the polyamine compound as the crosslinking agent.
The polyamine compound constituting the aqueous polyurethane resin (A) is not particularly limited as long as it binds to an acid group and can improve the gas barrier property, and various compounds having two or more basic nitrogen atoms are used. Compounds are used.
The basic nitrogen atom is a nitrogen atom that can be bonded to the acid group of the acid group-containing polyurethane resin, and for example, the nitrogen atom in an amino group such as a primary amino group, a secondary amino group, or a tertiary amino group is It can be mentioned.
The bond between the polyamine compound and the acid group of the polyurethane resin may be an ionic bond (for example, an ionic bond between a tertiary amino group and a carboxyl group) or a covalent bond (for example, an amide bond) It is also good.
The polyamine compound is preferably a polyamine compound having at least one amino group selected from the group consisting of a primary amino group, a secondary amino group and a tertiary amino group.
ポリアミン化合物の具体例としては、例えばアルキレンジアミン類、ポリアルキレンポリアミン類等が挙げられる。アルキレンジアミン類としては、例えばエチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン等のC2−10アルキレンジアミン等が挙げられる。ポリアルキレンポリアミン類としては、例えばテトラアルキレンポリアミン、さらに複数の塩基性窒素原子(アミノ基などの窒素原子を含む)を有するケイ素化合物(シランカップリング剤等)等が挙げられる。該ケイ素化合物としては、例えば2−〔N−(2−アミノエチル)アミノ〕エチルトリメトキシシラン、3−〔N−(2−アミノエチル)アミノ〕プロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 As a specific example of a polyamine compound, alkylene diamines, polyalkylene polyamines, etc. are mentioned, for example. Examples of the alkylene diamines include C2-10 alkylene diamines such as ethylene diamine, 1,2-propylene diamine, 1,3-propylene diamine, 1,4-butane diamine and 1,6-hexamethylene diamine. Examples of polyalkylene polyamines include tetraalkylene polyamines and silicon compounds (silane coupling agents etc.) having a plurality of basic nitrogen atoms (including nitrogen atoms such as amino groups). Examples of the silicon compound include 2- [N- (2-aminoethyl) amino] ethyltrimethoxysilane, 3- [N- (2-aminoethyl) amino] propyltriethoxysilane and the like.
ポリアミン化合物のアミン価は、100〜1900mgKOH/gが好ましく、150〜1900mgKOH/gがより好ましく、200〜1900mgKOH/gがさらに好ましく、200〜1700mgKOH/gが特に好ましく、300〜1500mgKOH/gが最も好ましい。ポリアミン化合物のアミン価が前記範囲の下限値以上であれば、水性ポリウレタン樹脂(A)のガスバリア性に優れる。ポリアミン化合物のアミン価が前記範囲の上限値以下であれば、水性ポリウレタン樹脂の水分散安定性に優れる。
ポリアミン化合物のアミン価は、以下の方法により測定される。
〔アミン価の測定方法〕
試料を0.5〜2g精秤する(試料量Sg)。精秤した試料に中性エタノール(BDG中性)30gを加え溶解させる。得られた溶液に指示薬としてブロモフェノールブルーを加え0.2mol/Lのエタノール性塩酸溶液(力価f)で滴定を行なう。溶液の色が緑から黄の間の色に変化した点を終点とし、このときの滴定量(AmL)を用い以下の計算式1を用いアミン価を求める。
計算式1:
アミン価=A×f×0.2×56.108/S〔mgKOH/g〕
The amine value of the polyamine compound is preferably 100 to 1900 mg KOH / g, more preferably 150 to 1900 mg KOH / g, still more preferably 200 to 1900 mg KOH / g, particularly preferably 200 to 1700 mg KOH / g, and most preferably 300 to 1500 mg KOH / g. . If the amine value of a polyamine compound is more than the lower limit of the said range, it is excellent in the gas barrier property of aqueous polyurethane resin (A). If the amine value of a polyamine compound is below the upper limit of the said range, it is excellent in the water dispersion stability of aqueous polyurethane resin.
The amine value of the polyamine compound is measured by the following method.
[Method of measuring amine value]
The sample is precisely weighed from 0.5 to 2 g (sample amount Sg). 30 g of neutral ethanol (BDG neutral) is added to the precisely weighed sample to dissolve it. Bromophenol blue is added to the obtained solution as an indicator, and titration is performed with 0.2 mol / L ethanolic hydrochloric acid solution (titer f). The end point is the point at which the color of the solution changes from green to yellow, and using this titration volume (AmL), the following formula 1 is used to determine the amine value.
Formula 1:
Amine value = A × f × 0.2 × 56.108 / S [mg KOH / g]
水性ポリウレタン樹脂(A)において、ポリアミン化合物の含有量は、酸基含有ポリウレタン樹脂の酸基と、ポリアミン化合物の塩基性窒素原子とのモル比(酸基/塩基性窒素原子)が10/1〜0.1/1となる量が好ましく、5/1〜0.2/1となる量がより好ましい。酸基/塩基性窒素原子が前記範囲であれば酸基含有ポリウレタンの酸基とポリアミン化合物の架橋反応が適切におこり、コーティング剤から形成される皮膜が、高湿度雰囲気下でも優れた酸素バリア性を発現する。 In the aqueous polyurethane resin (A), the content of the polyamine compound is such that the molar ratio of the acid group of the acid group-containing polyurethane resin to the basic nitrogen atom of the polyamine compound (acid group / basic nitrogen atom) is 10/1 to An amount of 0.1 / 1 is preferable, and an amount of 5/1 to 0.2 / 1 is more preferable. If the acid group / basic nitrogen atom is in the above range, the crosslinking reaction between the acid group of the acid group-containing polyurethane and the polyamine compound appropriately occurs, and the film formed from the coating agent has excellent oxygen barrier properties even under high humidity atmosphere Express.
水性ポリウレタン樹脂(A)を分散する水性媒体としては、水、水溶性または親水性有機溶剤、またはこれらの混合物が挙げられる。水性媒体は、通常、水または水を主成分として含むものである。水性媒体中の水の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
水溶性または親水性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;セロソルブ類;カルビトール類;アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。
水性媒体は、酸基を中和する中和剤(塩基)を含んでもよく、含まなくてもよい。通常は中和剤が含まれる。
The aqueous medium in which the aqueous polyurethane resin (A) is dispersed includes water, a water-soluble or hydrophilic organic solvent, or a mixture thereof. The aqueous medium usually contains water or water as a main component. 70 mass% or more is preferable, and, as for content of the water in an aqueous medium, 80 mass% or more is more preferable.
Examples of water-soluble or hydrophilic organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; cellosolves; carbitols; nitriles such as acetonitrile and the like It can be mentioned.
The aqueous medium may or may not contain a neutralizing agent (base) that neutralizes the acid group. Usually a neutralizing agent is included.
水性分散体において、分散粒子、すなわち水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径は、100nm以下であり、80nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nm以下であれば、透明性の高いガスバリア層を得ることができる。これは、コーティング剤を基材フィルムに塗工した際に形成される塗膜の表面の平滑性、ひいてはガスバリア層の表面の平滑性が高いことによると考えられる。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径の下限は、透明性の観点では特に限定されないが、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性、製造または入手の容易さ等の点では、10nm以上が好ましい。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径は、固形分濃度が0.03〜0.3質量%の状態で(水で希釈して)濃厚系粒径アナライザー(大塚電子社製 FPAR−10)にて計測される値である。
In the aqueous dispersion, the average particle diameter of the dispersed particles, that is, the aqueous polyurethane resin (A) is 100 nm or less, preferably 80 nm or less, and more preferably 50 nm or less. If the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is 100 nm or less, a highly transparent gas barrier layer can be obtained. This is considered to be due to the high smoothness of the surface of the coating film formed when the coating agent is applied to the substrate film and the high smoothness of the surface of the gas barrier layer.
The lower limit of the average particle size of the aqueous polyurethane resin (A) is not particularly limited from the viewpoint of transparency, but is 10 nm or more in terms of gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent and easiness of production or acquisition preferable.
The average particle size of the aqueous polyurethane resin (A) is a concentrated particle size analyzer (FPAR-10 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) in a solid content concentration of 0.03 to 0.3% by mass (diluted with water) Is the value to be measured.
水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体は、市販のものを用いてもよく、公知の製造方法により製造したものを用いてもよい。
水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体の製造方法は、特に限定されるものではなく、アセトン法、プレポリマー法など、通常のポリウレタン樹脂の水性化技術が用いられる。ウレタン化反応では、必要に応じてアミン系触媒、錫系触媒、鉛系触媒などのウレタン化触媒を用いてもよい。
例えば、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類等の不活性有機溶媒中において、ポリイソシアネート化合物と、ポリヒドロキシ酸と、必要に応じて、ポリオール成分および鎖伸長剤成分のうち少なくとも1つと、を反応させることにより、酸基含有ポリウレタン樹脂を調製できる。より具体的には、不活性有機溶媒(特に、親水性または水溶性の有機溶媒)中、ポリイソシアネート化合物と、ポリヒドロキシ酸と、ポリオール成分と、を反応させて、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを生成し、中和剤で中和して水性媒体に分散させた後、鎖伸長剤成分を添加して反応させ、有機溶媒を除去することにより、酸基含有ポリウレタン樹脂の水分散体を調製できる。
このようにして得られた酸基含有ポリウレタン樹脂の水分散体にポリアミン化合物を添加し、必要に応じて加熱することにより、水性ポリウレタン樹脂(A)の水分散体を調製できる。加熱する場合、加熱温度は、30〜60℃が好ましい。
A commercially available thing may be used for the aqueous dispersion of aqueous polyurethane resin (A), and what was manufactured by the well-known manufacturing method may be used for it.
The method for producing the aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin (A) is not particularly limited, and conventional aqueous polyurethane resin technology such as acetone method and prepolymer method may be used. In the urethanization reaction, if necessary, a urethanization catalyst such as an amine catalyst, a tin catalyst, or a lead catalyst may be used.
For example, in an inert organic solvent such as ketones such as acetone, ethers such as tetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile, and the like, a polyisocyanate compound and a polyhydroxy acid, if necessary, a polyol component and a chain extender component An acid group-containing polyurethane resin can be prepared by reacting at least one of the following: More specifically, a polyisocyanate compound, a polyhydroxy acid and a polyol component are reacted in an inert organic solvent (in particular, a hydrophilic or water-soluble organic solvent) to obtain an isocyanate group at the end. A polymer is formed, neutralized with a neutralizing agent and dispersed in an aqueous medium, and then a chain extender component is added and reacted, and an organic solvent is removed to obtain an aqueous dispersion of an acid group-containing polyurethane resin. It can be prepared.
The aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin (A) can be prepared by adding a polyamine compound to the aqueous dispersion of the acid group-containing polyurethane resin thus obtained and heating it as required. When heating, 30-60 degreeC of heating temperature is preferable.
「水溶性高分子(B)」
「水溶性高分子」とは、水に溶解可能な高分子を指す。ここでいう溶解とは、溶質である高分子が溶媒である水に分子鎖レベルで分散して均一系をなしている状態を指す。より詳しくは、高分子鎖の分子鎖間の分子間力にくらべ水分子との分子間力が強くなり高分子鎖の絡み合いが解かれ、水に均一に分散している状態を指す。
"Water-soluble polymer (B)"
"Water-soluble polymer" refers to a polymer that is soluble in water. The term "dissolution" as used herein refers to a state in which a polymer as a solute is dispersed in water as a solvent at the molecular chain level to form a homogeneous system. More specifically, it refers to a state in which the intermolecular force with water molecules is stronger than the intermolecular force between the molecular chains of the polymer chain, the entanglement of the polymer chains is broken, and the polymer is uniformly dispersed in water.
水溶性高分子(B)としては、後述する無機層状鉱物(C)の単位結晶層間に侵入し、配位(インターカレーション)することが可能な化合物であれば特に限定されない。
水溶性高分子(B)の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコールおよびその誘導体等のポリビニルアルコール樹脂;ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸またはそのエステル、塩類およびそれらの共重合体、ポリヒドロキシエチルメタクリレートおよびその共重合体等のビニル系重合体;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体;酸化でんぷん、エーテル化でんぷん、デキストリン等のでんぷん類;スルホイソフタル酸などの極性基を含有する共重合ポリエステル;ウレタン系高分子、または、これらの各種重合体のカルボキシル基などが変性した官能基変性重合体などが挙げられる。
水溶性高分子(B)は、皮膜凝集強度を考慮すると、重合度が200以上であることが好ましい。
The water-soluble polymer (B) is not particularly limited as long as it is a compound capable of penetrating into unit crystal layers of the later-described inorganic layered mineral (C) to be coordinated (intercalated).
Specific examples of the water-soluble polymer (B) include, for example, polyvinyl alcohol resins such as polyvinyl alcohol and derivatives thereof; polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polymethacrylic acid or esters thereof, salts and copolymers thereof, polyhydroxyl Vinyl polymers such as ethyl methacrylate and copolymers thereof; Cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose; starches such as oxidized starch, etherified starch and dextrin; copolyesters containing polar groups such as sulfoisophthalic acid A urethane type polymer, or a functional group-modified polymer in which the carboxyl group of these various polymers is modified, and the like.
The water-soluble polymer (B) preferably has a degree of polymerization of 200 or more in consideration of the film cohesive strength.
コーティング剤に含まれる水溶性高分子(B)は1種でもよく2種以上でもよい。
水溶性高分子(B)は、少なくとも、ポリビニルアルコール系重合体およびその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリビニルアルコール樹脂を含むことが好ましく、鹸化度が95%以上かつ重合度が300以上のポリビニルアルコール樹脂を含むことが特に好ましい。ポリビニルアルコール樹脂の重合度は、300〜2400が好ましく、450〜2000が特に好ましい。
ポリビニルアルコール樹脂は、鹸化度や重合度が高い程、吸湿膨潤性が低くなる。ポリビニルアルコール樹脂の鹸化度が95%未満であったり重合度が300未満であったりすると、十分なガスバリア性が得られないおそれがある。一方、重合度が2000を超えると、コーティング剤の粘度が上がり、他の成分と均一に混合することが難しく、ガスバリア性や密着強度の低下といった不具合を招くおそれがある。
The water-soluble polymer (B) contained in the coating agent may be one type or two or more types.
The water-soluble polymer (B) preferably contains at least one polyvinyl alcohol resin selected from the group consisting of polyvinyl alcohol polymers and derivatives thereof, and has a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 300 or more. It is particularly preferable to include a polyvinyl alcohol resin of 300-2400 are preferable and, as for the polymerization degree of polyvinyl alcohol resin, 450-2000 are especially preferable.
The higher the degree of saponification and the degree of polymerization, the lower the hygroscopic swelling property of the polyvinyl alcohol resin. If the degree of saponification of the polyvinyl alcohol resin is less than 95% or the degree of polymerization is less than 300, sufficient gas barrier properties may not be obtained. On the other hand, when the degree of polymerization exceeds 2000, the viscosity of the coating agent is increased, and it is difficult to uniformly mix it with other components, which may lead to problems such as a decrease in gas barrier properties and adhesion strength.
「無機層状鉱物(C)」
「無機層状鉱物」とは、極薄の単位結晶層が重なって1つの層状粒子を形成している無機化合物を指す。
無機層状鉱物(C)としては、水中で膨潤および/またはへき開する化合物が好ましく、これらの中でも特に、水への膨潤性を有する粘土化合物が好ましい。より具体的には、無機層状鉱物(C)は、極薄の単位結晶層間に水を配位し、吸収および/または膨潤する性質を有する粘土化合物であることが好ましい。かかる粘土化合物は、一般には、Si4+がO2−に対して配位して四面体構造を構成する層と、Al3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+などが、O2−およびOH−に対して配位して八面体構造を構成する層とが、1対1あるいは2対1で結合し、積み重なって層状構造を形成する化合物である。この粘土化合物は、天然の化合物であっても、合成された化合物であってもよい。
"Inorganic layered mineral (C)"
"Inorganic layered mineral" refers to an inorganic compound in which ultra-thin unit crystal layers overlap to form one layered particle.
As the inorganic layered mineral (C), compounds which swell and / or cleave in water are preferable, and among these, clay compounds having a water-swelling property are particularly preferable. More specifically, the inorganic layered mineral (C) is preferably a clay compound having a property of coordinating water between very thin unit crystal layers and absorbing and / or swelling. In general, such a clay compound is a layer in which Si 4+ coordinates to O 2− to form a tetrahedral structure, Al 3+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ and the like, O 2− and OH − And a layer forming an octahedral structure by being coordinated with each other are bonded in a one-to-one or two-to-one relationship to form a layered structure by stacking. This clay compound may be a natural compound or a synthesized compound.
無機層状鉱物(C)の代表的なものとしては、フィロケイ酸塩鉱物等の含水ケイ酸塩が挙げられ、例えば、ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト等のカオリナイト族粘土鉱物;アンチゴライト、クリソタイル等のアンチゴライト族粘土鉱物;モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト等のスメクタイト族粘土鉱物;バーミキュライト等のバーミキュライト族粘土鉱物;白雲母、金雲母、マーガライト、テトラシリリックマイカ、テニオライト等の雲母またはマイカ族粘土鉱物:等が挙げられる。これらの無機層状鉱物(C)は、1種単独で、または2種以上が組み合わせられて用いられる。
これらの無機層状鉱物(C)の中でも、モンモリロナイト等のスメクタイト族粘土鉱物、水膨潤性雲母等のマイカ族粘土鉱物が特に好ましい。
Representative examples of the inorganic layered mineral (C) include hydrous silicates such as phyllosilicate minerals, for example, kaolinite clay minerals such as halloysite, kaolinite, enderite, dickite and nacrite; Antigorite clay minerals such as gorite and chrysotile; Smectite clay minerals such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, sauconite and stevensite; vermiculite clay minerals such as vermiculite; muscovite, phlogopite, Examples of mica or mica group clay minerals such as margarite, tetrasilylic mica, teniolite and the like are listed. These inorganic layered minerals (C) are used singly or in combination of two or more.
Among these inorganic layered minerals (C), smectite clay minerals such as montmorillonite, and mica clay minerals such as water-swellable mica are particularly preferable.
無機層状鉱物(C)の大きさは、平均粒径が10μm以下で、厚さが500nm以下であることが好ましい。平均粒径、厚さがそれぞれ前記の上限値以下であれば、コーティング剤から形成されるガスバリア層中で無機層状鉱物(C)が均一に整列しやすくなり、ガスバリア性、膜凝集強度が高いものとなる。
無機層状鉱物(C)は、少なくとも、平均粒径が1〜10μmで、厚さが10〜100nmである水膨潤性合成雲母を含むことが特に好ましい。水膨潤性合成雲母は水性ポリウレタン樹脂(A)および水溶性高分子(B)との相溶性が高く、天然系の雲母に比べて不純物が少ない。そのため、無機層状鉱物(C)として水膨潤性合成雲母を用いると、不純物に由来するガスバリア性の低下や膜凝集力の低下を招きにくい。また、水膨潤性合成雲母は、結晶構造内にフッ素原子を有することから、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性の湿度依存性を低く抑えることにも寄与する。加えて、水膨潤性合成雲母は、他の水膨潤性の無機層状鉱物に比べて、高いアスペクト比を有することから、迷路効果がより効果的に働き、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が特に高く発現するのに寄与する。
The size of the inorganic layered mineral (C) is preferably 10 μm or less in average particle size and 500 nm or less in thickness. If the average particle size and thickness are each equal to or less than the above upper limit, the inorganic layered mineral (C) is easily aligned uniformly in the gas barrier layer formed from the coating agent, and the gas barrier property and the film cohesive strength are high It becomes.
The inorganic layered mineral (C) particularly preferably contains at least a water-swellable synthetic mica having an average particle diameter of 1 to 10 μm and a thickness of 10 to 100 nm. The water-swellable synthetic mica is highly compatible with the aqueous polyurethane resin (A) and the water-soluble polymer (B), and contains fewer impurities than natural mica. Therefore, when water-swellable synthetic mica is used as the inorganic layered mineral (C), it is difficult to cause a decrease in gas barrier properties and a decrease in film cohesion due to impurities. In addition, since water-swellable synthetic mica has a fluorine atom in the crystal structure, it also contributes to suppress the humidity dependency of the gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent to a low level. In addition, since water-swellable synthetic mica has a high aspect ratio compared to other water-swellable inorganic layered minerals, the maze effect works more effectively, and the gas barrier layer of the gas barrier layer formed from the coating agent Sex contributes especially to high expression.
本発明のコーティング剤は、必要に応じて、ガスバリア性や包装用材料としての強度を損なわない範囲で、各種の添加剤をさらに含んでもよい。
添加剤としては、例えば、ポリイソシアネート、カルボジイミド、エポキシ化合物、オキサゾリドン化合物、アジリジン系化合物などの反応性硬化剤、酸化防止剤、耐候剤、熱安定剤、滑剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤、フィラー、界面活性剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
The coating agent of the present invention may further contain various additives as needed, as long as the gas barrier properties and the strength as a packaging material are not impaired.
Additives include, for example, reactive curing agents such as polyisocyanates, carbodiimides, epoxy compounds, oxazolidone compounds, aziridine compounds, etc., antioxidants, weathering agents, heat stabilizers, lubricants, crystal nucleating agents, UV absorbers, plastics Agents, antistatic agents, colorants, fillers, surfactants, silane coupling agents and the like.
本発明のコーティング剤は、水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体に含まれる水性媒体に加えて、固形分濃度の調整等のために、水性媒体をさらに含んでもよい。水性媒体としては前記と同様のものが挙げられる。 The coating agent of the present invention may further contain an aqueous medium in addition to the aqueous medium contained in the aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin (A) to adjust the solid content concentration and the like. Examples of the aqueous medium include the same as described above.
「各成分の含有割合」
本発明のコーティング剤中、全固形分に対する水性ポリウレタン樹脂(A)の比率は、5〜60質量%であることが好ましく、5〜55質量%がより好ましく、5〜50質量%がさらに好ましく、5〜45質量%が特に好ましい。
水性ポリウレタン樹脂(A)の比率が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤の基材フィルムへの濡れ性、コーティング剤から形成されるガスバリア層の基材フィルムへの密着性が不十分になるおそれがある。水性ポリウレタン樹脂(A)の比率が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層に、時間経過に伴った膜凝集強度の低下やヘイズの悪化が生じるおそれがある。膜凝集強度が低下すると、ガスバリア層上に他の基材をラミネートしている場合に、ラミネート強度が低下する。
"Content ratio of each component"
In the coating agent of the present invention, the ratio of the aqueous polyurethane resin (A) to the total solid content is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 55% by mass, and still more preferably 5 to 50% by mass. 5 to 45% by mass is particularly preferred.
When the proportion of the aqueous polyurethane resin (A) is less than the lower limit of the above range, the wettability of the coating agent to the base film and the adhesion of the gas barrier layer formed from the coating agent to the base film are insufficient May be If the ratio of the aqueous polyurethane resin (A) exceeds the upper limit of the above range, the gas barrier layer formed of the coating agent may have a decrease in film cohesive strength and deterioration in haze with the passage of time. When the film cohesive strength is reduced, the laminate strength is reduced when another substrate is laminated on the gas barrier layer.
全固形分に対する水溶性高分子(B)の比率は、25〜80質量%であることが好ましく、30〜80質量%がより好ましく、30〜75質量%がさらに好ましく、35〜75質量%が特に好ましい。
水溶性高分子(B)の比率が前記範囲の下限値以上であれば、ラミネート強度の経時劣化の少なく、かつヘイズの低いガスバリア性フィルムとすることができる。これは、水溶性高分子(B)の比率を多くすることにより、無機層状鉱物(C)の単位結晶層間への配位(インターカレーション)割合を増やすことができるためと考えられる。
一方、水溶性高分子(B)の比率が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層に、時間経過に伴った膜凝集強度の低下やヘイズの悪化が生じるおそれがある。また、水溶性高分子(B)の比率が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤の基材フィルムへの濡れ性、コーティング剤から形成されるガスバリア層の基材フィルムへの密着性が不十分になるおそれがある。
The ratio of the water-soluble polymer (B) to the total solid content is preferably 25 to 80% by mass, more preferably 30 to 80% by mass, still more preferably 30 to 75% by mass, and 35 to 75% by mass Particularly preferred.
If the ratio of the water-soluble polymer (B) is equal to or more than the lower limit value of the above range, a gas barrier film with little deterioration in laminate strength with time and a low haze can be obtained. It is considered that this is because the ratio of coordination (intercalation) of the inorganic layered mineral (C) to the unit crystal layer can be increased by increasing the ratio of the water-soluble polymer (B).
On the other hand, if the ratio of the water-soluble polymer (B) is less than the lower limit value of the above range, the gas barrier layer formed of the coating agent may be deteriorated in film cohesive strength or deterioration of haze with time. is there. In addition, when the ratio of the water-soluble polymer (B) exceeds the upper limit of the above range, the wettability of the coating agent to the base film, and the adhesion of the gas barrier layer formed from the coating agent to the base film It may be insufficient.
全固形分に対する無機層状鉱物(C)の比率は、8〜20質量%であることが好ましく、8〜18質量%がより好ましく、10〜18質量%がさらに好ましく、10〜15質量%が特に好ましい。
無機層状鉱物(C)の比率が前記範囲の下限値未満であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層のガスバリア性が不十分になるおそれがある。無機層状鉱物(C)の比率が前記範囲の上限値超であると、コーティング剤から形成されるガスバリア層の透明性が不十分になるおそれがある。
The ratio of the inorganic layered mineral (C) to the total solid content is preferably 8 to 20% by mass, more preferably 8 to 18% by mass, still more preferably 10 to 18% by mass, and particularly preferably 10 to 15% by mass preferable.
If the ratio of the inorganic layered mineral (C) is less than the lower limit value of the above range, the gas barrier properties of the gas barrier layer formed from the coating agent may be insufficient. When the ratio of the inorganic layered mineral (C) is above the upper limit value of the above range, the transparency of the gas barrier layer formed from the coating agent may be insufficient.
コーティング剤中の水性ポリウレタン樹脂(A)と水溶性高分子(B)と無機層状鉱物(C)との合計の含有量(固形分)は、コーティング剤中の全固形分に対して、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。この合計の含有量が前記下限値以上であれば、本発明の効果がより優れる。上限は特に限定されず、100質量%であってもよい。 The total content (solid content) of the aqueous polyurethane resin (A), the water-soluble polymer (B) and the inorganic layered mineral (C) in the coating agent is 85 mass with respect to the total solid content in the coating agent % Or more is preferable, and 90% by mass or more is more preferable. If the total content is at least the lower limit value, the effect of the present invention is more excellent. The upper limit is not particularly limited, and may be 100% by mass.
コーティング剤は、23℃における粘度が10mPa・s〜80mPa・sであることが好ましく、10mPa・s〜50mPa・sであることがより好ましい。
粘度は、E型粘度計により測定される値である。
The coating agent preferably has a viscosity of 10 mPa · s to 80 mPa · s at 23 ° C., and more preferably 10 mPa · s to 50 mPa · s.
The viscosity is a value measured by an E-type viscometer.
本発明のコーティング剤は、水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体と、水溶性高分子(B)と、無機層状鉱物(C)と、必要に応じて添加剤、さらなる水性媒体等を混合することにより調製できる。各成分の混合順序は特に限定されない。
添加剤として反応性硬化剤を含む場合、反応性硬化剤は、基材フィルムへ塗工する直前に添加することが好ましい。
The coating agent of the present invention mixes the aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin (A), the water-soluble polymer (B), the inorganic layered mineral (C), and as necessary, the additive, the additional aqueous medium, etc. It can be prepared by The order of mixing of the components is not particularly limited.
When it contains a reactive curing agent as an additive, it is preferable to add the reactive curing agent just before applying to a substrate film.
「作用効果」
本発明のコーティング剤にあっては、酸基を有するポリウレタン樹脂およびポリアミン化合物とを含有する水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体と、水溶性高分子(B)と、無機層状鉱物(C)と、を含み、水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nm以下であるため、高湿度雰囲気下でも優れたガスバリア性を示し、また透明性の高いガスバリア層を形成できる。
"Operation effect"
In the coating agent of the present invention, an aqueous dispersion of an aqueous polyurethane resin (A) containing a polyurethane resin having an acid group and a polyamine compound, a water-soluble polymer (B), and an inorganic layered mineral (C) And since the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is 100 nm or less, it exhibits excellent gas barrier properties even under a high humidity atmosphere, and can form a highly gas barrier layer.
本発明のコーティング剤によれば、形成されるガスバリア層の透明性が高いことから、例えばヘイズが10%以下(さらには5%以下)のガスバリア性フィルムを得ることができる。ヘイズが10%以下であれば、これを包装用材料として用いたときに、内容物の認識が十分に可能である。
ヘイズは、下式で求められる値であり、JIS K 7361「プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第一部シングルビーム法・補償法」、JIS K 7136「プラスチック−透明材料のヘイズの求め方」に準じて測定される。
ヘイズ(曇度)=散乱光/全光線透過光×100(%)
According to the coating agent of the present invention, it is possible to obtain a gas barrier film having a haze of, for example, 10% or less (further, 5% or less) because the transparency of the formed gas barrier layer is high. If the haze is 10% or less, recognition of the contents is sufficiently possible when this is used as a packaging material.
The haze is a value determined by the following equation, and JIS K 7361 "Test method of total light transmittance of plastic-transparent material-first part single beam method / compensation method", JIS K 7136 "Haze of plastic-transparent material" It measures according to "how to obtain".
Haze (cloudiness) = scattered light / total light transmitted light × 100 (%)
<ガスバリア性フィルム>
本発明のガスバリア性フィルムは、プラスチック材料からなる基材フィルムと、前記基材フィルムの少なくとも一方の面に積層した、前記本発明のコーティング剤から形成されたガスバリア層と、を備えることを特徴とする。
<Gas barrier film>
The gas barrier film of the present invention comprises a base film made of a plastic material, and a gas barrier layer formed of the coating agent of the present invention laminated on at least one surface of the base film. Do.
基材フィルムを構成するプラスチック材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体などのポリC2−10オレフィンなどのオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン66の脂肪族系ポリアミド、ポリメタキシリレンアジパミドなどの芳香族ポリアミドなどのポリアミド系樹脂;ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのビニル系樹脂;ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルなどの(メタ)アクリル系単量体の単独または共重合体などのアクリル系樹脂;セロファン等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で、または2種以上が組み合わせられて用いられる。 As a plastic material which comprises a base film, For example, Olefin-based resins, such as poly C2-10 olefins, such as polyethylene, a polypropylene, a propylene ethylene copolymer, Polyester-based resins, such as a polyethylene terephthalate and a polybutylene terephthalate; Nylon 6 Aliphatic polyamides of nylon 66, polyamide-based resins such as aromatic polyamides such as polymethaxylylene adipamide; polystyrene, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer Etc .; acrylic resins such as homopolymers or copolymers of (meth) acrylic monomers such as polymethyl methacrylate and polyacrylonitrile; cellophane and the like. These resins may be used alone or in combination of two or more.
基材フィルムとしては、単一の樹脂で構成された単層フィルム、複数の樹脂を用いた単層または積層フィルム等が挙げられる。また、上記の樹脂を他の基材(金属、木材、紙、セラミックスなど)に積層した積層基材を用いてもよい。
基材フィルムとしては、ポリオレフィン系樹脂フィルム(特に、ポリプロピレンフィルム等)、ポリエステル系樹脂フィルム(特に、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム)、ポリアミド系樹脂フィルム(特に、ナイロンフィルム)等が好ましい。
As a base film, the single layer film comprised with single resin, the single layer or laminated film using several resin, etc. are mentioned. Moreover, you may use the lamination | stacking base material which laminated | stacked said resin on other base materials (a metal, wood, paper, ceramics etc.).
As a base film, polyolefin resin film (especially, polypropylene film etc.), polyester resin film (especially, polyethylene terephthalate resin film), polyamide resin film (especially, nylon film) etc. are preferable.
基材フィルムは、未延伸フィルムであってもよく、一軸または二軸延伸配向フィルムであってもよい。
基材フィルムは、コーティング剤から形成された皮膜が積層する面(コーティング剤が塗布される面)に、コーティング剤に対する濡れ性と、皮膜に対する接着強度とを向上させるために、コロナ処理、低温プラズマ処理等の表面処理が施されてもよい。
基材フィルムは、コーティング剤から形成された皮膜が積層する面に、アンカーコートまたはアンダーコート処理が施されてもよい。
The base film may be an unstretched film, or may be a uniaxially or biaxially oriented film.
The substrate film is corona treated, low temperature plasma, in order to improve the wettability to the coating agent and the adhesion strength to the coating on the surface on which the coating formed from the coating is laminated (the surface to which the coating agent is applied). Surface treatment such as treatment may be applied.
The base film may be subjected to anchor coating or undercoat treatment on the surface on which the film formed from the coating agent is to be laminated.
基材フィルムの厚さは、特に限定されるものではなく、包装材料としての適性や他の皮膜の積層適性を考慮しつつ、価格や用途によって適宜選択されるが、実用的には3μm〜200μmであり、好ましくは5μm〜120μmであり、より好ましくは10μm〜100μmである。 The thickness of the substrate film is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the price and application while taking into consideration the suitability as a packaging material and the lamination suitability of other films, but practically 3 μm to 200 μm And preferably 5 μm to 120 μm, more preferably 10 μm to 100 μm.
本発明のコーティング剤からなるガスバリア層は、基材フィルムの片面(一方の面)あるいは両面上に、本発明のコーティング剤を塗布してコーティング剤からなる塗膜を形成し、その塗膜を乾燥(水性媒体を除去)することにより形成できる。
コーティング剤の塗布方法としては、公知の湿式コーティング方法を用いることができる。湿式コーティング方法としては、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、ダイコート、スクリーン印刷、スプレーコートなどが挙げられる。
コーティング剤からなる塗膜を乾燥する方法としては、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等の公知の乾燥方法を用いることができる。
The gas barrier layer comprising the coating agent of the present invention is obtained by applying the coating agent of the present invention on one side (one side) or both sides of the substrate film to form a coating film comprising the coating agent, and drying the coating film It can be formed by (removing the aqueous medium).
As a method of applying the coating agent, a known wet coating method can be used. The wet coating method includes roll coating, gravure coating, reverse coating, die coating, screen printing, spray coating and the like.
As a method of drying the coating film made of the coating agent, known drying methods such as hot air drying, heat roll drying, infrared irradiation and the like can be used.
本発明のコーティング剤から形成されたガスバリア層の厚さは、要求されるガスバリア性に応じて設定されるが、0.1μm〜5μmであることが好ましく、0.2μm〜2μmであることがより好ましく、0.3μm〜1μmであることがさらに好ましい。ガスバリア層の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、十分なガスバリア性が得られやすい。ガスバリア層の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、均一な塗膜面を形成することが容易であり、また、乾燥負荷や製造コストを抑制できる。 The thickness of the gas barrier layer formed from the coating agent of the present invention is set according to the required gas barrier properties, but is preferably 0.1 μm to 5 μm, and more preferably 0.2 μm to 2 μm. Preferably, 0.3 μm to 1 μm is more preferable. If the thickness of the gas barrier layer is equal to or more than the lower limit value of the above range, sufficient gas barrier properties are easily obtained. If the thickness of the gas barrier layer is equal to or less than the upper limit value of the above range, it is easy to form a uniform coating film surface, and the drying load and the manufacturing cost can be suppressed.
本発明のガスバリア性フィルムは、必要に応じて、印刷層、アンカーコート層、オーバーコート層、遮光層、接着剤層、ヒートシール可能な熱融着層、その他の機能層等をさらに有していてもよい。
本発明のガスバリア性フィルムがヒートシール可能な熱融着層を有する場合、この熱融着層は、ガスバリア性フィルムの少なくとも一方の最表層に配置される。ガスバリア性フィルムが熱融着層を有することにより、ガスバリア性フィルムが、熱シールによって密封可能なものとなる。
熱融着層は、例えば、基材フィルムの片面または両面に本発明のコーティング剤により皮膜を形成して得られた積層体に、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリエーテル系等の公知の接着剤を用いて、公知のドライラミネート法、エクストルージョンラミネート法等により積層することができる。
The gas barrier film of the present invention further comprises, if necessary, a printing layer, an anchor coat layer, an overcoat layer, a light shielding layer, an adhesive layer, a heat sealable heat sealing layer, and other functional layers. May be
When the gas barrier film of the present invention has a heat sealable heat sealable layer, this heat seal layer is disposed on the outermost layer of at least one of the gas barrier films. When the gas barrier film has a heat fusion layer, the gas barrier film can be sealed by heat sealing.
For example, the heat-sealable layer may be a known adhesive such as polyurethane, polyester or polyether based on a laminate obtained by forming a film with the coating agent of the present invention on one side or both sides of a substrate film. It can be laminated by a known dry lamination method, extrusion lamination method or the like.
「作用効果」
本発明のガスバリア性フィルムにあっては、プラスチック材料からなる基材フィルムの少なくとも片面上に、本発明のコーティング剤から形成されたガスバリア層が積層している。このガスバリア層は、前述のように、高湿度雰囲気下でも優れたガスバリア性を示し、また、透明性が高い。
そのため、本発明のガスバリア性フィルムは、高湿度雰囲気下におけるガスバリア性に優れる。また、ガスバリア層の透明性が高いため、基材フィルムが透明である場合には、ガスバリア性フィルムが包装用材料として十分な、たとえばヘイズ値として10%以下の透明性を有し得る。また、ガスバリア層を介して、基材フィルムや、基材フィルムとガスバリア層との間に設けられる層(例えば印刷層)を視認することができる。
"Operation effect"
In the gas barrier film of the present invention, the gas barrier layer formed of the coating agent of the present invention is laminated on at least one side of a substrate film made of a plastic material. As described above, this gas barrier layer exhibits excellent gas barrier properties even in a high humidity atmosphere, and has high transparency.
Therefore, the gas barrier film of the present invention is excellent in gas barrier properties under a high humidity atmosphere. In addition, because the transparency of the gas barrier layer is high, when the base film is transparent, the gas barrier film may have sufficient transparency as a packaging material, for example, 10% or less as a haze value. Moreover, the base film and the layer (for example, printing layer) provided between the base film and the gas barrier layer can be visually recognized through the gas barrier layer.
したがって、本発明のガスバリア性フィルムを包装用材料として用いることにより、内容物の品質保持性を高めることができる。
本発明のガスバリア性フィルムは、様々な包装用材料として活用することができ、例えば、乾燥食品・菓子・パン・珍味などの湿気や酸素を嫌う食品、および、使い捨てカイロ、錠剤・粉末薬または湿布・貼付剤などの医薬品の包装材料として有用である。
また、本発明のガスバリア性フィルムは、高いガスバリア性と内容物の認識が可能な透明性を必要とされる包装分野に用いることができる。
Therefore, by using the gas barrier film of the present invention as a packaging material, the quality retention of the contents can be enhanced.
The gas barrier film of the present invention can be used as various packaging materials, for example, foods which are averse to moisture and oxygen such as dried foods, confections, breads and delicacies, and disposable cautery, tablets, powders or poultices・ It is useful as packaging material of medicines such as patch.
In addition, the gas barrier film of the present invention can be used in the packaging field where high gas barrier properties and transparency enabling recognition of the contents are required.
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の各例で用いた材料を以下に示す。
Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The materials used in each of the following examples are shown below.
<使用材料>
「酸基を有するポリウレタン樹脂とポリアミン化合物とを含有する水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体」
(A1):後述の製造例1で得た水性分散体(分散粒子の平均粒子径:56nm)。
(A2−1)〜(A2−3):三井化学社製の水性ポリウレタンディスパージョン「タケラック(登録商標)WPB−363」の、平均粒子径が異なるロット1〜3(分散粒子の平均粒子径:ロット1は72nm、ロット2は48nm、ロット3は108nm)。
(A3−1)〜(A3−3):三井化学社製の水性ポリウレタンディスパージョン「タケラックWPB−341」の、平均粒子径が異なるロット1〜3(分散粒子の平均粒子径:ロット1は81nm、ロット2は35nm、ロット3は121nm)。
<Material used>
"Aqueous dispersion of aqueous polyurethane resin (A) containing polyurethane resin having an acid group and a polyamine compound"
(A1): aqueous dispersion obtained in Production Example 1 described later (average particle diameter of dispersed particles: 56 nm).
(A2-1) to (A2-3): Lots 1 to 3 (average particle size of dispersed particles: different in average particle size of aqueous polyurethane dispersion "Takelac (registered trademark) WPB-363" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc .: Lot 1 72 nm, Lot 2 48 nm, Lot 3 108 nm).
(A3-1) to (A3-3): Lots 1 to 3 of the aqueous polyurethane dispersion "Takelac WPB-341" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., having different average particle sizes (average particle size of dispersed particles: Lot 1 is 81 nm , Lot 2 35 nm, lot 3 121 nm).
各水性分散体における分散粒子(水性ポリウレタン樹脂粒子)の平均粒子径は、以下の手順で測定した。
(平均粒子径)
水性分散体を水で100倍〜1000倍に希釈し、濃厚系粒径アナライザー(大塚電子社製 FPAR−1000)を用いて平均粒子径(nm)を測定した。
The average particle size of dispersed particles (aqueous polyurethane resin particles) in each aqueous dispersion was measured by the following procedure.
(Average particle size)
The aqueous dispersion was diluted 100 times to 1000 times with water, and the average particle size (nm) was measured using a concentrated particle size analyzer (FPAR-1000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
「水溶性高分子(B)」
(B1):鹸化度98〜99%、重合度500のポリビニルアルコール(商品名:ポバールPVA−105、クラレ社製)。
(B2):鹸化度98〜99%、重合度1700のポリビニルアルコール(商品名:ポバールPVA−117、クラレ社製)。
"Water-soluble polymer (B)"
(B1): polyvinyl alcohol having a degree of saponification of 98 to 99% and a degree of polymerization of 500 (trade name: POVAL PVA-105, manufactured by Kuraray Co., Ltd.).
(B2): polyvinyl alcohol having a degree of saponification of 98 to 99% and a degree of polymerization of 1700 (trade name: POVAL PVA-117, manufactured by Kuraray Co., Ltd.).
「無機層状鉱物(C)」
(C1):水膨潤性合成雲母(商品名:ソマシフ(登録商標)MEB−3、コープケミカル社製)。
(C2):モンモリロナイト(商品名:クニピア(登録商標)−F、クニミネ工業社製)。
"Inorganic layered mineral (C)"
(C1): Water-swellable synthetic mica (trade name: Somasifu (registered trademark) MEB-3, manufactured by Coop Chemical Co., Ltd.).
(C2): Montmorillonite (trade name: Kunipia (registered trademark) -F, manufactured by Kunimin Kogyo Co., Ltd.).
「硬化剤」
(D1):イソシアネート系硬化剤(商品名:タケネート(登録商標)WD−725、三井化学社製)。
"Hardener"
(D1): Isocyanate-based curing agent (trade name: Takenate (registered trademark) WD-725, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
「基材フィルム」
OPP:一方の面にコロナ放電処理が施された厚さ20μmの2軸延伸された界面活性剤添加ポリプロピレンフィルム(東セロ社製のU−1)。
PET:一方の面にコロナ放電処理が施された厚さ12μm二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製のP−60)。
"Base film"
OPP: A 20 μm-thick biaxially stretched surfactant-added polypropylene film (U-1 manufactured by Higashi Cello Co., Ltd.) having a corona discharge treatment on one side.
PET: 12 μm thick biaxially stretched polyethylene terephthalate film (P-60 manufactured by Toray Industries, Inc.), one side of which has been subjected to corona discharge treatment.
<製造例1>
メタキシリレンジイソシアネート(以下、「mXDI」と記載することがある。)を45.5g、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(以下、「水添XDI」と記載することがある。)を93.9g、エチレングリコール24.8g、ジメチロールプロピオン酸13.4gおよび溶剤としてメチルエチルケトン80.2gを混合し、窒素雰囲気下、70℃にて5時間反応させ、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマー溶液を調製した。
次いで、このカルボキシル基含有ウレタンプレポリマー溶液を、40℃にて、トリエチルアミン9.6gにより中和した。
中和したカルボキシル基含有ウレタンプレポリマー溶液を、ホモディスパーにより、水624.8gに分散させて、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール21.1gで鎖伸長反応を行い、メチルエチルケトンを留去することにより、固形分25質量%、平均粒径56nm、酸価26.9mgKOH/gの、酸基を有するポリウレタン樹脂の水性分散体を得た。
次いで、酸基を有するポリウレタン樹脂の水性分散体と、ポリアミン化合物としてγ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン(アミン価544mgKOH/g)とを、酸基と塩基性窒素原子のモル比が1/1となる比率で混合して、製造例1の水性ポリウレタン樹脂の水性分散体を得た。
<Production Example 1>
45.5 g of metaxylylene diisocyanate (hereinafter sometimes referred to as "mXDI"), and 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (hereinafter sometimes referred to as "hydrogenated XDI"). 93.9 g, 24.8 g of ethylene glycol, 13.4 g of dimethylol propionic acid and 80.2 g of methyl ethyl ketone as a solvent are mixed and reacted at 70 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere to prepare a carboxyl group-containing urethane prepolymer solution did.
Next, this carboxyl group-containing urethane prepolymer solution was neutralized at 40 ° C. with 9.6 g of triethylamine.
The neutralized carboxyl group-containing urethane prepolymer solution is dispersed in 624.8 g of water by homodispersion, and a chain elongation reaction is performed with 21.1 g of 2-[(2-aminoethyl) amino] ethanol to remove methyl ethyl ketone By removing, an aqueous dispersion of polyurethane resin having an acid group and having a solid content of 25% by mass, an average particle diameter of 56 nm, and an acid value of 26.9 mg KOH / g was obtained.
Subsequently, the molar ratio of an acid group and a basic nitrogen atom, and an aqueous dispersion of a polyurethane resin having an acid group and γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane (amine value 544 mg KOH / g) as a polyamine compound Were mixed at a ratio of 1/1 to obtain an aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin of Production Example 1.
<実施例1〜24、比較例1〜15>
まず、表1〜4に示す種類と配合比率(質量%)で、水性ポリウレタン樹脂(A)の水性分散体と水溶性高分子(B)と無機層状鉱物(C)を配合し、80℃にて加熱、混合した後、室温まで冷却し、全水性媒体溶媒中の10質量%がイソプロパノール、最終的な固形分濃度が9質量%となるように、イオン交換水とイソプロパノールで希釈した。得られた希釈物に、表1〜4に示す配合比率(質量%)で硬化剤を添加して、コーティング剤を調製した。ここで、配合比率は、全固形分に対する各成分の固形分での比率である。硬化剤の添加は、この後のコーティング剤の基材フィルムへの塗工の直前に行った。
Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 15
First, the aqueous dispersion of the aqueous polyurethane resin (A), the water-soluble polymer (B), and the inorganic layered mineral (C) are blended according to the type and blending ratio (mass%) shown in Tables 1 to 4, After heating and mixing, the mixture was cooled to room temperature, and diluted with deionized water and isopropanol so that 10% by mass of all aqueous medium solvents was isopropanol, and the final solid concentration was 9% by mass. A curing agent was added to the obtained diluted product at a blending ratio (% by mass) shown in Tables 1 to 4 to prepare a coating agent. Here, the blending ratio is the ratio of the solid content of each component to the total solid content. The addition of the curing agent took place immediately before the subsequent application of the coating to the substrate film.
得られたコーティング剤を、基材フィルムのコロナ処理面に、グラビアコート法により、乾燥後の膜厚が0.6μmになるよう塗布し、90℃のオーブンを10秒間通過させて乾燥してガスバリア層を形成し、実施例1〜24および比較例1〜15のガスバリア性フィルムを得た。各例で用いた基材フィルムを表1〜4に示す。 The obtained coating agent is coated on the corona-treated surface of the base film by a gravure coating method so that the film thickness after drying becomes 0.6 μm, and dried by passing through an oven at 90 ° C. for 10 seconds. The layer was formed and the gas-barrier film of Examples 1-24 and Comparative Examples 1-15 was obtained. The base film used in each example is shown in Tables 1-4.
<比較例16〜17>
基材フィルムのOPP、PETをそれぞれそのまま比較例16〜17のガスバリア性フィルムとした。
<Comparative Examples 16 to 17>
OPP of a base film and PET were respectively made into the gas-barrier film of Comparative Examples 16-17 as it was.
<評価>
(酸素透過度)
実施例1〜24、比較例1〜17のガスバリア性フィルムについて、酸素透過度測定装置(MOCON社製OXTRAN−2/20)を用いて、20℃、相対湿度80%の雰囲気下、酸素透過度(cm3/(m2・day・MPa))を測定した。結果を表1〜4に示す。
<Evaluation>
(Oxygen permeability)
With respect to the gas barrier films of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 17, the oxygen permeability is measured in an atmosphere at 20 ° C. and 80% relative humidity using an oxygen permeability measuring device (OXTRAN-2 / 20 manufactured by MOCON) (Cm 3 / (m 2 · day · MPa)) was measured. The results are shown in Tables 1 to 4.
(ヘイズ)
実施例1〜24、比較例1〜17のガスバリア性フィルムについて、ヘイズ測定器(日本電色工業社製NDH−2000)を用いてヘイズ(%)を測定した。結果を表1〜4に示す。
(Haze)
The haze (%) of the gas barrier films of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 17 was measured using a haze measuring device (NDH-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The results are shown in Tables 1 to 4.
表1〜4に記載の結果から、実施例1〜24のガスバリア性フィルムは、20℃、相対湿度80%RHの雰囲気下における酸素透過度の値が80cm3/(m2・day・MPa)以下と良好なガスバリア性が得られた。この値は、基材フィルム(比較例16、17)の酸素透過度に比べて大幅に低かった。また、実施例1〜24のガスバリア性フィルムは、ヘイズの値が10%以下と低く、透明性に優れていた。
一方、水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nmより大きいコーティング剤を用いた比較例1〜4では、酸素透過度の値は良好であったものの、ヘイズが10%以上となり、ガスバリア性フィルムの透明性が低かった。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nmより大きく、水溶性高分子(B)および無機層状鉱物(C)を含まないコーティング剤を用いた比較例5〜7では、ヘイズは10%以下であったものの、酸素透過度の値が200cm3/(m2・day・MPa)以上となり、高湿度下における良好なガスバリア性を得ることができなかった。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nmより大きく、水溶性高分子(B)を含まないコーティング剤を用いた比較例8〜9では、酸素透過度の値は良好であったものの、ヘイズが10%以上となり、ガスバリア性フィルムの透明性が低かった。
コーティング剤が水性ポリウレタン樹脂(A)を含まず、水溶性高分子(B)の配合比率が85%であるコーティング剤を用いた比較例10〜11では、ヘイズは10%以下であったものの、高湿度下における良好なガスバリア性を得ることができなかった。
比較例11よりも水溶性高分子(B)の配合比率を低く、無機層状鉱物(C)の配合比率を高くした比較例12では、酸素透過度の値は良好であったものの、ヘイズが10%以上となり、ガスバリア性フィルムの透明性が低かった。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nmより大きく、無機層状鉱物(C)の配合比率が5%であるコーティング剤を用いた比較例13では、ヘイズは10%以下であったものの、高湿度下における良好なガスバリア性を得ることができなかった。
水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が100nmより大きく、無機層状鉱物(C)の配合比率が25%または水溶性高分子(B)の配合比率が20%であるコーティング剤を用いた比較例14〜15では、酸素透過度の値は良好であったものの、ヘイズが10%以上となり、ガスバリア性フィルムの透明性が低かった。
From the results described in Tables 1 to 4, the gas barrier films of Examples 1 to 24 have an oxygen permeability of 80 cm 3 / (m 2 · day · MPa) in an atmosphere at 20 ° C and a relative humidity of 80% RH. The following good gas barrier properties were obtained. This value was significantly lower than the oxygen permeability of the base film (Comparative Examples 16 and 17). Moreover, the gas-barrier films of Examples 1 to 24 had a low haze value of 10% or less, and were excellent in transparency.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 in which the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is larger than 100 nm, the value of oxygen permeability is good, but the haze is 10% or more, and the gas barrier film Transparency was low.
In Comparative Examples 5 to 7 in which the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is larger than 100 nm and the coating agent containing no water-soluble polymer (B) and no inorganic layered mineral (C), the haze is 10% or less Although there was an oxygen permeability value of 200 cm 3 / (m 2 · day · MPa) or more, good gas barrier properties under high humidity could not be obtained.
In Comparative Examples 8 to 9 using a coating agent having an average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) larger than 100 nm and not containing the water-soluble polymer (B), although the value of oxygen permeability was good, 10% or more, and the transparency of the gas barrier film was low.
In Comparative Examples 10 to 11 in which the coating agent does not contain the aqueous polyurethane resin (A) and the compounding ratio of the water-soluble polymer (B) is 85%, the haze is 10% or less. Good gas barrier properties under high humidity could not be obtained.
In Comparative Example 12 in which the compounding ratio of the water-soluble polymer (B) was lower than in Comparative Example 11 and the compounding ratio of the inorganic layered mineral (C) was increased, the value of oxygen permeability was good, but the haze was 10 %, And the transparency of the gas barrier film was low.
In Comparative Example 13 using a coating agent in which the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is larger than 100 nm and the compounding ratio of the inorganic layered mineral (C) is 5%, the haze is 10% or less. It was not possible to obtain good gas barrier properties under humidity.
Comparative example using a coating agent in which the average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is larger than 100 nm, the blending ratio of the inorganic layered mineral (C) is 25%, or the blending ratio of the water-soluble polymer (B) is 20% In 14-15, although the value of the oxygen permeability was good, the haze was 10% or more, and the transparency of the gas barrier film was low.
Claims (4)
前記水性ポリウレタン樹脂(A)の平均粒子径が81nm以下であり、
前記水溶性高分子(B)が、鹸化度が95%以上かつ重合度が300〜2000のポリビニルアルコール樹脂であることを特徴とするコーティング剤。 An aqueous dispersion in which an aqueous polyurethane resin (A) containing an acid group-containing polyurethane resin and a polyamine compound is dispersed in an aqueous medium, a water-soluble polymer (B), and an inorganic layered mineral (C),
The average particle diameter of the aqueous polyurethane resin (A) is Ri der less 81 nm,
Coating said water-soluble polymer (B) is, the degree of saponification of 95% or more and a polymerization degree is characterized polyvinyl alcohol resin der Rukoto of 300 to 2000.
前記基材フィルムの少なくとも一方の面に積層した、請求項1または2に記載のコーティング剤から形成されたガスバリア層と、
を備えることを特徴とするガスバリア性フィルム。 A base film made of a plastic material,
A gas barrier layer formed of the coating agent according to claim 1 or 2, laminated on at least one surface of the base film.
A gas barrier film characterized by comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015087490A JP6524781B2 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Coating agent and gas barrier film |
PCT/JP2016/062593 WO2016171199A1 (en) | 2015-04-22 | 2016-04-21 | Coating agent and gas barrier film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015087490A JP6524781B2 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Coating agent and gas barrier film |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016204510A JP2016204510A (en) | 2016-12-08 |
JP6524781B2 true JP6524781B2 (en) | 2019-06-05 |
Family
ID=57143155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015087490A Active JP6524781B2 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Coating agent and gas barrier film |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6524781B2 (en) |
WO (1) | WO2016171199A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4205974A4 (en) * | 2020-08-31 | 2024-02-07 | Toppan Inc. | Gas barrier layered body, packaging material, packaging bag and tube container |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5466802B2 (en) * | 2004-10-18 | 2014-04-09 | 三井化学株式会社 | Water-based polyurethane resin and laminated film |
JP6326740B2 (en) * | 2013-08-28 | 2018-05-23 | 凸版印刷株式会社 | Water-based coating agent for gravure printing and gas barrier film |
JP2015044943A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 凸版印刷株式会社 | Aqueous coating agent for gravure printing and gas barrier film |
-
2015
- 2015-04-22 JP JP2015087490A patent/JP6524781B2/en active Active
-
2016
- 2016-04-21 WO PCT/JP2016/062593 patent/WO2016171199A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016171199A1 (en) | 2016-10-27 |
JP2016204510A (en) | 2016-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6191221B2 (en) | Water-based coating agent and gas barrier film | |
JP6326740B2 (en) | Water-based coating agent for gravure printing and gas barrier film | |
JP6176239B2 (en) | Gas barrier laminate | |
US9688449B2 (en) | Gas barrier film | |
JP6287064B2 (en) | Gas barrier film | |
JP6421415B2 (en) | UV blocking packaging material and UV blocking packaging bag using the same | |
US20180037769A1 (en) | Coating agent and gas barrier film | |
WO2015163450A1 (en) | Gas barrier film and gas barrier laminate | |
JP2015044943A (en) | Aqueous coating agent for gravure printing and gas barrier film | |
JP2017071693A (en) | Coating agent and gas barrier film | |
JP6524781B2 (en) | Coating agent and gas barrier film | |
US11780978B2 (en) | Gas barrier film | |
JP7230641B2 (en) | gas barrier film | |
CN111989218B (en) | Gas barrier film |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181030 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190402 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190422 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6524781 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |