JP6606165B2 - 積層フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、食品、医薬品、工業製品等の包装分野に用いられる積層フィルムに関する。詳しくは、被覆層、金属酸化物層、及び保護層を備えた積層フィルムであって、金属酸化物層の層間密着性を高めることができ、レトルト処理など殺菌処理を施しても良好なガスバリア性と密着性(ラミネート強度)を発現させうる積層フィルムに関する。
食品、医薬品等に用いられる包装材料は、蛋白質、油脂の酸化抑制、味、鮮度の保持、医薬品の効能維持のために、酸素や水蒸気などのガスを遮断する性質、すなわちガスバリア性を備えることが求められている。また、太陽電池や有機EL等の電子デバイスや電子部品等に使用されるガスバリア性材料は、食品等の包装材料以上に高いガスバリア性を必要とする。
従来、水蒸気や酸素などの各種ガスの遮断を必要とする食品用途においては、プラスチックからなる基材フィルムの表面に、アルミニウム等からなる金属薄膜、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の無機酸化物からなる無機薄膜を形成したガスバリア性積層体が、一般的に用いられている。中でも、酸化ケイ素や酸化アルミニウム、これらの混合物などの無機酸化物の薄膜(金属酸化物層)を形成したものは、透明であり内容物の確認が可能であることから、広く使用されている。
しかしながら、上記のガスバリア性積層体は、形成工程において局部的に高温となりやすいため、基材に損傷が生じたり、低分子量の部分あるいは可塑剤など添加剤の部分で分解や脱ガスなどが起こり、それに起因して金属酸化物層中に欠陥やピンホール等が発生し、ガスバリア性が低下したりする場合がある。さらに、印刷、ラミネート、製袋など包装材料の後加工の際に金属酸化物層がひび割れてクラックが発生し、ガスバリア性が低下するといった問題もあった。特に、印刷工程においては、インキ組成物中の着色料(顔料)の影響でガスバリア性が低下することが知られており、金属酸化物層へのダメージが一層大きくなる。金属酸化物層がダメージを受けると、食品用包装材料等のレトルト処理が施される用途においては、レトルト処理によってガスバリア性が大幅に低下したり、無機薄膜とそれに接する樹脂間の層間密着性が低下して内容物が漏れ出たりする問題があった。
無機薄膜を形成したガスバリア性積層体の欠点を改善する方法として、無機薄膜の上にさらにガスバリア性を有する層を設ける試みがなされている。例えば、メタキシリレン基含有ポリウレタンを無機薄膜上に積層する方法がある(たとえば特許文献1参照)。この方法では、金属酸化物層の欠点やガスバリア性が大きく改善される。
しかしながら、ボイルやレトルト処理など過酷な湿熱処理を行うと、バリア性やラミネート強度の劣化が起こる。ボイルやレトルト処理などの耐性を積層体に付与する例として、無機薄膜上に、水溶性高分子と無機層状化合物および金属アルコキシドあるいはその加水分解物をコートして、ゾルゲル法により無機薄膜上に無機層状化合物を含有する無機物と水溶性高分子との複合体を形成させる方法が提案されている。この方法によれば、レトルト処理後も優れた特性を示すが、コートに供する液の安定性が低いため、コートの開始時と終了時(例えば、工業的に流通するロールフィルムとした場合であればロール外周部分と内周部分)で特性が異なったり、フィルム幅方向における乾燥や熱処理の僅かな温度の違いにより特性が異なったり、製造時の環境により品質の違いが大きく生じる、といった問題を抱えていた。さらには、ゾルゲル法によりコートされた膜は柔軟性に乏しいため、フィルムに折り曲げや衝撃が加わると、ピンホールやクラックが発生しやすく、ガスバリア性が低下することがあるといった問題も指摘されている。
このような背景のもと、ゾルゲル反応などを伴わないコート法、すなわち樹脂を主体としコート時には架橋反応を伴う程度のコート法で、金属酸化物層上に樹脂層を形成させうる改良が望まれていた。このような改良がなされたガスバリア性積層体としては、無機薄膜上に特定の粒径およびアスペクト比の無機層状化合物を含有する樹脂層をコートしたガスバリア性積層体や、無機薄膜上にシランカップリング剤を含むバリア性樹脂をコートしたガスバリア性積層体が開示されている。
一方、無機薄膜を形成したガスバリア性積層体の劣化を改善する別の方法として、ポリエステル基材フィルムと例えば蒸着法により形成した金属酸化物層との間に、各種水性ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、またはポリウレタンとポリエステルの混合物からなる被覆層を設ける方法が提案されている(例えば特許文献2参照)。しかし、これらの被覆層では、ガスバリア性が不十分となる問題があった。
特許第4524463号公報 特開平2−50837号公報
上述したいずれの方法も、酸素や水蒸気などのガスバリア性及び耐レトルト性を全て満足することはできず、印刷加工を施した際にはガスバリア性を保持できないのが現状であった。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、基材フィルムの両面または片面に少なくとも被覆層を設けた積層フィルムにおいて、該被覆層が架橋剤とそれに反応しうる官能基を有するポリウレタン樹脂(B)の混合組成物であれば、被覆層の上に金属酸化物層を形成して積層フィルムとした際に、常態においては勿論のことレトルト処理を施した後にも、ガスバリア性に優れ、層間剥離が生じない良好な密着性を発現させることができることを見出した。さらに、前記金属酸化物層の上に、ポリウレタン樹脂(D)を含む保護層を設けることにより、ガスバリア性のよりいっそうの向上、印刷加工を施した際のガスバリア性低下の抑制が可能であることを見出し、本発明を完成した。
本発明のガスバリア性フィルムは、以下の態様を有する。
(1)ポリエステル基材フィルムの少なくとも片面に、被覆層、金属酸化物層、および保護層が、他の層を介して又は介さずにこの順に積層されており、前記被覆層はオキサゾリン基含有樹脂(A)およびポリウレタン樹脂(B)を含み、前記金属酸化物層は、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物からなり、前記保護層はポリウレタン樹脂(D)を含み、該ポリウレタン樹脂(D)中におけるメタキシリレン基含有量が20〜33質量%であり、シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり700〜1700mgであることを特徴とする、積層フィルム。
(2)酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C)を含む被覆層である前記(1)記載の積層フィルム。
(3)酸価10mgKOH/g以下のアクリル樹脂(E)を含む被覆層である前記(1)〜(2)のいずれかに記載の積層フィルム。
(4)前記被覆層中にポリウレタン樹脂(B)を15〜60質量%、オキサゾリン基含有樹脂(A)を30〜60質量%含む前記(1)〜(3)のいずれかに記載の積層フィルム。
本発明によれば、常態においては勿論のこと苛酷なレトルト処理を施した後にも、優れたガスバリア性(酸素や水蒸気に対するバリア性)を発揮し、また層間剥離が生じない良好なラミネート強度(密着性)を発現させうる積層フィルムを提供できる。
しかも、本発明にかかる積層フィルムは、印刷加工を施した際にも、金属酸化物層がダメージを受けることなく、ガスバリア性と意匠性等の印刷品質を両立できる。また、本発明にかかる積層フィルムは、容易に製造できるので経済性に優れ、さらに生産安定性に優れ、均質な特性が得られやすい。
その結果、本発明にかかる積層フィルムは、ガスバリア性、印刷適性が必要とされるボイル・レトルト処理工程を経る食品包装用フィルムとしても有用である。
本発明の積層フィルムは、ポリエステル基材フィルムの少なくとも片面に、被覆層、金属酸化物層、および保護層が、他の層を介して又は介さずにこの順に積層されてなる。以下、基材フィルムおよびこれに積層する各層について順に説明する。
[基材フィルム]
本発明で用いるポリエステル基材フィルムは、プラスチック基材フィルムであり、例えば、プラスチックを溶融押出しし、必要に応じ、長手方向及び/又は幅方向に延伸、冷却、熱固定を施したフィルムを用いることができる。ポリエステルは、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、及びポリエチレン−2,6−ナフタレートの少なくとも一つであることが耐熱性、寸法安定性、透明性の点で好ましく、特にポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンテレフタレートに他の成分を共重合した共重合体が好ましい。
基材フィルムとしては、機械強度、透明性など所望の目的や用途に応じて任意の膜厚のものを使用することができ、その膜厚は特に限定されないが、通常は5〜100μmであることが推奨され、包装材料として用いる場合は8〜60μmであることが望ましい。基材フィルムの透明度は、特に限定されるものではないが、透明性が求められる包装材料として使用する場合には、50%以上の光線透過率をもつものが望ましい。
基材フィルムは、1種のプラスチックからなる単層型フィルムであってもよいし、2種以上のプラスチックフィルムが積層された積層型フィルムであってもよい。積層型フィルムとする場合の積層体の種類、積層数、積層方法等は特に限定されず、目的に応じて公知の方法から任意に選択することができる。
また基材フィルムには、本発明の目的を損なわない限りにおいて、コロナ放電処理、グロー放電、火炎処理、表面粗面化処理等の表面処理が施されていてもよく、また、公知のアンカーコート処理、印刷、装飾等が施されてもよい。
[被覆層]
本発明において、前記被覆層は、オキサゾリン基含有樹脂(A)およびポリウレタン樹脂(B)を含む。好ましくは、前記被覆層は、オキサゾリン基含有樹脂(A)およびポリウレタン樹脂(B)を含む被覆層用樹脂組成物を塗布し、次いで少なくとも1方向に延伸して形成された被覆層である。これにより、ポリウレタン樹脂(B)の凝集力による被覆層のガスバリア性および密着性の向上が期待できる。さらにポリウレタン樹脂(B)中のカルボン酸基とオキサゾリン基含有樹脂(A)中のオキサゾリン基とが架橋反応することにより、常態は無論のこと、レトルト処理を施した際にも優れたガスバリア性およびラミネート強度を保持させることができる。これらの効果を有するためには、被覆層には、オキサゾリン基含有樹脂(A)が30〜60質量%含まれていることが好ましい。より好ましくは35〜55質量%、さらに好ましくは40〜50質量%である。また、被覆層には、ポリウレタン樹脂(B)が15〜60質量%含まれていることが好ましい。より好ましくは20〜55質量%、さらに好ましくは25〜50質量%であり、特に好ましくは30〜50質量部である。
次に、被覆層を形成する被覆層用樹脂組成物の構成成分について詳細に説明する。
(オキサゾリン基含有樹脂(A))
被覆層用樹脂組成物は、オキサゾリン基含有樹脂(A)を含有する。オキサゾリン基含有樹脂(A)としては、例えば、オキサゾリン基を有する重合性不飽和単量体を、必要に応じその他の重合性不飽和単量体とともに従来公知の方法(例えば溶液重合、乳化重合等)で共重合させることにより得られるオキサゾリン基を有する重合体等を挙げることができる。
オキサゾリン基を有する重合性不飽和単量体としては、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
その他の重合性不飽和単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸の炭素数1〜24個のアルキルまたはシクロアルキルエステル;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸の炭素数2〜8個のヒドロキシアルキルエステル;スチレン、ビニルトルエン等のビニル芳香族化合物;(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物;ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート;N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
本発明で用いられるオキサゾリン基含有樹脂(A)は、他樹脂との相溶性、濡れ性、架橋反応効率、被覆層の透明性等を向上させる観点から、水溶性樹脂であることが好ましい。オキサゾリン基含有樹脂(A)を水溶性樹脂とするためには、前記その他の重合性不飽和単量体として親水性単量体を含有させるのが好ましい。
親水性単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールのモノエステル化合物等のポリエチレングリコール鎖を有する単量体、2−アミノエチル(メタ)アクリレートおよびその塩、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、スチレンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中でも、水への溶解性の高いメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールのモノエステル化合物等のポリエチレングリコール鎖を有する単量体(導入するポリエチレングリコール鎖の分子量は、好ましくは150〜700、特に、耐水性の観点からは150〜200、他の樹脂との相溶性や被覆層の透明性の観点からは300〜700)が好ましい。
オキサゾリン基を有する重合性不飽和単量体及びその他の重合性不飽和単量体からなる共重合体において、オキサゾリン基を有する重合性不飽和単量体が占める組成モル比は、30〜70モル%であることが好ましく、40〜65モル%であることがより好ましい。
オキサゾリン基含有樹脂(A)は、そのオキサゾリン基含有量が5.1〜9.0mmol/gであることが好ましい。より好ましくは6.0〜8.0mmol/gの範囲内である。従来、オキサゾリン基含有樹脂(A)を被覆層に用いることに関し、オキサゾリン基が5.0mmol/g程度の樹脂の使用例は報告されているが、本発明では比較的オキサゾリン基量が多い樹脂を使用する。これは、オキサゾリン基量が多い樹脂を用いることにより、被覆層に架橋構造を形成させると同時に、被覆層中にオキサゾリン基を残存させることができ、その結果、レトルト処理時のガスバリア性・密着性の維持に寄与できる。
オキサゾリン基含有樹脂(A)の数平均分子量は、被覆層の柔軟性と凝集力を発現させるうえでは、20000〜50000の範囲内であることが好ましく、より好ましくは25000〜45000である。数平均分子量が20000未満であると、架橋構造をとった際の拘束力が大きくなることから、レトルト処理時における被覆層の柔軟性が十分に得られず、金属酸化物層への応力負荷が増大する虞がある。一方、数平均分子量が50000を超えると、被覆層の凝集力が十分でないことから、耐水性が低下する虞がある。
(ポリウレタン樹脂(B))
ポリウレタン樹脂(B)の酸価が25〜50mgKOH/gであることが好ましい。樹酸価がこの範囲より小さいと、架橋剤との反応点が少ないためにレトルト処理を施した際にガスバリア性およびラミネート強度が悪化する。また酸価がこの範囲より大きいと、安定したポリウレタン樹脂(B)を得ることが難しくなる。樹脂固形分の酸価は、より好ましくは27〜45mgKOH/g、さらに好ましくは30〜40mgKOH/g、特に好ましくは32〜40mgKOH/g、最も好ましくは35〜40mgKOH/gである。
本発明のポリウレタン樹脂(B)を含むディスパージョン(以下、ポリウレタン樹脂(B)含有ディスパージョンという)は、ポリウレタン樹脂(B)(水性ポリウレタン樹脂)を水分散させることにより得られる。ポリウレタン樹脂(B)は、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤との反応により得られる。イソシアネート基末端プレポリマーは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分との反応により得られる。
ポリイソシアネート成分としては、例えば、トリレンジイソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m−、p−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタンジイソシネート(4,4’−、2,4’−または2,2’−ジフェニルメタンジイソシネートもしくはその混合物)(MDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TMXDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(別名:ヘキサメチレンジイソシアネート)(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添キシリレンジイソシアネート(別名:ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン)(H6XDI)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(別名:イソホロンジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(別名:ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン)(4,4’−、2,4’−または2,2’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)これらのTrans,Trans−体、Trans,Cis−体、Cis,Cis−体、もしくはその混合物)(H12MDI)などが挙げられる。
これらのポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。ガスバリア性向上の観点から好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、脂環族ポリイソシアネートが挙げられ、キシリレンジイソシアネートを含むのが好ましい。
キシリレンジイソシアネート(XDI)としては、1,2−キシリレンジイソシアネート(o−XDI)、1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)、1,4−キシリレンジイソシアネート(p−XDI)が、構造異性体として挙げられる。
これらキシリレンジイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。キシリレンジイソシアネートとして、好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、より好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネートが挙げられる。
キシリレン基、特に1,3−キシリレン基(メタキシリレン基)を含有することにより、高いガスバリア性を発現できる。ポリウレタン樹脂(B)中のメタキシリレン基含有量は、25〜33質量%であることが好ましく、メタキシリレン基を上記範囲内にすることにより、ガスバリア性とポリウレタン樹脂(B)の安定性のバランスを良好に保つことができる。メタキシリレン基含有量は、より好ましくは27〜32質量%、さらに好ましくは29〜32質量%、特に好ましくは31〜32質量%である。
ポリオール成分は、必須成分として、炭素数2〜6のジオール、および、カルボキシル基含有ポリオールを含んでいる。
炭素数2〜6のジオールは、水酸基を2つ有する炭素数2〜6の有機化合物であって、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールなどの炭素数2〜6のアルカンジオール(炭素数2〜6のアルキレングリコール)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの炭素数2〜6のエーテルジオール、などが挙げられる。
これら炭素数2〜6のジオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
炭素数2〜6のジオールとして、好ましくは、炭素数2〜6のアルカンジオール、より好ましくは、エチレングリコールが挙げられる。
カルボキシル基含有ポリオールとしては、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸(別名:ジメチロールプロピオン酸)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのポリヒドロキシアルカン酸などが挙げられ、好ましくは、2,2−ジメチロールプロピオン酸が挙げられる。
また、ポリオール成分は、さらに、任意成分として、その他のポリオール化合物(上記した炭素数2〜6のジオール、カルボキシル基含有ポリオールを除く)を含有することもできる。
その他のポリオール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの3価以上の低分子量ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオールなどが挙げられる。
これらポリオール化合物(上記した炭素数2〜6のジオール、カルボキシル基含有ポリオールを除く)は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリヒドロキシアルカン酸は、上述のとおり、樹脂固形分の酸価が25〜50mgKOH/gとなるように配合することが好ましい。
そして、イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、上記各成分を、活性水素基(水酸基およびアミノ基)に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)において、1を超える割合、好ましくは、1.1〜10の割合で配合する。そして、バルク重合や溶液重合などの公知の重合方法、好ましくは、反応性および粘度の調整がより容易な溶液重合によって、上記各成分を反応させる。
バルク重合では、例えば、窒素雰囲気下、上記成分を配合して、反応温度75〜85℃で、1〜20時間程度反応させる。
溶液重合では、例えば、窒素雰囲気下、有機溶媒(溶剤)に、上記成分を配合して、反応温度20〜80℃で、1〜20時間程度反応させる。
有機溶媒としては、イソシアネート基に対して不活性で、かつ、親水性に富む、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アセトニトリルなどが挙げられる。
また、上記重合では、必要に応じて、例えば、アミン系、スズ系、鉛系などの反応触媒を添加してもよい。
また、例えば、アニオン性基が含まれている場合には、好ましくは、中和剤を添加して中和し、アニオン性基の塩を形成させる。
中和剤としては、慣用の塩基、例えば、有機塩基(例えば、第3級アミン類(トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの炭素数1〜4のトリアルキルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミンなど))、無機塩基(アンモニア、アルカリ金属水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)、アルカリ土類金属水酸化物(水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど))が挙げられる。これらの塩基は、単独使用または2種類以上併用できる。
中和剤は、アニオン性基1当量あたり、0.4当量以上、好ましくは、0.6当量以上の割合で添加し、また、例えば、1.2当量以下、好ましくは、1当量以下の割合で添加する。
このようにして得られるイソシアネート基末端プレポリマーは、その分子末端に、2つ以上の遊離のイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーであって、そのイソシアネート基の含有量(溶剤を除いた固形分換算のイソシアネート基含量)が、例えば、1.0質量%以上10質量%以下である。
次いで、この方法では、上記により得られたイソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを、例えば、水中で反応させ、ポリウレタン樹脂(B)含有ディスパージョンを得る。
鎖伸長剤としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、トリレンジアミン、1,3−または1,4−キシリレンジアミンもしくはその混合物、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(別名:イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,3−および1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、エチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン(水和物を含む)、2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール(別名:N−(2−アミノエチル)エタノールアミン)などが挙げられる。
これらのポリアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。ポリアミンとしては、好ましくは、アミノアルコールが挙げられる。
そして、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを水中で反応させるには、例えば、まず、水にイソシアネート基末端プレポリマーを添加することにより、イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させ、次いで、それに鎖伸長剤を添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを鎖伸長剤により鎖伸長する。
イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させるには、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して、水100〜1000質量部の割合において、水を攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーを添加する。
その後、鎖伸長剤を、イソシアネート基末端プレポリマーが水分散された水中に、攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基に対する鎖伸長剤の活性水素基(アミノ基および水酸基)の当量比(活性水素基/イソシアネート基)が、例えば、0.6〜1.2の割合となるように、滴下する。
鎖伸長剤は、滴下することで反応させ、滴下終了後は、さらに撹拌しつつ、例えば、常温にて反応を完結させる。反応完結までの反応時間は、例えば、0.1時間以上であり、また、例えば、10時間以下である。
得られるポリウレタン樹脂(B)含有ディスパージョンの固形分濃度は、例えば、10質量%以上、好ましくは、15質量%以上、より好ましくは、20質量%以上であり、また、例えば、60質量%以下、好ましくは、50質量%以下、より好ましくは、45質量%以下である。
(酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C))
前記被覆層には、被覆層の架橋密度を向上させるために、酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C)を含有させてもよい。樹脂中のカルボン酸基とオキサゾリン基とが部分的に架橋することで被覆層の凝集力が向上し、耐水性をより向上させることができる。樹脂組成としては、例えば、ポリエステル樹脂、オレフィン樹脂などが挙げられる。基材との接着性・柔軟性の面も考慮すると、ポリエステル樹脂がより好ましい。樹脂の酸価は30〜80mgKOH/gが好ましく、より好ましくは40〜75mgKOH/g、さらに好ましくは50mg〜70mgKOH/gである。酸価が30mgKOH/g未満であると、架橋による凝集力向上の効果が得られない虞がある。また、酸価が80mgKOH/gを超えると、架橋が進みすぎることによって被覆層の柔軟性が低下し、レトルト処理時の金属酸化物層への応力が増加する虞がある。
(アクリル樹脂(E))
前記被覆層には、被覆層の耐水性を向上させるために、アクリル樹脂(E)を含有させてもよい。アクリル樹脂としては、アルキルアクリレート及び/又はアルキルメタクリレート(以下、まとめて「アルキル(メタ)アクリレート」と称することがある)を主要な成分とするアクリル樹脂が用いられる。アクリル樹脂としては、具体的には、アルキル(メタ)アクリレート成分を通常40〜95モル%の含有割合で含み、共重合可能でかつ官能基を有するビニル単量体成分を通常5〜60モル%の含有割合で含む水溶性または水分散性の樹脂が挙げられる。アクリル樹脂におけるアルキル(メタ)アクリレートの含有割合を40モル%以上とすることにより、塗布性、塗膜の強度、耐ブロッキング性が特に良好になる。一方、アルキル(メタ)アクリレートの含有割合を95モル%以下とし、共重合成分として所定の官能基を有する化合物をアクリル樹脂に5モル%以上導入することにより、水溶化ないし水分散化を容易にするとともに、その状態を長期にわたり安定化することができ、その結果、被覆層と基材フィルムとの接着性や、被覆層内での反応による被覆層の強度、耐水性、耐薬品性などの改善を図ることができる。アルキル(メタ)アクリレートの含有割合の好ましい範囲は50〜90モル%であり、より好ましくは60〜85%である。
アルキル(メタ)アクリレートにおけるアルキル基としては、例えば、メチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
共重合可能でかつ官能基を有するビニル単量体における官能基としては、例えば、カルボキシル基、酸無水物基、スルホン酸基またはその塩、アミド基またはアルキロール化されたアミド基、アミノ基(置換アミノ基を含む)、アルキロール化されたアミノ基またはその塩、水酸基、エポキシ基などが挙げられ、特に、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基が好ましい。これらの官能基は、1種のみでもよいし2種以上であってもよい。
ビニル単量体として用いることのできる、カルボキシル基や酸無水物基を有する化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等のほか、これらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、さらには無水マレイン酸等も挙げられる。
ビニル単量体として用いることのできる、スルホン酸基またはその塩を有する化合物としては、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、これらスルホン酸の金属塩(ナトリウム等)やアンモニウム塩などが挙げられる。
ビニル単量体として用いることのできる、アミド基またはアルキロール化されたアミド基を有する化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、メチロール化アクリルアミド、メチロール化メタクリルアミド、ウレイドビニルエーテル、β−ウレイドイソブチルビニルエーテル、ウレイドエチルアクリレート等が挙げられる。
ビニル単量体として用いることのできる、アミノ基、アルキロール化されたアミノ基またはそれらの塩を有する化合物としては、例えば、ジエチルアミノエチルビニルエーテル 、2−アミノエチルビニルエーテル、3−アミノプロピルビニルエーテル、2−アミノブチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、およびこれらのアミノ基をメチロール化したものや、ハロゲン化アルキル、ジメチル硫酸、サルトン等により4級化したもの等が挙げられる。
ビニル単量体として用いることのできる、水酸基を有する化合物としては、例えば、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、β−ヒドロキシプロピルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレート、β−ヒドロキシビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート等が挙げられる。
ビニル単量体として用いることのできる、エポキシ基を有する化合物としては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
水性アクリル樹脂には、アルキル(メタ)アクリレートおよびビニル単量体として上述した官能基を有する化合物のほかに、例えば、アクリロニトリル、スチレン類、ブチルビニルエーテル、マレイン酸モノ又はジアルキルエステル、フマル酸モノ又はジアルキルエステル、イタコン酸モノ又はジアルキルエステル、メチルビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルトリメトキシシラン等を併用して含有させることもできる。
アクリル樹脂の酸価は10mgKOH/g以下であることが好ましい。より好ましくは8mgKOH/g以下、さらに好ましくは5mgKOH/g以下である。酸価が10mgKOH/g以下であると、樹脂自体が耐水性に優れるため、架橋せずとも被覆層の凝集力を向上させることができる。酸価が10mgKOH/gを超えると、架橋により被覆層の強度は向上するが、被覆層の柔軟性が低下し、レトルト処理時の金属酸化物層への応力が増加する虞がある。
前記被覆層が前記他の樹脂を含有する場合、該他の樹脂の含有割合は、全樹脂成分100質量%中、5〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜35質量%、さらに好ましくは15〜30質量%、特に好ましくは15〜25質量%、最も好ましくは15〜20質量%である。
なお、被覆層用樹脂組成物には、必要に応じて、本発明を損なわない範囲で、静電防止剤、滑り剤、アンチブロッキング剤などの公知の無機、有機の各種添加剤を含有させてもよい。
被覆層用樹脂組成物を塗布する際の塗布量は、特に限定されるものではないが、乾燥状態で0.015〜0.500g/m2となる範囲が好ましく、実用性の観点からは0.020〜0.300g/m2となる範囲がより好ましく、0.025〜0.300g/m2となる範囲が特に好ましく、0.050〜0.300g/m2となる範囲が特に好ましい。0.015g/m2未満であると、十分な密着性やガスバリア性、被膜形成性が得られにくくなり、0.500g/m2を超えるとコスト的に不利になる傾向がある。
被覆層の形成方法で好適な方法として、インラインコート法を挙げることができる。例えば基材フィルムを製造する工程で行うインラインコート法の場合、コート時の乾燥や熱処理の条件は、コート厚みや装置の条件にもよるが、コート後直ちに直角方向の延伸工程に送入し延伸工程の予熱ゾーンあるいは延伸ゾーンで乾燥させることが好ましく、そのような場合には通常50〜250℃程度の温度とすることが望ましい。
[金属酸化物層]
本発明の積層フィルムは、前記被覆層の上方に金属酸化物層が積層されている。薄膜層の柔軟性と緻密性を両立できる点から、金属酸化物層は、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物からなる薄膜である。この複合酸化物において、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの混合比は、金属分の質量比でAlが20〜70%の範囲であることが好ましい。Al濃度が20%未満であると、バリア性が低くなる場合があり、一方、70%を超えると、金属酸化物層が硬くなる傾向があり、印刷やラミネートといった二次加工の際に膜が破壊されてバリア性が低下する虞がある。なお、ここでいう酸化ケイ素とはSiOやSiO2等の各種珪素酸化物又はそれらの混合物であり、酸化アルミニウムとは、AlOやAl23等の各種アルミニウム酸化物又はそれらの混合物である。
金属酸化物層の膜厚は、通常1〜100nm、好ましくは5〜50nmである。金属酸化物層の膜厚が1nm未満であると、満足のいくガスバリア性が得られ難くなる場合があり、一方、100nmを超えて過度に厚くしても、それに相当するガスバリア性の向上効果は得られず、耐屈曲性や製造コストの点でかえって不利となる。
金属酸化物層を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸着法(PVD法)、あるいは化学蒸着法(CVD法)など、公知の蒸着法を適宜採用すればよい。以下、金属酸化物層を形成する典型的な方法を、酸化ケイ素・酸化アルミニウム系薄膜を例に説明する。例えば、真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原料としてSiO2とAl23の混合物、あるいはSiO2とAlの混合物等が好ましく用いられる。これら蒸着原料としては通常粒子が用いられるが、その際、各粒子の大きさは蒸着時の圧力が変化しない程度の大きさであることが望ましく、好ましい粒子径は1mm〜5mmである。加熱には、抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱などの方式を採用することができる。また、反応ガスとして酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を採用することも可能である。さらに、被蒸着体(蒸着に供する積層フィルム)にバイアスを印加したり、被蒸着体を加熱もしくは冷却するなど、成膜条件も任意に変更することができる。このような蒸着材料、反応ガス、被蒸着体のバイアス、加熱・冷却などは、スパッタリング法やCVD法を採用する場合にも同様に変更可能である。
[保護層]
本発明の積層フィルムは、前記金属酸化物層の上方に、以下に詳述する保護層用樹脂組成物から形成された保護層を有する。
金属酸化物層は完全に密な膜ではなく、微小な欠損部分が点在している。金属酸化物層上に後述する特定の保護層用樹脂組成物を塗工して保護層を形成することにより、金属酸化物層の欠損部分に保護層用樹脂組成物中の樹脂が浸透し、結果としてガスバリア性が安定するという効果が得られる。さらに、金属酸化物層を保護層で覆うことにより、印刷加工における擦れやズリから金属酸化物層を保護しうることは勿論のこと、インキ中の顔料から金属酸化物層を保護しバリア性を安定して維持することが可能になる。加えて、保護層そのものにもガスバリア性を持つ材料を使用することで、積層フィルムのガスバリア性能も大きく向上することになる。
保護層は、ポリウレタン樹脂(D)を含む。該ポリウレタン樹脂(D)中におけるメタキシリレン基含有量が20〜33質量%、シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり700〜1700mgである。メタキシリレン基含有量が20質量%以上であることにより、良好なガスバリア性が発現でき、また、シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり700〜1700mgの範囲にあることにより、耐水性と柔軟性、無機薄膜である金属酸化物層との密着性を有するものとなり、レトルト処理時における金属酸化物層への応力を緩和させ、劣化の抑制に寄与する。上記メタキシリレン基含有量は、より好ましくは23〜32質量%、さらに好ましくは25〜32質量%、特に好ましくは28〜32質量%である。
次に、保護層を形成する保護層用樹脂組成物の構成成分について詳細に説明する。
(ポリウレタン樹脂(D))
本発明のポリウレタン樹脂(D)を含むディスパージョン(以下、ポリウレタン樹脂(D)含有ディスパージョンという)は、ポリウレタン樹脂(水性ポリウレタン樹脂)を水分散させることにより得られ、ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤との反応により得られる。
イソシアネート基末端プレポリマーは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分との反応により得られる。
ポリイソシアネート成分は、必須成分として、キシリレンジイソシアネートを含んでいる。キシリレンジイソシアネート(XDI)としては、1,2−キシリレンジイソシアネート(o−XDI)、1,3−キシリレンジイソシアネート(m−XDI)、1,4−キシリレンジイソシアネート(p−XDI)が、構造異性体として挙げられる。
これらキシリレンジイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。キシリレンジイソシアネートとして、好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、より好ましくは、1,3−キシリレンジイソシアネートが挙げられる。
キシリレン基、特に1,3−キシリレン基(メタキシリレン基)を含有することにより、高いガスバリア性を発現できる。ポリウレタン樹脂(D)中におけるメタキシリレン基含有量は、上述のとおり、20〜33質量%であり、メタキシリレン基を上記範囲内にすることにより、ガスバリア性とポリウレタン樹脂(D)の安定性のバランスを良好に保つことができる。
また、ポリイソシアネート成分は、必要に応じて、その他のポリイソシアネートを含有することもできる。
その他のポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m−、p−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−、2,4’−または2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはその混合物)(MDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TMXDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(別名:ヘキサメチレンジイソシアネート)(HDI)、水添キシリレンジイソシアネート(別名:ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン)(H6XDI)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(別名:イソホロンジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(別名:ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン)(4,4’−、2,4’−または2,2’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)これらのTrans,Trans−体、Trans,Cis−体、Cis,Cis−体、もしくはその混合物)(H12MDI)などが挙げられる。
これらその他のポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。好ましくは、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートが挙げられ、より好ましくは、脂環族ポリイソシアネートが挙げられる。
ポリオール成分は、必須成分として、炭素数2〜6のジオール、および、カルボキシル基含有ポリオールを含んでいる。
炭素数2〜6のジオールは、水酸基を2つ有する炭素数2〜6の有機化合物であって、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールなどの炭素数2〜6のアルカンジオール(炭素数2〜6のアルキレングリコール)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの炭素数2〜6のエーテルジオール、などが挙げられる。
これら炭素数2〜6のジオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
炭素数2〜6のジオールとして、好ましくは、炭素数2〜6のアルカンジオール、より好ましくは、エチレングリコールが挙げられる。
カルボキシル基含有ポリオールとしては、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸(別名:ジメチロールプロピオン酸)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸などのポリヒドロキシアルカン酸などが挙げられ、好ましくは、2,2−ジメチロールプロピオン酸が挙げられる。
また、ポリオール成分は、さらに、任意成分として、その他のポリオール化合物(上記した炭素数2〜6のジオール、カルボキシル基含有ポリオールを除く)を含有することもできる。
その他のポリオール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの3価以上の低分子量ポリオール、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオールなどが挙げられる。
これらポリオール化合物(上記した炭素数2〜6のジオール、カルボキシル基含有ポリオールを除く)は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリヒドロキシアルカン酸は、好ましくは樹脂固形分の酸価が5〜40mgKOH/g、さらに好ましくは10〜30mgKOH/g、さらに好ましくは15〜25mgKOH/gとなるように配合する。
そして、イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、上記各成分を、活性水素基(水酸基およびアミノ基)に対するイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)において、1を超える割合、好ましくは、1.1〜10の割合で配合する。そして、バルク重合や溶液重合などの公知の重合方法、好ましくは、反応性および粘度の調整がより容易な溶液重合によって、上記各成分を反応させる。
バルク重合では、例えば、窒素雰囲気下、上記成分を配合して、反応温度75〜85℃で、1〜20時間程度反応させる。
溶液重合では、例えば、窒素雰囲気下、有機溶媒(溶剤)に、上記成分を配合して、反応温度20〜80℃で、1〜20時間程度反応させる。
有機溶媒としては、イソシアネート基に対して不活性で、かつ、親水性に富む、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アセトニトリルなどが挙げられる。
また、上記重合では、必要に応じて、例えば、アミン系、スズ系、鉛系などの反応触媒を添加してもよい。
また、例えば、アニオン性基が含まれている場合には、好ましくは、中和剤を添加して中和し、アニオン性基の塩を形成させる。
中和剤としては、慣用の塩基、例えば、有機塩基(例えば、第3級アミン類(トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの炭素数1〜4のトリアルキルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミンなど))、無機塩基(アンモニア、アルカリ金属水酸化物(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)、アルカリ土類金属水酸化物(水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど))が挙げられる。これらの塩基は、単独使用または2種類以上併用できる。
中和剤は、アニオン性基1当量あたり、0.4当量以上、好ましくは、0.6当量以上の割合で添加し、また、例えば、1.2当量以下、好ましくは、1当量以下の割合で添加する。
このようにして得られるイソシアネート基末端プレポリマーは、その分子末端に、2つ以上の遊離のイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーであって、そのイソシアネート基の含有量(溶剤を除いた固形分換算のイソシアネート基含量)が、例えば、1.0質量%以上10質量%以下である。
次いで、この方法では、上記により得られたイソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを、例えば、水中で反応させ、ポリウレタン樹脂(D)含有ディスパージョンを得る。
鎖伸長剤は、必須成分として、アミノ基を有するアルコキシシリル化合物を含有している。
アミノ基を有するアルコキシシリル化合物としては、例えば、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン(別名:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン)などが挙げられる。
これらアミノ基を有するアルコキシシリル化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、鎖伸長剤は、本発明の優れた効果を損なわない範囲で、任意成分として、その他のポリアミン(アミノ基を有するアルコキシシリル化合物を除くポリアミン)を含むことができる。
その他のポリアミンとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、1,3−または1,4−キシリレンジアミンもしくはその混合物、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(別名:イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,3−および1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよびそれらの混合物、エチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン(水和物を含む)、2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール(別名:N−(2−アミノエチル)エタノールアミン)、2−((2−アミノエチル)アミノ)−1−メチルプロパノール(別名:N−(2−アミノエチル)イソプロパノールアミン)などが挙げられる。
これらその他のポリアミンは、単独使用または2種類以上併用することができる。その他のポリアミンとして、好ましくは、アミノアルコールが挙げられる。
また、鎖伸長剤は、好ましくは、アミノ基を有するアルコキシシリル化合物と、アミノアルコールとからなる。
アミノ基を有するアルコキシシリル化合物の配合量は、樹脂固形分1kgに対しSi含有量として700〜1700mgとなる範囲が好ましく、より好ましくは900〜1500mg、さらに好ましくは1100〜1300mgである。
そして、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを水中で反応させるには、例えば、まず、水にイソシアネート基末端プレポリマーを添加することにより、イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させ、次いで、それに鎖伸長剤を添加して、イソシアネート基末端プレポリマーを鎖伸長剤により鎖伸長する。
イソシアネート基末端プレポリマーを水分散させるには、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して、水100〜1000質量部の割合において、水を攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーを添加する。
その後、鎖伸長剤を、イソシアネート基末端プレポリマーが水分散された水中に、攪拌下、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基に対する鎖伸長剤の活性水素基(アミノ基および水酸基)の当量比(活性水素基/イソシアネート基)が、例えば、0.6〜1.2の割合となるように、滴下する。
鎖伸長剤は、滴下することで反応させ、滴下終了後は、さらに撹拌しつつ、例えば、常温にて反応を完結させる。反応完結までの反応時間は、例えば、0.1時間以上であり、また、例えば、10時間以下である。
また、この方法では、必要に応じて、有機溶媒や水を除去することができ、さらには、水を添加して固形分濃度を調整することもできる。
得られるポリウレタン樹脂(D)含有ディスパージョンの固形分濃度は、例えば、10質量%以上、好ましくは、15質量%以上、より好ましくは、20質量%以上であり、また、例えば、60質量%以下、好ましくは、50質量%以下、より好ましくは、45質量%以下である。
保護層にシラノール基を導入する方法として、シランカップリング剤等を後添加する方法も知られている。ただ、この方法の場合、作業の煩雑さの増加や添加量の計量を間違う可能性がある。一方、ポリウレタンディスパージョン骨格に予めシラノール基を含有させておくことで、前述の煩雑さや間違いが防げる利点がある。
ポリウレタン樹脂(D)中の含有シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり700mg未満では架橋構造の形成が不十分となり、レトルト処理を行った際の樹脂自体の劣化が起こるため、レトルト処理後の密着性やガスバリア性の低下の原因となる。
また、含有シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり1700mgを超えると架橋構造が多くなりすぎるため、保護層の柔軟性が損なわれ、レトルト処理時における金属酸化物層の劣化や耐屈曲性の低下が起きる。さらに、未反応シラノール基量が増えるために、耐水性に弱くなり、レトルト処理を行った際の樹脂自体の劣化が起こることも考えられる。
保護層用樹脂組成物により保護層を形成する場合、前記ポリウレタン樹脂及びイオン交換水、水溶性有機溶剤からなる塗工液(塗布液)を用意し、塗布、乾燥すればよい。水溶性有機溶剤としては、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)などのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類等から選択させる単独または混合溶剤を使用することができ、塗膜加工および臭気の観点からはIPAが好ましい。
保護層用樹脂組成物の塗工方式は、フィルム表面に塗工して層を形成させる方法であれば特に限定されるものではない。例えば、グラビアコーティング、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、ダイコーティング等の通常のコーティング方法を採用することができる。
保護層用樹脂組成物を塗布する際の塗布量は、特に限定されるものではないが、乾燥状態で0.05〜1.0g/m2となる範囲が好ましく、実用性の観点からは0.10〜0.50g/m2となる範囲がより好ましい。0.05g/m2未満であると、十分な密着性やガスバリア性、保護効果が得られにくくなり、1.0g/m2以上ではコスト的に不利になる傾向がある。
保護層を形成する際には、保護層用樹脂組成物を塗布した後、加熱乾燥することが好ましく、その際の乾燥温度は110〜200℃が好ましく、より好ましくは130〜200℃、さらに好ましくは170〜200℃である。乾燥温度が100℃未満であると、保護層に乾燥不足が生じたり、保護層の架橋が進行せず、常態での密着性及びレトルト処理を施した際の保護層の耐水性が低下したりする虞がある。一方、乾燥温度が200℃を超えると、フィルムに熱がかかりすぎてしまいフィルムが脆くなったり、収縮して加工性が悪くなったりする虞がある。また、乾燥とは別に、追加の熱処理(例えば、150〜200℃)を加えることも、保護層の架橋を進行させるうえで、効果的である。
[その他の層]
本発明の積層フィルムには、上記基材フィルム、被覆層、金属酸化物層、保護層のほかに、必要に応じて、公知のガスバリア性を有する積層フィルムが備えている種々の層を設けることができる。
例えば、本発明の積層フィルムを包装材料として用いる場合には、シーラントと呼ばれるヒートシール性樹脂層を含むことが好ましい。ヒートシール性樹脂層は通常、金属酸化物層側に設けられるが、基材フィルムの外側(被覆層形成面の反対側の面)に設けることもある。ヒートシール性樹脂層の形成は、通常押出しラミネート法あるいはドライラミネート法によりなされる。ヒートシール性樹脂層を形成する熱可塑性重合体としては、シーラント接着性が十分に発現できるものであればよく、HDPE、LDPE、LLDPEなどのポリエチレン樹脂類、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体、アイオノマー樹脂等を使用できる。
さらに、本発明の積層フィルムには、金属酸化物層または基材フィルムとヒートシール性樹脂層との間またはその外側に、印刷層や他のプラスチック基材および/または紙基材を少なくとも1層以上積層していてもよい。
印刷層を形成する印刷インキとしては、水性および溶媒系の樹脂含有印刷インキが好ましく使用できる。ここで印刷インキに使用される樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂およびこれらの混合物が例示される。印刷インキには、帯電防止剤、光線遮断剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、フィラー、着色剤、安定剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤、耐ブロッキング剤、酸化防止剤などの公知の添加剤を含有させてもよい。印刷層を設けるための印刷方法としては、特に限定されず、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの公知の印刷方法が使用できる。印刷後の溶媒の乾燥には、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線乾燥など公知の乾燥方法が使用できる。
他方、他のプラスチック基材や紙基材としては、充分な積層体の剛性および強度を得る観点から、紙、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂および生分解性樹脂等が好ましく用いられる。また、機械的強度の優れたフィルムとする上では、二軸延伸ポリエステルフィルム、二軸延伸ナイロンフィルムなどの延伸フィルムが好ましい。
特に、本発明の積層フィルムを包装材料として用いる場合、金属酸化物層とヒートシール性樹脂層との間に、ピンホール性や突き刺し強度などの機械特性を向上させるため、ナイロンフィルムを積層することが好ましい。ここでナイロンの種類としては、通常、ナイロン6、ナイロン66、メタキシレンアジパミド等が用いられる。ナイロンフィルムの厚さは、通常10〜30μm、好ましくは15〜25μmである。ナイロンフィルムが10μmより薄いと、強度不足になる虞があり、一方、30μmを超えると、腰が強く加工に適さない場合がある。ナイロンフィルムとしては、縦横の各方向の延伸倍率が、通常2倍以上、好ましくは2.5〜4倍程度の二軸延伸フィルムが好ましい。
以上のような本発明の積層フィルムは、レトルト処理後のガスバリア性に優れ、層間密着性が高くラミネート強度に優れ、かつ印刷加工を施した際にも金属酸化物層がダメージを受けることなくガスバリア性と意匠性等の印刷品質を両立できる積層フィルムとなる。
本願は、2015年2月24日に出願された日本国特許出願第2015−033746号に基づく優先権の利益を主張するものである。2015年2月24日に出願された日本国特許出願第2015−033746号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
次に、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は当然以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味し、「部」は「質量部」を意味する。
本発明で用いた評価方法は以下の通りである。
<評価用ラミネート積層体Aの作製>
実施例、比較例で得られた積層体の上に、インキとしてファインスター(登録商標)R641AT白(東洋インキ社製)を用いて、グラビア印刷機により金属酸化物層上に印刷を行った。得られた印刷層の上に、ウレタン系2液硬化型接着剤(三井化学社製「タケラック(登録商標)A525S」と「タケネート(登録商標)A50」を13.5:1(質量比)の割合で配合)を用いてドライラミネート法により、厚さ15μmのナイロンフィルム(東洋紡株式会社製「N1100」)を貼り合わせ、次いで該ナイロンフィルムの上に、上記と同様のウレタン系2液硬化型接着剤を用いてドライラミネート法により、ヒートシール性樹脂層として厚さ70μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡株式会社製「P1147」)を貼り合わせ、40℃にて4日間エージングを施すことにより、評価用のラミネートガスバリア性積層体(以下「ラミネート積層体A」と称することもある)を得た。なお、ウレタン系2液硬化型接着剤で形成される接着剤層の乾燥後の厚みはいずれも約4μmであった。
<酸素透過度の評価方法>
上記で作製したラミネート積層体Aについて、JIS−K7126−2の電解センサー法(付属書A)に準じて、酸素透過度測定装置(MOCON社製「OX−TRAN 2/20」)を用い、温度23℃、湿度65%RHの雰囲気下で、常態での酸素透過度を測定した。なお、酸素透過度の測定は、ラミネート積層体の基材フィルム側からヒートシール性樹脂層側に酸素が透過する方向で行った。
他方、上記で作製したラミネート積層体Aに対して、温度130℃の加圧熱水中に保持するレトルト処理を30分間施した後、40℃で24時間乾燥し、得られたレトルト処理後のラミネート積層体について、上記と同様にして酸素透過度(レトルト処理後)を測定した。
<ラミネート強度の評価方法>
上記で作製したラミネート積層体Aを幅15mm、長さ200mmに切り出して試験片とし、温度23℃、相対湿度65%の条件下で、テンシロン万能材料試験機(東洋ボールドウイン社製「テンシロンUMT−II−500型」)を用いてラミネート強度(常態)を測定した。なお、ラミネート強度の測定は、引張速度を200mm/分とし、実施例および比較例で得られた各積層フィルムの金属酸化物層(積層フィルム層)とナイロンフィルム層との層間に水をつけて剥離角度90度で剥離させたときの強度を測定した。
他方、上記で作製したラミネート積層体Aに対して、温度130℃の加圧熱水中に保持するレトルト処理を30分間施した後、直ちに、得られたレトルト処理後のラミネート積層体から上記と同様にして試験片を切り出し、上記と同様にしてラミネート強度(レトルト処理後)を測定した。
<被覆層形成に用いた各材料の調製>
(オキサゾリン基含有樹脂(A−1))
オキサゾリン基含有樹脂(A−1)含有エマルジョンとして、市販のオキサゾリン基含有アクリレート10質量%エマルジョンである日本触媒(株)社製エポクロス(登録商標)WS300を用意した。本樹脂のオキサゾリン基量は7.7mmol/gであり、GPCにより測定した数平均分子量は40000であった。
(ポリウレタン樹脂(B−1))
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート138.99質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)24.22質量部、エチレングリコール27.16質量部、ジメチロールプロピオン酸20.92質量部、及び溶剤としてアセトン138.98質量部を混合し、窒素雰囲気下、55℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン15.46質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水841.20質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール23.24質量部と水92.97質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、アセトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径70nmのポリウレタン樹脂(B−1)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(B−1)の酸価(仕込み計算による)は35mgKOH/g、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は31質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(B−2))
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート136.17質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)23.73質量部、エチレングリコール23.78質量部、ジメチロールプロピオン酸23.91質量部、及び溶剤としてアセトン126.71質量部を混合し、窒素雰囲気下、55℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン17.67質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水809.55質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール24.73質量部と水98.94質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、アセトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径120nmのポリウレタン樹脂(B−2)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(B−2)の酸価(仕込み計算による)は40mgKOH/g、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は30質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(B−3))
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート141.91質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)24.73質量部、エチレングリコール28.37質量部、トリメチロールプロパン2.15質量部、ジメチロールプロピオン酸16.73質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン121.84質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン12.37質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水800.65質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール23.73質量部と水94.92質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径70nmのポリウレタン樹脂(B−3)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(B−3)の酸価(仕込み計算による)は28mgKOH/g、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は31質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(B−4))
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート111.92質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)19.50質量部、エチレングリコール11.25質量部、トリメチロールプロパン2.03質量部、数平均分子量400のポリプロピレングリコール54.36質量部、ジメチロールプロピオン酸18.53質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン113.92質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン13.70質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水793.96質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール18.72質量部と水74.86質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径50nmのポリウレタン樹脂(B−4)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(B−4)の酸価(仕込み計算による)は31mgKOH/g、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は25質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(B−5))
ポリウレタン樹脂(B−5)含有ディスパージョンとして、市販のポリエステルウレタン樹脂30質量%ディスパージョンである三井化学社製タケラック(登録商標)W605を用意した。このポリウレタン樹脂(B−5)の酸価(仕込み計算による)は25mgKOH/g、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は0質量%であった。
(酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C−1))
酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C)を含むエマルジョンとして、市販のポリエステル樹脂25質量%エマルジョンである互応化学社製プラスコート(登録商標)Z−730を用意した。本樹脂の酸価は50mgKOH/gであった。
(アクリル樹脂(E−1))
アクリル樹脂(E)含有エマルジョンとして、市販のアクリル酸エステル共重合体のエマルジョンである日本合成化学工業社製モビニール(登録商標)7980を用意した。本樹脂の酸価は4mgKOH/gであった。また、本樹脂におけるアルキル(メタ)アクリレートの含有割合は40モル%以上であった。
<保護層形成に用いた各材料の調整>
(ポリウレタン樹脂(D−1)の重合)
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート143.95質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)25.09質量部、エチレングリコール28.61質量部、トリメチロールプロパン5.50質量部、ジメチロールプロピオン酸12.37質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン120.97質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン9.14質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水794.97質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール22.96質量部と水91.84質量部を混合したアミン水溶液を添加し、次いで、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名;KBM−603、信越化学社製)2.38質量部と水9.50質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径70nmのポリウレタン樹脂(D−1)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(D−1)のSi含有量(仕込み計算による)は1200mg/1kg、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は32質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(D−2)の重合)
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート144.69質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)25.21質量部、エチレングリコール28.76質量部、トリメチロールプロパン5.53質量部、ジメチロールプロピオン酸12.43質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン121.59質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン9.19質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水799.00質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール24.19質量部と水96.78質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径70nmのポリウレタン樹脂(D−2)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(D−2)のSi含有量(仕込み計算による)は0mg/1kg、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は32質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(D−3)の重合)
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン)55.12質量部、トリエチレングリコール6.11質量部、数平均分子量2000のポリテトラメチレンエーテルグリコール162.75質量部、ジメチロールプロピオン酸8.19質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン102.15質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン6.18質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水783.15質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール7.49質量部と水29.97質量部を混合したアミン水溶液を添加し、次いで、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名;KBM−603、信越化学社製)4.16質量部と水16.63質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径60nmのポリウレタン樹脂(D−3)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(D−3)のSi含有量(仕込み計算による)は2100mg/1kg、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は0質量%であった。
(ポリウレタン樹脂(D−4)の重合)
撹拌機、ジムロート冷却器、窒素導入管、シリカゲル乾燥管、及び温度計を備えた4つ口フラスコに、メタキシリレンジイソシアネート112.93質量部、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)58.81質量部、エチレングリコール27.19質量部、トリメチロールプロパン5.22質量部、ジメチロールプロピオン酸12.38質量部、及び溶剤としてメチルエチルケトン121.52質量部を混合し、窒素雰囲気下、70℃で撹拌し、反応液が所定のアミン当量に達したことを確認した。次に、この反応液を35℃にまで降温した後、トリエチルアミン9.15質量部を添加し、ポリウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、高速攪拌可能なホモディスパーを備えた反応容器に、水797.80質量部を添加して、15℃に調整して、2000min-1で攪拌混合しながら、ポリウレタンプレポリマー溶液を添加して水分散させ、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタノール21.94質量部と水87.77質量部を混合したアミン水溶液を添加し、次いで、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名;KBM−603、信越化学社製)2.38質量部と水9.50質量部を混合したアミン水溶液を添加し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下で、メチルエチルケトンおよび水の一部を除去することにより、固形分25質量%、平均粒子径60nmのポリウレタン樹脂(D−4)含有ディスパージョンを得た。得られたポリウレタン樹脂(D−4)のSi含有量(仕込み計算による)は1200mg/1kg、メタキシリレン基含有量(仕込み計算による)は25質量%であった。
(実施例1)
(1)被覆層に用いる塗工液1の調整
下記の塗剤を混合し、塗工液1を作成した。ここでポリウレタン樹脂(B)、オキサゾリン基含有樹脂(A)およびポリエステル樹脂(C)の固形分換算の質量比は表1に示す通りである。
水 31.80質量%
イソプロパノール 25.00質量%
オキサゾリン基含有樹脂(A−1) 24.00質量%
ポリウレタン樹脂(B−1) 16.00質量%
ポリエステル樹脂(C−1) 3.20質量%
(2)保護層のコートに用いる塗工液2の調製
下記の塗剤を混合し、塗工液2を作成した。ここでポリウレタン樹脂(D)の固形分換算の質量比は表1に示す通りである。
水 46.00質量%
イソプロパノール 30.00質量%
ポリウレタン樹脂(D−1) 24.00質量%
(3)ポリエステル基材フィルムの製造および塗工液1のコート(被覆層の積層)
極限粘度0.62dl/g(30℃、フェノール/テトラクロロエタン=60/40)のポリエチレンテレフタレート樹脂を予備結晶化後、本乾燥し、Tダイを有する押出し機を用いて280℃で押出し、表面温度40℃のドラム上で急冷固化して無定形シートを得た。次に得られたシートを加熱ロールと冷却ロールの間で縦方向に100℃で4.0倍延伸を行った。そして、得られた一軸延伸フィルムの片面に、上記塗工液1をファウンテンバーコート法によりコートした。乾燥しつつテンターに導き、100℃で予熱、120℃で4.0倍横方向に延伸し、6%の横方向の弛緩を行いながら225℃で熱処理を行い、厚さ12μmの二軸延伸ポリエステルフィルムに0.100g/mの被覆層が形成された積層フィルムを得た。
(4)金属酸化物層の形成
上記(3)で得られたフィルムの被覆層形成面に、金属酸化物層として酸化ケイ素と酸化アルミニウムの複合酸化物層を、電子ビーム蒸着法により形成した。蒸着源としては、3mm〜5mm程度の粒子状のSiO(純度99.9%)およびA1(純度99.9%)を用いた。ここで複合酸化物層の組成は、SiO/A1(質量比)=60/40であった。またこのようにして得られたフィルム(金属酸化物層/被覆層含有フィルム)における金属酸化物層(SiO/A1複合酸化物層)の膜厚は13nmであった。このようにして被覆層および金属酸化物層を備えた蒸着フィルムを得た。
(5)蒸着フィルムへの塗工液2のコート(保護層の積層)
塗工液2をグラビアロールコート法によって(4)で得られた蒸着フィルムの金属酸化物層上に塗布し、180℃で乾燥させ、保護層を得た。乾燥後の塗布量は0.350g/m(Dry)であった。
以上のようにして、基材フィルムの上に被覆層/金属酸化物層/保護層を備えた積層フィルムを作製した。得られた積層フィルムについて、上記の通り、酸素透過度およびラミネート強度を評価した。結果を表2に示す。
(実施例2〜10、比較例1〜3)
被覆層形成用の塗工液を調製するにあたり、オキサゾリン基含有樹脂(A)、ポリウレタン樹脂(B)、水性ポリエステル樹脂(C)、およびアクリル樹脂(E)の種類および固形分換算の質量比が表1に示す通りとなるよう各材料を変更したこと(このとき、塗工液全量に占めるイソプロパノールの比率は、実施例1と同様、25.00質量%とした)、あるいは保護層形成用の塗工液を調製するにあたりポリウレタン樹脂(D)の種類を表1に示す通りとなるよう変更したこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを作製し、酸素透過度およびラミネート強度を評価した。結果を表2に示す。
Figure 0006606165
Figure 0006606165

Claims (4)

  1. ポリエステル基材フィルムの少なくとも片面に、被覆層、金属酸化物層、および保護層が、他の層を介して又は介さずにこの順に積層されており、
    前記被覆層はオキサゾリン基含有樹脂(A)およびポリウレタン樹脂(B)を含み、
    前記金属酸化物層は、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物からなり、
    前記保護層はポリウレタン樹脂(D)を含み、該ポリウレタン樹脂(D)中におけるメタキシリレン基含有量が20〜33質量%であり、シラノール基量がシラノール基に含まれるSi元素の量としてポリウレタン樹脂(D)を構成する樹脂1kg当たり700〜1700mgである
    ことを特徴とする積層フィルム。
  2. 酸価30mgKOH/g以上の樹脂(C)を含む被覆層である請求項1記載の積層フィルム。
  3. 酸価10mgKOH/g以下のアクリル樹脂(E)を含む被覆層である請求項1又は2に記載の積層フィルム。
  4. 前記被覆層中にポリウレタン樹脂(B)を15〜60質量%、オキサゾリン基含有樹脂(A)を30〜60質量%含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層フィルム。
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