JP7052202B2 - Water-based coating agent and gas barrier film using it - Google Patents
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Description
本発明は、水系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に関する。 The present invention relates to a water-based coating agent and a gas barrier film using the same.
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。 In the packaging materials used for packaging foods, pharmaceuticals, etc., water vapor, oxygen, and other gases that alter the contents enter in order to suppress deterioration and putrefaction of the contents and maintain their functions and properties. (Gas barrier property) is required. Therefore, conventionally, these packaging materials have been used to have a gas barrier layer.
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、上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1~5参照)。 Until now, 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. The gas barrier layer includes a metal foil made of a metal such as aluminum, a metal vapor deposition film, a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol and an ethylene-vinyl alcohol copolymer, a resin film made of a resin such as polyvinylidene chloride, and the above-mentioned water-soluble. A composite film of a sex polymer and an inorganic layered mineral or the like is used (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
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点や、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点や、使用後の廃棄時に、不燃物として処理する必要がある点等、種々の問題があった。また、ポリ塩化ビニリデンからなる樹脂膜は、湿度依存性のない良好なガスバリア性を示すものの、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りうる可能性があり、包装材料として用いることが嫌われる傾向にある。また、非塩素系の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、低湿度雰囲気では高いガスバリア性を示すものの、ガスバリア性に湿度依存性があり、湿度の上昇とともにガスバリア性が大きく低下する欠点があった。また、ポリ塩化ビニリデンおよび水溶性高分子以外の他の樹脂からなる樹脂膜は、ポリ塩化ビニリデンの樹脂膜や、低湿度雰囲気におけるポリビニルアルコールの樹脂膜と比較すると、ガスバリア性が劣っていた。また、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湿度依存性を改善することは可能である。しかしながら、湿度依存性を改善するために無機層状鉱物の配合比を上げるにつれて膜強度が減少する問題があった。また、一般的な水溶性高分子と無機層状鉱物との複合膜は、プラスチック基材との密着性が低く、実用的な密着強度を得るためにはプラスチック基材と複合膜との間に密着層を形成しなければいけない問題があった。 However, although the metal foil and the metal vapor-deposited film have excellent gas barrier properties, they are opaque, so that the contents cannot be confirmed, and because they are inferior in elasticity, cracks occur at a stretch of several percent, resulting in gas barrier properties. There are various problems such as a decrease in the amount of metal, and a point that it is necessary to treat it as a non-combustible material at the time of disposal after use. In addition, although the resin film made of polyvinylidene chloride exhibits good gas barrier properties that are not humidity-dependent, it contains chlorine and may be a source of harmful substances such as dioxins during disposal. , There is a tendency to dislike using it as a packaging material. A resin film made of a water-soluble polymer such as a non-chlorine polyvinyl alcohol or an ethylene-vinyl alcohol copolymer exhibits a high gas barrier property in a low humidity atmosphere, but has a humidity dependence on the gas barrier property, and the humidity is high. There was a drawback that the gas barrier property was greatly reduced with the increase. Further, the resin film made of a resin other than polyvinylidene chloride and a water-soluble polymer was inferior in gas barrier property as compared with the resin film of polyvinylidene chloride and the resin film of polyvinyl alcohol in a low humidity atmosphere. Further, the composite film of the water-soluble polymer and the inorganic layered mineral can improve the humidity dependence as compared with the resin film made of the water-soluble polymer. However, there is a problem that the film strength decreases as the compounding ratio of the inorganic layered mineral is increased in order to improve the humidity dependence. In addition, a composite film of a general water-soluble polymer and an inorganic layered mineral has low adhesion to a plastic base material, and in order to obtain practical adhesion strength, it adheres between the plastic base material and the composite film. There was a problem that layers had to be formed.
一方で、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体からなる皮膜はプラスチック基材との密着力及びガスバリア性を兼ね備えることが可能である(特許文献6~8参照)。しかしながら、単純にビニルアルコール-ビニルアミン共重合体のみからなる皮膜ではガスバリア性の湿度依存性が激しく、湿度の上昇とともにガスバリア性が大きく低下してしまう。これに対し、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体と特定の架橋剤とを反応させる技術も考案されているが、架橋に伴う粘度の上昇や、化学構造の変化があるため、塗工適性が低下する、可使時間が短くなる等の問題点がある。 On the other hand, the film made of a vinyl alcohol-vinyl amine copolymer can have both adhesion to a plastic substrate and gas barrier properties (see Patent Documents 6 to 8). However, in a film simply composed of a vinyl alcohol-vinyl amine copolymer, the humidity dependence of the gas barrier property is severe, and the gas barrier property is greatly reduced as the humidity rises. On the other hand, a technique for reacting a vinyl alcohol-vinylamine copolymer with a specific cross-linking agent has been devised, but the coating suitability is lowered due to the increase in viscosity and the change in the chemical structure due to the cross-linking. , There are problems such as shortened pot life.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高湿度雰囲気下においてもガスバリア性に優れるとともに、可使時間が長く、かつ、包装用材料として十分な密着強度や膜凝集強度を有するガスバリア膜を形成することができる水系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 has excellent gas barrier properties even in a high humidity atmosphere, has a long pot life, and has sufficient adhesion strength and film aggregation strength as a packaging material. It is an object of the present invention to provide a water-based coating agent capable of forming a gas barrier film and a gas barrier film using the same.
本発明は、基材と、基材の少なくとも片面に積層されたガスバリア膜とを備えるガスバリア性フィルムであって、ガスバリア膜は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを含み、ガスバリア膜に含まれる無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%以上であり、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の質量を無機層状鉱物(B)の質量で除した値が2/3以上であり、無機層状鉱物(B)が水膨潤性合成雲母を含むことを特徴とする。 The present invention is a gas barrier film comprising a substrate and a gas barrier film laminated on at least one surface of the substrate, wherein the gas barrier film is a vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and an inorganic layered mineral (B). The content of the inorganic layered mineral (B) contained in the gas barrier film is 5% by mass or more, and the mass of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) is divided by the mass of the inorganic layered mineral (B). The value is 2/3 or more, and the inorganic layered mineral (B) is characterized by containing a water-swellable synthetic mica .
また、ガスバリア膜に含まれる無機層状鉱物(B)の含有量が8質量%以上30質量%以下であることが好ましい。 Further, the content of the inorganic layered mineral (B) contained in the gas barrier membrane is preferably 8% by mass or more and 30% by mass or less.
また、ガスバリア膜は、さらにポリビニルアルコール(C)を含んでもよい。 Further, the gas barrier membrane may further contain polyvinyl alcohol (C).
また、本発明は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを含む水系コーティング剤であって、全固形分中に占める無機層状鉱物の含有量が5質量%以上であり、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の質量を無機層状鉱物(B)の質量で除した値が2/3以上であり、無機層状鉱物(B)が水膨潤性合成雲母を含むことを特徴とする。 Further, the present invention is a water-based coating agent containing a vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and an inorganic layered mineral (B), and the content of the inorganic layered mineral in the total solid content is 5% by mass or more. The value obtained by dividing the mass of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) by the mass of the inorganic layered mineral (B) is 2/3 or more, and the inorganic layered mineral (B) forms a water-swellable synthetic mica. It is characterized by including .
本発明によれば、高湿度雰囲気下においてもガスバリア性に優れるとともに、可使時間が長く、かつ、包装用材料として十分な密着強度や膜凝集強度を有するガスバリア膜を形成することができる水系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実現することができる。 According to the present invention, a water-based coating capable of forming a gas barrier film having excellent gas barrier properties even in a high humidity atmosphere, a long pot life, and sufficient adhesion strength and film aggregation strength as a packaging material. An agent and a gas barrier film using the agent can be realized.
以下、本発明の水系コーティング剤及びこれを用いたガスバリア性フィルムについて、実施形態を示して説明する。なお、以下に示す実施形態は、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, the water-based coating agent of the present invention and the gas barrier film using the same will be described with reference to embodiments. It should be noted that the embodiments shown below are specifically described in order to better understand the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
<水系コーティング剤>
本実施形態に係る水系コーティング剤は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを含む。
<Water-based coating agent>
The water-based coating agent according to the present embodiment contains a vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and an inorganic layered mineral (B).
「ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)」
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)は、典型的には以下の構造を有する。
"Vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A)"
The vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) typically has the following structure.
ここで、mは0モル%以上15モル%以下であり、nは50%以上99モル%以下であり、xは0モル%以上30モル%以下であり、yは1モル%以上50モル%以下である。ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)がアミノ基を含んでいることで、プラスチック基材への良好な密着性が発現する。
Here, m is 0 mol% or more and 15 mol% or less, n is 50% or more and 99 mol% or less, x is 0 mol% or more and 30 mol% or less, and y is 1 mol% or more and 50 mol% or less. It is as follows. Since the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) contains an amino group, good adhesion to a plastic substrate is exhibited.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の製造方法は特に限定されず、例えば特許第4385633号、特許第5669738号、特許第4640886号等にその製造方法が公開されている。 The method for producing the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) is not particularly limited, and for example, the production method is disclosed in Japanese Patent No. 4385633, Japanese Patent No. 5669738, Japanese Patent No. 4640886 and the like.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の製造は通常、N-ビニルアミド単位および酢酸ビニル単位から成る共重合体を、塩基性条件下で水に分散させながら加水分解することで行われる。N-ビニルアミド単位は、例えば、N-ビニルホルムアミド又はN-ビニルアセトアミドから得られる。製造工程中に、酢酸ビニル及びN-ビニルアミドは、少なくとも約70%以上、好ましくは約90%以上、より好ましく約95%以上の割合で加水分解される。得られる共重合体の重量平均分子量は種々の要因によって変化する。例えば、重量平均分子量は約80000より大きく、好ましくは約90000より大きい。 The vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) is usually produced by hydrolyzing a copolymer composed of N-vinylamide units and vinyl acetate units while dispersing it in water under basic conditions. The N-vinylamide unit is obtained from, for example, N-vinylformamide or N-vinylacetamide. During the manufacturing process, vinyl acetate and N-vinylamide are hydrolyzed at a rate of at least about 70% or more, preferably about 90% or more, more preferably about 95% or more. The weight average molecular weight of the obtained copolymer varies depending on various factors. For example, the weight average molecular weight is greater than about 80,000, preferably greater than about 90,000.
上記製造方法において、共重合体中のN-ビニルアミド単位および酢酸ビニル単位のモル比は、好ましくは3:97~40:60、さらに好ましくは5:95~25:75の範囲である。共重合体中のN-ビニルアミド単位のモル比の割合が3未満である場合、プラスチック基材との密着性に悪影響が生ずる。また、共重合体中のN-ビニルアミド単位のモル比の割合が40を超える場合、水液コーティング剤からなるガスバリア膜のガスバリア性が低下する。出発共重合体としては、得られる共重合体の所望の特性に悪影響がない限り、更に他の任意のモノマー単位を含有してもよい。他のモノマーの含有量は、全モノマー単位に対し30モル%以下である。 In the above production method, the molar ratio of the N-vinylamide unit and the vinyl acetate unit in the copolymer is preferably in the range of 3:97 to 40:60, more preferably 5:95 to 25:75. When the molar ratio of N-vinylamide units in the copolymer is less than 3, the adhesion to the plastic substrate is adversely affected. Further, when the ratio of the molar ratio of the N-vinylamide unit in the copolymer exceeds 40, the gas barrier property of the gas barrier film made of the water-liquid coating agent is lowered. The starting copolymer may further contain any other monomer unit as long as it does not adversely affect the desired properties of the obtained copolymer. The content of other monomers is 30 mol% or less with respect to all the monomer units.
加水分解は塩基性条件下で行われる。塩基性条件は苛性アルカリ等の強アルカリを添加することにより生起し得る。苛性アルカリとしては、例えば、苛性ソーダ及び苛性カリが挙げられる。アルカリの添加量は、全モノマー当量当たり、通常0.1当量以上10当量以下であり、好ましくは0.5当量以上5当量以下である。 Hydrolysis is carried out under basic conditions. Basic conditions can occur by adding a strong alkali such as caustic alkali. Examples of the caustic alkali include caustic soda and caustic potash. The amount of alkali added is usually 0.1 equivalent or more and 10 equivalent or less, preferably 0.5 equivalent or more and 5 equivalent or less, per total monomer equivalent.
加水分解の終了時に、反応混合物は、通常、スラリー状である。このスラリーを冷却し、固形分を適当な手段によって反応液から分離する。次いで、回収されたポリマーを洗浄して不純物を除去する。洗浄は、1)アルコール、2)20℃以下冷却水、および3)塩水から選択された少なくとも1種を含有する洗浄液を用いて行い、ポリマー中の不純物を除去する。 At the end of hydrolysis, the reaction mixture is usually slurry. The slurry is cooled and the solids are separated from the reaction by appropriate means. The recovered polymer is then washed to remove impurities. Cleaning is performed using a cleaning solution containing at least one selected from 1) alcohol, 2) cooling water at 20 ° C. or lower, and 3) salt water to remove impurities in the polymer.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)は種々の市販品を使用することもできる。例えば、三菱化学社から市販されるDIAFIXや、セキスイ・スペシャリティ・ケミカルズ社から市販されるUltiloc(登録商標)を使用することができる。 As the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A), various commercially available products can also be used. For example, DIAFIX commercially available from Mitsubishi Chemical Corporation and Ultrac (registered trademark) commercially available from Sekisui Specialty Chemicals Corporation can be used.
「無機層状鉱物(B)」
「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(B)は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体にさらなるガスバリア性を付与する目的で用いられる。無機層状鉱物(B)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、水への膨潤性を有する粘土化合物が特に好ましい。より具体的には、無機層状鉱物(B)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+等が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 (B)"
The "inorganic layered mineral" refers to an inorganic compound in which ultra-thin unit crystal layers are overlapped to form one layered particle. The inorganic layered mineral (B) is used for the purpose of imparting further gas barrier properties to the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer. As the inorganic layered mineral (B), a compound that swells and / or cleaves in water is preferable, and a clay compound having swellability to water is particularly preferable. More specifically, the inorganic layered mineral (B) is preferably a clay compound having the property of coordinating water between ultrathin unit crystal layers and absorbing and / or swelling. In general, such clay compounds have a layer in which Si 4+ coordinates with respect to O 2- to form a tetrahedral structure, and Al 3+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ and the like become O 2- and OH − . It is a compound in which layers that are coordinated to each other to form an octahedral structure are bonded in a one-to-one or two-to-one manner and are stacked to form a layered structure. This clay compound may be a natural compound or a synthesized compound.
無機層状鉱物(B)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(B)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(B)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好ましい。 Typical examples of the inorganic layered mineral (B) include hydrous silicates such as phyllosilicate minerals, and for example, kaolinite clay minerals such as halloysite, kaolinite, enderite, dikite, and naphthite; anti. Anti-Golite clay minerals such as golite and chrysotile; Smectite clay minerals such as montmorillonite, byderite, nontronite, saponite, hectrite, soconite and stibunsite; vermiculite clay minerals such as vermiculite; white mica, gold mica, Examples thereof include mica or mica-type clay minerals such as margarite, tetrasilic mica, and teniolite. These inorganic layered minerals (B) are used alone or in combination of two or more. Among these inorganic layered minerals (B), smectite group clay minerals such as montmorillonite and mica group clay minerals such as water-swellable mica are preferable.
無機層状鉱物(B)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、厚さがそれぞれ上記の上限値以下であれば、皮膜中で無機層状鉱物(B)が均一に整列しやすくなり、ガスバリア性及び膜凝集強度が高いものとなる。尚、無機層状鉱物(B)の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布計により測定される。また、無機層状鉱物(B)の厚さは、原子間力顕微鏡(AFM)により測定される。 The size of the inorganic layered mineral (B) is preferably such that the average particle size is 10 μm or less and the thickness is 500 nm or less. When the average particle size and the thickness are each equal to or less than the above upper limit values, the inorganic layered mineral (B) is likely to be uniformly aligned in the film, and the gas barrier property and the film cohesive strength are high. The average particle size of the inorganic layered mineral (B) is measured by a laser diffraction type particle size distribution meter. The thickness of the inorganic layered mineral (B) is measured by an atomic force microscope (AFM).
無機層状鉱物(B)は、少なくとも、水膨潤性合成雲母を含むことがより好ましく、平均粒径が1μm以上10μm以下で、厚さが10nm以上100nm以下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、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合(A)との親和性が高く、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(B)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、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜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、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜のガスバリア性が特に高く発現するのに寄与する。 The inorganic layered mineral (B) more preferably contains at least a water-swellable synthetic mica, and may contain a water-swellable synthetic mica having an average particle size of 1 μm or more and 10 μm or less and a thickness of 10 nm or more and 100 nm or less. Especially preferable. The water-swellable synthetic mica has a high affinity for the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and has less impurities than the natural mica. Therefore, when water-swellable synthetic mica is used as the inorganic layered mineral (B), it is unlikely that the gas barrier property and the film cohesive force due to impurities are lowered. Further, since the water-swellable synthetic mica has a fluorine atom in the crystal structure, it also contributes to suppressing the humidity dependence of the gas barrier property of the gas barrier film formed from the water-based coating agent to be low. In addition, the water-swellable synthetic mica has a higher aspect ratio than other water-swellable inorganic layered minerals, so that the maze effect works more effectively and the gas barrier film formed from the water-based coating agent. Contributes to the development of particularly high gas barrier properties.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の無機層状鉱物(B)に対する質量割合が40/60以上であり、かつ、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%以上でなければならない。ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の無機層状鉱物(B)に対する質量割合が40/60を下回ると、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)との相互作用が過剰に発現し、水系コーティング剤が急激に増粘し、塗工適性が失われる。また、プラスチック基材への密着性も失われる。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%を下回ると、無機層状鉱物(B)による迷路効果が弱まり、ガスバリア性が低下する。 The water-based coating agent containing the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and the inorganic layered mineral (B) as main constituents has a mass ratio of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) to the inorganic layered mineral (B). It must be 40/60 or more, and the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content must be 5% by mass or more. When the mass ratio of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) to the inorganic layered mineral (B) is less than 40/60, the interaction between the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and the inorganic layered mineral (B) occurs. It is overexpressed, the water-based coating agent rapidly thickens, and the coatability is lost. In addition, the adhesion to the plastic substrate is also lost. Further, when the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is less than 5% by mass, the maze effect of the inorganic layered mineral (B) is weakened and the gas barrier property is lowered.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が8質量%以上30質量%以下であることが好ましい。全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が8質量%以上であることで、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜のガスバリア性がより向上する。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が30%以下であることで、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜の凝集強度が向上し、他のフィルムと貼り合わせた際の剥離強度が向上する。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量は、10質量%以上27質量%以下であることがより好ましく、12質量%以上24質量%以下であることが特に好ましい。全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が12質量%以上24質量%以下であることで、水系コーティング剤の塗工適性がより良好であって、かつ、ガスバリア性及び凝集強度がより良好なガスバリア膜を得ることができる。 The water-based coating agent containing the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and the inorganic layered mineral (B) as main constituents has an inorganic layered mineral (B) content of 8% by mass or more in the total solid content of 30% by mass or more. It is preferably mass% or less. When the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 8% by mass or more, the gas barrier property of the gas barrier film formed from the water-based coating agent is further improved. Further, when the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 30% or less, the cohesive strength of the gas barrier film formed from the water-based coating agent is improved, and when the gas barrier film is bonded to another film, the cohesive strength is improved. Peeling strength is improved. Further, the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is more preferably 10% by mass or more and 27% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or more and 24% by mass or less. When the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 12% by mass or more and 24% by mass or less, the coating suitability of the water-based coating agent is better, and the gas barrier property and the cohesive strength are improved. Can obtain a better gas barrier film.
「ポリビニルアルコール(C)」
よりガスバリア性が良いガスバリア膜を形成するために、水系コーティング剤には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(C)を含むことが好ましい。ポリビニルアルコール系重合体の誘導体としては、例えばポリビニルアルコールの側鎖に単量体がグラフト重合したグラフト重合体等が挙げられる。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(C)を含むことが特に好ましい。ポリビニルアルコール(C)の重合度は、300以上2400以下が好ましく、450以上2000以下が特に好ましい。ポリビニルアルコール(C)は、鹸化度や重合度が高い程、吸湿膨潤性が低くなり高いガスバリア性を発揮する。ポリビニルアルコール(C)の鹸化度が95%未満では、十分なガスバリア性が得られないおそれがある。ポリビニルアルコール(C)の重合度が300未満では、ガスバリア性や皮膜凝集強度の低下を招くおそれがある。一方、ポリビニルアルコール(C)の重合度が2400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なるため、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。
"Polyvinyl alcohol (C)"
In order to form a gas barrier film having better gas barrier properties, it is preferable that the water-based coating agent contains at least one polyvinyl alcohol (C) selected from the group consisting of a polyvinyl alcohol-based polymer and a derivative thereof. Examples of the derivative of the polyvinyl alcohol-based polymer include a graft polymer in which a monomer is graft-polymerized on the side chain of polyvinyl alcohol. It is particularly preferable to contain polyvinyl alcohol (C) having a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 300 or more. The degree of polymerization of polyvinyl alcohol (C) is preferably 300 or more and 2400 or less, and particularly preferably 450 or more and 2000 or less. The higher the degree of saponification and the degree of polymerization of polyvinyl alcohol (C), the lower the hygroscopicity and swelling property, and the higher the gas barrier property. If the saponification degree of polyvinyl alcohol (C) is less than 95%, sufficient gas barrier properties may not be obtained. If the degree of polymerization of polyvinyl alcohol (C) is less than 300, the gas barrier property and the film cohesive strength may be lowered. On the other hand, if the degree of polymerization of polyvinyl alcohol (C) exceeds 2400, the viscosity of the coating agent increases and it becomes difficult to uniformly mix it with other components, which may lead to problems such as deterioration of gas barrier property and adhesion strength. be.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の無機層状鉱物(B)に対する質量割合が40/60以上であり、かつ、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%以上でなければならない。ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の無機層状鉱物(B)に対する質量割合が40/60を下回ると、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)との相互作用が過剰に発現し、水系コーティング剤が急激に増粘し、塗工適性が失われる。また、プラスチック基材への密着性も失われる。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%を下回ると、無機層状鉱物(B)による迷路効果が弱まり、ガスバリア性が低下する。 The aqueous coating agent containing the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A), the inorganic layered mineral (B) and the polyvinyl alcohol (C) as the main constituents is the inorganic layered mineral (A) of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A). The mass ratio to B) must be 40/60 or more, and the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content must be 5% by mass or more. When the mass ratio of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) to the inorganic layered mineral (B) is less than 40/60, the interaction between the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and the inorganic layered mineral (B) occurs. It is overexpressed, the water-based coating agent rapidly thickens, and the coatability is lost. In addition, the adhesion to the plastic substrate is also lost. Further, when the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is less than 5% by mass, the maze effect of the inorganic layered mineral (B) is weakened and the gas barrier property is lowered.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が8質量%以上30質量%以下であることが好ましい。全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が8質量%以上であることで、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜のガスバリア性がより向上する。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が30%以下であることで、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜の凝集強度が向上し、他のフィルムと貼り合わせた際の剥離強度が向上する。また、全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量は、10質量%以上27質量%以下であることがより好ましく、12質量%以上24質量%以下であることが特に好ましい。全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が12質量%以上24質量%以下であることで、可使時間が長く、ガスバリア性及び凝集強度が良好なガスバリア膜を得ることができる。 The water-based coating agent containing a vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A), an inorganic layered mineral (B) and polyvinyl alcohol (C) as main constituents contains the inorganic layered mineral (B) in the total solid content. Is preferably 8% by mass or more and 30% by mass or less. When the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 8% by mass or more, the gas barrier property of the gas barrier film formed from the water-based coating agent is further improved. Further, when the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 30% or less, the cohesive strength of the gas barrier film formed from the water-based coating agent is improved, and when the gas barrier film is bonded to another film, the cohesive strength is improved. Peeling strength is improved. Further, the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is more preferably 10% by mass or more and 27% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or more and 24% by mass or less. When the content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 12% by mass or more and 24% by mass or less, a gas barrier film having a long pot life and good gas barrier properties and cohesive strength can be obtained. ..
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、全固形分中に占めるポリビニルアルコール(C)の含有量が10質量%以上であることが好ましい。全固形分中に占めるポリビニルアルコール(C)の含有量が10質量%以上であることで、水系コーティング剤から形成されるガスバリア膜のガスバリア性はより良好になる。全固形分中に占めるポリビニルアルコール(C)の含有量は15質量%以上であることがさらに好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。 A water-based coating agent containing a vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A), an inorganic layered mineral (B), and polyvinyl alcohol (C) as main constituents has a polyvinyl alcohol (C) content in the total solid content. It is preferably 10% by mass or more. When the content of polyvinyl alcohol (C) in the total solid content is 10% by mass or more, the gas barrier property of the gas barrier film formed from the water-based coating agent becomes better. The content of polyvinyl alcohol (C) in the total solid content is more preferably 15% by mass or more, and particularly preferably 20% by mass or more.
ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)とを主たる構成成分として含む水系コーティング剤は、以下の条件を満たすものが特に好ましい。
・ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の無機層状鉱物(B)に対する質量割合が40/60以上である。
・全固形分中に占める無機層状鉱物(B)の含有量が12質量%以上24質量%以下である。
・全固形分中に占めるポリビニルアルコール(C)の含有量が20質量%以上である。
The water-based coating agent containing the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A), the inorganic layered mineral (B) and the polyvinyl alcohol (C) as main constituents is particularly preferably one that satisfies the following conditions.
-The mass ratio of the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) to the inorganic layered mineral (B) is 40/60 or more.
-The content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 12% by mass or more and 24% by mass or less.
-The content of polyvinyl alcohol (C) in the total solid content is 20% by mass or more.
全固形分中に占めるビニルアルコール/ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)との含有量の割合が上記の所定の範囲内であることで、可使時間が長く、ガスバリア性及び凝集強度が特に良好なガスバリア膜を得ることができる。 When the ratio of the content of the vinyl alcohol / vinylamine copolymer (A), the inorganic layered mineral (B) and the polyvinyl alcohol (C) in the total solid content is within the above-mentioned predetermined range, the pot life can be used. It is possible to obtain a gas barrier film having a long length and particularly good gas barrier property and cohesive strength.
上記した主成分に加えて、本実施形態に係る水系コーティング剤では必要に応じて種々の成分を加えることができる。例えば、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、消泡剤、シランカップリング剤、界面活性剤等の添加剤が挙げられる。 In addition to the above-mentioned main components, various components can be added as needed in the water-based coating agent according to the present embodiment. For example, addition of antioxidants, weather resistant agents, heat stabilizers, lubricants, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, plasticizers, antistatic agents, colorants, fillers, defoamers, silane coupling agents, surfactants, etc. Agents are mentioned.
<ガスバリア性フィルム>
本実施形態に係る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、基材フィルムの少なくとも片面に積層され、上述した水系コーティング剤から形成されたガスバリア膜と、を備えることを特徴とする。
<Gas barrier film>
The gas barrier film according to the present embodiment is characterized by comprising a base film made of a plastic material and a gas barrier film laminated on at least one surface of the base film and formed from the above-mentioned water-based coating agent.
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。 Examples of the plastic material constituting the base film include olefin resins such as polyC2-10 olefins such as polyethylene, polypropylene and propylene-ethylene copolymer; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; nylon 6. , Polyamide-based resins such as aliphatic polyamides of nylon 66 and aromatic polyamides such as polymethoxylylen adipamide; polystyrene, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyvinyl alcohols, ethylene-vinyl alcohol copolymers. Vinyl-based resins such as; acrylic resins such as polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile and other (meth) acrylic monomers alone or copolymers; 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。 Examples of the base film include a single-layer film composed of a single resin, a single-layer film using a plurality of resins, a laminated film, and the like. Further, a laminated base material obtained by laminating the above resin on another base material (metal, wood, paper, ceramics, etc.) may be used. As the base film, a polyolefin-based resin film (particularly, a polypropylene film or the like), a polyester-based resin film (particularly, a polyethylene terephthalate-based resin film), a polyamide-based resin film (particularly, a nylon film) or the like is 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。また、基材フィルムは、水系コーティング剤から形成されたガスバリア膜を積層する面(水系コーティング剤が塗布される面)に、水系コーティング剤に対する濡れ性と、ガスバリア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。また、基材フィルムは、水系コーティング剤から形成されたガスバリア膜を積層する面に、アンカーコート処理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 a uniaxial or biaxially stretched oriented film. Further, the base film is used to improve the wettability to the water-based coating agent and the adhesive strength to the gas barrier film on the surface on which the gas barrier film formed from the water-based coating agent is laminated (the surface to which the water-based coating agent is applied). May be subjected to surface treatment such as corona treatment and low temperature plasma treatment. Further, in the base film, the surface on which the gas barrier film formed from the water-based coating agent is laminated may be subjected to an anchor coating treatment or an undercoat treatment.
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積層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以上200μm以下であり、好ましくは5μm以上120μm以下であり、より好ましくは10μm以上100μm以下である。 The thickness of the base film is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the price and application while considering the suitability as a packaging material and the stacking suitability of other laminated films, but practically 3 μm or more. It is 200 μm or less, preferably 5 μm or more and 120 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
本実施形態に係るガスバリア性フィルムにおけるガスバリア膜は、基材フィルムの片面(一方の面)あるいは両面上に、本実施形態に係る水系コーティング剤を塗布して水系コーティング剤からなる塗膜を形成し、その塗膜を乾燥することにより形成することができる。 The gas barrier film in the gas barrier film according to the present embodiment is formed by applying the water-based coating agent according to the present embodiment on one side (one side) or both sides of the base film to form a coating film made of the water-based coating agent. , Can be formed by drying the coating film.
水系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。また、水系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。 As a method for applying the water-based coating agent, a known wet coating method can be used. Examples of the wet coating method include roll coating, gravure coating, reverse coating, die coating, screen printing, and spray coating. Further, as a method for drying the coating film made of a water-based coating agent, known drying methods such as hot air drying, hot roll drying, and infrared irradiation can be used.
本実施形態に係るガスバリア性フィルムにおけるガスバリア膜の厚さ、すなわち、水系コーティング剤からなる塗膜の乾燥後の厚さは、要求されるガスバリア性に応じて設定されるが、0.1μm以上5μm以下であることが好ましく、0.2μm以上2μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。水系コーティング剤からなるガスバリア膜の厚さが0.1μm以上であれば、十分なガスバリア性が得られやすい。水系コーティング剤から形成されたガスバリア膜の厚さが5μm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、かつ、乾燥負荷や製造コストを抑制できる。 The thickness of the gas barrier film in the gas barrier film according to the present embodiment, that is, the thickness of the coating film made of an aqueous coating agent after drying is set according to the required gas barrier property, but is 0.1 μm or more and 5 μm. It is preferably 0.2 μm or more and 2 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 1 μm or less. When the thickness of the gas barrier film made of the water-based coating agent is 0.1 μm or more, sufficient gas barrier properties can be easily obtained. When the thickness of the gas barrier film formed from the water-based coating agent is 5 μm or less, it is easy to form a uniform coating film surface, and the drying load and the manufacturing cost can be suppressed.
本実施形態に係る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。 The gas barrier film according to the present embodiment further includes a printing layer, an anchor coat layer, an overcoat layer, a light shielding layer, an adhesive layer, a heat-sealing heat-sealing layer, and other functional layers, if necessary. You may be doing it.
本実施形態に係る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面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を熱シールすることで内容物を密封することが可能となる。熱融着層は、例えば、本実施形態に係るガスバリア性フィルムの最表面に、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。 When the gas barrier film according to the present embodiment has a heat-sealing heat-sealing layer, the heat-sealing layer is arranged on the outermost surface layer of at least one surface of the gas barrier film. Since the gas barrier film has a heat-sealing layer, the contents can be sealed by heat-sealing the gas barrier film. For the heat-sealing layer, for example, a known dry laminating method or extrusion laminating method is used on the outermost surface of the gas barrier film according to the present embodiment, using known adhesives such as polyurethane-based, polyester-based, and polyether-based. It can be laminated by such as.
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 described in more detail with reference to 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.
<基材フィルム>
二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム:市販品(商品名:P-60、東レ社製、厚さ:12μm)。以下PETと記載する。
二軸延伸ポリプロピレンフィルム:市販品(商品名:PJ201、AJプラスト社製、厚さ:20μm)。以下OPPと記載する。
<Base film>
Biaxially stretched polyethylene terephthalate film: Commercial product (trade name: P-60, manufactured by Toray Industries, Inc., thickness: 12 μm). Hereinafter referred to as PET.
Biaxially stretched polypropylene film: Commercial product (trade name: PJ201, manufactured by AJ Plast, thickness: 20 μm). Hereinafter referred to as OPP.
<水系コーティング剤>
「ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)」
(A):セキスイ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のビニルアルコール-ビニルアミン共重合樹脂(商品名:Ultiloc(登録商標)5003)。
<Water-based coating agent>
"Vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A)"
(A): Vinyl alcohol-vinylamine copolymer resin manufactured by Sekisui Specialty Chemicals Co., Ltd. (trade name: Ultrac (registered trademark) 5003).
「無機層状鉱物(B)」
(B1):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)。
(B2):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)。
(B3):ナトリウムヘクトライト(商品名:NHTゾルB2、トピー工業社製)。
"Inorganic layered mineral (B)"
(B1): Water-swellable synthetic mica (trade name: Somasif (registered trademark) MEB-3, manufactured by CO-OP CHEMICAL CO., LTD.).
(B2): Montmorillonite (trade name: Kunipia (registered trademark) F, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.).
(B3): Sodium hectorite (trade name: NHT sol B2, manufactured by Topy Industries, Ltd.).
「ポリビニルアルコール(C)」
(C):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)。
"Polyvinyl alcohol (C)"
(C): Polyvinyl alcohol having a saponification degree of 98 to 99% and a polymerization degree of 500 (trade name: Poval PVA-105, manufactured by Kuraray Co., Ltd.).
<実施例1~13>
表1に示す種類及び配合比率(質量%)で、最終的な固形分濃度が6.0質量%となるように水系コーティング剤を作製した。まずビニルアルコール-ビニルアミン共重合樹脂(A)とポリビニルアルコール(C)とを所定量配合し、90℃にて1時間攪拌することで溶解した。その後液温を室温まで下げてから無機層状鉱物(B)を添加し、その後、全水性媒体中の10質量%がイソプロパノールとなるように、イソプロパノールで希釈した。これによって実施例1~13の水系コーティング剤をそれぞれ調製した。ここで、配合比率は、全固形分に対する各成分の固形分の比率であり、以下においても同様である。
<Examples 1 to 13>
A water-based coating agent was prepared so that the final solid content concentration was 6.0% by mass with the types and blending ratios (% by mass) shown in Table 1. First, a predetermined amount of vinyl alcohol-vinyl amine copolymer resin (A) and polyvinyl alcohol (C) were mixed and dissolved by stirring at 90 ° C. for 1 hour. Then, the liquid temperature was lowered to room temperature, the inorganic layered mineral (B) was added, and then diluted with isopropanol so that 10% by mass in the total aqueous medium became isopropanol. As a result, the water-based coating agents of Examples 1 to 13 were prepared respectively. Here, the blending ratio is the ratio of the solid content of each component to the total solid content, and the same applies to the following.
次に、実施例1~13の水系コーティング剤を用い、ガスバリア性フィルムを作製した。まず、グラビア印刷機を用いて、表1に示す基材フィルムのコロナ処理面に、作製した実施例1~13に係る水系コーティング剤を塗工し、塗膜を形成した。次に、この塗膜を乾燥させてガスバリア膜を形成し、実施例1~13に係るガスバリア性フィルムを得た。形成されたガスバリア膜の厚さは、電子顕微鏡によって確認測定したところ、いずれの例においても0.4μmであった。 Next, a gas barrier film was prepared using the water-based coating agents of Examples 1 to 13. First, using a gravure printing machine, the water-based coating agents according to Examples 1 to 13 produced were applied to the corona-treated surface of the base film shown in Table 1 to form a coating film. Next, this coating film was dried to form a gas barrier film, and the gas barrier film according to Examples 1 to 13 was obtained. The thickness of the formed gas barrier film was 0.4 μm in all cases when confirmed and measured by an electron microscope.
<比較例1~6>
表2に示す種類及び配合比率(質量%)で、最終的な固形分濃度が6.0質量%となるように水系コーティング剤を作製した。まずビニルアルコール-ビニルアミン共重合樹脂(A)とポリビニルアルコール(C)とを所定量配合し、90℃にて1時間攪拌することで溶解した。その後液温を室温まで下げてから無機層状鉱物(B)を添加し、その後、全水性媒体中の10質量%がイソプロパノールとなるように、イソプロパノールで希釈した。これによって比較例1~6の水系コーティング剤をそれぞれ調製した。
<Comparative Examples 1 to 6>
A water-based coating agent was prepared so that the final solid content concentration was 6.0% by mass with the types and blending ratios (% by mass) shown in Table 2. First, a predetermined amount of vinyl alcohol-vinyl amine copolymer resin (A) and polyvinyl alcohol (C) were mixed and dissolved by stirring at 90 ° C. for 1 hour. Then, the liquid temperature was lowered to room temperature, the inorganic layered mineral (B) was added, and then diluted with isopropanol so that 10% by mass in the total aqueous medium became isopropanol. As a result, the water-based coating agents of Comparative Examples 1 to 6 were prepared.
次に、比較例1~6の水系コーティング剤を用い、ガスバリア性フィルムを作製した。まず、グラビア印刷機を用いて、表2に示す基材フィルムのコロナ処理面に、作製した比較例1~6に係る水系コーティング剤を塗工し、塗膜を形成した。次に、この塗膜を乾燥させてガスバリア膜を形成し、比較例1~6に係るガスバリア性フィルムを得た。形成されたガスバリア膜の厚さは、電子顕微鏡によって確認測定したところ、いずれの例においても0.4μmであった。 Next, a gas barrier film was prepared using the water-based coating agents of Comparative Examples 1 to 6. First, using a gravure printing machine, the water-based coating agents according to Comparative Examples 1 to 6 produced were applied to the corona-treated surface of the base film shown in Table 2 to form a coating film. Next, this coating film was dried to form a gas barrier film, and the gas barrier film according to Comparative Examples 1 to 6 was obtained. The thickness of the formed gas barrier film was 0.4 μm in all cases when confirmed and measured by an electron microscope.
<比較例7>
架橋剤としてエピクロロヒドリンの付加物であるPolycup172(Ashland社製)を用意した。表2に示す配合比率(質量%)で、最終的な固形分濃度が6.0質量%となるように水系コーティング剤を作製した。まずビニルアルコール-ビニルアミン共重合樹脂(A)を所定量配合し、90℃にて1時間攪拌することで溶解した。その後液温を室温まで下げてから、全水性媒体中の10質量%がイソプロパノールとなるように、イソプロパノールで希釈した。その後Polycup172を所定量添加した。これによって比較例7の水系コーティング剤を調製した。次に、比較例7の水系コーティング剤を用い、比較例1~6と同様の手順で比較例7のガスバリア性フィルムを作製した。
<Comparative Example 7>
Polycup172 (manufactured by Ashland), which is an adduct of epichlorohydrin, was prepared as a cross-linking agent. A water-based coating agent was prepared so that the final solid content concentration was 6.0% by mass at the blending ratio (% by mass) shown in Table 2. First, a predetermined amount of the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer resin (A) was added, and the mixture was dissolved by stirring at 90 ° C. for 1 hour. Then, the liquid temperature was lowered to room temperature, and then diluted with isopropanol so that 10% by mass in the total aqueous medium became isopropanol. Then, Polycup 172 was added in a predetermined amount. As a result, the water-based coating agent of Comparative Example 7 was prepared. Next, using the water-based coating agent of Comparative Example 7, the gas barrier film of Comparative Example 7 was prepared by the same procedure as in Comparative Examples 1 to 6.
<評価>
(1)塗液粘度
実施例1~13および比較例1~7で得た水系コーティング剤について、振動式粘度計(商品名:VM-1A-MH、山一電機工業社製)を用いて塗液粘度を測定した。材料を全て配合してから1時間後、及び1ヶ月後に測定した。評価結果を表1~2に示す。
<Evaluation>
(1) Viscosity of coating liquid The water-based coating agents obtained in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7 were coated using a vibration viscometer (trade name: VM-1A-MH, manufactured by Yamaichi Denki Kogyo Co., Ltd.). The liquid viscosity was measured. Measurements were taken 1 hour and 1 month after all the ingredients were blended. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
(2)酸素ガスバリア性
実施例1~13および比較例1~7で得たガスバリア性フィルムについて、酸素透過度測定装置(商品名:OXTRAN-2/20、MOCON社製)を用いて、30℃、70%RHの雰囲気下、酸素透過度(cm3/(m2・day・MPa):OTR)を測定した。評価結果を表1~2に示す。
(2) Oxygen gas barrier property The gas barrier properties obtained in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7 were measured at 30 ° C. using an oxygen permeability measuring device (trade name: OXTRAN-2 / 20, manufactured by MOCON). , Oxygen permeability (cm 3 / (m 2 · day · MPa): OTR) was measured under an atmosphere of 70% RH. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
(3)ラミネート強度(剥離強度)
実施例1~13および比較例1~7で得たガスバリア性フィルムのコーティング面側(ガスバリア膜側)に、ドライラミネーション加工により、ポリエステルウレタン系接着剤(商品名:タケラックA-969、タケネートA-5、三井化学社製)を介して、厚さ30μmの未延伸ポリプロピレンフィルム(商品名:CPP GLC、三井化学東セロ社製)をラミネートした後に、50℃にて48時間養生し、積層フィルムを得た。この積層フィルムを15mm幅の短冊状にカットし、引張試験機テンシロンにより、ガスバリア性フィルムを、未延伸ポリプロピレンフィルムから、300mm/分の速度で90°剥離させて、ラミネート強度(N/15mm)を測定した。評価結果を表1~2に示す。
(3) Laminate strength (peeling strength)
Polyester urethane adhesive (trade name: Takelac A-969, Takenate A-) was subjected to dry lamination processing on the coated surface side (gas barrier film side) of the gas barrier film obtained in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7. 5. After laminating an unstretched polypropylene film (trade name: CPP GLC, manufactured by Mitsui Chemicals Tohcello Co., Ltd.) with a thickness of 30 μm via Mitsui Chemicals Co., Ltd.), it is cured at 50 ° C. for 48 hours to obtain a laminated film. rice field. This laminated film is cut into strips with a width of 15 mm, and the gas barrier film is peeled from the unstretched polypropylene film by 90 ° at a speed of 300 mm / min using a tensile tester Tensilon to increase the laminated strength (N / 15 mm). It was measured. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
表1~2に示すように、実施例1~13のガスバリア性フィルムは、30℃70%RHにおいて70cm3/(m2・day・MPa)以下の良好な酸素バリア性を示した。また、実施例1~13のガスバリア性フィルムは、1.0N/15mm以上の高い剥離強度を示した。また、実施例1~13の水系コーティング剤は、1ヶ月経過後も粘度が70mPa・s以下であって塗工性は問題なかった。 As shown in Tables 1 and 2, the gas barrier films of Examples 1 to 13 showed good oxygen barrier properties of 70 cm 3 / (m 2 · day · MPa) or less at 30 ° C. and 70% RH. Further, the gas barrier films of Examples 1 to 13 showed a high peel strength of 1.0 N / 15 mm or more. Further, the water-based coating agents of Examples 1 to 13 had a viscosity of 70 mPa · s or less even after one month had passed, and there was no problem in coatability.
また、実施例10~13のガスバリア性フィルムは、水系コーティング剤が、ビニルアルコール/ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とポリビニルアルコール(C)とを主たる構成成分として含み、かつ、所定の配合比内であるため、30℃70%RHにおいて30cm3/(m2・day・MPa)以下の酸素バリア性であり、かつ、1.5N/15mm以上の剥離強度であった。そのため、実施例10~13のガスバリア性フィルムは、特に酸素バリア性と剥離強度のバランスが優れていることがわかった。 Further, in the gas barrier films of Examples 10 to 13, the water-based coating agent contains a vinyl alcohol / vinylamine copolymer (A), an inorganic layered mineral (B), and polyvinyl alcohol (C) as main constituents, and Since it was within the predetermined compounding ratio, it had an oxygen barrier property of 30 cm 3 / (m 2 · day · MPa) or less at 30 ° C. and 70% RH, and a peel strength of 1.5 N / 15 mm or more. Therefore, it was found that the gas barrier films of Examples 10 to 13 had an excellent balance between oxygen barrier properties and peel strength.
一方、比較例1~6のガスバリア性フィルムは、水系コーティング剤が、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)及び無機層状鉱物(B)のいずれかの材料が含まれていないか、配合比が所定の範囲外であった。そのため、比較例2、5の水系コーティング剤は粘度が高く塗工が不可能であり、比較例1、3、6のガスバリア性フィルムは30℃70%RHにおける酸素バリア性が劣り、比較例4のガスバリア性フィルムは剥離強度が低いという問題があった。比較例7のガスバリア性フィルムは、水系コーティング剤が架橋剤を含んでいたため、1ヶ月後の粘度上昇が激しく、可使時間が短かった。 On the other hand, in the gas barrier films of Comparative Examples 1 to 6, the water-based coating agent does not contain any of the vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and the inorganic layered mineral (B), or the compounding ratio is high. It was out of the prescribed range. Therefore, the water-based coating agents of Comparative Examples 2 and 5 have high viscosities and cannot be coated, and the gas barrier films of Comparative Examples 1, 3 and 6 have inferior oxygen barrier properties at 30 ° C. and 70% RH, and Comparative Example 4 The gas barrier film has a problem of low peel strength. In the gas barrier film of Comparative Example 7, since the water-based coating agent contained a cross-linking agent, the viscosity increased sharply after one month and the pot life was short.
本発明の水系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は、水系コーティング剤の可使時間が長く、高湿度雰囲気下においてもガスバリア性に優れ、さらに、包装用材料として十分な密着強度や膜凝集強度を有する。したがって、本発明の水系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は、包装材料として有用である。 The water-based coating agent of the present invention and the gas barrier film using the water-based coating agent have a long pot life, excellent gas barrier properties even in a high humidity atmosphere, and have sufficient adhesion strength and film aggregation as a packaging material. Has strength. Therefore, the water-based coating agent of the present invention and the gas barrier film using the same are useful as packaging materials.
また、本発明のガスバリア性フィルムは、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。 Further, the gas barrier film of the present invention can be used as a packaging material for, for example, dried foods, confectionery, bread, delicacies and other foods that dislike moisture and oxygen, and disposable cairo, tablets / powdered medicines or poultices / patches. It is useful. Further, the gas barrier film of the present invention can be used in the packaging field where high gas barrier properties and transparency capable of recognizing the contents are required.
Claims (4)
前記ガスバリア膜は、ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)と無機層状鉱物(B)とを含み、
前記ガスバリア膜に含まれる前記無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%以上であり、
前記ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の質量を前記無機層状鉱物(B)の質量で除した値が2/3以上であり、
前記無機層状鉱物(B)が水膨潤性合成雲母を含むことを特徴とする、ガスバリア性フィルム。 A gas barrier film comprising a base material and a gas barrier film laminated on at least one surface of the base material.
The gas barrier film contains a vinyl alcohol-vinylamine copolymer (A) and an inorganic layered mineral (B).
The content of the inorganic layered mineral (B) contained in the gas barrier membrane is 5% by mass or more, and the content is 5% by mass or more.
The value obtained by dividing the mass of the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) by the mass of the inorganic layered mineral (B) is 2/3 or more .
A gas barrier film, characterized in that the inorganic layered mineral (B) contains water-swellable synthetic mica .
全固形分中に占める前記無機層状鉱物(B)の含有量が5質量%以上であり、
前記ビニルアルコール-ビニルアミン共重合体(A)の質量を前記無機層状鉱物(B)の質量で除した値が2/3以上であり、
前記無機層状鉱物(B)が水膨潤性合成雲母を含むことを特徴とする、水系コーティング剤。 A water-based coating agent containing a vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) and an inorganic layered mineral (B).
The content of the inorganic layered mineral (B) in the total solid content is 5% by mass or more.
The value obtained by dividing the mass of the vinyl alcohol-vinyl amine copolymer (A) by the mass of the inorganic layered mineral (B) is 2/3 or more .
A water-based coating agent, wherein the inorganic layered mineral (B) contains a water-swellable synthetic mica .
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