JP7263547B2 - ガスバリア性フィルム及び複合樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明者らは、耐水性を有し、かつ、バイオマス度を高めやすい環境対応型のガスバリア性フィルムの提供を目的として鋭意検討を重ねた。その結果、特定のポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部と、植物由来の材料である澱粉系化合物(B)10~300質量部と、金属キレート化合物(C)とを含有する複合樹脂組成物を用いることによって、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。
上記の特定のポリヒドロキシウレタン樹脂(A)には、以下に述べる第一の態様及び第二の態様の少なくとも一方を用いることができる。第一の態様は、後述する一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)である(以下、これを「ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)」と記載することがある。)。第二の態様は、後述する一般式(1.2)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)である(以下、これを「ポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)」と記載することがある。)。ガスバリア性フィルム及び複合樹脂組成物は、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)及びポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)のいずれか一方又は両方を含むことができる。本明細書において、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)とポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)とを区別することなく、それらに共通する説明事項を「ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)」と記載することがある。
ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)は、下記一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含む。この繰り返し単位は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)(以下、単に「化合物(a1)」と記載することがある。)と、少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)(以下、単に「化合物(a2)」と記載することがある。)とが重合した構造単位を基本構造とする。ここで、一般式(1.1)で表される繰り返し単位が、化合物(a1)と化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とするとは、一般式(1.1)で表される繰り返し単位が、上記基本構造に、別の化学構造が導入されたものであることを意味する。ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)においては、上記化合物(a2)が、少なくとも後述する化合物(a2-1)を含むことが好ましい。
次にポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)について説明する。ポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)は、下記一般式(1.2)で表される構造単位を含む。この構造単位は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)(以下、単に「化合物(a1)」と記載することがある。)と、少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする。ここで、一般式(1.2)で表される構造単位が、化合物(a1)と化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とするとは、一般式(1.2)で表される構造単位が、上記基本構造に、別の化学構造が導入されたものであることを意味する。ポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)においては、上記化合物(a2)が、少なくとも後述する化合物(a2-2)を含むことが好ましい。
ここで、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)及びポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)に共通する説明として、まず、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)における基本構造について、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の製造方法の観点から説明する。ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)における基本構造は、上述の通り、1分子中に少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と、1分子中に少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)との重付加反応により得られる。
ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の原料成分の1つである、1分子中に少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)は、下記一般反応式(R-ii)で表されるモデル反応のように、エポキシ化合物と二酸化炭素との反応によって得ることができる。例えば、原材料であるエポキシ化合物(エポキシ基を2以上有する化合物)を、触媒の存在下、0~160℃の温度にて、大気圧~1MPa程度に加圧した二酸化炭素雰囲気下で4~24時間反応させる。この結果、二酸化炭素をエステル部位に固定化した化合物(五員環環状カーボネート構造を2以上有する化合物)を得ることができる。なお、一般反応式(R-ii)中のXは、2価の有機基を表し、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい2価の炭化水素基(脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基)をとることができる。
次に、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の原料成分の1つである、1分子中に少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)について、第一の態様及び第二の態様のそれぞれの場合に分けて説明する。
第一の態様のポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)を得るために使用される化合物(a2)には、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)における一般式(1.1)で表される繰り返し単位中のZ1(すなわち、一般式(6.1)で表される2価の有機基)の基本骨格を与えるものを少なくとも用いる。そのような化合物(a2)としては、下記一般式(a2-1)で表されるように、1分子中に2つのアミノ基(-NH2)及び少なくとも1つのイミノ基(-NH-)を有する化合物(本明細書において、単に「化合物(a2-1)」と記載することがある。)が好ましい。下記一般式(a2-1)中、R3、R4、R5、a、及びbはいずれも、上述の一般式(6.1)中のものと同義である。
次に、上述したイミノ基を主鎖に含んだポリヒドロキシウレタン(中間体)に、カルボキシ基を有する化学構造を導入する。例えば、中間体と環状酸無水物とを反応させ、中間体におけるイミノ基と環状酸無水物との反応によって、カルボキシ基を含む一般式(6.1)で表される化学構造部位を有するポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)を得ることができる。
第二の態様のポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)を得るために使用される化合物(a2)には、ポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)における一般式(1.2)で表される構造単位中のZ2(一般式(6.2)で表される2価の有機基)の基本骨格を与える化合物を少なくとも用いる。そのような化合物(a2)としては、下記一般式(a2-2)で表される化合物(a2-2)が好ましい。下記一般式(a2-2)中、R6及びWは、それぞれ、上述の一般式(6.2)中のR6及びWと同義である。
次に、上述のようにして得られるポリヒドロキシウレタン中間体に、カルボキシ基を有する化学構造を導入する工程(導入工程)を行う。この導入工程では、ポリヒドロキシウレタン中間体と環状酸無水物とを反応させて、ポリヒドロキシウレタン中間体におけるイミノ基と環状酸無水物との反応によって、カルボキシ基を含む一般式(6.2)で表される化学構造部位を有するポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)を得ることができる。
本発明の一実施形態のガスバリア性フィルム及び複合樹脂組成物は、前述のポリヒドロキシウレタン樹脂(A)とともに、澱粉系化合物(B)を含有する。澱粉系化合物(B)の水酸基価は、30~1500mgKOH/gであることが好ましい。澱粉系化合物(B)としては、例えば、ハイアミロースコーンスターチ、コーンスターチ、タピオカ澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、ハイアミロース小麦澱粉、米澱粉、及びデキストリン、並びにこれらの原料を化学的、物理的、又は酵素的に加工(分解)した加工澱粉などを挙げることができる。これらの澱粉系化合物(B)の1種又は2種以上を用いることができる。
本発明の一実施形態のガスバリア性フィルム及び複合樹脂組成物は、前述のポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び澱粉系化合物(B)とともに、金属キレート化合物(C)を含有する。金属キレート化合物(C)は、前述の通り、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び澱粉系化合物(B)に架橋可能であり、架橋剤として機能するものである。したがって、複合樹脂製のガスバリア性フィルムには、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び澱粉系化合物(B)に架橋した金属キレート化合物(C)が含有されている。
なお、本発明の一実施形態のガスバリア性フィルム及び複合樹脂組成物においては、本発明の目的を損なわない範囲で、金属キレート化合物(C)とともに、水酸基と反応するその他の架橋剤を用いてもよい。その他の架橋剤としては、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート、酸無水物、シランカップリング剤、及びチタンなどの金属架橋剤などを挙げることができる。
本発明の一実施形態のガスバリア性フィルムは、前述の複合樹脂組成物を塗布することで容易に製造することができる。このガスバリア性フィルムの製造方法においては、まず、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)を含有する樹脂組成物として、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の水分散体(エマルジョン)を用意することが好ましい。そして、その水分散体に、ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)(水分散体の固形分)100質量部に対し、澱粉系化合物(B)10~300質量部、及び所定量の金属キレート化合物(C)を配合し、複合樹脂組成物(塗工液)を得ることが好ましい。この水分散体の形態の複合樹脂組成物を塗布し、乾燥させることで、複合樹脂組成物の塗膜(コーティングフィルム)からなるガスバリア性フィルムを製造することができる。
[1]複合樹脂製のガスバリア性フィルムであって、前記複合樹脂は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、上記一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋した金属キレート化合物(C)を含有し、かつ、前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が10~300質量部である、ガスバリア性フィルム。
[2]前記化合物(a2)は、上記一般式(a2-1)で表される化合物を含む上記[1]に記載のガスバリア性フィルム。
[3]複合樹脂製のガスバリア性フィルムであって、前記複合樹脂は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、上記一般式(1.2)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋した金属キレート化合物(C)を含有し、かつ、前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が10~300質量部である、ガスバリア性フィルム。
[4]前記化合物(a2)は、上記一般式(a2-2)で表される化合物を含む上記[3]に記載のガスバリア性フィルム。
[5]前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)は、上記一般式(1.2)で表される構造単位とともに、上記一般式(1.3)で表される構造単位をさらに含む上記[3]又は[4]に記載のガスバリア性フィルム。
[6]前記澱粉系化合物(B)は、水酸基価が30~1500mgKOH/gの範囲である澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカン、及びその処理物の少なくとも一方を含む上記[1]~[5]のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[7]前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記金属キレート化合物(C)の含有量が1~50質量部である上記[1]~[6]のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[8]前記金属キレート化合物(C)は、水溶性チタンキレート化合物及び水溶性ジルコニウムキレート化合物の少なくとも一方を含む上記[1]~[7]のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[9]前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方を含む上記[1]~[8]のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[10]厚さが0.1~100μmの範囲であり、かつ、温度23℃及び相対湿度65%RHにおける酸素透過度が50mL/m2・day・atm以下である上記[1]~[9]のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[11]ガスバリア性フィルム形成用の複合樹脂組成物であって、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、上記一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋可能な金属キレート化合物(C)を含有し、前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が、10~300質量部である複合樹脂組成物。
[12]前記化合物(a2)は、上記一般式(a2-1)で表される化合物を含む上記[11]に記載の複合樹脂組成物。
[13]ガスバリア性フィルム形成用の複合樹脂組成物であって、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、上記一般式(1.2)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋可能な金属キレート化合物(C)を含有し、前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が10~300質量部である、複合樹脂組成物。
[14]前記化合物(a2)は、上記一般式(a2-2)で表される化合物を含む上記[13]に記載の複合樹脂組成物。
[15]前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)は、上記一般式(1.2)で表される構造単位とともに、上記一般式(1.3)で表される構造単位をさらに含む上記[13]又は[14]に記載の複合樹脂組成物。
[16]前記澱粉系化合物(B)は、水酸基価が30~1500mgKOH/gの範囲である澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカン、及びその処理物の少なくとも一方を含む上記[11]~[15]のいずれかに記載の複合樹脂組成物。
[17]前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記金属キレート化合物(C)の含有量が1~50質量部である上記[11]~[16]のいずれかに記載の複合樹脂組成物。
[18]前記金属キレート化合物(C)は、水溶性チタンキレート化合物及び水溶性ジルコニウムキレート化合物の少なくとも一方を含む上記[11]~[17]のいずれかに記載の複合樹脂組成物。
[19]前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方を含む上記[11]~[18]のいずれかに記載の複合樹脂組成物。
エポキシ当量187のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名「エポトート YD-128」、日鉄ケミカル&マテリアル社製)100部と、ヨウ化ナトリウム(富士フィルム和光純薬社製)20部と、N-メチル-2-ピロリドン150部とを、撹拌装置及び大気解放口のある還流器を備えた反応容器内に仕込んだ。次いで、撹拌しながら二酸化炭素を連続して吹き込み、100℃にて10時間の反応を行った。そして、反応終了後の溶液に300部の水を加え、生成物を析出させ、ろ別した。得られた白色粉末をトルエンにて再結晶を行い、白色の粉末52部(収率42%)を得た。
合成例1で使用したビスフェノールA型エポキシ樹脂を、エポキシ当量115のハイドロキノンジグリシジルエーテル(商品名「デナコールEX203」、ナガセケムテックス社製)に変更したこと以外は、合成例1と同様の方法により、下記化学式(a12)で表される、2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a12)を合成した(収率55%)。得られた化合物(a12)は、白色の結晶であり、融点は141℃であった。FT-IR分析の結果は、合成例1で得られた化合物(a11)と同様に910cm-1付近の原材料のエポキシ基由来の吸収は消失しており、1800cm-1付近に原材料には存在しないカーボネート基のカルボニル基由来の吸収が確認された。HPLC分析による純度は97%であった。化合物(a12)中に占める二酸化炭素由来の成分の割合は、28.0%であった(計算値)。
撹拌装置及び大気開放口のある還流器を備えた反応容器内に、合成例1で得た化合物(a11)を42.8部、ジエチレントリアミン(東京化成工業社製)を9.86部、さらに、反応溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を79.0部加え、60℃の温度で撹拌しながら、24時間反応を行った。反応後の溶液の一部をサンプリングして上記FT-IRで分析した。その結果、1800cm-1付近のカーボネート基のカルボニル基に由来する吸収(ピーク)が消失していることを確認して反応を終了した。次いで、この樹脂溶液にテトラヒドロフラン124部を加えて希釈した後に、無水マレイン酸(東京化成工業社製)9.4部を加え、室温(25℃;以下の室温も同じ。)にて反応を行った。上記FT-IRにて酸無水物カルボニル由来の1800cm-1のピークが消失したことを確認して反応を終了し、ポリヒドロキシウレタン樹脂の溶液(溶媒:THF)を得た。
撹拌装置及び大気開放口のある還流器を備えた反応容器内に、合成例2で得た化合物(a12)を32.7部、ジエチレントリアミン(東京化成工業社製)を9.86部、さらに、反応溶媒としてTHFを64.4部加え、60℃の温度で撹拌しながら、24時間反応を行った。反応後の溶液の一部をサンプリングして上記FT-IRで分析した。その結果、1800cm-1付近のカーボネート基のカルボニル基に由来する吸収(ピーク)が消失していることを確認して反応を終了した。次いで、この樹脂溶液にTHF124部を加えて希釈した後に、無水マレイン酸(東京化成工業社製)9.4部を加え、室温にて反応を行った。上記FT-IRにて酸無水物カルボニル由来の1800cm-1のピークが消失したことを確認して反応を終了し、ポリヒドロキシウレタン樹脂の溶液(溶媒:THF)を得た。その後は製造例1-1で述べた方法と同様にして、転相乳化などを行い、一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)に該当するポリヒドロキシウレタン樹脂(1A2)が水中に分散した水分散体を得た。この水分散体は、外観上均一であった。また、得られた水分散体の安定性を、50℃の恒温槽中で保存し、評価したところ、良好な安定性を示した。
製造例1-1で使用した無水マレイン酸9.4部を、無水フタル酸14.2部に変更したこと以外は、製造例1-1と同様の方法及び分析を経て、一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)に該当するポリヒドロキシウレタン樹脂(1A3)が水中に分散した水分散体を得た。この水分散体は、外観上均一であった。また、得られた水分散体の安定性を、50℃の恒温槽中で保存し、評価したところ、良好な安定性を示した。
製造例1-1で使用したジエチレントリアミン9.86部を、トリエチレンテトラミン13.98部に変更したこと以外は、製造例1-1と同様の方法及び分析を経て、一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(1A)に該当するポリヒドロキシウレタン樹脂(1A4)が水中に分散した水分散体を得た。この水分散体は、外観上均一であった。また、得られた水分散体の安定性を、50℃の恒温槽中で保存し、評価したところ、良好な安定性を示した。
撹拌装置及び大気開放口のある還流器を備えた反応容器内に、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(商品名「jER828」、三菱ケミカル社製)10部、ヘキサメチレンジアミン(東京化成工業社製)30.1部、さらに反応溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)99部を加え、60℃の温度で撹拌しながら12時間の反応を行った。このようにして、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとヘキサメチレンジアミンとの反応物として上述の一般式(a2-2)に該当する化合物と、未反応で残ったヘキサメチレンジアミンとの混合物を得た。次にその混合物に、合成例1で得た化合物(a11)を100部投入し、60℃の温度で撹拌しながら24時間の反応を行い、樹脂溶液を得た。反応後の樹脂溶液をFT-IRにて分析したところ、1800cm-1付近に観察されていた環状カーボネートのカルボニル基由来の吸収が完全に消失しており、新たに1760cm-1付近にウレタン結合のカルボニル基由来の吸収が確認された。得られた樹脂溶液を用いて測定したアミン価は、樹脂分100%の換算値として20.1mgKOH/gであった。
撹拌装置及び大気開放口のある還流器を備えた反応容器内に、ハイドロキノンジグリシジルエーテル(商品名「デナコールEX203」、ナガセケミテックス社製)8.2部、ヘキサメチレンジアミン41.6部、さらに反応溶媒としてTHF100部を加え、60℃の温度で撹拌しながら12時間の反応を行った。このようにして、ハイドロキノンジグリシジルエーテルとヘキサメチレンジアミンとの反応物として上述の一般式(a2-2)に該当する化合物と、未反応で残ったヘキサメチレンジアミンとの混合物を得た。次にその混合物に、合成例2で得た化合物(a12)を100部投入し、60℃の温度で撹拌しながら24時間の反応を行い、樹脂溶液を得た。反応後の樹脂溶液をFT-IRにて分析したところ、製造例2-1で述べたことと同じ結果が確認された。得られた樹脂溶液を用いて測定したアミン価は、樹脂分100%の換算値として26.2mgKOH/gであった。
製造例2-1で使用した無水マレイン酸5.2部を、無水フタル酸7.9部に変更したこと以外は、製造例2-1と同様の方法及び分析を経て、一般式(1.2)で表される構造単位及び一般式(1.3)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)に該当するポリヒドロキシウレタン樹脂(2A3)が水中に分散した水分散体を得た。この水分散体は、外観上均一であった。また、得られた水分散体の安定性を、50℃の恒温槽中で保存し、評価したところ、良好な安定性を示した。
製造例2-1で使用したヘキサメチレンジアミン30.1部を、メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学社製)35.3部に変更したこと以外は、製造例2-1と同様の方法及び分析を経て、一般式(1.2)で表される構造単位及び一般式(1.3)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(2A)に該当するポリヒドロキシウレタン樹脂(2A4)が水中に分散した水分散体を得た。なお、転相乳化する前、及び無水マレイン酸によるカルボキシ基導入前の樹脂溶液を用いて測定したアミン価は、樹脂分100%の換算値として19.4mgKOH/gであった。
製造例1-1で得たポリヒドロキシウレタン樹脂(1A1)の水分散体に、その水分散体の固形分(樹脂(1A1))100部に対し、澱粉系化合物(B)として難消化性グルカン(商品名「フィットファイバー#80」、日本食品化工社製)を100部添加し、さらに、金属キレート化合物(C)として水溶性チタンキレート化合物であるチタントリエタノールアミネート(チタンジイソプロポキシ-ビストリエタノールアミネート;商品名「オルガチックス TC-400」、マツモトファインケミカル社製)を15部添加した。そして、総固形分が30%になるように水で希釈して、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A1)、澱粉系化合物(B)、及び金属キレート化合物(C)を含有する複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。
実施例1-1における難消化性グルカンの使用量を100部から50部に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1におけるチタントリエタノールアミネートの使用量を15部から5部に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1におけるチタントリエタノールアミネートの使用量を15部から30部に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1におけるチタントリエタノールアミネート15部を、水溶性ジルコニウムキレート化合物であるジルコニウムラクテートアンモニウム塩(商品名「オルガチックス ZC-300」、マツモトファインケミカル社製)30部に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1における難消化性グルカンの使用量を100部から300部に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1で使用したポリヒドロキシウレタン樹脂(1A1)の水分散体を、以下に述べる水分散体に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、実施例1-7~1-9のそれぞれの複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、これら塗工液を用いて、実施例1-7~1-9のそれぞれについて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-7では、ポリヒドロキシウレタン樹脂(1A2)の水分散体を用いた。実施例1-8ではポリヒドロキシウレタン樹脂(1A3)の水分散体を用いた。実施例1-9ではポリヒドロキシウレタン樹脂(1A4)の水分散体を用いた。
実施例1-1において金属キレート化合物(C)として使用したチタントリエタノールアミネートを使用しなかったこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記塗工液で形成された塗膜(フィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例1-1において澱粉系化合物(B)として使用した難消化性グルカンを使用しなかったこと以外は、実施例1-1と同様の方法で、塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例1-1と同様の方法で、基材上に、上記塗工液で形成された塗膜(フィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
製造例2-1で得たポリヒドロキシウレタン樹脂(2A1)の水分散体に、その水分散体の固形分(樹脂(2A1))100部に対し、澱粉系化合物(B)として難消化性グルカン(商品名「フィットファイバー#80」、日本食品化工社製)を100部添加し、さらに、金属キレート化合物(C)として水溶性チタンキレート化合物であるチタントリエタノールアミネート(チタンジイソプロポキシ-ビストリエタノールアミネート;商品名「オルガチックス TC-400」、マツモトファインケミカル社製)を15部添加した。そして、総固形分が30%になるように水で希釈して、ポリヒドロキシウレタン樹脂(2A1)、澱粉系化合物(B)、及び金属キレート化合物(C)を含有する複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。
実施例2-1における難消化性グルカンの使用量を100部から50部に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1におけるチタントリエタノールアミネートの使用量を15部から5部に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1におけるチタントリエタノールアミネートの使用量を15部から30部に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1におけるチタントリエタノールアミネート15部を、水溶性ジルコニウムキレート化合物であるジルコニウムラクテートアンモニウム塩(商品名「オルガチックス ZC-300」、マツモトファインケミカル社製)30部に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1における難消化性グルカンの使用量を100部から300部に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1で使用したポリヒドロキシウレタン樹脂(2A1)の水分散体を、以下に述べる水分散体に変更したこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、実施例2-7~2-9のそれぞれの複合樹脂組成物(ポリヒドロキシウレタン樹脂-澱粉ハイブリッド組成物)である塗工液を得た。また、これら塗工液を用いて、実施例2-7~2-9のそれぞれについて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記複合樹脂組成物で形成された塗膜(複合樹脂製のフィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-7ではポリヒドロキシウレタン樹脂(2A2)の水分散体を用いた。実施例2-8ではポリヒドロキシウレタン樹脂(2A3)の水分散体を用いた。実施例2-9ではポリヒドロキシウレタン樹脂(2A4)の水分散体を用いた。
実施例2-1において金属キレート化合物(C)として使用したチタントリエタノールアミネートを使用しなかったこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記塗工液で形成された塗膜(フィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例2-1において澱粉系化合物(B)として使用した難消化性グルカンを使用しなかったこと以外は、実施例2-1と同様の方法で、塗工液を得た。また、この塗工液を用いて、実施例2-1と同様の方法で、基材上に、上記塗工液で形成された塗膜(フィルム)を得た。この基材と、基材に設けられた塗膜とを備える積層体を後述する評価に用いた。
実施例及び比較例で得られた各塗膜(フィルム)のバイオマス度を、日本有機資源協会のバイオマスマークの認定方法にしたがって、乾燥時の全固形分の質量に対する澱粉系化合物(B)の質量割合(%)で算出した。
(酸素透過度)
実施例及び比較例で得られた各積層体(基材と塗膜とを備える積層体)、及び基材(PETフィルム)のそれぞれについて、JIS K7126-1に準拠した方法によって、温度23℃及び相対湿度65%RHにおける酸素透過度(mL/m2・day・atm)を測定した。そして、積層体についての測定値から、基材についての測定値を差し引くことで、塗膜の酸素透過度を求めた。酸素透過度の測定には、酸素透過率測定装置(商品名「OX-TRAN2/21ML」、MOCON社製)を使用した。酸素透過度の値が低いほど、酸素を透過し難いこと、したがって、ガスバリア性が高いことを表す。
実施例及び比較例で得られた各積層体(大きさ:5cm四方)の塗膜上に水を1滴(約40μL)滴下し、25℃で1時間静置した後、ウエスで軽く拭き取り、塗膜(フィルム)の外観を目視で観察し、以下の評価基準にしたがって、塗膜の耐水性を評価した。
A:塗膜にほとんど変化はなかった。
B:塗膜に若干の白化が確認された。
C:塗膜に目立つ白化が確認された。
Claims (15)
- 複合樹脂製のガスバリア性フィルムであって、
前記複合樹脂は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、下記一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋した金属キレート化合物(C)を含有し、かつ、
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する含有量として、前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~300質量部であり、前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~50質量部であり、
前記澱粉系化合物(B)は、澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカンであり、
前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方である、ガスバリア性フィルム。
(前記一般式(1.1)中、Xは、前記化合物(a1)に由来する2価の基であって、炭素原子及び水素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基を表すか、又は直接結合を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)~(5)のいずれかで表される2価の基を表し、かつ、それらのうちの2以上が前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の分子中に混在していてもよい。Z1は、下記一般式(6.1)で表される2価の基を表す。)
(前記一般式(2)~(5)中、R1はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、*1は、前記一般式(1.1)中のXとの結合手を表し、*2は前記一般式(1.1)中のOとの結合手を表す。)
(前記一般式(6.1)中、R2は、その構造中に酸素原子及び窒素原子を含んでいてもよい2価の炭化水素基を表す。R3、R4、及びR5は、それぞれ独立に、その構造中にエーテル結合を含んでいてもよい炭素数1~10のアルキレン基を表す。Mはそれぞれ独立に、水素原子又は塩構造となるための対イオンを表す。aは0~3の整数を表し、bは1~5の整数を表す。*3は前記一般式(1.1)中のZ1におけるNとの結合手を表し、*4はZ1における他方の結合手を表す。) - 複合樹脂製のガスバリア性フィルムであって、
前記複合樹脂は、少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、下記一般式(1.2)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、澱粉系化合物(B)、並びに前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋した金属キレート化合物(C)を含有し、かつ、
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する含有量として、前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~300質量部であり、前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~50質量部であり、
前記澱粉系化合物(B)は、澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカンであり、
前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方である、ガスバリア性フィルム。
(前記一般式(1.2)中、Xは、前記化合物(a1)に由来する2価の基であって、炭素原子及び水素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基を表すか、又は直接結合を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)~(5)のいずれかで表される2価の基を表し、かつ、それらのうちの2以上が前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の分子中に混在していてもよい。Z2は、前記化合物(a2)に由来する構造を含む、下記一般式(6.2)で表される2価の基を表す。)
(前記一般式(2)~(5)中、R1はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、*1は、前記一般式(1.2)中のXとの結合手を表し、*2は前記一般式(1.2)中のOとの結合手を表す。)
(前記一般式(6.2)中、R2は、その構造中に酸素原子及び窒素原子を含んでいてもよい2価の炭化水素基を表す。R6は、それぞれ独立に、2価の、炭素数1~15の脂肪族炭化水素基、炭素数4~15の脂環式炭化水素基、又は炭素数6~15の芳香族炭化水素基を表し、これらの基の構造中に、エーテル結合、スルホニル結合、水酸基及びハロゲン原子を含んでいてもよい。Wは、2価の、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数4~40の脂環式炭化水素基、又は炭素数6~40の芳香族炭化水素基を表し、これらの基の構造中に、エーテル結合、アミノ結合、スルホニル結合、エステル結合、水酸基、及びハロゲン原子、並びにアルキレン基の炭素数が2~6であり、かつ、繰り返し単位が1~30であるポリアルキレングリコール鎖を含んでいてもよい。Mはそれぞれ独立に、水素原子又は塩構造となるための対イオンを表す。*5は前記一般式(1.2)中のZ2におけるNとの結合手を表し、*6はZ2における他方の結合手を表す。) - 前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~200質量部である請求項1~5のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
- 前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~30質量部である請求項1~6のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
- 厚さが0.1~100μmの範囲であり、かつ、温度23℃及び相対湿度65%RHにおける酸素透過度が50mL/m2・day・atm以下である請求項1~7のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
- ガスバリア性フィルム形成用の複合樹脂組成物であって、
少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、下記一般式(1.1)で表される繰り返し単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、
澱粉系化合物(B)、並びに
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋可能な金属キレート化合物(C)を含有し、
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する含有量として、前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~300質量部であり、前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~50質量部であり、
前記澱粉系化合物(B)は、澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカンであり、
前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方である、複合樹脂組成物。
(前記一般式(1.1)中、Xは、前記化合物(a1)に由来する2価の基であって、炭素原子及び水素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基を表すか、又は直接結合を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)~(5)のいずれかで表される2価の基を表し、かつ、それらのうちの2以上が前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の分子中に混在していてもよい。Z1は、下記一般式(6.1)で表される2価の基を表す。)
(前記一般式(2)~(5)中、R1はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、*1は、前記一般式(1.1)中のXとの結合手を表し、*2は前記一般式(1.1)中のOとの結合手を表す。)
(前記一般式(6.1)中、R2は、その構造中に酸素原子及び窒素原子を含んでいてもよい2価の炭化水素基を表す。R3、R4、及びR5は、それぞれ独立に、その構造中にエーテル結合を含んでいてもよい炭素数1~10のアルキレン基を表す。Mはそれぞれ独立に、水素原子又は塩構造となるための対イオンを表す。aは0~3の整数を表し、bは1~5の整数を表す。*3は前記一般式(1.1)中のZ1におけるNとの結合手を表し、*4はZ1における他方の結合手を表す。) - ガスバリア性フィルム形成用の複合樹脂組成物であって、
少なくとも2つの五員環環状カーボネート構造を有する化合物(a1)と少なくとも2つのアミノ基を有する化合物(a2)とが重合した構造単位を基本構造とする、下記一般式(1.2)で表される構造単位を含むポリヒドロキシウレタン樹脂(A)、
澱粉系化合物(B)、並びに
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)及び前記澱粉系化合物(B)に架橋可能な金属キレート化合物(C)を含有し、
前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する含有量として、前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~300質量部であり、前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~50質量部であり、
前記澱粉系化合物(B)は、澱粉の分解物であるDE70~100の糖類を再縮合させた難消化性グルカンであり、
前記金属キレート化合物(C)は、チタントリエタノールアミネート及びジルコニウムラクテートアンモニウム塩の少なくとも一方である、複合樹脂組成物。
(前記一般式(1.2)中、Xは、前記化合物(a1)に由来する2価の基であって、炭素原子及び水素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基を表すか、又は直接結合を表す。Y1及びY2は、それぞれ独立に、下記一般式(2)~(5)のいずれかで表される2価の基を表し、かつ、それらのうちの2以上が前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)の分子中に混在していてもよい。Z2は、前記化合物(a2)に由来する構造を含む、下記一般式(6.2)で表される2価の基を表す。)
(前記一般式(2)~(5)中、R1はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、*1は、前記一般式(1.2)中のXとの結合手を表し、*2は前記一般式(1.2)中のOとの結合手を表す。)
(前記一般式(6.2)中、R2は、その構造中に酸素原子及び窒素原子を含んでいてもよい2価の炭化水素基を表す。R6は、それぞれ独立に、2価の、炭素数1~15の脂肪族炭化水素基、炭素数4~15の脂環式炭化水素基、又は炭素数6~15の芳香族炭化水素基を表し、これらの基の構造中に、エーテル結合、スルホニル結合、水酸基及びハロゲン原子を含んでいてもよい。Wは、2価の、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数4~40の脂環式炭化水素基、又は炭素数6~40の芳香族炭化水素基を表し、これらの基の構造中に、エーテル結合、アミノ結合、スルホニル結合、エステル結合、水酸基、及びハロゲン原子、並びにアルキレン基の炭素数が2~6であり、かつ、繰り返し単位が1~30であるポリアルキレングリコール鎖を含んでいてもよい。Mはそれぞれ独立に、水素原子又は塩構造となるための対イオンを表す。*5は前記一般式(1.2)中のZ2におけるNとの結合手を表し、*6はZ2における他方の結合手を表す。) - 前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記澱粉系化合物(B)の含有量が50~200質量部である請求項9~13のいずれか1項に記載の複合樹脂組成物。
- 前記ポリヒドロキシウレタン樹脂(A)100質量部に対する前記金属キレート化合物(C)の含有量が10~30質量部である請求項9~14のいずれか1項に記載の複合樹脂組成物。
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