JPH10204121A - ポリビニルアルコール系重合体及び包装材料、及びコーティング用組成物 - Google Patents

ポリビニルアルコール系重合体及び包装材料、及びコーティング用組成物

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JPH10204121A
JPH10204121A JP18501797A JP18501797A JPH10204121A JP H10204121 A JPH10204121 A JP H10204121A JP 18501797 A JP18501797 A JP 18501797A JP 18501797 A JP18501797 A JP 18501797A JP H10204121 A JPH10204121 A JP H10204121A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】湿度が高い雰囲気に曝されてもポリビニルアル
コール系重合体の高いバリヤー性を維持することのでき
る、耐水耐湿性に優れたポリビニルアルコール系重合体
を提供する。 【解決手段】炭酸ビニレン単体の重合体、あるいは炭酸
ビニレンと下記式[1]で表される化合物との共重合体
及びこれらの三元共重合体を加水分解したことを特徴と
するポリビニルアルコール系重合体である。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスバリヤー性に
優れた層を提供する重合体、特にガスバリヤー性に優れ
た包装材料を得るに好適な重合体に関する。より詳しく
は、ポリビニルアルコール系重合体を用いてガスバリヤ
ー性に優れた層を得る際に、高いガスバリヤー性を維持
しつつ、耐水性を向上させた層を得るための発明に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、食品やさまざまな物品を包装する
ための包装材料には、ガスバリヤー性、特に酸素バリヤ
ー性が要求されることが多い。これは、酸素等により包
装内容物が酸化劣化するなどの影響を防ぐためである。
特に食品の包装にあっては、酸素が存在することにより
微生物が繁殖し、内容物が腐敗するといった問題があ
る。このため、従来の包装材料には、酸素の透過を防ぐ
ガスバリヤー層を設け、酸素等の透過を防止している。
【0003】このガスバリヤー層は、金属箔や金属ない
し金属化合物の蒸着層などが一般的であり、アルミニウ
ム箔やアルミニウム蒸着層、酸化ケイ素蒸着層などが実
用的である。一方、包装材料として一般的なプラスチッ
クフィルムのうち、ポリビニルアルコール系重合体やポ
リ塩化ビニリデンなどの、ガスバリヤー性の優れた樹脂
が用いれることもあった。
【0004】しかしながら、上記金属を用いるものは、
内容物が見えないという問題があり、また、廃棄性に劣
るというデメリットがあった。他方、ガスバリヤー性プ
ラスチックは透明であり、廃棄性の問題も少ないもので
あった。このようなメリットを生かし、ポリビニルアル
コール系重合体はガスバリヤー性重合体として広く用い
られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ポリビ
ニルアルコール系重合体は、重合体の水酸基同士が水素
結合することにより結晶化してガスバリヤー性を発揮す
るものであることから、乾燥した状態では高いガスバリ
ヤー性を示すものの、雰囲気の水蒸気などにより重合体
が吸湿した状態では、上記水素結合が弛み、ガスバリヤ
ー性が低下することが知られている。
【0006】ポリビニルアルコールにエチレンを共重合
させることにより、耐水性を若干向上させることができ
るが、限界がある。また、ポリビニルアルコール系重合
体を変成させて架橋させることにより、耐水性を向上さ
せることも可能であるが、今度は架橋したポリビニルア
ルコール系重合体に空隙が生じ、この空隙が酸素の通り
道となってしまい、ガスバリヤー性が低下してしまうと
いう問題があった。このように、ポリビニルアルコール
系重合体のガスバリヤー性と耐水性をともに満足させる
ことは、困難であった。
【0007】本発明者は、上記従来の問題を、炭酸ビニ
レン単体の重合体、あるいは下記式[1]で表される化
合物との共重合体又はこれらの三元共重合体を加水分解
した重合体が高分子側鎖に水酸基を数多く持つことによ
り、その水素結合力により結晶が増加し、高湿度下にお
いてもガスバリヤー性を維持できることを見い出し、本
発明を完成させるに至った。
【0008】
【化2】
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第1の
発明は、炭酸ビニレンの重合体を加水分解したことを特
徴とするポリビニルアルコール系重合体である。
【0010】また本発明の第2の発明は、炭酸ビニレン
と下記式[1]で表される化合物との共重合体又は三元
共重合体を加水分解したことを特徴とするポリビニルア
ルコール系重合体である。
【0011】
【化3】
【0012】また本発明の第3の発明は、基材フィルム
上に、第1の発明または第2の発明の重合体を溶融押出
形成した層を有する、包装材料である。
【0013】また本発明の第4の発明は、第1の発明ま
たは第2の発明の重合体が溶媒に溶解されている、コー
ティング用組成物である。
【0014】また本発明の第5の発明は、基材フィルム
上に、第4の発明のコーティング用組成物を塗布、乾燥
して形成したコーティング層を有する、包装材料であ
る。
【0015】また本発明の第6の発明は、繊維質基材
に、第4の発明のコーティング用組成物を塗布ないし含
浸させたことを特徴とする、包装材料である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のポリビニルアルコール系
重合体は、炭酸ビニレン単体の重合体、あるいは炭酸ビ
ニレンと下記式[1]で表される化合物との共重合体又
はこれらの三元共重合体を加水分解した重合体である。
下記式[1]で表される化合物としては、酢酸ビニル、
酢酸イソプロペニル、酢酸2ープロペニル、αークロロ
酢酸ビニル等を使用することができる。
【0017】
【化4】
【0018】炭酸ビニレン単体の重合体、あるいは炭酸
ビニレンと酢酸ビニル、酢酸イソプロペニル、酢酸2ー
プロペニル、αークロロ酢酸ビニル等との共重合体又は
これらの三元共重合体を得るには、これらを重合開始剤
を用いて重合させることにより製造することができる。
炭酸ビニレンの割合は、重合させる全モノマーに対して
10モル%以上とする必要がある。これより少ないと最
終目的物としたときの水酸基が少なくなり結晶性が増加
せず、目的とするガスバリヤー性が得られない。
【0019】重合開始剤としては、α,α’ーアゾビス
イソブチロニトリル(AIBN)、アゾビス(4ーメト
キシー2,4ージメチルバレロニトリル)、アゾビス
(2,4ージメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイ
ル(BPO)、ジーtertーブチルパーオキサイド等
を用いて熱により重合を開始させるものを用いることが
できる。この重合開始剤は、0.01〜10重量%程度
添加すればよい。反応温度は、40〜140℃好ましく
は、60〜100℃の範囲で、6〜72時間好ましく
は、12〜24時間反応させるとよい。
【0020】作成した重合体は塩基性条件下で加水分解
することにより目的とする重合体が得られる。加水分解
には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、エチレンジ
アミン、ジエチレントリアミン等の塩基性物質又はアル
コール溶液を用いることができる。この重合体は完全ケ
ン化でき、ケン化度は、99.8%以上である。尚、共
重合してできた共重合体は、ランダム共重合体である。
【0021】前述のようにして得られた本発明の重合体
は、成膜性(造膜性)を発揮させるため、約5,000
以上の分子量を有していることが好ましい。そしてこの
重合体は熱可塑性を有しているので、そのまま、あるい
は必要に応じて各種の添加剤(例えばはじき防止のため
のアルキル硫酸ナトリウムやフッ素系の界面活性剤な
ど)を添加、混合することにより、溶融押出してプラス
チック等の基材フィルムに積層することができる。ま
た、メチルアルコールやエチルアルコール等のアルコー
ルとジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、N−メチルモルホリンオキシド等
との混合溶媒に溶解させることにより、そのまま、ある
いは必要に応じて各種の添加剤を添加、混合することに
より、プラスチックフィルム等の基材フィルムへのコー
ティング組成物、あるいは紙や不織布、合成紙などの繊
維質基材に対するコーティング、含浸組成物として使用
できる。
【0022】基材フィルムへの溶融押出による積層及び
コーティングによる使用は、本発明の効果的な用途の一
つである。すなわち、基材フィルムに溶融押出による積
層またはコーティング組成物を塗布し、加熱、乾燥して
本発明の組成物からなる被膜を形成することにより、基
材フィルムにガスバリヤー性を付与でき、従ってガスバ
リヤー性に優れた包装材料を得ることができるからであ
る。
【0023】基材フィルムとしては、溶融押出による積
層またはコーティング組成物をコーティング可能であれ
ば特に制限はないが、ポリオレフィン(ポリエチレン、
ポリプロピレン等)、ポリエステル(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、ポリエチレ
ンナフタレート等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイ
ロン−66等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミドなど、あ
るいはこれら高分子の共重合体など通常包装材料として
用いられるものが使用できる。もちろんこれらを複数積
層した、多層フィルムを用いることもできる。これら基
材フィルムの中でも、機械的強度および耐熱性の点か
ら、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、2
軸延伸ポリプロピレンフィルム、2軸延伸ナイロンフィ
ルムの、厚さ12〜100μ程度のフィルム、あるいは
これらのフィルムを含む多層フィルムが好適に用いられ
る。
【0024】上記フィルムには、必要に応じて、装飾等
を目的として紙層などを全面的にまたは部分的に付加し
て使用することも可能である。
【0025】溶融押出による層を形成する方法は、単層
で押出し、基材フィルムとドライラミネート法等により
積層する方法、または共押出により基材フィルムと積層
する方法がある。また、コーティング組成物の基材フィ
ルムへのコーティング方法は、従来周知の、キャスト
法、ディッピング法、ロールコーティング法、スクリー
ン印刷法、スプレー法などの手段が用いられる。被膜の
厚さは、乾燥後の厚さが約0.01〜100μmの範囲
であればよい。同様に、繊維質基材へのコーティング/
含浸も、周知の方法により行うことができる。
【0026】以上のようにして得た本発明の包装材料
は、周知の3方シール袋、4方シール袋、ガゼット状
袋、スタンディングパウチ、ピロー包装袋などの形状
に、例えばヒートシールすることにより製袋して用いる
ことができる。
【0027】
【実施例】以下本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
【0028】<実施例1>重合管中に炭酸ビニレン
(8.6g)と酢酸ビニル(8.6g)を入れ、次いで
AIBN(0.2g)を添加する。これを氷温下で減
圧、窒素置換を繰り返し、減圧下で封管、その後60℃
で6時間ラジカル重合反応を行い、反応終了後、できあ
がったポリマーを室温下でジメチルホルムアミド(DM
F)に溶解し、大量のメタノールにより再沈殿を行う。
沈殿物を集め、メタノールで洗浄後、減圧下で乾燥する
(分子量:約120,000)。次いで本共重合体をア
セトンに溶解して、2N−NaOHメタノール溶液で、
加水分解を行い、生じた沈殿物をメタノールでソックス
レー抽出を繰り返し目的物を得る(ケン化度:99.8
%以上)。
【0029】<実施例2>酢酸ビニル(8.6g)を酢
酸イソプロペニル(2.5g)にした以外は、実施例1
と同様の方法で重合(分子量:約85,000)、及び
加水分解を行った(ケン化度:99.8%以上)。
【0030】<実施例3>炭酸ビニレン(8.6g)と
酢酸ビニル(8.6g)を炭酸ビニレン(8.6g)に
した以外は実施例1と同様の方法で重合(分子量:約3
00,000)、及び加水分解を行った(ケン化度:9
9.8%以上)。
【0031】<実施例4>炭酸ビニレン(8.6g)と
酢酸ビニル(8.6g)を酢酸ビニル(4.3g)、酢
酸イソプロペニル(5.0g)、炭酸ビニレン(4.3
g)、そして反応時間を12時間にした以外は実施例1
と同様の方法で重合(分子量:約450,000)、及
び加水分解を行った(ケン化度:99.8%以上)。
【0032】<実施例5>重合管中にαークロロ酢酸ビ
ニル(6.0g)、炭酸ビニレン(0.86g)を入
れ、次いで過酸化ベンゾイル(50mg)を添加する。
凍結下で減圧、窒素置換を繰り返し、減圧下で封管、そ
の後60℃で24時間ラジカル重合反応を行う。反応終
了後重合体をDMFに溶解し、大量のn−ヘキサンより
再沈殿を行う。沈殿物を集め、n−ヘキサンで洗浄後減
圧下で乾燥する(分子量:約628,000)。次いで
本重合体をDMFに溶解、少量のジエチレントリアミン
を加え、室温で加水分解を行う。沈殿が生じ始めたらさ
らに2時間反応した後、沈殿物を集めメタノールで繰り
返し洗浄し、目的物を得る(ケン化度:99.8%以
上)。
【0033】実施例1から実施例4で得られた共重合体
をそれぞれDMSOに溶解し、その溶液をテフロン板に
キャストしフィルム(厚み:20μ)を作成する。加熱
乾燥後フィルムを剥がし、酸素ガスバリヤー性を測定す
るサンプルとした。また、実施例5で得られた共重合体
をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解
し、その溶液をテフロン板にキャストしフィルム(厚
み:20μ)を作成する。加熱乾燥後フィルムを剥が
し、酸素ガスバリヤー性を測定するサンプルとした。比
較のため、比較例1として、市販のポリビニルアルコー
ルを同様にフィルム化し(厚み:20μ、分子量:約7
5,000、ケン化度:99.8%)(株式会社クラレ
製)、評価した。結果を表1に示す。数値は、酸素透過
度である。酸素透過度の測定は、モダンコントロール社
製のMOCON OX−TRANという装置を用いて、
モコン法にて行った。(酸素透過度単位:CC/m2 ・ day
・ atm )
【0034】
【表1】
【0035】以上の結果からわかるように、本発明の組
成物は、高い湿度雰囲気中でも低い酸素透過度(高いガ
スバリヤー性)が維持されている。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように本発明によるポリビニ
ルアルコール系重合体は、モノマーの一つとして、炭酸
ビニレンを用いることにより加水分解した後、高分子側
鎖に水酸基を数多く持たせることができ、その水素結合
力により結晶が増加し、極めて高いガスバリヤー性を示
し、しかも耐水性に優れるものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭酸ビニレンの重合体を加水分解したこと
    を特徴とするポリビニルアルコール系重合体。
  2. 【請求項2】炭酸ビニレンと下記式[1]で表される化
    合物との共重合体又は三元共重合体を加水分解したこと
    を特徴とするポリビニルアルコール系重合体。 【化1】
  3. 【請求項3】基材フィルム上に、請求項1または請求項
    2記載のポリビニルアルコール系重合体を溶融押出形成
    した層を有する、包装材料。
  4. 【請求項4】請求項1または請求項2記載のポリビニル
    アルコール系重合体が溶媒に溶解されている、コーティ
    ング用組成物。
  5. 【請求項5】基材フィルム上に、請求項4記載のコーテ
    ィング用組成物を塗布、乾燥して形成したコーティング
    層を有する、包装材料。
  6. 【請求項6】繊維質基材に、請求項4記載のコーティン
    グ用組成物を塗布ないし含浸させたことを特徴とする、
    包装材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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