JPS588702B2 - 塩化ビニリデン系ラテツクスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートシール部の耐ボイル白化性が優れ、高い
バリャー性を有する塗膜を与え、且つ良好な高速塗工性
及び保存性を有する塩化ビニリデン系ラテックスの製造
方法に関する。

従来、塩化ビニリデン系ラテックスを塗布した各種プラ
スチックスフイルムはその高いガスバリャー性により主
に食品包装用に使用されている。

その場合、通常塩化ビニリデン系樹脂塗膜同志の間で、
或いは塩化ビニリデン系樹脂塗膜の上にポリエチレン、
エチレン共重合体、ポリプロピレン等のポリオレフイン
フイルムをラミネートしたフイルムが使用される場合に
はラミネートポリオレフインフイルム同志の間でヒート
シールが行なわれ、内容物を封入密封する。

更に内容物が酸敗し易い物である場合にはその包装体を
ヒートシールで密封した後、直ちに殺菌のために熱水中
でボイル処理をする。

この場合ヒートシール部分の一旦溶融したポリ塩化ビニ
リデン系樹脂塗膜が再結晶する以前に水中でボイルされ
るため塗膜が水を吸収して白化するという現象（ボイル
白化）がしばしば発生し、商品外観を損うと共に、内容
物の価値をも下落させ経済的損失が生ずる不利益があっ
た。

このため塩化ビニリデン系ラテックス塗布フイルムの使
用範囲は制限を受けていたのである。

かかるシール部におけるボイル白化を防ぐには、ヒート
シール時融解した塩化ビニリデン系樹脂のボイル時にお
ける結晶化を促進させることが考えられた。

その対策の１つとして、例えば特公昭４９−３３１１３
号があげられる。

即ち、ラテックス粒子中心部の塩化ビニリデンが高含有
量である重合体が結晶核となり、ラテックスの塗工成膜
後に結晶核の誘発作用を受けて急速に結晶に成長する様
な適正な塩化ピニリデン樹脂部分を結晶核の周囲に、乳
化重合法で付加調製することが記載されている。

しかしこの方法では同一粒子内に結晶核剤が存在するた
め結晶化が速すぎ、ラテックスの保存時に既に結晶化が
進行し使用時に成膜性が低下する。

ラテックスは少なくとも３ケ月程度の保存性が望まれる
のでこの方法は好ましくない。

又、一般の無機核剤の添加は生成塗膜の透明性、バリャ
ー性、成膜性を害する。

本発明者等は、塩化ビニリデン系ラテックス塗膜のヒー
トシール部のボイル白化性を塗工性、成膜性、ガスバリ
ャー性等を損わずに改良するために鋭意研究した結果本
発明に到達した。

本発明はヒートシール温度に加熱されても融解しない、
高融点の塩化ビニリデン系重合体の少量を塗膜の主成分
の塩化ビニリテン系重合体にラテックス状態で混合し、
塩化ビニリデン系ラテックス塗膜中に均一に存在させた
場合、高融点重合体が結晶核剤として顕著に作用しヒー
トシール後、直ちにボイル処理を行なってもボイル処理
の加熱で急激に結晶化させることができ、ヒートシール
部の耐ボイル白化件の改良に極めて有効であることを見
出したことに基づくものである。

即ち本発明は、塩化ビニリデン８８〜９４重量％と共重
合可能な少なくとも１種の単量体６〜１２重量％とから
なる共重合体（Ｂ）１００重量部を含有するラテックス
に対して、塩化ビニリデン９６〜１００重量％と共重合
可能な少なくとも１種の単量体０〜４重量％とからなる
重合体（Ａ）０．３〜２０重量部を含有するラテックス
をラテックス状態で混合することを特徴とする塩化ビニ
リデン系ラテックスの製造方法である。

本発明の大きな特徴は、該共重合体（Ａ）をラテックス
及び塗膜の品質を損うことなく該共重合体（Ｂ）のラテ
ックスに、ラテックス状で混合することにある。

本発明においてラテックス中では、結晶核剤として作用
する共重合体（ａ）と塗膜の主成分である共重合体（Ｂ
）とは別々の粒子で存在するため、共重合体（Ｂ）の結
晶化は起らず、ラテックスを長期間保存してもその成膜
性は損なわれることがない。

また、本発明のラテックス混合物がプラスチックス等の
基材に塗布される場合、ラテックス粒子は相互融着して
成膜されるが、この段階では温度が低いので共重合体（
ａ）粒子の塗膜の結晶化速度を速める効果はそう大きく
はなく、得られる塗膜の性質は高塩化ビニリデン含量の
共重合体（ａ）を混合しない共重合体（Ｂ）単独の塗膜
の場合と殆んど変らない。

しかし混合ラテックス塗膜がヒートシールという加熱に
より熱融解した時にのみ、融解せずに残存している高融
点の重合体（ａ）の粒子が結晶核となり、非結晶にある
塩化ビニリデン共重合体（Ｂ）の結晶化速度を極めて有
効に促進するのである。

即ち、第１図について更に説明すると、第１図は本発明
ラテックス塗膜を１７０℃で３秒間１．５ｋｇ／ｃｍ２
加圧下でヒートシール温度に加熱した後、直ちに９５℃
の熱水中に浸漬した場合における熱水浸漬時間と塗膜加
熱部分の結晶化度及び曇価との関係を示したものである
。

第１図において、赤外線吸収スペクトルの８８４ｃＬ−
１での吸光度は塩化ビニリテン共重合体の結晶相に帰属
されるものであり、１４０７ｃＬ−１での吸光度は結晶
化により変らないものであり、その吸光度比Ｄ８８４ｃ
ｍ−１／Ｄ１４０７ｃＬ−１は試料厚みに関係なく、結
晶化度に比例する値である。

第１図から明らかの様に本発明の高融点を有する共重合
体囚ラテックスと共重合体（Ｂ）ラテックスを混合した
ラテックス（実施例２のラテックス）を曲線１で示した
が、結晶化度即ちＤ８８４ｃｒ−１／Ｄ１４０７Ｃｒ−
１比はヒートシール温度に加熱後直ちに熱水に浸漬して
も数分以内で高結晶化度を示し、且つ殆んど曇価が増加
せず白化しない。

しかし高融点を示す共重合体（Ａ）ラテックスを混合し
ない共重合体（Ｂ）ラテックス単独のラテックス（比較
例１のラテックス）を曲線２で示したが、この場合はヒ
ートシール温度に加熱した部分の結晶化が遅いことを示
しており、９５℃の熱水浸漬時間約４分で曇価が増加し
、白化し始める。

本発明の共重合体（Ａ）は通常の塩化ビニリデン系ラテ
ックス塗布フイルムのヒートシール温度１５０〜１７０
℃程度の温度で融解しない高融点をもつことが必要であ
る。

この様なものとしてＫ．Ｏｋｕｄａ：Ｊ．Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａ２、１７４９（１９６４）に示
される如き塩化ビニリデン９６〜１００重量％を含有す
るポリマーがある。

塩化ビニリデンが９６重量％以下では融点が低くなるた
め結晶核剤として作用せず、ヒートシール部のボイル白
化の改良には有効でない。

共重合体（Ａ）の共重合成分としては、塩化ビニリデン
と共重合し得る単量体であれば何でもよいが、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロビル、ア
クリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メ
チル、アクリロニトリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等から選ばれた少
なくとも１種以上の単量体が好ましい。

これらの単量体は０〜４重量％用いられる。

この高融点を有する共重合体（Ａ）は通常の乳化重合法
で製造できる。

ラテックス粒子径は特に限定されないが、ヒートシール
部のボイル白化の改良に有効な結晶核剤として、同一添
加量の場合にラテツクス粒子数が多い方が好ましいため
、小粒子径となる様に通常の乳化重合より乳化剤量を多
目に使用し、ラテックス粒子径を１０００人以下にする
ことが好ましい。

特に５００人にすることがより好ましい。

共重合体人をラテックス状で混合する添加量は固型分換
算で共重合体（Ｂ）１００重量部に対して０．３〜２０
重量部で、好ましくは０．５〜１０重量部、最も好まし
くは１０〜３０重量部である。

０．３重量部以下では結晶核剤としては少なすぎるため
ヒートシール部のボイル白化の改良には有効でなく、添
加量が２０重量部以上になると塩化ビニリデン９６〜１
００％を含有する共重合体（５）は高結晶性であるため
混合ラテックスの成膜性を劣化し、成膜後の塗膜のひび
割れ等が生じ、ガスバリャー性が劣化する。

また共重合体囚は熱安定性が劣るため多量に添加すると
塗膜が着色しやすくなる。

次に共重合体（Ｂ）は塩化ビニリデン８８〜９４重量％
と塩化ビニリデンと共重合し得る単量体との共重合物で
あり、共重合成分として何れでもよいが、特にアクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロビル、ア
クリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メ
チル、アクリロニトリル、塩化ビニル等から選ばれた少
なくとも１種の単量体６〜１２重量％と、アクリル酸、
メタアクリル酸、イタコン酸等から選ばれた少なくとも
１種の不飽和カルボン酸０〜５．０重量％が用いられ、
通常の乳化重合法で得られるコーティング用塩化ビニリ
デン系ラテックスである。

この共重合体（Ｂ）の塩化ビニリデン含有量は８８〜９
４重量％の範囲が用いられ、塩化ビニリデン含有量が多
い方がバリャー性、結晶化速度の点で好ましく、塩化ビ
ニリデン含有量８８重量％以上が好ましい。

しかし９４重量％以上になるとラテックス状態での共重
合体（Ｂ）の結晶化速度が速くなりすぎ、ラテックスの
成膜性保存寿命が短くなる３本発明による混合ラテック
スには必要に応じてヒートシール時にその加熱で融解せ
ず、塩化ビニリデン系共重合体の結晶核剤となり得る公
知の微細な有機顔料、雲母粉末、タルク等を添加するこ
とができる。

多量の添加は塗膜の透明性が阻害され、塗膜が硬くなり
クラツクが発生し、ガスバリャー性が低下し、またラテ
ックス状でこれらが沈降分離しない様に対策が必要であ
る。

本発明により得られた塩化ビニリデン系ラテックスは、
後述する実施例に示す様にコーティング用ラテックスと
して良好な塗工性及びラテックス保存性を示し、塗膜は
高度のガスバリャー性を有し、ヒートシール後のボイル
処理におけるヒートシール部の耐ボイル白化性が極めて
すぐれ、その有用性が著しいものである。

以下本発明の有用性を実施例と比較例により詳細に説明
する。

以下の％又は部は重量％又は重量部を示す。

実施例 １ ステンレススチール製オートクレープを充分窒素置換し
た後に、 塩化ビニリデン ９２．０部アクリル酸メ
チル ８．０〃アクリル酸
０．５〃脱イオン水 １１５．０
〃ドデシルベンゼンスルホン ０．５〃酸ナトリウ
ム 過硫酸カリウム ０．０１〃亜硫酸水素ナ
トリウム ０．Ｏ０５〃を仕込み、４５℃で３０時
間攪拌し、乳化重合した後、 過硫酸カリウム ０．０２部亜硫酸水素ナ
トリウム ０．０１〃脱イオン水
５．０〃をオートクレープに後添加して、更に２
０時間攪拌をし、乳化重合した。

重合収率９９．８％でラテックスが得られた。

このラテックスをラテックス（Ｂ１）とした。

次に高融点を示す塩化ビニリデンを高含有する共重合体
ラテックスを以下の様に乳化重合した。

ステンレススチール製オートクレープを充分に窒素置換
した後、 塩化ビニリデン ９８．０部アクリル酸メ
チル ２．０〃アクリル酸
１．０〃脱イオン水 ２５０
部ドデシルベンゼンスルホン酸 ４．０〃ナトリウム 過硫酸カリウム ０．１〃亜硫酸水素ナ
トリウム ０．０５〃を仕込み、４５℃で３０時
間攪拌して乳化重合した。

重合収率９８．８％でラテックスが得られた。このラテ
ックスをラテックス（Ａ１）とした。

ラテックス（Ｂ１）２２０部（固形分１００部、に対し
てラテックス（ＡＩ）３．５部（固形分１．０部）を混
合し混合ラテックスを得た。

実施例 ２ 実施例１のラテックス（Ｂ１）２２０部（固形分１００
部）に実施例１のラテックス（Ａ１）１０部（固形分２
．８部）を混合し、混合ラテックスを得た。

この混合ラテックスを、後記ラテックスの塗工法に示す
方法により２軸延伸ポリプロピレンフイルムに塗布した
。

試料フイルムを１７０℃で３分間、圧力１．５ｋｇ／ｃ
ｍ２かげて、ヒートシール温度に加熱した後直ちに９５
℃の熱水に浸漬した場合、第１図の１に示す様に、急激
に結晶化し、ヒートシール温度に加熱した部分の白化は
殆んど認められなかった。

後記の比較例１のラテックス（Ｂ１）のみからなる塗膜
の場合は、第１図の２に示す様に、熱水浸漬後４分後で
も結晶化は認められず、約７分後に結晶化が始まり、そ
の時には既に塗膜は著しく白化していた。

実施例 ３ 実施例１のラテックス（Ｂ１）２２０部（固形分１００
部）に実施例１のラテックス（Ａ１）３５部（固形分１
０部）を混合し、混合ラテックスを得た。

実施例 ４ ステンレススチール製オートクレープを充分窒素置換し
た後に、 塩化ビニリデン ９１．０部アクリル酸
メチル ５．０〃塩化ビニル
４．０〃脱イオン水
１１５〃ドデシルベンゼンスルホン ０．５部
酸ナトリウム 過硫酸カリウム ０．０１〃亜硫酸水素
ナトリウム ０．００５〃を仕込み、４５℃で３
０時間攪拌し乳化重合した後、 過硫酸カリウム ０．０２部亜硫酸水
素ナトリウム ０．０１〃脱イオン水
５．０〃を後添加し、更に４５℃で
２０時間攪拌し乳化重合した。

重合収率９９．３％でラテックスが得られた。

このラテックスをラテックス（Ｂ２）とした。次に高融
点を示し、塩化ビニリデンを高含有量有する共重合体ラ
テックスを、塩化ビニリデン９６．０部、アクリル酸ブ
チル４．０部（合計１００部）の単量体組成である以外
は実施例１ラテックス（Ａ１）と同様の方法で乳化重合
し、重合収率９９．７％でラテックスが得られた。

このラテックスをラテックス（Ａ２）とした。

ラテックス（Ｂ２）２２２部（固形分１００部）に対し
、ラテックス（Ａ２）１０．５部（固形分３．０部）を
混合し、混合ラテックスを得た。

実施例 ５ 塩化ビニリデン９２．７６部、アクリル酸メチル７．２
４部及びアクリル酸０．５０部（合計１００．５部）の
単量体組成である以外は実施例１のラテックス（Ｂ１）
と同様の方法で乳化重合し、重合収率９９．７％でラテ
ックスが得られた。

このラテックスをラテックス（Ｂ３）とした。

ラテックス（Ｂ３）２２０部（固形分１００部）に実施
例１のラテックス（Ａ１）３５部（固形分１０部）を混
合し、混合ラテックスを得た。

比較例 １〜３ 本発明の効果を説明するために以下の比較例ラテックス
を作製した。

比較例１：実施例１のラテックス（Ｂ１）のみ比較例２
：実施例４のラテックス（Ｂ２）のみ比較例３：実施例
４のラテックス（Ｂ２）２０１部（固形分１００部）に
実施例４のラテックス（Ａ２）９０部（固形分２５．６
部）を混合し混合ラテックスを得た。

比較例４：ステンレススチール製オートクレープを充分
窒素置換した後に、 塩化ビニリデン ９．７部アクリル酸
メチル ０．２〃アクリル酸
０．１〃脱イオン水
１６．０〃ドデシルベンゼンスルホン ０．０６〃
酸ナトリウム 過硫酸カリウム ０．００１６〃亜硫酸水素
ナトリウム ０．０００８〃を仕込み、４５℃で３
０時間攪拌し乳化重合した後、 塩化ビニリデン ９２．３部アクリル酸メ
チル ７．２〃アクリル酸
０．５〃脱イオン水 ８８．２
〃ラウリル硫酸ナトリウム ０．６６５〃過硫酸カリ
ウム ０．０１部亜硫酸水素ナトリウム
０．００５〃を後添加し、４５℃で２０時間攪拌し
乳化重合した。

更に過硫酸カリウム ０，０４部亜硫酸水
素ナトリウム ０．０２〃脱イオン水
５．５〃を後添加し、４５℃で２０時間攪拌
し乳化重合した。

重合収率９９．５％でラテックスが得られた。このラテ
ックスをラテックス（Ｂ４）とした。

以上の本発明の実施例と比較例のラテックスの性質とし
て、塗工性、保存成膜性（成膜件の保存寿命）、及び塗
膜の性質として塩化ビニリテツ系ラテックスを塗布した
２軸延伸ポリプロピレンフイルムのヒートシール部の耐
ポイル白化性、酸素透過度等の試験を行なった。

その結果を第１表に示した。

第１表から明らかの様に、本発明の製造方法による実施
例１〜５の塩化ピニリデン系ラテックスは何れもラテッ
クスの塗工性、ラテックスの保存成膜性及び塗エフイル
ムの酸素透過度は実用的に良好であり、且つヒートシー
ル部の耐ボイル白化性が極めて良好であった。

これに対し、比較例１〜２の高融点を示す塩化ビニリデ
ン共重合体（Ａ）を添加しないものはヒートシール部の
耐ボイル白化性が悪かった。

比較例３の該共重合体（Ａ）の添加量が本発明の方法の
限定範囲上限より多い場合はラテックス塗工性、ラテッ
クス保存成膜性及びガスバリャー性を劣化したが、ヒー
トシール部の耐ボイル白化性は良かった。

しかしこれらの性質を同時に満足しなかった。

比較例４は実施例５に較べてラテックスの保存成膜性が
わるく、総合的には不良である。

尚、第１表のラテックスの性質及び塗膜の試験方法は以
下の様な方法によった。

（１）ラテックスの塗工性 ２軸延伸したポリプロピレンフイルム（厚さ：２０μ）
の表面酸化処理面にポリウレタン系接着剤（東洋インキ
社製、商品名オリバインＥＬ−２５０）の酢酸エチル溶
液を塗布量が固形分換算で約０．３Ｐ／ｍ２程度になる
様にメイヤーバ（Ｒ．Ｄ．Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ社製
、商品名）で塗布し、１００℃で３０秒間乾燥、放冷し
た。

この接着剤塗布フイルムに表面張力を４０ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ（２０℃）に調整したラテックスをメイヤーバーを用
い固形分換算で約５？／ｍ２になる様に塗布し、１００
℃で３０秒間乾燥、放冷した。

塗工性はその塗膜のひび割れ、表面ざらつき等の有無に
ついて両眼観察し、良否を判定した。

（２）ラテックスの保存成膜性 ラテックスを２０℃の恒温槽内に保存し、上記ラテック
ス塗工性試験方法により塗工性の経時変化を測定した。

ラテックスの保存成膜性は塗膜が不透明化あるいは無数
のひび割れが発生するまでの保存寿命であり、保存寿命
が３ケ月以上のものを実用的に良と判定した。

（３）ラテックス塗エフイルムの酸素透過度ラテックス
塗工性試験と同様の方法で得られた塩化ビニリデン系ラ
テックス塗布２軸延伸ポリプロピレンフイルムを４０℃
で４８時間エージングを行ない、酸素透過度をモダンコ
ントロールズ（Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ社製、
商品名Ｍｏｃｏｎ Ｏｘ−Ｔｒａｎ＝１００型）酸素透
過度測定器を用いて２０℃、１００％ＲＨの条件下で測
定した。

（４）ラテックス塗エフイルムのヒートシール部の耐ポ
イル白化性 ラテックス塗工性試験と同様の方法で得られた塩化ビニ
リデン系ラテックス塗布２軸延伸ポリプロピレンフイル
ムを４０℃で４８時間エージングを行なった。

東洋精機社製の熱傾斜試験器を用いて、１５０、１５５
、１６０、１６５、１７０℃の温度で、３放間１．５ｋ
ｇ／ｃｎｌの圧力を掛けて、塩化ビニリデン系ラテック
ス塗膜表面を直接加熱し、直ちに９５℃の熱水中に３０
分間浸漬し、ヒートシール温度に加熱した部分の白化の
度合を肉眼判定及びＪＩＳ−Ｋ−６７１４の方法により
曇価（％）を測定した。

本試験方法では曇価約１０％以下のときは肉眼観察では
白化せず透明性は良好であり、約２０％以上になると明
らかに不透明になり白化した状態であった。

塩化ビニリデン系ラテックス塗エフイルムのヒートシー
ル部の耐ボイル白化性として、本試験方法での実用的に
良好な範囲は曇価１５％以下であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートシール温度に加熱後、９５℃の熱水浸漬
した場合における熱水浸漬時間と塗膜加熱部分の結晶化
度と曇価との関係を示し、１は本発明実施例２、２は比
較例１のラテックスの場合を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩化ビニリデン８８〜９４重量％と共重合可能な少
   なくとも１種の単量体６〜１２重量％とからなる共重合
   体（Ｂ）１００重量部を含有するラテックスに対して、
   塩化ビニリデン９６〜１００重量％と共重合可能な少な
   くとも１種の単量体０〜４重量％とからなる重合体（Ａ
   ）０．３〜２０重量部を含有するラテックスをラテック
   ス状態で混合することを特徴とする塩化ビニリデン系ラ
   テックスの製造方法。