WO2007037044A1 - ガスバリア材及びその製造方法並びにガスバリア性包装材 - Google Patents

ガスバリア材及びその製造方法並びにガスバリア性包装材 Download PDF

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WO2007037044A1
WO2007037044A1 PCT/JP2006/311566 JP2006311566W WO2007037044A1 WO 2007037044 A1 WO2007037044 A1 WO 2007037044A1 JP 2006311566 W JP2006311566 W JP 2006311566W WO 2007037044 A1 WO2007037044 A1 WO 2007037044A1
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gas barrier
barrier material
compound
polycarboxylic acid
acid polymer
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PCT/JP2006/311566
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Yusuke Obu
Hiroshi Sasaki
Aki Endo
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Toyo Seikan Kaisha, Ltd.
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    • Y10T428/31938Polymer of monoethylenically unsaturated hydrocarbon

Definitions

  • the present invention relates to a gas spear material using a cross-linking agent comprising a compound having a specific functional group in a polycarboxylic acid-based polymer, and more particularly, excellent gas barrier properties, retort resistance and flexibility.
  • the present invention relates to a gas filler material having a property, a method for producing the same, and a packaging material using the gas barrier material.
  • gas permeable resins Conventionally, various types of gas permeable resins have been used, and in particular, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, ethylene vinyl alcohol copolymers and the like are known as gas barrier resins.
  • polyvinylidene chloride polyacrylonitrile tends to refrain from its use due to environmental problems, and in ethylene vinyl alcohol copolymers, the gas barrier property is highly dependent on humidity, and under high humidity conditions. There was a problem that the gas barrier property was lowered.
  • films in which inorganic materials are vapor-deposited on the surface of a substrate are also known, but these films are very expensive, and the flexibility of the vapor-deposited film There is a problem of poor adhesion to the material or other resin layers.
  • a gas barrier film (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1) is formed by forming a coating film comprising an aqueous polymer A, a water-soluble or water-dispersible polymer B, and an inorganic layered compound on a substrate. 5 1 2 6 4), and a molded product composed of a mixture of a poly (meth) acrylic acid polymer and a polyalcohol.
  • a gas barrier film formed by applying a layer containing a metal compound to the surface of the layer ( JP, 2000-0 9-3 1), or polyvinyl alcohol and ethylene Gas barrier paints (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-0 1 1 5 7 76) containing a monomaleic acid copolymer and a divalent or higher metal compound have been proposed. Disclosure of the invention
  • the object of the present invention is excellent in gas barrier properties, retort resistance, and flexibility without causing the problems described above, and can cure the coating film in a short time at low temperature, and is excellent in productivity. It is to provide gaspar material. Another object of the present invention is to provide a method for producing the gas barrier material and a packaging material using the gas barrier material.
  • an ether bond is formed on carbon that forms a double bond between the polycarboxylic acid polymer (A) and nitrogen, and the ring structure (b) containing oxygen in the ether bond.
  • a gas characterized by comprising a compound (B) containing two carbon atoms and having a crosslinked structure formed by the reaction of the carboxyl group of the prepolycarboxylic acid polymer (A) with the ring structure (b) A barrier material is provided.
  • Compound (B) is 2, 2'-bis (2-year-old xazoline),
  • the polycarboxylic acid polymer (A) is poly (meth) acrylic acid or a partially neutralized product thereof,
  • the present invention also provides a gas barrier material comprising the polycarboxylic acid polymer (A), wherein two amide ester bonds are formed in the bridge portion.
  • a metal ion cross-linked gas spear material in which metal ion cross-linking is formed by polyvalent metal ions between the remaining unreacted carboxyl groups of the gas spear material.
  • the gas barrier material is treated with water containing a polyvalent metal compound to form a metal ion bridge between the remaining unreacted carboxyl groups.
  • a method for producing a crosslinked gas filler material is provided.
  • a method for producing a gas spear material characterized by mixing the polycarboxylic acid polymer (A) having a water content of 15% or less and the compound (B).
  • the method for producing the gas spear material it is preferable to form a metal ion bridge between the remaining unreacted carboxy groups by treating the formed gas spear material with water containing a polyvalent metal compound.
  • a packaging material comprising a layer made of the above-described gas spear material or metal ion cross-linked gas barrier material, provided on the surface of the plastic substrate or between the plastic layers.
  • the layer made of the above gas barrier material or metal ion cross-linked gas barrier material is provided such that the surface of the plastic substrate or at least one surface is provided between the plastic layers via the anchor layer via the anchor layer,
  • the anchor layer contains a urethane polymer.
  • the gas barrier material of the present invention has excellent gas barrier properties and water resistance, and can also achieve excellent gas barrier properties even after being subjected to high-temperature and humid heat conditions such as retort sterilization, and also has retort resistance. It becomes possible to grant.
  • a bridge structure can be easily formed by heating at a low temperature in a short time, an excellent gas barrier material can be formed without adversely affecting the plastic substrate and with good productivity. Is possible.
  • the gas barrier material of the present invention is also excellent in flexibility, there is no deterioration in gas barrier property due to damage to the gas barrier material which causes a problem even if it is used for a flexible packaging material. It can also be formed on the material and further processed as a multilayer preform.
  • gas barrier properties under high humidity conditions are significantly improved. It is also possible to do.
  • the polycarboxylic acid polymer (A) with a water content of 15 ⁇ 1 ⁇ 2 or less and the compound (B), it is possible to easily form a bridge structure by heating at a lower temperature and in a shorter time. Therefore, the adverse effect on the plastic substrate can be further reduced, and the time energy at the time of production can be further reduced.
  • this gas spear material is formed on the surface of the plastic substrate or between the plastic layers via the anchor layer, it becomes possible to remarkably improve the interlayer adhesion, and the mechanical strength and flexibility of the packaging material can be improved. More Brief description of the drawings
  • FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of the laminate produced in Example 1.
  • FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of the laminate produced in Example 1.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of the laminate produced in Example 9.
  • FIG. 3 is a view showing a cross-sectional structure of the laminate produced in Example 11 1.
  • the gas barrier material of the present invention has a ring structure in which an ether bond is formed on carbon forming a double bond between the polycarboxylic acid polymer (A) and nitrogen, and oxygen in the ether bond is contained.
  • b) is a compound comprising two compounds (B), and a crosslinked structure is formed by the reaction of the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer (A) with the ring structure (b) of the compound (B). It is an important feature.
  • the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer (A) and the ring structure (b) of the compound (B) react to form an amide ester.
  • it is formed as a cross-linked coating film in which two amide ester bonds are formed at the cross-linked portion, and this makes it possible to impart excellent gas pliability.
  • gas barrier material of the present invention exhibits excellent gas barrier properties.
  • the polymer that is the main component is a polycarboxylic acid polymer
  • the carboxyl group in the side chain has high hydrogen bonding properties and strong cohesive force, so that it can form a basic structure with excellent gas barrier properties. it can.
  • the crosslinking of the polycarboxylic acid polymer (A) with the compound (B) can be formed by heating at a low temperature in a short time, there is little influence on the plastic substrate on which the gas spear material is to be formed, and the productivity is improved. There is also an advantage of being excellent.
  • polycarboxylic acid polymer used in the gas barrier material of the present invention examples include a homopolymer of a monomer having a carboxyl group such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, acrylic acid-methacrylic acid copolymer, or the like. Examples thereof include copolymers and partially neutralized products of these, and it is preferable to use polyacrylic acid or polymethacrylic acid.
  • the partially neutralized product of the polycarboxylic acid polymer is partially neutralized with a metal hydroxide salt such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, ammonia or the like. You can.
  • a metal hydroxide salt such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, ammonia or the like. You can.
  • the degree of neutralization of the partial Q product is not particularly limited, but it is preferably 30% or less in terms of a molar ratio to the carboxyl group. If it is more than the above range, the hydrogen bonding property of the carboxyl group is lowered and the gas barrier property is lowered.
  • the weight average molecular weight of the polycarboxylic acid polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 000 to 500000 0, preferably 5000 to 1 5 000 00. In particular, 1 0000 to 1 000 000.
  • the compound (B) used as a crosslinking agent for crosslinking the polycarboxylic acid polymer has an ether bond formed on carbon that forms a double bond with nitrogen.
  • the ring structure (b) includes, but is not limited to, the following ring structures.
  • the compound (B) used in the gas barrier material of the present invention contains two ring structures (b) as described above, and such ring structures may have two identical ring structures or different ring structures. However, it is preferable that at least one is an oxazoline group or a derivative thereof.
  • Examples of the compound (B) having two such ring structures (b) include, but are not limited to, 2, 2'-bis (2-oxazoline), 2,2'-bis (4-methyl-2-oxazoline) , 2, 2 '— bis (5 -methyl 1-2-oxazoline), 2, 2' — bis (5,5 '— dimethyl-2-oxazoline), 2, 2' — bis (4, 4, 4 ' , 4'-tetramethyl-2-oxazoline), 2, 2 'p-phenylene bis (2-oxazoline), 2, 2' — m-phenylene bis (2-oxazoline), 2.
  • the cross-linked portion formed by the polyacrylic acid polymer (A) and the compound (B) is formed by an aliphatic chain.
  • these compounds (B) those having no aromatic ring can be preferably used, and 2,2′-bis (2-oxazoline) can be particularly preferably used.
  • the gas barrier material of the present invention comprises the above-described polycarboxylic acid polymer (A)
  • a polycarboxylic acid polymer (A) or a coating composition comprising the compound (B) in an amount of 2 to 60 parts by weight, particularly 4 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight Depending on the type of compound (B) and the coating amount of the coating composition, it is produced by heating at a temperature of 110 to 170 ° C for 5 seconds to 5 minutes (peak retention time). be able to.
  • the coating composition can be prepared by dissolving each component of the polycarboxylic acid polymer (A) and the compound (B) in water, or by mixing an aqueous solution of each component. .
  • a solvent such as alcohol or a mixed solvent such as hydroalcohol can also be used.
  • an acid catalyst may be added to promote the reaction between the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer (A) and the ring structure (b) of the compound (B).
  • the acid catalyst include acetic acid, propionic acid, ascorbic acid, benzoic acid, hydrochloride, monovalent acid such as paratoluenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, Examples thereof include divalent or higher acids such as polyphosphoric acid, pyrophosphoric acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and polycarboxylic acid.
  • the gas barrier material of the present invention can be formed into a gas barrier material by forming the crosslinked composition into a sheet-like film directly by heating the coating composition to form a crosslinked structure.
  • the coating composition can be applied on a substrate. After heating the coated material to form a cross-linked structure, it can be removed from the substrate to form a single layer gas barrier material, or a gas barrier layer can be formed on a plastic substrate to form a multilayer gas barrier material. it can.
  • a carboxyl group corresponding to an amount of at least an acid value of 10 Omg Zg KOH or more in the gas barrier material is preferably crosslinked with a metal ion, and more preferably 330 mg / g KOH or more. Good.
  • the gas barrier material In order to form metal ion bridges between the remaining unreacted carboxyl groups in the gas barrier material in which a crosslinked structure is formed, the gas barrier material is treated with water containing a polyvalent metal compound. A metal ion cross-linked structure can be easily formed.
  • the above process (i i i) is a process that brings about the aging effect after the above processes (i) to (i i), and makes it possible to shorten the processes (i) to (i i).
  • the treated water used in any of the above treatments (i) to (iii) may be cold water, but contains a polyvalent metal compound so that the water containing the polyvalent metal compound can easily act on the gas barrier material.
  • the water temperature should be 20 ° C or higher, especially 40 to 100 ° C.
  • the processing time is preferably 3 seconds or more, particularly 10 seconds to 4 days.
  • the processing time (i) to (ii) It is preferable that after the treatment for 5 seconds or more, especially 1 second to 1 hour, the atmosphere treatment in which the gas prill material is placed under high humidity is treated for 1 hour or more, especially 2 hours to 14 days.
  • the processing temperature is 100 ° C. or higher, particularly 120 to 140 ° C., and the processing is performed for 1 second or longer, particularly 3 seconds to 120 minutes.
  • a coating in which a polyvalent metal compound is dissolved or dispersed in advance may be similarly treated with water or water containing a polyvalent metal compound.
  • the polyvalent metal ion is not particularly limited as long as the carboxyl group of the resin can be cross-linked, and is preferably divalent or higher, particularly 2 to 3, more preferably magnesium ion Mg 2 + , Calcium ions C a 2 +, etc. Divalent metal ions can be used.
  • the above metal ions include alkaline earth metals (magnesium Mg, force Luca, Ca, strontium, Sr, and Ba, etc.), periodic table group 8 metals (iron, Fe, ruthenium, etc.), periodicity Table 1 Group 1 metals (copper Cu, etc.), Periodic Table 1 Group 2 metals (zinc Zn, etc.), and Table 1 Group 3 metals (aluminum AI, etc.) are examples.
  • Divalent metal ions include magnesium ions Mg 2 + , calcium ions C a 2 + , strontium ions S r 2 + ions B a 2 + , copper ions Cu 2 + , zinc ions Z n 2 +, etc.
  • trivalent metal ions examples include ions such as aluminum ions AI 3 + and iron ions F e 3 +.
  • the above metal ions can be used alone or in combination.
  • the water dissociable metal compound that is the ion source of the polyvalent metal ion include a metal salt constituting the metal ion, for example, a halide (for example, chloride such as magnesium chloride and calcium chloride), hydroxide.
  • magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc. oxides (eg, magnesium oxide, calcium oxide, etc.), carbonates (eg, magnesium carbonate, calcium carbonate), inorganic acid salts, eg, perhalogenates (eg, , Magnesium perchlorate, perchlorates such as calcium perchlorate, etc.), sulfates, sulfites (eg, magnesium sulphonate, lithium sulfonates, etc.), nitrates (eg, magnesium nitrate, calcium nitrate, etc.), Hypophosphite, phosphite, phosphate (eg, magnesium phosphate, Calcium phosphate, etc.), organic acid salts, such as carboxylates (eg, acetates such as magnesium acetate, calcium acetate, etc.).
  • perhalogenates eg, Magnesium perchlorate, perchlorates such as calcium perchlorate, etc.
  • metal compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these compounds, the above-mentioned metal halides and hydroxides are preferred.
  • the polyvalent metal compound preferably has a metal atom equivalent in water of 0.125 mm o I ZL or more, more preferably 0.5 mmo I no L or more, 2.5 mm o More preferably, it is IZL or more.
  • the water containing the polyvalent metal compound is preferably neutral to alkaline.
  • the gas barrier material of the present invention may contain an inorganic dispersion in addition to the gas paraffinic resin.
  • an inorganic dispersion has a function of blocking moisture from the outside and protecting the gas barrier resin, and can further improve the gas barrier property and water resistance.
  • Such an inorganic dispersion may have any shape such as a spherical shape, a needle shape, a layer shape, etc., but those having wettability to the gas barrier resin and being well dispersed in the coating liquid are used.
  • a silicate compound having a layered crystal structure such as water-swelling mica and clay is preferably used.
  • These inorganic dispersions preferably have an aspect ratio of 30 or more and 5000 or less in that they are dispersed in layers and block moisture.
  • the content of the inorganic dispersion is preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the gas barrier resin.
  • the gas barrier material of the present invention has sufficient gas barrier performance as a packaging material for retort, and the oxygen permeation amount after retort is 10 cc Zm 2 Z da yZatm (25 ° C—80% (Under RH environment) It has the following excellent gas barrier properties and retort resistance.
  • the above-mentioned paint is prepared by mixing the polycarboxylic acid polymer (A) having a water content of 15 ⁇ 1 ⁇ 2 or less and the compound (B). What is necessary is just to adjust a composition.
  • the polycarboxylic acid polymer is subjected to dehydration treatment such as heating or decompression before the coating composition is prepared.
  • the water content is preferably 15% or less, particularly preferably 10% or less.
  • the heating temperature time of the coating composition is reduced to 1 1
  • a heat treatment at a temperature of 140 ° C. to 180 ° C. for about 5 to 20 minutes is sufficient, and other heating means may be used. You may use the process which combined these.
  • the water content of the polycarboxylic acid polymer is determined by the Karl Fischer method.
  • the moisture content required by the Karl Fischer method depends on the heating conditions of the polycarboxylic acid polymer for water vaporization. If the heating condition is set to less than 200 ° C, the amount of water adsorbed to the polycarboxylic acid polymer (free water amount) can be grasped, but the polycarboxylic acid polymer that is a highly hydrogen-bonding polymer has the structure It is considered difficult to obtain the moisture content including the water content. On the other hand, if it exceeds 2500C, there is a risk that the polycarboxylic acid polymer will be significantly degraded, which is not preferable.
  • a heating range of 20 ° C. to 25 ° C. is a suitable range.
  • the moisture content was set to 2 30 ° C. under the heating conditions for water vaporization.
  • the solvent used in the coating composition preparation step needs to have a solvent other than water as a main component, and a solvent that requires less heat than water to volatilize is preferable.
  • a solvent that requires less heat than water to volatilize is preferable.
  • methanol, ethanol, isopropanol and the like can be mentioned, and methanol is particularly preferable.
  • the packaging material of the present invention is formed by forming the gas barrier material on the surface of a plastic substrate or between plastic layers.
  • thermoformable thermoplastic resin examples thereof include films, sheets, bottles, cups, trays, cans, and other packaging materials manufactured by means such as shape, injection molding, blow molding, stretch blow molding or press molding.
  • Suitable examples of the resin constituting the plastic substrate are low, medium or high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-monopolymer, ionomer, Polyolefin copolymers such as ethylene monovinyl acetate copolymer, ethylene monovinyl alcohol copolymer; Polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate noisophthalate, polyethylene naphthalate, nylon 6, nylon Polyamides such as 6, 6, Nylon 6, 10, Medexylylene adipamide; Polystyrene, Styrene-butadiene block copolymer, Styrene-acrylonitrile copolymer, Styrene-butadiene acrylonitrile copolymer ( ABS resin) and other styrene copolymers; polyvinyl chloride and vinyl chloride vinyl chloride copolymers such as
  • thermoplastic resins may be used alone or exist in the form of two or more blends.
  • the plastic substrate may be a single layer or, for example, co-melt extruded or other A laminated structure of two or more layers by lamination may also be used.
  • the melt-moldable thermoplastic resin may contain one or more additives such as pigments, antioxidants, antistatic agents, ultraviolet absorbers, lubricants, etc. as required.
  • the total amount may be added to the portion within a range of 0.001 to 5.0 parts.
  • glass fiber aromatic polyamide fiber
  • carbon fiber pulp
  • cotton ⁇ Fiber reinforcement material such as linter
  • powder reinforcement material such as carbon black, white carbon
  • flaky reinforcing material such as glass flake, aluminum flake, etc.
  • the amount of scale-like inorganic fine powder for example, water-swellable mica, clay, etc.
  • the amount of scale-like inorganic fine powder is 5 to 100 parts by weight as a total amount of 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
  • the amount of scale-like inorganic fine powder is 5 to 100 parts by weight as a total amount of 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
  • the present invention it is possible to provide the above-described gas spear material on the surface of the final film, sheet, or container, or to provide this coating in advance on a preform for molding into a container.
  • preforms include bottomed or bottomless cylindrical parisons for biaxial stretch blow molding, pipes for plastic can molding, vacuum forming, pressure forming, and sheets for plug assist molding. Or a heat seal lid, a film for bag making, and the like.
  • Gasuparia material is generally zero. 1 1 0 m, it is particularly preferable to have zero. 5 to 5 im thickness. If this thickness is less than the above range, oxygen parrability may be insufficient. On the other hand, even if this thickness exceeds the above range, there is no particular advantage, and there is a tendency to be disadvantageous in terms of the cost of the packaging material. .
  • this gas barrier material can be provided as a single layer as the inner surface of the container, the outer surface of the container, and the intermediate layer of the laminate, and as a plurality of layers, the inner and outer surfaces of the container or the inner and outer surfaces of the container can be provided. It can be provided as an intermediate layer of at least one of the laminates.
  • Molding from the coated preform into the final container can be carried out under conditions known per se such as biaxial stretch blow molding, Bragus cistern molding.
  • a film or sheet provided with a coating layer is bonded to another film or sheet to form a laminated body, and the laminated body is formed into a heat seal lid, It can also be used as a preform or a preform for container molding.
  • the gas barrier material of the present invention is used as a packaging material, it is preferable to provide an anchor layer on at least one surface of the gas barrier material, thereby further improving the adhesion between the layers. It is possible to further increase the mechanical strength of the laminate and the flexibility of the stacked body.
  • a layer made of a gas barrier material is used for the inner and outer surfaces of the container or the outermost layer of the laminate, a layer made of a gas barrier material may be formed via an anchor layer, and when used for an intermediate layer of the laminate, An anchor layer may be formed on at least one side of the material layer.
  • the anchor material may be formed from various polymers such as urethane, epoxy, acrylic, and polyester. In particular, it is preferable to contain a urethane polymer.
  • the anchor material may be composed of a main agent and a curing agent, and may be a precursor in a state where the curing reaction is not completed, or a state where an excessive amount of the curing agent is present. good.
  • urethane it is mainly composed of a polyol component such as polyester polyol and polyether polyol, and a polyisocyanate component.
  • the number of isocyanine groups in the polyisocyanate component is more than the number of hydroxyl groups in the polyol component As such, a polyisocyanate component may be present.
  • polyester polyol As the polyol component used for forming the urethane-based polymer, a polyester polyol is preferable.
  • the polyester polyol include polyester polyols obtained by reacting polyvalent carboxylic acids or their dialkyl esters or mixtures thereof with glycols or mixtures thereof.
  • polyvalent carboxylic acid examples include aromatic polyvalent carboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, and aliphatic polyvalent carboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid.
  • aromatic polyvalent carboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid
  • aliphatic polyvalent carboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid.
  • glycol examples include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol, and 1,6-hexanediol.
  • the polyester polyol has a glass transition temperature of 150 ° C. to 10 ° C.
  • the number average molecular weight of these polyester polyols is preferably from 100 to 100,000, and more preferably from 300 to 80,000.
  • Polyisocyanates used to form urethane-based polymers include 2,4-one-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diene.
  • the anchor layer is not limited to this.
  • the polyisocyanate is 1 to 100 parts by weight, particularly 5 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyester polyol described above.
  • the coating composition containing 2 wt. It can be manufactured by heating for 5 minutes.
  • the coating composition is prepared by mixing each component of polyester polyol and polysocyanate with a solvent such as toluene, MEK, hexanone, sorbeth, isophorone, xylene, ethyl acetate, and butyl acetate. It can be dissolved in the solution or can be prepared by mixing the solution of each component.
  • a solvent such as toluene, MEK, hexanone, sorbeth, isophorone, xylene, ethyl acetate, and butyl acetate.
  • a solvent such as toluene, MEK, hexanone, sorbeth, isophorone, xylene, ethyl acetate, and butyl acetate. It can be dissolved in the solution or can be prepared by mixing the solution of each component.
  • the thickness of the anchor layer is preferably from 0.01 to 10 mm, more preferably from 0.05 to 5 im, and even more preferably from 0.1 to 3 jUm. If this thickness is less than the above range, the effect of the anchor layer on adhesion may not be exhibited. On the other hand, even if this thickness exceeds the above range, there is no particular advantage and the cost of the packaging material is reduced. This tends to be disadvantageous.
  • the oxygen permeation amount of the obtained laminate laminate of plastic films was measured using an oxygen permeation amount measuring device (Ox—TR A N 2 No. 20 manufactured by M o d e rn C nt trol). In addition, the amount of oxygen permeation after the retort sterilization treatment at 120 ° C. for 30 minutes was also measured.
  • the measurement conditions are an ambient temperature of 25 ° C and a relative humidity of 80.
  • Polyacrylic acid manufactured by Wako Pure Chemicals, 25 ⁇ 1 ⁇ 2 aqueous solution
  • polycarboxylic acid polymer (A) was used as the polycarboxylic acid polymer (A)
  • ethanol Z water 80 parts 1.3 by weight
  • 2, 2′-bis (2-oxazoline) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • this was dissolved in a mixed solvent of ethanol Z water ( 1 63, weight ratio) and solid.
  • a 50% (ethanol Z water) solution (II) was used.
  • the coating liquid was applied to a biaxially stretched polyethylene terephthalate film 2 having a thickness of 1 2 ⁇ ⁇ ! By a bar coater.
  • the film after coating was heat-treated in a gas oven under the conditions of a peak temperature of 140 ° C. and a peak temperature holding time of 60 seconds to obtain a polyethylene terephthalate film having a coating layer 3 having a thickness of 2 ⁇ m.
  • calcium chloride was added to 1 L of tap water in an amount of 3.75 mm o I in terms of metal atoms, and the film was immersed for 1 day.
  • a urethane adhesive with a thickness of 2 mm After taking out from the hot water and drying, with a coating layer as the lower layer, a urethane adhesive with a thickness of 2 mm, a biaxially stretched nylon film with a thickness of 15 ⁇ m 5, a urethane adhesive with a thickness of 2 m 6 and Laminates of 70-m thick unstretched polypropylene films were sequentially laminated to obtain a laminate 1 having a layer structure as shown in FIG. (Example 2)
  • Example 1 except that the solutions (I) and (II) were mixed so that the compound (B) was 10% by weight based on the polycarboxylic acid polymer (A). A laminate was obtained.
  • Example 1 lamination was performed in the same manner as in Example 1 except that the solutions (I) and (II) were mixed so that the compound (B) was 20% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A). Got the body.
  • Example 1 lamination was carried out in the same manner as in Example 1 except that the solution (ii) and (II) were mixed so that the compound (B) was 40% by weight based on the polycarboxylic acid polymer (A). Got the body.
  • Example 1 the solutions (I) and (II) were mixed so that the compound (B) was 60% by weight based on the polycarboxylic acid polymer (A), and the coating solution was added so that the solid content was A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was prepared.
  • polyacrylic acid (25% aqueous solution, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as the polycarboxylic acid polymer (A)
  • a sodium hydroxide aqueous solution prepared to 0.5 N so as to neutralize this 5 mo I% And stirred well.
  • the solution (II) in Example 1 was added so that the compound (B) was 10% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A), and the solid content was 10%.
  • the solution was diluted with ethanol and stirred well to obtain a coating solution.
  • a laminate was obtained in the same manner as in Example 1 using the coating solution.
  • Example 1 the compound (B) is a polycarboxylic acid polymer (A)
  • a polyethylene terephthalate fill soot having a coating layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solutions (I) and (II) were mixed so as to be 10% by weight.
  • the film was retorted with tap water at 120 ° C. for 30 minutes, taken out, dried, and then laminated in the same manner as in Example 1 to obtain a laminate.
  • Example 1 coating was performed in the same manner as in Example 1 except that the solutions (I) and (II) were mixed so that the compound (B) was 20% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A). A polyethylene terephthalate film having a layer was obtained. After spraying a solution containing 7.5mmo I of calcium chloride to 1L of tap water uniformly on the surface of the above coating layer evenly for 5 seconds, immediately, environmental temperature 50 ° C, relative humidity 10 0% Left in a container for 10 days. After taking out and drying, laminating was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a laminate.
  • Example 1 except that the solutions (I) and (II) are mixed so that the compound (B) is 20% by weight based on the polycarboxylic acid polymer (A), the same method as in Example 1, A polyethylene terephthalate film having a coating layer 3 on a biaxially stretched polyethylene terephthalate film 2 having a thickness of 12 m was obtained. With a coating layer as the upper layer, 2 m thick urethane adhesive 4, 15 m thick biaxially stretched nylon film 5, 2 m thick urethane adhesive 6 and 70 / m unstretched polypropylene film 7 The laminated body 8 having a layer structure as shown in FIG. Then, tap water 1 L into tap water warmed to 50 ° C.
  • Calcium chloride was added to 2.5 mm o I, and the laminate was dipped for 14 hours, taken out of the hot water and dried.
  • Example 1 the solutions (I) and (II) were mixed so that the compound (B) was 20% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A).
  • a laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the immersion treatment was not carried out on the polyethylene terephthalate container having the coating layer.
  • polycarboxylic acid polymer (A) polyacrylic acid (Wako Pure Chemicals,
  • a laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was prepared and used as a coating solution.
  • calposiimide compound (Nisshinbo Co., Ltd., Calpositori ⁇ V-02, 40% aqueous solution) is used, and this is converted into a polycarboxylic acid polymer.
  • an isocyanate compound (W D-730, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) was used and added to the polycarboxylic acid polymer (A) in an amount of 20% by weight.
  • a layered product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solid content was adjusted to 10% by weight to prepare a coating solution.
  • Example 1 As a compound (B), propylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagaseke-Tex, Denacol EX-9 1 1 M) was used as a solution ( ⁇ ), and the polycarboxylic acid polymer (A) was used. Mix the solutions (I) and (II) so that the propylene glycol diglycidyl ether is 13% by weight, and add 3% by weight of para-toluenesulfonic acid to the polycarboxylic acid polymer (A). A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the liquid was used.
  • Retort of laminate obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 Table 1 shows the measurement results of oxygen permeation before and after treatment. In any of Examples 1 to 10, good paria performance was exhibited before and after the retort bowl.
  • the laminated laminate of the plastic film was subjected to retort sterilization treatment at 120 ° C for 30 minutes, then cut into a size of 130 mm x 1 O Omm, and 30 mm ⁇ P and a length of 1 30 mm
  • the cylinder was attached to a gelbo flex tester.
  • Re-crash treatment was performed 100 times with a gelbo flex tester in an environment of a temperature of 23 ° C and a relative humidity of 50 o / o RH.
  • One crash process consists of torsional motion (twisting angle 1 80 °, motion length 60 mm) and horizontal motion (motion length 2 Omm).
  • the oxygen permeation amount was measured and compared with the oxygen permeation amount before the crash treatment, that is, the oxygen permeation amount after the retort sterilization treatment.
  • Polyester polyol manufactured by Toyobo Co., Ltd., Pylon 200 was dissolved in ethyl acetate ZM EK mixed solvent (60Z40 by weight) to give 20% by weight.
  • polyisocyanate manufactured by Sumika notion Urethane Co., Ltd., Sumidur N 3 300
  • di-l-butyltin dilaurate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Example 2 The coating liquid of Example 2 was applied using the film as a base material, and a laminate 10 was obtained in the same manner as in Example 1 below.
  • the laminate was prepared in the same manner as in Example 11 except that no anchor layer was prepared. Obtained.
  • Table 2 shows the measurement results of the oxygen permeation amount before and after the 100th crush treatment by the gel poflex tester after the laminate obtained in Example 11 and Comparative Example 5 was retorted.
  • Example 1 the increase in oxygen permeation amount was small even after the crash treatment, and good barrier performance was exhibited.
  • the water content of the ribocarboxylic acid polymer (A) was measured by Karl's Fischer method using (manufactured by Kyohyo Chemical, CA-06 type). The heating temperature for water vaporization was 230 ° C.
  • Polyethylene terephthalate film with a coating layer with a thickness of 2 / L / m after applying the prescribed coating solution to a 12m thick biaxially stretched polyethylene terephthalate film and then heat-treating it under the prescribed heat treatment conditions Got. After the film is sterilized by retort at 120 ° C for 30 minutes, the surface of the film is washed and dried. X. On the other hand, when the thickness reduction rate was less than 10%, the hot water resistance was marked as ⁇ .
  • the solutions (III) and (IV) are mixed so that the compound (B) is 10% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A), and further prepared with methanol so that the solid content becomes 80%. Well The mixture was stirred to obtain a coating solution.
  • Polyacrylic acid (Wako Pure Chemicals, 250 aqueous solution) was used as the polycarboxylic acid polymer (A). After drying it under reduced pressure, it was quickly dissolved in methanol to obtain a solid content of 80/0. Methanol solution (V).
  • Methanol solution (V) Methanol solution
  • the above-mentioned solution (IV) is used as the compound (B), and the solutions (V) and (IV) are used so that the compound (B) is 10% by weight with respect to the polycarboxylic acid polymer (A). Were mixed with methanol so that the solid content was 13%, and stirred well to obtain a coating solution.
  • a polyethylene terephthalate film having a coating layer having a thickness of 2 m was obtained in the same manner as in Example 12 except that the above coating solution was used.
  • Table 3 shows the water content, hot water resistance and barrier properties of the polyethylene terephthalate film having the coating layer obtained in Example 12 and Comparative Example 6. Examples 1 and 2 showed good hot water resistance and barrier properties.

Abstract

本発明のガスバリア材は、ポリカルボン酸系ポリマー(A)と、窒素との間に二重結合を形成する炭素にエーテル結合が形成され、該エーテル結合中の酸素を含んで成る環構造(b)を2個含有する化合物(B)から成り、前記ポリカルボン酸系ポリマー(A)のカルボキシル基と前記化合物(B)の環構造(b)が反応することにより架橋構造が形成されていることを特徴とするものであり、これにより、ガスバリア性、耐レトルト性、可撓性に優れ、塗膜を低温短時間で硬化することができ、生産性にも優れたガスバリア材を提供することが可能となる。

Description

明 細 書 ガスパリァ材及びその製造方法並びにガスパリァ性包装材 技術分野
本発明は、 ポリカルボン酸系ポリマーに特定の官能基を有する化合物 からなる架橋剤を用いて成るガスパリァ材に関するものであり、 ょリ詳 細には、 優れたガスバリア性、 耐レトルト性及び可撓性を有するガスパ リァ材及びその製造方法並びにかかるガスパリァ材を用いて成る包装 材に関する。 背景技術
従来より、 ガスパリァ性樹脂としては種々のものが使用されておリ、 特にポリ塩化ビニリデン、 ポリアクリロニトリル、 エチレンビニルアル コール共重合体等がガスバリア性樹脂として知られている。 しかしなが ら、 ポリ塩化ビニリデンゃポリアクリロニトリルは、 環境の問題からそ の使用を控える傾向があり、 エチレンビニルアルコール共重合体におい ては、 ガスバリア性の湿度依存性が大きく、 高湿度条件下ではガスバリ ァ性が低下するという問題があった。
包装材料にガスバリア性を付与する方法としては、 基材の表面に無機 物を蒸着したフィルムも知られているが、 これらのフィルムはコス トが 非常に高く、 しかも蒸着フィルムの可撓性ゃ基材又は他の樹脂層との接 着性に劣るという問題を有している。
このような問題を解決するために、 基材に、 水溶液高分子 Aと水溶性 または水分散性の高分子 Bと、 無機系層状化合物から成る被膜を形成し たガスバリアフィルム(特開平 9 - 1 5 1 2 6 4号公報)や、 ポリ (メタ) ァク リル酸系ポリマーとポリアルコール類との混合物から成る成形物 層の表面に金属化合物を含む層を塗工して成るガスバリア性フィルム (特開 2 0 0 0— 9 3 1号公報)、 或いはポリビニルアルコールとェチレ ン一マレイン酸共重合体と 2価以上の金属化合物を含有するガスバリ ァ性塗料(特開 2 0 0 4 - 1 1 5 7 7 6号公報)等が提案されている。 発明の開示
上記先行技術に記載されたガスバリア材は、 高湿度条件下におけるガ スバリァ性は改善されているとしても、 包装材料としての多様な要求に 耐え得るものではなく、 未だ充分満足し得るものではない。
すなわち上述した特開平 9一 1 5 1 2 6 4号公報に記載されたガス バリアフイルムにおいては、 塗膜中に無機層状化合物が分散されている だけであるため、 優れたガスパリァ性を得るために無機層状化合物を多 量に添加する必要があり、 機械的強度が低下するという問題があると共 に耐レトルト性にも劣っている。 また上記特開 2 0 0 0— 9 3 1号公報 に記載されたガスパリァ性フィルムでは、 塗膜の硬化に高温且つ長時間 の熱処理が必要であり、 また上記特開 2 0 0 4 - 1 1 5 7 7 6号公報に 記載されたガスパリァ性塗料においても、 短時間で塗膜の硬化を行う場 合には高温で熱処理することが必要であり、 特開 2 0 0 0— 9 3 1号公 報及び特開 2 0 0 4 - 1 1 5 7 7 6号に記載されたガスパリァ材にお いてはプラスチック基体への影響が大きいと共に生産性の点で問題が ある。
従って本発明の目的は、 上述したような問題を生じることなく、 ガス バリア性、 耐レトルト性、 可撓性に優れ、 塗膜を低温短時間で硬化する ことができ、 生産性にも優れたガスパリァ材を提供することである。 また本発明の他の目的は、 上記ガスパリァ材の製造方法及び上記ガス バリァ材を用いてなる包装材を提供することである。
本発明によれば、 ポリカルボン酸系ポリマー (A ) と、 窒素との間に 二重結合を形成する炭素にエーテル結合が形成され、 該エーテル結合中 の酸素を含んで成る環構造( b ) を 2個含有する化合物(B ) から成り、 前ポリカルボン酸系ポリマー (A ) のカルボキシル基と環構造 ( b ) が 反応することによリ架橋構造が形成されていることを特徴とするガス バリア材が提供される。
本発明のガスバリア材においては、
1 - 化合物 (B ) に含まれる環構造 ( b ) の少なく とも 1個がォキサゾ リン基又はその誘導体であること、
2 . 化合物 (B ) が、 2 , 2 ' —ビス ( 2—才キサゾリン) であること、
3 . ポリカルボン酸系ポリマー (A ) が、 ポリ (メタ) アクリル酸又は その部分中和物であること、
4 . 化合物 (B ) をポリカルボン酸系ポリマー (A ) 1 0 0重量部当り 2乃至 6 0重量部の量で含有すること、
が好適である。
本発明によればまた、 ポリカルボン酸系ポリマー (A ) から成り、 架 橋部にアミ ドエステル結合が 2個形成されていることを特徴とするガ スバリア材が提供される。
本発明によれば更に、 上記ガスパリァ材の残余の未反応カルボキシル 基の間に、 多価金属イオンによって金属イオン架橋が形成されている金 属イオン架橋ガスパリァ材が提供される。
本発明によれば更にまた、 上記ガスバリア材を、 多価金属化合物を含 有する水で処理することにより、 残余の未反応カルボキシル基の間に金 属イオン架橋を形成させることを特徴とする金属イオン架橋ガスパリ ァ材の製造方法が提供される。
本発明によれば更にまた、 含水率を 1 5 %以下とした上記ポリカルボ ン酸系ポリマー (A ) と化合物 (B ) を混合することを特徴とするガス パリア材の製造方法が提供される。
このガスパリァ材の製造方法においても、 形成されたガスパリァ材を 多価金属化合物を含有する水で処理することにより、 残余の未反応カル ボキシル基の間に金属イオン架橋を形成することが好ましい。
本発明によればまた、 上記ガスパリァ材或いは金属イオン架橋ガスパ リア材から成る層を、 プラスチック基体の表面或いはプラスチックの層 間に備えてなることを特徴とする包装材が提供される。 本発明の包装材においては、
1 . 上記ガスパリァ材或いは金属イオン架橋ガスバリァ材から成る層が、 アンカー層を介してプラスチック基体の表面或いは少なく とも一方の 面がアンカー層を介してプラスチックの層間に設けられていること、
2 . アンカー層がゥレタン系ポリマーを含有するものであること、 が好適である。
本発明のガスバリア材によれば、 優れたガスバリア性、 耐水性を有す ると共に、 レトルト殺菌のような高温湿熱条件下におかれた後も優れた ガスパリア性を達成でき、 耐レトルト性をも付与することが可能となる。 また本発明のガスバリア材においては、 低温短時間の加熱で容易に架 橋構造を形成することができるため、 プラスチック基体に悪影響を与え ることなく且つ生産性よく、 優れたガスバリア材を形成することが可能 となる。
更に本発明のガスバリァ材は可撓性にも優れているため、 可撓性の包 装材に使用しても問題になるようなガスパリァ材の損傷によるガスバ リァ性の低下がないと共に、 プラスチック基材上に形成して多層予備成 形体として更に加工を付すこともできる。
更にポリカルボン酸系ポリマー及び特定の官能基を有する架橋剤に よる架橋形成後未反応で残存するカルボキシル基間に金属イオン架橋 構造を導入することにより、 高湿度条件下におけるガスバリァ性を顕著 に改善することも可能となる。
また、 含水率を 1 5 <½以下としたポリカルボン酸系ポリマー (A ) と 化合物 (B ) を混合することにより、 より低温短時間の加熱で容易に架 橋構造を形成させることが可能になるため、 プラスチック基体への悪影 響がよリー層軽減され、 かつ、 製造時の時間 · ェネルギーをより低減す ることが可能になる。
またこのガスパリァ材をアンカー層を介してプラスチック基材表面 或いはプラスチックの層間に形成することによリ、 層間密着性を顕著に 高めることが可能になり、 包装材の機械的強度や可撓性をより高めるこ とができる 図面の簡単な説明
図 1 は、 実施例 1 で作成した積層体の断面構造を示す図である。
図 2は、 実施例 9で作成した積層体の断面構造を示す図である。
図 3は、 実施例 1 1 で作成した積層体の断面構造を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明のガスバリア材は、 ポリカルボン酸系ポリマー (A) と、 窒素 との間に二重結合を形成する炭素にエーテル結合が形成され、 該ェーテ ル結合中の酸素を含んで成る環構造 ( b ) を 2個含有する化合物 (B) から成り、 前記ポリカルボン酸系ポリマー (A) のカルボキシル基と化 合物 (B) の環構造 ( b) が反応することにより架橋構造が形成されて いることが重要な特徴である。
すなわち本発明のガスバリア材においては、 下記式 ( 1 ) に示すよう に、 ポリカルボン酸系ポリマー (A) のカルボキシル基と、 化合物 (B) の環構造 ( b ) が反応してアミ ドエステルを形成し、 架橋部分にァミ ド エステル結合が 2個形成された架橋塗膜として形成され、 これによリ優 れたガスパリァ性を付与することが可能となるのである。
Figure imgf000006_0001
本発明のガスバリァ材が優れたガスバリァ性を示す理由は以下の通 りであると考えられる。
i ) 主成分であるポリマーがポリカルボン酸系ポリマーであるため、 側 鎖のカルボキシル基が高水素結合性を有し強い凝集力が働くため、 優れ たガスバリァ性を有する基本構造を形成することができる。
i i )ポリマー側鎖であるカルボキシル基と架橋成分である化合物(B ) の環構造 ( b ) との反応により.、 ガスバリア性に有効な構造であるアミ ドエステル結合を形成することができる。
i i i ) 環構造 ( b ) が架橋構造形成に必要最小限の 2個であるため、 架 橋点の構造が 3次元的に広がり難く、 ガスパリァ性に優れた緻密な架橋 構造を形成することができる。
i V ) 主成分にポリカルボン酸系ポリマーを用いると、 架橋に用いられ なかった未反応のカルボキシル基を金属イオン架橋させて、 高湿度条件 下におけるガスパリァ性を更に向上させることができ、 高湿度条件下に おいても損なわれることのない優れたガスパリァ性を付与することも できる。
またポリカルボン酸系ポリマー (A ) の化合物 (B ) による架橋は、 低温且つ短時間での加熱により形成可能であるため、 ガスパリァ材を形 成すべきプラスチック基体に与える影響も少なく、 また生産性にも優れ ているという利点もある。
[ポリカルボン酸系ポリマー (A ) ]
本発明のガスバリァ材に用いるポリカルボン酸系ポリマーと しては、 ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、 ァクリル酸ーメタク リル酸コポリマー等のカルボキシル基を有するモ ノマーの単独重合体又は共重合体、 及びこれらの部分中和物を挙げるこ とができ、 好適には、 ポリアクリル酸、 ポリメタクリル酸を用いること が好ましい。
上記ポリカルボン酸系ポリマーの部分中和物は、 水酸化ナ卜リウム、 水酸化カリゥム等の水酸化金属塩、 アンモニア等により部分中和するこ とができる。
上記部分中禾 Q物の中和度は、 特に限定されないが、 カルボキシル基に 対するモル比で 3 0 %以下であることが好ましい。 上記範囲よリも多い とカルボキシル基の水素結合性が低下してガスバリァ性が低下する。 ポリカルボン酸系ポリマーの重量平均分子量は、 特に限定されないが. 2 000乃至 500000 0、 好ましくは 5000乃至 1 5 000 00. 特に 1 0000乃至 1 000000の範囲にあることが好ましい。
[化合物 (B) ]
本発明のガスバリァ材において、 ポリカルボン酸系ポリマーを架橋す るための架橋剤として用いられる化合物 (B) は、 窒素との間に二重結 合を形成する炭素にエーテル結合が形成され、 該エーテル結合中の酸素 を含んで成る環構造 ( b) 、 すなわち一 N = C— O—基、 或いは = C一 O—部分を環内に持つェキソイ ミノ基を有する環構造を 2個含有する ものであり、 かかる環構造 ( b〉 としては、 これに限定されないが下記 の環構造を例示することができる。
N N' Ν— 0
II
R Ό' Rハ 0 R' Ό八 0 ゝ0 Ό
Figure imgf000008_0001
一方、 下記式 ( 2 )
Figure imgf000009_0001
に示されるような、 エーテル結合中の酸素を含まない環構造ではポリ力 ルボン酸系ポリマーとアミ ドエステル結合を生成する架橋反応が起こ らない。 また、 環構造が 1 個では架橋することができない。 3個以上で は架橋点の構造が 3次元的に広がリ、 ガスバリァ性に優れた緻密な架橋 構造が形成できないため好ましくない。 これらのことより、 窒素と炭素 が二重結合を形成していること、 炭素がエーテル結合を形成しているこ と、 窒素との間に二重結合を形成する炭素にエーテル結合が形成されて いること、 それらの条件が単独で存在するだけではなく、 窒素との間に 二重結合を形成する炭素にエーテル結合が形成され、 該エーテル結合中 の酸素を含んで成る環構造( b) を 2個含有することが重要なのである。 本発明のガスバリア材に用いる化合物 (B) は、 上述したような環構 造 ( b ) を 2個含有するものであり、 かかる環構造は同一の環構造が 2 個でもよいし、 異なる環構造の組み合わせであってもよいが、 少なく と も 1個がォキサゾリン基又はその誘導体であることが好適である。
かかる環構造 ( b ) を 2個有する化合物 (B) としては、 これに限定 されないが、 例えば、 2, 2 ' —ビス ( 2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' — ビス ( 4ーメチルー 2—ォキサゾリン) 、 2 , 2 ' —ビス ( 5—メチル 一 2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' —ビス ( 5, 5' —ジメチルー 2—ォキ サゾリン) 、 2 , 2 ' —ビス(4 , 4, 4 ' , 4 ' —テ卜ラメチルー 2—ォ キサゾリ ン) 、 2, 2 ' 一 p—フエ二レンビス ( 2—ォキサゾリ ン) 、 2 , 2 ' — m—フエ二レンビス ( 2—ォキサゾリ ン) 、 2. 2 ' 一 o — フエ二レンビス ( 2—ォキサゾリ ン) 、 2, 2 ' 一 p—フエ二レンビス (4一メチル一 2—ォキサゾリ ン)、 2. 2 ' — p—フエ二レンビス( 4. 4ージメチル一 2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' 一 m—フエ二レンビス (4 ーメチルー 2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' 一 m—フエ二レンビス (4, 4 ' 一ジメチルー 2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' 一エチレンビス (2— ォキサゾリン) 、 2, 2 ' ーテトラメチレンビス ( 2—才キサゾリン) 、 2, 2 ' 一へキサメチレンビス (2—ォキサゾリン) 、 2, 2 ' ーォク タメチレンビス (2—ォキサゾリン) 、 2 , 2 ' ーデカメチレンビス (2 —ォキサゾリン) 、 2 , 2 ' 一エチレンビス (4一メチル一2—ォキサ ゾリン) 、 2 , 2 ' ーテトラメチレンビス (4, 4一ジメチルー 2—ォ キサゾリン) 、 2, 2 ' 一 3, 3 ' ージフエノキシェタンビス (2—ォ キサゾリン) 、 2 , 2 ' ―シク口へキシレンビス ( 2—ォキサゾリン) 、 2 , 2 ' ージフエ二レンビス ( 2—ォキサゾリン) 等のビスォキサゾリ ン類 : 2, 2' —メチレンビス (5. 6—ジヒ ドロ一 4 H— 1 , 3—ォ キサジン) 、 2, 2 ' 一エチレンビス ( 5, 6—ジヒ ドロー 4 H— 1 , 3—ォキサジン) 、 2 , 2 ' 一プロピレンビス ( 5, 6—ジヒ ドロー 4 H - 1 , 3—ォキサジン) 、 2 , 2 ' ーブチレンビス (5, 6—ジヒ ド ロー 4 H— 1, 3—ォキサジン) 、 2, 2 ' —へキサメチレンビス (5, 6—ジヒ ドロー 4 H— 1 , 3—ォキサジン) 、 2, 2 ' 一 p—フエニレ ンビス ( 5, 6—ジヒ ドロー 4 H— 1, 3—ォキサジン) 、 2, 2 ' - m—フエ二レンビス ( 5 , 6—ジヒ ドロー 4 H— 1 , 3—ォキサジン) 、 2, 2 ' 一ナフチレンビス (5, 6—ジヒ ドロー 4 H— 1 , 3—ォキサ ジン) 、 2, 2 ' - p ■ p ' ージフエ二レンビス (5 , 6—ジヒ ドロー 4 H— 1 , 3—ォキサジン) 等のビスォキサジン類を例示することがで さる。
本発明においては、 機械的特性及び着色等の点から、 ポリアクリル酸 ポリマー (A) と化合物 (B) により形成される架橋部分が、 脂肪族鎖 により形成されていることが好適であることから、 上記化合物 (B) の 中でも芳香環を有しないものを好適に使用することができ、 中でも 2, 2' —ビス (2—ォキサゾリン) を特に好適に用いることができる。
[ガスバリア材の製造] 本発明のガスバリア材は、 上述したポリカルボン酸系ポリマー (A )
1 0 0重量部に対して化合物 (B ) を、 2乃至 6 0重量部、 特に 4乃至 4 0重量部の量で含有して成る塗料組成物を、 用いるポリカルボン酸系 ポリマー (A ) や化合物 (B ) の種類や、 或いは塗料組成物の塗工量に もよるが、 1 1 0乃至 1 7 0 °Cの温度で、 5秒乃至 5分間 (ピーク保持 時間) 加熱することにより製造することができる。
上記塗料組成物の調製は、 ポリカルボン酸系ポリマー (A ) 及び化合 物 (B ) の各成分を水に溶解させてもよいし、 或いは各成分の水溶液を 混合することによつても調製できる。 また水以外にもアルコール等の溶 剤、 水 アルコール等の混合溶媒を用いることもできる。
また、 ポリカルボン酸系ポリマー (A ) のカルボキシル基と、 化合物 ( B ) の環構造 ( b ) の反応を促進するために酸触媒を加えてもよい。 酸触媒としては、 酢酸、 プロピオン酸、 ァスコルビン酸、 安息香酸、 塩 酸、 パラトルエンスルホン酸、 アルキルベンゼンスルホン酸等の一価の 酸、 硫酸、 亜硫酸、 リン酸、 亜リン酸、 次亜リン酸、 ポリ リン酸、 ピロ リン酸、 マ'レイン酸、 ィタコン酸、 フマル酸、 ポリカルボン酸等の二価 以上の酸を挙げることができる。
本発明のガスバリア材は、 上記塗料組成物を直接シート状ゃフイルム 状等にしてこれを加熱して架橋構造を形成してガスバリア材とするこ ともできるし、 或いは上記塗料組成物を基体上に塗布したものを加熱し て架橋構造を形成した後、 基体から取外して単層のガスバリァ材とする こともできるし、 或いはプラスチック基体上にガスパリァ層を形成して、 多層のガスバリア材とすることもできる。
架橋構造が形成されたガスパリァ材においては、 架橋構造の形成に使 用されなかった未反応のカルボキシル基が残存していることから、 本発 明においては更に、 未反応で残存するカルボキシル基間に金属イオン架 橋を形成させることが特に好ましぐ、 これにより、 未反応のカルボキシ ル基が低減して耐水性が顕著に向上すると共に、 ポリカルボン酸系ポリ マーの架橋構造に更にイオン架橋構造が導入されるため、 よリ緻密な架 橋構造が付与され、 特に高湿度条件下におけるガスパリァ性を顕著に向 上させることが可能となるのである。
金属イオン架橋は、 ガスバリア材中の少なくとも酸価 1 0 Om gZg K O H以上の量に相当するカルボキシル基を金属イオンにより架橋す ることが好ましく、 3 30m g/g KO H以上であることがより好まし い。
架橋構造が形成されたガスバリァ材中の残余の未反応のカルボキシ ル基の間に金属イオン架橋を形成するには、 ガスパリァ材を多価金属化 合物を含有する水で処理することによリ容易に金属イオン架橋構造を 形成することができる。
多価金属化合物を含有する水による処理としては、 ( ί ) 多価金属化 合物を含有する水中へのガス 'リア材の浸漬処理、 ( i i ) 多価金属化 合物を含有する水のガスバリア材へのスプレー処理, ( ί ί i ) ( ! ) 乃至( i i )の処理後に高湿度下にガスバリア材を置く雰囲気処理、 ( i V ) 多価金属化合物を含有する水でレトルト処理 (好ましくは、 包材と 熱水が直接接触する方法) 、 等を挙げることができる。
上記処理 ( i i i ) は、 上記処理 ( i ) 〜 ( i i ) 後のエージング効 果をもたらす処理であり、 ( i ) 〜 ( i i ) 処理の短時間化を可能にす る。 上記処理 ( i ) ~ ( i i i ) の何れの場合も使用する処理水は冷水 でも構わないが、 多価金属化合物を含有する水がガスバリァ材に作用し やすいように、 多価金属化合物を含有する水の温度を 20°C以上、 特に 40乃至 1 00°Cの温度とする。 処理時間は、 ( i ) 〜 ( i i ) の場合 は、 3秒以上、特に 1 0秒乃至 4日程度処理を行うことが好ましく、 ( i i i ) の場合は、 ( i ) ~ ( i i ) 処理を 0. 5秒以上、 特に 1秒乃至 1時間程度処理した後、 高湿度下にガスパリァ材を置く雰囲気処理を 1 時間以上、 特に 2時間乃至 1 4日程度処理することが好ましい。 上記処 理( i V )の場合は、処理温度は 1 0 1 °C以上、特に 1 20乃至 1 40°C の温度であり、 1秒以上、 特に 3秒乃至 1 20分程度処理を行う。
また、 多価金属化合物を予め溶解乃至分散させておいたコーティング 液から形成したガスバリア材を、 水乃至多価金属化合物を含有する水で 同様に処理してもよい。
多価金属イオンとしては、 前記樹脂が有するカルボキシル基を架橋可 能である限り特に制限されず、 2価以上、 特に 2〜 3価であることが好 ましく、 好適にはマグネシウムイオン M g 2 +、 カルシウムイオン C a 2 +等 2価の金属イオンが使用できる。
上記金属イオンとしては、 アルカリ土類金属 (マグネシウム M g , 力 ルシゥ厶 C a、 ス トロンチウム S r , リウム B a等) 、 周期表 8族金 属 (鉄 F e, ルテニウム R u等) 、 周期表 1 1族金属 (銅 C u等) 、 周 期表 1 2族金属 (亜鉛 Z n等) 、 周斯表 1 3族金属 (アルミニウム A I 等) 等が例示できる。 2価金属イオンとしては、 マグネシウムイオン M g 2 + , カルシウムイオン C a 2 + , ストロンチウムイオン S r 2 + ゥ厶イオン B a 2 +,銅イオン C u 2 + ,亜鉛イオン Z n 2 +等が例示でき、 3価金属イオンとしては、 アルミニウムイオン A I 3 + , 鉄イオン F e 3 +等のイオンが例示できる。 上記金属イオンは一種又は二種以上組み合 わせて使用できる。 上記多価金属イオンのイオン源である水解離性金属 化合物としては、 上記金属イオンを構成する金属の塩、 例えば、 ハロゲ ン化物 (例えば、 塩化マグネシウム、 塩化カルシウム等の塩化物) 、 水 酸化物 (例えば、 水酸化マグネシウム、 水酸化カルシウム等) 、 酸化物 (例えば、 酸化マグネシウム、 酸化カルシウム等) 、 炭酸塩 (例えば、 炭酸マグネシウム、 炭酸カルシウム) 、 無機酸塩、 例えば、 過ハロゲン 酸塩 (例えば、 過塩素酸マグネシウム、 過塩素酸カルシウム等の過塩素 酸塩等) 、 硫酸塩、 亜硫酸塩 (例えば、 マグネシウムスルホネ 力 ルシゥムスルホネート等) 、 硝酸塩 (例えば、 硝酸マグネシウム、 硝酸 カルシウム等) 、 次亜リン酸塩、 亜リン酸塩、 リン酸塩 (例えば、 リン 酸マグネシウム、 リン酸カルシウム等) 、 有機酸塩、 例えば、 カルボン 酸塩 (例えば、 酢酸マグネシウム、 酢酸カルシウム等の酢酸塩等) 等が 挙げられる。
これらの金属化合物は、 単独又は二種以上組み合わせて使用できる。 またこれらの化合物のうち、 上記金属のハロゲン化物、 水酸化物等が好 ましい。
多価金属化合物は、 水中に金属原子換算で 0. 1 2 5 mm o I ZL以 上であることが好ましく、 0. 5mmo I ノ L以上であることがより好 ましく、 2. 5 mm o I Z L以上であることが更に好ましい。
また何れの処理の場合も、 多価金属化合物を含有する水は、 中性乃至 アルカリ性であることが好ましい。
本発明のガスバリア材には、 上記ガスパリア性樹脂の他に、 無機分散 体を含有することもできる。 このような無機分散体は、 外部からの水分 をブロック し、 ガスバリア性樹脂を保護する機能を有し、 ガスバリア性 や耐水性を更に向上させることができる。
かかる無機分散体は、 球状、 針状、 層状等、 形状は問わないが、 ガス バリア性樹脂に対して濡れ性を有し、 コーティング液中において、 良好 に分散するものが使用される。 特に水分をプロックし得るという見地か ら、 層状結晶構造を有するゲイ酸塩化合物、 例えば、 水膨潤性雲母、 ク レイ等が好適に使用される。 これらの無機分散体は、 アスペク ト比が 3 0以上 5000以下であることが層状に分散させ、 水分をプロックする という点で好適である。
無機分散体の含有量はガスバリア性樹脂 1 00重量部に対し、 5乃至 1 00重量部の量で含有していることが好ましい。
本発明のガスバリァ材はレトルト用包材と して充分なガスバリァ性 能を有しており、 レトルト後においても酸素透過量が 1 0 c c Zm2Z d a yZa t m ( 2 5°C— 8 0%RHの環境下) 以下という優れたガス バリア性及び耐レ トルト性を有している。
本発明のガスバリア材をよリー層、 低温短時間で製造する方法として、 含水率を 1 5 <½以下としたポリカルボン酸系ポリマー (A) と、 化合物 (B) を混合することにより上記塗料組成物を調整すればよい。 含水率 を 1 5 0/0以下とするには、 上記塗料組成物を調整する前にポリカルボン 酸系ポリマーに対し、 加熱や減圧などの脱水処理を行う方法が挙げられ る。 含水率は 1 5 %以下、 特に 1 0 %以下にするのが好ましい。
本製造方法を実施することにより、 塗料組成物の加熱温度時間を 1 1
0乃至 1 7 0 °Cの温度で 0乃至 6 0秒間 (ピーク保持温度) と低温短時 間にすることができ、 加熱によるプラスチック基体への悪影響がよリー 層軽減され、 かつ、 製造時の時間 , エネルギーをより低減することが可 能になる。
脱水処理は例えば、 電気オーブンで 1 4 0乃至 1 8 0 °Cの温度で 5乃 至 2 0分程度の加熱処理で充分であり、 他の加熱手段でも良く、 他に減 圧や加熱と減圧を組合わせた処理を用いても構わない。
ポリカルボン酸系ポリマーの含水率は、 カール . フィッシャー法によ リ求められる。 カール ■ フィッシャ—法によって求められる含水率は、 水分気化のためのポリカルボン酸系ポリマーの加熱条件に依存する。 加 熱条件を 2 0 0 °C未満に設定してしまうと、 ポリカルボン酸系ポリマー への吸着水量 (自由水量) は把握できるものの、 高水素結合性ポリマー であるポリカルボン酸系ポリマーが、 構造水として持つ水分量も含めて 含水率として求めることは難しいと考えられる。 一方、 2 5 0 °Cを超え ると、 ポリカルボン酸系ポリマーが著しく分解してしまう危険性がある ため、 好ましくない。 従って自由水及び構造水の両方を加味した含水率 を求めるには、 加熱条件として 2 0 0乃至 2 5 0 °Cが好適範囲と考えら れ.る。 本発明における含水率は、 水分気化のための加熱条件を 2 3 0 °C とした。
本製造方法を用いる場合、 塗料組成物調製工程に用いる溶媒は水以外 の溶媒が主成分であることが必要であり、 揮発させるために必要な熱量 が水より少ない溶媒が好ましい。 例えば、 メタノール、 エタノール、 ィ ソプロパノール等が挙げられ、 特にメタノールが好ましい。
(包装材)
本発明の包装材は、 上記ガスバリァ材がプラスチック基体表面或いは、 プラスチックの層間に形成されて成るものである。
プラスチック基体としては'、 熱成形可能な熱可塑性樹脂から、 押出成 形、 射出成形、 ブロー成形、 延伸ブロー成形或いはプレス成形等の手段 で製造された、 フィルム、 シート、 或いはボトル状、 カップ状、 トレイ 状、 缶形状等の任意の包装材を挙げることができる。
プラスチック基体を構成する樹脂の適当な例は、 低一、 中一或いは高 一密度ポリエチレン、 線状低密度ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ェチ レン一プロピレン共重合体、 エチレン一ブテン一共重合体、 アイオノマ 一、 エチレン一酢酸ビニル共重合体、 エチレン一ビニルアルコール共重 合体等のォレフィン系共重合体; ポリエチレンテレフタレート、 ポリブ チレンテレフタ レー卜、 ポリエチレンテレフタ レートノイソフタ レー卜、 ポリエチレンナフタ レー卜等のポリエステル:ナイロン 6、ナイロン 6 , 6、 ナイロン 6, 1 0、 メダキシリレンアジパミ ド等のポリアミ ド ; ポ リスチレン、 スチレン一ブタジエンブロック共重合体、 スチレンーァク リロ二トリル共重合体、 スチレン一ブタジエン一アクリロニトリル共重 合体 (A B S樹脂) 等のスチレン系共重合体; ポリ塩化ビニル、 塩化ビ 二ルー酢酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系共重合体: ポリメチルメタ クリ レー卜、 メチルメタクリ レート · ェチルァクリ レート共重合体等の ァクリル系共重合体: ポリカーボネート等である。
これらの熱可塑性樹脂は単独で使用しても或いは 2種以上のブレン ド物の形で存在していてもよい、 またプラスチック基体は、 単層の構成 でも、 或いは例えば同時溶融押出しや、 その他のラミネーシヨンによる 2層以上の積層構成であってもよい。
勿論、 前記の溶融成形可能な熱可塑性樹脂には、 所望に応じて顔料、 酸化防止剤、 帯電防止剤、 紫外線吸収剤、 滑剤等の添加剤の 1種或いは 2種類以上を樹脂 1 0 0重量部当リに合計量として 0 . 0 0 1部乃至 5 . 0部の範囲内で添加することもできる。
また、 例えば、 この容器を補強するために、 ガラス繊維、 芳香族ポリ アミ ド繊維、 カーボン繊維、 パルプ、 コッ トン ■ リンタ一等の繊維補強 材、 或いはカーボンブラック、 ホワイ トカーボン等の粉末補強材、 或い はガラスフレーク、 アルミフレーク等のフレーク状補強材の 1種類或い は 2種類以上を、 前記熱可塑性樹脂 1 0 0重量部当リ合計量として 2乃 至 1 5 0重量部の量で配合でき、 更に増量の目的で、 重質乃至軟質の炭 酸カルシウム、 雲母、 滑石、 カオリン、 石膏、 クレイ、 硫酸バリウム、 アルミナ粉、 シリカ粉、 炭酸マグネシウム等の 1種類或いは 2種類以上 を前記熱可塑性樹脂 1 0 0重量部当リ合計量と して 5乃至 1 0 0重量 部の量でそれ自体公知の処方に従って配合しても何ら差支えない。
さらに、 ガスパリア性の向上を目指して、 鱗片状の無機微粉末、 例え ば水膨潤性雲母、 クレイ等を前記熱可塑性樹脂 1 0 0重量部当リ合計量 として 5乃至 1 0 0重量部の量でそれ自体公知の処方に従って配合し ても何ら差支えない
本発明によれば、 最終フイルム、 シート、 或いは容器の表面に前述し たガスパリァ材を設けることもできるし、 容器に成形するための予備成 形物にこの被覆を予め設けることもできる。 このような予備成形体とし ては、 二軸延伸ブロー成形のための有底又は無底の筒状パリソン、 ブラ スチック缶成形のためのパイプ、 真空成形、 圧空成形、 プラグアシスト 成形のためのシート、 或いはヒートシール蓋、 製袋のためのフィルム等 を挙げることができる。
本発明の包装材において、 ガスパリァ材は一般に 0 . 1 乃至 1 0 m、 特に 0 . 5乃至 5 i mの厚みを有することが好ましい。 この厚みが前記 範囲を下回ると酸素パリア性が不十分となる場合があり、 一方この厚み が前記範囲を上回っても、 格別の利点がなく、 包装材のコストの点では 不利となる傾向がある。 勿論、 このガスバリア材は単一の層として、 容 器の内面、 容器の外面、 及び積層体の中間層として設けることができ、 また複数の層として、 容器の内外面、 或いは容器の内外面の少なく とも 一方と積層体の中間層として設けることができる。
被覆予備成形体から最終容器への成形は、 二軸延伸ブロー成形、 ブラ グアシス 卜成形等のそれ自体公知の条件によリ行うことができる。 また、 コーティング層を設けたフイルム乃至シートを他のフィルム乃至シー 卜と貼り合わせて、 積層体を形成し、 この積層体をヒートシール蓋、 パ ゥチや、 容器成形用の予備成形体として用いることもできる。
[アンカー層]
本発明のガスバリァ材を包装材として用いる場合に、 ガスパリァ材か ら成る層の少なく とも片面に、 アンカー層を設けることが好ましく、 こ れによリ層間の密着性を更に高めることができ、 容器の機械的強度や積 層体の可撓性をより高めることが可能となる。 ガスバリア材から成る層 を容器の内外面、 或いは積層体の最表層に用いる場合は、 アンカー層を 介してガスバリァ材から成る層を形成すれば良く、 積層体の中間層に用 いる場合は、 ガスバリァ材から成る層の少なく とも片面にアンカー層を 形成すれば良い。
本発明の包装材において、 アンカー材は、 ウレタン系、 エポキシ系、 アクリル系、 ポリエステル系等種々のポリマーから形成され得る。 特に ウレタン系ポリマーを含有することが好ましい。
また、 アンカー材は主剤と硬化剤から構成されていても良く、 硬化反 応が完了していない状態の前駆体であっても、 或いは硬化剤が過剰に存 在している状態であっても良い。 例えばウレタン系の場合、 ポリエステ ルポリオールゃポリエーテルポリオール等のポリオール成分とポリィ ソシァネー卜成分から主に構成されており、 ポリイソシァネー卜成分中 のィソシァネー卜基数がポリオール成分中の水酸基数よリも過剰にな るようにポリイソシァネート成分が存在していても良い。
ウレタン系ポリマー形成に使用されるポリオール成分としては、 ポリ エステルポリオールが好ましい。 ポリエステルポリオールとしては、 多 価カルボン酸もしくはそれらのジアルキルエステルまたはそれらの混 合物と、 グリコール類もしくはそれらの混合物とを反応させて得られる ポリエステルポリオールが挙げられる。
多価カルボン酸としては、 例えばイソフタル酸、 テレフタル酸、 ナフ タレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸、 アジピン酸、 ァゼライ ン酸、 セバシン酸, シクロへキサンジカルボン酸の脂肪族多価カルボン 酸が挙げられる。 グリコールとしては、 例えばエチレングリコール、 プロピレングリコ ール、 ジエチレングリコール、 ブチレングリコール、 ネオペンチルグリ コール、 1 , 6—へキサンジオールなどが挙げられる。
前記ポリエステルポリオールのガラス転移温度は、 一 5 0 °C乃至 1 0
0 °Cが好ましく、 一 2 0 °C乃至 8 0 °Cがより好ましい。 また、 これらの ポリエステルポリオールの数平均分子量は 1 0 0 0乃至 1 0万が好ま しく、 3 0 0 0乃至 8万がより好ましい。
ウレタン系ポリマー形成に使用されるポリイソシァネー卜と しては、 2, 4一 トリ レンジイソシァネート、 2, 6— トリ レンジイソシァネー ト、 m—フエ二レンジイソシァネート、 p—フエ二レンジイソシァネー 卜、 4 , 4 ' ージフエニルメタンジイソシァネート、 2, 4 ' ージフエ ニルメタンジイソシァネート、 2 , 2 ' ージフエニルメタンジイソシァ ネート、 3 , 3 ' 一ジメチルー 4 , 4 ' —ビフエ二レンジイソシァネー 卜、 3, 3 ' ージメ トキシ一 4, 4 ' ービフエ二レンジイソシァネート、 3, 3 ' ージクロ口一 4, 4 ' ービフエ二レンジイソシァネート、 1 , 5—ナフタレンジイソシァネート、 1 , 5—テトラヒ ドロナフタレンジ ィソシァネー卜、 キシリ レンジィソシァネー卜、 テトラメチルキシリ レ ンジィソシァネートなどの芳香族ポリイソシァネー卜、 テトラメチレン ジイソシァネート、 1 , 6—へキサメチレンジイソシァネー卜、 ドデカ メチレンジ イソシァネート、 トリメチルへキサメチレンジイソシァネ ート、 1 , 3—シクロへキシレンジイソシァネート、 4ーシクロへキシ レンジイソシァネート、 水素添加キシリ レンジイソシァネート、 リジン ジイソシァネート、 イソホロンジイソシァネー卜、 4 . 4 ' ージシクロ へキシルメタンジイソシァネート、 3, 3 ' 一ジメチルー 4 , 4 ' —ジ シク口へキシルメタンジィソシァネート等の脂肪族ポリイソシァネー ト、 上記ポリィソシァネート単量体から誘導されたィソシァヌレート、 ビューレツ 卜、 ァロファネート等の多官能ポリィソシァネート化合物、 あるいはトリメチロールプロパン、 グリセリン等の 3官能以上のポリオ ール化合物との反応によリ得られる末端イソシァネート基含有の多官 能ポリィソシァネート化合物等を挙げることができる。
本発明の包装材において、 アンカー層はこれに限定されないが、 例え ば、 上述したポリエステルポリオール 1 0 0重量部に対してポリイソシ ァネートを、 1乃至 1 0 0重量部、 特に 5乃至 8 0重量部の量で含有し て成る塗料組成物を、 用いるポリエステルポリオールやポリィソシァネ 一卜の種類や、 或いは塗料組成物の塗工量にもよるが、 6 0乃至 1 7 0 °Cの温度で、 2秒乃至 5分間加熱することにより製造することができ る。
上記塗料組成物の調製は、 ポリエステルポリオール及びポリィソシァ ネー卜の各成分を、 トルエン、 M E K、 シク口へキサノン、 ソルべッソ、 イソホロン、 キシレン、 酢酸ェチル、 酢酸ブチル等の溶剤の単独或いは 混合液に溶解させてもよいし、 或いは各成分の溶液を混合することによ つても調製できる。上記成分の外に、公知である硬化促進触媒, 充填剤、 軟化剤、 老化防止剤、 安定剤、 接着促進剤、 レべリング剤、 消泡剤、 可 塑剤、 無機フィラー、 粘着付与性樹脂、 繊維類、 顔料等の着色剤、 可使 用時間延長剤等を使用することもできる。
アンカー層の厚みは、 0 . 0 1乃至 1 0〃 mであることが好ましく、 0 . 0 5乃至 5 i mであることがより好ましく、 0 . 1 乃至 3 jU mであ ることが更に好ましい。 この厚みが前記範囲を下回ると、 密着性におけ るアンカー層の効果が発現しなくなる場合があり、 一方この厚みが前記 範囲を上回 όても、 格別の利点がなく、 包装材のコストの点では不利と なる傾向がある。
本発明の包装材において、 アンカ一層を設けて層間の密着性を高める と、 積層体の可撓性がより高まり、 積層体に対して屈曲を繰返した後の 酸素透過量の増加を抑制することができる。 実施例
本発明を次の実施例によリ更に説明するが、 本発明は次の例によリ何 らかの制限を受けるものではない。 (酸素透過量)
得られたプラスチックフィルムのラミネート積層体の酸素透過量を、 酸素透過量測定装置 (M o d e e r n C o n t r o l 社製、 O X— T R A N 2ノ 20 ) を用いて測定した。 また 1 20°C— 3 0分のレトルト 殺菌処理を行った後の酸素透過量も測定した。 測定条件は環境温度 2 5°C、 相対湿度 80 である。
(実施例 1 )
ポリカルボン酸系ポリマー(A) としてポリアクリル酸(和光純薬製、 25<½水溶液) を用い、 これを減圧下で乾固させた後、 直ちにエタノー ルに溶解して固形分 1 8. 7 o/oの (ェタノール 水) 溶液 ( I ) とした。 溶媒組成は、 重量比でエタノール Z水 = 80ノ 1. 3である。 一方化合 物 (B) として 2, 2 ' 一ビス (2—ォキサゾリン) (東京化成製) を 用い、 これを、 エタノール Z水 (= 1 6 3、 重量比) の混合溶媒に溶 解し、 固形分 50 の (エタノール Z水) 溶液 (I I) とした。 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 5重量%になるように溶液 ( I ) 及び (I I) を混合し、 更に固形分が 1 00/0、 混合溶媒の重量比が ェタノ一ルノ水 = 8 5/ 1 5になるように調製した上でよく撹拌し、 コ 一ティング液とした。
上記コーティング液をバーコ一ターにより、 厚み 1 2 ^ ΓΤ!の 2軸延伸 ポリエチレンテレフタレートフイルム 2に塗布した。 塗布後の上記フィ ルムをガスオーブンにより、 ピーク温度 1 40°C、 ピーク温度保持時間 60秒の条件で熱処理し、 厚み 2 μ mのコーティング層 3を有するポリ エチレンテレフタ レートフィルムとした。 50°Cに暖めた水道水に、 水 道水 1 Lに対して塩化カルシウムを金属原子換算で 3. 7 5 mm o I 添 加し、 上記フィルムを 1 日浸漬処理した。 湯中から取り出し乾燥後、 コ 一ティング層を下層にして、 厚み 2〃 mのウレタン系接着剤 4、 厚み 1 5 μ mの 2軸延伸ナイロンフィルム 5、 厚み 2 mのウレタン系接着剤 6及び厚み 7 0 mの無延伸ポリプロピレンフィルム,を順次ラミネ 一卜し、 図 1 に示すような層構成の積層体 1 を得た。 (実施例 2)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 1 0重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法で積層体を得た。
(実施例 3)
実施例 1において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 20重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法で積層体を得た。
(実施例 4)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 40重量%になるように溶液 ( 〖) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法で積層体を得た。
(実施例 5)
実施例 1において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 60重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合し、 固形 分が になるようにコーティンゲ液を調製する以外は実施例 1 と同 様の方法で積層体を得た。
(実施例 6)
ポリカルボン酸系ポリマー(A)としてポリアクリル酸(和光純薬製、 25%水溶液) を用い、 この 5 m o I %を中和するように、 0. 5 Nに 調製した水酸化ナ卜リゥム水溶液を加えてよく撹拌した。 該水溶液に対 して、 実施例 1における溶液 (II) を化合物 (B) がポリカルボン酸系 ポリマー (A) に対して 1 0重量%になるように加え、 更に固形分が 1 0 になるようにエタノールで稀釈した上でよく撹拌し、 コーティング 液とした。
上記コーティング液を用いて、 以下実施例 1 と同様の方法で積層体を 得た。
(実施例 7)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 1 0重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法でコーティング層を有するポリエチレンテレ フタレートフィル厶を得た。 上記フィルムを、 水道水で 1 20°C— 30 分間レトルト処理をし、 取り出して乾燥後、 実施例 1 と同様の方法でラ ミネートし積層体を得た。
(実施例 8)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 20重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法でコーティング層を有するポリエチレンテレ フタレートフィルムを得た。 水道水 1 Lに対して塩化カルシウムを金属 原子換算で 7. 5mmo I添加した溶液を、 上記コーティング層の面に 均一に 5秒間スプレーした後、 直ちに環境温度 50 °C、 相対湿度 1 0 0%の容器内に 1 0日間放置した。 取リ出して乾燥後、 実施例 1 と同様 の方法でラミネー卜し積層体を得た。
(実施例 9)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 20重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合する以外 は実施例 1 と同様の方法で、 厚み 1 2 mの 2軸延伸ポリエチレンテレ フタ レートフィルム 2にコーティング層 3を有するポリエチレンテレ フタレートフイルムを得た。 コーティング層を上層にして、 厚み 2 m のウレタン系接着剤 4、 厚み 1 5 mの 2軸延伸ナイロンフィルム 5、 厚み 2 mのウレタン系接着剤 6及び厚み 70 / mの無延伸ポリプロ ピレンフイルム 7を順次ラミネ一卜し、 図 2に示すような層構成の積層 体 8を得た。 その後 50°Cに暖めた水道水に、 水道水 1 L
に対して塩化カルシウムを 2. 5 mm o I 添加し、 上記積層体を 1 4時 間浸漬処理し、 湯中から取り出して乾燥した。
(実施例 1 0)
実施例 1 において、 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 20重量%になるように溶液 ( I ) 及び (II) を混合し、 更に コーティング層を有するポリエチレンテレフタ レー卜に対する浸漬処 理を行わない以外は、 実施例 1 と同様の方法で積層体を得た。
(比較例 1 )
ポリカルボン酸系ポリマー(A)としてポリアクリル酸(和光純薬製、
250 水溶液) を、化合物(B) としてエチレングリコールを用い、 (A) に対して (B) が 1 0重量%になるように添加して、 更に水で希釈して 固形分を 1 0%に調製し、 コーティング液とする以外は実施例 1 と同様 の方法で積層体を得た。
(比較例 2 )
化合物 (B) としてカルポジイミ ド化合物 (日清紡製、 カルポジライ 卜 V— 02、 40%水溶液) を用い、 これをポリカルボン酸系ポリマー
( A) に対して 40重量%になるように添加して、 更に水で希釈して固 形分を 1 0<½に調製し、 コーティング液とする以外は実施例 1 と同様の 方法で積層体を得た。
(比較例 3 )
化合物 (B) としてイソシァネート化合物 (三井武田ケミカル製、 W D- 7 30) を用い、 これをポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 2 0重量%になるように添加して、 更に水で希釈して固形分を 1 0重 量%に調製し、 コーティング液とする以外は実施例 1 と同様の方法で積 層体を得た。
(比較例 4)
実施例 1 において、 化合物 (B) としてプロピレングリコールジグリ シジルエーテル (ナガセケ厶テックス製、 デナコール E X - 9 1 1 M) を用いて溶液 (〖 〖 ) とし、 ポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して プロピレングリコールジグリシジルエーテルが 1 3重量%になるよう に溶液( I )及び( I I ) を混合し、更にポリカルボン酸系ポリマー(A) に対してパラ トルエンスルホン酸を 3重量%添加してコーティング液 とする以外は実施例 1 と同様の方法で積層体を得た。
上記実施例 1 ~ 1 0及び比較例 1 〜 4で得られた積層体のレ トルト 処理前後の酸素透過量の測定結果を表 1 に示す。 実施例 1 乃至 1 0の何 れにおいても、 レトル卜前後とも良好なパリア性能を示した。
(可撓性の評価)
得られたプラスチックフィルムのラミネート積層体を、 1 2 0°C— 3 0分のレトルト殺菌処理を行った後に、 1 30mm x 1 O Ommの大き さに切り出し、 3 0mm<Pで長さ 1 30mmの円筒状にしてゲルボフレ ックステスターに取付けた。 温度 23°C、 相対湿度 50 o/o RHの環境下 でゲルボフレックステスターによリクラッシュ処理を 1 00回行った。
1 回のクラッシュ処理は、 ねじり運動 (ねじれ角 1 80° 、 運動長 60 mm) と水平運動 (運動長 2 Omm) から成る。
その後上述の通リ酸素透過量を測定し、 クラッシュ処理前の酸素透過 量、 即ちレトルト殺菌処理を行った後の酸素透過量と比較した。
(実施例 1 1 )
ポリエステルポリオール (東洋紡績 (株) 製、 パイロン 200) を酢 酸ェチル ZM E K混合溶媒(重量比で 6 0Z40 )に溶解し、 20重量% とした。 この溶液中にポリイソシァネート (住化バイェルンウレタン (株) 製、 スミジュール N 3 300) 及びジラウリン酸ジ一 n—プチ ルスズ (和光純薬製) を、 それぞれポリエステルポリオールに対して 6 0重量%、 0. 8重量%になるよう加え、 全固形分が 1 4重量%になる よう前記混合溶媒にて希釈し、 アンカー層形成用コーティング液とした。 上記コーティング液をバーコ一ターにより、 厚み 1 2 mの 2軸延伸 ポリエチレンテレフタレートフイルム 2に塗布した後、 ガスオーブンに よリ、 ピーク温度 80°C、 ピーク温度保持時間 1 0秒の条件で熱処理し、 厚み 0. 5 / mのアンカー層 9を有するポリエチレンテレフタレートフ イルムとした。
前記フイルムを基材として実施例 2のコーティング液を塗布し、 以下、 実施例 1 と同様の方法で積層体 1 0を得た。
(比較例 5)
アンカー層を作製しない以外は実施例 1 1 と同様の方法で積層体を 得た。
上記実施例 1 1 及び比較例 5で得られた積層体をレトルト処理した 後、 ゲルポフレックステスターによる 1 00回クラッシュ処理前後の酸 素透過量の測定結果を表 2に示す。 実施例 1 1 は、 クラッシュ処理後も 酸素透過量の増加は少なく、 良好なバリア性能を示した。
(含水率の測定)
ポリカルボン酸系ポリマー (A) を所定の脱水処理をした後、 冷却が 必要な場合は十分な量のシリカゲルを入れたデシケーター中に速やか に移して放冷した。 室温付近まで冷却した後、 電量滴定式水分測定装置
(Ξ菱化学製、 CA— 06型) を用いて、 カール ' フィッシャー法によ リボリカルボン酸系ポリマー (A) の含水率を測定した。 水分気化のた めの加熱温度は 2 30°Cとした。
(耐熱水性の評価)
厚み 1 2 mの 2軸延伸ポリエチレンテレフタ レー卜フイルムに所 定のコーティング液を塗布した後、 所定の熱処理条件で熱処理し、 厚み 2 /L/ mのコーティング層を有するポリエチレンテレフタ レートフィル ムを得た。 該フィルムを 1 20°C— 30分のレトルト殺菌処理を行った 後に、 フィルムの表面を洗浄、 乾燥し、 その後のコーティング層の厚み がレトルト殺菌前よリ 1 00 以上減少した場合は、 耐熱水性を Xとした。 反対に厚みの減少率が 1 0%未満の場合は、 耐熱水性を〇とした。
(実施例 1 2)
ポリカルボン酸系ポリマー(A) としてポリアクリル酸(日本純薬製、 A C— 1 0 L H P) を用い、 電気オーブンにて 1 7 0°Cで 1 0分熱処理 をした後、 速やかにメタノール溶媒中に固形分 1 5 <½になるように添加 して溶解させ、 溶液 ( I I I ) を得た。 一方化合物 (B) として 2, 2' —ビス (2—ォキサゾリン) (東京化成製) を用い、 固形分 50 のメタ ノール溶液 ( I V) とした。 化合物 (B) がポリカルボン酸系ポリマー (A) に対して 1 0重量%になるように溶液 ( I I I ) 及び ( I V) を 混合し、 更に固形分が 80 になるようにメタノールで調製した上でよく 撹拌し、 コーティング液とした。
上記コーティング液をバーコ一ターにより、 厚み 1 2 mの 2軸延伸 ポリエチレンテレフタレ一トフィルム 2に塗布した後、 電気オーブンで ピーク温度 1 40°C、 ピーク温度保持時間 0秒の条件で熱処理をして、 厚み 2 i mのコーティング層 3を有するポリエチレンテレフタ レート フィルムを得た。
(比較例 6)
ポリカルボン酸系ポリマー( A) としてポリアクリル酸(和光純薬製、 250 水溶液) を用い、 これを減圧下で乾固させた後、 速やかにメタノ ールに溶解して固形分 1 80/0のメタノール溶液 (V) とした。 一方化合 物 (B) としては上述の溶液 ( I V) を用い、 化合物 (B) がポリカル ボン酸系ポリマー (A) に対して 1 0重量%になるように溶液 (V) 及 び ( I V) を混合し、 更に固形分が 1 3 %になるようにメタノ一ルで調 製した上でよく撹拌し、 コーティング液とした。
上記コーティング液を使用する以外は実施例 1 2と同様の方法で、 厚 み 2 mのコーティング層を有するポリエチレンテレフタ レートフィ ルムを得た。
実施例 1 2及び比較例 6で得られたコーティング層を有するポリエ チレンテレフタ レートフイルムの含水率、 耐熱水性及びバリア性を表 3 に示す。 実施例 1 2は良好な耐熱水性とバリア性を示した。
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^ 2 Ϊ
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Claims

言青 求 の 範 囲
1 . ポリカルボン酸系ポリマー (A) と、 窒素との間に二重結合を形 成する炭素にエーテル結合が形成され、 該エーテル結合中の酸素を含ん で成る環構造 ( b ) を 2個含有する化合物 (B) から成り、 前記ポリ力 ルボン酸系ポリマー (A) のカルボキシル基と前記化合物 (B) の環構 造 ( b ) が反応することにより架橋構造が形成されていることを特徴と するガスバリア材。
2. 前記化合物 (B) に含まれる環構造 ( b ) の少なく とも 1個がォ キサゾリン基又はその誘導体である請求項 1記載のガスパリァ材。
3. 前記化合物 (B) 力《、 2, 2 ' —ビス (2—ォキサゾリン) であ る請求項 1 記載のガスバリァ材。
4. 前記ポリカルボン酸系ポリマー (A) 力 ポリ (メタ) アクリル 酸又はその部分中和物である請求項 1記載のガスバリア材。
5. 前記化合物 (B) をポリカルボン酸系ポリマー (A) 1 0 0重量 部当り 2乃至 6 0重量部の量で含有する請求項 1 記載のガスバリァ材。
6. ポリカルボン酸系ポリマー (A) から成り、 架橋部にアミ ドエス テル結合が 2個形成されていることを特徴とする請求項 1 記載のガス バリア材。
7. 多価金属イオンによって、 残余の未反応カルボキシル基の間に金 属イオン架橋が形成されている請求項 1記載のガスバリァ材。
8. 請求項 1記載のガスバリア材を、 多価金属化合物を含有する水で 処理することにより、 残余の未反応カルボキシル基の間に金属イオン架 橋を形成させることを特徴とするガスパリァ材の製造方法。
9. 含水率が 1 5 <½以下のポリカルボン酸系ポリマー (A) と、 化合 物 (B) を混合することを特徴とする請求項 1記載のガスバリア材を製 造する方法。
1 0. 前記ポリカルボン酸系ポリマー (A) と化合物 (B) を混合し て形成されたガスバリァ材を多価金属化合物を含有する水で処理する ことにより、 残余の未反応カルボキシル基の間に金属イオン架橋を形成 させることを特徴とする請求項 9記載のガスバリア材の製造方法。
1 1 . 請求項 1記載のガスバリア材から成る層を、 プラスチック基体 の表面或いはプラスチックの層間に備えてなることを特徴とする包装 材。.
1 2 . 前記ガスバリア材から成る層が、 アンカー層を介してプラスチ ック基体の表面或いは少なく とも一方の面がアンカー層を介してブラ スチックの層間に設けられている請求項 1 1記載の包装材。
1 3 . 前記アンカー層がウレタン系ポリマーを含有する請求項 1 2記 載の包装材。
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