WO2016103715A1 - 多層構造体およびそれを用いた包装材 - Google Patents

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WO2016103715A1
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佐々木 良一
康貴 犬伏
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株式会社クラレ
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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer structure and a packaging material using the same.
  • a laminate in which a gas barrier layer containing aluminum or aluminum oxide as a constituent component is formed on a plastic film has been well known.
  • Such a laminate is used as a packaging material for protecting an article (for example, food) that is easily deteriorated by oxygen.
  • Many of these gas barrier layers are formed on a plastic film by a dry process such as physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
  • aluminum vapor-deposited film has light shielding properties in addition to gas barrier properties, and is mainly used as a packaging material for dry foods.
  • the aluminum oxide vapor-deposited film having transparency has a feature that the contents can be visually confirmed, and foreign matter inspection and microwave heating can be performed by a metal detector. Therefore, the film is used as a packaging material in a wide range of applications including retort food packaging.
  • Patent Document 1 discloses a method of forming the transparent gas barrier layer by a reactive sputtering method.
  • Patent Document 2 discloses a method in which a coating liquid containing aluminum oxide particles and a phosphorus compound is applied on a plastic film, followed by drying and heat treatment.
  • the composite structure having a conventional gas barrier layer has excellent initial gas barrier properties
  • the gas barrier layer has defects such as cracks and pinholes when subjected to physical stress such as deformation and impact, resulting in gas barrier properties. May be reduced.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 propose multilayer structures that not only have excellent gas barrier properties but also can maintain gas barrier properties at a high level even when subjected to physical stress such as deformation and impact. .
  • An object of the present invention is to provide a novel multilayer structure excellent in gas barrier property and water vapor barrier property and excellent in retort resistance, and a packaging material using the same.
  • the present inventors have found that the object can be achieved by a multilayer structure including a specific layer, and have reached the present invention.
  • the present invention is a multilayer structure comprising a substrate (X) and a layer (Y) laminated on the substrate (X),
  • the layer (Y) includes a compound (A) containing aluminum and an organophosphorus compound (BO), and
  • the organophosphorus compound (BO) contains at least one metal ion (Z) selected from groups 1 to 12 of the periodic table in an amount of 0.4 to 8.0 mol% with respect to the functional group containing a phosphorus atom.
  • a multilayer structure is provided.
  • the compound (A) containing aluminum is a compound (Ab) containing a reaction product (D) of a metal oxide (Aa) containing aluminum and an inorganic phosphorus compound (BI). May be.
  • the layer ratio W of the mass W BO inorganic phosphorus compound in the (Y) Weight W BI and the organic phosphorus compound (BI) (BO) BO / W BI 0.01 / 99.99 ⁇ W BO / W BI ⁇ 1.00 / 99.00 is preferably satisfied.
  • the organophosphorus compound (BO) is selected from the group consisting of a phosphoric acid group, a phosphorous acid group, a phosphonic acid group, a phosphonous acid group, a phosphinic acid group, and a phosphinic acid group. It may be a polymer having at least one functional group.
  • the metal ion (Z) is at least one selected from the group consisting of lithium ion, potassium ion, sodium ion, magnesium ion, calcium ion, manganese ion, iron ion, cobalt ion, nickel ion, copper ion, and zinc ion. Or a metal ion.
  • the substrate (X) may include at least one layer selected from the group consisting of a thermoplastic resin film and paper.
  • the present invention also provides a packaging material including any of the multilayer structures described above.
  • the packaging material may be for retort food.
  • a novel multilayer structure excellent in gas barrier property and water vapor barrier property and excellent in retort resistance and a packaging material using the same can be obtained. That is, according to the present invention, not only the gas barrier property and the water vapor barrier property are excellent, but also excellent gas barrier property and water vapor barrier property can be maintained after the retort treatment, and appearance defects such as delamination do not occur after the retort treatment.
  • a novel multilayer structure having a high interlayer adhesion (peel strength) and a packaging material using the same are obtained.
  • the meaning of “lamination of a specific layer on a specific member (base material, layer, etc.)” means that the specific layer is in contact with the member.
  • the case where the specific layer is laminated above the member with another layer interposed therebetween is included.
  • a specific layer is formed on a specific member (base material, layer, etc.)” and “a specific layer is arranged on a specific member (base material, layer, etc.)”.
  • the meaning of “application of a liquid (coating liquid, etc.) on a specific member (base material, layer, etc.)” means that the liquid is applied directly to the member.
  • the case where the liquid is applied to another layer formed on the member is included.
  • a layer (Y) may be distinguished from other layers by attaching a symbol (Y), such as “layer (Y)”.
  • Y Unless otherwise noted, the symbol (Y) has no technical meaning. The same applies to the substrate (X), the compound (A), and other symbols. However, the case where it is clear to show a specific element like a hydrogen atom (H) is excluded.
  • the multilayer structure of the present invention includes a substrate (X) and a layer (Y) containing aluminum.
  • the layer (Y) includes a compound (A) containing aluminum (hereinafter also simply referred to as “compound (A)”) and an organophosphorus compound (BO), and the organophosphorus compound (BO) is a functional group containing a phosphorus atom.
  • the metal ion (Z) belonging to groups 1 to 12 of the periodic table is contained in an amount of 0.4 to 8.0 mol% based on the group.
  • the phrase “multilayer structure” means a multilayer structure including a substrate (X) and a layer (Y).
  • the layer (Y) at least a part of the compound (A) and at least a part of the organophosphorus compound (BO) may be reacted.
  • the layer (Y) contains an inorganic phosphorus compound (BI)
  • at least a part of the compound (A) reacts with at least a part of the organic phosphorus compound (BO) and / or the inorganic phosphorus compound (BI). May be.
  • the compound (A) is reacted in the layer (Y)
  • the part of the compound (A) constituting the reaction product is regarded as the compound (A).
  • the mass of the compound (A) used for forming the reaction product is included in the mass of the compound (A) in the layer (Y).
  • the inorganic phosphorus compound (BI) and / or the organic phosphorus compound (BO) constituting the reaction product.
  • the mass of the inorganic phosphorus compound (BI) and / or the organic phosphorus compound (BO) used for forming the reaction product (the mass of the inorganic phosphorus compound (BI) and / or the organic phosphorus compound (BO) before the reaction).
  • the material of the base material (X) is not particularly limited, and base materials made of various materials can be used.
  • Examples of the material of the substrate (X) include resins such as thermoplastic resins and thermosetting resins; fiber aggregates such as fabrics and papers; wood; glass and the like. Among these, a thermoplastic resin and a fiber assembly are preferable, and a thermoplastic resin is more preferable.
  • the form of the substrate (X) is not particularly limited, and may be a layered form such as a film or a sheet.
  • the substrate (X) preferably includes at least one selected from the group consisting of a thermoplastic resin film and paper, more preferably includes a thermoplastic resin film, and more preferably is a thermoplastic resin film. .
  • thermoplastic resin used for the substrate (X) examples include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polyethylene terephthalate (PET), polyethylene-2,6-naphthalate, polybutylene terephthalate, and copolymers thereof.
  • Polyester resins such as nylon-6, nylon-66, nylon-12, etc .; hydroxyl group-containing polymers such as polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymers; polystyrene; poly (meth) acrylic acid esters; polyacrylonitrile; Polyvinyl acetate; Polycarbonate; Polyarylate; Regenerated cellulose; Polyimide; Polyetherimide; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyetheretherketone; Ionomer resin
  • the material of the substrate (X) is preferably at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon-6, and nylon-66. .
  • the substrate (X) may be a stretched film or an unstretched film.
  • a stretched film, particularly a biaxially stretched film is preferred because the processability (printing, laminating, etc.) of the resulting multilayer structure is excellent.
  • the biaxially stretched film may be a biaxially stretched film produced by any one of a simultaneous biaxial stretching method, a sequential biaxial stretching method, and a tubular stretching method.
  • Examples of the paper used for the substrate (X) include craft paper, fine paper, imitation paper, glassine paper, parchment paper, synthetic paper, white paperboard, Manila ball, milk carton base paper, cup base paper, ivory paper and the like. It is done. By using paper for the substrate (X), a multilayer structure for paper containers can be obtained.
  • the thickness is preferably 1 to 1,000 ⁇ m, more preferably 5 to 500 ⁇ m from the viewpoint of improving the mechanical strength and workability of the resulting multilayer structure. 9 to 200 ⁇ m is more preferable.
  • the layer (Y) contains a compound (A) and an organophosphorus compound (BO).
  • Compound (A) is a compound containing aluminum.
  • the layer (Y) preferably further contains an inorganic phosphorus compound (BI).
  • the inorganic phosphorus compound (BI) and the organic phosphorus compound (BO) have a functional group containing a phosphorus atom.
  • the compound (A), inorganic phosphorus compound (BI), and organic phosphorus compound (BO) will be described below.
  • the compound (A) may be a metal oxide (Aa) containing aluminum, or a metal oxide (Aa) containing aluminum (hereinafter also simply referred to as “metal oxide (Aa)”) and an inorganic phosphorus compound. It may be a compound (Ab) containing a reaction product (D) formed by a reaction with (BI) (hereinafter also simply referred to as “compound (Ab)”).
  • Metal oxide containing aluminum (Aa) The metal oxide (Aa) containing aluminum is usually reacted with an inorganic phosphorus compound (BI) in the form of particles.
  • the metal atoms constituting the metal oxide (Aa) containing aluminum are at least one selected from metal atoms belonging to Groups 2 to 14 of the periodic table. It is a seed metal atom, but it contains at least aluminum.
  • the metal atom (M) may be aluminum alone or may contain aluminum and other metal atoms. Two or more metal oxides (Aa) may be used in combination as the metal oxide (Aa).
  • the proportion of aluminum in the metal atom (M) is usually 50 mol% or more, 60 to 100 mol%, or 80 to 100 mol%.
  • the metal oxide (Aa) include a metal oxide produced by a method such as a liquid phase synthesis method, a gas phase synthesis method, or a solid pulverization method.
  • the metal oxide (Aa) may be a hydrolysis condensate of the compound (E) containing a metal atom (M) to which a hydrolyzable characteristic group is bonded.
  • Examples of the characteristic group include R 1 of the general formula [I] described later.
  • the hydrolysis condensate of compound (E) can be substantially regarded as a metal oxide. Therefore, in this specification, the hydrolysis condensate of compound (E) may be referred to as “metal oxide (Aa)”. That is, in the present specification, “metal oxide (Aa)” can be read as “hydrolysis condensate of compound (E)”, and “hydrolysis condensate of compound (E)” is “metal oxidation condensate”. It can be read as “object (Aa)”.
  • the compound (E) is a compound (Ea) represented by the following general formula [I]. It is preferable to include at least one. Al (R 1 ) k (R 2 ) 3-k [I] In the formula, R 1 has a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), NO 3 , an optionally substituted alkoxy group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituent.
  • R 1 has a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), NO 3 , an optionally substituted alkoxy group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituent.
  • R 2 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, an optionally substituted aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, and an optionally substituted carbon.
  • k is an integer of 1 to 3.
  • Compound (E) may contain at least one compound (Eb) represented by the following general formula [II] in addition to compound (Ea).
  • M 1 is a metal atom other than an aluminum atom, and is at least one metal atom selected from metal atoms belonging to Groups 2 to 14 of the periodic table.
  • R 3 may have a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), NO 3 , an optionally substituted alkoxy group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituent.
  • R 4 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, an optionally substituted aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, and an optionally substituted carbon.
  • m is an integer of 1 to n.
  • n is equal to the valence of M 1 .
  • alkoxy group of R 1 and R 3 examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, benzyloxy group, diphenyl Methoxy group, trityloxy group, 4-methoxybenzyloxy group, methoxymethoxy group, 1-ethoxyethoxy group, benzyloxymethoxy group, 2-trimethylsilylethoxy group, 2-trimethylsilylethoxymethoxy group, phenoxy group, 4-methoxyphenoxy group Etc.
  • Examples of the acyloxy group for R 1 and R 3 include an acetoxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an isopropylcarbonyloxy group, an n-butylcarbonyloxy group, an isobutylcarbonyloxy group, and a sec-butylcarbonyloxy group. Group, tert-butylcarbonyloxy group, n-octylcarbonyloxy group and the like.
  • alkenyloxy group for R 1 and R 3 examples include allyloxy group, 2-propenyloxy group, 2-butenyloxy group, 1-methyl-2-propenyloxy group, 3-butenyloxy group, 2-methyl-2-propenyl Oxy group, 2-pentenyloxy group, 3-pentenyloxy group, 4-pentenyloxy group, 1-methyl-3-butenyloxy group, 1,2-dimethyl-2-propenyloxy group, 1,1-dimethyl-2- Propenyloxy group, 2-methyl-2-butenyloxy group, 3-methyl-2-butenyloxy group, 2-methyl-3-butenyloxy group, 3-methyl-3-butenyloxy group, 1-vinyl-2-propenyloxy group, And 5-hexenyloxy group.
  • Examples of the ⁇ -diketonato group for R 1 and R 3 include 2,4-pentandionato group, 1,1,1-trifluoro-2,4-pentandionato group, 1,1,1,5, 5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionate group, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate group, 1,3-butanedionate group, 2-methyl-1,3-butanedionate Group, 2-methyl-1,3-butanedionato group, benzoylacetonato group and the like.
  • Examples of the acyl group of the diacylmethyl group of R 1 and R 3 include carbon numbers such as formyl group, acetyl group, propionyl group (propanoyl group), butyryl group (butanoyl group), valeryl group (pentanoyl group), hexanoyl group and the like. 1-6 aliphatic acyl groups; aromatic acyl groups (aroyl groups) such as benzoyl groups and toluoyl groups.
  • Examples of the alkyl group for R 2 and R 4 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, Examples include isopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1,2-dimethylbutyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
  • Examples of the aralkyl group of R 2 and R 4 include a benzyl group and a phenylethyl group (phenethyl group).
  • alkenyl group for R 2 and R 4 examples include a vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, isopropenyl group, 3-butenyl group, 2-butenyl group, 1-butenyl group, 1-methyl-2 -Propenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-ethyl-1-ethenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, 3-methyl-2-butenyl group, 4 -Pentenyl group and the like.
  • Examples of the aryl group for R 2 and R 4 include a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group.
  • Examples of the substituent in R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms; methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group , Sec-butoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, isopentyloxy group, n-hexyloxy group, cyclopropyloxy group, cyclobutyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.
  • R 1 and R 3 include a halogen atom, NO 3 , an optionally substituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an optionally substituted acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, A ⁇ -diketonato group having 5 to 10 carbon atoms which may have a substituent or a diacylmethyl group having an acyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent is preferable.
  • An optionally substituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • R 2 and R 4 are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent.
  • K in the formula [I] is preferably 3.
  • M 1 is preferably a metal atom belonging to Group 4 of the periodic table, more preferably titanium or zirconium.
  • m in Formula [II] is preferably 4.
  • boron and silicon may be classified as semi-metals, but in this specification, these are included in the metal.
  • Examples of the compound (Ea) include aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum acetate, tris (2,4-pentanedionato) aluminum, trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, tri-n-propoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, Tri-n-butoxyaluminum, tri-sec-butoxyaluminum, tri-tert-butoxyaluminum and the like can be mentioned, among which triisopropoxyaluminum and tri-sec-butoxyaluminum are preferable.
  • the compound (E) two or more kinds of compounds (Ea) may be used in combination.
  • Examples of the compound (Eb) include tetrakis (2,4-pentanedionato) titanium, tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetrakis (2-ethylhexoxy) titanium and the like. Titanium compounds; zirconium compounds such as tetrakis (2,4-pentanedionato) zirconium, tetra-n-propoxyzirconium, tetra-n-butoxyzirconium, and the like. These may be used alone or in combination of two or more compounds (Eb).
  • the ratio of the compound (Ea) in the compound (E) is not particularly limited as long as the effect of the present invention is obtained.
  • the proportion of the compound other than the compound (Ea) (for example, the compound (Eb)) in the compound (E) is, for example, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, further preferably 5 mol% or less, It may be 0 mol%.
  • the hydrolyzate condenses to form a compound in which the metal atom (M) is bonded through the oxygen atom (O).
  • a compound that can be substantially regarded as a metal oxide is formed.
  • a hydroxyl group usually exists on the surface of the metal oxide (Aa) thus formed.
  • a compound having a ratio of [number of moles of oxygen atom (O) bonded only to metal atom (M)] / [number of moles of metal atom (M)] of 0.8 or more is metal It shall be included in oxide (Aa).
  • the oxygen atom (O) bonded only to the metal atom (M) is the oxygen atom (O) in the structure represented by MOM, and the structure represented by MOH.
  • Oxygen atoms bonded to metal atoms (M) and hydrogen atoms (H) such as oxygen atoms (O) in are excluded.
  • the ratio in the metal oxide (Aa) is preferably 0.9 or more, more preferably 1.0 or more, and further preferably 1.1 or more. Although the upper limit of this ratio is not particularly limited, it is usually represented by n / 2, where n is the valence of the metal atom (M).
  • the compound (E) In order for the hydrolysis condensation to occur, it is important that the compound (E) has a hydrolyzable characteristic group. When these groups are not bonded, the hydrolysis condensation reaction does not occur or becomes extremely slow, making it difficult to prepare the target metal oxide (Aa).
  • the hydrolyzed condensate of compound (E) may be produced from a specific raw material by, for example, a method adopted in a known sol-gel method.
  • the raw materials include compound (E), partial hydrolyzate of compound (E), complete hydrolyzate of compound (E), compound obtained by partially hydrolytic condensation of compound (E), and compound (E ) Can be used at least one selected from the group consisting of compounds obtained by condensing a part of the complete hydrolyzate.
  • the metal oxide (Aa) provided for mixing with an inorganic phosphorus compound (BI) -containing material substantially contains a phosphorus atom. It is preferable not to contain.
  • the reaction product (D) contained in the compound (Ab) is obtained by reacting the metal oxide (Aa) with the inorganic phosphorus compound (BI).
  • the compound produced by the reaction of the metal oxide (Aa), the inorganic phosphorus compound (BI), and another compound is also included in the reaction product (D).
  • the compound (Ab) may partially contain a metal oxide (Aa) and / or an inorganic phosphorus compound (BI) that are not involved in the reaction.
  • the molar ratio between the metal atom constituting the metal oxide (Aa) and the phosphorus atom derived from the inorganic phosphorus compound (BI) is [metal atom constituting the metal oxide (Aa)]: [ The phosphorus atom derived from the inorganic phosphorus compound (BI)] is preferably in the range of 1.0: 1.0 to 3.6: 1.0, and 1.1: 1.0 to 3.0: 1. More preferably, it is in the range of 0. Outside this range, the gas barrier performance decreases.
  • the molar ratio in the compound (Ab) can be adjusted by the mixing ratio of the metal oxide (Aa) and the inorganic phosphorus compound (BI) in the coating liquid for forming the compound (Ab). The molar ratio in the compound (Ab) is usually the same as that in the coating solution.
  • the maximum absorption wave number in the region of 800 to 1,400 cm ⁇ 1 is preferably in the range of 1,080 to 1,130 cm ⁇ 1 .
  • the metal atom (M) derived from the metal oxide (Aa) and the inorganic phosphorus compound (BI) And a phosphorus atom (P) derived from the above form a bond represented by MOP via an oxygen atom (O).
  • a characteristic absorption band derived from the bond is generated in the infrared absorption spectrum of the reaction product (D).
  • the obtained multilayer structure has an excellent gas barrier. It was found to express sex. In particular, when the characteristic absorption band is the strongest absorption in the region of 800 to 1,400 cm ⁇ 1 in which absorption derived from bonds between various atoms and oxygen atoms is generally observed, the obtained multilayer structure was found to exhibit even better gas barrier properties.
  • the layer (Y) In the infrared absorption spectrum of the layer (Y), 800 half-value width of the maximum absorption band in the region of ⁇ 1,400cm -1, from the gas barrier properties of the viewpoint of the resulting multilayer structure, 200 cm -1 or less is preferable, 150 cm -1 The following is more preferable, 100 cm ⁇ 1 or less is further preferable, and 50 cm ⁇ 1 or less is particularly preferable.
  • the infrared absorption spectrum of the layer (Y) can be measured by the method described in Examples. However, when measurement by the method described in Examples is not possible, reflection measurement such as reflection absorption method, external reflection method, attenuated total reflection method, etc., scraping the layer (Y) from the multilayer structure, Nujol method, tablet method, etc. Although it may measure by the method of transmission measurement, it is not limited to these.
  • the compound (Ab) may have a structure in which the metal oxide (Aa) particles are bonded to each other via a phosphorus atom derived from the inorganic phosphorus compound (BI).
  • the shape or size of the metal oxide (Aa) particles used as the raw material for the compound (Ab) may change during the process of forming the compound (Ab).
  • the inorganic phosphorus compound (BI) contains a site capable of reacting with the metal oxide (Aa), and typically contains a plurality of such sites.
  • the inorganic phosphorus compound (BI) is preferably a compound containing 2 to 20 such sites (atomic groups or functional groups). Examples of such a part include a part capable of performing a condensation reaction with a functional group (for example, a hydroxyl group) present on the surface of the metal oxide (Aa). Examples of such a site include a halogen atom directly bonded to a phosphorus atom, an oxygen atom directly bonded to a phosphorus atom, and the like.
  • the functional group (for example, hydroxyl group) present on the surface of the metal oxide (Aa) is usually bonded to the metal atom (M) constituting the metal oxide (Aa).
  • Examples of the inorganic phosphorus compound (BI) include phosphoric acid, diphosphoric acid, triphosphoric acid, polyphosphoric acid condensed with 4 or more molecules of phosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, phosphonous acid, phosphinic acid, and phosphine.
  • Phosphorus oxoacids such as acids, and salts thereof (eg, sodium phosphate), and derivatives thereof (eg, halides (eg, phosphoryl chloride), dehydrates (eg, diphosphorus pentoxide)), and the like It is done.
  • inorganic phosphorus compounds (BI) may be used alone or in combination of two or more.
  • inorganic phosphorus compounds (BI) it is preferable to use phosphoric acid alone or to use phosphoric acid and other inorganic phosphorus compounds (BI) in combination.
  • phosphoric acid By using phosphoric acid, the stability of the coating liquid (S) described later and the gas barrier properties of the resulting multilayer structure are improved.
  • the multilayer structure may further include an inorganic vapor deposition layer.
  • An inorganic vapor deposition layer can be formed by vapor-depositing an inorganic substance.
  • the inorganic substance for example, metal (for example, aluminum), metal oxide (for example, silicon oxide, aluminum oxide), metal nitride (for example, silicon nitride), metal nitride oxide (for example, silicon oxynitride), or metal Examples thereof include carbonitrides (for example, silicon carbonitride).
  • the layer (Y) in the multilayer structure of the present invention may include an inorganic vapor deposition layer containing aluminum.
  • the layer (Y) may include an aluminum deposition layer (Ac) and / or an aluminum oxide deposition layer (Ad).
  • the method for forming the inorganic vapor deposition layer is not particularly limited, and physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition methods (for example, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, molecular beam epitaxy method, etc.), sputtering methods, ion plating methods, heat Chemical vapor deposition (for example, catalytic chemical vapor deposition), photochemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition (for example, capacitively coupled plasma, inductively coupled plasma, surface wave plasma, electron cyclotron resonance, dual magnetron, Chemical vapor deposition methods such as atomic layer deposition and the like, and metal organic chemical vapor deposition.
  • vacuum vapor deposition methods for example, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, molecular beam epitaxy method, etc.
  • sputtering methods ion plating methods
  • heat Chemical vapor deposition for example, catalytic chemical vapor deposition
  • photochemical vapor deposition for example, plasma chemical vapor deposition
  • the thickness of the inorganic vapor deposition layer varies depending on the types of components constituting the inorganic vapor deposition layer, but is preferably 0.002 to 0.5 ⁇ m, more preferably 0.005 to 0.2 ⁇ m, and 0.01 to 0.1 ⁇ m. Further preferred. Within this range, a thickness that improves the barrier properties or mechanical properties of the multilayer structure may be selected.
  • the thickness of the inorganic vapor deposition layer is less than 0.002 ⁇ m, the reproducibility of the barrier property expression of the inorganic vapor deposition layer against oxygen or water vapor tends to decrease, and the inorganic vapor deposition layer does not exhibit sufficient barrier properties There is also.
  • the thickness of the inorganic vapor deposition layer exceeds 0.5 ⁇ m, the barrier property of the inorganic vapor deposition layer tends to be lowered when the multilayer structure is pulled or bent.
  • Organic phosphorus compound (BO) examples include a phosphoric acid group, a phosphorous acid group, a phosphonic acid group, a phosphonous acid group, a phosphinic acid group, and a phosphinic acid group.
  • Functional groups for example, salts, (partial) ester compounds, halides (for example, chloride), dehydrates) and the like, among which a phosphoric acid group and a phosphonic acid group are preferable, and a phosphonic acid group is more preferable.
  • the organic phosphorus compound (BO) is preferably a polymer (BOa) having a functional group containing the phosphorus atom.
  • the polymer (BOa) include 6-[(2-phosphonoacetyl) oxy] hexyl acrylate, 2-phosphonooxyethyl methacrylate, phosphonomethyl methacrylate, 11-phosphonoundecyl methacrylate, and methacrylic acid.
  • the polymer (BOa) may be a homopolymer of a monomer having a functional group containing at least one phosphorus atom, or may be a copolymer of two or more monomers.
  • a polymer (BOa) which consist of a single monomer as a polymer (BOa).
  • a polymer of phosphono (meth) acrylic acid esters and a polymer of vinylphosphonic acids are preferable, and a polymer of vinylphosphonic acids is more preferable.
  • the polymer (BOa) is preferably poly (vinyl phosphonic acid).
  • the polymer (BOa) can also be obtained by hydrolyzing a vinylphosphonic acid derivative such as vinylphosphonic acid halide or vinylphosphonic acid ester alone or copolymerized.
  • the polymer (BOa) may be a copolymer of a monomer having a functional group containing at least one phosphorus atom and another vinyl monomer.
  • the proportion of the structural unit derived from the monomer having a functional group containing a phosphorus atom in the total structural unit of the polymer (BOa) is 10 mol%.
  • the above is preferable, 20 mol% or more is more preferable, 40 mol% or more is more preferable, 70 mol% or more is particularly preferable, and 100 mol% may be sufficient.
  • the molecular weight of the polymer (BOa) is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably in the range of 1,000 to 100,000. When the number average molecular weight is within this range, it is possible to achieve both a high level of improvement in the bending resistance by laminating the layer (Y) and the viscosity stability of the coating liquid (T) described later.
  • the mass W BO ratio W BO layer inorganic phosphorus compound in the (Y) Weight W BI and the organic phosphorus compound (BI) (BO) / W BI preferably has a satisfies the relationship 0.01 / 99.99 ⁇ W BO / W BI ⁇ 1.00 / 99.00, from the viewpoint of the resulting peel strength is high, 0.10 / 99.90 ⁇ W BO / W BI ⁇ 0.99 / 99.01 is more preferable, and 0.15 / 99.85 ⁇ W BO / W BI ⁇ 0.95 / 99.05 is satisfied More preferably, those satisfying the relationship of 0.20 / 99.80 ⁇ W BO / W BI ⁇ 0.93 / 99.07 are particularly preferable. That is, while W BO is a trace amount of 0.01 or more and less than 1.00, W BI is preferably used in a large amount of more than 99.00 and 99.99 or
  • the metal ion (Z) is at least one metal ion selected from Groups 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, and 12 of the periodic table.
  • the metal ion (Z) is, for example, at least selected from the group consisting of lithium ion, potassium ion, sodium ion, magnesium ion, calcium ion, manganese ion, iron ion, cobalt ion, nickel ion, copper ion, and zinc ion.
  • One kind of metal ion may be used.
  • the metal ion (Z) is at least one metal ion selected from the group consisting of Group 1, Group 2 and Group 12 of the periodic table because the resulting multilayer structure has better adhesion.
  • at least one selected from the group consisting of lithium ions, calcium ions, magnesium ions, and zinc ions is more preferable, and at least one selected from the group consisting of magnesium ions and zinc ions is more preferable. .
  • the metal ion (Z) can be used, for example, in the form of an ionic compound (Za) of the metal ion (Z) or a metal oxide (Zb) containing the metal ion (Z).
  • An ionic compound (Za) is a compound which consists of a metal ion (Z) and an anion, and produces
  • the anion constituting the ionic compound (Za) include hydroxide ions, carbonate ions, chloride ions, nitrate ions, hydrogen carbonate ions, sulfate ions, hydrogen sulfate ions, and other inorganic acid ions, and oxalate ions.
  • organic acid ions such as acetate ion, tartrate ion and stearate ion. Among these, acetate ion is preferable from the viewpoint of solubility or handleability.
  • Specific examples of the ionic compound (Za) include lithium chloride, magnesium hydroxide, magnesium nitrate, zinc nitrate, and zinc acetate.
  • the metal oxide (Zb) is a compound that generates a metal ion (Z) when dissolved.
  • Specific examples of the metal oxide (Zb) include magnesium oxide and zinc oxide.
  • the metal ion (Z) may be a component derived from the polymerization initiator of the polymer (BOa).
  • the polymerization initiator include organic alkali metal compounds, Grignard reagents, metal amides, and the like.
  • the content of the metal ion (Z) in the layer (Y) is 0.4 to 8.0 mol% with respect to the functional group containing the phosphorus atom of the organophosphorus compound (BO), and the peeling is high even after retorting. From the viewpoint of obtaining strength, it is preferably 0.6 to 7.0 mol%, more preferably 0.8 to 6.8 mol%.
  • a metal ion (Z) and a functional group containing a phosphorus atom of the organic phosphorus compound (BO) react with each other, and high peel strength is expressed by ionic crosslinking between the organic phosphorus compound (BO).
  • the layer (Y) included in the multilayer structure of the present invention may be composed only of a compound (A) containing aluminum, an organophosphorus compound (BO), and a metal ion (Z); a compound containing aluminum ( A), inorganic phosphorus compound (BI), organic phosphorus compound (BO), and metal ion (Z) may be used alone; metal oxide (Aa) containing aluminum, inorganic phosphorus compound (BI), organic It may be constituted only by the phosphorus compound (BO) and the metal ion (Z); a compound (Ab) containing a reaction product (D) of a metal oxide (Aa) containing aluminum and an inorganic phosphorus compound (BI) ), An inorganic phosphorus compound (BI), an organic phosphorus compound (BO), and a metal ion (Z); a metal oxide containing aluminum Aa), a compound (Ab) containing a reaction product (D) of a metal oxide (Aa) containing aluminum and an inorganic phosphorus compound (BI),
  • the layer (Y) can further contain other components.
  • other components include inorganic acid metal salts such as carbonates, hydrochlorides, nitrates, hydrogen carbonates, sulfates, hydrogen sulfates, borates, and the like that do not contain the metal ions (Z); Z) -free organic acid metal salts such as oxalate, acetate, tartrate, stearate; layered clay compound; cross-linking agent; polymer compound (F) other than organic phosphorus compound (BO); plasticizer; Antioxidants; ultraviolet absorbers; flame retardants and the like.
  • inorganic acid metal salts such as carbonates, hydrochlorides, nitrates, hydrogen carbonates, sulfates, hydrogen sulfates, borates, and the like that do not contain the metal ions (Z); Z) -free organic acid metal salts such as oxalate, acetate, tartrate, stearate; layered clay compound; cross-linking agent; polymer compound (
  • the content of the other component in the layer (Y) in the multilayer structure is preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less. , 0% by mass (excluding other components).
  • the polymer compound (F) is, for example, a polymer (Fa) having at least one functional group selected from the group consisting of an ether bond, a carbonyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carboxylic acid anhydride group, and a carboxyl group salt. ).
  • polymer (Fa) examples include polyethylene glycol; polyketone; polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol containing 1 to 50 mol% of ⁇ -olefin units having 4 or less carbon atoms, polyvinyl acetal (eg, polyvinyl butyral), and the like.
  • Alcohol polymers polysaccharides such as cellulose, starch, cyclodextrin; (meth) acrylic acid polymers such as hydroxyethyl poly (meth) acrylate, poly (meth) acrylic acid, and ethylene-acrylic acid copolymer; Examples include hydrolysates of ethylene-maleic anhydride copolymer, hydrolysates of styrene-maleic anhydride copolymer, and hydrolysates of alternating isobutylene-maleic anhydride copolymer. .
  • polyvinyl alcohol polymers are preferable, and specifically, polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol containing 1 to 15 mol% of ⁇ -olefin units having 4 or less carbon atoms are preferable.
  • the polymer (Fa) may be a homopolymer of a monomer having a polymerizable group (for example, vinyl acetate or acrylic acid), or may be a copolymer of two or more monomers. It may be a copolymer of a monomer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group and a monomer having no such group. In addition, as a polymer (Fa), you may use 2 or more types of polymers (Fa) together.
  • a polymerizable group for example, vinyl acetate or acrylic acid
  • the molecular weight of the polymer (Fa) is not particularly limited, but the number average molecular weight of the polymer (Fa) should be 5,000 or more in order to obtain a multilayer structure having better gas barrier properties and mechanical strength. Is preferably 8,000 or more, more preferably 10,000 or more.
  • the upper limit of the number average molecular weight of a polymer (Fa) is not specifically limited, For example, it is 1,500,000 or less.
  • the content of the polymer (Fa) in the layer (Y) is preferably 85% by mass or less, based on the mass of the layer (Y) (100% by mass). More preferably, it is more preferably 20% by mass or less, particularly preferably 10% by mass or less.
  • the polymer (Fa) may or may not react with the component in the layer (Y).
  • the thickness of the layer (Y) (when the multilayer structure has two or more layers (Y), the total thickness of each layer (Y)) may be in the range of 0.05 to 4.0 ⁇ m. Preferably, it is in the range of 0.1 to 2.0 ⁇ m.
  • the thickness per layer (Y) is preferably 0.05 ⁇ m or more from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the thickness of the layer (Y) can be controlled by the concentration of a coating liquid (S) described later used for forming the layer (Y) or the coating method thereof.
  • the thickness of the layer (Y) can be measured by observing the cross section of the multilayer structure with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope.
  • a precursor layer forming step (i) a coating step (ii) of an organic phosphorus compound (BO) -containing coating liquid (T) containing a metal ion (Z)
  • a production method including the step (iii) of forming the gas barrier layer (Y).
  • the compound (A), the inorganic phosphorus compound (BI), the organic phosphorus compound (BO), and the mass ratio thereof have been described above, redundant descriptions are omitted in the manufacturing method.
  • Step (i) In the step (i), a precursor layer of the layer (Y) is formed on the base material (X) by applying the coating liquid (S) containing the compound (A) containing aluminum onto the base material (X). To do.
  • a structure including the base material (X) and the precursor layer of the layer (Y) is obtained.
  • the layer (Y) includes an aluminum vapor deposition layer (Ac) or an aluminum oxide vapor deposition layer (Ad)
  • these layers can be formed by the general vapor deposition method described above. Therefore, below, the formation method of the precursor layer of the layer (Y1) containing a compound (Ab) is demonstrated in detail.
  • the coating liquid (S) (first coating liquid) can be prepared, for example, by mixing and reacting a metal oxide (Aa) and an inorganic phosphorus compound (BI) in a solvent.
  • the coating liquid (S) is a method of mixing a dispersion of a metal oxide (Aa) and a solution containing an inorganic phosphorus compound (BI); an inorganic phosphorus compound in a dispersion of a metal oxide (Aa) It can be prepared by adding (BI) and mixing.
  • the temperature at the time of mixing is preferably 50 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less, and further preferably 20 ° C. or less.
  • the coating liquid (S) may contain other compounds (for example, the polymer compound (F)), and is selected from the group consisting of acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, trifluoroacetic acid, and trichloroacetic acid as necessary. And at least one acid compound (Q).
  • other compounds for example, the polymer compound (F)
  • the dispersion of the metal oxide (Aa) is prepared, for example, by mixing a compound (E), water, and an acid catalyst or an organic solvent as necessary in accordance with a method adopted in a known sol-gel method.
  • E) can be prepared by condensation or hydrolysis condensation.
  • a dispersion of the metal oxide (Aa) is obtained by condensing or hydrolytically condensing the compound (E)
  • a specific treatment is applied to the obtained dispersion as necessary.
  • the solvent to be used is not particularly limited, but alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; water; or a mixed solvent thereof is preferable.
  • the solution containing the inorganic phosphorus compound (BI) can be prepared by dissolving the inorganic phosphorus compound (BI) in a solvent.
  • the solvent may be appropriately selected according to the type of inorganic phosphorus compound (BI), but preferably contains water.
  • the solvent may contain an organic solvent (for example, alcohols such as methanol) as long as it does not hinder the dissolution of the inorganic phosphorus compound (BI).
  • the solid content concentration of the coating liquid (S) is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, from the viewpoint of storage stability of the coating liquid and coating properties with respect to the substrate (X). More preferred is 10% by mass.
  • the solid content concentration can be calculated, for example, by dividing the mass of the solid content remaining after the solvent of the coating liquid (S) is distilled off by the mass of the coating liquid (S) subjected to the treatment.
  • the coating solution (S) has a viscosity measured with a Brookfield rotational viscometer (SB type viscometer: rotor No. 3, rotation speed 60 rpm) of 3,000 mPa ⁇ s or less at the coating temperature. Is preferably 2,500 mPa ⁇ s or less, and more preferably 2,000 mPa ⁇ s or less. When the viscosity is 3,000 mPa ⁇ s or less, the leveling property of the coating liquid (S) is improved, and a multilayer structure having a better appearance can be obtained. Further, the viscosity of the coating liquid (S) is preferably 50 mPa ⁇ s or more, more preferably 100 mPa ⁇ s or more, and further preferably 200 mPa ⁇ s or more.
  • the molar ratio of aluminum atoms to phosphorus atoms can be calculated by performing a fluorescent X-ray analysis of the dried solid of the coating liquid (S).
  • the coating liquid (S) may be applied directly on at least one surface of the substrate (X), or may be applied on the substrate (X) through another layer (J). Good. Further, before coating the coating liquid (S), the surface of the substrate (X) is treated with a known anchor coating agent, or a known adhesive is applied to the surface of the substrate (X). By doing so, the adhesive layer (I) may be formed on the surface of the substrate (X).
  • Coating of the coating liquid (S) is not particularly limited, and a known method can be adopted. Coating methods include, for example, casting method, dipping method, roll coating method, gravure coating method, screen printing method, reverse coating method, spray coating method, kiss coating method, die coating method, metalling bar coating method, chamber doctor combined coating Method, curtain coating method, bar coating method and the like.
  • the precursor layer of the layer (Y1) is formed by removing the solvent in the coating liquid (S).
  • a well-known drying method is applicable. Examples of the drying method include a hot air drying method, a hot roll contact method, an infrared heating method, and a microwave heating method. It is preferable that a drying temperature is below the flow start temperature of a base material (X).
  • the drying temperature after application of the coating liquid (S) may be, for example, about 80 to 180 ° C. or about 90 to 150 ° C.
  • the drying time is not particularly limited, but for example, 0.1 second to 1 hour is preferable, 1 second to 15 minutes is more preferable, and 5 to 300 seconds is more preferable. Moreover, it is preferable to perform a heat treatment after the drying treatment.
  • the heat treatment temperature may be, for example, about 100 to 200 ° C. or about 120 to 180 ° C., but is preferably higher than the drying temperature.
  • the heat treatment time is not particularly limited. For example, the heat treatment time is preferably 1 second to 1 hour, more preferably 1 second to 15 minutes, and further preferably 5 to 300 seconds. As described above, it is preferable to perform a heat treatment before applying the coating liquid (T) containing the organophosphorus compound (BO) from the viewpoint of obtaining a multilayer structure having good characteristics.
  • a coating solution (T) (second coating solution) containing an organophosphorus compound (BO) containing metal ions (Z) on the precursor layer of the layer (Y) obtained in step (i).
  • the coating liquid (T) can be prepared by mixing an organophosphorus compound (BO) containing a metal ion (Z) and a solvent.
  • the solvent used in the coating liquid (T) may be appropriately selected according to the type of the organic phosphorus compound (BO), and is not particularly limited; however, alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; water; or a mixed solvent thereof Is preferred.
  • the concentration of the solid content in the coating liquid (T) is preferably 0.01 to 60% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.2 to More preferred is 40% by mass.
  • the solid content concentration can be determined by a method similar to the method described for the coating liquid (S).
  • coating liquid (T) may also contain the other component (For example, high molecular compound (F)) contained in the layer (Y) mentioned above.
  • the precursor layer of the layer (Y) is formed by removing the solvent after coating the coating liquid (T).
  • the method for applying the coating liquid (T) is not particularly limited, and a known method can be employed.
  • the coating amount of the coating liquid (T), the mass W ratio W BO / W BI of BO inorganic phosphorus compound mass W BI and the organic phosphorus compound (BI) (BO) is An amount satisfying the above-described specific relationship is particularly preferable from the viewpoint of excellent barrier performance.
  • the method for removing the solvent of the coating liquid (T) is not particularly limited, and a known drying method can be applied.
  • the drying method include a hot air drying method, a hot roll contact method, an infrared heating method, and a microwave heating method. It is preferable that a drying temperature is below the flow start temperature of a base material (X).
  • the drying temperature after coating of the coating liquid (T) may be, for example, about 90 to 240 ° C., and preferably 100 to 200 ° C.
  • step (iii) the layer (Y1) is formed by heat-treating the precursor layer of the layer (Y1) formed in steps (i) and (ii) at a temperature of 140 ° C. or higher.
  • This heat treatment temperature is preferably higher than the drying temperature after coating of the coating liquid (T).
  • step (iii) a reaction in which the metal oxide (Aa) particles are bonded to each other via a phosphorus atom (a phosphorus atom derived from an inorganic phosphorus compound (BI)) proceeds.
  • a reaction for generating the reaction product (D) proceeds.
  • the temperature of the heat treatment is 140 ° C. or higher, preferably 170 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, and further preferably 190 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is low, it takes a long time to obtain a sufficient degree of reactivity, which causes a decrease in productivity.
  • the preferable upper limit of the temperature of heat processing changes with kinds etc. of base material (X).
  • the heat treatment temperature is preferably 270 ° C. or lower.
  • the temperature of heat processing is 240 degrees C or less.
  • the heat treatment may be performed in an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or the like.
  • the heat treatment time is preferably 0.1 second to 1 hour, more preferably 1 second to 15 minutes, and even more preferably 5 to 300 seconds.
  • a drying process (first drying process) is performed, followed by a heat treatment (first heat treatment) to form a precursor layer.
  • first drying process first heat treatment
  • second drying process a drying process
  • second heat treatment second heat treatment
  • the temperature of the first heat treatment is higher than the temperature of the first drying treatment
  • the temperature of the second heat treatment is higher than the temperature of the second drying treatment
  • the temperature of the second heat treatment is higher than the temperature of the first heat treatment. High is preferred.
  • the layer (Y) may be laminated so as to be in direct contact with the substrate (X), and the layer (Y) may be another layer (for example, an adhesive layer (I). ) Or another layer (J)) and may be laminated on the substrate (X).
  • the layer (Y) may be laminated so as to be in direct contact with the substrate (X)
  • the layer (Y) may be another layer (for example, an adhesive layer (I). ) Or another layer (J)) and may be laminated on the substrate (X).
  • the adhesion between the substrate (X) and the layer (Y) may be improved by using the adhesive layer (I).
  • the adhesive layer (I) may be made of an adhesive resin.
  • the adhesive layer (I) composed of an adhesive resin is obtained by treating the surface of the base material (X) with a known anchor coating agent or by applying a known adhesive to the surface of the base material (X). Can be formed.
  • the adhesive is preferably a two-component reactive polyurethane adhesive in which a polyisocyanate component and a polyol component are mixed and reacted.
  • the adhesion may be further improved by adding a small amount of an additive such as a known silane coupling agent to the anchor coating agent or adhesive.
  • an additive such as a known silane coupling agent
  • the silane coupling agent include, but are not limited to, a silane coupling agent having a reactive group such as an isocyanate group, an epoxy group, an amino group, a ureido group, or a mercapto group.
  • the multilayer structure of the present invention may include other layers (J) in order to improve various properties (for example, heat sealability, barrier properties, and mechanical properties).
  • Such a multilayer structure of the present invention is obtained by, for example, laminating the layer (Y) directly on the substrate (X) or via the adhesive layer (I), and then directly or directly deposit the other layer (J). It can be produced by bonding or forming via the adhesive layer (I).
  • the other layer (J) include, but are not limited to, an ink layer; a thermoplastic resin layer such as a polyolefin layer and an ethylene-vinyl alcohol copolymer resin layer.
  • the multilayer structure of the present invention may include an ink layer for printing a trade name or a pattern.
  • Such a multilayer structure of the present invention is produced, for example, by directly forming the ink layer after laminating the layer (Y) directly on the substrate (X) or via the adhesive layer (I). it can.
  • the ink layer for example, a film obtained by drying a liquid in which a polyurethane resin containing a pigment (for example, titanium dioxide) in a solvent is dispersed may be used.
  • a film obtained by drying a resist for forming an electronic circuit wiring may be used.
  • Examples of the coating method of the ink layer on the layer (Y) include various coating methods such as a wire bar, a spin coater, and a die coater in addition to the gravure printing method.
  • the thickness of the ink layer is preferably 0.5 to 10.0 ⁇ m, more preferably 1.0 to 4.0 ⁇ m.
  • the polymer (Fa) when the polymer (Fa) is contained in the layer (Y), an ether bond having high affinity with the adhesive layer (I) or other layer (J) (for example, ink layer) , Having at least one functional group selected from the group consisting of a carbonyl group, a hydroxyl group, and a carboxyl group, the adhesion between the layer (Y) and the other layer is improved. For this reason, it is possible to maintain the interlayer adhesive force even after the retorting process, and it is possible to suppress appearance defects such as delamination.
  • the polyolefin layer is preferably polypropylene or polyethylene from the viewpoint of improving heat sealability and mechanical properties.
  • the polyolefin is preferably polypropylene or polyethylene from the viewpoint of improving heat sealability and mechanical properties.
  • the polyester is preferably polyethylene terephthalate
  • the polyamide is preferably nylon-6.
  • the hydroxyl group-containing polymer is preferably an ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • the multilayer structure may have a member other than the substrate (X) and the layer (Y) (for example, the adhesive layer (I) and the other layer (J)). The description of other members is omitted.
  • a plurality of specific examples may be laminated or combined.
  • the multilayer structure of the present invention has an oxygen permeability of 2.0 mL / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less at 20 ° C. and 85% RH before and after the retort treatment. What is 5 mL / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less is preferable, and one that is 0.3 mL / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less is more preferable.
  • the conditions for the retort treatment, the method for measuring oxygen permeability, and the measurement conditions are as described in the examples described later.
  • the multilayer structure of the present invention preferably has a water vapor transmission rate of 0.5 g / (m 2 ⁇ day) or less at 40 ° C. and 90% RH before and after the retort treatment. What is 3 g / (m 2 ⁇ day) or less is more preferable.
  • the conditions for the retort treatment, the method for measuring moisture permeability, and the measurement conditions are as described in the examples described later.
  • the multilayer structure of the present invention has a peel strength between the layer (Y) after retort treatment and the adhesive layer (I) or other layer (J) (for example, ink layer) exceeding 100 g / 15 mm.
  • the adhesive layer (I) or other layer (J) for example, ink layer
  • 110 g / 15 mm or more is more preferable.
  • the conditions for the retort treatment, the method for measuring the peel strength, and the measurement conditions are as described in Examples described later.
  • the multilayer structure of the present invention and the packaging material using the multilayer structure have excellent gas barrier properties and water vapor barrier properties, as well as excellent retort resistance, no appearance defects such as delamination, and high interlayer adhesion (peel strength). Have. Therefore, the multilayer structure of the present invention and the packaging material using the same can be applied to various uses.
  • the packaging material of the present invention includes a multilayer structure including a base material (X) and a layer (Y) laminated on the base material (X).
  • the packaging material may be constituted only by a multilayer structure. That is, in the following description, “packaging material” may be read as “multilayer structure”. Typically, “packaging material” can be read as “packaging”.
  • the packaging material may be composed of a multilayer structure and other members.
  • the packaging material includes an inorganic gas (eg, hydrogen, helium, nitrogen, oxygen, carbon dioxide), natural gas, water vapor, and an organic compound that is liquid at normal temperature and pressure (eg, ethanol, gasoline vapor). It has a barrier property against.
  • an inorganic gas eg, hydrogen, helium, nitrogen, oxygen, carbon dioxide
  • natural gas e.g., hydrogen, helium, nitrogen, oxygen, carbon dioxide
  • water vapor e.g, ethanol, gasoline vapor
  • a multilayer structure may be used for all of the packaging bags, or a multilayer structure may be used for a part of the packaging bag.
  • 50% to 100% of the area of the packaging bag may be constituted by a multilayer structure.
  • the packaging material is other than a packaging bag (for example, a container or a lid).
  • the packaging material of the present invention can be produced by various methods.
  • a container is produced by joining a sheet-like multilayer structure or a film material containing the multilayer structure (hereinafter simply referred to as “film material”) and forming it into a predetermined container shape. May be.
  • the molding method include thermoforming, injection molding, and extrusion blow molding.
  • the container produced as described above may be referred to as a “packaging container” in the present specification.
  • the packaging material according to the present invention is preferably used as a packaging material for food.
  • the packaging material according to the present invention is preferably used as a packaging material for packaging chemicals such as agricultural chemicals and pharmaceuticals; medical equipment; industrial materials such as machine parts and precision materials; Can do.
  • the packaging material containing the multilayer structure of the present invention can be used after being secondarily processed into various molded products.
  • molded products include vertical bag-filled sealing bags, vacuum packaging bags, pouches, laminated tube containers, infusion bags, paper containers, strip tapes, container lids, in-mold label containers, vacuum insulators, or electronic devices. It may be. In these molded articles, heat sealing may be performed.
  • the packaging material including the multilayer structure of the present invention may be a vertical bag-filling seal bag.
  • An example is shown in FIG.
  • a vertical bag-filling-seal bag 10 shown in FIG. 1 is formed by sealing a multilayer structure 11 of the present invention on three sides of two end portions 11a and a body portion 11b.
  • the vertical bag filling and sealing bag 10 can be manufactured by a vertical bag making and filling machine. Various methods are applied to bag making by a vertical bag making and filling machine. In either method, the contents are supplied from the upper opening of the bag to the inside, and then the opening is sealed. A vertical bag filling and sealing bag is manufactured.
  • the vertical bag-filling-seal bag is made of, for example, a single film material that is heat-sealed on the three sides of the upper end, the lower end, and the side.
  • the vertical bag-filling sealing bag as a packaging container according to the present invention is excellent in gas barrier properties and water vapor barrier properties and maintains barrier performance even after retorting. Quality deterioration can be suppressed over a long period of time.
  • the packaging material including the multilayer structure of the present invention may be a pouch.
  • An example is shown in FIG.
  • the flat pouch 20 in FIG. 2 is formed by joining two multilayer structures 11 to each other at the peripheral edge portion 11c.
  • the phrase “pouch” means a container having a film material as a wall member mainly containing food, daily necessities or pharmaceuticals.
  • Examples of the pouch include a pouch with a spout, a pouch with a chuck seal, a flat pouch, a stand-up pouch, a horizontal bag-filling seal pouch, and a retort pouch depending on the shape and use.
  • the pouch may be formed by laminating a multilayer structure and at least one other layer (J).
  • the pouch as a packaging container according to the present invention is excellent in gas barrier properties and water vapor barrier properties, and the barrier performance is maintained even after retorting. Therefore, by using the pouch, it is possible to prevent the contents from being altered even after transportation or long-term storage. In addition, since an example of the pouch can maintain good transparency, it is easy to check the contents and confirm the deterioration of the contents due to deterioration.
  • the packaging material including the multilayer structure of the present invention may be a vacuum heat insulator.
  • An example of the vacuum heat insulator of the present invention is shown in FIG.
  • the vacuum heat insulating body 30 of FIG. 3 includes two multilayer structures 11 of the present invention and a particulate core material 31.
  • the two multilayer structures 11 are joined to each other at the peripheral edge portion 11c.
  • the inner space formed by the two multilayer structures 11 is filled with the core material 31 and the inner space is decompressed.
  • the multilayer structure 11 is in close contact with the core material 31 due to a pressure difference between the inside and the outside of the vacuum heat insulating body 30.
  • a vacuum heat insulating body is a heat insulating body provided with a coating material and a core material disposed inside the coating material, and the inside where the core material is disposed is decompressed.
  • the vacuum insulator makes it possible to achieve a heat insulation characteristic equivalent to that of a heat insulator made of urethane foam with a thinner and lighter heat insulator.
  • the vacuum heat insulating material of the present invention is a heat insulating material for household appliances such as a refrigerator, a hot water supply facility, and a rice cooker; a heat insulating material for a house, a vehicle roofing material used for a wall, a ceiling, an attic, a floor, etc., vending It can be used for heat transfer panels such as heat storage panels and heat pump applied equipment.
  • the multilayer structure of the present invention used as a coating material preferably includes an ethylene-vinyl alcohol copolymer resin layer and an inorganic vapor deposition layer.
  • polyester layer / layer (Y) / polyester layer / layer (Y) / You may have the structure of an inorganic vapor deposition layer / ethylene-vinyl alcohol copolymer layer / polyolefin layer.
  • the material and shape of the core material are not particularly limited as long as it is suitable for heat insulation.
  • the core material include pearlite powder, silica powder, precipitated silica powder, diatomaceous earth, calcium silicate, glass wool, rock wool, artificial (synthetic) wool, resin foam (eg, styrene foam, urethane foam), and the like. Is mentioned.
  • a hollow container, a honeycomb structure or the like molded into a predetermined shape can also be used.
  • the packaging material containing the multilayer structure of the present invention can also be used for electronic devices.
  • a partial cross-sectional view of an example of the electronic device of the present invention is shown in FIG. 4 includes an electronic device main body 41, a sealing material 42 for sealing the electronic device main body 41, and a protective sheet (multilayer structure) 43 for protecting the surface of the electronic device main body 41.
  • the sealing material 42 covers the entire surface of the electronic device body 41.
  • the protective sheet 43 is disposed on one surface of the electronic device main body 41 via a sealing material 42.
  • the protective sheet 43 may also be disposed on the surface opposite to the surface on which the protective sheet 43 is disposed. In that case, the protective sheet disposed on the opposite surface may be the same as or different from the protective sheet 43.
  • the protective sheet 43 may be disposed on the electronic device main body 41 via another member such as the sealing material 42, or may be directly disposed on the surface of the electronic device main body 41.
  • the electronic device body 41 is not particularly limited, and examples thereof include a photoelectric conversion device such as a solar cell; an information display device such as an organic EL display, a liquid crystal display, and electronic paper; and an illumination device such as an organic EL light emitting element.
  • the sealing material 42 is an arbitrary member that is appropriately added according to the type and application of the electronic device body 41. Examples of the sealing material 42 include an ethylene-vinyl acetate copolymer and polyvinyl butyral.
  • a preferred example of the electronic device body 41 is a solar cell.
  • the solar battery include a silicon solar battery, a compound semiconductor solar battery, and an organic thin film solar battery.
  • the silicon-based solar cell include a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, and an amorphous silicon solar cell.
  • compound semiconductor solar cells include III-V compound semiconductor solar cells, II-VI group compound semiconductor solar cells, and I-III-VI group compound semiconductor solar cells.
  • the solar cell may be an integrated solar cell in which a plurality of unit cells are connected in series, or may not be an integrated solar cell.
  • the multilayer structure of the present invention and a packaging material including the same include a display member such as an LCD substrate film, an organic EL substrate film, an electronic paper substrate film, an electronic device sealing film, and a PDP film; IC tag film It is suitably used as a solar cell member such as a solar cell module, a solar cell backsheet, and a solar cell protective film.
  • a display member such as an LCD substrate film, an organic EL substrate film, an electronic paper substrate film, an electronic device sealing film, and a PDP film
  • IC tag film It is suitably used as a solar cell member such as a solar cell module, a solar cell backsheet, and a solar cell protective film.
  • the multilayer structure is used, for example, as a low reflective film.
  • the translucent layer (Y) is used as the layer (Y).
  • the electronic device main body 41 can be manufactured by a so-called roll-to-roll method depending on the type.
  • a flexible substrate for example, a stainless steel substrate, a resin substrate, etc.
  • an electronic device body 41 is produced by forming elements on this substrate.
  • the electronic device body 41 is taken up by a take-up roll.
  • the protective sheet 43 may be prepared in the form of a long sheet having flexibility, more specifically in the form of a wound body of a long sheet.
  • the protective sheet 43 delivered from the delivery roll is stacked on the electronic device main body 41 before being taken up by the take-up roll, and taken up together with the electronic device main body 41.
  • the electronic device main body 41 wound around the winding roll may be sent out from the roll again and laminated with the protective sheet 43.
  • the electronic device itself is flexible.
  • the protective sheet 43 includes the multilayer structure of the present invention.
  • the protective sheet 43 may be composed of only a multilayer structure.
  • the protective sheet 43 may include a multilayer structure and other members (for example, other layers (J)) laminated on the multilayer structure.
  • the thickness and material of the protective sheet 43 are not particularly limited as long as the protective sheet 43 is a layered laminate suitable for protecting the surface of the electronic device and includes the multilayer structure.
  • the protective sheet may include, for example, a surface protective layer disposed on one surface or both surfaces of the multilayer structure.
  • the surface protective layer is preferably a layer made of a resin that is not easily damaged.
  • the surface protective layer of the device which may be utilized outdoors like a solar cell consists of resin with high weather resistance (for example, light resistance).
  • a surface protective layer with high translucency is preferable.
  • Examples of the material for the surface protective layer include poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), Polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether Examples thereof include a copolymer (PFA) and a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP).
  • An example of the protective sheet includes a poly (meth) acrylate layer disposed on one surface.
  • various additives for example, ultraviolet absorbers
  • a preferable example of the surface protective layer having high weather resistance is an acrylic resin layer to which an ultraviolet absorber is added.
  • the ultraviolet absorber include, but are not limited to, benzotriazole-based, benzophenone-based, salicylate-based, cyanoacrylate-based, nickel-based, and triazine-based ultraviolet absorbers.
  • other stabilizers, light stabilizers, antioxidants and the like may be used in combination.
  • the multilayer structure was cut using the focused ion beam (FIB), and the slice for cross-sectional observation was produced.
  • the prepared section was fixed to the sample base with carbon tape, and platinum ion sputtering was performed at an acceleration voltage of 30 kV for 30 seconds.
  • the cross section of the multilayer structure was observed using a field emission type transmission electron microscope, and the thickness of each layer was calculated.
  • the measurement conditions were as follows. Apparatus: JEM-2100F manufactured by JEOL Ltd. Accelerating voltage: 200kV Magnification: 250,000 times
  • Adhesiveness was evaluated by T-type peel strength measurement (adhesive strength per 15 mm width). The measurement was performed 5 times and the average value was adopted. The measurement conditions were as follows. Equipment: Autograph AGS-H manufactured by Shimadzu Corporation Peeling speed: 250 mm / min Temperature: 23 ° C Humidity: 50% RH
  • a dispersion was obtained by adding 54.29 parts by mass of distilled water and 18.80 parts by mass of methanol to 22.50 parts by mass of the solution thus obtained and stirring the mixture uniformly. Subsequently, 4.41 parts by mass of an 85% by mass phosphoric acid aqueous solution was added dropwise while stirring the dispersion while maintaining the liquid temperature at 15 ° C., and the viscosity was maintained at 15 ° C. until the viscosity reached 1,500 mPa ⁇ s. Stirring was continued to obtain the desired coating solution (S-1).
  • the obtained polymerization product was added to 10 mL of 14N hydrochloric acid solution and refluxed for 12 hours. After dilution with 10 mL of water, it was filtered using “Spectra / Por” (registered trademark) manufactured by Spectrum Laboratories, which is a cellulose membrane. Water in the filtrate was distilled off, followed by vacuum drying at 50 ° C. for 24 hours to obtain a polymer (BO-1).
  • the polymer (BO-1) is poly (vinyl phosphonic acid).
  • the number average molecular weight of the polymer was 7,500 in terms of polyethylene glycol.
  • the polymer contained 0.9 mol% of lithium ions derived from the initiator with respect to the phosphonic acid groups.
  • T-1 1 part by mass of the polymer (BO-1) of the synthesis example was added to 69.3 parts by mass of water and 29.7 parts by mass of methanol and dissolved to obtain the desired coating solution (T-1).
  • T-2 1 part by mass of the polymer (BO-2) of the synthesis example was added to 69.3 parts by mass of water and 29.7 parts by mass of methanol and dissolved to obtain the desired coating solution (T-2).
  • T-3 ⁇ Production example of coating liquid (T-3)> 1 part by mass of the polymer (BO-2) of the above synthesis example and lithium chloride as the ionic compound (Za) were added in water 69. so that the amount of lithium ions was 2.2 mol% with respect to the phosphonic acid group. 3 parts by mass and 29.7 parts by mass of methanol were added and dissolved to obtain the desired coating solution (T-3).
  • Example 1 “Lumirror (registered trademark) P60” (thickness: 12 ⁇ m) manufactured by Toray Industries, Inc., which is a stretched polyethylene terephthalate film (hereinafter sometimes abbreviated as “X-1”), is prepared as the substrate (X). did.
  • the coating liquid (S-1) was applied using a bar coater so that the thickness after drying was 0.3 ⁇ m. The coated film was dried at 110 ° C. for 5 minutes and then heat treated at 160 ° C. for 1 minute to form a precursor layer of the layer (Y1-1) on the substrate.
  • the inorganic phosphorus compound (BI) Weight W BI and the organic phosphorus compound (BO) ratio W BO / W coating solution with a bar coater such that BI 0.90 / 99.10 mass W BO of ( T-1) was applied and dried at 110 ° C. for 3 minutes. Subsequently, a layer (Y1-1) was formed by heat treatment at 220 ° C. for 1 minute. In this way, a multilayer structure (1-1) having a structure of base material (X-1) / layer (Y1-1) was obtained. The thickness of each layer of the obtained multilayer structure (1-1) was measured by the method described above. The results are shown in Table 1.
  • An adhesive layer was formed on the obtained multilayer structure (1-1), and a laminated nylon film (thickness: 15 ⁇ m) was laminated on the adhesive layer to obtain a laminate.
  • an unstretched polypropylene film was laminated on the adhesive layer, and allowed to stand at 40 ° C. for 5 days for aging. In this way, a multilayer structure (1-2) having a structure of substrate (X-1) / layer (Y1-1) / adhesive layer / stretched nylon film / adhesive layer / unstretched polypropylene film was obtained.
  • a pouch was prepared by heat-sealing the multilayer structure (1-2), and 100 g of water was filled in the pouch. Subsequently, the obtained pouch was subjected to a retort treatment (hot water storage type) under the following conditions.
  • Retort treatment equipment Flavor Ace RSC-60 manufactured by Nisaka Manufacturing Co., Ltd. Temperature: 130 ° C Time: 30 minutes Pressure: 0.21 MPaG
  • a sample for measurement was cut out from the pouch, and the oxygen permeability and moisture permeability of the sample were measured by the methods described above. Further, after the hot water treatment, the pouch was dried for 24 hours in an environment of 23 ° C. and 50% RH. Next, a measurement sample was cut out from the dried pouch, and the T-type peel strength of the sample was measured by the method described above. Moreover, no appearance defects such as delamination were observed.
  • Example 2 The multilayer structure (2-2) was prepared in the same manner as the multilayer structure (1-2) of Example 1 except that the coating liquid (T-3) was used instead of the coating liquid (T-1). Prepared and evaluated. As in Example 1, no appearance defects such as delamination were observed.
  • Examples 3 to 8> The multilayer of Example 1 except that the coating liquid (T-3) was used in place of the coating liquid (T-1) and the metal ions and the amount of the coating liquid (T-3) were changed according to Table 1. Multilayer structures (3-2) to (8-2) were produced and evaluated by the same method as for the structure (1-2). As in Example 1, no appearance defects such as delamination were observed.
  • the multilayer structure (Comparative Example 1) was prepared in the same manner as in the production of the multilayer structure (1-1) of Example 1, except that the coating liquid (T-2) was used instead of the coating liquid (T-1). C1-1) was produced.
  • the multilayer structure (C1-) was made in the same manner as the production of the multilayer structure (1-2) of Example 1, except that the multilayer structure (1-1) was changed to the multilayer structure (C1-1). 2) was produced. And the obtained multilayer structure was evaluated.
  • Example 2 The multilayer structure of Example 1 except that the coating liquid (T-3) was used instead of the coating liquid (T-1), and the lithium ion content of the coating liquid (T-3) was changed according to Table 1.
  • a multilayer structure (C2-1) of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in 1-1).
  • the multilayer structure (C2-I) was prepared in the same manner as the production of the multilayer structure (1-2) of Example 1, except that the multilayer structure (1-1) was changed to the multilayer structure (C2-1). 2) was produced. And the obtained multilayer structure was evaluated.
  • the coating liquid (T-3) was used instead of the coating liquid (T-1), and the amount of lithium ions in the coating liquid (T-3) was changed according to Table 1. As a result, the coating liquid (T-3) Individuals were deposited. Therefore, a multilayer structure could not be produced.
  • Table 1 shows the manufacturing conditions for the multilayer structures of the examples and comparative examples.
  • Example 9 a vacuum heat insulator was produced using the multilayer structure (1-2) obtained in Example 1. Specifically, first, two multilayer structures (1-2) were cut into a predetermined shape. Next, two multilayer structures (1-2) were overlaid so that the unstretched polypropylene layer was inside, and a bag was formed by heat-sealing the three sides of the rectangle. Next, a heat insulating core material was filled from the opening of the bag, and the bag was sealed using a vacuum packaging machine (VAC-STAR 2500 type manufactured by Frimark GmbH) at a temperature of 20 ° C. and an internal pressure of 10 Pa. Thus, the vacuum heat insulating body was able to be produced without a problem. In addition, the silica fine powder dried at 120 degreeC for 4 hours was used for the heat insulating core material.
  • VAC-STAR 2500 type manufactured by Frimark GmbH a vacuum packaging machine
  • Example 10 a solar cell module was produced using the multilayer structure (1-1) obtained in Example 1. Specifically, first, an amorphous silicon solar battery cell placed on a 10 cm square tempered glass was sandwiched between ethylene / vinyl acetate copolymer films having a thickness of 450 ⁇ m. Next, the multilayer structure (1-1) was bonded onto the film so that the polyethylene terephthalate layer of the multilayer structure (1-1) was on the outside, thereby producing a solar cell module. Bonding was performed by performing vacuum drawing at 150 ° C. for 3 minutes and then performing pressure bonding for 9 minutes. The solar cell module produced in this way operated well and showed good electrical output characteristics over a long period of time.
  • the gas barrier property and the water vapor barrier property are excellent, but also excellent gas barrier property and water vapor barrier property can be maintained after the retort treatment, and the interlayer adhesion is excellent, and the delamination and the like after the retort treatment, etc. It is possible to obtain a multilayer structure that does not cause the appearance defect. Further, by using the multilayer structure of the present invention, an excellent packaging material can be obtained.

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Abstract

 本発明は、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れるとともに、耐レトルト性に優れる新規な多層構造体およびそれを用いた包装材を提供する。本発明は、基材(X)と前記基材(X)に積層された層(Y)とを含む多層構造体であって、前記層(Y)がアルミニウムを含む化合物(A)と有機リン化合物(BO)とを含み、かつ、前記有機リン化合物(BO)がリン原子を含む官能基に対して0.4~8.0モル%の周期表の1族~12族から選ばれる少なくとも1種の金属イオン(Z)を含む、多層構造体に関する。

Description

多層構造体およびそれを用いた包装材
 本発明は、多層構造体およびそれを用いた包装材に関する。
 アルミニウムや酸化アルミニウムを構成成分とするガスバリア層をプラスチックフィルム上に形成した積層体は従来からよく知られている。そのような積層体は、酸素によって変質しやすい物品(例えば、食品)を保護するための包装材料として用いられている。それらのガスバリア層の多くは、物理気相成長法(PVD)、化学気相成長法(CVD)といったドライプロセスによってプラスチックフィルム上に形成される。
 例えば、アルミニウム蒸着フィルムは、ガスバリア性に加えて遮光性も有しており、主として乾燥食品の包装材料として使用されている。
 一方、透明性を有する酸化アルミニウム蒸着フィルムは、内容物を視認することが可能であり、また、金属探知機による異物検査、電子レンジ加熱が可能であるという特長を有する。そのため、該フィルムは、レトルト食品包装をはじめとする、幅広い用途で包装材料として使用されている。
 アルミニウムを含むガスバリア層を有する複合構造体として、例えば、アルミニウム原子、酸素原子および硫黄原子によって構成される透明ガスバリア層を有する複合構造体が特許文献1に開示されている。特許文献1には、反応性スパッタリング法によって該透明ガスバリア層を形成する方法が開示されている。
 また、酸化アルミニウムを含むガスバリア層を有する複合構造体として、酸化アルミニウム粒子とリン化合物との反応生成物によって構成される透明ガスバリア層を有する複合構造体が特許文献2に開示されている。該ガスバリア層を形成する方法の1つとして、プラスチックフィルム上に酸化アルミニウム粒子とリン化合物を含むコーティング液を塗工し、次いで乾燥および熱処理を行う方法が特許文献2に開示されている。
 しかしながら、従来のガスバリア層を有する複合構造体は、初期のガスバリア性は優れているものの、変形、衝撃等の物理的ストレスを受けた際にガスバリア層にクラック、ピンホールといった欠陥が生じ、ガスバリア性が低下する場合があった。
 そこで、ガスバリア性に優れるだけではなく、変形、衝撃等の物理的ストレスを受けた際にもガスバリア性を高いレベルで維持することができる多層構造体が特許文献3および特許文献4で提案された。
 しかしながら、特許文献3および特許文献4に開示されるような従来の多層構造体をレトルト食品の包装材として使用した場合、レトルト処理後に層間接着力が低下し、デラミネーション等の外観不良が生じる場合があった。
 そのため、レトルト処理後においても良好な特性を有するガスバリア性の多層構造体が求められている。
特開2003-251732号公報 WO2011/122036号 特開2013-208794号公報 特開2013-208793号公報
 本発明の目的は、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れるとともに、耐レトルト性に優れる新規な多層構造体およびそれを用いた包装材を提供することにある。
 鋭意検討した結果、本発明者らは、特定の層を含む多層構造体によって前記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。
 本発明は、基材(X)と前記基材(X)に積層された層(Y)とを含む多層構造体であって、
前記層(Y)がアルミニウムを含む化合物(A)と有機リン化合物(BO)とを含み、かつ、
前記有機リン化合物(BO)がリン原子を含む官能基に対して0.4~8.0モル%の周期表の1族~12族から選ばれる少なくとも1種の金属イオン(Z)を含む、多層構造体を提供する。
 本発明の多層構造体において、前記アルミニウムを含む化合物(A)は、アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との反応生成物(D)を含む化合物(Ab)であってもよい。
 本発明の多層構造体において、前記層(Y)における無機リン化合物(BI)の質量WBIと有機リン化合物(BO)の質量WBOの比WBO/WBIが0.01/99.99≦WBO/WBI<1.00/99.00の関係を満たすものが好ましい。
 本発明の多層構造体において、前記有機リン化合物(BO)は、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、および亜ホスフィン酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する重合体であってもよい。
 前記金属イオン(Z)は、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、および亜鉛イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属イオンであってもよい。
 本発明の多層構造体において、前記基材(X)が、熱可塑性樹脂フィルムおよび紙からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含んでもよい。
 また、本発明は、前記したいずれかの多層構造体を含む、包装材を提供する。
 前記包装材は、レトルト食品用であってもよい。
 本発明によれば、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れ、耐レトルト性に優れる新規な多層構造体およびそれを用いた包装材が得られる。すなわち、本発明によれば、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れるだけでなく、レトルト処理後においても優れたガスバリア性および水蒸気バリア性を維持できるとともに、レトルト処理後にデラミネーション等の外観不良を生じず、高い層間接着力(剥離強度)を有する新規な多層構造体およびそれを用いた包装材が得られる。
本発明の一実施形態に係る縦製袋充填シール袋の概略図である。 本発明の一実施形態に係る平パウチの概略図である。 本発明の一実施形態に係る真空断熱体の断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの一部断面図である。
 本発明について、以下に例を挙げて説明する。なお、以下の説明において、物質、条件、方法、数値範囲等を例示する場合があるが、本発明はそのような例示に限定されない。また、例示される物質は、特に注釈がない限り、1種を単独で使用してもよいし2種以上を併用してもよい。
 特に注釈がない限り、この明細書において、「特定の部材(基材、層等)上に特定の層を積層する」という記載の意味には、該部材と接触するように該特定の層を積層する場合に加え、他の層を挟んで該部材の上方に該特定の層を積層する場合が含まれる。「特定の部材(基材、層等)上に特定の層を形成する」、「特定の部材(基材、層等)上に特定の層を配置する」という記載も同様である。また、特に注釈がない限り、「特定の部材(基材、層等)上に液体(コーティング液等)を塗工する」という記載の意味には、該部材に該液体を直接塗工する場合に加え、該部材上に形成された他の層に該液体を塗工する場合が含まれる。
 この明細書において、「層(Y)」のように、符号(Y)を付して層(Y)を他の層と区別する場合がある。特に注釈がない限り、符号(Y)には技術的な意味はない。基材(X)、化合物(A)、およびその他の符号についても同様である。ただし、水素原子(H)のように、特定の元素を示すことが明らかである場合を除く。
[多層構造体]
 本発明の多層構造体は、基材(X)とアルミニウムを含む層(Y)とを含む。層(Y)は、アルミニウムを含む化合物(A)(以下、単に「化合物(A)」ともいう)と有機リン化合物(BO)とを含み、前記有機リン化合物(BO)はリン原子を含む官能基に対して0.4~8.0モル%の周期表の1~12族に属する金属イオン(Z)を含む。以下の説明において、特に注釈がない限り、「多層構造体」という語句は基材(X)と層(Y)とを含む多層構造体を意味する。
 層(Y)において、化合物(A)の少なくとも一部と有機リン化合物(BO)の少なくとも一部とが反応していてもよい。また、層(Y)に無機リン化合物(BI)を含む場合、化合物(A)の少なくとも一部と有機リン化合物(BO)および/または無機リン化合物(BI)の少なくとも一部とが反応していてもよい。層(Y)において化合物(A)が反応している場合でも、反応生成物を構成する化合物(A)の部分を化合物(A)とみなす。この場合、反応生成物の形成に用いられた化合物(A)の質量(反応前の化合物(A)の質量)を、層(Y)中の化合物(A)の質量に含める。また、層(Y)において無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)が反応している場合でも、反応生成物を構成する無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)の部分を無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)とみなす。この場合、反応生成物の形成に用いられた無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)の質量(反応前の無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)の質量)、を層(Y)中の無機リン化合物(BI)および/または有機リン化合物(BO)の質量に含める。
[基材(X)]
 基材(X)の材質は、特に制限されず、様々な材質からなる基材を用いることができる。基材(X)の材質としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂;布帛、紙類等の繊維集合体;木材;ガラス等が挙げられる。これらの中でも、熱可塑性樹脂および繊維集合体が好ましく、熱可塑性樹脂がより好ましい。基材(X)の形態は、特に制限されず、フィルムまたはシート等の層状であってもよい。基材(X)としては、熱可塑性樹脂フィルムおよび紙からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものが好ましく、熱可塑性樹脂フィルムを含むものがより好ましく、熱可塑性樹脂フィルムであることがさらに好ましい。
 基材(X)に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートあるいはこれらの共重合体等のポリエステル系樹脂;ナイロン-6、ナイロン-66、ナイロン-12等のポリアミド系樹脂;ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体等の水酸基含有ポリマー;ポリスチレン;ポリ(メタ)アクリル酸エステル;ポリアクリロニトリル;ポリ酢酸ビニル;ポリカーボネート;ポリアリレート;再生セルロース;ポリイミド;ポリエーテルイミド;ポリスルフォン;ポリエーテルスルフォン;ポリエーテルエーテルケトン;アイオノマー樹脂等が挙げられる。多層構造体を包装材に用いる場合、基材(X)の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン-6、およびナイロン-66からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂が好ましい。
 前記熱可塑性樹脂からなるフィルムを前記基材(X)として用いる場合、基材(X)は延伸フィルムであってもよいし無延伸フィルムであってもよい。得られる多層構造体の加工適性(印刷、ラミネート等)が優れることから、延伸フィルム、特に二軸延伸フィルムが好ましい。二軸延伸フィルムは、同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法、およびチューブラ延伸法のいずれかの方法で製造された二軸延伸フィルムであってもよい。
 基材(X)に用いられる紙としては、例えば、クラフト紙、上質紙、模造紙、グラシン紙、パーチメント紙、合成紙、白板紙、マニラボール、ミルクカートン原紙、カップ原紙、アイボリー紙等が挙げられる。基材(X)に紙を用いることによって、紙容器用の多層構造体を得ることができる。
 基材(X)が層状である場合、その厚さは、得られる多層構造体の機械的強度および加工性が良好になる観点から、1~1,000μmが好ましく、5~500μmがより好ましく、9~200μmがさらに好ましい。
[層(Y)]
 層(Y)は、化合物(A)と有機リン化合物(BO)とを含む。化合物(A)はアルミニウムを含有する化合物である。また、層(Y)は、さらに無機リン化合物(BI)を含むことが好ましい。無機リン化合物(BI)および有機リン化合物(BO)は、リン原子を含有する官能基を有する。化合物(A)、無機リン化合物(BI)、および有機リン化合物(BO)について以下に説明する。
[アルミニウムを含む化合物(A)]
 化合物(A)は、アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)であってもよいし、アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)(以下、単に「金属酸化物(Aa)」ともいう)と無機リン化合物(BI)とが反応してなる反応生成物(D)を含む化合物(Ab)(以下、単に「化合物(Ab)」ともいう)であってもよい。
[アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)]
 アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)は、通常、粒子の形態で無機リン化合物(BI)と反応させる。
 アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)を構成する金属原子(それらを総称して「金属原子(M)」という場合がある)は、周期表の2~14族に属する金属原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子であるが、少なくともアルミニウムを含む。金属原子(M)は、アルミニウム単独であってもよいし、アルミニウムとそれ以外の金属原子とを含んでもよい。なお、金属酸化物(Aa)として、2種以上の金属酸化物(Aa)を併用してもよい。
 金属原子(M)に占めるアルミニウムの割合は、通常、50モル%以上であり、60~100モル%であってもよく、80~100モル%であってもよい。金属酸化物(Aa)の例には、液相合成法、気相合成法、固体粉砕法等の方法によって製造された金属酸化物が含まれる。
 金属酸化物(Aa)は、加水分解可能な特性基が結合した金属原子(M)を含有する化合物(E)の加水分解縮合物であってもよい。該特性基の例には、後述する一般式〔I〕のRが含まれる。化合物(E)の加水分解縮合物は、実質的に金属酸化物とみなすことが可能である。そのため、本明細書では、化合物(E)の加水分解縮合物を「金属酸化物(Aa)」という場合がある。すなわち、本明細書において、「金属酸化物(Aa)」は「化合物(E)の加水分解縮合物」と読み替えることができ、また、「化合物(E)の加水分解縮合物」を「金属酸化物(Aa)」と読み替えることもできる。
[加水分解可能な特性基が結合した金属原子(M)を含有する化合物(E)]
 無機リン化合物(BI)との反応の制御が容易になり、得られる多層構造体のガスバリア性が優れることから、化合物(E)は、下記一般式〔I〕で表される化合物(Ea)を少なくとも1種含むことが好ましい。
  Al(R(R3-k   〔I〕
 式中、Rは、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、NO、置換基を有していてもよい炭素数1~9のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2~9のアシロキシ基、置換基を有していてもよい炭素数3~9のアルケニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数5~15のβ-ジケトナト基、または置換基を有していてもよい炭素数1~9のアシル基を有するジアシルメチル基である。Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~9のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7~10のアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~9のアルケニル基、または置換基を有していてもよい炭素数6~10のアリール基である。kは1~3の整数である。Rが複数存在する場合、Rは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。Rが複数存在する場合、Rは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
 化合物(E)は、化合物(Ea)に加えて、下記一般式〔II〕で表される化合物(Eb)を少なくとも1種含んでいてもよい。
  M(R(Rn-m   〔II〕
 式中、Mは、アルミニウム原子以外の金属原子であって周期表の2~14族に属する金属原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子である。Rは、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、NO、置換基を有していてもよい炭素数1~9のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2~9のアシロキシ基、置換基を有していてもよい炭素数3~9のアルケニルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数5~15のβ-ジケトナト基、または置換基を有していてもよい炭素数1~9のアシル基を有するジアシルメチル基である。Rは、置換基を有していてもよい炭素数1~9のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7~10のアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~9のアルケニル基、または置換基を有していてもよい炭素数6~10のアリール基である。mは1~nの整数である。nはMの原子価に等しい。Rが複数存在する場合、Rは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。Rが複数存在する場合、Rは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
 RおよびRのアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ベンジロキシ基、ジフェニルメトキシ基、トリチルオキシ基、4-メトキシベンジロキシ基、メトキシメトキシ基、1-エトキシエトキシ基、ベンジルオキシメトキシ基、2-トリメチルシリルエトキシ基、2-トリメチルシリルエトキシメトキシ基、フェノキシ基、4-メトキシフェノキシ基等が挙げられる。
 RおよびRのアシロキシ基としては、例えば、アセトキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n-ブチルカルボニルオキシ基、イソブチルカルボニルオキシ基、sec-ブチルカルボニルオキシ基、tert-ブチルカルボニルオキシ基、n-オクチルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
 RおよびRのアルケニルオキシ基としては、例えば、アリルオキシ基、2-プロペニルオキシ基、2-ブテニルオキシ基、1-メチル-2-プロペニルオキシ基、3-ブテニルオキシ基、2-メチル-2-プロペニルオキシ基、2-ペンテニルオキシ基、3-ペンテニルオキシ基、4-ペンテニルオキシ基、1-メチル-3-ブテニルオキシ基、1,2-ジメチル-2-プロペニルオキシ基、1,1-ジメチル-2-プロペニルオキシ基、2-メチル-2-ブテニルオキシ基、3-メチル-2-ブテニルオキシ基、2-メチル-3-ブテニルオキシ基、3-メチル-3-ブテニルオキシ基、1-ビニル-2-プロペニルオキシ基、5-ヘキセニルオキシ基等が挙げられる。
 RおよびRのβ-ジケトナト基としては、例えば、2,4-ペンタンジオナト基、1,1,1-トリフルオロ-2,4-ペンタンジオナト基、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナト基、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナト基、1,3-ブタンジオナト基、2-メチル-1,3-ブタンジオナト基、2-メチル-1,3-ブタンジオナト基、ベンゾイルアセトナト基等が挙げられる。
 RおよびRのジアシルメチル基のアシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基(プロパノイル基)、ブチリル基(ブタノイル基)、バレリル基(ペンタノイル基)、ヘキサノイル基等の炭素数1~6の脂肪族アシル基;ベンゾイル基、トルオイル基等の芳香族アシル基(アロイル基)等が挙げられる。
 RおよびRのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、3-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
 RおよびRのアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基(フェネチル基)等が挙げられる。
 RおよびRのアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、イソプロペニル基、3-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ブテニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-エチル-1-エテニル基、2-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、3-メチル-2-ブテニル基、4-ペンテニル基等が挙げられる。
 RおよびRのアリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。
 R、R、RおよびRにおける置換基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数1~6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、n-ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基、シクロプロピルオキシカルボニル基、シクロブチルオキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基等の炭素数1~6のアルコキシカルボニル基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;炭素数1~6のアシル基;炭素数7~10のアラルキル基;炭素数7~10のアラルキルオキシ基;炭素数1~6のアルキルアミノ基;炭素数1~6のアルキル基を有するジアルキルアミノ基等が挙げられる。
 RおよびRとしては、ハロゲン原子、NO、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数2~6のアシロキシ基、置換基を有していてもよい炭素数5~10のβ-ジケトナト基、または置換基を有していてもよい炭素数1~6のアシル基を有するジアシルメチル基が好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルコキシ基がより好ましい。
 RおよびRとしては、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基が好ましい。式〔I〕のkは、好ましくは3である。
 Mとしては、周期表の4族に属する金属原子が好ましく、チタン、ジルコニウムがより好ましい。Mが周期表の4族に属する金属原子の場合、式〔II〕のmは好ましくは4である。
 なお、ホウ素およびケイ素は半金属に分類される場合があるが、本明細書ではこれらを金属に含めるものとする。
 化合物(Ea)としては、例えば、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、トリス(2,4-ペンタンジオナト)アルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリ-n-プロポキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリ-n-ブトキシアルミニウム、トリ-sec-ブトキシアルミニウム、トリ-tert-ブトキシアルミニウム等が挙げられ、中でも、トリイソプロポキシアルミニウムおよびトリ-sec-ブトキシアルミニウムが好ましい。化合物(E)として、2種以上の化合物(Ea)を併用してもよい。
 化合物(Eb)としては、例えば、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)チタン、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ-n-ブトキシチタン、テトラキス(2-エチルヘキソキシ)チタン等のチタン化合物;テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウム、テトラ-n-プロポキシジルコニウム、テトラ-n-ブトキシジルコニウム等のジルコニウム化合物等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよく、2種以上の化合物(Eb)を併用してもよい。
 化合物(E)において、本発明の効果が得られる限り、化合物(E)に占める化合物(Ea)の割合に特に限定はない。化合物(Ea)以外の化合物(例えば、化合物(Eb))が化合物(E)に占める割合は、例えば、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましく、5モル%以下がさらに好ましく、0モル%であってもよい。
 化合物(E)が加水分解されることによって、化合物(E)が有する加水分解可能な特性基の少なくとも一部が水酸基に変換される。さらに、その加水分解物が縮合することによって、金属原子(M)が酸素原子(O)を介して結合された化合物が形成される。この縮合が繰り返されると、実質的に金属酸化物とみなしうる化合物が形成される。なお、このようにして形成された金属酸化物(Aa)の表面には、通常、水酸基が存在する。
 本明細書においては、[金属原子(M)のみに結合している酸素原子(O)のモル数]/[金属原子(M)のモル数]の比が0.8以上である化合物を金属酸化物(Aa)に含めるものとする。ここで、金属原子(M)のみに結合している酸素原子(O)は、M-O-Mで表される構造における酸素原子(O)であり、M-O-Hで表される構造における酸素原子(O)のように金属原子(M)と水素原子(H)に結合している酸素原子は除外される。金属酸化物(Aa)における前記比は、0.9以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.1以上がさらに好ましい。この比の上限は特に限定されないが、金属原子(M)の原子価をnとすると、通常、n/2で表される。
 前記加水分解縮合が起こるためには、化合物(E)が加水分解可能な特性基を有していることが重要である。それらの基が結合していない場合、加水分解縮合反応が起こらないもしくは極めて緩慢となるため、目的とする金属酸化物(Aa)の調製が困難になる。
 化合物(E)の加水分解縮合物は、例えば、公知のゾルゲル法で採用される手法によって特定の原料から製造してもよい。該原料には、化合物(E)、化合物(E)の部分加水分解物、化合物(E)の完全加水分解物、化合物(E)が部分的に加水分解縮合してなる化合物、および化合物(E)の完全加水分解物の一部が縮合してなる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
 無機リン化合物(BI)含有物(無機リン化合物(BI)、または、無機リン化合物(BI)を含む組成物)との混合に供される金属酸化物(Aa)は、リン原子を実質的に含有しないことが好ましい。
[化合物(Ab)]
 化合物(Ab)に含まれる反応生成物(D)は、金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との反応で得られる。ここで、金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)とさらに他の化合物とが反応することで生成する化合物も反応生成物(D)に含まれる。化合物(Ab)は、反応に関与していない金属酸化物(Aa)および/または無機リン化合物(BI)を部分的に含んでいてもよい。
 化合物(Ab)において、金属酸化物(Aa)を構成する金属原子と無機リン化合物(BI)に由来するリン原子とのモル比は、[金属酸化物(Aa)を構成する金属原子]:[無機リン化合物(BI)に由来するリン原子]=1.0:1.0~3.6:1.0の範囲にあることが好ましく、1.1:1.0~3.0:1.0の範囲にあることがより好ましい。この範囲外ではガスバリア性能が低下する。化合物(Ab)における該モル比は、化合物(Ab)を形成するためのコーティング液における金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との混合比率によって調整できる。化合物(Ab)における該モル比は、通常、コーティング液における比と同じである。
 層(Y)の赤外線吸収スペクトルにおいて、800~1,400cm-1の領域における最大吸収波数は1,080~1,130cm-1の範囲にあることが好ましい。金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)とが反応して反応生成物(D)となる過程において、金属酸化物(Aa)に由来する金属原子(M)と無機リン化合物(BI)に由来するリン原子(P)とが酸素原子(O)を介してM-O-Pで表される結合を形成する。その結果、反応生成物(D)の赤外線吸収スペクトルにおいて該結合由来の特性吸収帯が生じる。本発明者らによる検討の結果、M-O-Pの結合に基づく特性吸収帯が1,080~1,130cm-1の領域に見られる場合には、得られた多層構造体が優れたガスバリア性を発現することがわかった。特に、該特性吸収帯が、一般に各種の原子と酸素原子との結合に由来する吸収が見られる800~1,400cm-1の領域において最も強い吸収である場合には、得られた多層構造体がさらに優れたガスバリア性を発現することがわかった。
 これに対し、金属アルコキシドあるいは金属塩等の金属化合物と無機リン化合物(BI)とを予め混合した後に加水分解縮合させた場合には、金属化合物に由来する金属原子と無機リン化合物(BI)に由来するリン原子とがほぼ均一に混ざり合い反応した複合体が得られる。その場合、赤外線吸収スペクトルにおいて、800~1,400cm-1の領域における最大吸収波数が1,080~1,130cm-1の範囲から外れるようになる。
 層(Y)の赤外線吸収スペクトルにおいて、800~1,400cm-1の領域における最大吸収帯の半値幅は、得られる多層構造体のガスバリア性の観点から、200cm-1以下が好ましく、150cm-1以下がより好ましく、100cm-1以下がさらに好ましく、50cm-1以下が特に好ましい。
 層(Y)の赤外線吸収スペクトルは実施例に記載の方法で測定できる。ただし、実施例に記載の方法で測定できない場合には、反射吸収法、外部反射法、減衰全反射法等の反射測定、多層構造体から層(Y)をかきとり、ヌジョール法、錠剤法等の透過測定という方法で測定してもよいが、これらに限定されるものではない。
 化合物(Ab)においては、金属酸化物(Aa)の粒子同士が、無機リン化合物(BI)に由来するリン原子を介して結合された構造を有していてもよい。化合物(Ab)の原料として用いられる金属酸化物(Aa)の粒子は、化合物(Ab)を形成する過程で、形状あるいはサイズが変化してもよい。
[無機リン化合物(BI)]
 無機リン化合物(BI)は、金属酸化物(Aa)と反応可能な部位を含有し、典型的には、そのような部位を複数含有する。無機リン化合物(BI)としては、そのような部位(原子団または官能基)を2~20個含有する化合物が好ましい。そのような部位の例には、金属酸化物(Aa)の表面に存在する官能基(例えば、水酸基)と縮合反応可能な部位が含まれる。そのような部位としては、例えば、リン原子に直接結合したハロゲン原子、リン原子に直接結合した酸素原子等が挙げられる。金属酸化物(Aa)の表面に存在する官能基(例えば、水酸基)は、通常、金属酸化物(Aa)を構成する金属原子(M)に結合している。
 無機リン化合物(BI)としては、例えば、リン酸、二リン酸、三リン酸、4分子以上のリン酸が縮合したポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、亜ホスホン酸、ホスフィン酸、亜ホスフィン酸等のリンのオキソ酸、およびこれらの塩(例えば、リン酸ナトリウム)、ならびにこれらの誘導体(例えば、ハロゲン化物(例えば、塩化ホスホリル)、脱水物(例えば、五酸化二リン))等が挙げられる。
 これらの無機リン化合物(BI)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの無機リン化合物(BI)の中でも、リン酸を単独で使用するか、リン酸とそれ以外の無機リン化合物(BI)とを併用することが好ましい。リン酸を用いることによって、後述するコーティング液(S)の安定性と得られる多層構造体のガスバリア性が向上する。リン酸とそれ以外の無機リン化合物(BI)とを併用する場合、無機リン化合物(BI)の50モル%以上がリン酸であることが好ましい。
[無機蒸着層、化合物(Ac)、化合物(Ad)]
 多層構造体は、さらに無機蒸着層を含んでもよい。無機蒸着層は、無機物を蒸着することによって形成することができる。無機物としては、例えば、金属(例えば、アルミニウム)、金属酸化物(例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム)、金属窒化物(例えば、窒化ケイ素)、金属窒化酸化物(例えば、酸窒化ケイ素)、または金属炭化窒化物(例えば、炭窒化ケイ素)等が挙げられる。これらの中でも、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、または窒化ケイ素で形成される無機蒸着層は、酸素あるいは水蒸気に対するバリア性が優れる観点から好ましい。本発明の多層構造体中の層(Y)は、アルミニウムを含有する無機蒸着層を含んでいてもよい。例えば、層(Y)は、アルミニウムの蒸着層(Ac)および/または酸化アルミニウムの蒸着層(Ad)を含んでいてもよい。
 無機蒸着層の形成方法は、特に限定されず、真空蒸着法(例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー法等)、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法、熱化学気相成長法(例えば、触媒化学気相成長法)、光化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法(例えば、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、表面波プラズマ、電子サイクロトロン共鳴、デュアルマグネトロン、原子層堆積法等)、有機金属気相成長法等の化学気相成長法を用いることができる。
 無機蒸着層の厚さは、無機蒸着層を構成する成分の種類によって異なるが、0.002~0.5μmが好ましく、0.005~0.2μmがより好ましく、0.01~0.1μmがさらに好ましい。この範囲で、多層構造体のバリア性あるいは機械的物性が良好になる厚さを選択すればよい。無機蒸着層の厚さが0.002μm未満であると、酸素あるいは水蒸気に対する無機蒸着層のバリア性発現の再現性が低下する傾向があり、また、無機蒸着層が充分なバリア性を発現しない場合もある。また、無機蒸着層の厚さが0.5μmを超えると、多層構造体を引っ張ったり屈曲させたりした場合に無機蒸着層のバリア性が低下しやすくなる傾向がある。
[有機リン化合物(BO)]
 有機リン化合物(BO)が有するリン原子を含む官能基としては、例えば、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、亜ホスフィン酸基、およびこれらから誘導される官能基(例えば、塩、(部分)エステル化合物、ハロゲン化物(例えば、塩化物)、脱水物)等が挙げられ、中でもリン酸基およびホスホン酸基が好ましく、ホスホン酸基がより好ましい。
 有機リン化合物(BO)は前記リン原子を含む官能基を有する、重合体(BOa)であることが好ましい。該重合体(BOa)としては、例えば、アクリル酸6-[(2-ホスホノアセチル)オキシ]ヘキシル、メタクリル酸2-ホスホノオキシエチル、メタクリル酸ホスホノメチル、メタクリル酸11-ホスホノウンデシル、メタクリル酸1,1-ジホスホノエチル等のホスホノ(メタ)アクリル酸エステル類の重合体;ビニルホスホン酸、2-プロペン-1-ホスホン酸、4-ビニルベンジルホスホン酸、4-ビニルフェニルホスホン酸等のビニルホスホン酸類の重合体;ビニルホスフィン酸、4-ビニルベンジルホスフィン酸等のビニルホスフィン酸類の重合体;リン酸化デンプン等が挙げられる。重合体(BOa)は、少なくとも1種のリン原子を含む官能基を有する単量体の単独重合体であってもよいし、2種以上の単量体の共重合体であってもよい。また、重合体(BOa)として、単一の単量体からなる重合体を2種以上併用してもよい。中でも、ホスホノ(メタ)アクリル酸エステル類の重合体およびビニルホスホン酸類の重合体が好ましく、ビニルホスホン酸類の重合体がより好ましい。特に、重合体(BOa)としては、ポリ(ビニルホスホン酸)が好ましい。また、重合体(BOa)は、ビニルホスホン酸ハロゲン化物あるいはビニルホスホン酸エステル等のビニルホスホン酸誘導体を単独または共重合した後、加水分解することによっても得ることができる。
 また、前記重合体(BOa)は、少なくとも1種のリン原子を含む官能基を有する単量体と他のビニル単量体との共重合体であってもよい。リン原子を含む官能基を有する単量体と共重合することができる他のビニル単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、核置換スチレン類、アルキルビニルエーテル類、アルキルビニルエステル類、パーフルオロアルキルビニルエーテル類、パーフルオロアルキルビニルエステル類、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイミド、フェニルマレイミド等が挙げられ、中でも(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、スチレン、マレイミド、およびフェニルマレイミドが好ましい。
 より優れた耐屈曲性を有する多層構造体を得るために、リン原子を含む官能基を有する単量体に由来する構成単位が重合体(BOa)の全構成単位に占める割合は、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましく、70モル%以上が特に好ましく、100モル%であってもよい。
 前記重合体(BOa)の分子量に特に制限はないが、数平均分子量が1,000~100,000の範囲にあることが好ましい。数平均分子量がこの範囲にあると、層(Y)を積層することによる耐屈曲性の改善効果と、後述するコーティング液(T)の粘度安定性とを、高いレベルで両立することができる。
 多層構造体の層(Y)において、無機リン化合物(BI)を含む場合、層(Y)における無機リン化合物(BI)の質量WBIと有機リン化合物(BO)の質量WBOの比WBO/WBIが0.01/99.99≦WBO/WBI<1.00/99.00の関係を満たすものが好ましく、得られる剥離強度が高くなる点から、0.10/99.90≦WBO/WBI<0.99/99.01の関係を満たすものがより好ましく、0.15/99.85≦WBO/WBI<0.95/99.05の関係を満たすものがさらに好ましく、0.20/99.80≦WBO/WBI<0.93/99.07の関係を満たすものが特に好ましい。すなわち、WBOは0.01以上1.00未満の微量であるのに対して、WBIは99.00より多く99.99以下という多量に用いるのが好ましい。
[金属イオン(Z)]
 金属イオン(Z)は周期表の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、および12族から選ばれる少なくとも1種の金属イオンである。
 金属イオン(Z)としては、例えば、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、および亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属イオンであってもよい。金属イオン(Z)としては、得られる多層構造体の接着性がより優れることから、周期表の1族、2族、および12族からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属イオンであることが好ましく、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および亜鉛イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、マグネシウムイオンおよび亜鉛イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることがさらに好ましい。
 金属イオン(Z)は、例えば、金属イオン(Z)のイオン性化合物(Za)あるいは金属イオン(Z)を含む金属酸化物(Zb)の形で使用することができる。
 イオン性化合物(Za)は金属イオン(Z)と陰イオンからなり、溶解することによって金属イオン(Z)を生じる化合物である。イオン性化合物(Za)を構成する陰イオンとしては、例えば、水酸化物イオン、炭酸イオン、塩化物イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン等の無機酸イオン、シュウ酸イオン、酢酸イオン、酒石酸イオン、ステアリン酸イオン等の有機酸イオン等が挙げられる。これらの中でも溶解性あるいは取扱い性の点から酢酸イオンが好ましい。イオン性化合物(Za)の具体例としては、塩化リチウム、水酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛等が挙げられる。
 金属酸化物(Zb)は、溶解することによって金属イオン(Z)を生じる化合物である。金属酸化物(Zb)の具体例としては、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。
 金属イオン(Z)は、重合体(BOa)の重合開始剤に由来する成分であってもよい。重合開始剤としては、例えば、有機アルカリ金属化合物、Grignard試薬、金属アミド等が挙げられる。
 層(Y)における金属イオン(Z)の含有量は、有機リン化合物(BO)が有するリン原子を含む官能基に対して0.4~8.0モル%であり、レトルト処理後にも高い剥離強度が得られる点から、0.6~7.0モル%が好ましく、0.8~6.8モル%がより好ましい。金属イオン(Z)と有機リン化合物(BO)が有するリン原子を含む官能基とが反応し、有機リン化合物(BO)間をイオン架橋することで高い剥離強度が発現する。本剥離強度向上メカニズムは推定ではあるが、例え前記メカニズムに従っていない場合でも、本発明で規定する要件を満足するのであれば、本発明の技術的範囲に包含される。
 本発明の多層構造体に含まれる層(Y)は、アルミニウムを含む化合物(A)、有機リン化合物(BO)、および金属イオン(Z)のみによって構成されていてもよく;アルミニウムを含む化合物(A)、無機リン化合物(BI)、有機リン化合物(BO)、および金属イオン(Z)のみによって構成されていてもよく;アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)、無機リン化合物(BI)、有機リン化合物(BO)、および金属イオン(Z)のみによって構成されていてもよく;アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との反応生成物(D)を含む化合物(Ab)、無機リン化合物(BI)、有機リン化合物(BO)、および金属イオン(Z)のみによって構成されていてもよく;アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)、アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との反応生成物(D)を含む化合物(Ab)、無機リン化合物(BI)、有機リン化合物(BO)、および金属イオン(Z)のみによって構成されていてもよい。また、前記したいずれの態様においても、層(Y)は他の成分をさらに含むことができる。他の成分としては、例えば、前記金属イオン(Z)を含まない炭酸塩、塩酸塩、硝酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、硫酸水素塩、ホウ酸塩等の無機酸金属塩;前記金属イオン(Z)を含まないシュウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩、ステアリン酸塩等の有機酸金属塩;層状粘土化合物;架橋剤;有機リン化合物(BO)以外の高分子化合物(F);可塑剤;酸化防止剤;紫外線吸収剤;難燃剤等が挙げられる。多層構造体中の層(Y)における前記の他の成分の含有量は、50質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下が特に好ましく、0質量%(他の成分を含まない)であってもよい。
[高分子化合物(F)]
 高分子化合物(F)は、例えば、エーテル結合、カルボニル基、水酸基、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、およびカルボキシル基の塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する重合体(Fa)であってもよい。
 重合体(Fa)としては、例えば、ポリエチレングリコール;ポリケトン;ポリビニルアルコール、炭素数4以下のα-オレフィン単位を1~50モル%含有する変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール(例えば、ポリビニルブチラール)等のポリビニルアルコール系重合体;セルロース、デンプン、シクロデキストリン等の多糖類;ポリ(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、ポリ(メタ)アクリル酸、エチレン-アクリル酸共重合体等の(メタ)アクリル酸系重合体;エチレン-無水マレイン酸共重合体の加水分解物、スチレン-無水マレイン酸共重合体の加水分解物、イソブチレン-無水マレイン酸交互共重合体の加水分解物等のマレイン酸系重合体等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系重合体が好ましく、具体的には、ポリビニルアルコールおよび炭素数4以下のα-オレフィン単位を1~15モル%含有する変性ポリビニルアルコールが好ましい。
 重合体(Fa)は、重合性基を有する単量体(例えば、酢酸ビニル、アクリル酸)の単独重合体であってもよいし、2種以上の単量体の共重合体であってもよいし、水酸基および/またはカルボキシル基を有する単量体と該基を有さない単量体との共重合体であってもよい。なお、重合体(Fa)として、2種以上の重合体(Fa)を併用してもよい。
 重合体(Fa)の分子量は特に制限されないが、より優れたガスバリア性および機械的強度を有する多層構造体を得るために、重合体(Fa)の数平均分子量は、5,000以上であることが好ましく、8,000以上であることがより好ましく、10,000以上であることがさらに好ましい。重合体(Fa)の数平均分子量の上限は特に限定されず、例えば、1,500,000以下である。
 多層構造体の外観を良好に保つ観点から、層(Y)における重合体(Fa)の含有量は、層(Y)の質量を基準(100質量%)として、85質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、10質量%以下が特に好ましい。重合体(Fa)は、層(Y)中の成分と反応していてもよく、反応していなくてもよい。
 層(Y)の厚さ(多層構造体が2層以上の層(Y)を有する場合には各層(Y)の厚さの合計)は、0.05~4.0μmの範囲にあることが好ましく、0.1~2.0μmの範囲にあることがより好ましい。層(Y)を薄くすることによって、印刷、ラミネート等の加工時における多層構造体の寸法変化を低く抑えることができる。また、多層構造体の柔軟性が増すので、その力学的特性を基材自体の力学的特性に近づけることもできる。本発明の多層構造体が2層以上の層(Y)を有する場合、ガスバリア性の観点から、層(Y)1層当たりの厚さは0.05μm以上であることが好ましい。層(Y)の厚さは、層(Y)の形成に用いられる後述するコーティング液(S)の濃度あるいはその塗工方法によって制御できる。
 層(Y)の厚さは、多層構造体の断面を走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡で観察することによって測定できる。
[多層構造体の製造方法]
 本発明の多層構造体について説明した事項は本発明の製造方法に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本発明の製造方法について説明した事項は、本発明の多層構造体に適用できる。
 本発明の多層構造体の製造方法としては、例えば、前駆体層形成工程(i)、金属イオン(Z)を含む有機リン化合物(BO)含有コーティング液(T)の塗工工程(ii)、およびガスバリア層(Y)の形成工程(iii)を含む製造方法が挙げられる。なお、化合物(A)、無機リン化合物(BI)、有機リン化合物(BO)、およびそれらの質量比については上述したため、製造方法においては重複する説明を省略する。
[工程(i)]
 工程(i)では、アルミニウムを含む化合物(A)を含むコーティング液(S)を基材(X)上に塗工することによって基材(X)上に層(Y)の前駆体層を形成する。工程(i)によって、基材(X)と層(Y)の前駆体層とを含む構造体が得られる。層(Y)が、アルミニウムの蒸着層(Ac)または酸化アルミニウムの蒸着層(Ad)を含む場合には、それらの層は上述した一般的な蒸着法によって形成できる。そのため、以下では、化合物(Ab)を含む層(Y1)の前駆体層の形成方法について詳細に説明する。
 好適な実施態様として、コーティング液(S)(第1コーティング液)は、例えば、金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)とを溶媒中で混合して反応させることによって調製できる。具体的に、コーティング液(S)は、金属酸化物(Aa)の分散液と、無機リン化合物(BI)を含む溶液とを混合する方法;金属酸化物(Aa)の分散液に無機リン化合物(BI)を添加し、混合する方法等によって調製できる。これらの混合時の温度は、50℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましく、20℃以下がさらに好ましい。コーティング液(S)は、他の化合物(例えば、高分子化合物(F))を含んでいてもよく、必要に応じて、酢酸、塩酸、硝酸、トリフルオロ酢酸、およびトリクロロ酢酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化合物(Q)を含んでいてもよい。
 金属酸化物(Aa)の分散液は、例えば、公知のゾルゲル法で採用されている手法に従い、例えば、化合物(E)、水、および必要に応じて酸触媒もしくは有機溶媒を混合し、化合物(E)を縮合または加水分解縮合することによって調製することができる。化合物(E)を縮合または加水分解縮合することによって金属酸化物(Aa)の分散液を得た場合、必要に応じて、得られた分散液に対して特定の処理(前記酸化合物(Q)の存在下の解膠等)を行ってもよい。使用する溶媒は特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;水;またはこれらの混合溶媒が好ましい。
 無機リン化合物(BI)を含む溶液は、無機リン化合物(BI)を溶媒に溶解させて調製できる。溶媒としては、無機リン化合物(BI)の種類に応じて適宜選択すればよいが、水を含むことが好ましい。無機リン化合物(BI)の溶解の妨げにならない限り、溶媒は有機溶媒(例えば、メタノール等のアルコール類)を含んでいてもよい。
 コーティング液(S)の固形分濃度は、該コーティング液の保存安定性および基材(X)に対する塗工性の観点から、1~20質量%が好ましく、2~15質量%がより好ましく、3~10質量%がさらに好ましい。前記固形分濃度は、例えば、コーティング液(S)の溶媒留去後に残存した固形分の質量を、処理に供したコーティング液(S)の質量で除して算出することができる。
 コーティング液(S)は、ブルックフィールド形回転粘度計(SB型粘度計:ローターNo.3、回転速度60rpm)で測定された粘度が、塗工時の温度において3,000mPa・s以下であることが好ましく、2,500mPa・s以下であることがより好ましく、2,000mPa・s以下であることがさらに好ましい。当該粘度が3,000mPa・s以下であることによって、コーティング液(S)のレベリング性が向上し、外観により優れる多層構造体を得ることができる。また、コーティング液(S)の粘度としては、50mPa・s以上が好ましく、100mPa・s以上がより好ましく、200mPa・s以上がさらに好ましい。
 コーティング液(S)において、特に限定されないが、アルミニウム原子とリン原子とのモル比は、アルミニウム原子:リン原子=1.01:1.00~1.50:1.00が好ましく、1.05:1.00~1.45:1.00がより好ましい。アルミニウム原子とリン原子とのモル比は、コーティング液(S)の乾固物の蛍光X線分析を行い、算出することができる。
 コーティング液(S)は、基材(X)の少なくとも一方の面の上に直接塗工してもよいし、他の層(J)を介して基材(X)上に塗工してもよい。また、コーティング液(S)を塗工する前に、基材(X)の表面を公知のアンカーコーティング剤で処理したり、基材(X)の表面に公知の接着剤を塗工したりすることによって、基材(X)の表面に接着層(I)を形成しておいてもよい。
 コーティング液(S)の塗工は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。塗工方法としては、例えば、キャスト法、ディッピング法、ロールコーティング法、グラビアコート法、スクリーン印刷法、リバースコート法、スプレーコート法、キスコート法、ダイコート法、メタリングバーコート法、チャンバードクター併用コート法、カーテンコート法、バーコート法等が挙げられる。
 通常、工程(i)において、コーティング液(S)中の溶媒を除去することによって、層(Y1)の前駆体層が形成される。溶媒の除去方法に特に制限はなく、公知の乾燥方法を適用することができる。乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥法、熱ロール接触法、赤外線加熱法、マイクロ波加熱法等が挙げられる。乾燥温度は、基材(X)の流動開始温度以下であることが好ましい。コーティング液(S)の塗工後の乾燥温度は、例えば、80~180℃程度であってもよく、90~150℃程度であってもよい。乾燥時間は、特に限定されないが、例えば、0.1秒~1時間が好ましく、1秒~15分がより好ましく、5~300秒がさらに好ましい。また、乾燥処理に次いで、加熱処理を行うのが好ましい。加熱処理温度は、例えば、100~200℃程度であってもよく、120~180℃程度で行ってもよいが、乾燥温度より高い温度であることが好ましい。熱処理時間は、特に限定されないが、例えば、熱処理の時間は、1秒~1時間が好ましく、1秒~15分がより好ましく、5~300秒がさらに好ましい。このように、有機リン化合物(BO)を含むコーティング液(T)を塗工する前に熱処理を行うことが良好な特性を有する多層構造体が得られる点から、好ましい。
[工程(ii)]
 工程(ii)では、工程(i)で得た層(Y)の前駆体層上に、金属イオン(Z)を含む有機リン化合物(BO)を含むコーティング液(T)(第2コーティング液)を塗工する。コーティング液(T)は、金属イオン(Z)を含む有機リン化合物(BO)および溶媒を混合することによって調製できる。コーティング液(T)に使用する溶媒は、有機リン化合物(BO)の種類に応じて適宜選択すればよく、特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;水;またはこれらの混合溶媒が好ましい。
 コーティング液(T)における固形分の濃度は、溶液の保存安定性あるいは塗工性の観点から、0.01~60質量%が好ましく、0.1~50質量%がより好ましく、0.2~40質量%がさらに好ましい。固形分濃度は、コーティング液(S)に関して記載した方法と同様の方法によって求めることができる。また、本発明の効果が得られる限り、コーティング液(T)は、上述した層(Y)に含まれる他の成分(例えば、高分子化合物(F))を含んでもよい。
 コーティング液(T)を塗工した後に溶媒を除去することによって、層(Y)の前駆体層が形成される。コーティング液(S)の塗工と同様に、コーティング液(T)を塗工する方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。無機リン化合物(BI)を用いる場合、コーティング液(T)の塗工量を、無機リン化合物(BI)の質量WBIと有機リン化合物(BO)の質量WBOの比WBO/WBIが上述した特定の関係を満たす量にすることが、バリア性能に優れる点から特に好ましい。
 コーティング液(T)の溶媒の除去方法は特に限定されず、公知の乾燥方法を適用することができる。乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥法、熱ロール接触法、赤外線加熱法、マイクロ波加熱法等が挙げられる。乾燥温度は、基材(X)の流動開始温度以下であることが好ましい。コーティング液(T)の塗工後の乾燥温度は、例えば、90~240℃程度であってもよく、100~200℃が好ましい。
[工程(iii)]
 工程(iii)では、工程(i)および(ii)で形成された層(Y1)の前駆体層を、140℃以上の温度で熱処理することによって層(Y1)を形成する。この熱処理温度は、コーティング液(T)の塗工後の乾燥温度よりも高いことが好ましい。
 工程(iii)では、金属酸化物(Aa)の粒子同士がリン原子(無機リン化合物(BI)に由来するリン原子)を介して結合される反応が進行する。別の観点では、工程(iii)では、反応生成物(D)が生成する反応が進行する。該反応を充分に進行させるため、熱処理の温度は、140℃以上であり、170℃以上であることが好ましく、180℃以上であることがより好ましく、190℃以上であることがさらに好ましい。熱処理温度が低いと、充分な反応度を得るのにかかる時間が長くなり、生産性が低下する原因となる。熱処理の温度の好ましい上限は、基材(X)の種類等によって異なる。例えば、ポリアミド系樹脂からなる熱可塑性樹脂フィルムを基材(X)として用いる場合には、熱処理の温度は270℃以下であることが好ましい。また、ポリエステル系樹脂からなる熱可塑性樹脂フィルムを基材(X)として用いる場合には、熱処理の温度は240℃以下であることが好ましい。熱処理は、空気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下等で実施してもよい。熱処理の時間は、0.1秒~1時間が好ましく、1秒~15分がより好ましく、5~300秒がさらに好ましい。
 本発明の多層構造体の製造方法の好ましい一態様では、コーティング液(S)の塗工後に、乾燥処理(第1乾燥処理)、続いて熱処理(第1熱処理)を行って前駆体層を形成し、コーティング液(T)の塗工後に、乾燥処理(第2乾燥処理)、続いて熱処理(第2熱処理)を行う。このとき、前記第1熱処理の温度が第1乾燥処理の温度より高く、前記第2熱処理の温度が第2乾燥処理の温度より高く、前記第2熱処理の温度が前記第1熱処理の温度よりも高いことが好ましい。
 本発明の多層構造体において、層(Y)は、基材(X)と直接接触するように積層されたものであってもよく、層(Y)が他の層(例えば、接着層(I)、他の層(J))を介して基材(X)に積層されたものであってもよい。
[接着層(I)]
 本発明の多層構造体において、接着層(I)を用いて、基材(X)と層(Y)との接着性を高めることができる場合がある。接着層(I)は、接着性樹脂から構成されていてもよい。接着性樹脂から構成される接着層(I)は、基材(X)の表面を公知のアンカーコーティング剤で処理するか、基材(X)の表面に公知の接着剤を塗工することによって形成できる。該接着剤としては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを混合し反応させる2液反応型ポリウレタン系接着剤が好ましい。また、アンカーコーティング剤または接着剤に、公知のシランカップリング剤等の少量の添加剤を加えることによって、さらに接着性を高めることができる場合がある。シランカップリング剤としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基等の反応性基を有するシランカップリング剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。基材(X)と層(Y)とを接着層(I)を介して強く接着することによって、本発明の多層構造体に対して印刷あるいはラミネート等の加工を施す際に、ガスバリア性または外観の悪化をより効果的に抑制することができ、さらに、本発明の多層構造体を用いた包装材の落下強度を高めることができる。接着層(I)の厚さは0.01~10.0μmが好ましく、0.03~5.0μmがより好ましい。
[他の層(J)]
 本発明の多層構造体は、様々な特性(例えば、ヒートシール性、バリア性、力学物性)を向上させるために、他の層(J)を含んでもよい。このような本発明の多層構造体は、例えば、基材(X)に直接または接着層(I)を介して層(Y)を積層させた後に、さらに該他の層(J)を直接または接着層(I)を介して接着または形成することによって製造できる。他の層(J)としては、例えば、インク層;ポリオレフィン層、エチレン-ビニルアルコール共重合体樹脂層等の熱可塑性樹脂層等が挙げられるが、これらに限定されない。
 本発明の多層構造体は、商品名または絵柄等を印刷するためのインク層を含んでもよい。このような本発明の多層構造体は、例えば、基材(X)に直接または接着層(I)を介して層(Y)を積層させた後に、さらに該インク層を直接形成することによって製造できる。インク層としては、例えば、溶剤に顔料(例えば、二酸化チタン)を包含したポリウレタン樹脂を分散した液体を乾燥した皮膜が挙げられるが、顔料を含まないポリウレタン樹脂もしくはその他の樹脂を主剤とするインクあるいは電子回路配線形成用レジストを乾燥した皮膜でもよい。層(Y)へのインク層の塗工方法としては、グラビア印刷法のほか、ワイヤーバー、スピンコーター、ダイコーター等各種の塗工方法が挙げられる。インク層の厚さは0.5~10.0μmが好ましく、1.0~4.0μmがより好ましい。
 本発明の多層構造体において、層(Y)中に重合体(Fa)を含む場合は、接着層(I)あるいは他の層(J)(例えば、インク層)との親和性が高いエーテル結合、カルボニル基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するため、層(Y)とその他の層との密着性が向上する。このため、レトルト処理後も層間接着力を維持することができ、デラミネーション等の外観不良を抑制することが可能となる。
 本発明の多層構造体の最表面層をポリオレフィン層とすることによって、多層構造体にヒートシール性を付与したり、多層構造体の力学的特性を向上させたりすることができる。ヒートシール性、力学的特性の向上等の観点から、ポリオレフィンはポリプロピレンまたはポリエチレンであることが好ましい。また、多層構造体の力学的特性を向上させるために、ポリエステルからなるフィルム、ポリアミドからなるフィルム、および水酸基含有ポリマーからなるフィルムからなる群より選ばれる少なくとも1つのフィルムを積層することが好ましい。力学的特性の向上の観点から、ポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレートが好ましく、ポリアミドとしてはナイロン-6が好ましい。また、全層がバリア性を有する観点から、水酸基含有ポリマーとしてはエチレン-ビニルアルコール共重合体が好ましい。なお、各層の間には必要に応じて、アンカーコート層または接着剤からなる層を設けてもよい。
[多層構造体の構成]
 本発明の多層構造体の構成の具体例を以下に示す。多層構造体は、基材(X)、層(Y)以外の他の部材(例えば、接着層(I)、他の層(J))を有していてもよいが、以下の具体例において、他の部材の記載は省略している。また、以下具体例を複数層積層したり組み合わせたりしてもよい。
(1)層(Y)/ポリエステル層、
(2)層(Y)/ポリエステル層/層(Y)、
(3)層(Y)/ポリアミド層、
(4)層(Y)/ポリアミド層/層(Y)、
(5)層(Y)/ポリオレフィン層、
(6)層(Y)/ポリオレフィン層/層(Y)、
(7)層(Y)/水酸基含有ポリマー層、
(8)層(Y)/水酸基含有ポリマー層/層(Y)、
(9)層(Y)/無機蒸着層/ポリエステル層、
(10)層(Y)/無機蒸着層/ポリアミド層、
(11)層(Y)/無機蒸着層/ポリオレフィン層、
(12)層(Y)/無機蒸着層/水酸基含有ポリマー層
 本発明の多層構造体としては、レトルト処理前およびレトルト処理後において、20℃、85%RHの条件下における酸素透過度が2.0mL/(m・day・atm)以下であり、0.5mL/(m・day・atm)以下であるものが好ましく、0.3mL/(m・day・atm)以下であるものがより好ましい。レトルト処理の条件、酸素透過度の測定方法および測定条件は、後記する実施例に記載のとおりである。
 本発明の多層構造体としては、レトルト処理前およびレトルト処理後において、40℃、90%RHの条件下における透湿度が0.5g/(m・day)以下であるものが好ましく、0.3g/(m・day)以下であるものがより好ましい。レトルト処理の条件、透湿度の測定方法および測定条件は、後述する実施例に記載のとおりである。
 また、本発明の多層構造体としては、レトルト処理後の層(Y)と接着層(I)または他の層(J)(例えば、インク層)との剥離強度が100g/15mmを超えるものが好ましく、110g/15mm以上のものがより好ましい。レトルト処理の条件、剥離強度の測定方法および測定条件は、後記する実施例に記載のとおりである。
[用途]
 本発明の多層構造体およびこれを用いた包装材は、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れるとともに、耐レトルト性に優れ、デラミネーション等の外観不良を生じず、高い層間接着力(剥離強度)を有する。そのため、本発明の多層構造体およびこれを用いた包装材は、様々な用途に適用できる。
[包装材]
 本発明の包装材は、基材(X)と、基材(X)上に積層された層(Y)とを含む多層構造体を含む。包装材は、多層構造体のみによって構成されてもよい。すなわち、以下の説明において、「包装材」を「多層構造体」に読み替えてもよい。また、典型的には、「包装材」を「包装」と読み替えることが可能である。包装材は、多層構造体と他の部材とによって構成されてもよい。
 本発明の好ましい実施形態による包装材は、無機ガス(例えば、水素、ヘリウム、窒素、酸素、二酸化炭素)、天然ガス、水蒸気および常温常圧で液体状の有機化合物(例えば、エタノール、ガソリン蒸気)に対するバリア性を有する。
 本発明の包装材が包装袋である場合、その包装袋のすべてに多層構造体が用いられていてもよいし、その包装袋の一部に多層構造体が用いられていてもよい。例えば、包装袋の面積の50%~100%が、多層構造体によって構成されていてもよい。包装材が包装袋以外のもの(例えば、容器、蓋材)である場合も同様である。
 本発明の包装材は、様々な方法で作製できる。例えば、シート状の多層構造体または該多層構造体を含むフィルム材(以下、単に「フィルム材」という)を接合して所定の容器の形状に成形することによって、容器(包装材)を作製してもよい。成形方法は、熱成形、射出成形、押出ブロー成形等が挙げられる。また、所定の容器の形状に成形された基材(X)の上に層(Y)を形成することによって、容器(包装材)を作製してもよい。これらのように作製された容器を、本明細書では「包装容器」という場合がある。
 本発明による包装材は、食品用包装材として好ましく用いられる。また、本発明による包装材は、食品用包装材以外にも、農薬、医薬等の薬品;医療器材;機械部品、精密材料等の産業資材;衣料等を包装するための包装材として好ましく用いることができる。
 また、本発明の多層構造体を含む包装材は、種々の成形品に二次加工して使用できる。このような成形品は、縦製袋充填シール袋、真空包装袋、パウチ、ラミネートチューブ容器、輸液バッグ、紙容器、ストリップテープ、容器用蓋材、インモールドラベル容器、真空断熱体、または電子デバイスであってもよい。これらの成形品では、ヒートシールが行われてもよい。
[縦製袋充填シール袋]
 本発明の多層構造体を含む包装材は、縦製袋充填シール袋であってもよい。一例を図1に示す。図1に示す縦製袋充填シール袋10は、本発明の多層構造体11が、2つの端部11aと胴体部11bとの三方でシールされることによって形成されている。縦製袋充填シール袋10は、縦型製袋充填機により製造できる。縦型製袋充填機による製袋には様々な方法が適用されるが、いずれの方法においても、内容物は袋の上方の開口からその内部へと供給され、その後にその開口がシールされて縦製袋充填シール袋が製造される。縦製袋充填シール袋は、例えば、上端、下端、および側部の三方においてヒートシールされた1枚のフィルム材により構成される。本発明による包装容器としての縦製袋充填シール袋は、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れ、レトルト処理後にもバリア性能が維持されるため、該縦製袋充填シール袋によれば、内容物の品質劣化を長期間にわたって抑制できる。
[パウチ]
 本発明の多層構造体を含む包装材はパウチであってもよい。一例を図2に示す。図2の平パウチ20は、2枚の多層構造体11が、その周縁部11cで互いに接合されることによって形成されている。本明細書において、「パウチ」という語句は、主として食品、日用品または医薬品を内容物とする、フィルム材を壁部材として備えた容器を意味する。パウチは、例えば、その形状および用途から、スパウト付きパウチ、チャックシール付きパウチ、平パウチ、スタンドアップパウチ、横製袋充填シールパウチ、レトルトパウチ等が挙げられる。パウチは、多層構造体と、少なくとも1層の他の層(J)とを積層することによって形成してもよい。本発明による包装容器としてのパウチは、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れ、レトルト処理後においてもそのバリア性能が維持される。そのため該パウチを用いることによって、輸送後あるいは長期保存後においても、内容物の変質を防ぐことが可能である。また、該パウチの一例では、透明性を良好に保持できるため、内容物の確認、劣化による内容物の変質の確認が容易である。
[真空断熱体]
 本発明の多層構造体を含む包装材は真空断熱体であってもよい。本発明の真空断熱体の一例を図3に示す。図3の真空断熱体30は、2枚の本発明の多層構造体11と、粒子状の芯材31とを含む。2枚の多層構造体11は、周縁部11cにおいて互いに接合されている。2枚の多層構造体11によって形成された内部空間には芯材31が充填されており、その内部空間は減圧されている。多層構造体11は、真空断熱体30の内部と外部との圧力差によって芯材31に密着している。真空断熱体は、被覆材と、被覆材により囲まれた内部に配置された芯材とを備える断熱体であり、芯材が配置された内部は減圧されている。真空断熱体は、ウレタンフォームからなる断熱体による断熱特性と同等の断熱特性を、より薄くより軽い断熱体で達成することを可能にする。本発明の真空断熱体は、冷蔵庫、給湯設備および炊飯器等の家電製品用の断熱材;壁部、天井部、屋根裏部および床部等に用いられる住宅用断熱材、車両屋根材、自動販売機等の断熱パネル;蓄熱機器、ヒートポンプ応用機器等の熱移動機器等に利用できる。被覆材として用いられる本発明の多層構造体は、エチレン-ビニルアルコール共重合体樹脂層および無機蒸着層を含むことも好ましく、例えば、ポリエステル層/層(Y)/ポリエステル層/層(Y)/無機蒸着層/エチレン-ビニルアルコール共重合体層/ポリオレフィン層の構成を有していてもよい。
 芯材の材料および形状は、断熱に適している限り特に制限されない。芯材としては、例えば、パーライト粉末、シリカ粉末、沈降シリカ粉末、ケイソウ土、ケイ酸カルシウム、ガラスウール、ロックウール、人工(合成)ウール、樹脂の発泡体(例えば、スチレンフォーム、ウレタンフォーム)等が挙げられる。芯材としては、所定形状に成形された中空容器、ハニカム構造体等を用いることもできる。
[電子デバイス]
 本発明の多層構造体を含む包装材は、電子デバイスにも使用できる。本発明の電子デバイスの一例について、一部断面図を図4に示す。図4の電子デバイス40は、電子デバイス本体41と、電子デバイス本体41を封止するための封止材42と、電子デバイス本体41の表面を保護するための保護シート(多層構造体)43と、を備える。封止材42は、電子デバイス本体41の表面全体を覆う。保護シート43は、電子デバイス本体41の一方の表面上に、封止材42を介して配置されている。保護シート43が配置された表面とは反対側の表面にも、保護シート43が配置されてもよい。その場合、その反対側の表面に配置される保護シートは、保護シート43と同じものであってもよいし異なっていてもよい。保護シート43は、封止材42等の他の部材を介して電子デバイス本体41上に配置されていてもよく、電子デバイス本体41の表面に直接配置されていてもよい。
 電子デバイス本体41としては、特に限定されず、例えば、太陽電池等の光電変換装置;有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、電子ペーパー等の情報表示装置;有機EL発光素子等の照明装置等が挙げられる。封止材42は、電子デバイス本体41の種類および用途等に応じて適宜付加される任意の部材である。封止材42としては、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール等が挙げられる。
 電子デバイス本体41の好ましい一例は、太陽電池である。太陽電池としては、例えば、シリコン系太陽電池、化合物半導体太陽電池、有機薄膜太陽電池等が挙げられる。シリコン系太陽電池としては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、非晶質シリコン太陽電池等が挙げられる。化合物半導体太陽電池としては、例えば、III-V族化合物半導体太陽電池、II-VI族化合物半導体太陽電池、I-III-VI族化合物半導体太陽電池等が挙げられる。また、太陽電池は、複数のユニットセルが直列接続された集積形の太陽電池であってもよいし、集積形の太陽電池でなくてもよい。
 本発明の多層構造体およびこれを含む包装材は、LCD用基板フィルム、有機EL用基板フィルム、電子ペーパー用基板フィルム、電子デバイス用封止フィルム、PDP用フィルム等のディスプレイ部材;ICタグ用フィルム、太陽電池モジュール、太陽電池用バックシート、太陽電池用保護フィルム等の太陽電池部材として好適に用いられる。多層構造体をディスプレイの部材として用いる場合には、例えば低反射性フィルムとして用いられる。いずれの場合でも、多層構造体の透光性が要求される場合、層(Y)として、透光性を有する層(Y)が用いられる。
 電子デバイス本体41は、その種類によっては、いわゆるロール・ツー・ロール方式で作製することが可能である。ロール・ツー・ロール方式では、送り出しロールに巻かれたフレキシブルな基板(例えば、ステンレス基板、樹脂基板等)が送り出され、この基板上に素子を形成することによって電子デバイス本体41が作製され、この電子デバイス本体41が巻き取りロールで巻き取られる。この場合、保護シート43も、可撓性を有する長尺のシートの形態、より具体的には長尺のシートの捲回体の形態として準備しておくとよい。一例では、送り出しロールから送り出された保護シート43は、巻き取りロールに巻き取られる前の電子デバイス本体41上に積層され、電子デバイス本体41とともに巻き取られる。他の一例では、巻き取りロールに巻き取った電子デバイス本体41を改めてロールから送り出し、保護シート43と積層してもよい。本発明の好ましい一例では、電子デバイス自体が可撓性を有する。
 保護シート43は、本発明の多層構造体を含む。保護シート43は、多層構造体のみから構成されていてもよい。あるいは、保護シート43は、多層構造体と、多層構造体に積層された他の部材(例えば、他の層(J))とを含んでもよい。保護シート43は、電子デバイスの表面の保護に適した層状の積層体であって前記多層構造体を含んでいる限り、その厚さおよび材料に特に制限はない。
 保護シートは、例えば、多層構造体の一方の表面または両方の表面に配置された表面保護層を含んでもよい。表面保護層としては、傷がつきにくい樹脂からなる層が好ましい。また、太陽電池のように室外で利用されることがあるデバイスの表面保護層は、耐候性(例えば、耐光性)が高い樹脂からなることが好ましい。また、光を透過させる必要がある面を保護する場合には、透光性が高い表面保護層が好ましい。表面保護層(表面保護フィルム)の材料としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等が挙げられる。保護シートの一例は、一方の表面に配置されたポリ(メタ)アクリル酸エステル層を含む。
 表面保護層の耐久性を高めるために、表面保護層に各種の添加剤(例えば、紫外線吸収剤)を添加してもよい。耐候性が高い表面保護層の好ましい一例は、紫外線吸収剤が添加されたアクリル樹脂層である。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、シアノアクリレート系、ニッケル系、トリアジン系の紫外線吸収剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、他の安定剤、光安定剤、酸化防止剤等を併用してもよい。
 次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。以下の実施例および比較例における分析および評価は次のようにして行った。
(1)赤外線吸収スペクトルの測定
 フーリエ変換赤外分光光度計を用い、減衰全反射法で測定した。測定条件は以下の通りとした。
  装置:パーキンエルマー株式会社製Spectrum One
  測定モード:減衰全反射法
  測定領域:800~1,400cm-1
(2)各層の厚さ測定
 収束イオンビーム(FIB)を用いて多層構造体を切削し、断面観察用の切片を作製した。作製した切片を試料台座にカーボンテープで固定し、加速電圧30kVで30秒間白金イオンスパッタを行った。電界放出形透過型電子顕微鏡を用いて多層構造体の断面を観察し、各層の厚さを算出した。測定条件は以下の通りとした。
  装置:日本電子株式会社製JEM-2100F
  加速電圧:200kV
  倍率:250,000倍
(3)酸素透過度の測定
 酸素透過量測定装置にキャリアガス側に基材の層が向くようにサンプルを取り付け、等圧法により酸素透過度を測定した。測定条件は以下の通りとした。
  装置:モダンコントロールズ社製MOCON OX-TRAN2/20
  温度:20℃
  酸素供給側の湿度:85%RH
  キャリアガス側の湿度:85%RH
  酸素圧:1.0atm
  キャリアガス圧力:1.0atm
(4)透湿度の測定
 水蒸気透過量測定装置にキャリアガス側に基材の層が向くようにサンプルを取り付け、等圧法により透湿度(水蒸気透過度)を測定した。測定条件は以下の通りとした。
  装置:モダンコントロールズ社製MOCON PERMATRAN W3/33
  温度:40℃
  水蒸気供給側の湿度:90%RH
  キャリアガス側の湿度:0%RH
(5)接着性評価
 T型剥離強度測定(幅15mmあたりの接着力)によって密着性を評価した。測定は5回行い、平均値を採用した。測定条件は以下の通りとした。
  装置:株式会社島津製作所製オートグラフAGS-H
  剥離速度:250mm/分
  温度:23℃
  湿度:50%RH
<コーティング液(S-1)の製造例>
 蒸留水230質量部を撹拌しながら70℃に昇温した。その蒸留水に、トリイソプロポキシアルミニウム88質量部を1時間かけて滴下し、液温を徐々に95℃まで上昇させ、発生するイソプロパノールを留出させることによって加水分解縮合を行った。得られた液体に、60質量%の硝酸水溶液4.0質量部を添加し、95℃で3時間撹拌することによって加水分解縮合物の粒子の凝集体を解膠させた。その後、その液体を、固形分濃度が酸化アルミニウム換算で10質量%になるように濃縮し、溶液を得た。こうして得られた溶液22.50質量部に対して、蒸留水54.29質量部およびメタノール18.80質量部を加え、均一になるように撹拌することによって、分散液を得た。続いて、液温を15℃に維持した状態で分散液を攪拌しながら85質量%のリン酸水溶液4.41質量部を滴下して加え、粘度が1,500mPa・sになるまで15℃で攪拌を続け、目的のコーティング液(S-1)を得た。該コーティング液(S-1)における、アルミニウム原子とリン原子とのモル比は、アルミニウム原子:リン原子=1.15:1.00であった。
<有機リン化合物(BO-1)の合成例>
 窒素雰囲気下、tert-ブチルリチウム0.52mmolを含有するトルエン溶液60mLを-78℃に冷却し、ビニルホスホン酸ジメチル26mmolを添加した。-78℃に保ったまま12h撹拌し、重合させた後、温度を室温(25℃)まで上げ、1.0mLのメタノールを添加した。溶媒を留去した後、テトラヒドロフラン/ヘキサン=1/1溶液で再沈殿した。ろ過後、50℃で24時間真空乾燥することによって、重合生成物を得た。続いて得られた重合生成物を14Nの塩酸溶液10mLに加え、12h還流した。10mLの水で希釈後、セルロース膜であるスペクトラムラボラトリーズ社製の「Spectra/Por」(登録商標)を用いてろ過した。ろ液中の水を留去した後、50℃で24時間真空乾燥することによって、重合体(BO-1)を得た。重合体(BO-1)は、ポリ(ビニルホスホン酸)である。GPC分析の結果、該重合体の数平均分子量はポリエチレングリコール換算で7,500であった。また、誘導結合プラズマ質量分析の結果、該重合体は開始剤由来のリチウムイオンをホスホン酸基に対して0.9モル%含んでいた。
<有機リン化合物(BO-2)の合成例>
 窒素雰囲気下、ビニルホスホン酸10gおよび2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)2塩酸塩0.025gを水5gに溶解させ、80℃で3時間攪拌した。冷却後、重合溶液に水15gを加えて希釈し、セルロース膜であるスペクトラムラボラトリーズ社製の「Spectra/Por」(登録商標)を用いてろ過した。ろ液中の水を留去した後、50℃で24時間真空乾燥することによって、重合体(BO-2)を得た。重合体(BO-2)は、ポリ(ビニルホスホン酸)である。GPC分析の結果、該重合体の数平均分子量はポリエチレングリコール換算で10,000であった。
<コーティング液(T-1)の製造例>
 前記合成例の重合体(BO-1)1質量部を、水69.3質量部、メタノール29.7質量部に加えて溶解させ、目的のコーティング液(T-1)を得た。
<コーティング液(T-2)の製造例>
 前記合成例の重合体(BO-2)1質量部を、水69.3質量部、メタノール29.7質量部に加えて溶解させ、目的のコーティング液(T-2)を得た。
<コーティング液(T-3)の製造例>
 前記合成例の重合体(BO-2)1質量部とイオン性化合物(Za)として塩化リチウムとを、リチウムイオンの量がホスホン酸基に対して2.2モル%となるように水69.3質量部、メタノール29.7質量部に加えて溶解させ、目的のコーティング液(T-3)を得た。
<実施例1>
 まず、基材(X)として、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「X-1」と略称することがある)である東レ株式会社製の「ルミラー(登録商標) P60」(厚さ12μm)を準備した。この基材上に、乾燥後の厚さが0.3μmとなるようにバーコーターを用いてコーティング液(S-1)を塗工した。塗工後のフィルムを、110℃で5分間乾燥させた後、160℃で1分間熱処理することによって、基材上に層(Y1-1)の前駆体層を形成した。次いで、無機リン化合物(BI)の質量WBIと有機リン化合物(BO)の質量WBOの比WBO/WBI=0.90/99.10となるようにバーコーターを用いてコーティング液(T-1)を塗工し、110℃で3分間乾燥させた。続いて、220℃で1分間熱処理することによって層(Y1-1)を形成した。このようにして、基材(X-1)/層(Y1-1)という構造を有する多層構造体(1-1)を得た。得られた多層構造体(1-1)の各層の厚さを前記した方法によって測定した。結果を表1に示す。
 多層構造体(1-1)の赤外線吸収スペクトルを測定した結果、800~1,400cm-1の領域における最大吸収波数は1,108cm-1であり、該最大吸収帯の半値幅は37cm-1であった。
 得られた多層構造体(1-1)上に接着層を形成し、該接着層上に延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)をラミネートすることによって積層体を得た。次に、該積層体の延伸ナイロンフィルム上に接着層を形成した後、該接着層上に、無延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ70μm)をラミネートし、40℃で5日間静置してエージングした。このようにして、基材(X-1)/層(Y1-1)/接着層/延伸ナイロンフィルム/接着層/無延伸ポリプロピレンフィルムという構造を有する多層構造体(1-2)を得た。延伸ナイロンフィルムには、ユニチカ株式会社製の「エンブレム」(登録商標)の「ONBC」(銘柄)を用いた。無延伸ポリプロピレンフィルムには、東セロ株式会社製の「RXC-21」(銘柄)を用いた。前記2つの接着層はそれぞれ、乾燥後の厚さが3μmとなるようにバーコーターを用いて2液型接着剤を塗工し、乾燥させることによって形成した。2液型接着剤には、三井化学株式会社製の「タケラック」(登録商標)の「A-520」(銘柄)と三井化学株式会社製の「タケネート」(登録商標)の「A-50」(銘柄)とからなる2液反応型ポリウレタン系接着剤を用いた。多層構造体(1-2)の酸素透過度および透湿度を測定した。結果を表1に示す。
 多層構造体(1-2)をヒートシールすることによってパウチを作製し、水100gをパウチ内に充填した。続いて、得られたパウチに対して以下の条件でレトルト処理(熱水貯湯式)を行った。
  レトルト処理装置:株式会社日阪製作所製 フレーバーエースRSC-60
  温度:130℃
  時間:30分間
  圧力:0.21MPaG
 熱水処理後すぐに、パウチから測定用サンプルを切り出し、該サンプルの酸素透過度および透湿度を前記の方法で測定した。また、熱水処理後、23℃、50%RHの環境下においてパウチを24時間乾燥した。次いで、乾燥後のパウチから測定用サンプルを切り出し、該サンプルのT型剥離強度を前記の方法で測定した。また、デラミネーション等の外観不良は見られなかった。
<実施例2>
 コーティング液(T-1)に代えてコーティング液(T-3)を使用したこと以外は、実施例1の多層構造体(1-2)と同様の方法により多層構造体(2-2)を作製し、評価した。実施例1と同様に、デラミネーション等の外観不良は見られなかった。
<実施例3~8>
 コーティング液(T-1)に代えてコーティング液(T-3)を使用し、コーティング液(T-3)の金属イオンおよびその添加量を表1に従って変更したこと以外は、実施例1の多層構造体(1-2)と同様の方法により多層構造体(3-2)~(8-2)を作製し、評価した。実施例1と同様に、デラミネーション等の外観不良は見られなかった。
<比較例1>
 コーティング液(T-1)に代えてコーティング液(T-2)を使用したこと以外は実施例1の多層構造体(1-1)の作製と同様にして、比較例1の多層構造体(C1-1)を作製した。また、多層構造体(1-1)を多層構造体(C1-1)に変更したこと以外は実施例1の多層構造体(1-2)の作製と同様にして、多層構造体(C1-2)を作製した。そして、得られた多層構造体について評価した。
<比較例2>
 コーティング液(T-1)に代えてコーティング液(T-3)を使用し、該コーティング液(T-3)のリチウムイオン量を表1に従って変更したこと以外は実施例1の多層構造体(1-1)の作製と同様にして、比較例2の多層構造体(C2-1)を作製した。また、多層構造体(1-1)を多層構造体(C2-1)に変更したこと以外は実施例1の多層構造体(1-2)の作製と同様にして、多層構造体(C2-2)を作製した。そして、得られた多層構造体について評価した。
<比較例3>
 コーティング液(T-1)に代えてコーティング液(T-3)を使用し、該コーティング液(T-3)のリチウムイオン量を表1に従って変更した結果、コーティング液(T-3)に白色個体が析出した。このことから多層構造体は作製不可であった。
 実施例および比較例の多層構造体の製造条件を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<実施例9>
 実施例9では、実施例1で得た多層構造体(1-2)を用いて真空断熱体を作製した。具体的には、まず、多層構造体(1-2)を所定の形状に2枚切り出した。次に、無延伸ポリプロピレン層が内側となるように2枚の多層構造体(1-2)を重ね合わせ、長方形の3辺をヒートシールすることによって袋を形成した。次に、袋の開口部から断熱性の芯材を充填し、真空包装機(Frimark GmbH製VAC-STAR 2500型)を用いて、温度20℃で内部圧力10Paの状態で袋を密封した。このようにして、真空断熱体を問題なく作製できた。なお、断熱性の芯材には120℃で4時間乾燥したシリカ微粉末を用いた。
<実施例10>
 実施例10では、実施例1で得た多層構造体(1-1)を用いて太陽電池モジュールを作製した。具体的には、まず、10cm角の強化ガラス上に設置されたアモルファスシリコン太陽電池セルを、厚さ450μmのエチレン-酢酸ビニル共重合体フィルムで挟み込んだ。次に、そのフィルム上に、多層構造体(1-1)のポリエチレンテレフタレート層が外側となるように多層構造体(1-1)を貼り合わせることによって、太陽電池モジュールを作製した。貼り合わせは、150℃で真空引きを3分間行った後、9分間圧着を行うことによって実施した。このようにして作製された太陽電池モジュールは、良好に作動し、長期に渡って良好な電気出力特性を示した。
 本発明によれば、ガスバリア性および水蒸気バリア性に優れるだけでなく、レトルト処理後においても優れたガスバリア性および水蒸気バリア性を維持できるとともに、層間接着性に優れ、レトルト処理後においてもデラミネーション等の外観不良を生じない多層構造体を得ることが可能である。また、本発明の多層構造体を用いることによって、優れた包装材が得られる。

Claims (8)

  1.  基材(X)と前記基材(X)に積層された層(Y)とを含む多層構造体であって、
    前記層(Y)がアルミニウムを含む化合物(A)と有機リン化合物(BO)とを含み、かつ、
    前記有機リン化合物(BO)がリン原子を含む官能基に対して0.4~8.0モル%の周期表の1族~12族から選ばれる少なくとも1種の金属イオン(Z)を含む、多層構造体。
  2.  前記アルミニウムを含む化合物(A)が、アルミニウムを含む金属酸化物(Aa)と無機リン化合物(BI)との反応生成物(D)を含む化合物(Ab)である、請求項1に記載の多層構造体。
  3.  前記層(Y)における無機リン化合物(BI)の質量WBIと有機リン化合物(BO)の質量WBOの比WBO/WBIが0.01/99.99≦WBO/WBI<1.00/99.00の関係を満たす、請求項1または2に記載の多層構造体。
  4.  前記有機リン化合物(BO)が、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、ホスフィン酸基、および亜ホスフィン酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する重合体である、請求項1~3のいずれか1項に記載の多層構造体。
  5.  前記金属イオン(Z)が、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、および亜鉛イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属イオンである、請求項1~4のいずれか1項に記載の多層構造体。
  6.  前記基材(X)が、熱可塑性樹脂フィルムおよび紙からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の多層構造体。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の多層構造体を含む、包装材。
  8.  レトルト食品用である、請求項7に記載の包装材。
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