WO2022097700A1 - バリアフィルム、積層体、包装製品及びバリアフィルムの製造方法 - Google Patents
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- B65D65/38—Packaging materials of special type or form
- B65D65/40—Applications of laminates for particular packaging purposes
Definitions
- the present invention relates to a barrier film, a laminate, a packaged product, and a method for manufacturing a barrier film.
- Packaging products used for packaging foods, daily necessities, pharmaceuticals, etc. are required to have a high degree of gas barrier property in order to suppress deterioration and deterioration of the contents due to oxygen gas.
- a barrier film having a gas barrier property has been proposed as a film used for a packaged product.
- a gas barrier vapor deposition layer composed of a polymer resin base material, a metal and / or an inorganic compound containing a metal compound as a main component provided on one side of the polymer resin base material, and the gas barrier vapor deposition.
- a gas barrier material (barrier film) containing a coating layer (coat layer) of a composite composed of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer resin provided on the layer has been proposed.
- a gas barrier laminated film (barrier film) is proposed, which comprises a gas barrier coating layer (coating layer) obtained by applying and drying a coating liquid containing a water-soluble polymer having a hydroxyl group.
- the above-mentioned packaged products are manufactured by making boxes or bags of materials such as films and laminates according to the contents and their uses.
- these materials are bent (hereinafter, also referred to as bending).
- the present inventors have bent a barrier film having a vapor-deposited layer and a coat layer as shown in Patent Documents 1 and 2.
- the present inventors have noticed that the gas barrier property of the barrier film is significantly reduced by bending.
- the present invention is a barrier film comprising a base film, a first inorganic oxide-deposited layer, and a barrier coat layer in this order.
- the barrier coat layer constitutes the surface of the barrier film, and the barrier coat layer constitutes the surface of the barrier film.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer.
- the hardness of the barrier coat layer is 1.25 GPa or less, and the hardness is 1.25 GPa or less.
- the ratio (M / C) of the metal atom (M) to the carbon atom (C) is 0. It may be .80 or more and 1.35 or less.
- the plastic deformation rate of the barrier coat layer may be 35% or more.
- the thickness of the barrier coat layer may be 155 nm or more and 270 nm or less.
- the hardness of the barrier coat layer may be 0.70 GPa or more and 1.25 GPa or less.
- the first inorganic oxide-deposited layer may include an aluminum oxide-deposited film or a silicon oxide-deposited film.
- the barrier film according to the present invention further comprises a second inorganic oxide vapor-deposited layer.
- the base film may be located between the first inorganic oxide-deposited layer and the second inorganic oxide-deposited layer.
- the second inorganic oxide-deposited layer may include an aluminum oxide-deposited film or a silicon oxide-deposited film.
- the present invention is a laminated body including a base material layer, a barrier layer, and a sealant layer in this order.
- the barrier layer is a laminated body composed of the barrier film.
- the laminate according to the present invention comprises an acid-modified polyolefin layer between the base material layer and the barrier layer, and between either the barrier layer and the sealant layer.
- the acid-modified polyolefin layer may be in contact with the barrier coat layer.
- the barrier layer is composed of the barrier film.
- the acid-modified polyolefin layer is provided between the base material layer and the barrier layer, and between the barrier layer and the sealant layer, and an olefin-unsaturated carboxylic acid is provided between the other.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer may be in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer.
- the present invention is a packaged product including the laminate.
- the present invention is a method for producing a barrier film.
- the barrier film includes a base film, a first inorganic oxide-deposited layer, and a barrier coat layer in this order.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer.
- the hardness of the barrier coat layer is 1.25 GPa or less, and the hardness is 1.25 GPa or less.
- the thickness of the barrier coat layer is 270 nm or less, and the thickness is 270 nm or less.
- a barrier film having a step of forming the barrier coat layer by applying a barrier coat liquid containing a gas barrier composition on the first inorganic oxide vapor deposition layer and heating and drying at 130 ° C. or higher and lower than 200 ° C. It is a manufacturing method of.
- the present invention it is possible to provide a barrier film in which a decrease in gas barrier property due to bending is suppressed. According to the present invention, it is possible to provide a laminate provided with the barrier film and a packaged product provided with the laminate. According to the present invention, it is possible to provide a method for producing the barrier film.
- the barrier film according to the present invention includes a barrier coat layer, a first inorganic oxide-deposited layer, and a base film in this order.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer.
- the hardness of the barrier coat layer is 1.25 GPa or less.
- the thickness of the barrier coat layer is 270 nm or less.
- the barrier film according to the present invention may further include a second inorganic oxide vapor deposition layer.
- the thickness of the barrier coat layer is increased. It is generally considered effective to do so.
- the barrier film in which the barrier coat layer is too thick is excellent in gas barrier property immediately after production (before bending), but the gas barrier property after bending is significantly reduced. The reason for this is not clear, but it is considered that the tensile stress applied to the barrier coat layer when the barrier film is bent is related.
- the barrier coat layer has a surface on the valley fold side and a surface on the mountain fold side.
- the arc length of the outer circle is extended when the barrier film is bent.
- the arc of this outer circle extends more than the thin barrier coat layer.
- the hardness of the barrier coat layer was set to 1.25 GPa or less, and the thickness of the barrier coat layer was set to 270 nm or less, so that the occurrence of cracks in the barrier coat layer could be suppressed. It is considered that the deterioration of the gas barrier property could be suppressed.
- Such a barrier film can be suitably used depending on the intended use of the packaged product because the gas barrier property is not significantly deteriorated in the manufacturing process of the packaged product.
- the hardness of the barrier coat layer is measured by the nanoindentation method.
- the plasticity and elasticity of the film, as well as the deformation rate and Young's modulus associated therewith can be quantitatively evaluated by pushing the indenter into a minute region of less than 1 ⁇ m 2 .
- the hardness of the barrier coat layer is calculated by the following formula (1).
- Plastic deformation rate W plast / W total ⁇ 100 ⁇ ⁇ ⁇ (2)
- P max Maximum load (unit: ⁇ N)
- W plast Plastic work amount calculated from the load-displacement curve (unit: Nm)
- W total Maximum work amount calculated from the load-displacement curve (unit: Nm)
- a measurement sample (barrier film or the like) is cut into a size of about 20 mm ⁇ 20 mm, and a test piece is prepared.
- the test piece is placed in a special mold, and the mold is filled with a curable resin such as an epoxy resin.
- the curable resin is cured, and the hardened product is taken out.
- the cured product is then cut in the thickness direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product.
- the cross section of the test piece (the surface where the cross section of the barrier coat layer is exposed and the direction perpendicular to the stacking direction of each layer) is exposed on the surface of the cured product.
- Cutting can be performed using a commercially available rotary microtome or the like.
- the hardness, plastic deformation rate and composite elastic modulus of the cross section of the barrier coat layer are measured by the nanoindentation method.
- the indenter is applied to the cross section of the barrier coat layer, and the indenter is pushed from the cross section to a load of 15 ⁇ N over 10 seconds and held in that state for 5 seconds. Then, the load is removed over 10 seconds.
- the maximum load P max , the contact projected area A at the maximum depth, and the load-displacement curve are obtained.
- the maximum load P max and the contact projection area A at the maximum depth are average values measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into five equal parts in the length direction.
- a nano indenter (“TI950 TriboIndenter” manufactured by HYSITRON) can be used as a measuring device for hardness, plastic deformation rate and composite elastic modulus.
- a Cube Corner indenter can be used as the indenter of the nano indenter. Unless otherwise specified, the measurement is performed in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C.
- the thickness of the barrier coat layer is a value measured by cross-sectional observation.
- Cross-section observation is performed using a scanning electron microscope.
- the test piece is cured in a curable resin in the same manner as described above, the cured product is cut in the thickness direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product, and the cross section of the test piece is cured. Leave it exposed on the surface of the object.
- an ultrathin section (thickness 100 ⁇ m or less) is collected from the surface of this cured product using a microtome or the like. The cross section of the exposed barrier coat layer in this ultrathin section is observed with a scanning electron microscope, and the thickness of the barrier coat layer is measured.
- the thickness of the barrier coat layer is an average value measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into 10 equal parts in the length direction.
- As the scanning electron microscope SU8000 manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. can be used.
- As the microtome an ultramicrotome EM UC7 manufactured by Leica Microsystems, Inc. can be used. Unless otherwise specified, the measurement is performed in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C.
- the barrier film has an acidity permeability before bending measured in accordance with JIS K7126-1: 2006 under an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 90% RH, preferably 1.0 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less. Yes, more preferably 0.5 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less, still more preferably 0.25 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less, still more preferably 0.15 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less. It is as follows. If the oxygen permeability of the barrier film satisfies the above numerical range, it has a suitable oxygen barrier property. Therefore, when the barrier film is used as the barrier layer of the packaged product, the adverse effect on the contents of the packaged product can be suppressed. ..
- FIGS. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the barrier film according to the present invention.
- the barrier film 10 includes a base film 11, a first inorganic oxide-deposited layer 12, and a barrier coat layer 13 in this order.
- the first inorganic oxide-deposited layer 12 is located on one surface of the base film 11, and the barrier coat layer 13 is located on the surface of the first inorganic oxide-deposited layer 12.
- the base film 11 may form the first surface of the barrier film 10.
- the barrier coat layer 13 may form a second surface of the barrier film 10. The second surface is located on the opposite side of the first surface. When the barrier film 10 is used as the barrier layer of the packaged product, the second surface may be located outside the first surface.
- the barrier film 10 includes a second inorganic oxide-deposited layer 14, a base film 11, a first inorganic oxide-deposited layer 12, and a barrier coat layer 13. Prepare in order.
- the base film 11 is located between the first inorganic oxide-deposited layer 12 and the second inorganic oxide-deposited layer 14.
- the barrier coat layer 13 is located on the surface of the first inorganic oxide vapor deposition layer 12.
- the second inorganic oxide-deposited layer 14 may form the first surface of the barrier film 10.
- the barrier coat layer 13 may form a second surface of the barrier film 10.
- the base film is not particularly limited, but a resin film that can withstand the conditions for forming a vapor-filmed film of an inorganic oxide and can hold it well without impairing its film characteristics can be used.
- the base film include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, cyclic polyolefins, polystyrenes, acrylonitrile-styrene copolymers (AS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), (meth) acrylic resins, and polycarbonates.
- Films of polyvinyl alcohol, saponified ethylene-vinyl ester copolymer, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamides such as various nylons, polyurethanes, acetal resins, and various resin films such as cellulose resins can be used.
- polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate
- polyamides such as various nylons, polyurethanes, acetal resins
- various resin films such as cellulose resins
- the base film may be a laminated film using two or more of these films.
- (meth) acrylic means to include both "acrylic" and "methacrylic".
- any of the above-mentioned unstretched resin film and the uniaxially or biaxially stretched resin film can be used.
- the "unstretched film” is a concept including not only a film which is not stretched at all but also a film which is slightly stretched due to the tension applied at the time of film formation.
- a resin derived from fossil fuel a resin derived from biomass, or a mixture thereof can be used.
- recycled resin virgin resin, or a mixture thereof can be used.
- the "fossil fuel-derived resin” is a resin obtained from a raw material containing only a fossil fuel-derived monomer.
- the "biomass-derived resin” is a material obtained from a raw material containing a biomass-derived monomer. Taking a polyester composed of a diol unit and a dicarboxylic acid unit as an example, a polyester derived from biomass is a polyester in which at least one of the diol unit and the dicarboxylic acid unit contains a monomer unit derived from biomass.
- the "recycled resin” is a resin obtained by mechanically recycling or chemically recycling a resin product.
- “Virgin resin” is a resin that has not been recycled.
- the film of the above-mentioned various resins for example, one or more of the above-mentioned various resins are used, and a film forming method such as an extrusion method, a cast molding method, a T-die method, a cutting method, an inflation method, etc. is used.
- Various resin films are manufactured by a method of mixing and forming a film before forming a film, and if necessary, for example, a uniaxial method using a tenter method, a tubular method, or the like. Alternatively, various resin films stretched in the biaxial direction can be used.
- the thickness of the films of various resins is preferably 6 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, and more preferably 9 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- plastic compounding agents and additives can be added for the purpose of improving and modifying shape, flame retardancy, antifungal properties, electrical properties, strength, etc., and the amount of addition is from a trace amount to several tens of percent. Up to, it can be arbitrarily added according to the purpose.
- lubricants for example, lubricants, cross-linking agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, fillers, reinforcing agents, antistatic agents, pigments and the like can be used, and further, modified. Quality resin etc. can also be used.
- the base film may be surface-treated in advance before forming the inorganic oxide-deposited layer.
- the adhesiveness with the inorganic oxide vapor deposition layer can be improved.
- the surface treatment can be performed on the vapor-filmed layer to improve the adhesiveness with the gas barrier coating film.
- Such surface treatments include pretreatments such as corona discharge treatment, ozone treatment, low temperature plasma treatment using oxygen gas or nitrogen gas, glow discharge treatment, and oxidation treatment using chemicals or the like.
- corona treatment there is plasma treatment in which surface modification is performed using plasma gas generated by ionizing a gas by arc discharge.
- an inorganic gas such as oxygen gas, nitrogen gas, argon gas, and helium gas
- plasma treatment by performing plasma treatment in-line, it is possible to remove water, dust, etc. on the surface of the base film and enable surface treatment such as smoothing and activation of the surface.
- plasma treatment can be performed after vapor deposition to improve the adhesiveness.
- the plasma treatment it is preferable to perform the plasma discharge treatment in consideration of the plasma output, the type of plasma gas, the supply amount of plasma gas, the treatment time, and other conditions.
- devices such as DC glow discharge, high frequency discharge, and microwave discharge can be used.
- plasma treatment can also be performed by the atmospheric pressure plasma treatment method.
- the base film can be surface-treated by arbitrarily applying a primer coating agent, an undercoating agent, a vapor-deposited anchor coating agent, or the like.
- a primer coating agent for example, polyester, polyamide, polyurethane, epoxy resin, phenol resin, (meth) acrylic resin, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene or other polyolefins or copolymers thereof or modified resins, cellulose resins and the like are used as vehicles.
- a resin composition containing the main component can be used.
- the first inorganic oxide vapor deposition layer is a vapor deposition film containing an inorganic oxide formed by a chemical vapor deposition method (CVD method) or a physical vapor deposition method (PVD method).
- CVD method chemical vapor deposition method
- PVD method physical vapor deposition method
- the inorganic oxide is not particularly limited, and examples thereof include oxides such as silicon, aluminum, magnesium, calcium, potassium, tin, sodium, boron, titanium, lead, zirconium, and yttrium.
- the thin-film deposition film may use two or more of these oxides.
- the first inorganic oxide vapor deposition layer is preferably a vapor deposition film of aluminum oxide or silicon oxide.
- the notation of an inorganic oxide is represented by MO X (in the formula, M represents an inorganic element, and the value of X has a different range depending on the inorganic element), for example, AlO X , SiO X , and the like.
- the first inorganic oxide vapor deposition layer may include two or more vapor deposition films. When two or more thin-film deposition films are provided, each vapor-film deposition film may have the same composition or different compositions.
- the first inorganic oxide vapor deposition layer it is preferable to provide an aluminum oxide vapor deposition film by a physical vapor deposition method because it is easy to handle as a vapor deposition material. It has excellent adhesion to the surface of aluminum oxide vapor deposition film and gas barrier coating film formed by the physical vapor deposition method.
- the physical vapor deposition method include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion cluster beam method, and the like.
- a vacuum vapor deposition method in which aluminum or its oxide is used as a raw material, which is heated and vaporized, and this is vapor-deposited on one of the base films, and aluminum or its oxide is used as a raw material, and oxygen is used.
- a vapor deposition film can be formed by an oxidation reaction vapor deposition method in which the above is introduced and oxidized to deposit on one of the substrate films, or a plasma-assisted oxidation reaction vapor deposition method in which the oxidation reaction is subsidized by plasma.
- the heating method of the vapor-filmed material for example, a resistance heating method, a high frequency induction heating method, an electron beam heating method (EB) or the like can be used.
- the first inorganic oxide-deposited layer is a silicon oxide-deposited film
- the chemical vapor deposition method include a plasma chemical vapor deposition method, a low temperature plasma chemical vapor deposition method, a thermochemical vapor deposition method, a photochemical vapor deposition method, and the like.
- a monomer gas for vapor deposition such as an organic silicon compound is used as a raw material
- an inert gas such as argon gas or helium gas is used as a carrier gas
- an oxygen supply gas is further used.
- a silicon oxide vapor deposition film can be formed by a low temperature plasma chemical vapor phase growth method using an oxygen gas or the like and using a low temperature plasma generator or the like.
- a low temperature plasma generator for example, a high frequency plasma, a pulse wave plasma, a microwave plasma or the like generator can be used. It is preferable to use a generator by a high frequency plasma method in that a stable plasma with high activity can be obtained.
- Examples of the monomer gas for vapor deposition of the organic silicon compound forming the silicon oxide vapor deposition film include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, and hexamethyldisilane.
- the inert gas for example, argon gas, helium gas or the like can be used as the inert gas.
- the vapor-deposited film of silicon oxide is mainly composed of silicon oxide, but further, at least one kind of a compound composed of one kind of carbon, hydrogen, nitrogen, silicon or oxygen or two or more kinds of elements is chemically bonded or the like. It may be contained.
- the compound having a CH bond, the compound having a Si—H bond, or the carbon unit is in the form of graphite, diamond, fullerene, etc.
- the raw material organic silicon compound or a derivative thereof can be further used. It may be contained due to chemical bonds or the like.
- a hydrocarbon having a CH 3 moiety a hydroxy silica such as SiH 3 silyl and SiH 2 silylene, and a hydroxyl derivative such as SiH 2 OH silanol can be mentioned.
- the type, amount, and the like of the compound contained in the silicon oxide vapor deposition film can be changed by changing the conditions of the vapor deposition process.
- the thickness of the first inorganic oxide-deposited layer is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 50 nm, and even more preferably 8 to 30 nm.
- the second inorganic oxide vapor deposition layer is a vapor deposition film containing an inorganic oxide formed by a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method, similarly to the first inorganic oxide vapor deposition layer.
- the inorganic oxide the same inorganic oxide as the first inorganic oxide vapor deposition layer can be used.
- the second inorganic oxide vapor deposition layer may include two or more vapor deposition films. When two or more thin-film deposition films are provided, each vapor-film deposition film may have the same composition or different compositions.
- the barrier film according to the present invention includes a first inorganic oxide-deposited layer and a second inorganic oxide-deposited layer, each vapor-deposited layer may have the same structure or a different structure.
- the thickness of the second inorganic oxide-deposited layer is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 50 nm, and even more preferably 8 to 30 nm.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer. By using such a cured film as the barrier coat layer, the barrier coat layer has a gas barrier property.
- the barrier coat layer can be formed by, for example, the following gas barrier coating film.
- the gas barrier coating film is a coating film that maintains gas barrier properties in a high temperature and high humidity environment, and the general formula R 1 n M (OR 2 ) m (in the formula, R 1 and R 2 have 1 to 8 carbon atoms). Represents an organic group, M represents a metal atom, n represents an integer of 0 or more, m represents an integer of 1 or more, and n + m represents the valence of M).
- a coating comprising a gas barrier composition containing more than one kind of metal alkoxide and a water-soluble polymer, and further condensed by the solgel method in the presence of a solgel method catalyst, acid, water, and an organic solvent. It is a membrane.
- R 1 is an alkyl group having 1 to 8, preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 4 carbon atoms which may have a branch.
- R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group and n-. Examples include octyl groups.
- R 2 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms which may have a branch, more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 4. .
- R2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group and the like.
- the (OR 2 ) may be the same or different.
- Examples of the metal atom represented by M in the above general formula R 1 n M (OR 2 ) m include silicon, zirconium, titanium, and aluminum.
- the alkoxide represented by the general formula R 1 n M (OR 2 ) m at least one of a partial hydrolyzate of the alkoxide and a hydrolysis condensate of the alkoxide can be used, and the partial hydrolysis of the alkoxide can be used.
- the substance is not limited to those in which all of the alkoxide groups are hydrolyzed, and may be one in which one or more are hydrolyzed or a mixture thereof, and further, the hydrolyzed condensate may be.
- a dimer or more of the partially hydrolyzed alkoxide, specifically, a dimer of 2 to 6-mer may be used.
- an alkoxysilane in which M is Si can be preferably used as the alkoxide represented by the above general formula R 1 n M (OR 2 ) m .
- Suitable alkoxysilanes include, for example, tetramethoxysilane Si (OCH 3 ) 4 , tetraethoxysilane Si (OC 2 H 5 ) 4 , tetrapropoxysilane Si (OC 3 H 7 ) 4 , tetrabutoxysilane Si (OC 4 ).
- polyvinyl alcohol or ethylene-vinyl alcohol copolymer can be used alone, or polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer can be used in combination.
- polyvinyl alcohol and / or ethylene-vinyl alcohol copolymer by using polyvinyl alcohol and / or ethylene-vinyl alcohol copolymer, physical properties such as gas barrier property, water resistance, weather resistance, and the like can be remarkably improved.
- the polyvinyl alcohol generally, one obtained by saponifying polyvinyl acetate can be used.
- the polyvinyl alcohol may be a partially saponified polyvinyl alcohol in which several tens of percent of acetic acid groups remain, a completely saponified polyvinyl alcohol in which no acetic acid groups remain, or a modified polyvinyl alcohol in which an OH group is modified, and is particularly limited. It's not a thing.
- a saponified product of a copolymer of ethylene and vinyl acetate that is, a product obtained by saponifying an ethylene-vinyl acetate random copolymer
- it includes, and is not particularly limited, from a partially saponified product in which several tens of mol% of acetic acid groups remain to a completely saponified product in which only a few mol% of acetic acid groups remain or no acetic acid groups remain.
- the content of the repeating unit derived from ethylene in the above ethylene-vinyl alcohol copolymer is usually 0 to 50 mol%, preferably 20 to 45 mol%. Is preferable.
- a silane coupling agent may be added to the barrier coat layer.
- a silane coupling agent having a reactive group such as an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group, an acetoxy group, an amino group or an epoxy group can be used.
- the organic solvent used in the above gas barrier composition for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol and the like can be used.
- the polyvinyl alcohol and / or the ethylene-vinyl alcohol copolymer is preferably handled in a state of being dissolved in a coating liquid containing the alkoxide, a silane coupling agent, etc., and is appropriately selected from the organic solvents. can.
- n-butanol when polyvinyl alcohol and an ethylene-vinyl alcohol copolymer are used in combination, it is preferable to use n-butanol.
- the hardness of the barrier coat layer is, for example, 1.25 GPa or less, may be 1.15 GPa or less, or may be 1.09 GPa or less.
- the hardness of the barrier coat layer is, for example, 0.70 GPa or more, may be 0.80 GPa or more, or may be 0.90 GPa or more.
- the range of hardness of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the hardness of the barrier coat layer is preferably 0.70 GPa or more and 1.25 GPa or less, more preferably 0.80 GPa or more and 1.15 GPa or less, and further preferably 0.90 GPa or more and 1.09 GPa or less.
- the hardness of the barrier coat layer is preferably 0.70 GPa or more and 1.25 GPa or less, more preferably 0.80 GPa or more and 1.15 GPa or less, and further preferably 0.90 GPa or more and 1.09 GPa or less.
- the plastic deformation rate of the barrier coat layer is preferably 35% or more, more preferably 40% or more, still more preferably 45% or more.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is, for example, 7.5 GPa or more, may be 7.7 GPa or more, or may be 8.0 GPa or more.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is, for example, 9.5 GPa or less, may be 9.2 GPa or less, or may be 9.0 GPa or less.
- the range of the composite elastic modulus of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is preferably 7.5 GPa or more and 9.5 GPa or less, more preferably 7.7 GPa or more and 9.2 GPa or less, and further preferably 8.0 GPa or more and 9.0 GPa or less. be.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is preferably 7.5 GPa or more and 9.5 GPa or less, more preferably 7.7 GPa or more and 9.2 GPa or less, and further preferably 8.0 GPa or more and 9.0 GPa or less.
- the thickness of the barrier coat layer is 270 nm or less, may be 250 nm or less, or may be 220 nm or less.
- the thickness of the barrier coat layer may be 155 nm or more.
- the range of the thickness of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the thickness of the barrier coat layer is preferably 155 nm or more and 270 nm or less, more preferably 155 nm or more and 250 nm or less, and further preferably 155 nm or more and 220 nm or less.
- the thickness of the barrier coat layer By setting the thickness of the barrier coat layer to 270 nm or less, it is possible to suppress the deterioration of the gas barrier property due to the bending of the barrier film as described above. By setting the thickness of the barrier coat layer to 155 nm or more, the initial gas barrier property of the barrier film can be improved. Further, surprisingly, by setting the thickness of the barrier coat layer to 155 nm or more, the adhesion strength between the barrier coat layer and the layer in contact with the barrier coat layer can be improved.
- the ratio (M / C) of the metal atom (M) to the carbon atom (C) is, for example, 0.80 or more. , 0.85 or more, and may be 0.90 or more.
- the ratio (M / C) is, for example, 1.35 or less, may be 1.15 or less, or may be 0.99 or less.
- the range of ratio (M / C) may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the ratio (M / C) is preferably 0.80 or more and 1.35 or less, more preferably 0.80 or more and 1.15 or less, and further preferably 0.80 or more and 0.99 or less. It is even more preferably 0.85 or more and 0.99 or less, and particularly preferably 0.90 or more and 0.99 or less.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer
- the metal atom is an atom derived from the metal alkoxide
- the carbon atom is an atom derived from the water-soluble polymer. .. Therefore, the ratio indirectly means the ratio of the hydrolysis product of the metal alkoxide used to form the barrier coat layer to the water-soluble polymer.
- the ratio increases the bond and / or intermolecular force between the metal element and the polar group of the water-soluble polymer. As a result, the barrier coat layer becomes more dense, and the initial gas barrier property can be improved. When the ratio is lowered, the proportion of the water-soluble polymer increases, and the flexibility of the barrier coat layer can be improved. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the gas barrier property due to bending.
- the barrier coat layer when the barrier coat layer is in contact with the acid-modified polyolefin layer described later, a bond and / or an intermolecular force (bonding and / or intermolecular force) is applied between the polar group of the water-soluble polymer and the polar group of the acid-modified polyolefin. Especially hydrogen bonds) occur.
- the adhesion strength between the layers is improved. Therefore, by setting the ratio to 0.80 or more and 1.35 or less, the initial gas barrier property of the barrier film can be improved, and the deterioration of the gas barrier property due to bending of the barrier film can be further suppressed.
- the adhesion strength between the barrier coat layer and the layer in contact with the barrier coat layer can be improved.
- the ratio is the ratio of silicon atom (Si) to carbon atom (C) (Si / C).
- the ratio of metal atoms to carbon atoms by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be measured by narrow scan analysis under the following measurement conditions.
- Ion sputtering conditions Ion species: Ar + Acceleration voltage: 0.2 (kV) Emission current: 20 (mA) etc range: 10 mm ⁇ Ion sputtering time: 20 seconds + 20 seconds + 20 seconds + 20 seconds (total 80 seconds), and the spectrum was collected.
- the ratio of metal atom to carbon atom is the average of the ion sputtering time in the range
- the barrier coat layer can be formed by the following method. First, the metal alkoxide, the water-soluble polymer, a silane coupling agent, a sol-gel method catalyst, an acid, water, an organic solvent and the like, if necessary, are mixed to prepare a gas barrier composition (barrier coat liquid). Next, the gas barrier composition is applied on the first inorganic oxide vapor deposition layer. As a method of applying the gas barrier composition, for example, it is applied once or multiple times by a roll coat such as a gravure roll coater, a spray coat, a spin coat, a dipping, a brush, a barcode, an applicator or the like. , A coating film can be formed.
- a roll coat such as a gravure roll coater, a spray coat, a spin coat, a dipping, a brush, a barcode, an applicator or the like.
- the film coated with the gas barrier composition is heated and dried at a temperature equal to or lower than the melting point of the base film for about 1 second to 10 minutes.
- polycondensation is performed and a barrier coat layer can be formed.
- the barrier coat composition is applied over the first inorganic oxide vapor deposition layer, two or more coating films are layered, and the coating film is heated and dried at a temperature equal to or lower than the melting point of the base film for about 1 second to 10 minutes.
- a composite polymer layer in which two or more barrier coat layers are layered may be formed.
- one or two or more barrier coat layers can be formed by the barrier coat composition.
- the barrier coat layer having the above hardness can be formed by appropriately adjusting the solid content ratio (IO value) of the metal alkoxide to the water-soluble polymer in the barrier coat liquid and / or the heating and drying temperature.
- the solid content ratio (IO value) of the metal alkoxide to the water-soluble polymer in the barrier coat liquid is preferably 1.25 or more and 2.00 or less, and more preferably 1.50 or more and 1.75 or less.
- the heating and drying temperature is preferably 130 ° C. or higher and lower than 200 ° C., and more preferably 140 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
- the laminate according to the present invention includes a base material layer, a barrier layer, and a sealant layer in this order, and the barrier layer is composed of the barrier film according to the present invention.
- the barrier layer is composed of the barrier film according to the present invention.
- the laminate comprises an acid-modified polyolefin layer between the substrate layer and the barrier layer, and between the barrier layer and the sealant layer.
- the acid-modified polyolefin layer is in contact with the barrier coat layer of the barrier film.
- the laminate comprises an acid-modified polyolefin layer between the substrate layer and the barrier layer, and between the barrier layer and the sealant layer, and between the other and the olefin-. It is provided with an unsaturated carboxylic acid copolymer layer.
- the acid-modified polyolefin layer is in contact with the barrier coat layer of the barrier film.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer is in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer.
- FIGS. 3 to 7 are schematic cross-sectional views showing an embodiment of the laminated body according to the present invention.
- the laminated body 20 includes a base material layer 21, a barrier layer 22, and a sealant layer 23 in this order.
- the barrier layer 22 is composed of the barrier film 10.
- the laminate 20 includes a base material layer 21, an acid-modified polyolefin layer 24, a barrier layer 22, and a sealant layer 23 in this order.
- the barrier layer 22 is composed of the barrier film 10.
- the acid-modified polyolefin layer 24 is in contact with the barrier coat layer 13.
- the laminate 20 includes a base material layer 21, a barrier layer 22, an acid-modified polyolefin layer 24, and a sealant layer 23 in this order.
- the barrier layer 22 is composed of the barrier film 10.
- the acid-modified polyolefin layer 24 is in contact with the barrier coat layer 13.
- the laminate 20 includes a base material layer 21, an acid-modified polyrefin layer 24, a barrier layer 22, an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer 25, and a sealant layer. 23 and 23 are provided in this order.
- the barrier layer 22 is composed of the barrier film 10.
- the acid-modified polyolefin layer 24 is in contact with the barrier coat layer 13.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer 25 is in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer 14.
- the laminate 20 includes a base material layer 21, an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer 25, a barrier layer 22, an acid-modified polyrefin layer 24, and a sealant layer. 23 and 23 are provided in this order.
- the barrier layer 22 is composed of the barrier film 10.
- the acid-modified polyolefin layer 24 is in contact with the barrier coat layer 13.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer 25 is in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer 14.
- the layer configurations of the above laminated body 20 can be combined as appropriate.
- the barrier layer is made of the barrier film according to the present invention, the description thereof will be omitted.
- Base layer As the base material layer, various films constituting the base material layer of a normal paper container or packaging bag, for example, a paper base material, a resin film, or a laminate thereof can be appropriately used.
- Any paper substrate can be used depending on the intended use.
- a paper base material having sufficiently high moldability, bending resistance, rigidity, waist and strength.
- Such a paper base material is, for example, a strong-sized bleached or unbleached paper base material, or various paper base materials such as pure white roll paper, kraft paper, paperboard, and processed paper, and has a basis weight. Those having a basis weight of about 80 to 600 g / m 2 and preferably having a basis weight of about 100 to 450 g / m 2 can be preferably used.
- the resin film contains at least one resin material.
- the resin material contained in the resin film include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, cyclic polyolefins, polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer (AS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, (meth) acrylic resin, and polycarbonate.
- the resin film may be a stretched film or an unstretched film, but from the viewpoint of strength, a stretched film stretched in the uniaxial direction or the biaxial direction is preferable.
- the surface of the resin film may be subjected to the above-mentioned surface treatment.
- the thickness of the resin film is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 12 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the base material layer may have a print layer on its surface, and the image formed on the print layer is not particularly limited, and characters, patterns, symbols, combinations thereof, and the like are represented.
- the method for forming the print layer is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known printing methods such as a gravure printing method, an offset printing method, and a flexographic printing method.
- the sealant layer can be formed of a thermoplastic resin having a heat-sealing property.
- the thermoplastic resin include polyolefins. Specifically, low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, linear (linear) low-density polyethylene, ethylene- ⁇ -olefin copolymer polymerized using a metallocene catalyst, random or random or propylene of ethylene and propylene. Examples thereof include polyethylene-propylene copolymers such as block copolymers.
- the sealant layer can be formed by melt-extruding the above-mentioned one or more types of thermoplastic resin onto the barrier layer via an anchor coat layer or the like, if desired, using an extruder or the like. Further, the thermoplastic resin and the resin constituting the acid-modified polyolefin layer, the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer, or the adhesive layer are melt-coextruded to form the acid-modified polyolefin layer and the olefin-unsaturated carboxylic acid.
- a sealant layer can be formed together with the polymer layer or the adhesive layer.
- a film or sheet of the resin is manufactured in advance using one or more of the above-mentioned thermoplastic resins, and the manufactured film or sheet is subjected to an acid-modified polyolefin layer and an olefin-unsaturated carboxylic acid co-weight.
- a sealant layer can be formed by dry laminating or sand laminating on the barrier layer via the coalescing layer or the adhesive layer.
- thermoplastic resin can be blended with another resin and used. Further, various additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antiblocking agents, lubricants (fatty acid amides, etc.), flame retardant agents, inorganic or organic fillers, dyes, pigments and the like can be arbitrarily used. Can be added.
- the thickness of the sealant layer is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and more preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, from the viewpoint of sealing property.
- the acid-modified polyolefin layer can be formed of the acid-modified polyolefin.
- the acid-modified polyolefin is a polymer modified by block-polymerizing or graft-polymerizing a polyolefin with an acid component. Bonding and / or intermolecular force is generated between the polar group of the water-soluble polymer in the barrier coat layer and the polar group of the acid-modified polyolefin. Therefore, by providing the acid-modified polyolefin layer in which the laminated body is in contact with the barrier coat layer, the adhesion strength between these layers can be improved.
- polyolefins such as polyethylene and polypropylene, copolymers obtained by copolymerizing olefins with polar molecules such as (meth) acrylic acid, and polymers such as crosslinked polyolefins can also be used.
- the acid component used for acid modification include carboxylic acids such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride, or anhydrides thereof.
- the acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin.
- the acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a part of the monomers constituting the cyclic polyolefin in place of the acid component, or by block-polymerizing or graft-polymerizing the acid component with the cyclic polyolefin. be.
- the acid-modified polyolefin is preferably a polyolefin modified with an anhydride of an unsaturated dicarboxylic acid, and more preferably a maleic anhydride-modified polyolefin.
- anhydride of an unsaturated dicarboxylic acid preferably a maleic anhydride-modified polyolefin.
- the acid-modified polyolefin layer can be formed by melt-extruding the above-mentioned one or more types of acid-modified polyolefin onto a barrier coat layer or the like using an extruder or the like.
- an acid-modified polyolefin with another resin.
- various additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antiblocking agents, lubricants (fatty acid amides, etc.), flame retardant agents, inorganic or organic fillers, dyes, pigments and the like can be arbitrarily used. Can be added.
- the thickness of the acid-modified polyolefin layer is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and more preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer can be formed by the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer is a compound containing one or more kinds of olefins and one or more kinds of unsaturated carboxylic acids as a monomer component. A bond and / or an intermolecular force is generated between the inorganic element constituting the inorganic oxide and the carboxy group contained in the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer. Therefore, by providing the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer in which the laminated body is in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer, the adhesion strength between these layers can be improved.
- Examples of the olefin in the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene and 1-. Dodecene and the like can be mentioned. Among these olefins, ethylene is particularly preferable.
- Examples of the unsaturated carboxylic acid in the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and fumaric acid.
- unsaturated carboxylic acids (meth) acrylic acid is particularly preferable.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer may contain an unsaturated carboxylic acid ester as a monomer component.
- unsaturated carboxylic acid ester include the above-mentioned unsaturated carboxylic acid ester compound. Of these, (meth) acrylic acid ester is particularly preferable.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer is preferably an olefin-acrylic acid copolymer or an olefin-methacrylic acid copolymer, and more preferably an ethylene-acrylic acid copolymer or an ethylene-methacrylic acid copolymer. be.
- One or more of the above olefin-unsaturated carboxylic acid copolymers are melt-extruded onto a second inorganic oxide vapor deposition layer or the like using an extruder or the like, and the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer weight is obtained.
- a coalesced layer can be formed.
- an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer with another resin.
- various additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antiblocking agents, lubricants (fatty acid amides, etc.), flame retardant agents, inorganic or organic fillers, dyes, pigments and the like can be arbitrarily used. Can be added.
- the thickness of the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and more preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- the adhesive layer is an adhesive layer or an adhesive resin layer formed for laminating the two layers.
- the adhesive layer examples include one-component or two-component curable or non-curable vinyl-based, (meth) acrylic-based, polyamide-based, polyester-based, polyether-based, polyurethane-based, epoxy-based, rubber-based, and others. Etc., solvent type, water-based type, emulsion type and other laminating adhesives can be used.
- a direct gravure roll coating method, a gravure roll coating method, a kiss coating method, a reverse roll coating method, a fonten method, a transfer roll coating method, or other methods can be applied.
- the coating amount is preferably about 0.1 g / m 2 to 10 g / m 2 (dry state), more preferably about 1 g / m 2 to 5 g / m 2 (dry state).
- the adhesive resin layer contains a thermoplastic resin.
- the thermoplastic resin the same one as that of the thermoplastic resin of the sealant layer can be used.
- the thickness of the adhesive resin layer is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and more preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
- Example of layer structure An example of the layer structure of the laminated body according to the present invention is shown below.
- the left side means the outside when the laminate is used for the packaged product, and the right side means the inside.
- the "/" symbol means the boundary of each layer.
- the packaged product according to the present invention comprises a laminate according to the present invention.
- Examples of the packaging product include a paper container and a packaging bag.
- FIG. 8 is a schematic perspective view showing an embodiment of a paper container which is an example of a packaged product according to the present invention.
- the paper container 30 has a square cylindrical body portion 31 including a side surface, a square plate-shaped bottom portion 32, and an upper portion 33.
- the upper portion 33 has a pair of inclined plates 34 facing each other and a pair of folding portions 35 located between the inclined plates 34 and folded between the inclined plates 34.
- the pair of inclined plates 34 are provided with a margin 36 at the upper ends thereof, and the pair of inclined plates 34 are adhered to each other by the margins 36 provided at the upper ends of the respective inclined plates 34.
- a spout may be attached to one of the slanted plates 34 of the pair of slanted plates 34, and the spout may be sealed with a cap.
- the paper container is made by manufacturing a laminated body according to the present invention, it can be particularly preferably used as a liquid paper container.
- FIG. 9 is a schematic front view showing an embodiment of a packaging bag which is an example of a packaging product according to the present invention.
- the seal portion is hatched.
- the packaging bag 40 has a sealing portion extending along the four-direction edges of the packaging bag 40.
- the packaging bag 40 as shown in FIG. 9 may be referred to as a four-sided seal type bag.
- the packaging bag in addition to the four-sided seal type bag shown in FIG. 9, for example, a standing pouch, a pillow bag (gassho-pasted seal type bag), a two-way seal type bag, a three-way seal type bag, a side seal type bag, and an envelope.
- a sticker seal type bag in addition to the four-sided seal type bag shown in FIG. 9, for example, a standing pouch, a pillow bag (gassho-pasted seal type bag), a two-way seal type bag, a three-way seal type bag, a side seal type bag, and an envelope.
- Examples include a sticker seal type bag, a fold seal type bag, a flat bottom seal type bag, a square bottom seal type bag, and a bag with a gusset.
- the contents of the packaged product according to the present invention are not particularly limited, and examples thereof include liquids such as liquid milk, liquids including solids such as amazake and soup, and solids such as dry matter.
- the barrier film is laminated with a paper base material layer and a sealant layer to prepare a barrier laminate, and then the barrier laminate is used as a packaging product. Make a box or a bag.
- This barrier laminate needs to have an adhesiveness to the extent that peeling does not occur between each layer when making a box or a bag.
- the barrier coat layer provided in the barrier film has poor adhesion to layers such as the paper base material layer and the sealant layer, the barrier laminate may be peeled off between the layers.
- the barrier coat layer and the layers such as the paper base material layer and the sealant layer are laminated via an adhesive resin layer such as an acid-modified polyolefin layer. There was room for improvement in the adhesion between these layers.
- the present inventors have produced a barrier laminate using a barrier film provided with various barrier coat layers, and found that the barrier laminate has excellent adhesion between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer. I noticed that there is. Then, the present inventors have noticed that this good adhesion is due to the composition and thickness of the barrier coat layer.
- the second embodiment has been made in view of the above findings, and an object thereof is to provide a barrier laminate having excellent adhesion between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer. Another object of the second embodiment is to provide a packaged product provided with the barrier laminate.
- the paper substrate layer, the barrier layer, and the sealant layer are provided in this order, and the space between the paper substrate layer and the barrier layer, and the barrier layer and the sealant layer are provided.
- a barrier laminate comprising an acid-modified polyolefin layer between one of the spaces.
- the barrier layer is a barrier film including a base film, a first inorganic oxide-deposited layer, and a barrier coat layer in this order.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer.
- the thickness of the barrier coat layer is 155 nm or more, and the thickness is 155 nm or more.
- the acid-modified polyolefin layer is a barrier laminate that is in contact with the barrier coat layer.
- the hardness of the barrier coat layer may be 1.25 GPa or less.
- the ratio (M / C) may be 0.80 or more and 1.35 or less.
- the first inorganic oxide-deposited layer may include an aluminum oxide-deposited film or a silicon oxide-deposited film.
- the barrier film further includes a second inorganic oxide-deposited layer.
- the base film may be located between the first inorganic oxide-deposited layer and the second inorganic oxide-deposited layer.
- the second inorganic oxide-deposited layer may include an aluminum oxide-deposited film or a silicon oxide-deposited film.
- the acid-modified polyolefin layer is provided between the base material layer and the barrier layer, and between the barrier layer and the sealant layer. With an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer between the other, The acid-modified polyolefin layer is in contact with the barrier coat layer and is in contact with the barrier coat layer. The olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer may be in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer.
- the second embodiment is a packaged product including the barrier laminate.
- the second embodiment it is possible to provide a barrier laminate having excellent adhesion between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer. According to the second embodiment, it is possible to provide a packaged product provided with the barrier laminate.
- the barrier laminated body of the second embodiment will be specifically described.
- the barrier laminate includes a paper substrate layer, a barrier layer, and a sealant layer in this order, and either between the paper substrate layer and the barrier layer or between the barrier layer and the sealant layer.
- An acid-modified polyolefin layer is provided between them.
- the barrier layer is made of the barrier film shown in the first embodiment.
- the acid-modified polyolefin layer is in contact with the barrier coat layer provided in the barrier film.
- the barrier laminate comprises an acid-modified polyolefin layer between the substrate layer and the barrier layer, and between the barrier layer and the sealant layer, and an olefin between the other.
- the acid-modified polyolefin layer is in contact with the barrier coat layer of the barrier film.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer is in contact with the second inorganic oxide vapor deposition layer.
- the barrier laminated body is also simply referred to as a laminated body, and may be represented by reference numeral 20 as in the case of the first embodiment.
- the laminated body 20 of the second embodiment may have the layer structure shown in any one of FIGS. 4 to 7 described above.
- the base material layer 21 of the laminate 20 of FIGS. 4 to 7 is a paper base material layer.
- the layer configurations of FIGS. 4 to 7 can be combined as appropriate.
- Example of layer structure An example of the layer structure of the laminated body according to the second embodiment is shown below.
- the left side means the outside when the laminate is used for the packaged product, and the right side means the inside.
- the "/" symbol means the boundary of each layer.
- composition, thickness, forming method, etc. of each layer of the laminated body according to the second embodiment are the same as the composition, thickness, forming method, etc. of each layer of the laminated body according to the first embodiment, the description thereof will be omitted. ..
- the acidity permeability before bending measured according to JIS K7126-1: 2006 in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 90% RH is preferably 1.0 cc / m 2 . -Atm ⁇ day or less, more preferably 0.5 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less, still more preferably 0.25 cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day or less, still more preferably 0.15 cc /. It is less than or equal to m 2 ⁇ atm ⁇ day. If the oxygen permeability of the laminated body satisfies the above numerical range, it has a suitable oxygen barrier property, and therefore, when the laminated body is used for a packaged product, it is possible to suppress an adverse effect on the contents of the packaged product.
- the adhesion strength between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer is preferably 4.5 N / 15 mm or more, more preferably 5.0 N / 15 mm or more.
- the thickness of the laminate according to the second embodiment is preferably 50 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
- the ratio (M / C) of the metal atom (M) to the carbon atom (C) is , 1.35 or less. This makes it possible to improve the adhesion with the acid-modified polyolefin layer described later. The reason is considered to be as follows.
- the barrier coat layer is in contact with the acid-modified polyolefin layer.
- a bond and / or an intermolecular force (particularly a hydrogen bond) is generated between the polar group of the water-soluble polymer in the barrier coat layer and the polar group of the acid-modified polyolefin.
- the barrier coat layer is a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer, the metal atom is an atom derived from the metal alkoxide, and the carbon atom is derived from the water-soluble polymer. It is an atom of.
- the ratio indirectly means the ratio of the hydrolysis product of the metal alkoxide used for forming the barrier coat layer to the water-soluble polymer.
- the ratio By setting the ratio to 1.35 or less, the amount of the component derived from the water-soluble polymer in the barrier coat layer is increased, and the polar group of the water-soluble polymer in the barrier coat layer and the polar group of the acid-modified polyolefin are used. The bond between and / or the intermolecular force increases. It is considered that this improves the adhesion strength between the barrier coat layer and the layer in contact with the barrier coat layer. Further, by setting the ratio to 1.35 or less, the proportion of the water-soluble polymer increases, and the flexibility of the barrier coat layer can be improved.
- the ratio of the metal atom to the carbon atom by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be measured by narrow scan analysis under the same measurement conditions as in the case of the first embodiment.
- the above ratio (M / C) is, for example, 0.80 or more, may be 0.85 or more, or may be 0.90 or more.
- the ratio (M / C) is, for example, 1.35 or less, may be 1.15 or less, or may be 0.99 or less.
- the range of ratio (M / C) may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the ratio (M / C) is preferably 0.80 or more and 1.35 or less, and more preferably 0.90 or more and 1.15 or less.
- the bond and / or the intermolecular force can be increased between the metal element and the polar group of the water-soluble polymer, and as a result, the barrier coat layer becomes more. It becomes dense and the gas barrier property of the laminated body can be improved.
- the thickness of the barrier coat layer is 155 nm or more.
- the adhesion strength between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer can be improved.
- the reason is not clear by increasing the thickness of the barrier coat layer, the ratio of the polar groups of the water-soluble polymer in the barrier coat layer exposed to the surface of the barrier coat layer increases, and the water content in the barrier coat layer increases. It is considered that this is because the bond and / or the intermolecular force between the polar group of the sex polymer and the polar group of the acid-modified polyolefin is increased.
- the gas barrier property of the laminated body can be improved.
- the thickness of the barrier coat layer is a value measured by cross-sectional observation.
- Cross-section observation is performed using a scanning electron microscope.
- a specific method for measuring the thickness of the barrier coat layer with a scanning electron microscope will be described. First, a measurement sample (laminated body or the like) is cut into a size of about 20 mm ⁇ 20 mm, and a test piece is prepared. Then, as in the case of the first embodiment, the cross section of the test piece is observed with a scanning electron microscope, and the thickness of the barrier coat layer is measured.
- the thickness of the barrier coat layer is, for example, 270 nm or less, 250 nm or less, or 220 nm or less.
- the range of the thickness of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the thickness of the barrier coat layer is preferably 155 nm or more and 270 nm or less, more preferably 155 nm or more and 250 nm or less, and further preferably 155 nm or more and 220 nm or less.
- the hardness of the barrier coat layer may be, for example, 1.25 GPa or less, 1.15 GPa or less, or 1.09 GPa or less.
- the hardness of the barrier coat layer is, for example, 0.70 GPa or more, may be 0.80 GPa or more, or may be 0.90 GPa or more.
- the range of hardness of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the hardness of the barrier coat layer is preferably 1.25 GPa or less, more preferably 0.70 GPa or more and 1.25 GPa or less, still more preferably 0.80 GPa or more and 1.15 GPa or less, and even more preferably.
- the hardness of the barrier coat layer By setting the hardness of the barrier coat layer to 1.25 GPa or less, the flexibility of the barrier coat layer can be improved, and the deterioration of the gas barrier property of the laminated body after bending can be suppressed.
- the hardness of the barrier coat layer By setting the hardness of the barrier coat layer to 0.70 GPa or more, a more dense barrier coat layer can be obtained, and the gas barrier property of the laminated body can be improved.
- the plastic deformation rate of the barrier coat layer is preferably 35% or more, more preferably 40% or more, still more preferably 45% or more.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is, for example, 7.5 GPa or more, may be 7.7 GPa or more, or may be 8.0 GPa or more.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is, for example, 9.5 GPa or less, may be 9.2 GPa or less, or may be 9.0 GPa or less.
- the range of the composite elastic modulus of the barrier coat layer may be configured by combining any one candidate for the upper limit value and any one candidate for the lower limit value.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is preferably 7.5 GPa or more and 9.5 GPa or less, more preferably 7.7 GPa or more and 9.2 GPa or less, and further preferably 8.0 GPa or more and 9.0 GPa or less. be.
- the composite elastic modulus of the barrier coat layer is preferably 7.5 GPa or more and 9.5 GPa or less, more preferably 7.7 GPa or more and 9.2 GPa or less, and further preferably 8.0 GPa or more and 9.0 GPa or less.
- the hardness of the barrier coat layer is measured by the nanoindentation method as in the case of the first embodiment.
- a specific method for measuring the hardness, plastic deformation rate, and composite elastic modulus of the barrier coat layer by the nanoindentation method will be described.
- a measurement sample (laminated body or the like) is cut into a size of about 20 mm ⁇ 20 mm, and a test piece is prepared.
- the hardness, the plastic deformation rate, and the composite elastic modulus of the barrier coat layer are calculated by pushing the indenter into the cross section of the barrier coat layer of the test piece.
- the packaged product according to the second embodiment comprises a laminate according to the second embodiment.
- Examples of the packaged product include a paper container, a packaging bag, and the like as in the case of the first embodiment.
- Example A1 As a base film, a biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 12 ⁇ m was prepared. Using a continuous vapor deposition film deposition apparatus that separates the pretreatment section and the film formation section in which the plasma pretreatment device is arranged on the surface forming the vapor deposition layer of the PET film, the plasma supply nozzle in the pretreatment section under the following plasma conditions. Plasma was introduced from the plasma and subjected to plasma pretreatment at a transport speed of 600 m / min. , An aluminum oxide thin-film film (first inorganic oxide-deposited layer) having a thickness of about 10 nm was formed.
- first inorganic oxide-deposited layer first inorganic oxide-deposited layer
- Plasma intensity 150 W ⁇ sec / m 2 -Plasma forming gas: Argon 1200 (sccm), Oxygen 3000 (sccm) -Magnetic forming means: 1000 gauss permanent magnet-Pretreatment drum-Plasma supply nozzle applied voltage: 340V -Vacuum degree of pretreatment section: 3.8 Pa (Aluminum oxide film formation conditions) -Vacuum degree: 8.1 x 10 -2 Pa
- composition B was added to the hydrolyzed solution of composition A (solution A) prepared in advance and stirred to obtain a colorless and transparent barrier coat composition.
- the solid content ratio of liquid A to liquid B was 1.50 / 1.
- the compositions of solutions A and B are shown in Table 1.
- the barrier coat composition prepared above was coated on the aluminum oxide vapor-deposited film of the PET film by the direct gravure method. Then, it was heat-treated at 140 ° C. for 30 seconds to form a barrier coat layer, and a barrier film was obtained.
- plasma is supplied in the pretreatment section under the above-mentioned plasma conditions by using a continuous vapor deposition film deposition apparatus that separates the pretreatment section and the film formation section in which the plasma pretreatment device is arranged on the other surface of the PET film.
- Plasma is introduced from the nozzle, plasma pretreatment is performed at a transport speed of 600 m / min, and then, in the film formation section that is continuously transported, the thickness is increased by a reactive resistance heating method as a heating means of the vacuum vapor deposition method on the plasma treated surface.
- a barrier film (layer structure: "barrier coat layer / first inorganic oxide vapor deposition layer / base film / second inorganic oxidation" is formed by forming an aluminum oxide vapor deposition film (second inorganic oxide vapor deposition layer) having a diameter of about 10 nm. A thin-film deposition layer ”) was obtained.
- the ratio (Si / C) of the silicon atom (Si) and the carbon atom (C) of the barrier coat layer was measured.
- the ratio of silicon atom to carbon atom by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was measured by narrow scan analysis under the following measurement conditions. The measurement results are shown in Tables 2-4.
- the hardness, plastic deformation rate and composite elastic modulus of the barrier coat layer were measured. Specifically, first, the barrier film was cut into a size of about 20 mm ⁇ 20 mm, and a test piece was prepared. Next, the test piece was placed in a special mold, and the mold was filled with a curable resin such as an epoxy resin. Then, the curable resin was cured, and the solidified cured product was taken out. The cured product was then cut in the length direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product.
- a curable resin such as an epoxy resin
- the cross section of the test piece (the surface where the cross section of the barrier coat layer is exposed and the direction perpendicular to the stacking direction of each layer) is exposed on the surface of the cured product.
- Cutting was performed using a rotary microtome.
- the indenter was applied to the cross section of the barrier coat layer, and the indenter was pushed from the cross section to a load of 15 ⁇ N over 10 seconds and held in that state for 5 seconds. Then, the load was removed over 10 seconds.
- the maximum load P max the contact projected area A at the maximum depth, and the load-displacement curve were obtained.
- the maximum load P max and the contact projection area A at the maximum depth are the average values measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into five equal parts in the length direction. From these average values, the hardness of the barrier coat layer was calculated by the above formula (1). Further, the plastic work amount W plast and the maximum work amount W total were calculated from the obtained load-displacement curve, and the plastic deformation rate of the barrier coat layer was calculated by the above equation (2). Further, the composite elastic modulus of the barrier coat layer was measured by the above formula (3) from the average value of the contact projected area A at the maximum depth. The calculation results are shown in Tables 2-4.
- a nanoindenter (“TI950 TriboIndenter” manufactured by HYSITRON) was used.
- TI950 TriboIndenter As the indenter of the nano indenter, a Cube Corner indenter was used. The measurement was performed in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C.
- the thickness of the barrier coat layer was measured using the barrier film of this example. Specifically, first, as in the above-mentioned hardness measurement, the test piece is cured in a curable resin, and the cured product is applied in the thickness direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product. It was cut so that the cross section of the test piece was exposed on the surface of the cured product. Then, using a microtome, ultrathin sections (thickness of about 80 ⁇ m) were collected from the surface of this cured product. The cross section of the exposed barrier coat layer in this ultrathin section was observed with a scanning electron microscope, and the thickness of the cross section of the barrier coat layer was measured.
- the thickness of the barrier coat layer is an average value measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into 10 equal parts in the length direction.
- the thickness of the barrier coat layer is shown in Tables 2-4.
- As the scanning electron microscope SU8000 manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. was used.
- As the microtome an ultramicrotome EM UC7 manufactured by Leica Microsystems, Inc. was used.
- Example A2 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the solution A / solution B was set to 1.25 / 1.
- Example A3 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the solution A / solution B was set to 1.58 / 1.
- Example A4 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the solution A / solution B was 1.75 / 1.
- Example A5 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the solution A / solution B was set to 2.00 / 1.
- Example A6 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A2 except that the drying temperature of the barrier coat composition was set to 180 ° C.
- Example A7 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the drying temperature of the barrier coat composition was set to 130 ° C.
- Example A8 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the drying temperature of the barrier coat composition was set to 180 ° C.
- Example A9 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the thickness of the barrier coat layer in the dry state was 150 nm.
- Example A10 A barrier film was prepared in the same manner as in Example A1 except that the thickness of the barrier coat layer in the dry state was 155 nm.
- Example A11 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the thickness of the barrier coat layer in the dry state was 200 nm.
- Example A12 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the thickness of the barrier coat layer in the dry state was 270 nm.
- Example A13 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the drying temperature of the barrier coat composition was set to 200 ° C.
- Example A14 A barrier film was produced in the same manner as in Example A1 except that the thickness of the barrier coat layer in the dry state was set to 300 nm.
- Oxygen permeability measurement A (before bending) >> Examples for the barrier films manufactured in A1 to A14, the oxygen supply side is the base of the barrier film using an oxygen permeability measuring device (manufactured by Modern Control (MOCON) [model name: OX-TRAN 2/21]). The oxygen permeability (cc / m 2 ⁇ atm ⁇ day) was measured in accordance with JIS K7126-1: 2006 under the measurement conditions of 23 ° C. and 90% RH atmosphere. The measurement results are shown in Table 2.
- Oxygen permeability measurement B (after bending) >> The barrier films produced in Examples A1 to A14 were folded in four at right angles. Next, this was sandwiched between acrylic plates and a pressure of 340 N / m 2 was applied for 30 seconds. This gave a barrier film with cross creases when opened. The barrier film after bending was made the same as above, and the oxygen permeability (cc / m 2 , atm, day) was measured. The measurement results are shown in Table 2.
- Adhesion strength evaluation >> The acid-modified polyolefin and polyethylene are melt-coextruded onto the barrier film so that the barrier coat layer of the barrier films produced in Examples A1 to A14 and the acid-modified polyolefin layer are in contact with each other, so that the barrier film and the acid-modified polyolefin are in contact with each other.
- a laminate including the layer and the polyethylene layer was prepared.
- a test piece obtained by cutting the above laminate into strips having a width of 15 mm is subjected to JIS Z1707: 2019 using a tensile tester (Tensilon universal material tester manufactured by Orientec Co., Ltd.) and has adhesion strength (N / 15 mm) was measured using 180 ° peeling (T-shaped peeling method) at a peeling speed of 50 mm / min.
- a strip-shaped test piece 50 was prepared by cutting out a laminated body and peeling the barrier film side 51 and the polyethylene layer side 52 by 15 mm in the long side direction as shown in FIG. Then, as shown in FIG.
- FIG. 12 is a diagram showing changes in tensile stress F with respect to the distance S between the gripping tools 53.
- the change of the tensile stress F with respect to the interval S passes through the first region R1 and enters the second region R2 having a smaller rate of change than the first region R1.
- the second region R2 is also referred to as a stable region.
- the average value of the tensile stress F in the stable region R2 was measured for the five test pieces 50, and the average value was taken as the adhesion strength.
- the environment at the time of measuring the adhesion strength was a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The measurement results are shown in Table 2.
- the oxygen permeability after bending was 10 times or more the oxygen permeability before bending. Therefore, the barrier films of Examples A13 and A14 suffered a significant decrease in gas barrier property due to bending.
- the barrier film according to the present invention suppresses the decrease in gas barrier property due to bending with respect to the barrier films of Examples A13 and A14.
- Oxygen permeability measurement C (after moisture resistance test) >> The barrier films produced in Example A1 and Example A14 were placed in a constant temperature and humidity chamber and allowed to stand at 60 ° C. in a 90% RH atmosphere for 200 hours. As a result, a moisture resistance test was performed on the barrier film. The barrier film after the moisture resistance test was made equivalent to the oxygen permeability measurement A (23 ° C., 90% RH atmosphere), and the oxygen permeability (cc / m2 ⁇ atm ⁇ day) was measured. The measurement results are shown in Table 3.
- the oxygen permeability after the moisture resistance test was 50 times or more the oxygen permeability before the moisture resistance test. Therefore, the barrier film of Example A14 was exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time, so that the gas barrier property was significantly reduced.
- the barrier film of Example A1 has a lower gas barrier property than the barrier film of Example A14 even when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time.
- the barrier film produced in Examples A3 and A4 has a long side in the MD direction of the barrier film. It was cut out so that the TD direction of the barrier film was the short side direction, and used as a test piece. The length of the short side of the test piece is 100 mm. The long side of the test piece is longer than 150 mm. The short sides on both sides of the test piece were attached to a metal scale (TZ-1341 KOKUYO) with double-sided tape (No. 766 # 40 manufactured by Teraoka Seisakusho).
- a tensile tester (Tensilon universal material tester manufactured by Orientec Co., Ltd.) was used to chuck the test piece so that the test piece would not loosen when the distance between the chucks was 150 mm.
- the draw ratio of the test piece at this time was set to 0%.
- MD direction the long side direction
- the test piece was stretched from a state with a stretch ratio of 0% to a state with a stretch ratio of 2%. After that, the load on the test piece was released.
- the barrier film after the stretching test was made equivalent to the oxygen permeability measurement A (23 ° C., in a 90% RH atmosphere), and the oxygen permeability (cc / m2 ⁇ atm ⁇ day) was measured.
- the measurement results are shown in Table 4.
- Oxygen permeability measurement E (after 2.5% stretching) >> The oxygen permeability (cc / m 2 , atm, day) was measured after the test piece was stretched in the same manner as in the oxygen permeability measurement D described above, except that the stretching ratio was 2.5%. The measurement results are shown in Table 4.
- Oxygen permeability measurement F (after 3% stretching) >> After stretching the test piece in the same manner as in the above oxygen permeability measurement D except that the stretching ratio was stretched by 3%, the oxygen permeability (cc / m 2 , atm, day) was measured. The measurement results are shown in Table 4.
- Oxygen permeability measurement G (after 3.3% stretching) >> The oxygen permeability (cc / m2 ⁇ atm ⁇ day) was measured after the test piece was stretched in the same manner as in the above oxygen permeability measurement D except that the stretch ratio was stretched by 3.3%. The measurement results are shown in Table 4.
- the oxygen permeability after stretching was more than twice the oxygen permeability before stretching. Therefore, the barrier film of Example A4 was stretched by 2% or more and 3.3% or less, so that the gas barrier property was deteriorated.
- the barrier film of Example A3 is suppressed from being lowered in gas barrier property even when stretched by 2% or more and 3.3% or less with respect to the barrier film of Example A4.
- the ratio (M / C) of 0.99 or less is advantageous in suppressing the deterioration of the gas barrier property of the barrier film due to stretching.
- Example B1 Maleic anhydride-modified polyethylene and polyethylene were co-extruded onto the barrier coat layer of the barrier film of Example A1 so that the barrier coat layer and the polyethylene-modified polyethylene anhydride were in contact with each other. Through this, the paper base material was laminated by the sand laminating method. Next, the ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) and polyethylene were co-extruded onto the second inorganic oxide-deposited layer of the barrier film.
- EEMAA ethylene-methacrylic acid copolymer
- a paper base material layer (paper base material), an adhesive resin layer (polyethylene), an acid-modified polyolefin layer (maleic anhydride-modified polyethylene), and a barrier layer (layer structure: "barrier coat layer / first inorganic oxidation"
- a laminate having a material vapor deposition layer / base film / second inorganic oxide vapor deposition layer ”), an olefin-maleic anhydride copolymer layer (EMAA), and a sealant layer (polyethylene) in this order was obtained.
- the thickness of the laminate was 400 ⁇ m.
- the hardness, plastic deformation rate and composite elastic modulus of the barrier coat layer were measured using the laminate of Example B1. Specifically, first, the laminate was cut into a size of about 20 mm ⁇ 20 mm, and a test piece was prepared. Next, the test piece was placed in a special mold, and the mold was filled with a curable resin such as an epoxy resin. Then, the curable resin was cured, and the solidified cured product was taken out. The cured product was then cut in the length direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product.
- a curable resin such as an epoxy resin
- the cross section of the test piece (the surface where the cross section of the barrier coat layer is exposed and the direction perpendicular to the stacking direction of each layer) is exposed on the surface of the cured product.
- Cutting was performed using a rotary microtome.
- the indenter was applied to the cross section of the barrier coat layer, and the indenter was pushed from the cross section to a load of 15 ⁇ N over 10 seconds and held in that state for 5 seconds. Then, the load was removed over 10 seconds.
- the maximum load P max the contact projected area A at the maximum depth, and the load-displacement curve were obtained.
- the maximum load P max and the contact projection area A at the maximum depth are the average values measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into five equal parts in the length direction. From these average values, the hardness of the barrier coat layer was calculated by the above formula (1). Further, the plastic work amount W plast and the maximum work amount W total were calculated from the obtained load-displacement curve, and the plastic deformation rate of the barrier coat layer was calculated by the above equation (2). Further, the composite elastic modulus of the barrier coat layer was measured by the above formula (3) from the average value of the contact projected area A at the maximum depth. The calculation results are shown in Table 5.
- a nanoindenter (“TI950 TriboIndenter” manufactured by HYSITRON) was used.
- TI950 TriboIndenter As the indenter of the nano indenter, a Cube Corner indenter was used. The measurement was performed in an environment with a relative humidity of 50% and a temperature of 23 ° C.
- the thickness of the barrier coat layer was measured using the laminate of Example B1. Specifically, first, as in the above-mentioned hardness measurement, the test piece is cured in a curable resin, and the cured product is applied in the thickness direction of the test piece so as to pass through the center of the test piece in the cured product. It was cut so that the cross section of the test piece was exposed on the surface of the cured product. Then, using a microtome, ultrathin sections (thickness of about 80 ⁇ m) were collected from the surface of this cured product. The cross section of the exposed barrier coat layer in this ultrathin section was observed with a scanning electron microscope, and the thickness of the cross section of the barrier coat layer was measured.
- the thickness of the barrier coat layer is an average value measured at the center of each portion when the cross section of the barrier coat layer is divided into 10 equal parts in the length direction.
- the thickness of the barrier coat layer is shown in Table 5.
- As the scanning electron microscope SU8000 manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. was used.
- As the microtome an ultramicrotome EM UC7 manufactured by Leica Microsystems, Inc. was used.
- the ratio (Si / C) of the silicon atom (Si) and the carbon atom (C) of the barrier coat layer was measured using the barrier film used in Example B1 (the barrier film of Example A1). Specifically, the ratio of silicon atom to carbon atom by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was measured by narrow scan analysis under the following measurement conditions. The measurement results are shown in Table 5.
- Example B2 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the liquid A / liquid B to 1.25 / 1.
- Example B3 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the liquid A / liquid B to 1.58 / 1.
- Example B4 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the liquid A / liquid B to 1.75 / 1.
- Example B5 A laminate was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the drying temperature of the barrier coat composition to 130 ° C.
- Example B6 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B2 except that the barrier film was prepared by setting the drying temperature of the barrier coat composition to 180 ° C.
- Example B7 A laminate was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the drying temperature of the barrier coat composition to 180 ° C.
- Example B8 A laminate was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the drying temperature of the barrier coat composition to 200 ° C.
- Example B9 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier coat layer in a dry state had a thickness of 155 nm to prepare a barrier film.
- Example B10 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier coat layer in a dry state had a thickness of 200 nm to prepare a barrier film.
- Example B11 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier coat layer in a dry state had a thickness of 270 nm to prepare a barrier film.
- Example B12 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier coat layer in a dry state had a thickness of 300 nm to prepare a barrier film.
- Example B13 A barrier film was prepared in the same manner as in Example B1. Next, EMAA and polyethylene were co-extruded onto the second inorganic oxide-deposited layer of the barrier film. Through this, the paper base material was laminated by the sand laminating method. Then, maleic anhydride-modified polyethylene and polyethylene were co-extruded onto the barrier coat layer of the barrier film. As a result, the paper base material layer (paper base material), the adhesive resin layer (polyethylene), the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer (EMAA), and the barrier layer (layer structure: "second inorganic oxide vapor deposition".
- a laminated body including a layer / base film / first inorganic oxide vapor deposition layer / barrier coat layer ”), an acid-modified polypolyolefin layer (maleic anhydride-modified polyethylene), and a sealant layer (polyethylene) in this order was obtained. ..
- Example B14 A laminated body was produced in the same manner as in Example B1 except that a silicon oxide vapor deposition film was formed as the first inorganic oxide vapor deposition layer to produce a barrier film.
- Example B15 A laminated body was produced in the same manner as in Example B13, except that a silicon oxide vapor deposition film was formed as the first inorganic oxide vapor deposition layer to produce a barrier film.
- Example B16 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier film was prepared by setting the liquid A / liquid B to 2.00 / 1.
- Example B17 A laminated body was prepared in the same manner as in Example B1 except that the barrier coat layer in a dry state had a thickness of 150 nm to prepare a barrier film.
- Oxygen permeability measurement For the laminates manufactured in Examples B1 to B17, an oxygen permeability measuring device (manufactured by Modern Control (MOCON) [model name: OX-TRAN 2/21]) is used, and the oxygen supply side is a barrier film paper. Set so that it is the surface of the base material layer, and set the oxygen permeability (cc / m2 ⁇ atm ⁇ day) before bending according to JIS K7126-1: 2006 under the measurement conditions at 23 ° C and 90% RH atmosphere. It was measured. The measurement results are shown in Table 5.
- MOCON Modern Control
- a strip-shaped test piece 50 is obtained by cutting out a laminate and peeling the barrier coat layer side 51 and the acid-modified polyolefin layer side 52 by 15 mm in the long side direction. Got ready. Then, as shown in FIG. 11, the already peeled portions of the barrier coat layer side 51 and the acid-modified polyolefin layer side 52 were gripped by the gripping tool 53 of the measuring instrument, respectively. The grip 53 is pulled and stabilized at a speed of 50 mm / min in the direction orthogonal to the surface direction of the portion where the barrier coat layer side 51 and the acid-modified polyolefin layer side 52 are still laminated. The average value of the tensile stress F in the region (see FIG. 12) was measured.
- FIG. 12 is a diagram showing changes in tensile stress F with respect to the distance S between the gripping tools 53.
- the change of the tensile stress F with respect to the interval S passes through the first region R1 and enters the second region R2 having a smaller rate of change than the first region R1.
- the second region R2 is also referred to as a stable region.
- the average value of the tensile stress F in the stable region R2 was measured for the five test pieces 50, and the average value was taken as the laminating strength.
- the environment at the time of measuring the laminate strength was a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. The measurement results are shown in Table 5.
- Adhesion strength B evaluation >> In the same manner as in the above-mentioned adhesion strength A, the adhesion strength between the second inorganic oxide-deposited layer and the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer in the laminates produced in Examples B1 to B17 was measured. In the laminates of Examples B1 to B17, aggregation fracture occurred in the layer before the second inorganic oxide-deposited layer and the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer were peeled off. The cohesive fracture in the layer all occurred when a tensile stress F of 15 N or more was applied.
- the laminate according to the present invention has good gas barrier properties.
- the laminate according to the present invention has a better adhesion strength (adhesion strength A) between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer than the adhesion strength A of the laminates of Examples B16 and B17.
- adheresion strength A adhesion strength between the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin layer than the adhesion strength A of the laminates of Examples B16 and B17.
- the barrier coat layer and the acid-modified polyolefin were formed because aggregation failure occurred in the layer before the second inorganic oxide vapor deposition layer and the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer layer were peeled off. Excellent adhesion between layers.
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Abstract
本発明は、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備える、バリアフィルムであって、バリアコート層がバリアフィルムの表面を構成し、バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、バリアコート層の厚さが、270nm以下である、バリアフィルムである。
Description
本発明は、バリアフィルム、積層体、包装製品及びバリアフィルムの製造方法に関する。
食品、日用品及び医薬品等の包装に用いられる包装製品は、酸素ガスによる内容物の変質や劣化を抑制するために、高度なガスバリア性を備えることが求められている。このような要求に対して、包装製品に使用されるフィルムとして、ガスバリア性を備えるバリアフィルムが提案されている。
例えば、特許文献1では、高分子樹脂基材と、該高分子樹脂基材の片面に設けられた金属及び/又は金属化合物を主成分とする無機化合物からなるガスバリア蒸着層と、該ガスバリア性蒸着層上に設けられた、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子樹脂とからなる複合物の被覆層(コート層)と、を含むガスバリア材(バリアフィルム)が提案されている。
また、特許文献2では、樹脂基材と、該樹脂基材上に設けられ、主に無機化合物を含むガスバリア蒸着層と、該ガスバリア蒸着層上に設けられ、特定の珪素化合物及びその加水分解物ならびに水酸基を有する水溶性高分子を含有する塗布液を塗布、乾燥して得られたガスバリア被覆層(コート層)とを含むことを特徴とするガスバリア積層フィルム(バリアフィルム)が提案されている。
また、特許文献2では、樹脂基材と、該樹脂基材上に設けられ、主に無機化合物を含むガスバリア蒸着層と、該ガスバリア蒸着層上に設けられ、特定の珪素化合物及びその加水分解物ならびに水酸基を有する水溶性高分子を含有する塗布液を塗布、乾燥して得られたガスバリア被覆層(コート層)とを含むことを特徴とするガスバリア積層フィルム(バリアフィルム)が提案されている。
上記した包装製品は、内容物やその用途に応じて、フィルムや積層体等の材料を製函又は製袋して製造する。包装製品の製函又は製袋では、これらの材料を折り曲げ(以下、屈曲とも称する)加工する。
今般、本発明者らは、特許文献1及び2に示すような、蒸着層とコート層とを備えるバリアフィルムを屈曲させた。本発明者らは、屈曲によって、バリアフィルムのガスバリア性が著しく低下していることに気が付いた。
本発明は、上記知見に鑑みてなされたものであり、その目的は、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制されたバリアフィルムを提供することである。
本発明の別の目的は、上記バリアフィルムを備える積層体、及びこの積層体を備える包装製品を提供することである。
本発明の別の目的は、上記バリアフィルムの製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、上記バリアフィルムを備える積層体、及びこの積層体を備える包装製品を提供することである。
本発明の別の目的は、上記バリアフィルムの製造方法を提供することである。
本発明は、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備える、バリアフィルムであって、
前記バリアコート層が前記バリアフィルムの表面を構成し、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下である、バリアフィルムである。
前記バリアコート層が前記バリアフィルムの表面を構成し、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下である、バリアフィルムである。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)は、0.80以上1.35以下であってもよい。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記バリアコート層の塑性変形率が、35%以上であってもよい。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記バリアコート層の厚さは、155nm以上270nm以下であってもよい。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記バリアコート層の硬度は、0.70GPa以上1.25GPa以下であってもよい。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記第1無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含んでもよい。
本発明によるバリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備え、
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置してもよい。
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置してもよい。
本発明によるバリアフィルムにおいて、前記第2無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含んでもよい。
本発明は、基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備える、積層体であって、
前記バリア層は、前記バリアフィルムから構成される、積層体である。
前記バリア層は、前記バリアフィルムから構成される、積層体である。
本発明による積層体は、前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備え、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接してもよい。
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接してもよい。
本発明による積層体において、前記バリア層は、前記バリアフィルムから構成され、
前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に前記酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備え、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接してもよい。
前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に前記酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備え、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接してもよい。
本発明は、前記積層体を備える、包装製品である。
本発明は、バリアフィルムの製造方法であって、
前記バリアフィルムが、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備え、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下であり、
ガスバリア性組成物を含むバリアコート液を前記第1無機酸化物蒸着層の上に塗布し、130℃以上200℃未満で加熱乾燥することにより、前記バリアコート層を形成する工程を有する、バリアフィルムの製造方法である。
前記バリアフィルムが、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備え、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下であり、
ガスバリア性組成物を含むバリアコート液を前記第1無機酸化物蒸着層の上に塗布し、130℃以上200℃未満で加熱乾燥することにより、前記バリアコート層を形成する工程を有する、バリアフィルムの製造方法である。
本発明によれば、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制されたバリアフィルムを提供できる。
本発明によれば、上記バリアフィルムを備える積層体、及びこの積層体を備える包装製品を提供できる。
本発明によれば、上記バリアフィルムの製造方法を提供できる。
本発明によれば、上記バリアフィルムを備える積層体、及びこの積層体を備える包装製品を提供できる。
本発明によれば、上記バリアフィルムの製造方法を提供できる。
本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから適宜変更し誇張してある。
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈する。
≪第1の実施形態≫
[バリアフィルム]
本発明によるバリアフィルムは、バリアコート層と、第1無機酸化物蒸着層と、基材フィルムとをこの順に備える。該バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜である。該バリアコート層の硬度は、1.25GPa以下である。該バリアコート層の厚さは、270nm以下である。本発明によるバリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備えてもよい。
[バリアフィルム]
本発明によるバリアフィルムは、バリアコート層と、第1無機酸化物蒸着層と、基材フィルムとをこの順に備える。該バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜である。該バリアコート層の硬度は、1.25GPa以下である。該バリアコート層の厚さは、270nm以下である。本発明によるバリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備えてもよい。
バリアコート層のクラックの発生を抑制するためには、バリアコート層の硬度を低減することが有効であり、そして、バリアフィルムのガスバリア性を向上するためには、バリアコート層の厚さを厚くすることが有効であると一般的には考えられる。しかしながら、バリアコート層の硬度を低減しても、バリアコート層が厚すぎるバリアフィルムは、製造直後(屈曲前)のガスバリア性には優れるものの、屈曲後のガスバリア性が著しく低下した。この理由は定かではないが、バリアフィルムを屈曲させた際に、バリアコート層中にかかる引張応力が関係していると考えられる。バリアフィルムを折り曲げた際は、バリアコート層には、谷折り側の表面と、山折り側の表面とが存在する。折り目に垂直な断面において、谷折り側の表面を内円、山折り側の表面を外円と仮定した場合、外円の弧の長さは、バリアフィルムを折り曲げると伸長する。バリアコート層が厚いと、この外円の弧は、薄いバリアコート層と比較してより大きく伸長する。これにより、バリアコート層に大きな引張応力が掛かり、この引張応力によってクラックが発生すると考えられる。
本発明のバリアフィルムにおいては、バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすると共に、バリアコート層の厚さを270nm以下とすることで、バリアコート層のクラックの発生を抑制できたため、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制できたと考えられる。このようなバリアフィルムは、包装製品の製造工程において、ガスバリア性の著しい低下が無いため、包装製品の用途に応じて好適に使用できる。
本発明のバリアフィルムにおいては、バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすると共に、バリアコート層の厚さを270nm以下とすることで、バリアコート層のクラックの発生を抑制できたため、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制できたと考えられる。このようなバリアフィルムは、包装製品の製造工程において、ガスバリア性の著しい低下が無いため、包装製品の用途に応じて好適に使用できる。
本発明によるバリアフィルムにおいて、バリアコート層の硬度は、ナノインデンテーション法によって測定する。ナノインデンテーション法では、圧子を1μm2未満の微小領域に押し込むことで、膜の塑性及び弾性、並びにそれに伴う変形率、ヤング率等を定量的に評価できる。バリアコート層の硬度は、下記の式(1)により算出される。また、バリアコート層の塑性変形率は、ナノインデンテーション測定の結果(荷重-変位曲線)から、下記の式(2)により算出される。更に、バリアコート層の複合弾性率は、下記の式(3)により算出される。
硬度=Pmax/A ・・・(1)
塑性変形率=Wplast/Wtotal×100 ・・・(2)
Pmax:最大荷重(単位:μN)
A:最大深さ時の接触投影面積(単位:μm2)
Wplast:荷重-変位曲線から算出される塑性仕事量(単位:N・m)
Wtotal:荷重-変位曲線から算出される最大仕事量(単位:N・m)
S:接触剛性
硬度=Pmax/A ・・・(1)
塑性変形率=Wplast/Wtotal×100 ・・・(2)
A:最大深さ時の接触投影面積(単位:μm2)
Wplast:荷重-変位曲線から算出される塑性仕事量(単位:N・m)
Wtotal:荷重-変位曲線から算出される最大仕事量(単位:N・m)
S:接触剛性
ここで、ナノインデンテーション法によるバリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の具体的な測定方法を説明する。
まず、測定用サンプル(バリアフィルム等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填する。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出す。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の厚さ方向で切断する。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となる。切断は、市販品の回転式ミクロトーム等を使用して実施できる。
次に、ナノインデンテーション法により、バリアコート層の断面の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を測定する。まず、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持する。次いで、10秒間かけて除荷する。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線が得られる。
なお、最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値である。
硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用できる。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用できる。なお、測定は、特段の定めがない限り、相対湿度50%、23℃の環境下にて行う。
まず、測定用サンプル(バリアフィルム等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填する。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出す。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の厚さ方向で切断する。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となる。切断は、市販品の回転式ミクロトーム等を使用して実施できる。
次に、ナノインデンテーション法により、バリアコート層の断面の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を測定する。まず、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持する。次いで、10秒間かけて除荷する。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線が得られる。
なお、最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値である。
硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用できる。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用できる。なお、測定は、特段の定めがない限り、相対湿度50%、23℃の環境下にて行う。
本発明によるバリアフィルムにおいて、バリアコート層の厚さは、断面観察により測定した値である。断面観察は、走査型電子顕微鏡を用いて行う。
ここで、走査型電子顕微鏡によるバリアコート層の厚さの具体的な測定方法を説明する。
まず、上記と同様に試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の厚さ方向で切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にする。次いで、ミクロトーム等を用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ100μm以下)を採取する。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の厚さを測定する。
なお、バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値である。
走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用できる。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用できる。なお、測定は、特段の定めがない限り、相対湿度50%、23℃の環境下にて行う。
まず、上記と同様に試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の厚さ方向で切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にする。次いで、ミクロトーム等を用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ100μm以下)を採取する。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の厚さを測定する。
なお、バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値である。
走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用できる。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用できる。なお、測定は、特段の定めがない限り、相対湿度50%、23℃の環境下にて行う。
バリアフィルムは、温度23℃及び湿度90%RHの環境下でJIS K7126-1:2006に準拠して測定した屈曲前の酸度透過度が、好ましくは1.0cc/m2・atm・day以下であり、より好ましくは0.5cc/m2・atm・day以下であり、更に好ましくは0.25cc/m2・atm・day以下であり、更により好ましくは0.15cc/m2・atm・day以下である。バリアフィルムの酸素透過度が上記数値範囲を満たせば、好適な酸素バリア性を有しているため、バリアフィルムを包装製品のバリア層として用いた場合に、包装製品の内容物に対する悪影響を抑制できる。
以下、図1及び2を参照して、本発明によるバリアフィルムの層構成を説明する。図1及び2は、本発明によるバリアフィルムの一実施形態を示す概略断面図である。
一実施形態において、バリアフィルム10は、図1に示すように、基材フィルム11と、第1無機酸化物蒸着層12と、バリアコート層13とをこの順に備える。第1無機酸化物蒸着層12は基材フィルム11の一方の面上に位置し、バリアコート層13は、第1無機酸化物蒸着層12の面上に位置する。基材フィルム11が、バリアフィルム10の第1の表面を構成してもよい。バリアコート層13が、バリアフィルム10の第2の表面を構成してもよい。第2の表面は、第1の表面の反対側に位置する。バリアフィルム10を包装製品のバリア層として用いた場合に、第2の表面は、第1の表面よりも外側に位置してもよい。
一実施形態において、バリアフィルム10は、図2に示すように、第2無機酸化物蒸着層14と、基材フィルム11と、第1無機酸化物蒸着層12と、バリアコート層13とをこの順に備える。基材フィルム11は、第1無機酸化物蒸着層12と、第2無機酸化物蒸着層14との間に位置する。バリアコート層13は、第1無機酸化物蒸着層12の面上に位置する。第2無機酸化物蒸着層14が、バリアフィルム10の第1の表面を構成してもよい。バリアコート層13が、バリアフィルム10の第2の表面を構成してもよい。
以下、本発明のバリアフィルムが備え得る各層を説明する。
<基材フィルム>
基材フィルムは、特に限定されないが、無機酸化物の蒸着膜を製膜化する条件等に耐え、また、その膜特性を損なうことなく良好に保持し得ることができる樹脂のフィルムを使用できる。基材フィルムとしては、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル、各種のナイロン等のポリアミド、ポリウレタン、アセタール樹脂、並びにセルロース樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用できる。上記の樹脂のフィルムの中でも、ポリエステル、ポリオレフィン、又はポリアミドのフィルムを使用することが好ましく、ポリエステルフィルムを使用することが特に好ましい。基材フィルムはこれらのフィルムを2種以上使用した積層フィルムであってもよい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」と「メタクリル」の両方を包含することを意味する。
基材フィルムは、特に限定されないが、無機酸化物の蒸着膜を製膜化する条件等に耐え、また、その膜特性を損なうことなく良好に保持し得ることができる樹脂のフィルムを使用できる。基材フィルムとしては、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル、各種のナイロン等のポリアミド、ポリウレタン、アセタール樹脂、並びにセルロース樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用できる。上記の樹脂のフィルムの中でも、ポリエステル、ポリオレフィン、又はポリアミドのフィルムを使用することが好ましく、ポリエステルフィルムを使用することが特に好ましい。基材フィルムはこれらのフィルムを2種以上使用した積層フィルムであってもよい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」と「メタクリル」の両方を包含することを意味する。
基材フィルムは、上記樹脂の未延伸フィルム、及び一軸方向又は二軸方向に延伸した樹脂のフィルム等のいずれのものでも使用できる。
なお、本明細書において、「未延伸フィルム」とは、全く延伸されていないフィルムだけでなく、製膜の際に加えられる張力に起因してわずかに延伸されているフィルムも含む概念である。
なお、本明細書において、「未延伸フィルム」とは、全く延伸されていないフィルムだけでなく、製膜の際に加えられる張力に起因してわずかに延伸されているフィルムも含む概念である。
上記フィルムに称される樹脂は、化石燃料由来の樹脂、バイオマス由来の樹脂、又はこれらの混合物を使用できる。また、リサイクル樹脂、バージン樹脂、又はこれらの混合物を使用できる。
「化石燃料由来の樹脂」とは、化石燃料由来のモノマーのみを含む原料から得られた樹脂である。
「バイオマス由来の樹脂」とは、バイオマス由来のモノマーを含む原料から得られた材料である。ジオール単位とジカルボン酸単位とから構成されるポリエステルを例にすると、バイオマス由来のポリエステルとは、ジオール単位及びジカルボン酸単位の少なくとも一方がバイオマス由来のモノマー単位を含むポリエステルである。
「リサイクル樹脂」とは、樹脂製品をメカニカルリサイクル又はケミカルリサイクルして得られた樹脂である。
「バージン樹脂」とは、リサイクルがされていない樹脂である。
「化石燃料由来の樹脂」とは、化石燃料由来のモノマーのみを含む原料から得られた樹脂である。
「バイオマス由来の樹脂」とは、バイオマス由来のモノマーを含む原料から得られた材料である。ジオール単位とジカルボン酸単位とから構成されるポリエステルを例にすると、バイオマス由来のポリエステルとは、ジオール単位及びジカルボン酸単位の少なくとも一方がバイオマス由来のモノマー単位を含むポリエステルである。
「リサイクル樹脂」とは、樹脂製品をメカニカルリサイクル又はケミカルリサイクルして得られた樹脂である。
「バージン樹脂」とは、リサイクルがされていない樹脂である。
上記の各種の樹脂のフィルムとしては、例えば、上記の各種の樹脂の1種又はそれ以上を使用し、押出法、キャスト成形法、Tダイ法、切削法、インフレーション法等の製膜化法を用いて、上記の各種の樹脂を単独で製膜化する方法、或いは、2種以上の各種の樹脂を使用して多層共押し出し製膜化する方法、更には、2種以上の樹脂を使用し、製膜化する前に混合して製膜化する方法等により、各種の樹脂のフィルムを製造し、更に、要すれば、例えば、テンター方式、或いは、チューブラー方式等を利用して1軸又は2軸方向に延伸してなる各種の樹脂のフィルムを使用できる。
各種の樹脂のフィルムの厚さは、好ましくは6μm以上2000μm以下であり、より好ましくは9μm以上100μm以下である。
上記の各種の樹脂の1種又はそれ以上を使用し、その製膜化に際して、例えば、フィルムの加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度等を改良、改質する目的で、種々のプラスチック配合剤や添加剤等を添加でき、その添加量としては、微量から数十%まで、その目的に応じて、任意に添加できる。
上記において、一般的な添加剤としては、例えば、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、帯電防止剤、顔料等を使用でき、更には、改質用樹脂等も使用できる。
基材フィルムは、無機酸化物蒸着層を形成する前に、予め表面処理を施してもよい。これにより、無機酸化物蒸着層との接着性を向上できる。同様に、蒸着層上に表面処理を行い、ガスバリア性塗布膜との接着性を向上できる。このような表面処理としては、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等の前処理等がある。
これらの表面処理の中でも、特に、コロナ処理やプラズマ処理を行うことが好適である。例えば、プラズマ処理としては、気体をアーク放電により電離させることにより生じるプラズマガスを利用して表面改質を行うプラズマ処理がある。プラズマガスとしては、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスを使用できる。例えば、インラインでプラズマ処理を行うことにより、基材フィルムの表面の水分、塵等を除去すると共にその表面の平滑化、活性化等の表面処理を可能にできる。また、蒸着後にプラズマ処理を行い、接着性を向上できる。本発明では、プラズマ処理としては、プラズマ出力、プラズマガスの種類、プラズマガスの供給量、処理時間、その他の条件を考慮してプラズマ放電処理を行うことが好ましい。また、プラズマを発生する方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等の装置を使用できる。また、大気圧プラズマ処理法によりプラズマ処理を行うこともできる。
これらの表面処理の中でも、特に、コロナ処理やプラズマ処理を行うことが好適である。例えば、プラズマ処理としては、気体をアーク放電により電離させることにより生じるプラズマガスを利用して表面改質を行うプラズマ処理がある。プラズマガスとしては、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスを使用できる。例えば、インラインでプラズマ処理を行うことにより、基材フィルムの表面の水分、塵等を除去すると共にその表面の平滑化、活性化等の表面処理を可能にできる。また、蒸着後にプラズマ処理を行い、接着性を向上できる。本発明では、プラズマ処理としては、プラズマ出力、プラズマガスの種類、プラズマガスの供給量、処理時間、その他の条件を考慮してプラズマ放電処理を行うことが好ましい。また、プラズマを発生する方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等の装置を使用できる。また、大気圧プラズマ処理法によりプラズマ処理を行うこともできる。
基材フィルムは、プライマーコート剤、アンダーコート剤、或いは、蒸着アンカーコート剤等を任意に塗布し、表面処理を行うこともできる。コート剤としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン或いはポリプロピレン等のポリオレフィン或いはその共重合体又は変性樹脂、セルロース樹脂等をビヒクルの主成分とする樹脂組成物を使用できる。
<第1無機酸化物蒸着層>
第1無機酸化物蒸着層は、化学気相成長法(CVD法)又は物理気相成長法(PVD法)により形成される無機酸化物を含む蒸着膜である。
第1無機酸化物蒸着層は、化学気相成長法(CVD法)又は物理気相成長法(PVD法)により形成される無機酸化物を含む蒸着膜である。
無機酸化物は、特に限定されないが、珪素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウム等の酸化物が挙げられる。蒸着膜は、これらの酸化物を2種以上使用してもよい。これらの中でも、第1無機酸化物蒸着層は、好ましくは酸化アルミニウム又は酸化珪素の蒸着膜である。無機酸化物の表記は、例えば、AlOX、SiOX等のようにMOX(式中、Mは無機元素を表し、Xの値は無機元素によってそれぞれ範囲が異なる)で表される。本発明においては、透明性やガスバリア性の観点から、Mがアルミニウム(Al)の場合、Xの値は好ましくは0.5~2.0であり、Mが珪素(Si)の場合、Xの値は好ましくは1~2である。
なお、第1無機酸化物蒸着層は、蒸着膜を2層以上備えてもよい。蒸着膜を2層以上備える場合、各蒸着膜は、同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。
なお、第1無機酸化物蒸着層は、蒸着膜を2層以上備えてもよい。蒸着膜を2層以上備える場合、各蒸着膜は、同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。
第1無機酸化物蒸着層としては、蒸着材料としての扱いやすさから、物理気相成長法により、酸化アルミニウム蒸着膜を設けることが好ましい。物理気相成長法により形成される酸化アルミニウム蒸着膜、ガスバリア性塗布膜表面との接着性に優れる。物理気相成長法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等が挙げられる。
具体的には、アルミニウム又はその酸化物を原料とし、これを加熱して蒸気化し、これを基材フィルムの一方の上に蒸着する真空蒸着法、原料としてアルミニウム又はその酸化物を使用し、酸素を導入して酸化させて基材フィルムの一方の上に蒸着する酸化反応蒸着法、及び、酸化反応をプラズマで助成するプラズマ助成式の酸化反応蒸着法等により蒸着膜を形成できる。なお、蒸着材料の加熱方式としては、例えば、抵抗加熱方式、高周波誘導加熱方式、エレクトロンビーム加熱方式(EB)等にて行うことができる。
第1無機酸化物蒸着層が酸化珪素蒸着膜の場合、耐屈曲性やガスバリア性の観点から、化学気相成長法により、酸化珪素蒸着膜を設けることが好ましい。化学気相成長法としては、例えば、プラズマ化学気相成長法、低温プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等が挙げられる。具体的には、基材フィルムの一方の面に、有機珪素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法により酸化珪素蒸着膜を形成できる。低温プラズマ発生装置としては、例えば、高周波プラズマ、パルス波プラズマ、マイクロ波プラズマ等の発生装置を使用できる。高活性の安定したプラズマが得られる点で、高周波プラズマ方式による発生装置を使用することが好ましい。
酸化珪素蒸着膜を形成する有機珪素化合物の蒸着用モノマーガスとしては、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等を使用できる。これらの中でも、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、又は、ヘキサメチルジシロキサンを原料として使用することが、その取り扱い性、形成された連続膜の特性等から、特に好ましい。なお、上記において、不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス等を使用できる。
酸化珪素の蒸着膜は、酸化珪素を主体とするものであるが、更に、炭素、水素、窒素、珪素又は酸素の1種類又は2種類以上の元素からなる化合物の少なくとも1種類を化学結合等により含有してもよい。例えば、C-H結合を有する化合物、Si-H結合を有する化合物、又は、炭素単位がグラファイト状、ダイヤモンド状、フラーレン状等になっている場合、更に、原料の有機珪素化合物やそれらの誘導体を化学結合等によって含有する場合がある。例えば、CH3部位を持つハイドロカーボン、SiH3シリル、SiH2シリレン等のハイドロシリカ、SiH2OHシラノール等の水酸基誘導体等を挙げることができる。なお、上記以外でも、蒸着過程の条件等を変化させることにより、酸化珪素蒸着膜中に含有される化合物の種類、量等を変化させることができる。
第1無機酸化物蒸着層の厚さは、好ましくは3~100nmであり、より好ましくは5~50nmであり、更に好ましくは8~30nmである。
<第2無機酸化物蒸着層>
第2無機酸化物蒸着層は、上記第1無機酸化物蒸着層と同様に、化学気相成長法又は物理気相成長法により形成される無機酸化物を含む蒸着膜である。無機酸化物としては、第1無機酸化物蒸着層と同様の無機酸化物を使用できる。第2無機酸化物蒸着層は、蒸着膜を2層以上備えてもよい。蒸着膜を2層以上備える場合、各蒸着膜は、同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。
本発明によるバリアフィルムが、第1無機酸化物蒸着層と第2無機酸化物蒸着層とを備える場合、各蒸着層は、同一の構成であっても、異なる構成であってもよい。
第2無機酸化物蒸着層は、上記第1無機酸化物蒸着層と同様に、化学気相成長法又は物理気相成長法により形成される無機酸化物を含む蒸着膜である。無機酸化物としては、第1無機酸化物蒸着層と同様の無機酸化物を使用できる。第2無機酸化物蒸着層は、蒸着膜を2層以上備えてもよい。蒸着膜を2層以上備える場合、各蒸着膜は、同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。
本発明によるバリアフィルムが、第1無機酸化物蒸着層と第2無機酸化物蒸着層とを備える場合、各蒸着層は、同一の構成であっても、異なる構成であってもよい。
第2無機酸化物蒸着層の厚さは、好ましくは3~100nmであり、より好ましくは5~50nmであり、更に好ましくは8~30nmである。
<バリアコート層>
バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と、水溶性高分子との硬化膜である。バリアコート層をこのような硬化膜とすることにより、バリアコート層はガスバリア性を有する。
バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と、水溶性高分子との硬化膜である。バリアコート層をこのような硬化膜とすることにより、バリアコート層はガスバリア性を有する。
バリアコート層は、例えば、下記のガスバリア性塗布膜により形成できる。ガスバリア性塗布膜は、高温多湿環境下でのガスバリア性を保持する塗膜であり、一般式R1
nM(OR2)m(式中、R1、R2は、炭素数1~8の有機基を表し、Mは、金属原子を表し、nは、0以上の整数を表し、mは、1以上の整数を表し、n+mは、Mの原子価を表す。)で表される少なくとも1種以上の金属アルコキシドと、水溶性高分子とを含有し、更に、ゾルゲル法触媒、酸、水、及び、有機溶剤の存在下に、ゾルゲル法によって重縮合してなるガスバリア性組成物からなる塗布膜である。
上記一般式R1
nM(OR2)m中、R1は、分岐を有していてもよい炭素数1~8、好ましくは1~5、より好ましくは1~4のアルキル基である。R1としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基等が挙げられる。
上記一般式R1
nM(OR2)m中、R2は、分岐を有していてもよい炭素数1~8、より好ましくは1~5、特に好ましくは1~4のアルキル基である。R2としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基等が挙げられる。なお、同一分子中に複数の(OR2)が存在する場合には、(OR2)は同一であっても、異なってもよい。
上記一般式R1
nM(OR2)m中、Mで表される金属原子としては、珪素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム等を例示できる。
上記一般式R1
nM(OR2)mで表されるアルコキシドとしては、アルコキシドの部分加水分解物、アルコキシドの加水分解縮合物の少なくとも1種以上を使用でき、また、上記アルコキシドの部分加水分解物としては、アルコキシ基のすべてが加水分解されるものに限定されず、1個以上が加水分解されているもの、及び、その混合物であってもよく、更に、加水分解の縮合物としては、部分加水分解アルコキシドの2量体以上のもの、具体的には、2~6量体のものを使用してもよい。
本発明では、上記一般式R1
nM(OR2)mで表されるアルコキシドとして、MがSiであるアルコキシシランを好適に使用できる。好適なアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシランSi(OCH3)4、テトラエトキシシランSi(OC2H5)4、テトラプロポキシシランSi(OC3H7)4、テトラブトキシシランSi(OC4H9)4、メチルトリメトキシシランCH3Si(OCH3)3、メチルトリエトキシシランCH3Si(OC2H5)3、ジメチルジメトキシシラン(CH3)2Si(OCH3)2、ジメチルジエトキシシラン(CH3)2Si(OC2H5)2等が挙げられる。本発明において、これらのアルコキシシランの縮重合物も使用でき、具体的には、例えば、ポリテトラメトキシシラン、ポリテトラエトキシシラン等を使用できる。
本発明で使用する水溶性高分子は、ポリビニルアルコール、又はエチレン-ビニルアルコール共重合体を単独で各々使用でき、或いは、ポリビニルアルコール及びエチレン-ビニルアルコール共重合体を組み合わせて使用できる。本発明では、ポリビニルアルコール及び/又はエチレン-ビニルアルコール共重合体を使用することにより、ガスバリア性、耐水性、耐候性、その他等の物性を著しく向上させることができる。
ポリビニルアルコールとしては、一般に、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られるものを使用できる。ポリビニルアルコールとしては、酢酸基が数十%残存している部分ケン化ポリビニルアルコールでも、酢酸基が残存しない完全ケン化ポリビニルアルコールでも、OH基が変性された変性ポリビニルアルコールでもよく、特に限定されるものではない。
エチレン-ビニルアルコール共重合体としては、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、すなわち、エチレン-酢酸ビニルランダム共重合体をケン化して得られるものを使用できる。例えば、酢酸基が数十モル%残存している部分ケン化物から、酢酸基が数モル%しか残存していないか又は酢酸基が残存しない完全ケン化物まで含み、特に限定されるものではない。ただし、ガスバリア性の観点から好ましいケン化度は、80モル%以上、より好ましくは、90モル%以上、更に好ましくは、95モル%以上であるものを使用することが好ましい。なお、上記エチレン-ビニルアルコール共重合体中のエチレンに由来する繰り返し単位の含量(以下「エチレン含量」ともいう)は、通常、0~50モル%、好ましくは、20~45モル%であることが好ましい。
また、バリアコート層にシランカップリング剤を添加してもよい。例えば、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、アセトキシ基、アミノ基、エポキシ基等の反応基を有するシランカップリング剤が、使用できる。
更に、上記のガスバリア性組成物において用いられる有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール等を用いることができる。なお、上記ポリビニルアルコール及び/又はエチレン-ビニルアルコール共重合体は、上記アルコキシドやシランカップリング剤等を含む塗工液中で溶解した状態で取り扱われることが好ましく、上記有機溶剤の中から適宜選択できる。例えば、ポリビニルアルコールとエチレン-ビニルアルコール共重合体とを組み合わせて使用する場合には、n-ブタノールを使用することが好ましい。
本発明のバリアフィルムにおいて、バリアコート層の硬度は、例えば1.25GPa以下であり、1.15GPa以下であってもよく、1.09GPa以下であってもよい。バリアコート層の硬度は、例えば0.70GPa以上であり、0.80GPa以上であってもよく、0.90GPa以上であってもよい。バリアコート層の硬度の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の硬度は、好ましくは0.70GPa以上1.25GPa以下であり、より好ましくは0.80GPa以上1.15GPa以下であり、更に好ましくは0.90GPa以上1.09GPa以下である。
バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすることにより、上記した通り、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の硬度を0.70GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、バリアフィルムの屈曲前のガスバリア性(以下、初期ガスバリア性とも称する)を向上できる。
バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすることにより、上記した通り、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の硬度を0.70GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、バリアフィルムの屈曲前のガスバリア性(以下、初期ガスバリア性とも称する)を向上できる。
本発明のバリアフィルムにおいて、バリアコート層の塑性変形率は、好ましくは35%以上であり、より好ましくは40%以上以下であり、更に好ましくは45%以上である。
バリアコート層の塑性変形率を35%以上とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の塑性変形率を35%以上とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
本発明のバリアフィルムにおいて、バリアコート層の複合弾性率は、例えば7.5GPa以上であり、7.7GPa以上であってもよく、8.0GPa以上であってもよい。バリアコート層の複合弾性率は、例えば9.5GPa以下であり、9.2GPa以下であってもよく、9.0GPa以下であってもよい。バリアコート層の複合弾性率の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の複合弾性率は、好ましくは7.5GPa以上9.5GPa以下であり、より好ましくは7.7GPa以上9.2GPa以下であり、更に好ましくは8.0GPa以上9.0GPa以下である。
バリアコート層の複合弾性率を9.5GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の複合弾性率を7.5GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、初期ガスバリア性を向上できる。
バリアコート層の複合弾性率を9.5GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の複合弾性率を7.5GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、初期ガスバリア性を向上できる。
本発明のバリアフィルムにおいて、バリアコート層の厚さは、270nm以下であり、250nm以下であってもよく、220nm以下であってもよい。バリアコート層の厚さは、155nm以上であってもよい。バリアコート層の厚さの範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の厚さは、好ましくは155nm以上270nm以下であり、より好ましくは155nm以上250nm以下であり、更に好ましくは155nm以上220nm以下である。
バリアコート層の厚さを270nm以下とすることにより、上記した通り、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、バリアフィルムの初期ガスバリア性を向上できる。また、驚くべきことに、バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度を向上できる。
バリアコート層の厚さを270nm以下とすることにより、上記した通り、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、バリアフィルムの初期ガスバリア性を向上できる。また、驚くべきことに、バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度を向上できる。
バリアコート層は、その表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)は、例えば0.80以上であり、0.85以上であってもよく、0.90以上であってもよい。比(M/C)は、例えば1.35以下であり、1.15以下であってもよく、0.99以下であってもよい。比(M/C)の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、比(M/C)は、好ましくは0.80以上1.35以下であり、より好ましくは0.80以上1.15以下であり、更に好ましくは0.80以上0.99以下であり、更により好ましくは0.85以上0.99以下であり、特に好ましくは0.90以上0.99以下である。
バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であるため、該金属原子は金属アルコキシド由来の原子であり、該炭素原子は水溶性高分子由来の原子である。従って、該比は、バリアコート層の形成に用いられた、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との比を間接的に意味する。
該比を高くすると、金属元素と、水溶性高分子の極性基との間において、結合及び/又は分子間力が増加する。その結果、バリアコート層がより緻密になり、初期ガスバリア性を向上できる。
該比を低くすると、水溶性高分子の割合が多くなり、バリアコート層の屈曲性を向上できる。その結果、屈曲によるガスバリア性の低下をより抑制できる。また、積層体において、バリアコート層が、後述する酸変性ポリオレフィン層と接する場合に、水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間では、結合及び/又は分子間力(特に水素結合)が生じる。その結果、積層体において、層間の密着強度が向上する。
従って、該比を0.80以上1.35以下とすることにより、バリアフィルムの初期ガスバリア性を向上できると共に、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下をより抑制できる。また、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度を向上できる。
一実施形態において、金属アルコキシドがアルコキシシランである場合、該比は、珪素原子(Si)と炭素原子(C)との比(Si/C)である。
バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であるため、該金属原子は金属アルコキシド由来の原子であり、該炭素原子は水溶性高分子由来の原子である。従って、該比は、バリアコート層の形成に用いられた、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との比を間接的に意味する。
該比を高くすると、金属元素と、水溶性高分子の極性基との間において、結合及び/又は分子間力が増加する。その結果、バリアコート層がより緻密になり、初期ガスバリア性を向上できる。
該比を低くすると、水溶性高分子の割合が多くなり、バリアコート層の屈曲性を向上できる。その結果、屈曲によるガスバリア性の低下をより抑制できる。また、積層体において、バリアコート層が、後述する酸変性ポリオレフィン層と接する場合に、水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間では、結合及び/又は分子間力(特に水素結合)が生じる。その結果、積層体において、層間の密着強度が向上する。
従って、該比を0.80以上1.35以下とすることにより、バリアフィルムの初期ガスバリア性を向上できると共に、バリアフィルムの屈曲によるガスバリア性の低下をより抑制できる。また、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度を向上できる。
一実施形態において、金属アルコキシドがアルコキシシランである場合、該比は、珪素原子(Si)と炭素原子(C)との比(Si/C)である。
X線光電子分光法(XPS)による金属原子と炭素原子との比は、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定できる。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
なお、金属原子と炭素原子との比は、上記スペクトルにおけるイオンスパッタ時間20~80秒の範囲の平均値とする。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
なお、金属原子と炭素原子との比は、上記スペクトルにおけるイオンスパッタ時間20~80秒の範囲の平均値とする。
バリアコート層は、以下の方法により形成できる。
まず、上記金属アルコキシド、上記水溶性高分子、必要に応じてシランカップリング剤、ゾルゲル法触媒、酸、水、有機溶剤等を混合し、ガスバリア性組成物(バリアコート液)を調製する。
次いで、該ガスバリア性組成物を第1無機酸化物蒸着層の上に塗布する。ガスバリア性組成物を塗布する方法としては、例えば、グラビアロールコーター等のロールコート、スプレーコート、スピンコート、ディッピング、刷毛、バーコード、アプリケータ等の塗布手段により、1回或いは複数回塗布して、塗布膜を形成できる。
まず、上記金属アルコキシド、上記水溶性高分子、必要に応じてシランカップリング剤、ゾルゲル法触媒、酸、水、有機溶剤等を混合し、ガスバリア性組成物(バリアコート液)を調製する。
次いで、該ガスバリア性組成物を第1無機酸化物蒸着層の上に塗布する。ガスバリア性組成物を塗布する方法としては、例えば、グラビアロールコーター等のロールコート、スプレーコート、スピンコート、ディッピング、刷毛、バーコード、アプリケータ等の塗布手段により、1回或いは複数回塗布して、塗布膜を形成できる。
次いで、上記ガスバリア性組成物を塗布したフィルムを、基材フィルムの融点以下の温度で、約1秒~10分間加熱乾燥する。これによって、重縮合が行われ、バリアコート層を形成できる。また、上記バリアコート組成物を第1無機酸化物蒸着層の上に重ねて塗布して塗布膜を2層以上重層し、基材フィルムの融点以下の温度で、約1秒~10分間加熱乾燥して、バリアコート層を2層以上重層した複合ポリマー層を形成してもよい。以上により、上記バリアコート組成物によるバリアコート層を1層又は2層以上形成できる。
上記硬度を有するバリアコート層は、バリアコート液における水溶性高分子に対する金属アルコキシドの固形分比(IO値)、及び/又は加熱乾燥温度を適宜調整することにより形成できる。
バリアコート液における水溶性高分子に対する金属アルコキシドの固形分比(IO値)は、好ましくは1.25以上2.00以下であり、より好ましくは1.50以上1.75以下である。
加熱乾燥温度は、好ましくは130℃以上200℃未満であり、より好ましくは140℃以上180以下である。
バリアコート液における水溶性高分子に対する金属アルコキシドの固形分比(IO値)は、好ましくは1.25以上2.00以下であり、より好ましくは1.50以上1.75以下である。
加熱乾燥温度は、好ましくは130℃以上200℃未満であり、より好ましくは140℃以上180以下である。
[積層体]
本発明による積層体は、基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、バリア層が本発明によるバリアフィルムから構成される。バリア層を本発明によるバリアフィルムから構成することにより、本発明による積層体は、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制される。
本発明による積層体は、基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、バリア層が本発明によるバリアフィルムから構成される。バリア層を本発明によるバリアフィルムから構成することにより、本発明による積層体は、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制される。
一実施形態において、積層体は、基材層とバリア層との間、及びバリア層とシーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備える。該酸変性ポリオレフィン層は、バリアフィルムのバリアコート層と接する。
一実施形態において、積層体は、基材層とバリア層との間、及びバリア層とシーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備える。該酸変性ポリオレフィン層は、バリアフィルムのバリアコート層と接する。該オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、第2無機酸化物蒸着層と接する。
以下、図3~7を参照して、本発明による積層体の層構成を説明する。図3~7は、本発明による積層体の一実施形態を示す概略断面図である。
一実施形態において、積層体20は、図3に示すように、基材層21と、バリア層22と、シーラント層23とをこの順に備える。バリア層22は、バリアフィルム10から構成される。
一実施形態において、積層体20は、図4に示すように、基材層21と、酸変性ポリオレフィン層24と、バリア層22と、シーラント層23とをこの順に備える。バリア層22は、バリアフィルム10から構成される。酸変性ポリオレフィン層24は、バリアコート層13と接する。
一実施形態において、積層体20は、図5に示すように、基材層21と、バリア層22と、酸変性ポリオレフィン層24と、シーラント層23とをこの順に備える。バリア層22は、バリアフィルム10から構成される。酸変性ポリオレフィン層24は、バリアコート層13と接する。
一実施形態において、積層体20は、図6に示すように、基材層21と、酸変性ポリレフィン層24と、バリア層22と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層25と、シーラント層23とをこの順に備える。バリア層22は、バリアフィルム10から構成される。酸変性ポリオレフィン層24は、バリアコート層13と接する。オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層25は、第2無機酸化物蒸着層14と接する。
一実施形態において、積層体20は、図7に示すように、基材層21と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層25と、バリア層22と、酸変性ポリレフィン層24と、シーラント層23とをこの順に備える。バリア層22は、バリアフィルム10から構成される。酸変性ポリオレフィン層24は、バリアコート層13と接する。オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層25は、第2無機酸化物蒸着層14と接する。
上記の積層体20の層構成は、適宜組み合わせることが可能である。
以下、本発明の積層体が備え得る各層を説明する。なお、バリア層は、本発明によるバリアフィルムにより構成されるため、説明を省略する。
<基材層>
基材層は、通常の紙容器や包装袋の基材層を構成する各種フィルム、例えば、紙基材、樹脂フィルム、又はこれらの積層体を適宜使用できる。
基材層は、通常の紙容器や包装袋の基材層を構成する各種フィルム、例えば、紙基材、樹脂フィルム、又はこれらの積層体を適宜使用できる。
紙基材は、用途に応じて任意のものを使用できる。製函して紙容器として用いるためには、紙基材として、十分に高い賦型性、耐屈曲性、剛性、腰及び強度を有するものを使用する必要がある。このような紙基材としては、例えば、強サイズ性の晒又は未晒の紙基材、或いは、純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙等の各種の紙基材であって、坪量約80~600g/m2程度のもの、好ましくは坪量約100~450g/m2程度のものを好適に使用できる。
樹脂フィルムは、少なくとも1種の樹脂材料を含む。樹脂フィルムに含まれる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、(メタ)アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル、各種のナイロン等のポリアミド、ポリウレタン、アセタール樹脂、並びにセルロース樹脂等が挙げられる。
樹脂フィルムは、延伸フィルムであっても、未延伸フィルムであってもよいが、強度という観点からは、一軸方向又は二軸方向に延伸された延伸フィルムが好ましい。
樹脂フィルムの表面は、上記した表面処理を施してもよい。
樹脂フィルムの厚さは、好ましくは10μm以上100μm以下であり、より好ましくは12μm以上50μm以下である。
基材層は、その表面に印刷層を有していてもよく、印刷層に形成される画像は、特に限定されず、文字、柄、記号及びこれらの組み合わせ等が表される。
印刷層の形成方法は、特に限定されず、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の従来公知の印刷法を挙げることができる。
印刷層の形成方法は、特に限定されず、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の従来公知の印刷法を挙げることができる。
<シーラント層>
シーラント層は、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂により形成できる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィンが挙げられる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、メタロセン触媒を利用して重合したエチレン-αオレフィン共重合体、エチレン及びプロピレンのランダムもしくはブロック共重合体等のエチレン-プロピレン共重合体が挙げられる。
シーラント層は、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂により形成できる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィンが挙げられる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、メタロセン触媒を利用して重合したエチレン-αオレフィン共重合体、エチレン及びプロピレンのランダムもしくはブロック共重合体等のエチレン-プロピレン共重合体が挙げられる。
上記の1種又は2種以上の熱可塑性樹脂を、押出機等を用いて、所望によりアンカーコート層等を介してバリア層上に溶融押出して、シーラント層を形成できる。また、熱可塑性樹脂と、酸変性ポリオレフィン層、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層、又は接着層を構成する樹脂と、を溶融共押出して、酸変性ポリオレフィン層、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層、又は接着層と共にシーラント層を形成できる。
或いは、上記の1種又は2種以上の熱可塑性樹脂を使用して、予め該樹脂のフィルム又はシートを製造し、製造したフィルム又はシートを、酸変性ポリオレフィン層、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層、又は接着層を介してバリア層上にドライラミネート又はサンドラミネート積層して、シーラント層を形成できる。
或いは、上記の1種又は2種以上の熱可塑性樹脂を使用して、予め該樹脂のフィルム又はシートを製造し、製造したフィルム又はシートを、酸変性ポリオレフィン層、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層、又は接着層を介してバリア層上にドライラミネート又はサンドラミネート積層して、シーラント層を形成できる。
所望の性質を得るために、上記熱可塑性樹脂に、他の樹脂をブレンドして用いることもできる。また、種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤(脂肪酸アミド等)、難燃化剤、無機又は有機充填剤、染料、顔料等を任意に添加できる。
シーラント層の厚さは、特に限定されないが、シール性の観点から、好ましくは10μm以上300μm以下であり、より好ましくは20μm以上100μm以下である。
<酸変性ポリオレフィン層>
酸変性ポリオレフィン層は、酸変性ポリオレフィンにより形成できる。
酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基と間では、結合及び/又は分子間力が生じる。そのため、積層体がバリアコート層と接する酸変性ポリオレフィン層を備えることにより、これらの層間の密着強度を向上できる。
酸変性ポリオレフィン層は、酸変性ポリオレフィンにより形成できる。
酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基と間では、結合及び/又は分子間力が生じる。そのため、積層体がバリアコート層と接する酸変性ポリオレフィン層を備えることにより、これらの層間の密着強度を向上できる。
酸変性されるポリオレフィンとしては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンや、オレフィンと(メタ)アクリル酸等の極性分子とを共重合した共重合体、又は架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸又はその無水物が挙げられる。
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、又は環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。
酸変性ポリオレフィンは、好ましくは不飽和ジカルボン酸の無水物で変性されたポリオレフィンであり、より好ましくは無水マレイン酸変性ポリオレフィンである。バリアコート層の水溶性高分子がヒドロキシ基を有する場合、このようなカルボン酸の無水物は、開環してヒドロキシ基と直接結合するため、層間の密着性をより向上できる。
上記の1種又は2種以上の酸変性ポリオレフィンを、押出機等を用いて、バリアコート層等の上に溶融押出して、酸変性ポリオレフィン層を形成できる。
酸変性ポリオレフィンに、他の樹脂をブレンドして用いることもできる。また、種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤(脂肪酸アミド等)、難燃化剤、無機又は有機充填剤、染料、顔料等を任意に添加できる。
酸変性ポリオレフィン層の厚さは、好ましくは1μm以上50μm以下であり、より好ましくは2μm以上20μm以下である。
<オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層>
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体により形成できる。オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体は、1種又は2種以上のオレフィンと、1種又は2種以上の不飽和カルボン酸とをモノマー成分として含む化合物である。
無機酸化物を構成する無機元素と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体が備えるカルボキシ基との間には、結合及び/又は分子間力が生じる。そのため、積層体が第2無機酸化物蒸着層と接するオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備えることにより、これらの層間の密着強度を向上できる。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体により形成できる。オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体は、1種又は2種以上のオレフィンと、1種又は2種以上の不飽和カルボン酸とをモノマー成分として含む化合物である。
無機酸化物を構成する無機元素と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体が備えるカルボキシ基との間には、結合及び/又は分子間力が生じる。そのため、積層体が第2無機酸化物蒸着層と接するオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備えることにより、これらの層間の密着強度を向上できる。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体におけるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン及び1-ドデセン等が挙げられる。これらのオレフィンの中でも、エチレンが特に好ましい。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体における不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びフマル酸等が挙げられる。これらの不飽和カルボン酸の中でも、(メタ)アクリル酸が特に好ましい。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体は、モノマー成分として、不飽和カルボン酸エステルを含んでもよい。不飽和カルボン酸エステルとしては、上記不飽和カルボン酸のエステル化合物が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸エステルが特に好ましい。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体は、好ましくはオレフィン-アクリル酸共重合体又はオレフィン-メタクリル酸共重合体であり、より好ましくはエチレン-アクリル酸共重合体又はエチレン-メタクリル酸共重合体である。
上記の1種又は2種以上のオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体を、押出機等を用いて、第2無機酸化物蒸着層等の上に溶融押出して、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を形成できる。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体に、他の樹脂をブレンドして用いることもできる。また、種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤(脂肪酸アミド等)、難燃化剤、無機又は有機充填剤、染料、顔料等を任意に添加できる。
オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層の厚さは、好ましくは1μm以上50μm以下であり、より好ましくは2μm以上20μm以下である。
<接着層>
接着層は、2つの層をラミネートにより貼合するために形成される、接着剤層又は接着樹脂層である。
接着層は、2つの層をラミネートにより貼合するために形成される、接着剤層又は接着樹脂層である。
接着剤層としては、例えば、1液あるいは2液型の硬化ないし非硬化タイプのビニル系、(メタ)アクリル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリウレタン系、エポキシ系、ゴム系、その他等の溶剤型、水性型、あるいは、エマルジョン型等のラミネート用接着剤を使用できる。上記の接着剤のコーティング方法としては、例えば、ダイレクトグラビアロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法、リバースロールコート法、フォンテン法、トランスファーロールコート法、その他の方法で塗布できる。その塗布量としては、0.1g/m2~10g/m2(乾燥状態)位が好ましく、1g/m2~5g/m2(乾燥状態)位がより好ましい。
接着樹脂層は、熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂としては、シーラント層の熱可塑性樹脂と同様のものを使用できる。接着樹脂層の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1μm以上50μm以下であり、より好ましくは2μm以上20μm以下である。
<層構成の一例>
本発明による積層体の層構成の一例を以下に示す。なお、以下の一例において、左側は、積層体を包装製品に用いた際の外側を意味し、右側は内側を意味する。以下の一例において、「/」の記号は各層の境界を意味する。
・紙基材/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化珪素蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化珪素蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
本発明による積層体の層構成の一例を以下に示す。なお、以下の一例において、左側は、積層体を包装製品に用いた際の外側を意味し、右側は内側を意味する。以下の一例において、「/」の記号は各層の境界を意味する。
・紙基材/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化珪素蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化珪素蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
[包装製品]
本発明による包装製品は、本発明による積層体を備える。包装製品としては、例えば、紙容器及び包装袋等が挙げられる。
本発明による包装製品は、本発明による積層体を備える。包装製品としては、例えば、紙容器及び包装袋等が挙げられる。
以下、紙容器と包装袋を例示して、本発明による包装製品の一実施形態を説明する。
<紙容器>
図8は、本発明による包装製品の一例である紙容器の一実施形態を示す概略斜視図である。図8に示すように、紙容器30は、側面を含む四角筒状の胴部31と、四角板状の底部32と、上部33とを有している。
図8は、本発明による包装製品の一例である紙容器の一実施形態を示す概略斜視図である。図8に示すように、紙容器30は、側面を含む四角筒状の胴部31と、四角板状の底部32と、上部33とを有している。
上部33は、対向する一対の傾斜板34と、傾斜板34間に位置するとともに傾斜板34間に折込まれる一対の折込部35とを有している。一対の傾斜板34には各々の上端にのりしろ36が設けられ、一対の傾斜板34は各々の上端に設けられたのりしろ36により互いに接着されている。なお、一対の傾斜板34のうちの一方の傾斜板34に注出口を取付け、注出口にキャップで密封するようにしてもよい。
紙容器は、本発明による積層体を製函してなるものであるため、特に液体用紙容器として好適に用いることができる。
<包装袋>
図9は、本発明による包装製品の一例である包装袋の一実施形態を示す概略正面図である。なお、図9においては、シール部にハッチングが施されている。図9に示すように、包装袋40は、包装袋40の4方向の縁に沿って伸びるシール部を有する。図9に示すような包装袋40は、四方シール型袋と称してもよい。
包装袋としては、図9に示した四方シール型袋の他に、例えば、スタンディングパウチ、ピロー袋(合掌貼りシール型袋)、二方シール型袋、三方シール型袋、側面シール型袋、封筒貼りシール型袋、ひだ付シール型袋、平底シール型袋、角底シール型袋、ガセット付袋等が挙げられる。
本発明による包装製品の内容物は、特に限定されないが、例えば、液体ミルク等の液体、甘酒及びスープ等の固形物を含む液体、並びに乾物等の固体等が挙げられる。
≪第2の実施形態≫
次に、第2の実施形態について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、第1の実施形態と同様に構成され得る部分について、第1の実施の形態で用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、第1の実施の形態において得られる作用効果が第2の実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
次に、第2の実施形態について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、第1の実施形態と同様に構成され得る部分について、第1の実施の形態で用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、第1の実施の形態において得られる作用効果が第2の実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
第2の実施形態が解決しようとする課題を説明する。
バリアフィルムから紙容器等の包装製品を製造する際には、まず、バリアフィルムと、紙基材層及びシーラント層とを積層してバリア積層体を作製し、次いで、バリア積層体を包装製品に製函又は製袋する。このバリア積層体には、製函又は製袋する際に各層間において剥離が生じない程度の密着性が必要である。
しかしながら、バリアフィルムが備えるバリアコート層は、紙基材層及びシーラント層等の層と密着性に乏しいため、バリア積層体は、その層間において剥離を生じる恐れがある。これを抑制するために、酸変性ポリオレフィン層等の接着性を有する樹脂層を介して、バリアコート層と、紙基材層及びシーラント層等の層とを積層することが行われているが、これらの層間の密着性については改善の余地があった。
バリアフィルムから紙容器等の包装製品を製造する際には、まず、バリアフィルムと、紙基材層及びシーラント層とを積層してバリア積層体を作製し、次いで、バリア積層体を包装製品に製函又は製袋する。このバリア積層体には、製函又は製袋する際に各層間において剥離が生じない程度の密着性が必要である。
しかしながら、バリアフィルムが備えるバリアコート層は、紙基材層及びシーラント層等の層と密着性に乏しいため、バリア積層体は、その層間において剥離を生じる恐れがある。これを抑制するために、酸変性ポリオレフィン層等の接着性を有する樹脂層を介して、バリアコート層と、紙基材層及びシーラント層等の層とを積層することが行われているが、これらの層間の密着性については改善の余地があった。
今般、本発明者らは、種々のバリアコート層を備えるバリアフィルムを使用してバリア積層体を作製していたところ、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との密着性に優れるバリア性積層体が存在することに気が付いた。そして、本発明者らは、この良好な密着性がバリアコート層の組成及び厚さに起因していることに気が付いた。
第2の実施形態は、上記知見に鑑みてなされたものであり、その目的は、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との密着性に優れるバリア積層体を提供することである。
第2の実施形態の別の目的は、上記バリア積層体を備える包装製品を提供することである。
第2の実施形態の別の目的は、上記バリア積層体を備える包装製品を提供することである。
第2の実施形態は、紙基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、且つ、前記紙基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備える、バリア積層体であって、
前記バリア層が、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備えるバリアフィルムであり、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)が、1.35以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、155nm以上であり、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接する、バリア積層体である。
前記バリア層が、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備えるバリアフィルムであり、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)が、1.35以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、155nm以上であり、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接する、バリア積層体である。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記バリアコート層の硬度は、1.25GPa以下であってもよい。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記比(M/C)は、0.80以上1.35以下であってもよい。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記第1無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含んでもよい。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記バリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備え、
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置してもよい。
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置してもよい。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記第2無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含んでもよい。
第2の実施形態によるバリア積層体において、前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に前記酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備え、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接し、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接してもよい。
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接し、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接してもよい。
第2の実施形態は、前記バリア積層体を備える、包装製品である。
第2の実施形態によれば、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との密着性に優れるバリア積層体を提供できる。
第2の実施形態によれば、上記バリア積層体を備える包装製品を提供できる。
第2の実施形態によれば、上記バリア積層体を備える包装製品を提供できる。
[バリア積層体]
第2の実施形態のバリア積層体について具体的に説明する。バリア積層体は、紙基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、且つ、紙基材層とバリア層との間、及びバリア層とシーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備える。該バリア層は、第1の実施形態に示すバリアフィルムからなる。該酸変性ポリオレフィン層は、バリアフィルムが備えるバリアコート層と接する。
第2の実施形態のバリア積層体について具体的に説明する。バリア積層体は、紙基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、且つ、紙基材層とバリア層との間、及びバリア層とシーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備える。該バリア層は、第1の実施形態に示すバリアフィルムからなる。該酸変性ポリオレフィン層は、バリアフィルムが備えるバリアコート層と接する。
一実施形態において、バリア積層体は、基材層とバリア層との間、及びバリア層とシーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備える。該酸変性ポリオレフィン層は、バリアフィルムのバリアコート層と接する。該オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、第2無機酸化物蒸着層と接する。
以下の説明において、バリア積層体のことを、単に積層体とも称し、第1の実施形態の場合と同様に符号20で表すこともある。第2の実施形態の積層体20は、上述の図4~7のいずれか1つに示す層構成を有していてもよい。第2の実施形態において、図4~7の積層体20の基材層21は、紙基材層である。図4~7の層構成は、適宜組み合わせることが可能である。
<層構成の一例>
第2の実施形態による積層体の層構成の一例を以下に示す。なお、以下の一例において、左側は、積層体を包装製品に用いた際の外側を意味し、右側は内側を意味する。以下の一例において、「/」の記号は各層の境界を意味する。
・紙基材層/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化珪素蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化珪素蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
第2の実施形態による積層体の層構成の一例を以下に示す。なお、以下の一例において、左側は、積層体を包装製品に用いた際の外側を意味し、右側は内側を意味する。以下の一例において、「/」の記号は各層の境界を意味する。
・紙基材層/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/酸変性ポリオレフィン層/バリアコート層/酸化珪素蒸着膜/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着膜/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/ポリエチレン
・紙基材層/ポリエチレン/オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層/酸化アルミニウム蒸着/ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化珪素蒸着膜/バリアコート層膜/酸変性ポリオレフィン層/ポリエチレン
第2の実施形態による積層体の各層の組成、厚さ、形成方法などは、第1の実施形態における積層体の各層の組成、厚さ、形成方法などと同様であるため、説明を省略する。
第2の実施形態による積層体の特性について説明する。
第2の実施形態による積層体において、温度23℃及び湿度90%RHの環境下でJIS K7126-1:2006に準拠して測定した屈曲前の酸度透過度は、好ましくは1.0cc/m2・atm・day以下であり、より好ましくは0.5cc/m2・atm・day以下であり、更に好ましくは0.25cc/m2・atm・day以下であり、更により好ましくは0.15cc/m2・atm・day以下である。積層体の酸素透過度が上記数値範囲を満たせば、好適な酸素バリア性を有しているため、積層体を包装製品に使用した場合に、包装製品の内容物に対する悪影響を抑制できる。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層と酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度は、好ましくは4.5N/15mm以上であり、より好ましくは5.0N/15mm以上である。
バリアコート層と酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度は、その値が大きいほど好ましいが、バリアコート層と酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度は、例えば、20.0N/15mm以下であってもよい。
密着強度の測定方法は、後述する実施例において説明する。
バリアコート層と酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度は、その値が大きいほど好ましいが、バリアコート層と酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度は、例えば、20.0N/15mm以下であってもよい。
密着強度の測定方法は、後述する実施例において説明する。
第2の実施形態による積層体の厚さは、好ましくは50μm以上800μm以下であり、より好ましくは100μm以上600μm以下である。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)は、1.35以下である。これにより、後述する酸変性ポリオレフィン層との密着性を向上できる。その理由は以下の通りであると考えられる。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層は、酸変性ポリオレフィン層と接している。バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間では、結合及び/又は分子間力(特に水素結合)が生じている。ここで、バリアコート層は、金属アルコキシドの加水分解生成物と、水溶性高分子との硬化膜であるため、該金属原子は金属アルコキシド由来の原子であり、該炭素原子は水溶性高分子由来の原子である。従って、該比は、バリアコート層の形成に用いられた、金属アルコキシドの加水分解生成物と、水溶性高分子との比を間接的に意味する。
該比を1.35以下とすることにより、バリアコート層中における水溶性高分子由来の成分の量が多くなり、バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間の結合及び/又は分子間力が増加する。これにより、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度が向上すると考えられる。
また、該比を1.35以下とすることにより、水溶性高分子の割合が多くなり、バリアコート層の屈曲性を向上できる。
該比を1.35以下とすることにより、バリアコート層中における水溶性高分子由来の成分の量が多くなり、バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間の結合及び/又は分子間力が増加する。これにより、バリアコート層と、バリアコート層に接する層との層間の密着強度が向上すると考えられる。
また、該比を1.35以下とすることにより、水溶性高分子の割合が多くなり、バリアコート層の屈曲性を向上できる。
X線光電子分光法(XPS)による金属原子と炭素原子との比は、第1の実施形態の場合と同一の測定条件のナロースキャン分析によって測定できる。
上記比(M/C)は、例えば0.80以上であり、0.85以上であってもよく、0.90以上であってもよい。比(M/C)は、例えば1.35以下であり、1.15以下であってもよく、0.99以下であってもよい。比(M/C)の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、比(M/C)は、好ましくは0.80以上1.35以下であり、より好ましくは0.90以上1.15以下である。
該比を0.80以上とすることにより、金属元素と、水溶性高分子の極性基との間において、結合及び/又は分子間力を増加させることができ、その結果、バリアコート層がより緻密になり、積層体のガスバリア性を向上できる。
該比を0.80以上とすることにより、金属元素と、水溶性高分子の極性基との間において、結合及び/又は分子間力を増加させることができ、その結果、バリアコート層がより緻密になり、積層体のガスバリア性を向上できる。
第2の実施形態による積層体おいて、バリアコート層の厚さは、155nm以上である。驚くべきことに、バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との層間の密着強度を向上できる。その理由は定かではないが、バリアコート層の厚さを厚くすることにより、バリアコート層における水溶性高分子の極性基が、バリアコート層表面に露出する割合が増加し、バリアコート層における水溶性高分子の極性基と、酸変性ポリオレフィンの極性基との間の結合及び/又は分子間力が増加したためであると考えられる。また、バリアコート層の厚さを155nm以上とすることにより、積層体のガスバリア性を向上できる。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層の厚さは、断面観察により測定した値である。断面観察は、走査型電子顕微鏡を用いて行う。
走査型電子顕微鏡によるバリアコート層の厚さの具体的な測定方法を説明する。
まず、測定用サンプル(積層体等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、第1の実施形態の場合と同様に、試験片の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の厚さを測定する。
まず、測定用サンプル(積層体等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、第1の実施形態の場合と同様に、試験片の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の厚さを測定する。
バリアコート層の厚さは、例えば270nm以下であり、250nm以下であってもよく、220nm以下であってもよい。バリアコート層の厚さの範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の厚さは、好ましくは155nm以上270nm以下であり、より好ましくは155nm以上250nm以下であり、更に好ましくは155nm以上220nm以下である。
バリアコート層の厚さを270nm以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、屈曲後における積層体のガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の厚さを270nm以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、屈曲後における積層体のガスバリア性の低下を抑制できる。
第2の実施形態による積層体おいて、バリアコート層の硬度は、例えば1.25GPa以下であり、1.15GPa以下であってもよく、1.09GPa以下であってもよい。バリアコート層の硬度は、例えば0.70GPa以上であり、0.80GPa以上であってもよく、0.90GPa以上であってもよい。バリアコート層の硬度の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の硬度は、好ましくは1.25GPa以下であり、より好ましくは0.70GPa以上1.25GPa以下であり、さらに好ましくは0.80GPa以上1.15GPa以下であり、更により好ましくは0.90GPa以上1.09GPa以下である。
バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、屈曲後における積層体のガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の硬度を0.70GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、積層体のガスバリア性を向上できる。
バリアコート層の硬度を1.25GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、屈曲後における積層体のガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の硬度を0.70GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、積層体のガスバリア性を向上できる。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層の塑性変形率は、好ましくは35%以上であり、より好ましくは40%以上以下であり、更に好ましくは45%以上である。
バリアコート層の塑性変形率を35%以上とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、積層体の屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の塑性変形率を35%以上とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、積層体の屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
第2の実施形態による積層体において、バリアコート層の複合弾性率は、例えば7.5GPa以上であり、7.7GPa以上であってもよく、8.0GPa以上であってもよい。バリアコート層の複合弾性率は、例えば9.5GPa以下であり、9.2GPa以下であってもよく、9.0GPa以下であってもよい。バリアコート層の複合弾性率の範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、バリアコート層の複合弾性率は、好ましくは7.5GPa以上9.5GPa以下であり、より好ましくは7.7GPa以上9.2GPa以下であり、更に好ましくは8.0GPa以上9.0GPa以下である。
バリアコート層の複合弾性率を9.5GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、積層体の屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の複合弾性率を7.5GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、初期ガスバリア性を向上できる。
バリアコート層の複合弾性率を9.5GPa以下とすることにより、バリアコート層の屈曲性を向上でき、積層体の屈曲によるガスバリア性の低下を抑制できる。
バリアコート層の複合弾性率を7.5GPa以上とすることにより、より緻密なバリアコート層とすることができ、初期ガスバリア性を向上できる。
バリアコート層の硬度は、第1の実施形態の場合と同様に、ナノインデンテーション法によって測定する。
ナノインデンテーション法によるバリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の具体的な測定方法を説明する。
まず、測定用サンプル(積層体等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、第1の実施形態の場合と同様に、試験片のバリアコート層の断面に圧子を押し込むことにより、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を算出する。
まず、測定用サンプル(積層体等)を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備する。次いで、第1の実施形態の場合と同様に、試験片のバリアコート層の断面に圧子を押し込むことにより、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を算出する。
[包装製品]
第2の実施形態による包装製品は、第2の実施形態による積層体を備える。包装製品としては、第1の実施形態の場合と同様の紙容器及び包装袋等が挙げられる。
第2の実施形態による包装製品は、第2の実施形態による積層体を備える。包装製品としては、第1の実施形態の場合と同様の紙容器及び包装袋等が挙げられる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[例A1]
基材フィルムとして、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。該PETフィルムの蒸着層を形成する面にプラズマ前処理装置を配置した前処理区画と成膜区画を隔離した連続蒸着膜成膜装置を用いて、前処理区画において下記プラズマ条件下でプラズマ供給ノズルからプラズマを導入し、搬送速度600m/minでプラズマ前処理を施し、その後、連続搬送した成膜区画内で、プラズマ処理面上に下記条件において真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ約10nmの酸化アルミニウム蒸着膜(第1の無機酸化物蒸着層)を形成した。
(プラズマ前処理条件)
・プラズマ強度:150W・sec/m2
・プラズマ形成ガス:アルゴン1200(sccm)、酸素3000(sccm)
・磁気形成手段:1000ガウスの永久磁石
・前処理ドラム-プラズマ供給ノズル間印加電圧:340V
・前処理区画の真空度:3.8Pa
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
基材フィルムとして、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。該PETフィルムの蒸着層を形成する面にプラズマ前処理装置を配置した前処理区画と成膜区画を隔離した連続蒸着膜成膜装置を用いて、前処理区画において下記プラズマ条件下でプラズマ供給ノズルからプラズマを導入し、搬送速度600m/minでプラズマ前処理を施し、その後、連続搬送した成膜区画内で、プラズマ処理面上に下記条件において真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ約10nmの酸化アルミニウム蒸着膜(第1の無機酸化物蒸着層)を形成した。
(プラズマ前処理条件)
・プラズマ強度:150W・sec/m2
・プラズマ形成ガス:アルゴン1200(sccm)、酸素3000(sccm)
・磁気形成手段:1000ガウスの永久磁石
・前処理ドラム-プラズマ供給ノズル間印加電圧:340V
・前処理区画の真空度:3.8Pa
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
次いで、予め調製した組成Aの加水分解液(A液)に、調製した組成Bの混合液(B液)を加えて攪拌し、無色透明のバリアコート組成物を得た。B液に対するA液の固形分比(A液/B液)は、1.50/1とした。A液及びB液の組成を表1に示す。
PETフィルムの酸化アルミニウム蒸着膜上に、上記で調製したバリアコート組成物をダイレクトグラビア法によりコーティングした。その後、140℃で30秒間、加熱処理して、バリアコート層を形成し、バリアフィルムを得た。
次いで、該PETフィルムの他方の面に、プラズマ前処理装置を配置した前処理区画と成膜区画を隔離した連続蒸着膜成膜装置を用いて、前処理区画において前述のプラズマ条件下でプラズマ供給ノズルからプラズマを導入し、搬送速度600m/minでプラズマ前処理を施し、その後、連続搬送した成膜区画内で、プラズマ処理面上に真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ約10nmの酸化アルミニウム蒸着膜(第2の無機酸化物蒸着層)を形成して、バリアフィルム(層構成:「バリアコート層/第1無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第2無機酸化物蒸着層」)を得た。
本実施例のバリアフィルムを用いて、バリアコート層の珪素原子(Si)と炭素原子(C)との比(Si/C)を測定した。
具体的に、X線光電子分光法(XPS)による珪素原子と炭素原子との比を、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定した。測定結果を表2~4に示す。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
具体的に、X線光電子分光法(XPS)による珪素原子と炭素原子との比を、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定した。測定結果を表2~4に示す。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
本実施例のバリアフィルムを用いて、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を測定した。
具体的には、まず、バリアフィルムを約20mm×20mmにカットし、試験片を準備した。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填した。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出した。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の長さ方向で切断した。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となった。切断は、回転式ミクロトームを使用して実施した。次いで、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持した。次いで、10秒間かけて除荷した。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線を得た。最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。これらの平均値から、上記式(1)によりバリアコート層の硬度を算出した。また、得られた荷重-変位曲線から塑性仕事量Wplast及び最大仕事量Wtotalを算出し、上記式(2)によりバリアコート層の塑性変形率を算出した。更に、最大深さ時の接触投影面積Aの平均値から、上記式(3)によりバリアコート層の複合弾性率を測定した。算出結果を表2~4に示す。
なお、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用した。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用した。測定は、相対湿度50%、23℃の環境下にて行った。
具体的には、まず、バリアフィルムを約20mm×20mmにカットし、試験片を準備した。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填した。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出した。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の長さ方向で切断した。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となった。切断は、回転式ミクロトームを使用して実施した。次いで、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持した。次いで、10秒間かけて除荷した。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線を得た。最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。これらの平均値から、上記式(1)によりバリアコート層の硬度を算出した。また、得られた荷重-変位曲線から塑性仕事量Wplast及び最大仕事量Wtotalを算出し、上記式(2)によりバリアコート層の塑性変形率を算出した。更に、最大深さ時の接触投影面積Aの平均値から、上記式(3)によりバリアコート層の複合弾性率を測定した。算出結果を表2~4に示す。
なお、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用した。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用した。測定は、相対湿度50%、23℃の環境下にて行った。
本実施例のバリアフィルムを用いて、バリアコート層の厚さを測定した。
具体的には、まず、上記の硬度測定と同様に、試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、試験片の厚さ方向で硬化物を切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にした。次いで、ミクロトームを用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ80μm程度)を採取した。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の断面の厚さを測定した。バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。バリアコート層の厚さを表2~4に示す。
なお、走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用した。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用した。
具体的には、まず、上記の硬度測定と同様に、試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、試験片の厚さ方向で硬化物を切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にした。次いで、ミクロトームを用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ80μm程度)を採取した。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の断面の厚さを測定した。バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。バリアコート層の厚さを表2~4に示す。
なお、走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用した。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用した。
以下の例A2~A14においても、例A1と同様にして、バリアコート層の「比(Si/C)」、「硬度」及び「厚さ」を測定した。
[例A2]
A液/B液を1.25/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
A液/B液を1.25/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A3]
A液/B液を1.58/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
A液/B液を1.58/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A4]
A液/B液を1.75/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
A液/B液を1.75/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A5]
A液/B液を2.00/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
A液/B液を2.00/1にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A6]
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしたこと以外は、例A2と同様にしてバリアフィルムを作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしたこと以外は、例A2と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A7]
バリアコート組成物の乾燥温度を130℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を130℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A8]
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A9]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを150nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを150nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A10]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを155nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを155nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A11]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを200nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを200nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A12]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを270nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを270nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A13]
バリアコート組成物の乾燥温度を200℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を200℃にしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
[例A14]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを300nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを300nmにしたこと以外は、例A1と同様にしてバリアフィルムを作製した。
<<酸素透過度測定A(屈曲前)>>
例A1~A14で製造したバリアフィルムについて、酸素透過度測定装置(モダンコントロール(MOCON)社製〔機種名:オクストラン(OX-TRAN)2/21〕)を用いて、酸素供給側がバリアフィルムの基材層面となるようにセットし、23℃、90%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K7126-1:2006に準拠して、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示す。
例A1~A14で製造したバリアフィルムについて、酸素透過度測定装置(モダンコントロール(MOCON)社製〔機種名:オクストラン(OX-TRAN)2/21〕)を用いて、酸素供給側がバリアフィルムの基材層面となるようにセットし、23℃、90%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K7126-1:2006に準拠して、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示す。
<<酸素透過度測定B(屈曲後)>>
例A1~A14で製造したバリアフィルムを、直角四つ折りにした。次いで、これをアクリル板で挟み、340N/m2の圧力を30秒間かけた。これにより、開いた際十字の折り目が付いたバリアフィルムを得た。
屈曲後のバリアフィルムを上記と同等にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示す。
例A1~A14で製造したバリアフィルムを、直角四つ折りにした。次いで、これをアクリル板で挟み、340N/m2の圧力を30秒間かけた。これにより、開いた際十字の折り目が付いたバリアフィルムを得た。
屈曲後のバリアフィルムを上記と同等にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示す。
<<密着強度評価>>
例A1~A14で製造したバリアフィルムのバリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層とが接するように、バリアフィルム上に、酸変性ポリオレフィンと、ポリエチレンとを溶融共押出して、バリアフィルムと、酸変性ポリオレフィン層と、ポリエチレン層とを備える積層体を作製した。
上記積層体を15mm巾の短冊状にカットした試験片を、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、JIS Z1707:2019に準拠し、密着強度(N/15mm)を、剥離速度50mm/minで180°剥離(T字剥離法)を用いて測定した。
具体的には、まず、積層体を切り出して、図10に示すように、バリアフィルム側51と、ポリエチレン層側52とを長辺方向において15mm剥離させた短冊状の試験片50を準備した。その後、図11に示すように、バリアフィルム側51及びポリエチレン層側52とのうち既に剥離されている部分をそれぞれ、測定器のつかみ具53で把持した。つかみ具53をそれぞれ、バリアフィルム側51とポリエチレン層側52とがまだ積層されている部分の面方向に対して直交する方向において互いに逆向きに、50mm/分の速度で引っ張り、安定領域(図12参照)における引張応力Fの平均値を測定した。引っ張りを開始する際の、つかみ具53間の間隔Sは30mmとし、引っ張りを終了する際の、つかみ具53間の間隔Sは60mmとした。図12は、つかみ具53間の間隔Sに対する引張応力Fの変化を示す図である。図12に示すように、間隔Sに対する引張応力Fの変化は、第1領域R1を経て、第1領域R1よりも変化率の小さい第2領域R2に入る。第2領域R2は、安定領域とも称される。
5個の試験片50について、安定領域R2における引張応力Fの平均値を測定し、その平均値を密着強度とした。密着強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度50%とした。測定結果を表2に示す。
例A1~A14で製造したバリアフィルムのバリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層とが接するように、バリアフィルム上に、酸変性ポリオレフィンと、ポリエチレンとを溶融共押出して、バリアフィルムと、酸変性ポリオレフィン層と、ポリエチレン層とを備える積層体を作製した。
上記積層体を15mm巾の短冊状にカットした試験片を、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、JIS Z1707:2019に準拠し、密着強度(N/15mm)を、剥離速度50mm/minで180°剥離(T字剥離法)を用いて測定した。
具体的には、まず、積層体を切り出して、図10に示すように、バリアフィルム側51と、ポリエチレン層側52とを長辺方向において15mm剥離させた短冊状の試験片50を準備した。その後、図11に示すように、バリアフィルム側51及びポリエチレン層側52とのうち既に剥離されている部分をそれぞれ、測定器のつかみ具53で把持した。つかみ具53をそれぞれ、バリアフィルム側51とポリエチレン層側52とがまだ積層されている部分の面方向に対して直交する方向において互いに逆向きに、50mm/分の速度で引っ張り、安定領域(図12参照)における引張応力Fの平均値を測定した。引っ張りを開始する際の、つかみ具53間の間隔Sは30mmとし、引っ張りを終了する際の、つかみ具53間の間隔Sは60mmとした。図12は、つかみ具53間の間隔Sに対する引張応力Fの変化を示す図である。図12に示すように、間隔Sに対する引張応力Fの変化は、第1領域R1を経て、第1領域R1よりも変化率の小さい第2領域R2に入る。第2領域R2は、安定領域とも称される。
5個の試験片50について、安定領域R2における引張応力Fの平均値を測定し、その平均値を密着強度とした。密着強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度50%とした。測定結果を表2に示す。
例A13及び例A14のバリアフィルムにおいて、屈曲後の酸素透過度は、屈曲前の酸素透過度の10倍以上であった。従って、例A13及び例A14のバリアフィルムは、屈曲によって著しいガスバリア性の低下が発生した。
本発明によるバリアフィルムは、例A13及び例A14のバリアフィルムに対して、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制されている。
本発明によるバリアフィルムは、例A13及び例A14のバリアフィルムに対して、屈曲によるガスバリア性の低下が抑制されている。
<<酸素透過度測定C(耐湿熱試験後)>>
例A1及び例A14で製造したバリアフィルムを、恒温恒湿槽に投入し、60℃、90%RH雰囲気下で200時間静置にした。これにより、バリアフィルムに対して耐湿熱試験を行った。
耐湿熱試験後のバリアフィルムを上記酸素透過度測定Aと同等(23℃、90%RH雰囲気下)にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表3に示す。
例A1及び例A14で製造したバリアフィルムを、恒温恒湿槽に投入し、60℃、90%RH雰囲気下で200時間静置にした。これにより、バリアフィルムに対して耐湿熱試験を行った。
耐湿熱試験後のバリアフィルムを上記酸素透過度測定Aと同等(23℃、90%RH雰囲気下)にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表3に示す。
例A14のバリアフィルムにおいて、耐湿熱試験後の酸素透過度は、耐湿熱試験前の酸素透過度の50倍以上であった。従って、例A14のバリアフィルムは、高温高湿の環境下に長時間晒されることで、著しいガスバリア性の低下が発生した。
例A1のバリアフィルムは、例A14のバリアフィルムに対して、高温高湿の環境下に長時間晒された場合でも、ガスバリア性の低下が抑制されている。
例A1のバリアフィルムは、例A14のバリアフィルムに対して、高温高湿の環境下に長時間晒された場合でも、ガスバリア性の低下が抑制されている。
<<酸素透過度測定D(2%延伸後)>>
例A3及び例A4で製造したバリアフィルム(層構成:「バリアコート層/第1無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第2無機酸化物蒸着層」)を、バリアフィルムのMD方向が長辺方向になり、バリアフィルムのTD方向が短辺方向になるように切り出し、試験片とした。試験片の短辺の長さは100mmである。試験片の長辺は、150mmよりも長い。試験片の両側の短辺をそれぞれ、両面テープ(No.766 #40寺岡製作所製)で金尺(TZ-1341 KOKUYO製)に貼り付けた。
続いて、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、チャック間距離が150mmの時に試験片の弛みがなくなるようにチャックした。この時点の試験片の延伸率を0%とした。
長辺方向(MD方向)で試験片に荷重を加えることにより、試験片を延伸率0%の状態から延伸率2%の状態にまで延伸させた。その後、試験片への荷重を解除した。
延伸試験後のバリアフィルムを上記酸素透過度測定Aと同等(23℃、90%RH雰囲気下)にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
例A3及び例A4で製造したバリアフィルム(層構成:「バリアコート層/第1無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第2無機酸化物蒸着層」)を、バリアフィルムのMD方向が長辺方向になり、バリアフィルムのTD方向が短辺方向になるように切り出し、試験片とした。試験片の短辺の長さは100mmである。試験片の長辺は、150mmよりも長い。試験片の両側の短辺をそれぞれ、両面テープ(No.766 #40寺岡製作所製)で金尺(TZ-1341 KOKUYO製)に貼り付けた。
続いて、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、チャック間距離が150mmの時に試験片の弛みがなくなるようにチャックした。この時点の試験片の延伸率を0%とした。
長辺方向(MD方向)で試験片に荷重を加えることにより、試験片を延伸率0%の状態から延伸率2%の状態にまで延伸させた。その後、試験片への荷重を解除した。
延伸試験後のバリアフィルムを上記酸素透過度測定Aと同等(23℃、90%RH雰囲気下)にして、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
<<酸素透過度測定E(2.5%延伸後)>>
延伸率を2.5%としたこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
延伸率を2.5%としたこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
<<酸素透過度測定F(3%延伸後)>>
延伸率を3%延伸したこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
延伸率を3%延伸したこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
<<酸素透過度測定G(3.3%延伸後)>>
延伸率を3.3%延伸したこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
延伸率を3.3%延伸したこと以外は、上記酸素透過度測定Dと同様にして試験片を延伸させた後、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表4に示す。
例A4のバリアフィルムにおいて、延伸後の酸素透過度は、延伸前の酸素透過度の2倍以上であった。従って、例A4のバリアフィルムは、2%以上3.3%以下の延伸を行うことで、ガスバリア性の低下が発生した。
例A3のバリアフィルムは、例A4のバリアフィルムに対して、2%以上3.3%以下の延伸をした場合でも、ガスバリア性の低下が抑制されている。比(M/C)が0.99以下であることは、延伸に起因するバリアフィルムのガスバリア性の低下を抑制する上で有利である。
例A3のバリアフィルムは、例A4のバリアフィルムに対して、2%以上3.3%以下の延伸をした場合でも、ガスバリア性の低下が抑制されている。比(M/C)が0.99以下であることは、延伸に起因するバリアフィルムのガスバリア性の低下を抑制する上で有利である。
[例B1]
バリアコート層と、無水マレイン酸変性ポリエチレンとが接するように、例A1のバリアフィルムのバリアコート層上に、無水マレイン酸変性ポリエチレンと、ポリエチレンとを共押出した。これを介して、サンドラミネート法により紙基材を積層した。次いで、バリアフィルムの第2無機酸化物蒸着層上に、エチレン-メタクリル酸共重合体(EMAA)と、ポリエチレンとを共押出した。これにより、紙基材層(紙基材)と、接着樹脂層(ポリエチレン)と、酸変性ポリオレフィン層(無水マレイン酸変性ポリエチレン)と、バリア層(層構成:「バリアコート層/第1無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第2無機酸化物蒸着層」)と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層(EMAA)と、シーラント層(ポリエチレン)とをこの順に備える積層体を得た。積層体の厚さは400μmであった。
バリアコート層と、無水マレイン酸変性ポリエチレンとが接するように、例A1のバリアフィルムのバリアコート層上に、無水マレイン酸変性ポリエチレンと、ポリエチレンとを共押出した。これを介して、サンドラミネート法により紙基材を積層した。次いで、バリアフィルムの第2無機酸化物蒸着層上に、エチレン-メタクリル酸共重合体(EMAA)と、ポリエチレンとを共押出した。これにより、紙基材層(紙基材)と、接着樹脂層(ポリエチレン)と、酸変性ポリオレフィン層(無水マレイン酸変性ポリエチレン)と、バリア層(層構成:「バリアコート層/第1無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第2無機酸化物蒸着層」)と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層(EMAA)と、シーラント層(ポリエチレン)とをこの順に備える積層体を得た。積層体の厚さは400μmであった。
例B1の積層体を用いて、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率を測定した。
具体的には、まず、積層体を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備した。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填した。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出した。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の長さ方向で切断した。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となった。切断は、回転式ミクロトームを使用して実施した。次いで、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持した。次いで、10秒間かけて除荷した。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線を得た。最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。これらの平均値から、上記式(1)によりバリアコート層の硬度を算出した。また、得られた荷重-変位曲線から塑性仕事量Wplast及び最大仕事量Wtotalを算出し、上記式(2)によりバリアコート層の塑性変形率を算出した。更に、最大深さ時の接触投影面積Aの平均値から、上記式(3)によりバリアコート層の複合弾性率を測定した。算出結果を表5に示す。
なお、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用した。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用した。測定は、相対湿度50%、23℃の環境下にて行った。
具体的には、まず、積層体を約20mm×20mmにカットし、試験片を準備した。次いで、試験片を専用の型に入れ、型の中にエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を充填した。次いで、硬化性樹脂を硬化し、固まった硬化物を取り出した。次いで、硬化物中の試験片の中心部を通るように、硬化物を試験片の長さ方向で切断した。これにより、試験片の断面(バリアコート層の断面が露出している面であり、各層の積層方向と垂直の方向)が硬化物の表面に露出した状態となった。切断は、回転式ミクロトームを使用して実施した。次いで、圧子を、バリアコート層の断面に当て、10秒間かけて、該断面から荷重15μNまで圧子を押し込み、その状態で5秒間保持した。次いで、10秒間かけて除荷した。これにより、最大荷重Pmax、最大深さ時の接触投影面積A、及び荷重-変位曲線を得た。最大荷重Pmax、及び最大深さ時の接触投影面積Aは、バリアコート層の断面を長さ方向で5等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。これらの平均値から、上記式(1)によりバリアコート層の硬度を算出した。また、得られた荷重-変位曲線から塑性仕事量Wplast及び最大仕事量Wtotalを算出し、上記式(2)によりバリアコート層の塑性変形率を算出した。更に、最大深さ時の接触投影面積Aの平均値から、上記式(3)によりバリアコート層の複合弾性率を測定した。算出結果を表5に示す。
なお、バリアコート層の硬度、塑性変形率及び複合弾性率の測定装置としては、ナノインデンター(HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」)を使用した。ナノインデンターの圧子としては、Cube Corner圧子を使用した。測定は、相対湿度50%、23℃の環境下にて行った。
例B1の積層体を用いて、バリアコート層の厚さを測定した。
具体的には、まず、上記の硬度測定と同様に、試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、試験片の厚さ方向で硬化物を切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にした。次いで、ミクロトームを用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ80μm程度)を採取した。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の断面の厚さを測定した。バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。バリアコート層の厚さを表5に示す。
なお、走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用した。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用した。
具体的には、まず、上記の硬度測定と同様に、試験片を硬化性樹脂中で硬化し、硬化物中の試験片の中心部を通るように、試験片の厚さ方向で硬化物を切断し、試験片の断面を硬化物の表面に露出した状態にした。次いで、ミクロトームを用いて、この硬化物の表面から超薄切片(厚さ80μm程度)を採取した。この超薄切片において露出したバリアコート層の断面を走査型電子顕微鏡により観察し、バリアコート層の断面の厚さを測定した。バリアコート層の厚さは、バリアコート層の断面を長さ方向で10等分したときの各部分の中央を測定した平均値とする。バリアコート層の厚さを表5に示す。
なお、走査型電子顕微鏡としては、(株)日立ハイテク社製のSU8000を使用した。ミクロトームとしては、ライカ マイクロシステムズ(株)社製のウルトラミクロトーム EM UC7を使用した。
また、例B1に使用したバリアフィルム(例A1のバリアフィルム)を用いて、バリアコート層の珪素原子(Si)と炭素原子(C)との比(Si/C)を測定した。
具体的に、X線光電子分光法(XPS)による珪素原子と炭素原子との比を、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定した。測定結果を表5に示す。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
具体的に、X線光電子分光法(XPS)による珪素原子と炭素原子との比を、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定した。測定結果を表5に示す。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:AlKα(単色化X線、hν=1486.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar+
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:20秒+20秒+20秒+20秒(トータル80秒)で実施し、スペクトルを採取
以下の例B2~B17においても、例B1と同様にして、バリアコート層の「比(Si/C)」、「硬度」及び「厚さ」を測定した。
[例B2]
A液/B液を1.25/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
A液/B液を1.25/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B3]
A液/B液を1.58/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
A液/B液を1.58/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B4]
A液/B液を1.75/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
A液/B液を1.75/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B5]
バリアコート組成物の乾燥温度を130℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を130℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B6]
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B2と同様にして積層体を作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B2と同様にして積層体を作製した。
[例B7]
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を180℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B8]
バリアコート組成物の乾燥温度を200℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
バリアコート組成物の乾燥温度を200℃にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B9]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを155nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを155nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B10]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを200nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを200nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B11]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを270nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを270nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B12]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを300nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを300nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B13]
例B1と同様にしてバリアフィルムを作成した。
次いで、上記バリアフィルムの第2無機酸化物蒸着層上に、EMAAと、ポリエチレンとを共押出した。これを介して、サンドラミネート法により紙基材を積層した。次いで、バリアフィルムのバリアコート層上に、無水マレイン酸変性ポリエチレンと、ポリエチレンとを共押出した。これにより、紙基材層(紙基材)と、接着樹脂層(ポリエチレン)と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層(EMAA)と、バリア層(層構成:「第2無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第1無機酸化物蒸着層/バリアコート層」)と、酸変性ポリポリオレフィン層(無水マレイン酸変性ポリエチレン)と、シーラント層(ポリエチレン)とをこの順に備える積層体を得た。
例B1と同様にしてバリアフィルムを作成した。
次いで、上記バリアフィルムの第2無機酸化物蒸着層上に、EMAAと、ポリエチレンとを共押出した。これを介して、サンドラミネート法により紙基材を積層した。次いで、バリアフィルムのバリアコート層上に、無水マレイン酸変性ポリエチレンと、ポリエチレンとを共押出した。これにより、紙基材層(紙基材)と、接着樹脂層(ポリエチレン)と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層(EMAA)と、バリア層(層構成:「第2無機酸化物蒸着層/基材フィルム/第1無機酸化物蒸着層/バリアコート層」)と、酸変性ポリポリオレフィン層(無水マレイン酸変性ポリエチレン)と、シーラント層(ポリエチレン)とをこの順に備える積層体を得た。
[例B14]
第1無機酸化物蒸着層として酸化珪素蒸着膜を形成してバリアフィルムを作製したこと以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
第1無機酸化物蒸着層として酸化珪素蒸着膜を形成してバリアフィルムを作製したこと以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B15]
第1無機酸化物蒸着層として酸化珪素蒸着膜を形成してバリアフィルムを作製したこと以外は、例B13と同様にして積層体を作製した。
第1無機酸化物蒸着層として酸化珪素蒸着膜を形成してバリアフィルムを作製したこと以外は、例B13と同様にして積層体を作製した。
[例B16]
A液/B液を2.00/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
A液/B液を2.00/1にしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
[例B17]
乾燥状態のバリアコート層の厚さを150nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
乾燥状態のバリアコート層の厚さを150nmにしてバリアフィルムを作製した以外は、例B1と同様にして積層体を作製した。
<<酸素透過度測定>>
例B1~B17で製造した積層体について、酸素透過度測定装置(モダンコントロール(MOCON)社製〔機種名:オクストラン(OX-TRAN)2/21〕)を用いて、酸素供給側がバリアフィルムの紙基材層面となるようにセットし、23℃、90%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K7126-1:2006に準拠して、屈曲前の酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表5に示す。
例B1~B17で製造した積層体について、酸素透過度測定装置(モダンコントロール(MOCON)社製〔機種名:オクストラン(OX-TRAN)2/21〕)を用いて、酸素供給側がバリアフィルムの紙基材層面となるようにセットし、23℃、90%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K7126-1:2006に準拠して、屈曲前の酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表5に示す。
<<密着強度A評価>>
例B1~B17で製造した積層体を15mm巾の短冊状にカットした試験片を、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、JIS Z1707:2019に準拠し、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度(N/15mm)を、剥離速度50mm/minで180°剥離(T字剥離法)を用いて測定した。
具体的には、まず、積層体を切り出して、図10に示すように、バリアコート層側51と、酸変性ポリオレフィン層側52とを長辺方向において15mm剥離させた短冊状の試験片50を準備した。その後、図11に示すように、バリアコート層側51及び酸変性ポリオレフィン層側52とのうち既に剥離されている部分をそれぞれ、測定器のつかみ具53で把持した。つかみ具53をそれぞれ、バリアコート層側51と酸変性ポリオレフィン層側52とがまだ積層されている部分の面方向に対して直交する方向において互いに逆向きに、50mm/分の速度で引っ張り、安定領域(図12参照)における引張応力Fの平均値を測定した。引っ張りを開始する際の、つかみ具53間の間隔Sは30mmとし、引っ張りを終了する際の、つかみ具53間の間隔Sは60mmとした。図12は、つかみ具53間の間隔Sに対する引張応力Fの変化を示す図である。図12に示すように、間隔Sに対する引張応力Fの変化は、第1領域R1を経て、第1領域R1よりも変化率の小さい第2領域R2に入る。第2領域R2は、安定領域とも称される。
5個の試験片50について、安定領域R2における引張応力Fの平均値を測定し、その平均値をラミネート強度とした。ラミネート強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度50%とした。測定結果を表5に示す。
例B1~B17で製造した積層体を15mm巾の短冊状にカットした試験片を、引張試験機((株)オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機)を用いて、JIS Z1707:2019に準拠し、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層との間の密着強度(N/15mm)を、剥離速度50mm/minで180°剥離(T字剥離法)を用いて測定した。
具体的には、まず、積層体を切り出して、図10に示すように、バリアコート層側51と、酸変性ポリオレフィン層側52とを長辺方向において15mm剥離させた短冊状の試験片50を準備した。その後、図11に示すように、バリアコート層側51及び酸変性ポリオレフィン層側52とのうち既に剥離されている部分をそれぞれ、測定器のつかみ具53で把持した。つかみ具53をそれぞれ、バリアコート層側51と酸変性ポリオレフィン層側52とがまだ積層されている部分の面方向に対して直交する方向において互いに逆向きに、50mm/分の速度で引っ張り、安定領域(図12参照)における引張応力Fの平均値を測定した。引っ張りを開始する際の、つかみ具53間の間隔Sは30mmとし、引っ張りを終了する際の、つかみ具53間の間隔Sは60mmとした。図12は、つかみ具53間の間隔Sに対する引張応力Fの変化を示す図である。図12に示すように、間隔Sに対する引張応力Fの変化は、第1領域R1を経て、第1領域R1よりも変化率の小さい第2領域R2に入る。第2領域R2は、安定領域とも称される。
5個の試験片50について、安定領域R2における引張応力Fの平均値を測定し、その平均値をラミネート強度とした。ラミネート強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度50%とした。測定結果を表5に示す。
<<密着強度B評価>>
上記密着強度Aと同様にして、例B1~B17で製造した積層体における第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層との間の密着強度を測定した。例B1~B17の積層体において、第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層とが剥離する前に、層内で凝集破壊が生じた。なお、層内の凝集破壊は、全て15N以上の引張応力Fを加えたときに生じた。
上記密着強度Aと同様にして、例B1~B17で製造した積層体における第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層との間の密着強度を測定した。例B1~B17の積層体において、第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層とが剥離する前に、層内で凝集破壊が生じた。なお、層内の凝集破壊は、全て15N以上の引張応力Fを加えたときに生じた。
本発明による積層体は、良好なガスバリア性を有する。
本発明による積層体は、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層と間の密着強度(密着強度A)が、例B16及びB17の積層体の密着強度Aよりも優れている。
本発明による積層体は、第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層とが剥離する前に、層内で凝集破壊が生じたため、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層と間の密着性が優れている。
本発明による積層体は、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層と間の密着強度(密着強度A)が、例B16及びB17の積層体の密着強度Aよりも優れている。
本発明による積層体は、第2無機酸化物蒸着層と、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層とが剥離する前に、層内で凝集破壊が生じたため、バリアコート層と、酸変性ポリオレフィン層と間の密着性が優れている。
10:バリアフィルム
11:基材フィルム
12:第1無機酸化物蒸着層
13:バリアコート層
14:第2無機酸化物蒸着層
20:積層体、バリア積層体
21:基材
22:バリア層
23:シーラント層
24:酸変性ポリオレフィン層
25:オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層
30:紙容器
31:胴部
32:底部
33:上部
34:傾斜板
35:折込部
36:のりしろ
40:包装袋
50:試験片
51:バリアフィルム側、バリアコート層側
52:ポリエチレン層側、酸変性ポリオレフィン層側
53:つかみ具
11:基材フィルム
12:第1無機酸化物蒸着層
13:バリアコート層
14:第2無機酸化物蒸着層
20:積層体、バリア積層体
21:基材
22:バリア層
23:シーラント層
24:酸変性ポリオレフィン層
25:オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層
30:紙容器
31:胴部
32:底部
33:上部
34:傾斜板
35:折込部
36:のりしろ
40:包装袋
50:試験片
51:バリアフィルム側、バリアコート層側
52:ポリエチレン層側、酸変性ポリオレフィン層側
53:つかみ具
Claims (21)
- 基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備える、バリアフィルムであって、
前記バリアコート層が前記バリアフィルムの表面を構成し、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下である、バリアフィルム。 - 前記バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)が、0.80以上1.35以下である、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層の塑性変形率が、35%以上である、請求項1又は2に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層の厚さが、155nm以上270nm以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層の硬度が、0.70GPa以上1.25GPa以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 前記第1無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備え、
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置する、請求項1~6のいずれか一項に記載のバリアフィルム。 - 前記第2無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含む、請求項7に記載のバリアフィルム。
- 基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備える、積層体であって、
前記バリア層が、請求項1~8のいずれか一項に記載のバリアフィルムから構成される、積層体。 - 前記積層体は、前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備え、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接する、請求項9に記載の積層体。 - 前記バリア層が、請求項7又は8に記載のバリアフィルムから構成され、
前記基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に前記酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備え、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接する、請求項10に記載の積層体。 - 請求項9~11のいずれか一項に記載の積層体を備える、包装製品。
- バリアフィルムの製造方法であって、
前記バリアフィルムが、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備え、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、270nm以下であり、
ガスバリア性組成物を含むバリアコート液を前記第1無機酸化物蒸着層の上に塗布し、130℃以上200℃未満で加熱乾燥することにより、前記バリアコート層を形成する工程を有する、バリアフィルムの製造方法。 - 紙基材層と、バリア層と、シーラント層とをこの順に備え、且つ、前記紙基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に酸変性ポリオレフィン層を備える、バリア積層体であって、
前記バリア層が、基材フィルムと、第1無機酸化物蒸着層と、バリアコート層とをこの順に備えるバリアフィルムであり、
前記バリアコート層が、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜であり、
前記バリアコート層の表面をX線光電子分光法(XPS)により測定したときに、金属原子(M)と炭素原子(C)との比(M/C)が、1.35以下であり、
前記バリアコート層の厚さが、155nm以上であり、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接する、バリア積層体。 - 前記バリアコート層の硬度が、1.25GPa以下である、請求項14に記載のバリア積層体。
- 前記比(M/C)が、0.80以上1.35以下である、請求項14又は15に記載のバリア積層体。
- 前記第1無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含む、請求項14~16のいずれか一項に記載のバリア積層体。
- 前記バリアフィルムは、第2無機酸化物蒸着層を更に備え、
前記基材フィルムは、前記第1無機酸化物蒸着層と、前記第2無機酸化物蒸着層との間に位置する、請求項14~17のいずれか一項に記載のバリア積層体。 - 前記第2無機酸化物蒸着層は、酸化アルミニウム蒸着膜又は酸化珪素蒸着膜を含む、請求項18に記載のバリア積層体。
- 前記紙基材層と前記バリア層との間、及び前記バリア層と前記シーラント層との間のいずれか一方の間に前記酸変性ポリオレフィン層を備え、且つ、他方の間にオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層を備え、
前記酸変性ポリオレフィン層は、前記バリアコート層と接し、
前記オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体層は、前記第2無機酸化物蒸着層と接する、請求項18又は19に記載のバリア積層体。 - 請求項14~20のいずれか一項に記載のバリア積層体を備える、包装製品。
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