JP4380121B2 - Oxygen gas barrier film and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素ガスバリア性フィルム及びその製造方法、特に包装用、さらには食品包装用フィルムとして好適な酸素ガスバリア性フィルム及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、燃焼したときに塩化水素ガスを発生せずに、高湿度下での酸素ガスバリア性、シーラント接着性に優れた酸素ガスバリア性フィルム及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、飲食品、医薬品、化学薬品、日用雑貨品等の種々の物品を充填包装する包装用材料として各種樹脂フィルムが用いられており、例えばポリプロピレンフィルムは加工性、透明性、耐熱性など優れた特性を有しており、汎用されている。しかしながら、食品、医薬品など酸素によってその品質が劣化する物品の包装用材料には、これら被包装物の品質を保護・保存するために高い酸素ガスバリア性（酸素遮断性）が要求されており、十分な酸素ガスバリア性を有していないポリプロピレンフィルムでは適用が難しい。
【０００３】
そこで、酸素ガスバリア性を付与する手段として、酸素ガスバリア性を有する材料をコーティングすることが行われている。その一つとして、ポリ塩化ビニリテン系樹脂（以下「ＰＶＤＣ」と略記することがある。）をフィルムにコーティングしたＰＶＤＣコートフィルムがあり、吸湿性がほとんどなく、高湿度下でも良好な酸素ガスバリア性を有することから、現在大量に使用されている。
【０００４】
しかしながら、ＰＶＤＣコートフィルムは塩素を含有することから、燃焼により、有毒な塩化水素ガス、ダイオキシンを発生し、地球環境を汚染する点で問題になってきた。そこで、塩素を使わない素材による酸素ガスバリア性フィルムが強く要望されており、開発検討がなされている。
【０００５】
そのような酸素ガスバリア性が高い素材としては、ポリビニルアルコール樹脂（以下「ＰＶＡ」と略記することがある。）、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（以下「ＥＶＯＨ」と略記することがある。）がよく知られている。このような樹脂をコートしたフィルムは、低湿度下では非常に優れた酸素ガスバリア性を示すが、吸湿性が大きいため、相対湿度が上昇するにつれ酸素ガスバリア性が低下し、実用性に乏しいと考えられていた。
【０００６】
また、特開平３−３０９４４号公報には「ＰＶＡ系樹脂のコーティング液に膨潤性を有するコロイド性合水層状ケイ酸塩化合物を添加する方法」が、特許２７８９７０５号公報には「膨潤性を有するコロイド性含水層状ケイ酸塩化合物及び分子内にシリル基を有する化合物の少なくとも一種により変性されたポリビニルアルコール」が開示されている。しかしながら、これらを用いたフィルムは、いずれも高湿下での酸素ガスバリア性は優れているが、コスト高になる問題がある。
【０００７】
従って、現状では、高湿度下での酸素ガスバリア性が十分でないことや、高コストであることから、ＰＶＤＣコートフィルムを代替できる実用的なフィルムはまだ得られていないのが現状である。また、これらのフィルムは、包装袋にするためにシーラントとラミネートされて使用されるが、そのシーラントとの接着性も十分でないことも問題になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはこれらの現状を踏まえ、ＰＶＤＣコート二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムの代替として、容易に入手可能な素材としてＰＶＡを選択し、ＰＶＡの問題点である、高湿度下での酸素ガスバリア性とシーラント接着性を改良することについて鋭意検討した結果、二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムを基材フィルムとし特定のポリビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂とを用いて、高湿度下での酸素ガスバリア性とシーラント接着性を大きく改善できることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明は、安価で、かつ、高湿度下での酸素ガスバリア性とシーラント接着性が良好な酸素ガスバリア性フィルム、及び、容易に入手可能な素材から低コストで優れた酸素ガスバリア性を有するフィルムを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の酸素ガスバリア性フィルムは、二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、接着剤層を介して、重合度２００〜２６００、鹸化度９０．０〜９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）とポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）とを、混合重量比が（Ａ）／（Ｂ）＝９７．０／３．０〜９９．５／０．５となるように混合したポリビニルアルコール系樹脂層が積層されてなり、ポリビニルアルコール系樹脂層の結晶化度パラメータがＣＰ（Ｍ//）⊥＝０．８以上で、かつ相対湿度８５％の雰囲気下での酸素透過度が３００ミリリットル／ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、結晶化度パラメータとは、赤外偏光ＡＴＲ法（全反射測定法）における偏光ＡＴＲスペクトルによって得られた結晶化度パラメータ（ＣＰ（Ｍ//）⊥）であって、具体的にはこの結晶化度パラメータは、ポリビニルアルコール系樹脂の吸収帯を利用したもので、１０９５ｃｍ−１付近の吸収強度に対する１１４０ｃｍ−１付近の吸収強度の比を意味する。
【００１４】
また、この場合、ポリビニルアルコール系樹脂層の層厚みを１．２μｍ以下とすることができる。
【００１５】
さらにまた、この場合、接着剤層を、酸変性ポリオレフィンからなる層とすることができる。
【００１６】
上記の構成からなる本発明の酸素ガスバリア性フィルムは、容易に入手することができる素材から得られ、かつ、高湿度下での酸素ガスバリア性とシーラント接着性が良好である。
【００１７】
また、本発明の酸素ガスバリア性フィルムの製造方法は、少なくとも一方の面に接着剤層が積層された未延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムを一方向に延伸した後、該接着剤層の表面に重合度２００〜２６００、鹸化度９０．０〜９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）とポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）とを、混合重量比が（Ａ）／（Ｂ）＝９７．０／３．０〜９９．５／０．５となるように混合したポリビニルアルコール系樹脂層を形成し、次いで前記延伸方向と直角方向に延伸することを特徴とする。
【００１８】
上記の構成からなる本発明の酸素ガスバリア性フィルムの製造方法は、容易に入手可能な素材から低コストで優れた酸素ガスバリア性を有するフィルムを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の酸素ガスバリア性フィルム及びその製造法の実施の形態を説明する。
【００２０】
本発明で用いる二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムは、公知の二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムであり、その原料、混合比率などは特に限定されない。例えば、ポリプロピレンホモポリマー（プロピレン単独重合体）、ポリプロピレンを主成分としてエチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等のα−オレフィンから選ばれる１種又は２種以上とのランダム共重合体やブロック共重合体等、或いはこれらの重合体を二種以上混合した混合体によるものであってもよい。また、物性改質を目的として酸化防止剤、帯電防止剤、可塑剤等、公知の添加剤が添加されていてもよく、例えば石油樹脂やテルペン樹脂などが添加されていてもよい。
【００２１】
また、本発明で用いる二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムは、機械強度、透明性等、所望の目的に応じて任意の膜厚のものを使用することができる。特に限定されないが、通常は１０〜２５０μｍであることが推奨され、包装材料として用いる場合は１５〜６０μｍであることが望ましい。
【００２２】
また、本発明で用いる二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムは、単層フィルムであってもよく、或いは二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムを含む複数の樹脂フィルムが積層された積層型フィルムであってもよい。積層型フィルムとする場合の積層体の種類、積層数、積層方法等は特に限定されず、目的に応じて公知の方法から任意に選択することができる。
【００２３】
本発明の酸素ガスバリア性フィルムにおいては、このような二軸延伸プロピレン系樹脂フィルムの少なくとも一方の面にポリビニルアルコール系樹脂を積層するのに、接着剤層を介することが必要である。接着剤層がないと、二軸延伸プロピレン系樹脂フィルム層とポリビニルアルコール系樹脂層との接着力が弱くなってしまう。
【００２４】
このような接着剤層は、二軸延伸プロピレン系樹脂フィルムとポリビニルアルコール系樹脂層を接着するものであればよいが、酸変性ポリオレフィンを含むものが好ましい。例えば、ポリオレフィン系重合体を（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸などの不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィンを含むものが推奨され、特に０．０１〜５モル％のマレイン酸又は無水マレイン酸をオレフィン重合体にグラフト共重合させたグラフト共重合体を含むものを好適に用いることができる。
【００２５】
また、接着剤層の厚みは特に限定されないが、接着性、コストの観点からも接着剤層の厚みは０．５〜５μｍとすることが望ましい。また、接着剤層には目的に応じて帯電防止剤等の任意の添加剤が添加されていてもよい。
【００２６】
本発明においては、前記の二軸延伸プロピレン系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、接着剤層を介し、重合度２００〜２６００、鹸化度９０．０〜９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）とポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）とを混合したポリビニルアルコール系樹脂層が積層されている。ポリビニルアルコール系樹脂層は、（Ａ）のポリビニルアルコール系樹脂のみでは、シーラント接着性が不十分であり、（Ｂ）のポリアクリル酸系樹脂のみでは、高湿下での酸素ガスバリア性が不十分である。この場合、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）とポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）の混合重量比は、（Ａ）／（Ｂ）＝９０．０／１０．０〜９９．５／０．５であるのが好ましい。
【００２７】
本発明で用いるポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の重合度と鹸化度は、目的とする酸素ガスバリア性フィルムの特性、特に、酸素ガスバリア性及びフィルム製造時のＰＶＡ水溶液の粘度及びコート後のコート層の延伸性から定めることができる。延伸性については、重合度の高い方が結晶化速度が遅く、延伸性が良好である。しかし、重合度が高すぎると、水溶液粘度が高くゲル化しやすいことから、コーティングすることが困難となる。従って、重合度はコート層の延伸性の点から２００以上であり、コーティングの作業性から２６００以下であることが必要であり、好ましくは５００〜２０００である。鹸化度については、９０．０％未満では高湿度下での必要な酸素ガスバリア性が得られず、９９．７％を越えると水溶液の調整が困難で、ゲル化しやすく、工業生産には向かない。従って、鹸化度は９０．０〜９９．７％であることが必要であり、好ましくは９３．０〜９９．０％である。
【００２８】
一方、本発明で用いるポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）は、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）との混和性が良いものが好ましく、直接アクリル酸を重合させたり、ポリアクリル酸メチルをアルコール性アルカリで加水分解させるなど、公知の方法により製造することができる。
【００２９】
本発明におけるポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）とポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）とを混合したポリビニルアルコール系樹脂層において、偏向ＡＴＲスペクトルによって得られる結晶化度パラメータＣＰ（Ｍ//）⊥が０．８以上であることが好ましい。ＣＰ（Ｍ//）⊥の値が０．８以上であれば、高湿度下であっても優れた酸素ガスバリア性を発揮することができる。
【００３０】
本発明において結晶化度パラメータは、酸素ガスバリア性フィルムのポリビニルアルコール系樹脂層を赤外偏光ＡＴＲ法（全反射測定法）によって測定した値であり、詳細には赤外偏光ＡＴＲ法における偏光ＡＴＲスペクトルによって得られた結晶化度パラメータ（ＣＰ（Ｍ//）⊥）である。なお、ｌＲスペクトルによってポリビニルアルコール系樹脂層の結晶化度を評価する場合、通常１１４０ｃｍ−１付近の吸収強度で評価するが、赤外偏光ＡＴＲ法によるスペクトル吸収強度は、試料の測定面積、厚み及び表面状態の影響を強く受けるため、他の吸収強度との相対強度によって評価することが好ましい。そこで、本発明における結晶化度パラメータは、１１４０ｃｍ−１付近の吸収強度と１０９５ｃｍ−１付近の吸収強度との相対強度とした。結晶化度パラメータＣＰ（Ｍ//）⊥は高いほど、より優れた酸素ガスバリア性が得られるため、好ましくは１．０以上、より好ましくは１．２以上、最も好ましくは１．９以上である。
【００３１】
ポリビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂の混合物の積層方法としては、特にコーティング法が好ましい。コーティングの方法は限定するものではないが、使用するコーティング液の塗布量と粘度により、最適な方法を選択すればよく、例えばリバースロールコーティング法、ロールナイフコーティング法、ダイコーティング法などを採用することができる。
【００３２】
コーティング時の乾燥、熱処理の条件は塗布厚み、装置の設定条件にもよるが、乾燥工程を設けずに直ちに直角方向の延伸工程に送入し、延伸工程の予熱ゾーンあるいは延伸ゾーンで乾燥させることが好ましい。このような場合、通常８０〜１７０℃程度で行う。なお、必要であれば、ポリビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂の混合物からなるポリビニルアルコール系樹脂層を形成させる前にポリプロピレン系樹脂フィルムにコロナ放電処理、その他の表面活性化処理や公知のアンカー処理剤を用いてアンカー処理を施してもよい。また、ポリビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂の混合物層中に静電防止剤や滑り剤、アンチブロッキング剤などの公知の無機、有機の各種添加剤を加えることは本発明の目的を阻害しない限り任意である。
【００３３】
ポリビニルアルコール系樹脂層の厚みは、二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムの厚み及び必要とする酸素ガスバリア性によって異なるが、酸素ガスバリア性を発揮させる最小限の厚みがよく、通常は乾燥厚みで１．２μｍ以下であることが、透明性、取り扱い性、経済性の点で好ましい。
【００３４】
本発明の酸素ガスバリア性フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂の混合物からなるポリビニルアルコール系樹脂層の上にシーラントと呼ぶヒートシール性樹脂層を形成して包装材料として使用することが好ましい。ヒートシール性樹脂層の形成は、通常押出しラミネート法あるいはドライラミネート法によりなされる。
【００３５】
ヒートシール性樹脂層を形成する熱可塑性重合体としては、シーラント接着性が十分に発現できるものであればよく、高密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、線状低密度ポリエチレン樹脂などのポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−αオレフィンランダム共重合体、アイオノマー樹脂などを使用できる。通常、ヒートシール性樹脂層を形成する樹脂も塩素含有樹脂でないものが、焼却処理時の環境問題の点から好ましい。
【００３６】
本発明により、安価でかつ、高湿度下での酸素ガスバリア性、シーラント接着性が優れ、さらに焼却排ガス中にダイオキシン、塩化水素ガスを含まず、近年問題とされている環境保全に対して有効であるフィルムを提供できる。
【００３７】
そして、本発明の酸素ガスバリア性フィルムは高湿度下でも優れた酸素ガスバリア性を有し、また、優れたシーラント接着性を有するので、その特性を生かして種々の分野に用いることができ、特に、包装用の分野、例えば食品包装用フィルム等に好適に用いることができる。
【００３８】
【実施例】
次に本発明を以下の実施例、比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお液中の濃度表示は、特に断らない限り重量基準であり、特性値評価は以下の方法により行った。
【００３９】
（１）酸素透過度
酸素透過度は、モダンコントロール社製「ＭＯＣＯＮ ＯＸ−ＴＲＡＮ２／２０」を使用し、２３℃、相対湿度８５％にコントロールした雰囲気下、測定時間は３０分で実施した。酸素透過度の単位は、ミリリットル／ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａで示した。
【００４０】
（２）ラミネート強度（シーラント接着性）
ラミネート強度は、１５ｍｍ幅のラミネートフィルムを常温で９０度剥離したときの強度で示した。
【００４１】
（３）結晶化度パラメータ
Ｂｉｏ−Ｒａｄ社製ＦＴ−ＩＲ（ＦＴＳ−６０Ａ／８９６）にＡＴＲ測定用付属装置（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社製）、偏光子、及び対称形のエッジを有するＩｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ（Ｇｅ、入射角４５度、厚さ２ｍｍ×長さ５０ｍｍ×幅２０ｍｍ）を取り付けたＡＴＲ装置を用いて赤外偏光ＡＴＲ法によって各試験片（長さ４５ｍｍ×幅１７ｍｍ）の結晶化度を測定した。
【００４２】
なお、Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔの中央部（幅１２ｍｍ）のみに赤外光が入射するように端部の赤外光を遮断した。
【００４３】
試験片は、長さ方向をフィルムの幅方向（流れ方向に対し直角方向）にとり、ポリビニルアルコール系樹脂層を該Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔに密着させて、試験片の反射面に対し垂直偏光の光を照射して測定した。得られたスペクトルをＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｍ//）⊥とする。
【００４４】
得られた偏光ＡＴＲスペクトルにおいて、１１４０ｃｍ−１付近の吸収と１０９５ｃｍ−１付近の吸収の吸光度を求める。このとき、偏光ＡＴＲスペクトルの１１４０ｃｍ−１付近のピークの高波数側の谷部と１０９５ｃｍ−１付近のピークの低波数側の谷部の二点を結んだ線をべースラインとし、ベースラインから吸収帯のピークまでの高さをポリビニルアルコール系樹脂層吸収帯の吸光度とする。１１４０ｃｍ−１付近のピークの吸光度をＡ１１４０、１０９５ｃｍ−１付近のピークの吸光度をＡ１０９５とする。明確なピークが観察されない場合は、１１４０ｃｍ−１、１０９５ｃｍ−１の位置での吸光度をＡ１１４０、Ａ１０９５とした。
【００４５】
Ｓｐｅｃｔｒｕｍ（Ｍ//）⊥のスペクトルに対し、Ａ１０９５に対するＡ１１４０の比（Ａ１１４０／Ａ１０９５）を求めた。この値を結晶化度パラメータとし、ＣＰ（Ｍ//）⊥で示す。
【００４６】
（実施例１）
（コート液の調製）
イソプロピルアルコール７％を含有する水溶液９００ｇを攪拌しながら、その水溶液にポリビニルアルコール系樹脂（鹸化度９８．５モル％、重合度１０００）の粉末９７ｇを徐々に投入した。約８０℃に加熱し完全に溶解させた後、４０℃まで冷却した。その後、ポリアクリル酸系樹脂を固形分で３ｇ添加した。
【００４７】
（フィルムヘのコーティングと評価）
二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムを形成するための基層としてポリプロピレン系樹脂９７重量％に極性基を実質的に含まない石油樹脂（エスコレッツＥ５３００：トーエネックス社製）３重量％を混合した樹脂からなる層、接着剤層としては酸変性ポリオレフィンを使用した。これらを基層／接着剤層＝１９／１（重量比）の割合で樹脂温度２６０℃になるように２層状態でＴダイから共押出しして、温度２５℃のキャスティングロールにてキャスティング後、縦方向に４倍延伸し、厚み１８０μｍのフィルムを得た。
次に、得られた積層フィルムの接着剤層面上にリバースロールコーティング法にて前記コート液を塗布後、横方向に９倍延伸し、二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムの表面に接着剤層を介して厚み１．１μｍのポリビニルアルコール系樹脂層を形成した。得られた酸素ガスバリア性フィルムの酸素透過度、結晶化度パラメータを測定した。
【００４８】
次に、このフィルムのコート面側に、ポリエーテル系ポリウレタン接着剤（東洋モートン製：商品名＝アドコート）を３ｇ／ｍ２塗布した後、無延伸ポリプロピレンフィルム（厚み２０μｍ、東洋紡績社製：Ｐ１１２８）のコロナ放電処理面と張り合わせ、４０℃で７２時間エージングを行い、ラミネートフィルムを得た。このラミネートフィルムにつき、ラミネート強度を評価した。
【００４９】
（参考例１）
ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）を９０重量％、ポリアクリル酸系樹脂（Ｂ）を１０重量％とした以外は、実施例１と同様の方法で酸素ガスバリア性フィルム及びラミネートフィルムを作製し評価を行った。
【００５０】
（実施例２）
ビニルアルコール系樹脂とポリアクリル酸系樹脂の厚みを０．７μｍになるようにコーティングした以外は、実施例１と同様の方法で酸素ガスバリア性フィルム及びラミネートフィルムを作製し評価を行った。
【００５１】
（比較例１）
接着剤層を基層に積層せず、基層だけのフィルムに直接前記コート液をコーティングした以外は、実施例１と同様の方法で酸素ガスバリア性フィルム及びラミネートフィルムを作製し、評価を行った。
【００５２】
（比較例２）
コート層を、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）（鹸化度９８．５モル％、重合度１０００）のみで調整したコート液をを用い、厚みを０．７μｍにした以外は、実施例１と同様の方法で酸素ガスバリア性フィルム及びラミネートフィルムを作製し、評価を行った。
【００５３】
（比較例３）
厚み２０μｍの二軸延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムのコロナ放電処理面にアンカー処理剤として、イソシアネート系接着剤を乾燥後コート量で１ｇ／ｍ２となるようにグラビアコートした。アンカー層上に、実施例１と同じポリビニルアルコール系樹脂コート液をグラビアコートし、１４０℃で乾燥した。
【００５４】
次に、このフィルムのコート面側に、ポリエーテル系ポリウレタン接着剤（東洋モートン製：商品名＝アドコート）を３ｇ／ｍ２塗布した後、無延伸ポリプロピレンフィルム（厚み２０μｍ、東洋紡績社製：Ｐ１１２８）のコロナ放電処理面と張り合わせ、４０℃で７２時間エージングを行い、ラミネートフィルムを得た。このラミネートフィルムにつき、ラミネート強度を評価した。
【００５５】
表１に上記の実施例、比較例でのコート組成、評価結果を示した。
【表１】
【発明の効果】
本発明の酸素ガスバリア性フィルムによれば、容易に入手することができる素材から得られ、高湿度下での酸素ガスバリア性、シーラント接着性に優れており、極めて実用的である。
【００５７】
本発明の酸素ガスバリア性フィルムの製造方法によれば、容易に入手可能な素材から低コストで優れた高湿度下での酸素ガスバリア性、シーラント接着性を有するフィルムを製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxygen gas barrier film and a method for producing the same, and more particularly to an oxygen gas barrier film suitable for packaging and further as a food packaging film and a method for producing the same, and more particularly, generates hydrogen chloride gas when burned. In particular, the present invention relates to an oxygen gas barrier film excellent in oxygen gas barrier property and sealant adhesion under high humidity, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various resin films have been used as packaging materials for filling and packaging various articles such as foods and drinks, pharmaceuticals, chemicals, daily goods, etc. For example, polypropylene film has processability, transparency, heat resistance, etc. It has excellent characteristics and is widely used. However, packaging materials for products such as foods and pharmaceuticals whose quality deteriorates due to oxygen are required to have high oxygen gas barrier properties (oxygen barrier properties) in order to protect and preserve the quality of these packages. It is difficult to apply to a polypropylene film having no oxygen gas barrier property.
[0003]
Therefore, as a means for imparting oxygen gas barrier properties, coating with a material having oxygen gas barrier properties is performed. As one of them, there is a PVDC coat film in which a polyvinylidene chloride resin (hereinafter sometimes abbreviated as “PVDC”) is coated on a film, which has almost no hygroscopicity and has a good oxygen gas barrier property even under high humidity. Because it has, it is currently used in large quantities.
[0004]
However, since the PVDC coat film contains chlorine, it has become a problem in that it generates toxic hydrogen chloride gas and dioxin by combustion and pollutes the global environment. Therefore, there is a strong demand for an oxygen gas barrier film made of a material that does not use chlorine, and development is being studied.
[0005]
Examples of such a material having a high oxygen gas barrier property include a polyvinyl alcohol resin (hereinafter sometimes abbreviated as “PVA”) and an ethylene / vinyl alcohol copolymer resin (hereinafter sometimes abbreviated as “EVOH”). well known. A film coated with such a resin exhibits very good oxygen gas barrier properties at low humidity, but because of its high hygroscopicity, the oxygen gas barrier property decreases as the relative humidity increases, and it is considered to be impractical. It was done.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-30944 discloses a “method of adding a colloidal aquatic layered silicate compound having swelling property to a coating solution of PVA resin”, and Japanese Patent No. 2789705 discloses “Swelling property”. A colloidal hydrous layered silicate compound and a polyvinyl alcohol modified with at least one compound having a silyl group in the molecule are disclosed. However, all of the films using these have excellent oxygen gas barrier properties under high humidity, but there is a problem that the cost increases.
[0007]
Therefore, at present, since the oxygen gas barrier property under high humidity is not sufficient and the cost is high, a practical film that can replace the PVDC coat film has not yet been obtained. In addition, these films are used by being laminated with a sealant to form a packaging bag, but there is also a problem that adhesiveness with the sealant is not sufficient.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In light of these circumstances, the present inventors have selected PVA as a readily available material as an alternative to a PVDC-coated biaxially oriented polypropylene resin film, and have a problem with PVA, an oxygen gas barrier under high humidity. As a result of diligent investigations on improving the properties and sealant adhesion, oxygen was used under high humidity using a biaxially oriented polypropylene resin film as a base film and a specific polyvinyl alcohol resin and polyacrylic acid resin. It has been found that gas barrier properties and sealant adhesion can be greatly improved.
[0009]
That is, the present invention has an excellent oxygen gas barrier property at low cost from an oxygen gas barrier film that is inexpensive and has good oxygen gas barrier properties and sealant adhesion under high humidity, and a readily available material. It aims at providing the method of manufacturing a film.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the oxygen gas barrier film of the present invention has a polymerization degree of 200 to 2600 and a saponification degree of 90.0 to 99 via an adhesive layer on at least one surface of a biaxially stretched polypropylene resin film. The mixing weight ratio of 7 mol% of the polyvinyl alcohol resin (A) and the polyacrylic acid resin (B) is (A) / (B) = 9 7 . 0/3. A polyvinyl alcohol resin layer mixed so as to be 0 to 99.5 / 0.5 is laminated, and the crystallinity parameter of the polyvinyl alcohol resin layer is CP (M //) ⊥ = 0.8 or more. The oxygen permeability in an atmosphere with a relative humidity of 85% is 300 ml / m 2 · day · MPa or less.
[0013]
Here, the crystallinity parameter is a crystallinity parameter (CP (M //) ⊥) obtained by a polarized ATR spectrum in the infrared polarization ATR method (total reflection measurement method). the crystallinity parameter is obtained by utilizing the absorption band of the polyvinyl alcohol resin, it means the ratio of the absorption intensity at around 1140 cm -1 for absorption intensity at around 1095 cm -1.
[0014]
In this case, the layer thickness of the polyvinyl alcohol-based resin layer can be 1.2 μm or less.
[0015]
Furthermore, in this case, the adhesive layer can be a layer made of acid-modified polyolefin.
[0016]
The oxygen gas barrier film of the present invention having the above constitution is obtained from a readily available material, and has good oxygen gas barrier properties and sealant adhesion under high humidity.
[0017]
In the method for producing an oxygen gas barrier film of the present invention, an unstretched polypropylene resin film having an adhesive layer laminated on at least one surface is stretched in one direction, and then the degree of polymerization is 200 on the surface of the adhesive layer. .About.2600, saponification degree 90.0-99.7 mol% of polyvinyl alcohol resin (A) and polyacrylic acid resin (B), the mixing weight ratio (A) / (B) = 9 7 . 0/3. A polyvinyl alcohol-based resin layer mixed so as to be 0 to 99.5 / 0.5 is formed, and then stretched in a direction perpendicular to the stretching direction.
[0018]
An object of the method for producing an oxygen gas barrier film of the present invention having the above-described structure is to provide a method for producing a film having excellent oxygen gas barrier properties at low cost from a readily available material.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the oxygen gas barrier film of the present invention and a method for producing the same will be described.
[0020]
The biaxially stretched polypropylene resin film used in the present invention is a known biaxially stretched polypropylene resin film, and its raw materials, mixing ratio, and the like are not particularly limited. For example, polypropylene homopolymer (propylene homopolymer), random copolymer or block copolymer with one or more selected from α-olefins such as ethylene, butene, pentene, hexene, etc., with polypropylene as the main component Alternatively, a mixture of two or more of these polymers may be used. Moreover, well-known additives, such as antioxidant, an antistatic agent, and a plasticizer, may be added for the purpose of physical property modification, for example, petroleum resin, terpene resin, etc. may be added.
[0021]
Moreover, the biaxially-stretched polypropylene resin film used in the present invention can be of any film thickness depending on the desired purpose such as mechanical strength and transparency. Although not particularly limited, it is usually recommended that the thickness is 10 to 250 μm, and when used as a packaging material, it is preferably 15 to 60 μm.
[0022]
In addition, the biaxially stretched polypropylene resin film used in the present invention may be a single layer film or a laminated film in which a plurality of resin films including a biaxially stretched polypropylene resin film are laminated. . There are no particular limitations on the type of laminate, the number of laminations, the lamination method, and the like in the case of a laminated film, and any one of known methods can be selected according to the purpose.
[0023]
In the oxygen gas barrier film of the present invention, in order to laminate the polyvinyl alcohol-based resin on at least one surface of such a biaxially stretched propylene-based resin film, it is necessary to interpose an adhesive layer. Without the adhesive layer, the adhesive force between the biaxially stretched propylene-based resin film layer and the polyvinyl alcohol-based resin layer is weakened.
[0024]
Such an adhesive layer may be any layer that adheres a biaxially stretched propylene-based resin film and a polyvinyl alcohol-based resin layer, but preferably includes an acid-modified polyolefin. For example, those containing an acid-modified polyolefin obtained by modifying a polyolefin-based polymer with an unsaturated carboxylic acid such as (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, and fumaric acid are recommended. What contains the graft copolymer which made the maleic acid or maleic anhydride graft copolymerize to the olefin polymer can be used suitably.
[0025]
Moreover, although the thickness of an adhesive bond layer is not specifically limited, From a viewpoint of adhesiveness and cost, it is desirable that the thickness of an adhesive bond layer shall be 0.5-5 micrometers. Moreover, arbitrary additives, such as an antistatic agent, may be added to the adhesive layer according to the purpose.
[0026]
In the present invention, a polyvinyl alcohol resin having a polymerization degree of 200 to 2600 and a saponification degree of 90.0 to 99.7 mol% is disposed on at least one surface of the biaxially oriented propylene resin film via an adhesive layer. A polyvinyl alcohol resin layer obtained by mixing A) and the polyacrylic acid resin (B) is laminated. The polyvinyl alcohol-based resin layer has insufficient sealant adhesion only with the polyvinyl alcohol-based resin (A), and the oxygen gas barrier property under high humidity is insufficient only with the polyacrylic acid-based resin (B). It is. In this case, the mixing weight ratio between the polyvinyl alcohol resin (A) and the polyacrylic acid resin (B) is (A) / (B) = 90.0 / 10.0 to 99.5 / 0.5. Is preferred.
[0027]
The polymerization degree and saponification degree of the polyvinyl alcohol resin (A) used in the present invention are the characteristics of the target oxygen gas barrier film, in particular, the oxygen gas barrier property, the viscosity of the PVA aqueous solution during film production, and the coating layer after coating. It can be determined from stretchability. Regarding stretchability, the higher the degree of polymerization, the slower the crystallization rate, and the better the stretchability. However, if the degree of polymerization is too high, the aqueous solution has a high viscosity and is easily gelled, so that coating becomes difficult. Accordingly, the degree of polymerization is 200 or more from the viewpoint of the stretchability of the coating layer, and 2600 or less is required from the workability of the coating, preferably 500 to 2000. As for the degree of saponification, if it is less than 90.0%, the necessary oxygen gas barrier property under high humidity cannot be obtained, and if it exceeds 99.7%, it is difficult to prepare an aqueous solution, it is easily gelled, and is not suitable for industrial production. . Accordingly, the saponification degree needs to be 90.0 to 99.7%, and preferably 93.0 to 99.0%.
[0028]
On the other hand, the polyacrylic acid resin (B) used in the present invention preferably has good miscibility with the polyvinyl alcohol resin (A), and directly polymerizes acrylic acid or polymethyl acrylate with an alcoholic alkali. It can be produced by a known method such as hydrolysis.
[0029]
In the polyvinyl alcohol-based resin layer obtained by mixing the polyvinyl alcohol-based resin (A) and the polyacrylic acid-based resin (B) in the present invention, the crystallinity parameter CP (M //) ⊥ obtained by the deflection ATR spectrum is 0. It is preferably 8 or more. If the value of CP (M //) ⊥ is 0.8 or more, excellent oxygen gas barrier properties can be exhibited even under high humidity.
[0030]
In the present invention, the crystallinity parameter is a value obtained by measuring the polyvinyl alcohol-based resin layer of the oxygen gas barrier film by the infrared polarization ATR method (total reflection measurement method). Specifically, the polarization ATR spectrum in the infrared polarization ATR method. Is the crystallinity parameter (CP (M //) ⊥) obtained by. In addition, when evaluating the crystallinity degree of a polyvinyl alcohol-type resin layer by 1R spectrum, it evaluates with the absorption intensity of 1140 cm < -1 > vicinity normally, but the spectrum absorption intensity by infrared polarization ATR method is the measurement area, thickness, and thickness of a sample. Since it is strongly influenced by the surface condition, it is preferable to evaluate by relative intensity with other absorption intensity. Therefore, crystallinity parameter in the present invention has a relative intensity of the absorption intensity and the 1095 cm -1 absorption intensity at around the vicinity of 1140 cm -1. The higher the crystallinity parameter CP (M //) ⊥, the more excellent oxygen gas barrier properties can be obtained. Therefore, it is preferably 1.0 or more, more preferably 1.2 or more, and most preferably 1.9 or more. .
[0031]
As a method for laminating a mixture of polyvinyl alcohol resin and polyacrylic acid resin, a coating method is particularly preferable. The coating method is not limited, but an optimal method may be selected depending on the coating amount and viscosity of the coating solution to be used. For example, reverse roll coating method, roll knife coating method, die coating method, etc. should be adopted. Can do.
[0032]
The drying and heat treatment conditions during coating depend on the coating thickness and the set conditions of the equipment, but immediately send them to the stretching process in the perpendicular direction without providing a drying process and dry them in the preheating zone or stretching zone of the stretching process. Is preferred. In such a case, it is normally performed at about 80 to 170 ° C. If necessary, before forming a polyvinyl alcohol resin layer composed of a mixture of a polyvinyl alcohol resin and a polyacrylic acid resin, a polypropylene resin film is subjected to corona discharge treatment, other surface activation treatments or known anchors. You may perform an anchor process using a processing agent. Further, adding various known inorganic and organic additives such as antistatic agents, slipping agents, and antiblocking agents to the mixture layer of the polyvinyl alcohol resin and the polyacrylic acid resin does not hinder the purpose of the present invention. As long as it is optional.
[0033]
The thickness of the polyvinyl alcohol-based resin layer varies depending on the thickness of the biaxially stretched polypropylene-based resin film and the required oxygen gas barrier property, but the minimum thickness for exhibiting the oxygen gas barrier property is good, usually 1.2 μm in dry thickness The following is preferable in terms of transparency, handleability and economy.
[0034]
The oxygen gas barrier film of the present invention can be used as a packaging material by forming a heat-sealable resin layer called a sealant on a polyvinyl alcohol resin layer made of a mixture of a polyvinyl alcohol resin and a polyacrylic acid resin. preferable. The heat-sealable resin layer is usually formed by an extrusion lamination method or a dry lamination method.
[0035]
The thermoplastic polymer for forming the heat-sealable resin layer is not particularly limited as long as the sealant adhesion can be sufficiently exhibited, and a polyethylene-based resin such as a high-density polyethylene resin, a low-density polyethylene resin, or a linear low-density polyethylene resin. Polypropylene resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-α olefin random copolymer, ionomer resin and the like can be used. Usually, the resin forming the heat-sealable resin layer is also preferably not a chlorine-containing resin from the viewpoint of environmental problems during incineration.
[0036]
According to the present invention, it is inexpensive and excellent in oxygen gas barrier properties and sealant adhesion under high humidity, and does not contain dioxin or hydrogen chloride gas in the incineration exhaust gas, which is effective for environmental conservation which has been a problem in recent years. A film can be provided.
[0037]
And the oxygen gas barrier film of the present invention has an excellent oxygen gas barrier property even under high humidity, and also has an excellent sealant adhesiveness, so that it can be used in various fields by taking advantage of its properties. It can be suitably used in the field of packaging, for example, a film for food packaging.
[0038]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described using the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. The concentration display in the liquid is based on weight unless otherwise specified, and the characteristic value evaluation was performed by the following method.
[0039]
(1) Oxygen permeability The oxygen permeability was measured using a MOMO OX-TRAN 2/20 manufactured by Modern Control Co., in an atmosphere controlled at 23 ° C. and a relative humidity of 85%, with a measurement time of 30 minutes. The unit of oxygen permeability was expressed in milliliter / m 2 · day · MPa.
[0040]
(2) Laminate strength (sealant adhesion)
The laminate strength was shown as the strength when a 15 mm wide laminate film was peeled 90 degrees at room temperature.
[0041]
(3) Crystallinity parameter Bio-Rad FT-IR (FTS-60A / 896), ATR measurement accessory (Perkin-Elmer), polarizer, and Internal Reflection Element having symmetrical edges ( The crystallinity of each test piece (length 45 mm × width 17 mm) was measured by the infrared polarization ATR method using an ATR apparatus equipped with Ge, incident angle 45 degrees, thickness 2 mm × length 50 mm × width 20 mm). .
[0042]
In addition, the infrared light of the edge part was interrupted | blocked so that infrared light may inject only into the center part (12 mm in width) of Internal Reflection Element.
[0043]
The test piece takes the length direction in the width direction of the film (perpendicular to the flow direction), the polyvinyl alcohol resin layer is brought into close contact with the internal reflection element, and the reflective surface of the test piece is irradiated with vertically polarized light. And measured. Let the spectrum obtained be Spectrum (M //) ⊥.
[0044]
In the obtained polarizing ATR spectrum, determining the absorbance of absorption around the absorption and 1095 cm -1 in the vicinity of 1140 cm -1. At this time, a line connecting the two points of the high wave number valley of the peak near 1140 cm −1 of the polarized ATR spectrum and the low wave number valley of the peak near 1095 cm −1 is defined as a base line and absorbed from the base line. The height to the peak of the band is defined as the absorbance of the polyvinyl alcohol resin layer absorption band. The absorbance at the peak near 1140 cm −1 is A1140, and the absorbance at the peak near 1095 cm −1 is A1095. When no clear peak was observed, the absorbance at 1140 cm −1 and 1095 cm −1 was set to A1140 and A1095.
[0045]
The ratio of A1140 to A1095 (A1140 / A1095) was determined for the spectrum of Spectrum (M //) ⊥. This value is used as a crystallinity parameter and is represented by CP (M //) ⊥.
[0046]
Example 1
(Preparation of coating solution)
While stirring 900 g of an aqueous solution containing 7% of isopropyl alcohol, 97 g of a powder of polyvinyl alcohol resin (saponification degree 98.5 mol%, polymerization degree 1000) was gradually added to the aqueous solution. After heating to about 80 ° C. and completely dissolving, it was cooled to 40 ° C. Thereafter, 3 g of a polyacrylic resin was added as a solid content.
[0047]
(Film coating and evaluation)
As a base layer for forming a biaxially stretched polypropylene resin film, a layer comprising a resin in which 97% by weight of a polypropylene resin is mixed with 3% by weight of a petroleum resin substantially free from polar groups (Escollets E5300: manufactured by Toenex) As the adhesive layer, acid-modified polyolefin was used. These were coextruded from a T-die in two layers so that the resin temperature was 260 ° C. at a ratio of base layer / adhesive layer = 19/1 (weight ratio), and after casting with a casting roll at a temperature of 25 ° C., The film was stretched 4 times in the direction to obtain a film having a thickness of 180 μm.
Next, after applying the coating liquid on the adhesive layer surface of the obtained laminated film by a reverse roll coating method, it is stretched 9 times in the lateral direction, and the adhesive layer is interposed on the surface of the biaxially oriented polypropylene resin film. Thus, a polyvinyl alcohol resin layer having a thickness of 1.1 μm was formed. The oxygen permeability and crystallinity parameters of the obtained oxygen gas barrier film were measured.
[0048]
Next, 3 g / m 2 of a polyether polyurethane adhesive (manufactured by Toyo Morton: trade name = ad coat) was applied to the coated surface side of this film, and then an unstretched polypropylene film (thickness 20 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd .: P1128 ) And aged at 40 ° C. for 72 hours to obtain a laminate film. The laminate film was evaluated for laminate strength.
[0049]
( Reference Example 1 )
An oxygen gas barrier film and a laminate film were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the polyvinyl alcohol resin (A) was 90% by weight and the polyacrylic acid resin (B) was 10% by weight. It was.
[0050]
(Example 2 )
An oxygen gas barrier film and a laminate film were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the vinyl alcohol resin and the polyacrylic acid resin were coated to have a thickness of 0.7 μm.
[0051]
(Comparative Example 1)
An oxygen gas barrier film and a laminate film were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the adhesive layer was not laminated on the base layer, but the coating liquid was directly coated on a film having only the base layer.
[0052]
(Comparative Example 2)
The coating layer was the same as that of Example 1 except that the coating liquid was adjusted only with the polyvinyl alcohol-based resin (A) (saponification degree: 98.5 mol%, polymerization degree: 1000) and the thickness was 0.7 μm. An oxygen gas barrier film and a laminate film were prepared by the method and evaluated.
[0053]
(Comparative Example 3)
The surface of the corona discharge-treated surface of a 20 μm-thick biaxially stretched polypropylene resin film was gravure-coated as an anchor treatment agent so that the coating amount after drying was 1 g / m 2 . On the anchor layer, the same polyvinyl alcohol-based resin coating solution as in Example 1 was gravure coated and dried at 140 ° C.
[0054]
Next, 3 g / m 2 of a polyether polyurethane adhesive (manufactured by Toyo Morton: trade name = ad coat) was applied to the coated surface side of this film, and then an unstretched polypropylene film (thickness 20 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd .: P1128 ) And aged at 40 ° C. for 72 hours to obtain a laminate film. The laminate film was evaluated for laminate strength.
[0055]
Table 1 shows the coating compositions and evaluation results in the above Examples and Comparative Examples.
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the oxygen gas barrier film of the present invention, it is obtained from a readily available material, is excellent in oxygen gas barrier property and sealant adhesion under high humidity, and is extremely practical.
[0057]
According to the method for producing an oxygen gas barrier film of the present invention, it is possible to produce a film having oxygen gas barrier properties and sealant adhesive properties under high humidity, which is excellent at low cost, from easily available materials.
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