JP6660500B1 - ガスバリア積層体 - Google Patents

ガスバリア積層体 Download PDF

Info

Publication number
JP6660500B1
JP6660500B1 JP2019029822A JP2019029822A JP6660500B1 JP 6660500 B1 JP6660500 B1 JP 6660500B1 JP 2019029822 A JP2019029822 A JP 2019029822A JP 2019029822 A JP2019029822 A JP 2019029822A JP 6660500 B1 JP6660500 B1 JP 6660500B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barrier layer
layer
gas barrier
water
laminate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019029822A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020131602A (ja
Inventor
柴田　大輔
大輔 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2019029822A priority Critical patent/JP6660500B1/ja
Priority to EP20758676.9A priority patent/EP3928976B1/en
Priority to US17/431,402 priority patent/US20220135827A1/en
Priority to PCT/JP2020/005763 priority patent/WO2020170958A1/ja
Priority to CN202080015580.5A priority patent/CN113453885B/zh
Application granted granted Critical
Publication of JP6660500B1 publication Critical patent/JP6660500B1/ja
Publication of JP2020131602A publication Critical patent/JP2020131602A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/42—Applications of coated or impregnated materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/042—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • C08J7/0423—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder with at least one layer of inorganic material and at least one layer of a composition containing a polymer binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D129/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Coating compositions based on hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D129/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C09D129/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

【課題】ガスバリア性に優れたガスバリア積層体を提供すること。【解決手段】バリア層と、無機物層と、基材とを、この順に含む積層構造を有するガスバリア積層体であって、バリア層は、水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物を含み、並びに原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が、３．０×１０−４（Ｖ）以下である積層体。【選択図】なし

Description

本発明は、ガスバリア積層体に関する。
食品、医薬品等のための包装材は、その内容物の変質を抑制するために、しばしば、酸素、水蒸気などのガスの透過を防止する性能（ガスバリア性）を有することが求められる。優れたガスバリア性を達成するために、これまで様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、基材と、無機化合物からなる蒸着層（第１層）と、コーティング剤から形成されるバリア層（第２層）とを、この順に含む積層構造を有するガスバリア積層体が記載されている（請求項１等）。この特許文献１の実施例Ｎｏ．１では、テトラエトキシシラン加水分解物の溶液およびポリビニルアルコールの溶液を混合して得られたコーティング剤を、ポリエチレンテレフタレートの基材／酸化ケイ素の蒸着層（第１層）との積層構造を有する積層体に塗布し、乾燥することによって、ガスバリア積層体が製造されている。
特開平７−１６４５９１号公報
食品、医薬品等のための包装材の分野では、ガスバリア性の向上が絶えず求められている。本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、ガスバリア性に優れたガスバリア積層体を提供することにある。
上記目的を達成し得る本発明は、以下の通りである。
［１］ バリア層と、無機物層と、基材とを、この順に含む積層構造を有するガスバリア積層体であって、
バリア層は、水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物を含み、並びに
原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が、３．０×１０−４（Ｖ）以下である積層体。
［２］ バリア層中の水溶性樹脂の含有量が、バリア層全体あたり１０〜９０重量％である前記［１］に記載の積層体。
［３］ 金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分が、水溶性樹脂の含有量１００重量部あたり１０〜４００重量部である前記［１］または［２］に記載の積層体。
［４］ 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコールである前記［１］〜［３］のいずれか一つに記載の積層体。
［５］ 金属アルコキシド加水分解物の縮合物が、テトラエトキシシラン加水分解物の縮合物および／またはトリイソプロポキシアルミニウム加水分解物の縮合物である前記［１］〜［４］のいずれか一つに記載の積層体。
［６］ バリア層の厚さが、０．０１〜５．０μｍである前記［１］〜［５］のいずれか一つに記載の積層体。
本発明によれば、ガスバリア性に優れたガスバリア積層体を得ることができる。
本発明は、バリア層と、無機物層と、基材とを、この順に含む積層構造を有するガスバリア積層体に関する。ガスバリア積層体は、バリア層と、無機物層と、基材とを、この順に含んでいればよく、各層の間には、他の層が存在していてもよい。他の層としては、例えば、接着剤層、プライマー層等が挙げられる。
前記積層構造としては、例えば、「バリア層／無機物層／基材」、「バリア層／無機物層／プライマー層／基材」、「バリア層／プライマー層／無機物層／基材」、「バリア層／プライマー層／無機物層／プライマー層／基材」、「バリア層／無機物層／第１の基材／接着剤層／第２の基材」等が挙げられる。前記態様において、各層および基材は、それぞれ、単層でもよく、２層以上でもよい。なお、本明細書中「バリア層／無機物層」とは、バリア層と無機物層とが直接接触している状態を表す。他の表現も同様の意味である。
前記積層構造は、バリア層、無機物層および基材のみから形成されていることが好ましい。即ち、ガスバリア積層体は、バリア層、無機物層および基材からなり、バリア層、無機物層および基材がこの順で積層されている積層構造（即ち、「バリア層／無機物層／基材」）を有することが好ましい。なお、この態様においてバリア層、無機物層および基材は、いずれも２層以上でもよいが、それぞれ単層であることがより好ましい。
本発明は、前記バリア層が水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物を含むことを特徴の一つとする。
水溶性樹脂は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中で、ガスバリア性の観点から、ポリビニルアルコールが好ましい。
水溶性樹脂の重量平均分子量は、ガスバリア性、柔軟性および造膜性の観点から、好ましくは１０，０００〜１００，０００、より好ましくは１２，０００〜９０，０００、さらに好ましくは１４，０００〜８０，０００である。この重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定することができる。
水溶性樹脂としてポリビニルアルコールを使用する場合、その平均重合度は、ガスバリア性および柔軟性の観点から、好ましくは１００〜３，０００、より好ましくは２００〜２，５００、さらに好ましくは４００〜２，０００である。ポリビニルアルコールの平均重合度は、粘度計を用いて水との相対粘度を求め、該相対粘度から算出することができる。
水溶性樹脂としてポリビニルアルコールを使用する場合、そのけん化度は、ガスバリア性の観点から、好ましくは９０〜１００ｍｏｌ％、より好ましくは９５〜１００ｍｏｌ％、さらに好ましくは９８〜１００ｍｏｌ％である。ポリビニルアルコールのけん化度は、水酸化ナトリウムを用いて試料中の残存酢酸基を定量することによって求めることができる。
バリア層中の水溶性樹脂の含有量は、ガスバリア性および柔軟性の観点から、バリア層全体あたり、好ましくは１０〜９０重量％、より好ましくは１５〜６５重量％、さらに好ましくは２０〜６０重量％である。なお、２種以上の水溶性樹脂を使用する場合、前記含有量は、２種以上の水溶性樹脂の含有量の合計である。
金属アルコキシド加水分解物の縮合物は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。ここで本発明において「金属アルコキシド」の「金属」は、通常の金属だけでなく、半金属も包含する。金属アルコキシドの金属としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられる。
金属アルコキシド加水分解物の縮合物は、好ましくはテトラエトキシシラン加水分解物の縮合物および／またはトリイソプロポキシアルミニウム加水分解物の縮合物であり、より好ましくはテトラエトキシシラン加水分解物の縮合物である。
金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分は、ガスバリア性の観点から、水溶性樹脂の含有量１００重量部あたり、好ましくは１０〜４００重量部、より好ましくは５０〜３５０重量部、さらに好ましくは７０〜３００重量部である。ここで、金属アルコキシド加水分解物の縮合物が、例えばテトラエトキシシラン加水分解物の縮合物である場合、前記「金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分」とは、「テトラエトキシシラン量から換算されるＳｉＯ２のバリア層中の固形分」を意味する。他の金属アルコキシド加水分解物の縮合物の場合も同様である。
また、金属アルコキシド加水分解物の縮合物が、例えばテトラエトキシシラン加水分解物の縮合物およびトリイソプロポキシアルミニウム加水分解物の縮合物である場合、前記「金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分」とは、「テトラエトキシシラン量から換算されるＳｉＯ２のバリア層中の固形分およびトリイソプロポキシアルミニウムの含有量から換算されるＡｌ２Ｏ３のバリア層中の固形分の合計」を意味する。他の２種以上の金属アルコキシド加水分解物の縮合物がバリア層中に存在する場合も同様である。
バリア層は、上述の水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物とは異なる他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、バリア層を形成するために用いられるコーティング剤中に含まれていた成分（例：溶媒、金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物）等が挙げられる。バリア層中の他の成分の含有量は、ガスバリア性の観点から、バリア層全体あたり、好ましくは０〜５０重量％、より好ましくは０〜３０重量％、さらに好ましくは０〜２０重量％である。なお、バリア層中に２種以上の他の成分が存在する場合、前記含有量は、２種以上の他の成分の含有量の合計である。
本発明は、原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が３．０×１０−４（Ｖ）以下であることを特徴の一つとする。このようにバリア層の摩擦力が低いことは、水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物がバリア層中で均一に分散されているためであると推定される。このような均一分散に起因すると推定される、摩擦力が低いバリア層を有する本発明のガスバリア積層体は、優れたガスバリア性を達成することができる。但し、本発明はこのような推定に限定されない。
前記摩擦力は、好ましくは２．８×１０−４（Ｖ）以下、より好ましくは２．６×１０−４（Ｖ）以下である。この摩擦力は、後述の実施例欄に記載する方法によって測定および算出される値である。
バリア層の厚さは、ガスバリア性および可撓性の観点から、好ましくは０．０１〜５．０μｍ、より好ましくは０．０５〜２．０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１．０μｍである。なお、２層以上のバリア層が存在する場合、前記厚さは、バリア層の厚さの合計である。未乾燥の塗膜の厚さは、所望のバリア層の厚さとなるように、適宜設定すればよい。
無機物層を形成する無機物は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。無機物としては、金属、無機酸化物等が挙げられる。金属は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。金属としては、アルミニウムが好ましい。無機酸化物は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。無機酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム等が挙げられる。金属酸化物としては、安価であるため、酸化アルミニウムが好ましい。無機物層は、蒸着によって形成された層であることが好ましい。
無機物層を形成する無機物は、好ましくは無機酸化物であり、より好ましくは酸化アルミニウム、酸化ケイ素および酸化マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも一つであり、さらに好ましくは酸化アルミニウムである。
無機物層の厚さは、ガスバリア性および可撓性の観点から、好ましくは１〜２００ｎｍ、より好ましくは２〜１５０ｎｍ、さらに好ましくは３〜１００ｎｍである。なお、２層以上の無機物層が存在する場合、前記厚さは、各無機物層の厚さである。
基材は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリルニトリル、ポリイミド等が挙げられる。基材は、好ましくはポリエステルであり、より好ましくはポリエチレンテレフタレートである。
基材の厚さは、ガスバリア積層体の生産性の観点から、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは７〜４０μｍ、さらに好ましくは９〜３０μｍである。なお、２枚以上の基材が存在する場合、前記厚さは、各基材の厚さである。
原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が３．０×１０−４（Ｖ）以下であるガスバリア積層体は、（１）水溶性樹脂、金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物、並びに溶媒を含む混合物を製造し、（２）得られた混合物の高圧分散処理を行って、成分を均一分散させてコーティング剤を製造し、（３）得られたコーティング剤を、無機物層と、基材とを、この順に含む積層構造を有する積層体に塗布し、次いで乾燥することによって製造することができる。前記高圧分散処理は、前記混合物に高圧をかけて、前記混合物を高圧分散装置のチャンバー内に形成された細管中に高速で通過させて行うことが好ましい。
高圧分散処理を行った後述の実施例１および２では、前記摩擦力の要件を満たし、且つガスバリア性に優れたガスバリア積層体を製造することができたが、高圧分散処理を行わなかった後述の比較例１では、そのようなガスバリア積層体を製造することができなかった。これらの結果から、バリア層の低い摩擦力およびそれによる優れたガスバリア性は、上述したように、バリア層中で水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物が均一に分散されているためであると推定される。なお、特許文献１には、バリア層の摩擦力が低いという本発明の特徴、およびそれを実現するための手段（例えば、高圧分散）は記載も示唆もされていない。また、特許文献１の実施例Ｎｏ．１では、テトラエトキシシラン加水分解物の溶液等を単に混合して製造したコーティング剤を用いたことが記載されており、この実施例Ｎｏ．１は、後述の本願比較例１に対応する。
高圧分散装置は、市販品を使用することができる。その市販品としては、例えば、Microfluidics Corporation 社製「超高圧ホモジナイザーＭ１１０−Ｅ／Ｈ」、スギノマシン社製「スターバースト」、三和エンジニアリング社製「ホモゲナイザー」等が挙げられる。高圧分散処理の圧力は、好ましくは１０〜２，５００ｋｇｆ／ｃｍ２、より好ましくは１００〜２，０００ｋｇｆ／ｃｍ２である。高圧分散処理の温度は、好ましくは５〜５０℃、より好ましくは７〜４５℃である。混合物を通過させる細管の直径は、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜４００μｍである。高圧分散処理の回数は、好ましくは１〜２回である。
コーティング剤中の水溶性樹脂の含有量は、ガスバリア性の観点から、コーティング剤全体あたり、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．２〜５重量％、さらに好ましくは０．３〜３重量％である。なお、２種以上の水溶性樹脂を使用する場合、前記含有量は、２種以上の水溶性樹脂の含有量の合計である。その他の水溶性樹脂の説明は、上述と同じである。
コーティング剤中の金属アルコキシドは、１種のみでもよく、２種以上でもよい。また、金属アルコキシドの加水分解物も、１種のみでもよく、２種以上でもよい。金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物は、好ましくはテトラエトキシシラン、テトラエトキシシラン加水分解物、トリイソプロポキシアルミニウムおよびトリイソプロポキシアルミニウム加水分解物からなる群から選ばれる少なくとも一つであり、より好ましくはテトラエトキシシランおよび／またはテトラエトキシシラン加水分解物であり、さらに好ましくはテトラエトキシシラン加水分解物である。
コーティング剤中の金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物の含有量は、前記「金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分」が上述の好ましい範囲に含まれるように、適宜設定することが好ましい。
溶媒は、１種のみでもよく、２種以上でもよい。溶媒としては、例えば、水；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル溶媒；メチルエチルケトンなどのケトン溶媒等が挙げられる。溶媒は、好ましくは水および有機溶媒の混合溶媒であり、より好ましくは水およびアルコール溶媒の混合溶媒であり、さらに好ましくは水およびイソプロピルアルコールの混合溶媒である。
コーティング剤中の溶媒の含有量は、水溶性樹脂と、金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物とをコーティング剤中で均一に維持するために、コーティング剤全体あたり、好ましくは８０〜９９．８重量％、より好ましくは９０〜９９．６重量％、さらに好ましくは９４〜９９．４重量％である。なお、２種以上の溶媒を使用する場合、前記含有量は、２種以上の溶媒の含有量の合計である。
溶媒として水および有機溶媒（より好ましくはアルコール溶媒、さらに好ましくはイソプロピルアルコール）の混合溶媒を使用する場合、水溶性樹脂と金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物をコーティング剤中で均一に維持するために、混合溶媒中の有機溶媒（より好ましくはアルコール溶媒、さらに好ましくはイソプロピルアルコール）の量は、水１００重量部に対して、好ましくは１〜１００重量部、より好ましくは５〜８０重量部、さらに好ましくは１０〜７０重量部である。なお、２種以上の有機溶媒を使用する場合、前記量は、２種以上の有機溶媒の量の合計である。
コーティング剤を塗布する積層体中の無機物層および基材の説明は、上述と同じである。コーティング剤を塗布する積層体は、無機物層と、基材とを、この順に含んでいればよく、例えば、無機物層と基材との間、または無機層の上に、他の層が存在してもよい。他の層としては、例えば、接着剤層、プライマー層等が挙げられる。
コーティング剤を塗布する積層体の積層構造としては、例えば、「無機物層／基材」、「無機物層／プライマー層／基材」、「プライマー層／無機物層／基材」、「プライマー層／無機物層／プライマー層／基材」、「無機物層／第１の基材／接着剤層／第２の基材」等が挙げられる。前記態様において、各層および基材は、それぞれ、単層でもよく、２層以上でもよい。
コーティング剤を塗布する方法は、バッチ式の方法でもよく、連続式の方法でもよい。塗布する方法としては、例えば、ダイレクトグラビア法、リバースグラビア法などのグラビア法、２本ロールビートコート法、ボトムフィード３本リバースコート法などのロールコーティング法、ドクターナイフ法、ダイコート法、バーコート法、ディッピング法、スプレーコート法、カーテンコート法、スピンコート法、フレキソコート法、スクリーンコート法、刷毛または筆を用いる方法等が挙げられる。
コーティング剤を塗布することによって形成される塗膜の乾燥は、バリア層中に金属アルコキシド加水分解物の縮合物を形成するために、加熱して行うことが好ましい。加熱は、乾燥炉またはヒーターを用いて行うことができる。溶媒の除去、および金属アルコキシドおよび／またはその加水分解物の縮合反応の進行の観点から、乾燥温度は、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１５０℃、さらに７０〜１４０℃であり、乾燥時間は、好ましくは０．１〜１２０秒、より好ましくは０．２〜１００秒、さらに好ましくは０．５〜７０秒である。乾燥は、常圧の大気雰囲気下で行うことが好ましい。
本発明のガスバリア積層体はガスバリア性に優れており、これを食品、医薬品等のための包装材として用いれば、それらの変質を抑制し、それらの保存期間を延ばすことができる。その結果、食品、医薬品等の廃棄量を低減することができ、本発明のガスバリア積層体は省資源に寄与することができる。
以下、実施例を挙げて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よって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
ガスバリア積層体の製造
実施例１
（１）コーティング剤の製造
テトラエトキシシラン１０．４ｇおよび０．１Ｎ塩酸８９．６ｇを混合し、得られた混合物を３０分攪拌することによってテトラエトキシシランを加水分解させて、テトラエトキシシランの含有量から換算したＳｉＯ２の固形分（以下「ＳｉＯ２固形分」と略称する）が３重量％である溶液Ａを調製した。
ポリビニルアルコール（クラレ社製「ＰＶＡ−１０５」、平均重合度：５００、けん化度：９８〜９９ｍｏｌ％）１０．０ｇ、水２９０．８ｇ、およびイソプロピルアルコール３２．３ｇを混合して、溶液Ｂを調製した。
溶液Ａ：溶液Ｂの重量比が２：３となるように、溶液Ａおよび溶液Ｂを混合し、得られた混合物を、温度３０℃および圧力１２５０ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で高圧分散装置（Microfluidics Corporation 社製「超高圧ホモジナイザーＭ１１０−Ｅ／Ｈ」、細管の直径：１００μｍ）を用いて１回高圧分散処理して、コーティング剤を得た。なお、調製したコーティング剤全体に対する各成分の含有量および固形分を以下に記載する：ポリビニルアルコール含有量＝１．２重量％、ＳｉＯ２固形分＝１．８重量％、水の含有量＝８７．３重量％、イソプロピルアルコールの含有量＝９．７重量％。また、水１００重量部に対するイソプロピルアルコール量は１１．１重量部であった。
（２）ガスバリア積層体の製造
得られたコーティング剤を、酸化アルミニウム蒸着フィルム（東レフィルム加工社製「バリアロックス１０１１ＨＧ」、基材：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、基材の厚さ：１２μｍ、無機物層：酸化アルミニウム層、無機物層の厚さ：５〜７．５ｎｍ）の無機物層にバーコーターによって塗布し、熱風オーブン内にて１２０℃および１分間乾燥させ、バリア層／無機物層／基材との積層構造を有するガスバリア積層体を製造した（バリア層の厚さ：０．３μｍ）。なお、乾燥は、常圧の大気雰囲気下で行った。
バリア層中のポリビニルアルコールの含有量は、バリア層全体あたり４０重量％であり、テトラエトキシシラン量から換算されるＳｉＯ２のバリア層中の固形分は、ポリビニルアルコールの含有量１００重量部あたり１５０重量部であった。
実施例２
高圧分散処理を２回行ったこと以外は実施例１と同様にしてコーティング剤を製造した。得られたコーティング剤を、実施例１と同様に前記酸化アルミニウム蒸着フィルムに塗布および乾燥して、バリア層／無機物層／基材との積層構造を有するガスバリア積層体を製造した。
比較例１
高圧分散処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にしてコーティング剤を製造した。得られたコーティング剤を、実施例１と同様に前記酸化アルミニウム蒸着フィルムに塗布および乾燥して、バリア層／無機物層／基材との積層構造を有するガスバリア積層体を製造した。
ガスバリア積層体の評価
（１）摩擦力
原子間力顕微鏡（島津製作所社製、ＳＰＭ−９７００）を用いて、得られたガスバリア積層体における表面上のランダムで５箇所選択した１μｍの直線箇所にて、摩擦力測定を行った。カンチレバー（ナノワールド社製）は、バネ定数０．２Ｎ／ｍ、共振周波数１３ｋＨｚ、背面ＡＬコーティング、先端曲率半径８ｎｍ（代表値）を使用した。得られた摩擦力プロファイルを解析し、５箇所のバリア層の摩擦力を算出した。５箇所の摩擦力のうち、最大値および最小値を除いた３箇所の摩擦力から平均値を算出し、これをバリア層の摩擦力として採用した。結果を下記表１に示す。
（２）水蒸気透過度
ＪＩＳ Ｋ７１２９−２００８ Ｂ法に準じて、水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製「ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３３」）を用い、温度４０℃および相対湿度９０％ＲＨの条件下で、得られたガスバリア積層体の水蒸気透過度を測定した。結果を下記表１に示す。
表１に示されるように、原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が３．０×１０−４（Ｖ）以下である実施例１および２のガスバリア積層体は、前記摩擦力の要件を満たさない比較例１のガスバリア積層体に比べて、水蒸気透過度が低く、ガスバリア性に優れていた。
本発明のガスバリア積層体はガスバリア性に優れており、例えば、食品、医薬品等のための包装材として有用である。

Claims (6)

  1. バリア層と、無機物層と、基材とを、この順に含む積層構造を有するガスバリア積層体であって、
    バリア層は、水溶性樹脂および金属アルコキシド加水分解物の縮合物を含み、並びに
    原子間力顕微鏡から測定されるバリア層の摩擦力が、３．０×１０−４（Ｖ）以下である積層体。
  2. バリア層中の水溶性樹脂の含有量が、バリア層全体あたり１０〜９０重量％である請求項１に記載の積層体。
  3. 金属アルコキシド量から換算される金属酸化物のバリア層中の固形分が、水溶性樹脂の含有量１００重量部あたり１０〜４００重量部である請求項１または２に記載の積層体。
  4. 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコールである請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層体。
  5. 金属アルコキシド加水分解物の縮合物が、テトラエトキシシラン加水分解物の縮合物および／またはトリイソプロポキシアルミニウム加水分解物の縮合物である請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層体。
  6. バリア層の厚さが、０．０１〜５．０μｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層体。
JP2019029822A 2019-02-21 2019-02-21 ガスバリア積層体 Active JP6660500B1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019029822A JP6660500B1 (ja) 2019-02-21 2019-02-21 ガスバリア積層体
EP20758676.9A EP3928976B1 (en) 2019-02-21 2020-02-14 Gas barrier laminate
US17/431,402 US20220135827A1 (en) 2019-02-21 2020-02-14 Gas barrier laminate
PCT/JP2020/005763 WO2020170958A1 (ja) 2019-02-21 2020-02-14 ガスバリア積層体
CN202080015580.5A CN113453885B (zh) 2019-02-21 2020-02-14 阻气性层叠体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019029822A JP6660500B1 (ja) 2019-02-21 2019-02-21 ガスバリア積層体

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020019321A Division JP2020131706A (ja) 2020-02-07 2020-02-07 ガスバリア積層体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6660500B1 true JP6660500B1 (ja) 2020-03-11
JP2020131602A JP2020131602A (ja) 2020-08-31

Family

ID=69998026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019029822A Active JP6660500B1 (ja) 2019-02-21 2019-02-21 ガスバリア積層体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220135827A1 (ja)
EP (1) EP3928976B1 (ja)
JP (1) JP6660500B1 (ja)
CN (1) CN113453885B (ja)
WO (1) WO2020170958A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11015060B2 (en) 2016-06-15 2021-05-25 Sumitomo Chemical Company, Limited Polymer, molded body, foam, resin composition, and production method for polymer

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2790054B2 (ja) * 1993-09-30 1998-08-27 凸版印刷株式会社 ガスバリア性積層フィルムおよびこの積層フィルムを用いた包装材料
JPH11246729A (ja) * 1998-03-04 1999-09-14 Sumitomo Chem Co Ltd 樹脂組成物
WO2003024714A1 (fr) * 2001-09-18 2003-03-27 Tokuyama Corporation Pellicule barriere aux gaz, agent de revetement barriere aux gaz et procede de fabrication
KR20030078011A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 제이에스알 가부시끼가이샤 가스 배리어 코팅 조성물 및 그의 제조 방법
JP3949621B2 (ja) * 2002-08-08 2007-07-25 株式会社トクヤマ ガスバリア性フィルム
AU2003252363A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-15 Sakata Inx Corp. Coating material composition with gas-barrier property, process for producing the same, and gas-barrier packaging container obtained therefrom
JP2008230153A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Daicel Chem Ind Ltd ガスバリア性ポリプロピレン系積層フィルム
JP5145855B2 (ja) * 2007-10-17 2013-02-20 住友化学株式会社 多層構造体の製造方法
EP2902189B1 (en) * 2012-09-28 2021-01-20 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Transparent vapor-deposited film
JP2015036208A (ja) * 2013-08-12 2015-02-23 大日本印刷株式会社 バリア性フィルム、ならびにそれを用いた積層フィルムおよび包装体
JP2015085545A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 凸版印刷株式会社 ガスバリア性積層フィルム
JP6906278B2 (ja) * 2016-07-04 2021-07-21 三井化学東セロ株式会社 バリア性積層フィルムおよび食品用包装体
JP6907695B2 (ja) * 2017-05-17 2021-07-21 凸版印刷株式会社 ガスバリア性フィルムおよびその製造方法
RU2020102860A (ru) * 2017-07-11 2021-08-11 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Катализатор и способ его применения для конверсии nox и n2o
JP6766773B2 (ja) 2017-07-31 2020-10-14 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像処理装置
JP7060946B2 (ja) * 2017-11-29 2022-04-27 住友化学株式会社 ガスバリア層を形成するための塗工液

Also Published As

Publication number Publication date
EP3928976A1 (en) 2021-12-29
JP2020131602A (ja) 2020-08-31
US20220135827A1 (en) 2022-05-05
CN113453885A (zh) 2021-09-28
EP3928976A4 (en) 2022-12-21
WO2020170958A1 (ja) 2020-08-27
EP3928976B1 (en) 2024-02-28
CN113453885B (zh) 2024-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110035893A (zh) 阻气性薄膜
JPWO2007125741A1 (ja) コーティング液、それを用いたガスバリア性フィルム、ガスバリア性積層体及びガスバリア性多層フィルム、並びにそれらの製造方法
JP6660500B1 (ja) ガスバリア積層体
NL2006977C2 (en) Method for producing coated vacuum metallized substrates with high vapour and oxygen barrier properties.
JP4924806B2 (ja) ガスバリア性積層体
JP2011157523A (ja) 透明ハイガスバリア膜用コーティング液及びそれを用いて得られるコーティング膜並びに積層フィルム
JP2020131706A (ja) ガスバリア積層体
JP2007210262A (ja) 透明バリアフィルムおよびその製造方法
JP2003191400A (ja) ガスバリアフィルム積層体及びその製造方法
JP6666496B1 (ja) ガスバリア積層体
JP2009006582A (ja) ガスバリア性フィルム
JPWO2007125742A1 (ja) コーティング液、それを用いたガスバリア性フィルム、ガスバリア性積層体及びガスバリア性多層フィルム、並びにそれらの製造方法
JP2005096353A (ja) ガスバリアフィルム積層体
JPH0839718A (ja) 複合蒸着フィルム及びその製造方法
JP2010000657A (ja) ガスバリア積層フィルム
WO2016186075A1 (ja) ガスバリア性積層体の製造方法
JP5412745B2 (ja) 剥離シート
JP2005334714A (ja) 複合傾斜塗膜、自己傾斜性塗工液および用途
JP2020147033A (ja) ガスバリア積層体
JP4228687B2 (ja) ハイバリア透明積層体
JP5151037B2 (ja) 透明バリアフィルムおよびその製造方法
JPH11158608A (ja) 被覆フィルム
KR101535004B1 (ko) 산소 차단성이 우수한 의료 수액백용 필름 제조
JP2022056893A (ja) ガスバリア積層体
JPH11156989A (ja) 高透明酸化珪素蒸着フィルム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190221

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20190221

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190610

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191023

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6660500

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350