JP7088361B1 - ガスバリア性積層体、包装材料、包装体及び包装物品 - Google Patents
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Abstract
Description
湿熱処理条件:120℃、30分、圧力0.2MPaでのレトルト処理。
Si(R2)(OR3)2Z2 …(2)
一般式(1)において、R1は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z1はエポキシ基を含有する基であり、一般式(2)において、R2はメチル基であり、R3は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z2はエポキシ基を含有する基である。
被覆層3は、以下に詳述するカルボキシ基含有重合体(a)、多価金属含有粒子(b)及び界面活性剤(c)を含有する。多価金属含有粒子(b)由来の多価金属イオンでカルボキシ基含有重合体(a)がイオン架橋されている。
湿熱処理条件:120℃、30分、圧力0.2MPaでのレトルト処理。
被覆層3に含有されるカルボキシ基含有重合体(a)は、分子内に2個以上のカルボキシ基を有する重合体であり、以下において「ポリカルボン酸系重合体」と呼ぶことがある。カルボキシ基含有重合体(a)は、上述したように、被覆層3において後述する多価金属含有粒子(b)に由来する金属イオンとイオン架橋を形成しており、優れたガスバリア性を発揮する。カルボキシ基含有重合体(a)としては、カルボキシ基含有不飽和単量体の単独重合体、2種以上のカルボキシ基含有不飽和単量体の共重合体、カルボキシ基含有不飽和単量体と他の重合性単量体との共重合体、及び分子内にカルボキシ基を含有する多糖類(「カルボキシ基含有多糖類」又は「酸性多糖類」ともいう)が代表的なものである。
被覆層3に含有される多価金属含有粒子(b)は、金属イオンの価数が2以上の多価金属を1種以上含んだ粒子であることが好ましい。多価金属含有粒子(b)は、金属イオンの価数が2以上の多価金属からなる粒子であってもよく、金属イオンの価数が2以上の多価金属の化合物からなる粒子であってもよく、それらの混合物であってもよい。
被覆層3は、多価金属含有粒子(b)の分散性を高めるため、界面活性剤(c)を含有する。界面活性剤とは、分子内に親水性基と親油性基の両方を持つ化合物である。界面活性剤には、アニオン性、カチオン性、及び両性のイオン性界面活性剤並びに非イオン性界面活性剤がある。被覆層3では、何れの界面活性剤を使用してもよい。
被覆層3は、剥離強度を高めるため、ケイ素含有化合物(d)を含有することが好ましい。ケイ素含有化合物(d)は、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、下記一般式(2)で表されるシランカップリング剤、これらの加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。
Si(OR1)3Z1 …(1)
Si(R2)(OR3)2Z2 …(2)
一般式(1)において、R1は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z1はエポキシ基を含有する基である。そして、一般式(2)において、R2はメチル基であり、R3は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z2はエポキシ基を含有する基である。
被覆層3は、カルボキシ基含有重合体(a)と多価金属含有粒子(b)を、以下の配合比で含有することが好ましい。すなわち、カルボキシ基含有重合体(a)が含んでいるカルボキシ基のモル数(at)に対する、多価金属含有粒子(b)が含んでいる多価金属のモル数と価数との積(bt)の比((bt)/(at))(以下、当量比ともいう)は、0.4以上であることが好ましい。この比は、より好ましくは0.8以上、特に好ましくは1.0以上である。この比の上限は、通常は10.0以下、好ましくは2.0以下である。この比を小さくしすぎると、ガスバリア性積層体10のガスバリア性、耐熱水性、及び耐水蒸気性などの諸特性が低下する傾向がみられる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体10は、基材1と被覆層3との間に無機蒸着層2を備える。これにより、被覆層3を備えるガスバリア性積層体10におけるガスバリア性を更に高めることができ、透明性と高度のガスバリア性の両立が可能となる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体10が備える基材1に特に制限はなく、様々な種類のものが使用できる。基材1を構成する材質は、特に限定されず、様々な種類のものが使用でき、例えばプラスチック又は紙が挙げられる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、必要に応じて、基材1、無機蒸着層2及び被覆層3以外の他の1以上の層を更に備えていてもよい。
アンカーコート液は、樹脂やイソシアネート化合物を溶解又は分散させるための液体媒体を更に含有してもよい。
ラミネートされる他の層は1種でも2種以上でもよい。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、無機蒸着層を形成する工程、下記に示す被覆層形成用コーティング液を用いて被覆層を形成する工程を含む製造方法により製造することができる。この製造方法は、必要に応じて、アンカーコート層などの他の層を形成する工程および/または印刷層を形成する工程等を更に含むことができる。
真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては、電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式等が挙げられ、いずれを用いてもよい。
また、無機蒸着層2のアンカーコート層4への密着性及び無機蒸着層2の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。
また、無機蒸着層2の透明性を上げるために蒸着の際、酸素ガスなどを吹き込んだりする反応蒸着を行ってもよい。
被覆層形成用コーティング液では、溶媒又は分散媒として有機溶媒(e)を使用する。すなわち、このコーティング液は、カルボキシ基含有重合体(a)、多価金属含有粒子(b)、界面活性剤(c)及び有機溶媒を含有し、多価金属含有粒子(b)が分散している分散液である。被覆層形成用コーティング液は、一形態において、更にケイ素含有化合物(d)を含有していることが好ましい。以下、被覆層形成用コーティングが任意成分であるケイ素含有化合物(d)を含有する場合の調製方法について説明する。
本実施形態に係る包装材料は、上記のガスバリア性積層体を含むものである。この包装材料は、例えば、物品を包装する包装体の製造に使用する。
この包装体は、上記の包装材料からなるものであってもよく、上記の包装材料と他の部材とを含むものであってもよい。前者の場合、包装体は、例えば、上記の包装材料を袋状に成形したものである。後者の場合、包装体は、例えば、蓋体としての上記包装材料と、有底筒状の容器本体とを含んだ容器である。
包装後に加熱殺菌処理が行われる物品としては、例えば、カレー、シチュー、スープ、ソース、及び畜肉加工品等の食品が挙げられる。
<被覆層形成用コーティング液の調製>
各実施例及び各比較例で用いる被覆層用コーティング液を以下の方法で調製した。
(例1:コーティング液1)
カルボキシ基含有重合体を、イソプロパノールに加熱溶解させた。カルボキシ基含有重合体としては、ポリアクリル酸(PAA)(東亜合成(株)製ジュリマー(登録商標)AC-10LP、数平均分子量50,000)を使用した。以上のようにして、ポリアクリル酸を10質量%の濃度で含んだポリアクリル酸溶液を調製した。
上述したコーティング液1の調製方法に対し、上記酸化亜鉛分散液(ZnO分散液)及びイソプロパノールの添加量を表1に記載の添加量に変更した以外は、コーティング液1と同様の方法により、コーティング液2を調製した。
上述したコーティング液1の調製方法に対し、ポリアクリル酸溶液と酸化亜鉛分散液とイソプロパノールの混合工程において、ケイ素含有化合物としてシランカップリング剤(SC剤)(信越化学工業(株)製KBM-403、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)0.10gを添加したこと以外は、コーティング液1と同様の方法により、コーティング液3を調製した。
上述したコーティング液2の調製方法に対し、ポリアクリル酸溶液と酸化亜鉛分散液とイソプロパノールの混合工程において、ケイ素含有化合物としてシランカップリング剤(SC剤)(信越化学工業(株)製KBM-403、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)0.1gを添加したこと以外は、コーティング液2と同様の方法により、コーティング液4を調製した。
上述したコーティング液3の調製方法に対し、上記酸化亜鉛分散液及びイソプロパノールの添加量を表1に記載の添加量に変更した以外は、コーティング液3と同様の方法により、コーティング液C1を調製した。
上記酸化亜鉛分散液をイソプロパノールで表1に記載の配合により希釈し、コーティング液C2を調整した。
(アンカーコート液の調製)
希釈溶媒(酢酸エチル)中、γ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン1質量部に対し、アクリルポリオール5質量部を混合し、攪拌した。ついで、イソシアネート化合物としてトリレンジイソシアネート(TDI)を、アクリルポリオールのOH基に対しNCO基が等量となるように加えた。得られた混合溶液を2質量%の濃度に上記希釈溶媒で希釈することによりアンカーコート液1を得た。
アクリルポリオールとしては、三菱レイヨン(株)製、GS-5756を使用した。
2軸延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ株式会社製、商品名:ME-1、厚さ20μm)の一方の面に、アンカーコート液1を、乾燥後の厚さが0.2μmになるようにバーコーターを用いて塗工し、60℃で1分間乾燥させることによってアンカーコート層を形成した。
湿熱処理条件:120℃、30分、圧力0.2MPaでのレトルト処理。
実施例1に対し、被覆層の形成に使用するコーティング液1を表2に記載のコーティング液に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、積層体2~4及びC1を製造した。積層体1と同様、これら積層体についても、上記湿熱処理前と湿熱処理後について被覆層の赤外吸収スペクトルのピーク強度を測定した。
実施例1に対して、被覆層の形成にコーティング液C1とC2を使用し2層の被覆層を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、積層体C2を製造した。すなわち、無機蒸着層上にコーティング液C1を、バーコーター(ワイヤーバー)を用いて塗布し、得られた塗膜を50℃のオーブンで1分間乾燥させて第1の被覆層を形成した。次に、第1の被覆層上にコーティング液C2を同様に塗布し、同様の条件で乾燥して第2の被覆層を形成した。積層体1と同様、積層体C2についても、上記湿熱処理前と湿熱処理後について第1の被覆層及び第2の被覆層の赤外吸収スペクトルのピーク強度を測定した。
上記湿熱処理前と湿熱処理後の各積層体から被覆層を分離し、被覆層の固形物を得た。この被覆層の固形物をフーリエ変換赤外分光装置(FT-IR:日本分光製(FT/IR-4600))による全反射測定法(ATR)によって測定して赤外吸収スペクトルを得た。得られた赤外吸収スペクトルから、1490~1659cm-1の範囲内の-COO-に帰属する最大ピーク高さ(極大吸光度)(α)と、1660~1750cm-1の範囲内の-COOHに帰属する最大ピーク高さ(極大吸光度)(β)についての比α/α+βを求めた。
各積層体を折りたたみ、三辺を熱接着して袋を作製した。この袋内に、内容物として水、4質量%酢酸、又は6質量%酢酸を150g充填し、残る一辺を熱接着により封止することにより、内容物が充填された4方シール袋を作製した。得られた4方シール袋を、120℃、30分、0.2MPaの条件で湿熱処理した。この湿熱処理後の各試料について、以下に説明する方法で酸素透過度、ラミネート強度、及び保存安定性を測定/評価した。結果を表2に示す。
各試料の酸素透過度(OTR)を、Modern Control社製の酸素透過試験器OX-TRAN(登録商標)2/20を用いて、温度30℃、相対湿度70%の条件下で測定した。測定方法は、JIS K-7126 B法(等圧法)、及びASTM D3985に準拠し、測定値は、単位cc/m2/day/atmで表記した。
各試料の被覆層側の表面に、ドライラミネーション加工により、ポリエステルウレタン系接着剤(商品名:タケラックA-969、タケネートA-5;三井化学社製)を介して、厚さ30μmの未延伸ポリプロピレンフィルムCPP(casted polypropylene)(商品名:CPP GLC、三井化学東セロ社製)をラミネートした。これを50℃にて48時間養生し、積層体フィルムを得た。この積層体フィルムを15mm幅の短冊状にカットし、テンシロン引張試験機(商品名:テンシロンRTC-1250、オリエンテック社製)により、CCPから積層体フィルムを300mm/分の速度で90°剥離(T型剥離)させて、ラミネート強度(N/15mm)を測定した。
各試料を、温度40℃、湿度90%の環境下にて1か月保存した後、上記方法にて酸素透過度(OTR)及びラミネート強度を測定した。
Claims (12)
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面上に、無機酸化物を含む無機蒸着層と、カルボキシ基含有重合体(a)、多価金属含有粒子(b)及び界面活性剤(c)を含む被覆層とをこの順序で備えたガスバリア性積層体であって、前記被覆層の赤外吸収スペクトルにおける、1490~1659cm-1の範囲内の-COO-に帰属する最大ピーク高さ(α)と、1660~1750cm-1の範囲内の-COOHに帰属する最大ピーク高さ(β)のα/α+βで表される比が0.3以上であり、前記多価金属含有粒子(b)として前記被覆層の形成用コーティング液中の平均粒子径が12nm乃至1μmの範囲内のものが使用されているガスバリア性積層体。
- 前記被覆層がケイ素含有化合物(d)を更に含有し、前記ケイ素含有化合物(d)が下記一般式(1)及び(2)で表されるシランカップリング剤、これらの加水分解物、およびこれらの縮合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のガスバリア性積層体。
Si(OR1)3Z1 …(1)
Si(R2)(OR3)2Z2 …(2)
一般式(1)において、R1は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z1はエポキシ基を含有する基であり、一般式(2)において、R2はメチル基であり、R3は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z2はエポキシ基を含有する基である。 - 前記カルボキシ基含有重合体(a)が、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から選択される少なくとも1種のα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸に由来する構成単位を含む、請求項1又は2に記載のガスバリア性積層体。
- 前記多価金属含有粒子(b)を構成する多価金属が2価の金属である、請求項1~3の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 前記基材と前記無機蒸着層との間にアンカーコート層を更に備えた請求項1~4の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 前記界面活性剤(c)が燐酸エステル又はスチレン-アクリル酸共重合体である、請求項1~5の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 120℃、30分、圧力0.2MPaでのレトルト処理後におけるα/α+βで表される前記比が0.4以上である、請求項1乃至6の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 酢酸成分含有食品の包装材料として用いられる、請求項1~7の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 請求項1~8の何れか1項に記載のガスバリア性積層体を含んだ包装材料。
- 請求項9に記載の包装材料を含んだ包装体。
- 請求項10に記載の包装体と、前記包装体に収容された内容物とを含んだ包装物品。
- 前記内容物が酢酸成分を含有している請求項11に記載の包装物品。
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