JPH1170608A

JPH1170608A - ガスバリア性材料の製造方法

Info

Publication number: JPH1170608A
Application number: JP23245497A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayashi; 建二林; Wataru Yamamoto; 渉山本; Kenichi Kaneko; 健一金子
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】包装材料として必要な印刷層の形成、およびバ
リア層の形成をグラビア印刷法を用いて連続的に製造で
きる、生産効率の優れたガスバリア性材料の製造方法を
提供することを目的とする。【解決手段】連続状基材の片面に無機層状化合物と樹脂
とを含有するバリア剤をグラビア印刷法により塗布、乾
燥し、バリア層を形成後、グラビア印刷法により印刷層
を形成する、ガスバリア性材料の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック等の
基材上に、通常のグラビア印刷機により、バリア層を塗
布形成するガスバリア性材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック等の基材上に、ポリビニル
アルコール等のガスバリア性樹脂を塗布することで、ガ
スバリア性を向上させることが行われている。このよう
に、プラスチックフィルムにガスバリア性樹脂を塗布形
成するためには、多量の熱を必要とするため、通常のグ
ラビア印刷機で連続的に製造することが困難なため、グ
ラビア印刷機とは別に、乾燥機を有する塗布装置を用い
て形成するのが一般的であった。

【０００３】一方、包装材料は、内容物の表示等を施す
ため、プラスチックフィルムにグラビア印刷法により印
刷層を形成するのが一般的であった。通常のグラビア印
刷機に設置されている乾燥機は、その熱量が限定されて
いるため、ガスバリア性樹脂によるバリア層を形成する
ためには、前述のように、印刷機とは別に、塗布装置を
用いて別々の工程で製造していた。そのため、塗布装置
の製造スピードが、印刷機に比較して低速であるため、
生産効率が悪く、価格が高いものとなってしまってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、包装材料と
して必要な印刷層の形成、およびバリア層の形成を、グ
ラビア印刷法を用いて連続的に製造する、生産効率の優
れた方法で製造することができる、ガスバリア性材料の
製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基材の片面に
無機層状化合物と樹脂とを含有するバリア層をグラビア
印刷法により、塗布形成することを特徴とする、ガスバ
リア性材料の製造方法である。また、本発明は、基材の
片面にグラビア印刷法によりアンダーコート層、無機層
状化合物と樹脂とを含有するバリア層を、順次塗布形成
することを特徴とする、ガスバリア性材料の製造方法で
ある。また、本発明は、前記バリア層の形成をグラビア
印刷法により、多数回塗布することにより形成すること
を特徴とする、ガスバリア性材料の製造方法である。

【０００６】また、本発明は、前記バリア層を、金属ア
ルコキシドの加水分解・重縮合生成物を含有することを
特徴とする、ガスバリア性材料の製造方法である。ま
た、本発明は、前記無機層状化合物を、モンモリロナイ
トであることを特徴とするガスバリア性材料の製造方法
である。また、本発明は、前記樹脂を水溶性高分子とし
たことを特徴とする、ガスバリア性材料の製造方法であ
る。また、本発明は、前記水溶性高分子を、ポリビニル
アルコールとしたガスバリア性材料の製造方法である。
また、本発明は、前記バリア層上に、グラビア印刷法に
より印刷層を形成したことを特徴とする、ガスバリア性
材料の製造方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の製造方法により
製造されたガスバリア性材料の一例を示す断面図で、１
は基材、２はバリア層、および３は印刷層を示す。ま
た、図２は、他の構成例を示す断面図で、基材１に、ア
ンダーコート層４を介して、バリア層２を設けた材料で
ある。そして、図３は、図２に示した材料を、包装材料
として使用する場合の例で、印刷層３に接着層５を介し
て、シーラント層６を積層した構成からなる。

【０００８】ここで、基材１は、高分子フィルムが好適
で、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナ
イロン、ポリカーボネート、エチレン−ビニルアルコー
ル共重合体、ポリビニルアルコール等が使用できる。前
記、プラスチックフィルムの他、クレーコート等の平滑
処理された紙が使用することができる。

【０００９】また、バリア層２は、少なくとも無機層状
化合物と樹脂とからなり、前記無機属状化合物は、カオ
リナイト族、スメクタイト族、およびマイカ族が挙げら
れる。この中で、モンモリロナイト、ヘクトライト、お
よびサポナイト等のスメクタイト族が好適で、無機層状
化合物の層間に樹脂を取り込み、複合体を形成し易い。
特に、この族の中でも、モンモリロナイトは溶融状態で
の安定性、塗工性が最も優れている。

【００１０】また、使用される樹脂は、前述の無機層状
化合物の層間に取り込まれ易いものであれば特に限定さ
れないが、水溶性高分子を用いることが好ましい。水溶
性高分子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
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、アクリル樹脂およびアル
ギン酸ナトリウムなどが挙げられる。特にポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）を本発明のガスバリア性積層体のコ
ーティング剤に用いた場合にガスバリア性が最も優れ
る。ここでいうＰＶＡは、一般にポリ酢酸ビニルをけん
化して得られるもので、酢酸基が数十％残存している、
いわゆる部分けん化ＰＶＡから、酢酸基が数％しか残存
していない完全けん化ＰＶＡまでを含み、特に限定され
るものではない。

【００１１】また、本発明のバリア層は、さらに金属ア
ルコキシドの加水分解・重縮合生成物を含有した組成と
してもよい。この金属アルコキシドは、Ｍを金属、Ｒを
アルキル基、およびｎをアルコキシ基の配位数とした場
合、下記一般式、Ｍ（ＯＲ）_n で示される化合物である。Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｒおよ
びＺｒからなる群より選ばれ、Ｒが、メチル基、エチル
基から選ばれるのが好ましい。特に、テトラエトキシシ
ラン〔Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄〕、トリイソプロポキシア
ルミニウム〔Ａｌ（Ｏ−２’−Ｃ₃Ｈ₇）₃〕などを用
いると、アルコキシドの加水分解生成物が、水系の溶媒
中で比較的安定に存在するために好ましい。

【００１２】上述した各成分を単独またはいくつかを組
み合わせてコーティング剤に加えることができ、さらに
コーティング剤のバリア性を損なわない範囲で、イソシ
アネート化合物、シランカップリング剤、あるいは分散
剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤など公知の添加剤を
加えることができる。

【００１３】例えばコーティング剤に加えられるイソシ
アネート化合物は、その分子中に２個以上のイソシアネ
ート基（ＮＣＯ基）を有するものであり、例えばトリレ
ンジイソシアネート（ＴＤＩ）、トリフェニルメタント
リイソシアネート（ＴＴＩ）、テトラメチルキシレンジ
イソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などのモノマー類と、こ
れらの重合体、誘導体などがある。

【００１４】コーティング剤の塗布方法には、通常用い
られる、ディッピング法、ロールコーティング法、スク
リーン印刷法、スプレー法など従来公知の手段が用いら
れる。皮膜の厚さはコーティング剤の種類によって異な
るが、乾燥後の厚さが約０．０１〜１００μｍの範囲で
あればよいが、５０μｍ以上では、膜にクラックが生じ
やすくなるため、０．０１〜５０μｍとすることが望ま
しい。

【００１５】印刷層３は、通常のグラビア印刷法により
使用できるインキにより形成する。また、アンダーコー
ト層４は、イミン系、ウレタン系、ブタジエン系、酸化
チタン系の群より選ばれたコーティング剤が使用され
る。

【００１６】そして、シーラント層６は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン共重合体、および飽和ポ
リエステル等のヒートシール性を有する樹脂フィルムを
用いることができ、特に、耐熱性、防湿性を要求される
場合は、無延伸ポリプロピレンフィルムをもちいること
が好ましい。また、メタロセン触媒を用いて合成したポ
リオレフィンを用いると、包装される物品への樹脂臭の
付着を低減することができる。このシーラント層６は、
２液または１液のウレタン系接着剤からなる接着層５を
介してラミネートする方法、アンカー剤からなる接着層
５を介して溶融した樹脂を押し出しコーティングするこ
とでラミネートする方法で形成することができる。

【００１７】次に、本発明の製造方法について説明す
る。図４は、本発明の製造方法の一例を示す説明図で、
連続状基材１０を巻き出し、先ず第１印刷部２１でアン
ダーコート剤を塗布、乾燥し、アンダーコート層を形成
後、第２印刷部２２と第３印刷部２３により、バリア剤
を塗布、乾燥し、バリア層を形成する。そして、第４印
刷部２４、第５印刷部２５で、印刷インキを塗布、乾燥
し、印刷層を形成し、ガスバリア製を有する包装材料を
製造する。

【００１８】ここで、バリア層は、２〜４回に分けて塗
布し、所定の厚みとすることが好ましい。それぞれの印
刷部の乾燥オーブンの乾燥能力に合った塗布量とするこ
とにより、製造スピードを低下させることなく形成する
ことができる。この１回当たりの塗布量は、ウェット状
態で１〜１０ｇ／ｍ²（乾燥状態で０．０１〜１．０ｇ
／ｍ²）の範囲とすることが好ましく、またバリア層全
体の塗布量は、乾燥状態で、０．１〜２ｇ／ｍ²の範
囲、好ましくは、０．３〜１．０ｇ／ｍ²の範囲とする
ことが好ましい。

【００１９】

【実施例】

＜実施例１＞中島精機製グラビア印刷機（８色機）を用
い、厚みが２０μｍで片面がコロナ処理された延伸ポリ
プロピレンフィルム（以下ＯＰＰ）を基材とし、第１印
刷部でコロナ処理された側にウレタン系アンダーコート
剤を塗布、乾燥し、アンダーコート層を形成した後、第
２印刷部、および第３印刷部で下記組成からなるバリア
剤を塗布、乾燥し、０．５２ｇ／ｍ²のバリア層を形成
した。次に、第４印刷部においてウレタン系インキから
なる印刷部を形成し、ガスバリア性材料を製造した。こ
の時、ＯＰＰの表面にサーモラベルを設け、表面の温度
を測定したところ、６０℃であった。なお、印刷機の乾
燥オーブンは、上記加熱方式で、風量は５０ｍ³／分で
あり、また、印刷機の塗布スピードは、８０ｍ／分であ
った。そして、得られたガスバリア性材料の酸素透過度
と水蒸気透過度を測定した。その結果を表１に示す。

【００２０】（バリア剤の組成）５重量％のポリビニル
アルコール（ＰＶＡ）水溶液に、モンモリロナイトを、
ＰＶＡとモンモリロナイトの重量比が１：１となるよう
に混合した。

【００２１】＜実施例２＞バリア剤の組成を以下に示し
た組成とした以外は、実施例１と同じ構成、同じ条件
で、ガスバリア性材料を製造した。このガスバリア性材
料の酸素透過度と水蒸気透過度を実施例１と同様に測定
した。その結果を表１に示す。

【００２２】（バリア剤の組成）テトラエトキシシラン
１０．２ｇに、０．０２Ｎの塩酸を２６．５ｇを加え、
３０分間撹拌して、テトラエトキシシランを加水分解さ
せた。（Ａ液）また、１００体積％の水を溶媒とする、５重量％ＰＶＡ
水溶液に、モンモリロナイトを、ＰＶＡとモンモリロナ
イトの重量比が１：１となるように混合した。（Ｂ液）Ｂ液とＡ液とを重量比で４：６となるように混合し、バ
リア剤を得た。

【００２３】＜比較例１＞本発明のバリア層を設けない
ＯＰＰに印刷層を設けた構成の材料を製造し、実施例と
同様に、酸素透過度、および水蒸気透過度を測定した。
その結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明は、バリア層を、従来の印刷に使
用している印刷機を用いて、スピードを低下させること
なく、塗布、乾燥して形成することができるので、包装
材料として必要な印刷層の形成と、同時に連続的に製造
することができる。これにより、バリア層を設けた材料
を、効率よく製造することができ、価格の廉価な材料を
容易に製造することができる。また、バリア層を形成す
るために、新たに乾燥能力の高い乾燥機を備えた塗布装
置を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスバリア性材料の一例例を示す断面
図である。

【図２】本発明のガスバリア性材料の他の例を示す断面
図である。

【図３】本発明のガスバリア性材料の応用例を示す断面
図である。

【図４】本発明のガスバリア性材料の製造方法示す説明
図である。

【符号の説明】

１…基材２…バリア層３…印刷層４…アンダーコート層５…接着層６…シーラント層１０…連続状基材２１…第１印刷部２２…第２印刷部２３…第３印刷部２４…第４印刷部２５…第５印刷部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の片面に無機層状化合物と樹脂とを含
有するバリア層をグラビア印刷法により、塗布形成する
ことを特徴とする、ガスバリア性材料の製造方法。
【請求項２】基材の片面にグラビア印刷法によりアンダ
ーコート層、無機層状化合物と樹脂とを含有するバリア
層を、順次塗布形成することを特徴とする、ガスバリア
性材料の製造方法。
【請求項３】前記バリア層をグラビア印刷法により、多
数回塗布することにより形成することを特徴とする、請
求項１または請求項２のいずれかに記載のガスバリア性
材料の製造方法。
【請求項４】前記バリア層が、金属アルコキシドの加水
分解・重縮合生成物を含有することを特徴とする、請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載のガスバリア性材
料の製造方法。
【請求項５】前記無機層状化合物が、モンモリロナイト
であることを特徴とする請求項１または請求項２のいず
れかに記載のガスバリア性材料の製造方法。
【請求項６】前記樹脂が水溶性高分子であることを特徴
とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載のガ
スバリア性材料の製造方法。
【請求項７】前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコー
ルであることを特徴とする、請求項７に記載のガスバリ
ア性材料の製造方法。
【請求項８】前記バリア層上に、グラビア印刷法により
印刷層を形成したことを特徴とする、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載のガスバリア性材料の製造方
法。