WO2007142279A1 - 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体の製造方法及びこれを用いたガスバリア性膜若しくはガスバリア性積層体 - Google Patents

不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体の製造方法及びこれを用いたガスバリア性膜若しくはガスバリア性積層体 Download PDF

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unsaturated carboxylic
solution
gas barrier
alcohol polymer
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PCT/JP2007/061499
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Kou Tsurugi
Yoshihisa Inoue
Isao Hara
Hiroyoshi Watanabe
Tomoyoshi Hakamata
Akira Nomoto
Osamu Nakamura
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Tohcello Co., Ltd.
Mitsui Chemicals, Inc.
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    • C08J2429/00Characterised 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
    • C08J2429/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2429/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
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    • Y10T428/1341Contains vapor or gas barrier, polymer derived from vinyl chloride or vinylidene chloride, or polymer containing a vinyl alcohol unit

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and a gas barrier film using the same. More specifically, (1) a vinyl alcohol polymer and an unsaturated carboxylic acid compound (ii) are reacted in the presence of an acid catalyst soluble in the reaction system, and then at least an acid catalyst of the acidic compound is reacted with an anion exchange resin. And then, if necessary, a method for producing a solution containing an unsaturated rubonic acid-modified butyl alcohol-based polymer (mouth) that neutralizes the unsaturated carboxylic acid compound (i) with a polyvalent metal compound.
  • the solution containing the unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) obtained by the above methods (1) and (2) is useful as a gas barrier coating material, and a gas barrier film using this solution has a high gas barrier property.
  • the production method of unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer has mainly been, for example, [1] Method of reacting (meth) acrylic acid chloride with polyvinyl alcohol in an organic solvent (patent Reference 1), [2] (Meth) acrylic in organic solvents A method of reacting an acid anhydride with polyvinyl alcohol (see Patent Document 2) has been reported.
  • chlorides and anhydrides of (meth) acrylic acid are used as esterifying agents in order to increase the reactivity with polyvinyl alcohol.
  • (meth) acrylic acid chlorides and anhydrides are expensive and are not easily available industrially.
  • reprecipitation operation is performed using an organic solvent as a poor solvent for purification, these production methods are not industrially advantageous production methods.
  • Patent Document 2 German Published Patent No. 3322993
  • Non-Patent Document l Angewandte Makromo 1 eku l are Che mi e 179-202, 113, 1983
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a solution containing an unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) efficiently from an inexpensive industrial raw material, and to provide a high gas barrier film obtained thereby. .
  • the first of the present invention is (1) reacting a vinyl alcohol polymer and an unsaturated carboxylic oxide compound (i) in the presence of an acid catalyst soluble in the reaction system to produce an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol heavy polymer.
  • unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer consisting of two steps: an ion exchange step that removes at least the acid catalyst from the acid compound.
  • the second method of the present invention comprises (1) a butyl alcohol polymer and an unsaturated carboxylic oxide compound (i) in the presence of a solid acid catalyst.
  • Unsaturated carboxylic acid modified vinyl alcohol system An unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and an unsaturated carboxylic acid comprising two steps: a reaction step for forming a polymer (mouth), and (2) a filtration step for removing the solid acid catalyst by filtration.
  • a reaction step for forming a polymer (mouth) Next to the production method of the solution (C) containing the compound (i), and further from the above reaction step and filtration step, (3) from the ion exchange step of removing the unsaturated carboxylic acid compound (ii) with an anion exchange resin
  • (3) Solution (B) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) Next to the method for producing a solution (B) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth), and further following the reaction step and the filtration step, (3) Solution
  • An unsaturated carboxylic acid-modified vinyl resin comprising a neutralization step of neutralizing the unsaturated carboxylic acid compound (i) with a polyvalent metal compound to form an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c).
  • (D) is a production method
  • the third of the present invention is a solution containing at least an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) obtained by these production methods (A :), (B) ,
  • the present invention is a gas barrier film characterized by comprising a solution comprising an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C) together with these solutions (A), (B) or (C). And a gas barrier film characterized by comprising a solution (D).
  • the present invention is a gas barrier laminate in which these gas barrier films are formed on at least one surface of the base material layer (I).
  • the present invention provides a solution (D) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C) on at least one side of the base material or base material layer (I). ), And then a polymer (X) of an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) is formed.
  • This is a method for producing a gas barrier film or gas barrier laminate. The invention's effect
  • a solution (A), (B) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth), or an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and an unsaturated Solution (C) containing carboxylic acid compound (i), or Solution (D) containing unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) can be produced industrially advantageously from inexpensive raw materials compared to conventional methods.
  • the vinyl alcohol polymer that is a raw material of the method of the present invention is a polymer mainly composed of butyl alcohol, and examples thereof include polybutyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer.
  • the method for producing the butyl alcohol polymer but in general, (co) polymerization is performed using butyl acetate, and then the vinyl ester component of the vinyl acetate (co) polymer is hatched. can get.
  • Typical examples of vinyl esters used in the production of vinyl alcohol polymers include butyl acetate, but other fatty acid vinyl esters such as vinyl propionate and bivalate bur can also be used.
  • the degree of cure of the bull ester component during the production of the vinyl alcohol polymer is usually 55% or more, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more.
  • examples of monomers that can be copolymerized with the vinyl ester include ethylene, for example, propylene, butene, ⁇ -aged refins such as isopten, 4-methylpentene, hexene, octene, etc., unsaturated carboxylic acids such as itaconic acid, acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, or salts thereof, partial or complete esters thereof , Its nitriles, its amides, its acid anhydrides, for example, acrylamides such as acrylamide, or its ⁇ -monoalkyl acrylamides, its ⁇ , ⁇ -dialkyl acrylamides, such as vinyltrimethoxysilane Vinyl silane compounds, for example, unsaturated sulfonic acids such as 2-acrylamidopropanesulfonic acid, or salts thereof, such as ⁇ -vinyl pyrrolidone, ⁇ -buramide such
  • the degree of polymerization of the butyl alcohol polymer of the present invention is not particularly limited, but those having an average degree of polymerization of 10 to 500 are usually used.
  • the unsaturated carboxylic acid compound (i) which is a raw material of the method of the present invention may be any compound as long as it has a carbon-carbon double bond group and a carboxyl group in the same molecule. More specifically, ⁇ ,
  • 3-unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, and cinnamate, such as vinylacetic acid, 3-hexenoic acid, 3-hexene
  • Non-conjugated unsaturated carboxylic acids such as acids can be mentioned.
  • the use of ⁇ , / 3-unsaturated carboxylic acids is preferred, and the use of unsaturated carboxylic acid compounds having 10 or less carbon atoms is preferred. Furthermore, the use of acrylic acid or methacrylic acid is more preferred.
  • the amount of the unsaturated carboxylic acid compound (i) used the acid group of the unsaturated carboxylic acid compound (i) is usually 0.01 per mol of the hydroxyl group of the butyl alcohol polymer as a raw material. The range is from 1 to 100 moles, preferably from 0.1 to 50 moles, and more preferably from 1 to 20 moles.
  • These unsaturated carboxylic acid compounds (i) may be used alone or in a mixture of two or more. Acid catalyst soluble in reaction system
  • the acid catalyst soluble in the reaction system in the present invention may be either Brenstead acid or Lewis acid as long as it is soluble in the reaction system in the reaction step.
  • Such an acid catalyst may be either an organic acid or an inorganic acid, and more specifically, inorganic acids such as hydrochloric acid, boric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, such as formic acid, acetic acid, and propionic acid.
  • Organic carboxylic acids such as chloroacetic acid, glycolic acid, benzoic acid, phthalic acid, for example, organic sulfonic acids such as methylsulfonic acid, benzenesulfonic acid, P-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, for example phosphorus
  • organic phosphoric acids such as decyl acid and phenyl phosphate.
  • the use of inorganic acids and organic sulfonic acids is preferred, and the use of inorganic acids is more preferred.
  • hydrochloric acid is more preferred.
  • the amount of the acid catalyst soluble in the reaction system to be used is usually from 0.1 to 100 mol%, preferably from 0.1 to 50 mo 1%, based on the hydroxyl group of the vinyl alcohol polymer as a raw material. Range. These acid catalysts may be used alone or in a mixture of two or more. Solid acid catalyst
  • the solid acid catalyst in the present invention may be either a Bronsted acid or a Lewis acid as long as it is insoluble in the reaction system in the reaction step.
  • a solid acid catalyst may be an organic acid or an inorganic acid. More specifically, for example, a cation exchange resin such as a sulfonic acid type ion exchange resin, for example, silica 'magnesia, silica' alumina, Complex oxides composed of two or more kinds of metal acids such as silica 'titania, titania' zirconia, alumina 'polya, natural clay minerals such as acid clay, montmorillonite, kaolin, etc.
  • a cation exchange resin such as a sulfonic acid type ion exchange resin, for example, silica 'magnesia, silica' alumina, Complex oxides composed of two or more kinds of metal acids such as silica 'titania, titania' zirconia, alumina 'pol
  • Supported acids such as diatomaceous earth, silica gel, celite, alumina, zirconia, etc. supported by phosphoric acid or sulfuric acid, for example, natural or synthetic zeolite such as Y-type zeolite, mordenite, ZSM-5, for example niobium Unitary metal oxides such as acid, zinc oxide, alumina, and titanium oxide can be exemplified.
  • natural or synthetic zeolite such as Y-type zeolite, mordenite, ZSM-5, for example niobium Unitary metal oxides such as acid, zinc oxide, alumina, and titanium oxide
  • a cation exchange resin is preferred.
  • the amount of the solid acid catalyst to be used is usually in the range of 0.1 to 500% by weight, preferably 0.1 to 200% by weight, based on the vinyl alcohol polymer as a raw material.
  • These solid acid catalysts may be used alone or in a mixture of two or more. solvent
  • the reaction step in the present invention can be carried out in the absence of a solvent, it is preferably carried out in the presence of a solvent.
  • a solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol, and butanol, and aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as n -hexane, n -pentane, and cyclohexane.
  • Aliphatic or aromatic halides such as black mouth form, black mouth benzene, dichlorobenzene, etc., nitriles such as acetononitrile, benzonitrile, etc., such as diphenyl ether, anisole, 1,2-dimethoxyethane, etc.
  • Ethers such as acetone, ketones such as methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate and propionate, N-alkyl lactams such as 1-methyl-2-pyrrolidinone, N, N-dimethyl, etc.
  • N such as formamide, N, N-dimethylacetamide N- dialkylamides, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, for example, like Suruhora emissions such as sulfolane.
  • solvents such as water, alcohols, nitriles, ethers, ketones, esters, N-alkyllactams, N, N-dialkylamides, sulfoxides, sulfolanes are preferred. Water is more preferable.
  • the amount of solvent used is usually 0.1 to 1 part by weight of the vinyl alcohol polymer. The range is 500 parts by weight, preferably 1 to 200 parts by weight. These solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more.
  • an ester group is generated by a condensation reaction between the hydroxyl group of the vinyl alcohol polymer as a raw material and the carboxyl group of the unsaturated sulfonic acid compound.
  • the unsaturated carboxylic acid modification in the present invention means the formation of an ester group by the above condensation reaction. That is, in the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) obtained by the method of the present invention, a part of the hydroxyl groups of the used vinyl alcohol polymer is converted to an unsaturated carboxyl group derived from an unsaturated carboxylic acid compound. Have a structure.
  • the modification rate of the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) is the introduction rate of the unsaturated carboxylic acid compound in the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth).
  • the degree of modification of the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) can be appropriately changed depending on the purpose of use, but is usually in the range of 0.1 to 40 mol%, preferably 0.1 to 30 mol%. is there.
  • the reaction step of the present invention can be carried out in the absence of a polymerization inhibitor, it is preferably carried out in the presence of a polymerization inhibitor.
  • the unsaturated carboxylic acid compound (i) usually contains a polymerization inhibitor as a stabilizer, but if necessary, a polymerization inhibitor may be further added in the reaction step.
  • the polymerization inhibitor is not particularly limited as long as it is a compound that inhibits the carbon-carbon double bond polymerization reaction. For example, phenols such as hydroquinone and P-methoxyphenol, for example, phenothiazine. And the like.
  • the amount of polymerization inhibitor to be added is not 0.1 relative to the unsaturated carboxylic acid compound used in the reaction step. 5 0 0 0 0 weight 111, preferably 1 to 1 0 0 0 0 weight pp m., More preferably 1 0 to 5 0 0 0 ppm by weight.
  • the reaction temperature of the present invention is usually in the range of 0 to 200 ° C, preferably in the range of 20 to 100 ° C.
  • the reaction time is usually within 100 hours, preferably in the range of 0.1 to 50 hours.
  • the reaction atmosphere during the reaction can be carried out in the air, in an oxygen / inert gas mixed gas atmosphere, or in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is not particularly limited as long as it is an inert gas in the reaction. Examples thereof include nitrogen, helium, neon, argon, and xenon.
  • the oxygen concentration in the oxygen / inert gas mixed gas is in the range of 0.01 to 25%, preferably 0.05 to 22%. Range.
  • the reaction can be carried out under reduced pressure, normal pressure or increased pressure.
  • the reaction method of the present invention is not particularly limited, and any of a batch system, a semi-batch system, and a continuous flow system may be used.
  • the reaction solution obtained in the reaction step can be used as it is in the ion exchange step or the filtration step, but it can also be used in the ion exchange step or the filtration step after dilution with a solvent, if necessary.
  • Specific examples of the solvent for dilution include compounds exemplified as the solvent for use in the reaction step and compounds exemplified as the unsaturated carboxylic acid compound (i).
  • solvents for dilution water, unsaturated carboxylic acid compounds, alcohols, nitriles, ethers, ketones, esters, N-alkyl lactams, N, N-dialkylamides, Polar solvents such as sulfoxides and sulfolanes are preferred, and water or unsaturated carboxylic acid compounds are more preferred.
  • the solvent for dilution is preferably the same as the solvent used in the reaction step or the unsaturated carboxylic acid compound.
  • the amount of the solvent used for dilution is usually from 0.001 to 500 parts by weight, preferably from 0.1 to 1 part by weight based on 1 part by weight of the butyl alcohol polymer. The range is 1 0 0 0 parts by weight.
  • These diluting solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more. Filtration process>
  • the filtration step in the present invention means the removal of the solid acid catalyst by the above-described ordinary solid-liquid separation method.
  • the temperature for removing the solid acid catalyst is usually in the range of 0 to 1 ° C., and preferably in the range of 10 to 80 ° C.
  • the time required for removing the solid acid catalyst is usually within 100 hours, preferably within 50 hours.
  • the pressure for removing the solid acid catalyst can be any of reduced pressure, normal pressure, and increased pressure.
  • the neutralization reaction method of the present invention is not particularly limited, and may be any of batch, semi-batch, or continuous flow.
  • a filter aid such as celite, activated carbon, glass wool or the like can be used as necessary.
  • the solution obtained by the filtration step of the present invention is a solution (B) containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer.
  • the reaction obtained in the reaction step when a soluble acid catalyst is used in the reaction system The anionic exchange resin is used to remove the unsaturated carboxylic acid compound (i) in the filtrate obtained in the filtration process using at least an acid catalyst or a solid acid catalyst among the acidic compounds in the liquid. .
  • the acidic compound in the ion exchange process of the present invention is used in the reaction process! /, An acid catalyst soluble in the reaction system, and an unsaturated sulfonic acid compound.
  • the anion exchange resin used in the present invention is a compound exemplified as an acid catalyst soluble in the reaction system used in the reaction step, a compound exemplified as an unsaturated carboxylic acid compound (i), such as a carboxylate ion, a chloride ion, etc.
  • Any resin that can remove anions such as sulfate ions and sulfonate ions is not particularly limited, and may be either a strongly basic anion exchange resin or a weakly basic ion exchange resin. It may be a mold or a porous mold.
  • the anion exchange resin used to remove acidic compounds in the ion exchange process should have an OH type ion.
  • the amount of the anion exchange resin used is such that the volume capacity of the anion exchange resin is from 0.01 to 100 L, preferably from 0.1 to 50 L, per mol of the acidic compound to be removed. It is. These anion exchange resins may be used singly or in combination of two or more. Form of ion exchange process
  • the solution to be treated in the ion exchange step can be used as it is in the ion exchange step, but if necessary, an insoluble catalyst component or the like may be used in the ion exchange step after pretreatment such as filtration.
  • the acid catalyst is removed from the acidic compound by an anion exchange resin.
  • the acidic compounds to be removed include both unsaturated carboxylic acid compounds (i) and acid catalysts, and only acid catalysts.
  • a part of unsaturated carboxylic acid oxidation Compound (ii) may be removed.
  • the acidic compound is removed in the ion exchange step, the acid catalyst does not need to be completely removed, and remains in the solution (A), (B), or (C), for example, chloride ion, sulfuric acid
  • the amount of the anion derived from the acid catalyst such as ions and sulfonate ions is usually not more than 500,000 ppm by weight, preferably not more than 500 ppm by weight, and more preferably not more than 100 ppm by weight.
  • the unsaturated carboxylic acid compound (i) is removed by anion exchange resin.
  • the unsaturated carboxylic acid compound (i) does not have to be completely removed, but remains in the solution (B), for example, acrylic.
  • the amount of anions derived from unsaturated carboxylic acid compounds such as acid ions, methacrylate ions, and maleate ions is usually 15% by weight or less, preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight. It is as follows.
  • the temperature at which the acidic compound is removed with the anion exchange resin is usually in the range of 0 to 1550 ° C, and preferably in the range of 10 to 100 ° C. .
  • the treatment time for removing the acidic compound with the anion exchange resin is usually within 100 hours, preferably within 50 hours.
  • the pressure for removing the acidic compound with the anion exchange resin can be carried out at normal pressure or pressurized pressure.
  • the method for removing an acidic compound with an anion exchange resin is not particularly limited, and either a batch type or a continuous flow type may be used, but a continuous flow type is preferable.
  • the solution obtained by the ion exchange step when a soluble acid catalyst is used in the reaction system is the solution (A) containing the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) of the present invention.
  • the ion exchange process when a soluble acid catalyst is used in the reaction system when both the acid catalyst and unsaturated sulfonic acid compound (i) are removed, or in the ion exchange process when a solid acid catalyst is used.
  • the solution obtained when the unsaturated carboxylic acid compound (i) is removed is the solution (B) containing the unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth).
  • the acid catalyst is removed in the ion exchange process using a soluble acid catalyst in the reaction system, the solution obtained by removing the unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) and the unsaturated carboxylic acid It is a solution (C) containing a compound (I).
  • the unsaturated carboxylic acid compound (i) in the solution (C) may be neutralized with a polyvalent metal compound to obtain an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c).
  • Polyvalent metal compound
  • the polyvalent metal compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound containing a polyvalent metal atom.
  • a polyvalent metal atom is a metal atom belonging to groups 2 to 13 of the periodic table, or a metal atom belonging to groups 5 and 6 of group 14, such as Mg, Ca, Sr, B a Metal atoms belonging to Group 2 such as, for example, metal atoms belonging to Group 3 such as Sc, Y, for example, metal atoms belonging to Group 4 such as Ti, Zr, Hf, etc., metals belonging to Group 5 such as V, etc.
  • Atoms for example, metal atoms belonging to Group 6 such as Cr, Mo, W, etc., metal atoms belonging to Group 7 such as Mn, for example, metal atoms belonging to Group 8 such as Fe, Ru, such as Co, Rh, etc.
  • Metal atoms belonging to Group 9 for example, metal atoms belonging to Group 10, such as Ni, Pd, Pt, etc., for example, metal atoms belonging to Group 11, such as Cu, Ag, etc., for example, Group 12, such as Zn, Cd, Hg, etc.
  • Group 13 of the metal atom to which it belongs eg Al, Ga, etc.
  • Mg, Ca, Zn, Ba, Al, or Ti is preferably a polyvalent metal atom, and Zn is more preferably a polyvalent metal atom.
  • the compound containing a polyvalent metal atom that is a polyvalent metal compound include metals such as magnesium, calcium, zinc, and aluminum, for example, oxides such as magnesium oxide, calcium oxide, and zinc oxide,
  • metals such as magnesium, calcium, zinc, and aluminum, for example, oxides such as magnesium oxide, calcium oxide, and zinc oxide
  • hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and zinc hydroxide
  • halides such as magnesium chloride, calcium chloride, and zinc chloride, for example, alkoxy such as dimethoxy calcium, dimethoxy zinc, and trimethylaluminum Salts such as carboxylic acid salts such as calcium acetate, zinc acetate, and tin acetate
  • carbonates such as magnesium carbonate, calcium carbonate, and zinc carbonate
  • phosphates such as magnesium phosphate and calcium phosphate
  • Phosphorous acid Phosphites such as calcium, hypophosphites such as magnesium diphosphite, calcium diphosphite, sulf
  • the amount of the polyvalent metal compound used in the neutralization step is such that the polyvalent metal atom of the polyvalent metal compound used is 1 mol of the acidic group of the unsaturated carboxylic acid compound (i) contained in the solution (C). It is in the range of 0.1 to 10 moles, and preferably in the range of 0.2 to 5 moles. These polyvalent metal compounds may be used alone or as a mixture of two or more. Form of neutralization process
  • the temperature at which the unsaturated carboxylic acid compound (i) is neutralized with the polyvalent metal compound is usually in the range of 0 to 100 ° C, preferably 10 to 80 ° C. C It is a range.
  • the treatment time when neutralizing the unsaturated carboxylic acid compound (i) with the polyvalent metal compound is usually within 100 hours, preferably in the range of 0.1 to 50 hours.
  • the pressure for neutralizing the unsaturated carboxylic acid compound (i) with a polyvalent metal compound can be any of reduced pressure, normal pressure, and increased pressure.
  • the neutralization reaction method of the present invention is not particularly limited, and may be any of batch, semi-batch, or continuous flow.
  • unreacted solid polyvalent metal compound can be removed by a usual solid-liquid separation method such as filtration or centrifugal separation.
  • a filter aid such as celite, activated carbon, glass wool or the like may be used.
  • the solution obtained by the neutralization step of the present invention is a solution (D) containing an unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) and an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C).
  • a gas barrier film can be produced from a solution comprising the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) together with these solutions (A), (B) or (C).
  • the solution (D) can also be used to produce a gas-spurious membrane directly from it.
  • the content of the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) in the solution is 50% by weight or less, and the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is 50% by weight or more. It is desirable to use a solution of
  • the ratio of the carboxylate ion in the vicinity of 1 5 20 cm 1 to the absorbance A based on VC-0 (A. /, is a film having excellent gas barrier properties with less than 0.25.
  • the polyvalent metal of the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) used is preferably at least one selected from Mg, Ca, Zn, Ba and A1. Furthermore, the present invention is a gas barrier laminate in which a gas barrier film is formed on at least one surface of the base material layer (I). Gas barrier film
  • the gas barrier film of the present invention comprises an unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) which is the above solution (A), (B) or (C) and an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C). Or a solution (D). It is also produced from the above solution (D).
  • the ratio of the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) in the solution (A), (B) or (C) to the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is: solution
  • the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) in (A), (B) or (C) is preferably 50% by weight or less, more preferably 40 to 0.001% by weight, particularly preferably 30%.
  • the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is preferably more than 50% by weight, more preferably more than 60% by weight, particularly preferably 70 to 99%.
  • the range is 9% by weight (100% by weight for both).
  • the ratio of unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) to unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) in solution (D) is It is desirable to control the ratio in advance when preparing the solution (D) so that it falls within the above range. In addition, it is desirable that the solution (D) is adjusted to the above ratio by additionally blending an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) as necessary.
  • the gas barrier film of the present invention has a carboxylate ion formed by ionic crosslinking of a carboxylic acid group and a polyvalent metal of an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) and a free carboxylic acid group.
  • a carboxylate ion formed by ionic crosslinking of a carboxylic acid group and a polyvalent metal of an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) and a free carboxylic acid group.
  • (A./A) is less than 0.25 indicates that there are no or few free carboxylic acid groups, and the layer exceeds 0.25. Since the content of free carboxylic acid groups is large and the gas barrier resistance under high humidity may not be improved, (A. ZA) is preferably less than 0.25.
  • Absorbance A based on VC 0 for carboxylic acid groups near 1700 cm 1 .
  • Absorbance A is the distance (length) of absorbance between the intersection of the straight line (0) and straight line (N) and the maximum absorbance. It was.
  • Absorption based on VC 0 of carboxylate ion near 1520 cm— 1 A: Absorbance of 1480 cm— 1 and 1630 cm— 1 of the infrared absorption spectrum is connected by a straight line (L), and 1480-1630 cm -Lower the straight line (M) vertically from the maximum absorbance between 1 and 1 (around 1 520 cm— 1 ), and calculate the distance (length) of the absorbance between the intersection of the straight line (M) and the straight line (L) and the maximum absorbance.
  • the peak position of the maximum absorbance (near 1520 cm- 1 ) may vary depending on the metal species of the counter ion. For example, calcium is about 1520 cm- 1 near, zinc is around 1520 cm- 1 , and magnesium is 1540. cm—around 1
  • the absorbance A determined by the above method.
  • the ratio (A. ZA) was determined from the absorbance A.
  • the infrared spectrum measurement (infrared total reflection measurement: ATR method) in the present invention was carried out using an FT-IR 350 instrument manufactured by JASCO Corporation, and KRS-5 (Thallium bromide de Iodide) crystal. With an incident angle of 45 degrees, room temperature, resolution of 4 cm, and 150 integrations.
  • the thickness of the gas-pariatic membrane of the present invention can be determined according to various uses, but is usually in the range of 0.0 to 100 ⁇ , preferably 0.05 to 50 ⁇ , more preferably 0.1 to 10 ⁇ . is there.
  • gas barrier film of the present invention a natural system such as starch, gum arabic, gelatin, polysaccharides, etc., in addition to the unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth), as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Water-soluble polymers such as methyl cellulose, ethyl cellulose and carboxymethyl cellulose, semi-synthetic water-soluble polymers such as modified starch, vinyl alcohol polymers such as polybulal alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl Synthetic water-soluble polymers such as pyrrolidone, polyvinylethyl ether, polyacrylamide, and polyethyleneimine, acrylic acid ester polymer, ethylene 'acrylic acid copolymer, poly (butyl acetate), ethylene' vinyl acetate copolymer, polyester, polyurethane And other high molecular weight compounds (polymers).
  • cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose and carboxymethyl cellulose
  • semi-synthetic water-soluble polymers such as modified starch
  • vinyl alcohol polymers such as polybulal alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • polyvinyl Synthetic water-soluble polymers such as pyrrolidone
  • the gas barrier film of the present invention includes ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, PEG # 200 diacrylate, PEG # 400 diacrylate, PEG # 600 ⁇ Polyunsaturated carboxylic acid ester such as diacrylate, monovalent metal salt of unsaturated carboxylic acid compound, methyl ester of (meth) acrylate, ethyl ester of (meth) acrylate, vinyl such as vinyl acetate Even if it contains various additives such as ester compounds, olefin compounds such as ethylene, lubricants, slip agents, anti-blocking agents, antistatic agents, antifogging agents, pigments, dyes, inorganic or organic fillers, etc. To improve the wettability and adhesion to the substrate Various surfactants may be included.
  • the gas barrier laminate of the present invention comprises an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) which is the above solution (A), (B) or (C) on at least one side of the base material (I) and an unsaturated polymer. It is produced by forming a gas barrier film from a solution comprising a saturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c). Further, it is produced by forming a gas barrier film formed from the solution (D) on at least one surface of the base material layer (I).
  • gas barrier film By forming (laminating) such a gas barrier film, it has transparency, excellent gas barrier properties (oxygen barrier properties) at high and low humidity, and gas barrier properties after hot water treatment (heat resistant water resistance). It becomes the laminated body which does not fall of toughness and has toughness.
  • an inorganic compound vapor deposition layer (II) described later is formed on at least one side of the base material layer (I) as a substrate layer (I) described later.
  • a base material layer There is a base material layer.
  • gas barrier laminate of the present invention is a gas barrier laminate in which an inorganic compound vapor deposition layer (II) described later is formed on at least one surface of the gas barrier film forming the gas barrier laminate. .
  • an inorganic compound vapor deposition layer (I I) described later is formed on at least one surface of the gas barrier film forming the gas barrier laminate.
  • the base material layer (I) when a gas barrier film is laminated on the base material layer (I), for example, the base material layer (I) no gas barrier film / inorganic compound vapor deposition layer (II) / gas barrier film inorganic compound vapor deposition layer (II) / The gas barrier film and the inorganic compound vapor deposition layer (II) may be laminated in layers with the gas barrier film.
  • Such a multi-layered gas barrier laminate can almost completely block gas such as oxygen or water vapor.
  • the gas barrier laminate of the present invention includes a laminate having various known shapes such as a laminate film (sheet), a hollow container, a cup, and a tray depending on the shape of the base material layer (I) described later and depending on the application. can do.
  • the thickness of the gas barrier laminate of the present invention can be variously determined depending on the application, but usually the thickness of the base layer (I) is 5 to 1 500 ⁇ , preferably 5 to 500 ⁇ m, more preferably. More preferably 9 to: I 00 Aim, more preferably 9 to 30 m, when the inorganic compound deposition layer (II) is provided, the thickness of the deposition tank (II) is 15 to 5000 A, preferably 15 to 2000 persons, more preferably 20 to 1 500 A, the thickness of the gas barrier film composed of the polymer (X) layer is 0.01 to 100 im, preferably 0.05 to 50 At m, more preferably 0.1 to 10 / xm, the total thickness of the gas barrier laminate is not 5 to 1 6 0 0 iam, preferably 5 to 5 50 m, more preferably 10 1 to 50 / xm, more preferably 10 to 40 zm.
  • Base material layer (I) is 5 to 1 500 ⁇ , preferably 5 to 500 ⁇ m, more preferably. More
  • the base material layer (I) forming the gas barrier laminate of the present invention is usually a film, such as a sheet or film made of a thermosetting resin or a thermoplastic resin, a tray, a cup or a hollow body. Or a film-like material such as paper or aluminum melt, or a composite thereof.
  • the base material layer (I) may be a single layer or a multilayer body such as the same or different resin.
  • thermosetting resins include various known thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, urea melamine resins, polyurethane resins, silicone resins, and polyimides. Can do.
  • thermoplastic resin examples include various known thermoplastic resins such as polyolefin (polyethylene, polypropylene, poly4-1methyl-1, pentene, polybutene, etc.), polyester (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate). , Etc.), polyamide (6 nylon, 1 66 nylon, polymethylene xylene adipamide, etc.), polyvinyl chloride, polyimide, ethylene / butyl acetate copolymer or its hatched material, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polycarbonate, Polystyrene, ionomer, or a mixture thereof can be exemplified.
  • polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide and the like thermoplastic resins having good stretchability and transparency are preferable.
  • the film substrate (I 1 1) When the film substrate (I 1 1) is used as the substrate layer (I), it may be a uniaxially or biaxially stretched film substrate. When a biaxially stretched film substrate is used as the film substrate (1-1), a laminate excellent in transparency, heat resistance, rigidity, etc. can be obtained. Moreover, the inorganic compound vapor deposition layer (II) may be formed on the surface of the base material layer (I). The inorganic compound deposited on the surface of the base material layer (I) or the surface of the gas barrier film is not particularly limited as long as it is an inorganic compound that can be deposited.
  • chromium (Cr) examples include metals such as zinc (Zn), cobalt (Co), aluminum (A1), tin (Sn), and silicon (Si), and oxides, nitrides, sulfides, phosphides, and the like of these metals.
  • oxides, particularly oxides such as aluminum oxide, zinc oxide, and silica (silicon oxide) are preferable because of excellent transparency.
  • Chemical vapor deposition (CVD), low pressure CVD, plasma CVD, and other chemical vapor deposition methods such as the vapor deposition layer (II) of these inorganic compounds on the substrate layer (I) surface or the surface of the gas barrier film, vacuum vapor deposition Examples include physical vapor deposition (PVD) such as (reactive vacuum deposition), sputtering (reactive sputtering) and ion plating (reacted ion plating), and plasma spraying such as low-pressure plasma spray and plasma spray.
  • PVD physical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering reactive sputtering
  • ion plating reactive ion plating
  • plasma spraying such as low-pressure plasma spray and plasma spray.
  • the surface of the base material layer (I) may be coated with polyvinylidene chloride, polybutyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, acrylic resin, urethane resin, or the like.
  • the surface of these base material layers (I) is subjected to surface activation such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, undercoat treatment, primer coat treatment, etc. Processing may be performed.
  • a gas barrier film or gas barrier laminate can be produced by forming a polymer.
  • a method for producing a gas barrier film and a gas barrier laminate of the present invention (hereinafter also referred to as a method for producing a gas barrier film or the like), the above-mentioned solution (A) on at least one side of a substrate or a substrate layer (I) And (B) or (C) together with the unsaturated carboxylic acid-modified butyl alcohol polymer (mouth) and forming a gas barrier film from a solution comprising the unsaturated carboxylic acid multi-compound metal salt (c),
  • a method for producing a gas barrier film or a gas barrier laminate wherein a gas barrier film is formed from a solution (D) on at least one surface of a base material or a base material layer (I), and the gas barrier film or the gas barrier laminate is formed.
  • a method of manufacturing There is a method of manufacturing.
  • the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) in (A), (B) or (C) is preferably 50% by weight or less, more preferably 40 to 0.001% by weight, particularly preferably 30%.
  • the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is preferably more than 50% by weight, more preferably more than 60% by weight, particularly preferably 70 to 99%.
  • the range is 9% by weight (100% by weight for both).
  • solution (D) When solution (D) is used, the ratio of unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) in solution (D) is Before preparing the solution (D), adjust the ratio so that it falls within the above range. It is desirable to In addition, it is desirable that the solution (D) be adjusted to the above ratio by additionally blending an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) as necessary.
  • the substrate layer (I) is used as a substrate, a gas barrier laminate in which a gas barrier film is laminated on at least one surface of the present invention can be obtained.
  • the substrate layer (I) an inorganic substance such as glass, ceramic, metal or the like or other materials as a substrate, and a heavy weight obtained by polymerizing an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c), etc. If the coalesced (X) is peeled from the substrate, a single layer gas barrier film of the present invention can be obtained.
  • Examples of a method for forming a gas barrier film on at least one surface of the base material layer (I) include, for example, an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer of the above solution (A), (B) or (C) ) And the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) in a desired amount in a solvent such as water, and then the above-mentioned other high molecular weight compound and various additives as necessary.
  • There is a method of applying a solution containing Further, there is a method of coating the solution (D) with a solution containing the above-mentioned other high molecular weight compounds and various additives as required.
  • a method of applying the solution to at least one surface of the base material layer (I), etc. a method of applying the solution to the base material layer (I) with a brush, a coat or the like
  • Various known coating methods can be employed depending on the shape of the substrate layer (I), such as a method of immersing (I), etc., a method of spraying the solution onto the surface of the substrate layer (I), etc.
  • Examples of the solvent used in the solution include water, lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, organic solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and mixed solvents thereof, and water is most preferable.
  • a method of spraying the solution onto the surface of the base material layer (I), etc. for example, an air knife knife, a direct gravure film one, Gravure offset, arc gravure collector, gravure reverse and jet nozzle type gravure collectors, top feed reverse collector, bottom feed reverse collector and nozzle feed reverse collector, etc.
  • the coating is carried out using various known coating machines such as one turter, five-mouth one-ruco, one lip coater, bar coater, barri bar coater, and die coater.
  • polyvalent metal salt (c) When dissolving unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) / or unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) or dissolving unsaturated carboxylic acid compound and polyvalent metal compound
  • ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, PEG # 2 0 0 diacrylate, PEG # 4 0 0 'diacrylate as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Monomers such as butyl ester compounds and olefin compounds such as ethylene Low molecular weight compounds, natural water-soluble polymers such as starch, gum arabic, gelatin and polysaccharides, cellulose derivatives such as methylcellulose, ethyl cellulose and carboxymethylcellulose, semi-synthetic water-soluble polymers such as modified starch, polyvinyl Synthetic water-soluble acrylate polymers such as alcohol and ethylene 'vinyl alcohol copolymer, polyvinyl pyrrolidone, polybutyl ether, polyacrylamide, polyethyleneimine, etc.
  • a high molecular weight compound (polymer) such as an acid copolymer, polyvinyl acetate, ethylene'pinyl acetate copolymer, polyester, or polyurethane may be added.
  • the lubricant When the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (C) and Z or the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) are dissolved, the lubricant, Various additives such as slip agents, anti-blocking agents, antistatic agents, antifogging agents, pigments, dyes, inorganic or organic fillers may be added, and wettability with the base layer In order to improve, various surfactants and the like may be added.
  • Solution (coating layer) of unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) and unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) formed on at least one side of substrate layer (I), etc. )
  • ionizing radiation When ionizing radiation is used, it is not particularly limited as long as the wavelength region is in the range of 0.0001 to 800 nm.
  • energy rays include ⁇ rays, (3 rays, X rays, X rays, Visible light, ultraviolet light, electron beam, etc.
  • visible light in the wavelength range of 400 to 800 nm ultraviolet light in the range of 50 to 400 nm and 0.01 to 0.002 nm
  • An electron beam in the range is preferable because it is easy to handle and the apparatus is widespread.
  • a polymerization accelerator can be added to improve the degree of polymerization or polymerization rate, and examples thereof include N, N-dimethylamino-ethyl- (meth) acrylate,-(meth) acryloyl-morpholine, and the like.
  • the solution When the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) containing the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) is polymerized, the solution may be polymerized in a state of containing a solvent such as water. However, if the solution is polymerized immediately after coating, the solvent is often evaporated when the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is polymerized. For this reason, the resulting polymer (X) layer may be whitened. On the other hand, the solvent (moisture) decreases, and the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) may precipitate as crystals, and when the polymerization is carried out in such a state, the resulting polymer layer is insufficiently formed.
  • a solvent such as water
  • the polymer (X) layer may be whitened and the gas barrier property may not be stable. Accordingly, when the coated unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) is polymerized, it is preferably polymerized in a state containing appropriate moisture. ,
  • the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) containing the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) when polymerized, it may be polymerized by irradiating with ionizing radiation at a time. However, it may be polymerized by dividing it into two or more times or by continuously irradiating it. In addition, when irradiating twice or more, for example, the first eye may be weakened, the second time or more strongly irradiated, or the irradiation intensity may be changed the same or continuously.
  • the obtained polymer is further heat-treated.
  • the heat treatment is usually carried out in a temperature range of 30 to 35 ° C., preferably 50 to 30 ° C., more preferably 10 to 25 ° C., and an inert gas atmosphere The bottom is desirable.
  • the pressure is not particularly limited, and may be any of pressurized, reduced pressure, and normal pressure.
  • Heat treatment time Is usually about 30 seconds to 90 minutes, with 1 minute to 70 minutes being preferred, and 5 minutes to 60 minutes being particularly preferred.
  • the gas barrier laminate of the present invention is a laminate suitable as a heat-sealable packaging film by laminating (bonding) a heat-sealing layer on at least one surface thereof.
  • a film multilayer film
  • a heat fusion layer usually known as a heat fusion layer, ethylene, propylene, butene-1, hexene 1, 4, 1-methyl-pentene 1, 1, octene 1, etc. ⁇ -olefin is used alone or in combination.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • a heat-sealing layer obtained from an ethylene polymer such as high-pressure method low-density polyethylene, linear low-density polyethylene (contract LLDPE), or high-density polyethylene is preferable because it is excellent in low-temperature heat sealability and heat seal strength.
  • the base material layer (I) is laminated on the gas barrier film surface of the gas barrier laminate or the surface on which the gas barrier film is not formed, depending on various applications. It may be.
  • a 50-OmL round bottom four-necked flask was equipped with a stirring blade, thermometer, condenser, and three-way cock, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • a solution (C-4) containing acrylic acid-modified vinyl alcohol polymer and acrylic acid was obtained.
  • concentration of the acrylic acid-modified butyl alcohol polymer in the solution (C-4) was measured, it was 0.43 mmo 1 / g.
  • the concentration of the acidic compound in the solution (C-4) was measured by acid neutralization titration to be 1.279 mmo.
  • C 1 in the solution (C14) obtained by the combustion gas adsorption method-ion chromatography method was determined, it was 5 ppm by weight or less.
  • Example 4 A 20-mL round bottom three-necked flask was equipped with a stirring blade, thermometer, and three-way cock, and the solution obtained in Example 4 (C-4) 70.0 g (acid compound content, 87.8) mmo 1) was added into the flask. This solution was stirred using a three-motor, and 3.572 g (43.9 mmo 1) of zinc oxide was added so that the reaction solution did not exceed 35 ° C. After reacting at 30 ° C for 4 hours, the slightly dissolved zinc oxide was filtered off to obtain a solution (D-5) 65. Og. The Zn content in the solution (D-5) was quantified by ICP emission spectroscopy.
  • the C1 content in solution (D-5) was quantified by combustion gas absorption method-ion chromatography method and found to be 5 ppm by weight or less. From the 1 H-NMR analysis of the solution (D-5), the concentration of the acrylic acid-modified vinyl alcohol polymer was 0.32 mmo 1 / g, and the concentration of the acrylate group was 11.11 mm o 1 /.
  • a 100-OmL round bottom four-necked flask was equipped with a stirring blade, thermometer, condenser, and three-way cup, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • Acrylic acid 162.18 g (2.25 mol) and deionized water 80.94 g (4.49 mol) were added to the flask, and stirring was started using a three-motor.
  • Polybur alcohol degree of polymerization 1000, degree of hatching 98.5 mol%, manufactured by Kuraray, product name: PVA 110
  • PVA 110 polybur alcohol
  • the photopolymerization initiator diluted with methyl alcohol to 25% by weight [1— [4- (2-hydroxyethoxy) -funil] _2-hydroxy-l-2-methyl- 1-Propane-1_ON (Ciba 'Speciality' Chemicals product name; Irgacure 1 2959)] and surfactant (Kao Corporation product name; Emulgen 120) by weight ratio of 1.1
  • the coating solution was obtained by mixing in an amount of 0.2% by weight and 0.2% by weight (100% by weight as a whole).
  • the coating solution was applied to a corona-treated surface of a base film made of a 12 ⁇ biaxially stretched polyester film (trade name; Enbrett PET 12, manufactured by Unitica Co., Ltd.) with a solid content of 1.8 g / It was applied to m2 and dried using a hot air dryer.
  • a UV irradiation device EYE GRANDAGE model ECS 301 G 1, manufactured by Aigraph Corporation
  • UV intensity 18 OmW / cm 2
  • integrated light intensity Polymerization was performed by irradiating with ultraviolet rays under the condition of 180 mJZcm 2 to obtain a gas barrier laminated film.
  • the obtained gas barrier laminate film was evaluated by the method described above.
  • Table 1 shows the evaluation results.
  • the base film used in Example 7 was made from a biaxially stretched polyester film having a thickness of 12 ⁇ (trade name manufactured by Unitica; Enpret PET 12) and a 12 / m thick aluminum oxide-deposited biaxially stretched polyethylene terephthalate film.
  • Vapor deposition PET Product name manufactured by Tosero
  • a gas barrier laminate film was obtained in the same manner as in Example 5 except that TL-PET H) was used. The obtained gas barrier laminate film was evaluated by the method described above.
  • Table 1 shows the evaluation results. Evaluation method>
  • Polymerization rate (%) The polymerization rate (after prepolymerization and main polymerization) of the unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) in the present invention was determined by the following measuring method.
  • Ratio of absorbance based on ⁇ CH of hydrogen bonded to vinyl group near 830 cm 1 to absorbance B based on C 0 of carboxylate ion near 1520 cm 1 in infrared absorption spectrum (Bt / B ) Cut out a l cmx 3 cm measurement sample from a gas barrier laminate film, and obtain the infrared absorption spectrum of the surface (polymer layer) by infrared total reflection measurement (ATR method). Determine absorbance and absorbance B.
  • the peak position of the maximum absorbance (near 1520 cm- 1 ) may vary depending on the metal species of the counter ion. For example, calcium is about 1520 cm- 1 near, zinc is around 1520 cm- 1 , and magnesium is 1540. cm—around 1
  • the ratio (Bi / B) is obtained from the absorbance obtained by the above method and the absorbance B.
  • the measurement of the infrared spectrum in the present invention was performed using an FT-IR 350 apparatus manufactured by JASCO Corporation, and KRS-5 (Thallium Bromide-Iodide) crystal. With the angle of incidence 45 degrees, room temperature, resolution 4 cm- ⁇ accumulation 150 times.
  • Oxygen permeability [ml (m 2 ⁇ day ⁇ MPa)]: Gas barrier laminated film or multilayer film with linear low density polyethylene film, which will be described later, is used with Mocon OX-TRAN2Z21 ML According to JISK 7126 (isobaric method), after adjusting for 3 hours under the conditions of temperature 20 ° C and humidity 90% RH, and using MOXON 0 X-TRAN2 / 20 SM, JISK 7126 (isobaric method ) And adjusted to conditions of temperature 20 and humidity 0% RH for 3 hours before measurement.
  • Boil treatment The multilayer film obtained by the above method was treated in hot water at 95 ° C for 30 minutes.
  • RTC-1 225 was used to measure the heat seal strength at a speed of 30 OrnmZ.
  • Example 7 instead of the coating solution used in Example 7, the zinc acrylate solution was adjusted with water so that the solid content concentration was 16% by weight, and the coating solution was used. In the same manner, a gas barrier laminate film was obtained. The obtained gas barrier laminate film was evaluated by the method described above.
  • Table 1 shows the evaluation results.
  • the base film used in Reference Example 1 was biaxially stretched with 12 ⁇ thick biaxially stretched polyester film (trade name; Emblet PET 1 2 manufactured by Unitica Co., Ltd.) with a thickness of 1 2 / ⁇ .
  • a gas barrier laminated film was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the film was replaced with polyethylene terephthalate film (deposited PET: trade name manufactured by Tosero Corporation; TL I PETH).
  • the obtained gas barrier laminate film was laminated with a linear low density polyethylene film by the method described above to obtain a multilayer film.
  • the obtained multilayer film was evaluated by the method described above. Table 1 shows the evaluation results.
  • a solution containing an unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) useful as a gas barrier coating material, and a gas barrier film using the same can be obtained.
  • a gas barrier film comprising a polymer of an unsaturated carboxylic acid compound polyvalent metal salt (c) containing the unsaturated carboxylic acid-modified vinyl alcohol polymer (mouth) of the present invention, and such a gas barrier film.
  • a gas barrier laminate formed by forming a barrier film is excellent in oxygen permeation resistance (gas barrier properties) at high and low humidity.
  • Packaging materials for retort foods and sublimation foods especially food packaging materials that require high gas barrier properties, packaging materials for toiletries such as shampoos, detergents, bathing agents, fragrances, powders, granules
  • Pharmaceuticals such as tablets, tablets, liquid pharmaceuticals such as infusion bags, medical uses such as packaging bags and packaging containers for medical devices, hard disk, wiring board, packaging materials for electronic parts such as printed circuit boards, liquid crystal displays, Plasma display, Inorganic 'organic EL display, Barrier material for flat panel displays such as electronic paper, solar cells
  • Electronic materials such as barrier materials, barrier materials for vacuum insulation materials, packaging materials for industrial products such as ink strength bridges, packaging materials for various products, electronic materials, precision parts, pharmaceuticals, etc. It can also be suitably used as a protective material for materials that dislike permeation and moisture.

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Abstract

本発明は、工業的に優位な不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体の製造方法、およびそれを用いたガスバリア性膜を提供するものである。本発明を要約すると、ビニルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合物とを反応系に可溶な酸触媒、もしくは固体酸触媒の存在下に反応させることを特徴とする、少なくとも不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体を含む溶液の製造方法,およびそれを用いたガスバリア性膜であり、その代表的な構成としては、(1)ビニルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合物(イ)とを反応系に可溶な酸触媒の存在下に反応させ不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体(ロ)を形成させる反応工程、(2)陰イオン交換樹脂により酸性化合物のうち少なくとも酸触媒を除去するイオン交換工程の2工程からなる、不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体(ロ)を含む溶液(A)の製造方法が挙げられる。

Description

明細書 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体の製造方法及びこれを用いた ガスバリァ性膜若しくはガスパリァ性積層体 技術分野
本発明は、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) の製造方法及び これを用いたガスバリア性膜に関する。 さらに詳しくは、 (1 ) ビニルアルコール系 重合体と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを反応系に可溶な酸触媒存在下反応させ、 次いで陰イオン交換樹脂により酸性化合物のうち少なくとも酸触媒を除去し、 その後、 必要に応じて不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物により中和する不飽和力 ルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) を含む溶液の製造方法、 さらには (2 ) ビニルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを固体酸触媒存在下反応 させ、 次いで濾過などにより固体酸触媒を除去し、 その後、 必要に応じて陰イオン交換 樹脂により不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を除去する、 もしくは不飽和カルボン酸化合 物 (ィ) を多価金属化合物により中和する不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重 合体 (口) を含む溶液の製造方法、 およびこれを用いたガスバリア性膜に関する。
上記方法 (1 ) および (2 ) で得られた不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系 重合体 (口) を含む溶液はガスバリアコート材として有用であり、 これを用いたガスパ リァ性膜は高いガスバリァ性を有する。 背景技術
不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) の製造方法としてはこれま でに主として、 例えば [ 1 ] 有機溶媒中で (メタ) アクリル酸塩化物とポリビニルアル コールとを反応させる方法 (特許文献 1参照) 、 [ 2 ] 有機溶媒中で (メタ) アクリル 酸無水物とポリビニルアルコールとを反応させる方法 (特許文献 2参照) 等が報告され ている。 . 上記方法 [1] および [2] ではポリビニルアルコールとの反応性を高めるため にエステル化剤として (メタ) アクリル酸の塩化物や無水物を用いている。 しかしなが ら、 (メタ) アクリル酸塩化物や無水物は高価であり、 工業的入手も容易でない。 さら に、 精製に有機溶媒を貧溶媒に用いた再沈殿操作を行うため、 これらの製造方法は工業 的に有利な製造方法とはいえない。
そのため、 工業的に安価で入手が容易な不飽和カルボン酸化合物を原料とした不飽 和力ルボン酸変性ビニルアルコ一ル系重合体の合成もわずかではあるが検討されてお り、 例えば [3] 塩酸水溶液中で (メタ) アクリル酸とポリビニルアルコールとを反応 させる方法 (非特許文献 1参照) が知られている。 しかしながら、 方法 [3] では精製 に透析を用いているため工業的に有利な製造方法ではない。
また上記方法 [3] とは別に、 [4] 塩酸を酸触媒に用い、 ポリビニルアルコール と酢酸、 および (メタ) アクリル酸とを反応させる方法 (非特許文献 2参照) が知られ ているが、 方法 [4] では酢酸の添加が必要であり、 得られる変性ビニルアルコール系 重合体には不飽和カルボン酸化合物の (メタ) アクリル酸だけでなく、 飽和カルボン酸 化合物の酢酸もビニルアルコール系重合体に導入されてしまう。.さらに、 精製に有機溶 媒を貧溶媒に用いた再沈殿操作を行うため、 工業的に有利な製造方法ではない。
よって、 これまでのところ不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体の工業 的に十分有利な製造方法は知られていない。
さらに、 上記方法で得られる不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体を利 用したガスバリア性の膜については、 知られていない。
【特許文献 1】 米国特許 5373034号
【特許文献 2】 独国公開特許 3322993号
【非特許文献 l】 Angewandte Makromo 1 eku l are Che mi e 179— 202頁、 113巻、 1983年
【非特許文献 2】 Journa l o f Po l ymer Sc i encesA : Po l ymer Chemi s try 3603— 3611頁、 35巻、 1997年 発明の開示
従って、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) を含む溶液の工業 的に十分有利な製造方法は未だ見出されておらず、 安価な原料から効率よく該化合物を 含む溶液を製造する方法が熱望されていた。 本発明の課題は安価な工業原料から効率よ く不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) を含む溶液の製造方法を提供 し、 それにより得られる高ガスバリア製膜を提供することにある。
本発明者らは上記課題を達成するため鋭意検討した結果、 工業的に安価であり入手 が容易な不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を原料とし、 不飽和カルボン酸変性ビュルアル コール系重合体 (口) を含む溶液の工業的に充分有利な製造方法を見出し、 本発明を完 成するに至った。
すなわち本発明の第一は (1) ビニルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合 物 (ィ) とを反応系に可溶な酸触媒の存在下に反応させ不飽和カルボン酸変性ビュルァ ルコール系重合体 (口) を形成させる反応工程、 (2) 陰イオン交換樹脂により酸性化 合物のうち少なくとも酸触媒を除去するイオン交換工程の 2工程からなる不飽和カルボ ン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (A) 、 (B) 、 または (C) の 製造方法、 さらには上記反応工程、 イオン交換工程に次いで、 (3) 溶液 (C) 中の不 飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中和し、 不飽和カルボン酸化合物多価 金属塩 (ハ) を形成させる中和工程からなる、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール 系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) とを含む溶液 (D) の製造 方法であり、 本発明の第二は (1) ビュルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合 物 (ィ) とを固体酸触媒の存在下に反応させ不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系 重合体 (口) を形成させる反応工程、 (2) 固体酸触媒を濾過などにより除去する濾過 工程の 2工程からなる、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽 和カルボン酸化合物 (ィ) とを含む溶液 (C) の製造方法、 さらには上記反応工程、 濾 過工程に次いで、 (3) 陰イオン交換樹脂により不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を除去 するイオン交換工程からなる、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (B) の製造方法、 さらには上記反応工程、 濾過工程に次いで、 (3) 溶液
(C) 中の不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中和し、 不飽和カルボン 酸化合物多価金属塩 (ハ) を形成させる中和工程からなる、 不飽和カルボン酸変性ビニ ルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) とを含む溶液
(D) の製造方法であり、 本発明の第三はこれらの製造方法により得られる、 少なくと も不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (A:) 、 (B) 、
(C) 、 または (D) である。
また、 本発明は、 これらの溶液 (A) 、 (B) 又は (C) と共に、 不飽和カルボン 酸化合物多価金 属塩 (ハ) からなる溶液からなることを特徴とするガスバリア性膜で あり、 さらに溶液 (D) からなることを特徴とするガスバリア性膜である。
本発明は、 また、 このようにして得られるガスパリア性膜が、 赤外線吸収スぺ クトルにおける 1700 cm 1付近のカルボン酸基の V C = 0に基づく吸光度 A。 と 1520 cm 1付近のカルボキシレートイオンの C-0に基づく吸光度 Aとの比 (A。 ZA) が 0. 25未満である。
さらに本発明は、 基材層 (I) の少なくとも片面に、 これらのガスバリア性膜が形 成されてなるガスバリァ性積層体である。
さらに本発明は、 基材若しくは基材層 (I) の少なくとも片面に、 不飽和カルボン 酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を 含む溶液 (D) を塗工した後、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の重合体 (X) を形成させることを特 徴とするガスパリァ性膜若しくはガスバリァ性積層体の製造方法である。 発明の効果
本発明によれば、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶 液 (A) 、 ( B ) 、 もしくは不飽和カルボン酸変性ビ;ルアルコール系重合体 (口) と 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを含む溶液 (C ) 、 もしくは不飽和カルボン酸変性ビ ニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) とを含む溶 液 (D ) を安価な原料から従来の方法に比べて工業的に有利に製造することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明について具体的に説明する。
<反応工程 >
ビュルアルコール系重合体
本発明の方法の原料であるビニルアルコール系重合体とはビュルアルコールを主体 とする重合体で、 例えばポリビュルアルコールやエチレン—ビニルアルコール共重合体 が挙げられる。 ビュルアルコール系重合体の製造方法に特に制限はないが、 一般的には 酢酸ビュルを用いて (共) 重合を行い、 次いで酢酸ビニル (共) 重合体のビニルエステ ル成分を鹼化することにより得られる。 ビニルアルコール系重合体の製造時に用いられ るビニルエステルとしては酢酸ビュルが代表的なものとして挙げられるが、 その他の脂 肪酸ビニルエステル、 例えばプロピオン酸ビニル、 ビバリン酸ビュル等も使用すること ができる。 また、 ビニルアルコール系重合体の製造時におけるビュルエステル成分の鹼 化度は通常 5 5 %以上であり、 好ましくは 7 0 %以上であり、 より好ましくは 9 0 %以 上である。
さらに、 ビニルアルコール系重合体が共重合体である場合、 ビニルエステルと共に 共重合できる単量体の例としては、 エチレンを始めとし、 例えばプロピレン、 ブテン、 イソプテン、 4—メチルペンテン一 1、 へキセン、 ォクテンなどの α—才レフイン類、 例えばィタコン酸、 アクリル酸、 メタクリル酸、 無水マレイン酸などの不飽和カルボン 酸類、 もしくはその塩類、 その部分または完全エステル類、 その二トリル類、 そのアミ ド類、 その酸無水物類、 例えばァクリルァミドなどのァクリルァミド類、 もしくはその Ν—モノアルキルアクリルアミド類、 その Ν, Ν—ジアルキルアクリルアミド類、 例え ばビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物類、 例えば 2—アクリルアミ ドプロパンスルホン酸などの不飽和スルホン酸類、 もしくはその塩類、 例えば Ν—ビニ ルピロリドン、 Ν—ビニルホルムアミドなどの Ν—ビュルアミド類、 例えば塩化ビニル などのハロゲン化 ビュル類などが挙げられる。 ビニルエステルと共に共重合させる単 量体は通常ビニルエステルに対し 2 0モル%以下、 好ましくは 1 5モル%以下である。
本発明のビュルアルコール系重合体の重合度に特に制限はないが、 通常平均重合度 1 0 ~ 5 0 0 0のものが用いられる。 不飽和カルボン酸化合物 (ィ)
本発明の方法の原料である不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とは、 炭素—炭素二重結 合基とカルボキシル基とを同一分子内に持つ化合物であればどのような化合物であって もよく、 より具体的には、 例えばアクリル酸、 メタクリル酸、 マレイン酸、 ィタコン 酸、 ケィ皮酸などの α、 |3 -不飽和カルボン酸類、 例えばビニル酢酸、 3—へキセン 酸、 3—へキセン二酸などの非共役不飽和カルボン酸類が挙げられる。 これらの不飽和 カルボン酸化合物 (ィ) のうち、 α、 /3—不飽和カルボン酸類の使用は好ましく、 また 炭素数 1 0以下の不飽和カルボン酸化合物の使用は好ましい。 さらにアクリル酸または メタクリル酸の使用はより好ましい。 使用する不飽和カルボン酸化合物 (ィ) の量と しては原料であるビュルアルコール系重合体の水酸基 1モルに対して、 通常不飽和カル ボン酸化合物 (ィ) の酸性基が 0 . 0 1ないし 1 0 0モルの範囲であり、 好ましくは 0 . 1ないし 5 0モルの範囲であり、 より好ましくは 1ないし 2 0モルの範囲である。 これら不飽和カルボン酸化合物 (ィ) は、 一種でも二種以上の混合物で使用しても よい。 反応系に可溶な酸触媒
本発明における反応系に可溶な酸触媒とは、 反応工程における反応系に可溶であれ ばブレンステツド酸でもルイス酸のいずれでもよい。 このような酸触媒としては有機 酸、 無機酸のいずれであってもよく、 より具体的には、 例えば塩酸、 ホウ酸、 硝酸、 硫酸、 リン酸などの無機酸類、 例えばギ酸、 酢酸、 プロピオン酸、 クロ口酢酸、 グリコ —ル酸、 安息香酸、 フタル酸などの有機カルボン酸類、 例えばメチルスルホン酸、 ベン ゼンスルホン酸、 P—トルエンスルホン酸、 トリフロロメタンスルホン酸などの有機ス ルホン酸類、 例えばリン酸ジェチル、 リン酸フヱニルなどの有機リン酸類などを例示す ることができる。 これらの反応系に可溶な酸触媒のうち無機酸類、 有機スルホン酸類 の使用が好ましく、 無機酸類の使用がより好ましい。 無機酸類の中でも塩酸の使用がよ り好ましい。 使用する反応系に可溶な酸触媒の量としては原料であるビニルアルコール 系重合体の水酸基に対して通常 0 . 0 1〜1 0 0 m o l %、 好ましくは 0 . 1〜5 0 m o 1 %の範囲である。 これら酸触媒は、 一種でも二種以上の混合物で使用してもよ い。 固体酸触媒
本発明における固体酸触媒とは、 反応工程における反応系に不溶であればブレンス テッド酸でもルイス酸のいずれでもよい。 このような固体酸触媒としては有機酸、 無機 酸のいずれであってもよく、 より具体的には、 例えばスルホン酸型イオン交換樹脂等 の陽イオン交換樹脂、 例えばシリカ 'マグネシア、 シリカ 'アルミナ、 シリカ 'チタ二 ァ、 チタニア 'ジルコニァ、 アルミナ 'ポリアなどの 2種以上の金属酸ィヒ物からなる複 合酸化物、 例えば酸性白土、 モンモリロナイト、 カオリンなどの天然の粘土鉱物、 例え ばけいそう土、 シリカゲル、 セライト、 アルミナ、 ジルコニァなどの担体にリン酸また は硫酸などを担持させた担持酸、 例えば Y型ゼオライ ト、 モルデナイ ト、 Z S M— 5 などの天然または合成ゼォライト、 例えばニオブ酸、 酸化亜鉛、 アルミナ、 酸化チタン などの単元系金属酸化物などを例示することができる。 これらの固体酸触媒のうち、 陽イオン交換樹脂の使用が好ましい。 使用する固体酸触媒の量としては原料であるビ ニルアルコール系重合体に対して通常 0 . 0 1〜5 0 0重量%、 好ましくは 0 . 1〜 2 0 0重量%の範囲である。 これら固体酸触媒は、 一種でも二種以上の混合物で使用 してもよい。 溶媒
本発明における反応工程は溶媒の非存在下にも実施できるが、 好ましくは溶媒の存 在下に実施される。 用いる場合の溶媒としては、 具体的には、 水、 例えばメタノール、 エタノール、 ブタノールなどのアルコール類、 例えば n—へキサン、 n—ペンタンまた はシクロへキサンなどの脂肪族または脂環族炭化水素類、 例えばクロ口ホルム、 クロ口 ベンゼン、 ジクロロベンゼンなどの脂肪族または芳香族ハロゲン化物、 例えばァセトニ トリル、 ベンゾニトリルなどの二トリル類、 例えばジフヱニルエーテル、 ァニソール、 1, 2—ジメトキシェタンなどのエーテル類、 例えばアセトン、 メチルイソブチルケト ンなどのケトン類、 例えば酢酸ェチル、 プロピオン酸ェチルなどのエステル類、 例えば 1—メチル—2—ピロリジノンなどの N—アルキルラクタム類、 例えば N, N—ジメチ ルホルムアミド、 N, N -ジメチルァセトアミドなどの N, N—ジアルキルアミド類、 例えばジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、 例えばスルホランなどのスルホラ ン類などが挙げられる。 これらの溶媒のうち、 水、 アルコール類、 二トリル類、 エーテ ル類、 ケトン類、 エステル類、 N—アルキルラクタム類、 N, N—ジアルキルアミド 類、 スルホキシド類、 スルホラン類などの極性溶媒が好ましく、 水がより好ましい。 使用する溶媒の量は、 通常ビニルアルコール系重合体 1重量部に対し、 0 . 1ないし 5 0 0重量部、 好ましくは 1ないし 2 0 0重量部の範囲である。 これらの溶媒は、 一種 でも二種以上の混合溶媒として使用してもよい。 不飽和力ルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口)
本発明の反応工程では、 原料であるビニルアルコール系重合体の水酸基と不飽和 力ルボン酸化合物のカルボキシル基とが縮合反応することによりエステル基が生成され る。 従って、 本発明における不飽和カルボン酸変性とは上記縮合反応によるエステル基 の生成を意味する。 すなわち本発明の方法により得られる不飽和カルボン酸変性ビニル アルコール系重合体 (口) は、 使用したビニルアルコール系重合体の水酸基の一部が不 飽和カルボン酸化合物由来の不飽和カルボキシル基に変換された構造を有している。 不 飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) の変性率とは不飽和カルボン酸変 性ビニルアルコール系重合体 (口) における不飽和カルボン酸化合物の導入率であり、 (不飽和カルボン酸ビュル単位のモル数) / (ビニルアルコール単位のモル数十不飽和 カルボン酸ピニル単位のモル数) で表される。 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール 系重合体 (口) の変性率は使用目的により適宜変え得るが、 通常は 0 . 0 1〜4 0モル %、 好ましくは 0 . 1〜3 0モル%の範囲である。 反応工程の形態
本発明の反応工程は重合禁止剤の非存在下にも実施できるが、 重合禁止剤の存在下 で実施することは好ましい。 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) には安定化剤として通常重 合禁止剤が含まれているが、 必要であれば反応工程において重合禁止剤をさらに添加し てもよい。 このような重合禁止剤としては炭素—炭素二重結合の重合反応を阻害する化 合物であれば特に制限は無く、 例えばヒドロキノン、 P—メトキシフヱノールなどのフ エノ一ル類、 例えばフエノチアジンなどのアミン類などを例示することができる。 添加 する重合禁止剤の量は、 反応工程で使用する不飽和カルボン酸化合物に対し 0 . 1ない し 5 0 0 0 0重量 111、 好ましくは 1ないし 1 0 0 0 0重量 p p m.、 より好ましくは 1 0ないし 5 0 0 0重量 p p mの範囲である。
本発明の反応温度は通常 0〜 2 0 0 °Cの範囲であり、 好ましくは 2 0〜1 0 0 °Cの 範囲である。 反応時間は通常 1 0 0時間以内であり、 好ましくは 0 . 1 ~ 5 0時間の範 囲である。
反応の際の反応雰囲気は大気下、 酸素/不活性ガス混合ガス雰囲気下、 または不活 性ガス雰囲気下のいずれでも実施できる。 不活性ガスとは反応において不活性なガスで あれば特に制限は無いが、 例えば窒素、 ヘリウム、 ネオン、 アルゴン、 キセノンなどを 例示することができる。 酸素/不活性ガス混合ガス雰囲気下で反応を実施する際の酸素 /不活性ガス混合ガス中の酸素濃度は 0 . 0 1ないし 2 5 %の範囲であり、 好ましく 0 . 0 5ないし 2 2 %の範囲である。
反応の際の圧力は減圧、 常圧または加圧のいずれでも実施できる。
本発明の反応方法としては特に限定されず、 回分式、 半回分式または連続流通式の いずれでも構わない。
反応工程で得られた反応液はそのままイオン交換工程、 もしくは濾過工程に用いる Zとができるが、 必要であれば溶媒で希釈した後にィォン交換工程、 もしくは濾過工程 に用いることもできる。 希釈する場合の溶媒としては、 具体的には、 反応工程で用いる 場合の溶媒として例示した化合物、 および不飽和カルボン酸化合物 (ィ) として例示し た化合物を挙げることができる。 これらの希釈する場合の溶媒のうち、 水、 不飽和カル ボン酸化合物類、 アルコール類、 二トリル類、 エーテル類、 ケトン類、 エステル類、 N—アルキルラクタム類、 N, N—ジアルキルアミド類、 スルホキシド類、 スルホラン 類などの極性溶媒が好ましく、 水、 または不飽和カルボン酸化合物類がより好ましい。 また、 希釈する場合の溶媒は反応工程で用いた溶媒または不飽和カルボン酸化合物と同 種であることが好ましい。 希釈する場合に使用する溶媒の量は、 通常ビュルアルコール 系重合体 1重量部に対し、 0 . 0 1ないし 5 0 0 0重量部、 好ましくは 0 . 1ないし 1 0 0 0重量部の範囲である。 これらの希釈する場合に使用する溶媒は、 一種でも二種 以上の混合溶媒として使用してもよい。 ぐ濾過工程 >
本発明においては、 固体酸触媒を用いた場合の反応工程終了後、 濾過や遠心分離な どの通常の固液分離の方法により固体酸触媒を除去する。 従って、 本発明における濾過 工程とは、 上記記載の通常の固液分離の方法による固体酸触媒の除去を意味する。 濾過工程の形態
本発明の濾過工程において、 固体酸触媒を除去する際の温度は通常 0 ~ 1 o o °cの 範囲であり、 好ましくは 1 0 ~8 0 °Cの範囲である。
固体酸触媒を除去する際の所要時間は通常 1 0 0時間以内であり、 好ましくは 5 0 時間以内である。
本発明の中和工程において、 固体酸触媒を除去する際の圧力は減圧、 常圧、 または 加圧のいずれでも実施できる。
本発明の中和反応の方法としては特に限定されず、 回分式、 半回分式または連続流 通式のいずれでも構わない。
本発明の濾過工程において、 固体酸触媒を濾過により除去する場合、 必要に応じ て、 例えばセライ ト、 活性炭、 ガラスウールなどの濾過助剤を使用することも可能で ある。
本発明の濾過工程により得られる溶液が、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール 系重合体を含む溶液 (B ) である。 くイオン交換工程 >
本発明においては、 反応系に可溶な酸触媒を用いた場合の反応工程で得られた反応 液中の酸性化合物のうち少なくとも酸触媒、 もしくは固体酸触媒を用いた場合の濾過ェ 程で得られた濾液中の不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を、 陰イオン交換樹脂を用いて除 去する。 本発明のィォン交換工程における酸性化合物とは反応工程で用!/、た反応系に可 溶な酸触媒、 および不飽和力ルポン酸化合物である。 陰イオン交換樹脂
本発明において使用する陰イオン交換樹脂とは、 反応工程で用いる反応系に可溶な 酸触媒として例示した化合物、 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) として例示した化合物、 例えばカルボン酸イオン、 塩化物イオン、 硫酸イオン、 スルホン酸イオンのような陰 イオン類などを除去できる樹脂であれば特に制限がなく、 強塩基性陰イオン交換樹脂で あっても弱塩基性ィォン交換樹脂であってもよく、 ゲル型であってもポーラス型であつ てもよい。 また、 イオン交換工程において酸性化合物を除去する際に使用する陰イオン 交換樹脂はイオン型が O H型のものを使用する。 使用する陰イオン交換樹脂の量として は、 除去しょうとする酸性化合物 1モルに対し陰イオン交換樹脂の体積容量が 0 . 0 1 ないし 1 0 0 L、 好ましくは 0 . 1ないし 5 0 Lの範囲である。 これら陰イオン交換樹 脂は、 一種でも二種以上を混合して使用してもよい。 イオン交換工程の形態
ィォン交換工程で処理する溶液はそのままィォン交換工程に用いることができる が、 必要に応じて不溶の触媒成分などを濾過などの前処理を行つた後にィォン交換工程 に用いても構わない。
反応系に可溶な酸触媒を用いた場合のイオン交換工程においては、 陰イオン交換樹 脂により酸性化合物のうち少なくとも酸触媒を除去する。 除去する酸性化合物としては 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) と酸触媒両方の場合と、 酸触媒のみの場合とがある。
陰イオン交換樹脂で酸触媒のみを除去する場合、 同時に一部の不飽和カルボン酸化 合物 (ィ) が除去されても構わない。 イオン交換工程において酸性化合物を除去した 際、 酸触媒は完全に除去されている必要はなく、 溶液 (A ) 、 ( B ) 、 または (C ) 中 に残留している、 例えば塩化物イオン、 硫酸イオン、 スルホン酸イオンなど酸触媒由来 の陰イオンの量は、 通常 5 0 0 0重量 p p m以下であり、 好ましくは 5 0 0重量 p p m 以下であり、 より好ましくは 1 0 0重量 p p m以下である。
反応系に固体酸触媒を用いた場合のィォン交換工程においては、 陰ィォン交換樹脂 により不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を除去する。 イオン交換工程において不飽和カル ボン酸化合物 (ィ) を除去した際、 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) は完全に除去されて いる必要はなく、 溶液 (B ) 中に残留している、 例えばアクリル酸イオン、 メタクリル 酸イオン、 マレイン酸イオンなど不飽和カルボン酸化合物由来の陰イオンの量は、 通常 1 5重量%以下でぁり、 好ましくは 1 0重量%以下であり、 より好ましくは 5重量%以 下である。
本発明のイオン交換工程において、 陰イオン交換樹脂で酸性化合物を除去する際の 温度は通常 0ないし 1 5 0 °Cの範囲であり、 好ましくは 1 0ないし 1 0 0 °Cの範囲であ る。 陰ィォン交換樹脂で酸性化合物を除去する際の処理時間は通常 1 0 0時間以内であ り、 好ましくは 5 0時間以内である。
陰イオン交換樹脂で酸性化合物を除去する際の圧力は常圧、 または加圧のいずれでも 実施できる。
本発明のイオン交換工程において、 陰イオン交換樹脂で酸性化合物を除去する際の 方法としては特に限定されず、 回分式、 または連続流通式のいずれでも構わないが、 連 続流通式が好ましい。 反応系に可溶な酸触媒を用いた場合のイオン交換工程により得られる溶液が、 本発 明の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (A) である。 反応系に可溶な酸触媒を用いた場合のィォン交換工程において酸触媒と不飽和力ルポン 酸化合物 (ィ) の両方を除去した際、 もしくは固体酸触媒を用いた場合のイオン交換工 程において不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を除去した際に得られる溶液が、 不飽和カル ボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (B) である。 また、 反応系に 可溶な酸触媒を用いた場合のイオン交換工程において酸触媒を除去した際に得られる溶 液が、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合 物 (ィ) とを含む溶液 (C) である。
<中和工程 >
本発明においては溶液 (C) 中の不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物 で中和することで不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) としてもよい。 多価金属化合物
本発明において使用する多価金属化合物とは多価金属原子を含む化合物であれば特 に制限はない。 多価金属原子とは周期表の第 2ないし第 13族に属する金属原子、 もし くは第 14族の第 5周期および第 6周期に属する金属原子であり、 例えば Mg、 Ca、 Sr、 B aなどの第 2族に属する金属原子、 例えば Sc、 Yなどの第 3族に属する金属 原子、 例えば Ti、 Zr、 Hfなどの第 4族に属する金属原子、 例えば Vなどの第 5族 に属する金属原子、 例えば Cr、 Mo、 Wなどの第 6族に属する金属原子、 例えば Mn などの第 7族に属する金属原子、 例えば Fe、 Ruなどの第 8族に属する金属原子、 例えば Co、 Rhなどの第 9族に属する金属原子、 例えば Ni、 Pd、 Ptなどの第 10族に属する金属原子、 例えば Cu、 Agなどの第 11族に属する金属原子、 例えば Zn、 Cd、 Hgなどの第 12族に属する金属原子、 例えば Al、 G aなどの第 13族 に属する金属原子、 第 1 4族第 5周期の金属原子である S n、 第 1 4族第 6周期の金属 原子である P b等を挙げることができる。 その中でも M g、 C a、 Z n、 B a、 A l、 または T iが多価金属原子であることが好ましく、 Z nが多価金属原子であることが より好ましい。 多価金属化合物である多価金属原子を含む化合物とは、 具体的には、 例えばマグネシウム、 カルシウム、 亜鉛、 アルミニウムなどの金属類、 例えば酸化マグ ネシゥム、 酸化カルシウム、 酸化亜鉛などの酸化物類、 例えば水酸化マグネシウム、 水酸化カルシウム、 水酸化亜鉛などの水酸化物類、 例えば塩化マグネシウム、 塩化カル シゥム、 塩化亜鉛などのハロゲン化物類、 例えばジメトキシカルシウム、 ジメトキシ亜 鉛、 トリメ 卜キシアルミニウムなどのアルコキシ塩類、 例えば酢酸カルシウム、 酢酸亜 鉛、 酢酸錫などのカルボン酸塩類、 例えば炭酸マグネシウム、 炭酸カルシウム、 炭酸亜 鉛などの炭酸塩類、 例えばリン酸マグネシウム、 リン酸カルシウムなどのリン酸塩類、 例えば亜リン酸マグネシウム、 亜リン酸カルシウムなどの亜リン酸塩類、 例えばジ亜リ ン酸マグネシゥム、 ジ亜リン酸カルシウムなどの次亜リン酸塩類、 例えば硫酸マグネシ ゥム、 硫酸カルシウム、 硫酸亜鉛などの硫酸塩類、 例えば亜硫酸マグネシウム、 亜硫酸 カルシウムなどの亜硫酸塩類などを挙げることができる。 その中でも酸化物類、 水酸化 物類、 アルコキシ塩類、 カルボン酸塩類、 炭酸塩類の使用が好ましく、 酸化物類、 水酸 化物類、 炭酸塩類の使用がより好ましい。 中和工程において使用する多価金属化合物の 量は、 溶液 (C ) 中に含まれる不飽和カルボン酸化合物 (ィ) の酸性基 1モルに対し、 使用する多価金属化合物の多価金属原子が 0 . 1ないし 1 0モルの範囲であり、 好まし くは 0 . 2ないし 5モルの範囲である。 これらの多価金属化合物は、 一種でも二種以上 の混合物として使用してもよい。 中和工程の形態
本発明の中和工程において、 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中 和する際の温度は通常 0ないし 1 0 0 °Cの範囲であり、 好ましくは 1 0ないし 8 0 °Cの 範囲である。 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中和する際の処理時間 は通常 1 0 0時間以内であり、 好ましくは 0 . 1ないし 5 0時間の範囲である。
本発明の中和工程において、 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中 和する際の圧力 は減圧、 常圧、 または加圧のいずれでも実施できる。 1
本発明の中和反応の方法としては特に限定されず、 回分式、 半回分式または連続流 通式のいずれでも構わない。
中和工程終了後、 場合によっては未反応の固体の多価金属化合物を、 濾過や遠心分 離などの通常の固液分離の方法により除去することも可能である。 この際、 必要に応じ て、 例えばセライト、 活性炭、 ガラスウールなどの濾過助剤を使用することも可能であ る。
本発明の中和工程により得られる溶液が、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール 系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) とを含む溶液 (D ) であ る。
これらの溶液 (A) 、 (B ) 又は (C ) と共に、 不飽和カルボン酸化合物多価金属 塩 (ハ) からなる溶液からはガスバリア性膜を製造することができる。 また溶液 (D ) は直接それからガスパリァ性膜を製造することができる。
この場合、 溶液中の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) の含有 量が 5 0重量%以下であり、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を 5 0重量%以 上の溶液を用いることが望ましい。
得られるガスバリア性膜は、 赤外線吸収スぺクトルにおける 1 7 0 0 c m— 1付近の カルボン酸基の V C = 0に基づく吸光度 A。 と 1 5 2 0 c m 1付近のカルボキシレート イオンの V C - 0に基づく吸光度 Aとの比 (A。 / 、が 0 . 2 5未満である優れたガ スバリア性を有する膜である。 '
用いられる不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の多価金属は、 M g、 C a、 Z n、 B a及び A 1から選ばれる少なくとも 1種であることが望ましい。 さらに、 本発明は基材層 (I) の少なくとも片面に、 ガスバリア性膜が形成されて なるガスバリァ性積層体である。 ガスバリア性膜
本発明のガスバリア性膜は、 上記の溶液 (A) 、 (B) 又は (C) である不飽和力 ルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) と共に不飽和カルボン酸化合物多価金属 塩 (ハ) からなる溶液、 或いは溶液 (D) から製造される。 また、 上記の溶液 (D) か ら製造される。
その際、 溶液 (A) 、 (B) 又は (C) 中の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコ —ル系重合体 (口) と、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) との比率は、 溶液
(A) 、 (B) 又は (C) 中の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) が、 好ましくは 50重量%以下、 より好ましくは 40ないし 0. 001重量%、 とくに 好ましくは 30ないし 0. 01重量%の範囲であり、 不飽和カルボン酸化合物多価金属 塩 (ハ) が、 好ましくは 50重量%を越え、 より好ましくは 60重量%を越え、 特に好 ましくは 70ないし 99. 9重量%の範囲である (両者で 100重量%とする) 。
また、 溶液 (D) を用いる場合は、 溶液 (D) 中における、 不飽和カルボン酸変性 ビュルアルコール系重合体 (口) と、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) との比 率が上記の範囲となるように、 予め、 溶液 (D) を調製する際にその比率をコント口一 ルすることが望ましい。 また、 溶液 (D) には、 必要に応じて不飽和カルボン酸化合物 多価金属塩 (ハ) を追加配合することにより、 上記の比率に調整することが望ましい。
本発明のガスバリァ性膜は、 好ましくは赤外線吸収スぺクトルにおける 1700 cm 1付近のカルボン酸基の vC = 0に基づく吸光度 A。 と 1520 cm 1付近のカル ボキシレートイオンの C = 0に基づく吸光度 Aとの比 (A。 /A) が 0. 25未満、 より好ましくは 0. 20未満、 さらに好ましくは 0. 15未満の範囲にあるガスバリア 性膜である。 本発明のガスパリァ性膜は、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含むので、 低湿度下でのガスバリア性が改良され、 且つ、 熱水処理後のガスバ リア性 (耐熱水性) の低下もなく、 膜に靭性 (伸び) が付与される。 不飽和カルボン酸 変性ビュルアルコール系重合体 (口) の含有量が 50重量%を超える場合は、 得られる 膜のガスバリァ性、 とくに高湿度下でのガスバリァ性 (酸素バリァ性) が幾分低下する 虞がある。 一方、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) の含有量が少 なすぎると低湿度下でのガスバリァ性の改良効果が不十分な場合がある。
本発明のガスバリア性膜は、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) のカルボン 酸基と多価金属とがそれぞれイオン架橋してなるカルボキシレ一トイオンと遊離のカル ボン酸基が存在し、 夫々、 赤外線スペクトルで、 遊離のカルボン酸基の vC = 0に基づ く吸収が 1700 cm 1付近にあり、 カルボキシレ一トイオンの V C = 0に基づく吸収 が 1520 cm 1付近にある。
本発明に係るガスバリア性膜において、 (A。 /A) が 0. 25未満であるという ことは、 遊離のカルボン酸基が存在しないか、 少ないことを示しており、 0. 25を越 える層は、 遊離のカルボン酸基の含有量が多く、 高湿度下での耐ガスバリア性が改良さ れない虞があるので、 (A。 ZA) が 0. 25未満であることが好ましい。
本発明における 1700 cm 1付近のカルボン酸基の V C = 0に基づく吸光度 Ao と赤外線吸収スぺクトルにおける 1520 cm 1付近のカルボキシレ一トイオンの V C = 0に基づく吸光度 Aとの比 (A。 ZA) は、 ガスバリア性膜から 1 cmx 3 c m の測定用サンプルを切り出し、 その表面 [重合体 (A) 層] の赤外線吸収スペクトルを 赤外線全反射測定 (ATR法) に得、 以下の手順で、 先ず、 吸光度 A。 及び吸光度 Aを 求めた。
1700 cm 1付近のカルボン酸基の V C = 0に基づく吸光度 A。 :赤外線吸収ス ぺクトルの 1660 cm 1と 1760 c m 1の吸光度とを直線 (N) で結び、 1660 〜1760 cm- 1間の最大吸光度 (1700 cm 1付近) から垂直に直線 (0) を下ろ し、 当該直線 (0) と直線 (N) との交点と最大吸光度との吸光度の距離 (長さ) を吸 光度 A。 とした。
1520 cm— 1付近のカルボキシレ一トイオンの V C = 0に基づく吸光度 A:赤外 線吸収スペクトルの 1480 cm— 1と 1630 cm— 1の吸光度とを直線 (L) で結び、 1480〜1 630 cm- 1間の最大吸光度 ( 1 520 cm— 1付近) から垂直に直線 (M) を下ろし、 当該直線 (M) と直線 (L) との交点と最大吸光度との吸光度の距離 (長さ) を吸光度 Aとした。 尚、 最大吸光度 (1520 cm— 1付近) は、 対イオンの金 属種によりピーク位置が変化することがあり、 例えば、 カルシウムでは 1520 cm一1 付近、 亜鉛では 1520 cm— 1付近、 マグネシウムでは 1540 cm— 1付近である。
次いで、 上記方法で求めた吸光度 A。 及び吸光度 Aから比 (A。 ZA) を求めた。 なお、 本発明のおける赤外線スペクトルの測定 (赤外線全反射測定: AT R法) は、 日本分光社製 F T - I R 350装置を用い、 K R S— 5 (T h a l l i um Br om i de - I o d i d e) 結晶を装着して、 入射角 45度、 室温、 分解能 4 cm~ 積算回数 150回の条件で行った。
本発明のガスパリア性膜の厚さは種々用途により決め得るが、 通常は、 0. 0ない し〜; 100 μιη、 好ましくは 0. 05ないし 50μιη、 より好ましくは 0. 1ないし 10 μιηの範囲にある。
本発明のガスバリア性膜には、 本発明の目的を損なわない範囲で、 前記不飽和カルボ ン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) の他に澱粉、 アラビアゴム、 ゼラチン、 多糖 類等の天然系水溶性高分子、 メチルセルロース、 ェチルセルロース及びカルボキシメチ ルセルロース等のセルロース誘導体、 変性澱粉等の半合成水溶性高分子、 ポリビュルァ ルコール及びエチレン · ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系重合体、 ポリビニルピロリドン、 ポリビニルェチルエーテル、 ポリアクリルアミド、 ポリエチレ ンイミン等の合成水溶性高分子ァクリル酸エステル重合体、 エチレン 'ァクリル酸共重 合体、 ポリ酢酸ビュル、 エチレン '酢酸ビニル共重合体、 ポリエステル、 ポリウレタン 等の他の高分子量の化合物 (重合体) を含んでいてもよい。
また、 本発明のガスバリア性膜には、 本発明の目的を損なわない範囲で、 エチレン グリコール 'ジァクリレート、 ジエチレングリコール ·ジァクリレート、 トリエチレン グリコール 'ジァクリレート、 PEG#200 ·ジァクリレート、 PEG#400 . ジァクリレート、 PEG#600 ·ジァクリレート等の多価不飽和カルボン酸エステ ル、 不飽和カルボン酸化合物一価金属塩、 (メタ) アクリル酸メチル、 (メタ) ァクリ ル酸ェチルなどのァクリル酸エステル化合物、 酢酸ビニルなどのビニルエステル化合 物、 エチレンなどのォレフィン化合物等、 滑剤、 スリップ剤、 アンチ 'ブロッキング 剤、 帯電防止剤、 防曇剤、 顔料、 染料、 無機また有機の充填剤等の各種添加剤が含まれ ていてもよいし、 後述の基材との濡れ性、 密着性等を改良するために、 各種界面活性剤 等が含まれていてもよい。
そのため、 上記で調製された溶液 (A)、 (B) 又は (C) に、 さらには (D) に 必要に応じて、 上記したような他の成分を配合することも行われる。 ガスパリア性積層体
本発明のガスバリア性積層体は、 基材曆 (I ) の少なくとも片面に上記の溶液 (A) 、 (B) 又は (C) である不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) からなる溶液からガスバリア性膜を 形成して製造される。 また、 基材層 (I) の少なくとも片面に溶液 (D) から形成され るガスバリア性膜を形成して製造される。
かかるガスパリア性膜を形成 (積層) することにより、 透明性を有し、 高湿度下及び 低湿度下でのガスバリア性 (酸素バリア性) に優れ、 熱水処理後のガスバリ T性 (耐熱 水性) の低下もなく、 且つ靭性を有する積層体となる。
また、 基材層 (I) としてフィルム基材 (1— 1) を用いたガスバリア性積層体を包 装材等に用いる場合、 ヒートシール強度が改良されるという特徴を有する。 本発明のガスパリア性積層体のその他の態様には、 後述の基材層 (I) として、 基 材層 (I ) の少 なくとも片面に後述の無機化合物蒸着層 (I I ) が形成されてなる基 材層がある。 かかる無機化合物蒸着層 (I I ) の少なくとも片面上に前記ガスバリア性 膜が形成されてなる積層体である。 基材層としてかかる無機化合物蒸着層 (I I ) が形 成されてなる基材層を用いることにより、 防湿性が付与されたガスバリァ性積層体とす ることができる。
本発明のガスバリァ性積層体のその他の態様は、 前記ガスバリァ性積層体を形成す るガスバリア性膜の少なくとも片面上に後述の無機化合物蒸着層 (I I ) が形成されて なるガスバリア性積層体である。 ガスバリア性膜上に無機化合物蒸着層 (I I ) を形成 することにより、 防湿性が付与されたガスバリァ性積層体とすることができる。
また、 基材層 (I ) にガスバリア性膜を積層する際に、 例えば、 基材層 (I ) ノ ガスパリア性膜/無機化合物蒸着層 ( I I ) /ガスバリア性膜 無機化合物蒸着層 ( I I ) /ガスバリア性膜と幾重にもガスバリア性膜と無機化合物蒸着層 (I I) とが 積層されていてもよい。
かかる幾重にも積層されたガスバリア性積層体は酸素等のガスあるいは水蒸気等を ほぼ完全に遮断できる。
本発明のガスバリア性積層体は、 後述の基材層 (I ) の形状により、 また用途に応 じ、 積層フィルム (シート) 、 中空容器、 カップ、 トレー等の種々公知の形状を有する 積層体とすることができる。
本発明のガスバリァ性積層体の厚さは用途に応じて種々決定され得るが、 通常は、 基材層 (I ) の厚さが 5ないし 1 500 μιη、 好ましくは 5ないし 500 μ m、 より好 ましくは 9ないし: I 00 Aim、 さらに好ましくは 9ないし 30 m、 無機化合物蒸着層 ( I I ) を有する場合は、 蒸着曆 (I I ) の厚さが 1 5ないし 5000 A、 好ましくは 1 5ないし 2000人、 より好ましくは 20ないし 1 500 A、 重合体 (X) 層からな るガスバリア性膜の厚さが 0. 01ないし 100 i m、 好ましくは 0. 05ないし 50 At m、 より好ましくは 0 . 1ないし 1 0 /x m、 ガスバリア性積曆体の全体の厚さが 5な いし 1 6 0 0 ia m、 好ましくは 5ないし 5 5 0 m、 より好ましくは 1 0ないし 1 5 0 /x m、 さらに好ましくは 1 0ないし 4 0 z mの範囲にある。 基材層 ( I )
本発明のガスバリア性積層体を形成する基材層 (I ) は、 通常、 熱硬化性樹脂あるい は熱可塑性樹脂からなるシートまたはフィルム等のフィルム状物、 トレ一、 カップある いは中空体等の容器状の形状を有するもの、 紙若しくはアルミニウム溶等のフィルム状 物、 あるいはそれらの複合物からなる。 かかる基材層 (I ) は単層であっても同一ある いは異なる樹脂等の多層体であってもよい。
熱硬化性樹脂としては、 種々公知の熱硬化性樹脂、 例えば、 エポキシ樹脂、 不飽和 ポリエステル樹脂、 フエノ一ル樹脂、 ユリア 'メラミン樹脂、 ポリウレタン樹脂、 シリ コ一ン樹脂、 ポリイミド等を例示することができる。
熱可塑性樹脂としては、 種々公知の熱可塑性樹脂、 例えば、 ポリオレフイン (ポリ エチレン、 ポリプロピレン、 ポリ 4一メチル · 1—ペンテン、 ポリブテン等) 、 ポリエ ステル (ポリエチレンテレフタレート、 ポリブチレンテレフ夕レート、 ポリエチレンナ フタレー卜等) 、 ポリアミド (ナイロン一 6、 ナイロン一 6 6、 ポリメタキシレンアジ パミド等) 、 ポリ塩化ビニル、 ポリイミド、 エチレン ·酢酸ビュル共重合体もしくはそ の鹼化物、 ポリビニルアルコール、 ポリアクリロニトリル、 ポリカーボネート、 ポリス チレン、 アイオノマ一、 あるいはこれらの混合物等を例示することができる。 これらの うちでは、 ポリプロピレン、 ポリエチレンテレフタレ一ト、 ポリアミド等、 延伸性、 透明性が良好な熱可塑性樹脂が好ましい。
また、 基材層 (I ) としてフィルム基材 (I一 1 ) を用いる場合は、一軸あるいは 二軸延伸されたフィルム基材であってもよい。 フィルム基材 (1— 1 ) として二軸延伸 フィルム基材を用いると、 透明性、 耐熱性、 剛性等に優れた積層体が得られる。 また、 基材層 (I) の表面に、 無機化合物蒸着層 (I I) が形成されていてもよい。 かかる基材層 (I) の表面あるいはガスパリア性膜の表面に蒸着される無機化合物 としては、 蒸着できる無機化合物であればとくに限定はされないが、 具体的には、 例え ば、 クロム (Cr) 、 亜鉛 (Zn) 、 コバルト (Co) 、 アルミニウム (A1) 、 錫 (Sn) 及び珪素 (S i) 等の金属あるいはこれら金属の酸化物、 窒化物、 硫化物、 リン化物等が挙げられる。 これら無機化合物の中でも、 酸化物、 とくに酸化アルミユウ ム、 酸化亜鉛、 シリカ (酸化珪素) 等の酸化物が透明性に優れるので好ましい。
これら無機化合物の蒸着層 (I I) を基材層 (I) 表面あるいはガスバリア性膜の 表面に形成させる方法としては、 化学蒸着 (CVD) 、 低圧 CVD及びプラズマ CVD 等の化学蒸着法、 真空蒸着法 (反応性真空蒸着) 、 スパッタリング (反応性スパッタ リング) 及びイオンプレーティング (反応しイオンプレーティング) 等の物理蒸着法 (PVD) 、 低圧プラズマスプレイ及びプラズマスプレイ等のプラズマスプレイ法が例 示出来る。
また、 基材層 (I) の表面にポリ塩化ビニリデン、 ポリビュルアルコール、 ェチレ ン 'ビニアルコール共重合体、 アクリル樹脂、 ウレタン系樹脂等がコーティングされて いてもよい。
これら基材層 (I) は、 ガスバリア性膜との接着性を改良するために、 その表面 を、 例えば、 コロナ処理、 火炎処理、 プラズマ処理、 アンダーコート処理、 プライマ一 コート処理等の表面活性化処理を行っておいてもよい。
基材若しくは基材層 (I) の少なくとも片面に、 上記の不飽和カルボン酸変性ビニ ルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を含む溶液 (D) を塗工した後、 重合体を形成させることによりガスバリア性膜若しくはガスバリ ァ性積層体の製造することができる。 ガスバリァ性膜及びガスパリァ性積層フィルムの製造方法
本発明のガスバリァ性膜及びガスバリァ性積層体の製造方法 (以下、 ガスバリァ性 膜等の製造方法ともいう) としては、 基材若しくは基材層 (I) の少なくとも片面に、 上記の溶液 (A) 、 (B) 又は (C) である不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系 重合体 (口) と共に、 不飽和カルボン酸多化合物価金属塩 (ハ) からなる溶液からガス バリァ性膜を形成して、 ガスバリァ性膜あるいはガスバリァ性積層体を製造する方法が あり、 基材若しくは基材層 (I) の少なくとも片面に、 溶液 (D) からガスバリア性膜 を形成して、 ガスバリア性膜或いはガスバリア性積層体を製造する方法がある。
特に、 上記の不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) と不飽和カル ボン酸化合物多 価金属塩 (ハ) を含む溶液 (D) を用いれば、 ガスバリア性膜の製造 のために、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸 化合物多価金属塩 (ハ) を、 改めて混合して調整する必要がない。 なお、 場合によって は必要に応じ、 濃度調整のため溶液 (D) に不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を追加配合することが行われるが、 最初から混合することに比べれば、 容易な作業であ る。
その際、 溶液 (A:) 、 (B) 又は (C) 中の不飽和カルボン酸変性ビュルアルコ —ル系重合体 (口) と、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) との比率は、 溶液
(A) 、 (B)又は (C) 中の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) が、 好ましくは 50重量%以下、 より好ましくは 40ないし 0. 001重量%、 とくに 好ましくは 30ないし 0. 01重量%の範囲であり、 不飽和カルボン酸化合物多価金属 塩 (ハ) が、 好ましくは 50重量%を越え、 より好ましくは 60重量%を越え、 特に好 ましくは 70ないし 99. 9重量%の範囲である (両者で 100重量%とする) 。
また、 溶液 (D) を用いる場合は、 溶液 (D) 中における、 不飽和カルボン酸変性 ビニルアルコール系重合体 (口) と、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) との比 率が上記の範囲となるように、 予め、 溶液 (D) を調製する際にその比率をコント口一 ルすることが望ましい。 また、 溶液 (D ) には、 必要に応じて不飽和カルボン酸化合物 多価金属塩 (ハ) を追加配合することにより、 上記の比率に調整することが望ましい。
本発明のガスバリア性膜等の製造方法に於いて、 基材として前記基材層 (I ) を用 いれば、 本発明の少なくとも片面にガスパリァ性膜が積層されたガスバリァ性積層体が 得られる。 また、 基材として前記基材層 (I ) 若しくは、 ガラス、 セラミック、 金属等 の無機物等あるいはその他の材料を用い、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) 等 を重合して得られる重合体 ( X ) を基材から剥離すれば単層の本発明のガスバリア性膜 が得られる。
基材層 ( I ) 等の少なくとも片面に、 ガスバリア性膜を形成させる方法としては、 例えば、 上記溶液 (A) 、 ( B ) 又は (C ) の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール 系重合体 (口) と共に、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) とを所望の量で水等 の溶媒に溶解した後、 当該混合物に、 必要に応じて前記の他の高分子量化合物、 各種添 加剤を配合した溶液を塗工する方法がある。 さらに溶液 (D ) に必要に応じて前記の他 の高分子量化合物、 各種添加剤を配合した溶液を塗工する方法がある。
また、 基材層 (I ) 等の少なくとも片面に当該溶液を塗工する方法としては、 基材 層 (I ) に刷毛、 コ一夕一等で溶液を塗布する方法、 当該溶液に基材層 (I ) 等を浸漬 する方法、 当該溶液を基材層 (I ) 等の表面に噴霧する方法等、 基材層 (I ) 等の形状 により、 種々公知の塗工方法を採り得る。
溶液に用いる溶媒は、 水、 メチルアルコール、 エチルアルコール、 イソプロピルァ ルコール等の低級アルコール若しくはァセトン、 メチルェチルケトン等の有機溶媒ある いはそれらの混合溶媒が挙げられるが、 水が最も好ましい。
基材層 ( I ) 等の少なくとも片面に不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合 体 (口) を含む不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の溶液を塗工する方法として は、 当該溶液に基材層 ( I ) 等を浸潰する方法、 当該溶液を基材層 ( I ) 等の表面に噴 霧する方法等に加え、 例えば、 エア一ナイフコ一タ一、 ダイレク卜グラビアコ一夕一、 グラビアオフセット、 アークグラビアコ一タ一、 グラビアリバースおよびジェットノズ ル方式等のグラビアコ一夕一、 トツプフィードリバースコ一ター、 ボトムフィードリバ ースコ一ターおよびノズルフィ一ドリバースコ一ター等のリバ一スロ一ルコ一ター、 5本口一ルコ一タ一、 リップコ一タ一、 バーコ一タ一、 バ一リバ一スコータ一、 ダイコ —ター等種々公知の塗工機を用いて、 塗工される。
不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) /又は不飽和カルボン酸変性ビュルアル コール系重合体 (口) を溶解させる際若しくは不飽和カルボン酸化合物と多価金属化合 物とを溶解させる際には、 前述した如く、 本発明の目的を損なわない範囲で、 エチレン グリコール'ジァクリレート、 ジエチレングリコール .ジァクリレー卜、 トリエチレン グリコ—ル ·ジァクリレート、 P E G # 2 0 0 ·ジァクリレート、 P E G# 4 0 0 'ジ ァクリレート、 P E G # 6 0 0 ·ジァクリレート等の多価不飽和カルボン酸エステル、 不飽和カルボン酸化合物一価金属塩、 (メタ) アクリル酸メチル、 (メタ) アクリル酸 ェチルなどのアクリル酸エステル化合物、 酢酸ビニルなどのビュルエステル化合物、 ェ チレンなどのォレフィン化合物等の単量体あるいは低分子量の化合物、 澱粉、 アラビア ゴム、 ゼラチン、 多糖類等の天然系水溶性高分子、 メチルセルロース、 ェチルセル口一 ス及ぴカルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、 変性澱粉等の半合成水溶性 高分子、 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等のビュルァ ルコール系重合体、 ポリビニルピロリドン、 ポリビュルェチルエーテル、 ポリアクリル アミド、 ポリエチレンィミン等の合成水溶性高分子アクリル酸エステル重合体、 ェチレ ン .アクリル酸共重合体、 ポリ酢酸ビニル、 エチレン '酢酸ピニル共重合体、 ポリエス テル、 ポリウレタン等の高分子量の化合物 (重合体) 等を添加してもよい。
また、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) 及び Z又は不飽和カルボン酸変性ビ ニルアルコール系重合体 (口) を溶解させる際には、 本発明の目的を損なわない範囲 で、 滑剤、 スリップ剤、 アンチ 'ブロッキング剤、 帯電防止剤、 防曇剤、'顔料、 染料、 無機また有機の充填剤等の各種添加剤を添加しておいてもよいし、 基材層との濡れ性を 改良するために、 各種界面活性剤等を添加しておいてもよい。
基材層 (I ) 等の少なくとも片面に形成した (塗工した) 不飽和カルボン酸変性 ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の溶液 (塗工層) を重合させるには、 種々公知の方法、 具体的には例えば、 電離性放射線の照 射また加熱等による方法が挙げられる。
電離性放射線を使用する場合は、 波長領域が 0. 0001ないし 800 nmの範囲 のエネルギー線であれば特に限定されないが、 かかるエネルギー線としては、 α線、 (3線、 丫線、 X線、 可視光線、 紫外線、 電子線等が上げられる。 これらの電離性放射線 の中でも、 波長領域が 400ないし 800 nmの範囲の可視光線、 50ないし 400 nmの範囲の紫外線および 0. 01ないし 0. 002 nmの範囲の電子線が、 取り扱い が容易で、 装置も普及しているので好ましい。
電離性放射線として可視光線および紫外線を用いる場合は、 不飽和カルボン酸変性 ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の 溶液に光重合開始剤を添加することが必要となる。 光重合開始剤としては、 公知のも のを使用することができ、 例えば、 2—ヒドロキシ— 2メチル— 1—フエニル—プロ パン一 1一オン (チバ ·スぺシャリティ 'ケミカルズ社製 商品名;ダロキュア一 1 173) 、 1ーヒドロキシ一シクロへキシルーフエ二ルケトン (チバ ·スぺシャリテ ィ 'ケミカルズ社製 商品名;ィルガキュア一 184) 、 ビス (2, 4, 6—トリメ チルベンゾィル) —フヱニルフォスフィンオキサイド (チバ 'スぺシャリティ 'ケミカ ルズ社製 商品名;ィルガキュア一 819) 、 1— [4— (2—ヒドロキシエトキシ) 一フエニル] —2—ヒドロキシー 2—メチル— 1一プロパン一 1一オン (チバ 'スぺシ ャリティ 'ケミカルズ社製 商品名;ィルガキュア一 2959) 、 α—ヒドロキシケ トン、 ァシルホスフィンオキサイド、 4—メチルベンゾフエノン及ぴ 2, 4, 6—トリ メチルベンゾフヱノンの混合物 (ランべルティ 'ケミカル 'スペシャルティ社製 商品 名;エサキュア一 ΚΤ 046) 、 エサキュア一 ΚΤ55 (ランべルティ一 'ケミカ ル'スペシャルティ) 、 2 , 4, 6—トリメチルベンゾィルジフエニルフォスフィンォ キサイ ド (ラムソン 'ファイア ·ケミカル社製 商品名;スピードキュア T P 0 ) 等の 商品名で製造 ·販売されているラジカル重合開始剤を挙げることができる。 さらに、 重合度または重合速度を向上させるため重合促進剤を添加することができ、 例えば、 N、 N - ジメチルァミノ- ェチル- (メタ) ァクリレート、 - (メタ) ァクリロイル - モルフオリン等が挙げられる。
不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和カルボン酸化 合物多価金属塩 (ハ) を重合させる際は、 溶液が水等の溶媒を含んだ状態で重合させて もよいし、 一部乾燥させた後に重合させてもよいが、 溶液を塗工後直ぐに重合させた場 合は、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) が重合する際に溶媒の蒸発が多いため か、 得られる重合体 (X ) 層が白化する場合がある。 一方、 溶媒 (水分) が少なくなる とともに、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) が結晶として析出する場合があ り、 かかる状態で重合を行うと得られる重合体層の形成が不十分になり、 重合体 (X) 層が白化を起こしたりしてガスバリア性が安定しない虞がある。 したがって、 塗工した 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を重合させる際には、 適度な水分を含んだ状 態で重合することが好ましい。,
また、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和カルボ ン酸化合物多価金属塩 (ハ) を重合させる際は、 電離性放射線を一度に照射して重合 させてもよいし、 二度以上に分けて、 あるいは連続的に照射して重合させてもよい。 ま た、 二度以上照射する場合は、 例えば、 一度目を弱く、 二度目以上を強く照射してもよ いし、 照射強度を同一あるいは連続的に変化させてもよい。
また、 得られた重合体をさらに熱処理することも行われる。 熱処理は、 通常 3 0な いし 3 5 0 °C、 好ましくは 5 0ないし 3 0 0 °C、 さらに好ましくは 1 0 0ないし 2 5 0 °Cの温度範囲で行うことが望ましく、 不活性ガス雰囲気下とすることが望ましい。 ま た、 圧力は特に限定されず、 加圧下、 減圧下、 常圧下のいずれでもよい。 加熱処理時間 は、 通常 3 0秒から 9 0分程度であり、 中でも 1分から 7 0分が好適であり、 特に 5分 から 6 0分が好適である。
本発明のガスバリア性積層体は、 積層体が積層フィルムであれば、 その少なくとも片 面に、 熱融着層を積層する (貼り合わせる) ことにより、 ヒートシール可能な包装用フ イルムとして好適な積層フィルム (多層フィルム) が得られる。 かかる熱融着層として は、 通常熱融着層として公知のエチレン、 プロピレン、 ブテン一 1、 へキセン一 1、 4 一メチル ·ペンテン一 1、 ォクテン一 1等の α—ォレフィンの単独若しくは共重合体、 高圧法低密度ポリエチレン、 線状低密度ポリエチレン (所請 L L D P E ) 、 高密度ポリ エチレン、 ポリプロピレン、 ポリプロピレンランダム共重合体、 ポリブテン、 ポリ 4— メチル 'ペンテン一 1、 低結晶性あるいは非晶性のェチレン 'プロピレンランダム共重 合体、 エチレン ·ブテン一 1ランダム共重合体、 プロピレン .ブテン— 1ランダム共重 合体等のポリオレフインを単独若しくは 2種以上含む組成物、 エチレン ·酢酸ビニル 共重合体 (E V A ) 、 エチレン ' (メタ) アクリル酸共重合体あるいはその金属塩、 E V Aとポリオレフインとの組成物等から得られる曆である。
中でも、 高圧法低密度ポリエチレン、 線状低密度ポリエチレン (所請 L L D P E ) 、 高密度ポリエチレン等のエチレン系重合体から得られる熱融着層が低温ヒートシール 性、 ヒ一トシール強度に優れるので好ましい。
本発明のガスバリア性積層体には、 種々用途に応じて、 ガスバリア性積層体のガスバ リア性膜面に、 あるいはガスバリア性膜が形成されていない面に前記基材層 (I ) が積 層されていてもよい。 <実施例 >
以下に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
<実施例 1 >
( 1 ) 反応工程
50 OmLの丸底四つ口フラスコに攪拌羽、 温度計、 冷却管、 および三方コック を取り付け、 フラスコ内を窒素置換した。 フラスコ内にアクリル酸 162. 1 8
(2. 25mo 1) 、 脱イオン水 80. 94 g (4. 49mo 1 ) を加えてスリ一ワン モーターを使用して攪拌を開始した。 ポリビニルアルコール (重合度 1000、 鹼化度 98. 5モル%、 クラレ製、 商品名: P VA 1 10) 33. 056 g (ビニルアルコ一 ル単位として 0. 75mo 1、 以下同様) 、 P—メ トキシフエノール 0. 1236 g
(0. 996mmo 1 ) をフラスコ内に加えた。 フラスコ内を 2 %酸素 /98 %窒素混 合ガスに置換した後、 36%塩酸 6. 041 g (0. 0597mo 1 ) をフラスコ内に 加えた。 65°Cに昇温し、 反応を開始した。 9時間後、 脱イオン水 1275 gを用いて 反応液を希釈することで反応を停止させ、 ポリマ一液 1548. 68 を得た。 得られ たポリマー液中のアクリル酸変性ビニルアルコール系重合体の変性率を1 H— NMRで 測定したところ 7. 5モル%であった。 得られたポリマ一液中の酸性化合物の濃度を酸 中和滴定により測定したところ、 1. 454mmo 1/gであった。
(2) イオン交換工程
イオン交換カラムにコンディショニング済みのダイヤイオン WA 30 (三菱化学社 製) 1. 5 Lを充填し、 上記反応工程で得られたポリマ一液 687. 76 g (酸性化合 物含量、 1. 0 Omo 1 ) を S V= 5で通液させ、 アクリル酸変性ビニルアルコール系 重合体を含む溶液 (B— 1) 2331. 5 を得た。 溶液 ( B - 1 ) 中の不飽和カルボ ン酸変性ビニルアルコール系重合体の濃度を測定したところ、 0. 083mmo lZg であった。 また、 酸性化合物の濃度を酸中和滴定により測定したところ、 検出されなかった。 ぐ実施例 2 >
反応工程で 36%塩酸を 7. 592 g (0. 075 Omo 1 ) 用いた以外は実施例' 1の反応工程およびイオン交換工程と同様な操作を行った。 得られたポリマー液の1 H 一 NMR測定を行ったところ、 溶液 (B— 2) 中のアクリル酸変性ビニルアルコール系 重合体の変性率は 8. 8%であり、 酸中和滴定により酸性化合物は検出されなかった。
<実施例 3>
反応工程で 36 %塩酸を 9. 133 g (0. 0902mo 1 ) 用いた以外は実施例 1の反応工程およびイオン交換工程と同様な操作を行った。 得られたポリマー液の1 H — NMR測定を行ったところ、 溶液 (B— 3) 中のアクリル酸変性ビニルアルコール 系重合体の変性率は 10. 8 %であり、 酸中和滴定により酸性化合物は検出されなかつ た。
<実施例 4>
イオン交換カラムにコンディショニング済みのダイヤイオン WA30 (三菱化学社 製) 0. 040Lを充填し、 実施例 1の反応工程で得られたポリマー液 821. 57 g (塩酸含量、 30. 84mmo 1 ) を SV=5で通液させ、 アクリル酸変性ビュルァ ルコール系重合体とアクリル酸とを含む溶液 (C— 4) 849. 22 gを得た。 溶液 (C-4) 中のァクリル酸変性ビュルアルコール系重合体の濃度を測定したところ、 0. 43mmo 1/gであった。 溶液 (C— 4) 中の酸性化合物の濃度を酸中和滴定 により測定したところ、 1. 279mmo であった。 また、 燃焼ガス吸着法ーィ オンクロマトグラフィー法により得られた溶液 (C一 4) 中の C 1の定量を行ったとこ ろ、 5重量 ppm以下であった。 <実施例 5>
(3) 中和工程
20 OmLの丸底三つ口フラスコに、 攪拌羽、 温度計、 および三方コックを取り付 け、 実施例 4で得られた溶液 (C一 4) 70. 0 g (酸性化合物含量、 87. 8 mmo 1 ) をフラスコ内に加えた。 この溶液をスリ一ワンモータ一を用いて攪拌し、 酸化亜鉛 3. 572 g (43. 9mmo 1 ) を反応液が 35 °Cを超えないように添加 した。 30°Cで 4時間反応させた後、 わずかに溶け残った酸化亜鉛を濾別して溶液 (D— 5) 65. Ogを得た。 溶液 (D— 5) 中の Zn含量を I CP発光分光法で定量 したところ、 4. 1 七%であった。 また、 溶液 (D— 5) 中の C1含量を燃焼ガス吸 収法—イオンクロマトグラフィー法で定量したところ、 5重量 ppm以下であった。 溶 液 (D— 5) の1 H— NMR分析からアクリル酸変性ビニルアルコール系重合体の濃度 は 0. 32mmo 1/g、 ァクリレート基の濃度は 1· 11 mm o 1 / であった。
<実施例 6>
100 OmLの丸底四つ口フラスコに攪拌羽、 温度計、 冷却管、 および三方コッ クを取り付け、 フラスコ内を窒素置換した。 フラスコ内にアクリル酸 162. 18 g (2. 25mo l) 、 脱イオン水 80. 94g (4. 49 m o 1 ) を加えてスリ一ヮ ンモータ—を使用して攪拌を開始した。 ポリビュルアルコール (重合度 1000、 鹼 化度 98. 5モル%、 クラレ製、 商品名: PVA 110) 33. 056 g (0. 75 mo 1 ) 、 p—メトキシフエノール 0. 1236g (0. 996mmo 1 ) をフラスコ 内に加えた。 フラスコ内を 2%酸素ノ 98%窒素混合ガスに置換した後、 固体酸触媒と して PK208LH (陽イオン交換樹脂、 三菱化学 (株) 製) 402 gをフラスコ内に 加えた。 80°Cに昇温し、 反応を開始した。 9時間後、 脱イオン水 1275 gを用い て反応液を希釈することで反応を停止させた。 濾過により固体酸触媒を除去して溶液 (C-6) 1312. Ogを得た。 得られた溶液 (C一 6) 中のアクリル酸変性ビニル アルコール系重合体の変性率を1 H— NMRで測定したところ 0. 5モル%であった。 得られた溶液 (C— 6) 中の酸性化合物の濃度を酸中和滴定により測定したところ、 1. 39mmo 1 Zgであった。
<実施例 7>
実施例 5で作製した溶液 (D— 5) に、 メチルアルコールで 25重量%に希釈した 光重合開始剤 〔1— [4— (2—ヒドロキシエトキシ) —フユニル] _2—ヒドロキシ 一 2—メチル— 1一プロパン— 1 _オン (チバ 'スぺシャリティ 'ケミカルズ社製 商 品名;ィルガキュア一 2959) ] 及び界面活性剤 (花王社製 商品名;エマルゲン 120) を、 固形分重量比率でそれぞれ 1. 1重量%、 0. 2重量% (全体で 100 重量%) となるように混合し、 塗工用溶液を得た。
次に、 塗工用溶液を厚さ 12 μηιの二軸延伸ポリエステルフィルム (ュニチカ社製 商品名;ェンブレツト PET 12) からなる基材フィルムのコロナ処理面に、 メイヤー バーで固形分が 1. 8g/m2 になるように塗布し、 熱風乾燥器を用いて乾燥した。 この後、 速やかに塗布面を上にしてステンレス板に固定し、 UV照射装置 (アイグラフ イツク社製 EYE GRANDAGE 型式 ECS 301 G 1 ) を用いて、 U V強度 : 18 OmW/cm2 、 積算光量: 180mJZcm2 の条件で紫外線を照射して重合 を行い、 ガスバリア性積層フィルムを得た。 得られたガスバリア性積層フィルムを上記 記載の方法で評価した。
評価結果を表 1に示す。
<実施例 8>
実施例 7で用いた基材フィルムを、 厚さ 12 μιηの二軸延伸ポリエステルフィルム ( ュニチカ社製商品名;ェンプレツト PET 12) から厚さ 12 / mの酸化アルミニウム 蒸着二軸延伸ポリエチレンテレフタレ一トフイルム (蒸着 PET :東セロ社製 商品名 ; TL-PET H) に代える以外は実施例 5と同様に行い、 ガスバリア性積層フィル ムを得た。 得られたガスバリァ性積層フィルムを上記記載の方法で評価した。
評価結果を表 1に示す。 く評価方法 >
(1) 重合率 (%) : 本発明における不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の重 合率 (予備重合及び本重合後) は、 以下の測定方法により求めた。
重合率 (%) : [1 - (Bt /B) uv後 (B! /B) ¾ -] X 100
* (Bi /B) uv後:紫外線照射 (重合後) 後の ( B t /B)
* (B! /B) マ-:モノマ一 (重合前) の (Bi /B)
*モノマー:不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ)
(Bi /B) については下記に記載のとおり規定した。
830 cm 1付近のビニル基に結合する水素の δ C Hに基づく吸光度 と赤外 線吸収スぺクトルにおける 1520 cm 1付近のカルボキシレ一トイオンの C = 0 に基づく吸光度 Bとの比 (Bt /B) は、 ガスバリア性積層フィルムから、 l cmx 3 cmの測定用サンプルを切り出し、 その表面 (重合体層) の赤外線吸収スペクトルを 赤外線全反射測定 (ATR法) により得、 以下の手順で、 先ず、 吸光度 及び吸光度 Bを求める。
830c m 1付近のビュル基に結合する水素の δ C - Hに基づく吸光度 B i :赤外線 吸収スペクトルの 800 cm 1と 850 cm 1の吸光度とを直線 (P) で結び、 800 ないし 850 cm- 1間の最大吸光度 (830 cm- 1付近) から垂直に直線 (Q) を下ろ し、 当該直線 (Q) と直線 (P) との交点と最大吸光度との吸光度の距離 (長さ) を吸 光度 とする。
1520 cm 1付近のカルボキシレ一トイオンの V C = 0に基づく吸光度 B :赤外線 吸収スぺクトルの 1480 cm 1と 1630 c m 1の吸光度とを直線 (L) で結び、 1480ないし 1630 cm— 1間の最大吸光度 (1520cm— 1付近) から垂直に直線 (M) を下ろし、 当該直線 (M) と直線 (L) との交点と最大吸光度との吸光度の距離 (長さ) を吸光度 Bとした。 尚、 最大吸光度 (1520 cm— 1付近) は、 対イオンの金 属種によりピーク位置が変化することがあり、 例えば、 カルシウムでは 1520 cm一1 付近、 亜鉛では 1520 cm— 1付近、 マグネシウムでは 1540 cm— 1付近である。
次いで、 上記方法で求めた吸光度 及び吸光度 Bから比 (Bi /B) を求める。 また重合率は上記計算式のように、 モノマーの吸光度比 (Bi /B) マ-と UV照 射 (重合後) 後の (Bt /B) uv後を測定し求める。
なお、 本発明のおける赤外線スぺクトルの測定 (赤外線全反射測定: ATR法) は、 日本分光社製 F T - I R 350装置を用い、 K R S— 5 (T h a l l i um Br om i d e - I o d i d e) 結晶を装着して、 入射角 45度、 室温、 分解能 4 cm-\ 積算回数 150回の条件で行う。
( 2 ) 吸光度比 ( A / A ) :上記記載の方法で測定した。
(3) 酸素透過度 [ml (m2 · day · MPa) ] :ガスバリア性積層フィルムも しくは後述の線状低密度ポリエチレンフィルムを貼り合わせた多層フィルムを、 モコン 社製 OX— TRAN2Z21 MLを用いて、 J I S K 7126 (等圧法) に準 じ、 温度 20 °C、 湿度 90 % R Hの条件に 3時間調整した後、 及びモコン社製 0 X— TRAN2/20 SMを用いて、 J I S K 7126 (等圧法) に準じ、 温度 20 、 湿度 0 % R Hの条件に 3時間調整した後測定した。
(4) 多層フィルムの作製:厚さ 50 μιηの線状低密度ポリエチレンフィルム (東セ口 社製 商品名: T. U. X. FCS) の片面に、 ウレタン系接着剤 [ポリウレタン系 接着剤 (三井武田ケミカル社製 商品名:タケラック A310) : 12重量部、 イソシ ァネート系硬化剤 (三井武田ケミカル社製 商品名:タケネート A 3) : 1重量部】 及 び酢酸ェチル (関東化学社製) : 7重量部) を塗工 ·乾燥後、 実施例及び参考例で得ら れたガスパリァ性積曆フィルムのァクリル酸 Z n塩重合体層 (不飽和カルボン酸化合物 多価金属塩 (ハ) の重合体層) 面を貼り合わせて (ドライラミネートして) 多層フィル ムを作製した。
(5) ボイル処理:上記方法で得た多層フィルムを、 95 °Cの熱水中で 30分間処理し た。
(6) ヒートシール強度 (HS強度; NZ1 5mm) :上記方法で得た多層フィルムを 用い、 多層フィルムの線状低密度ポリエチレンフィルム面同士を、 1 30°C、 1秒、 2 kg/cm2 でヒートシールした後、 1 5mm幅にサンプリングし、 温度; 23°C、 湿 度; 50%RHの条件下で、 引張試験機 (オリエンテック社製;テンシロン万能試験機
RTC- 1 225) を用いて速度 30 OrnmZ分でヒートシール強度を測定した。
<参考例 1 >
実施例 7で用いた塗工用溶液に代えて、 ァクリル酸亜鉛塩溶液を水で固形分濃度が 1 6重量%になるように調整して塗工用溶液を用いる以外は、 実施例 7と同様に行い、 ガスバリァ性積層フィルムを得た。 得られたガスバリァ性積層フィルムを上記記載の方 法で評価した。
評価結果を表 1に示す。
<参考例 2 >
参考例 1で用いた基材フィルムを、 厚さ 12 μιηの二軸延伸ポリエステルフィルム (ュニチカ社製 商品名;ェンブレット PET 1 2) から厚さ 1 2 /ίΐηの酸化アルミ二 ゥム蒸着二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム (蒸着 PET :東セロ社製 商 品名; T L一 P E T H) に代える以外は参考例 1と同様に行い、 ガスバリァ性積層フ ィルムを得た。 次いで得られたガスバリァ性積層フィルムを上記記載の方法で線状低密 度ポリエチレンフィルムを貼り合わせて多層フィルムを得た。 得られた多層フィルムを 上記記載の方法で評価した。 評価結果を表 1に示す。
【表 1】
Figure imgf000039_0001
Figure imgf000039_0002
表 1から明らかなように、 不飽和カルボン酸変性ピニルアルコール系重合体 (口) を含む系では、 低湿度下での酸素バリア性が改善され、 さらにボイル処理によりデラミ ネ一シヨンなども起こらず、 耐熱水性も向上しているのに対し、 無添加の系 (参考例
1、 参考例 2 ) では、 9 0 % R Hでの酸素バリア性、 耐熱水性は優れるものの低湿度で の酸素バリア性が低下する。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 ガスバリアコ一卜材として有用な不飽和カルボン酸変性ビニルァ ルコール系重合体 (口) を含む溶液、 およびそれを用いたガスバリア性膜が得られる。
さらに、 本発明の不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不 飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の重合体からなるガスバリア性膜及びかかるガ 0
3 8
スバリァ性膜を形成してなるガスバリァ性積層体は、 高湿度下及び低湿度下での耐酸素 透過性 (ガスバリア性) に優れているので、 かかる特徴を活かして、 乾燥食品、 水物、 ボイル ' レトルト食品、 サブリメント食品等の包装材料、 なかでも特に高いガスバリァ 性が要求される内容物の食品包装材料を始め、 シャンプー、 洗剤、 入浴剤、 芳香剤等の トイレタリー製品の包装材料、 粉末、 顆粒状、 錠剤等の医薬品、 輸液バックをはじめと する液状の医薬品、 医療用器具の包装袋および包装容器部材等の医療用途、 ハードディ スク、 配線基盤、 プリント基盤等の電子部品包材、 液晶ディスプレイ、 プラズマデイス プレイ、 無機'有機 E Lディスプレイ、 電子べ一パ一等のフラットパネルディスプレイ 用バリア部材、 太陽電池のバリア部材等の電子材料、 真空断熱材用バリア部材、 インク 力一トリッジ等の工業製品の包装材料等、 さまざまな製品の包装材料、 あるいは電子材 料、 精密部品、 医薬品等をはじめ、 酸素ガスの透過及び湿気を嫌う材料の保護材として も好適に使用し得る。

Claims

07/142279 39 ' 請求の範囲
1. (1) ビュルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを反応系に可 溶な酸触媒の存在下に反応させ不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を形成させる反応工程、
(2) 陰ィォン交換樹脂により酸性化合物のうち少なくとも酸触媒を除去するィォン 交換工程の 2工程からなる、
不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (A) の製造方 法。
2. 請求項 1記載のイオン交換工程において、 陰イオン交換樹脂により除去する酸性化 合物が不飽和カルボン酸化合物 (ィ) と酸触媒の両方である、 不飽和カルボン酸変性ビ ニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (B) の製造方法。
3. 請求項 1記載のイオン交換工程において、 陰イオン交換樹脂により除去する酸性化 合物が酸触媒である、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) と不飽和 カルボン酸化合物 (ィ) とを含む溶液 (C) の製造方法。
4. 請求項 3記載の製造方法の反応工程、 イオン交換工程、 および
(3) 溶液 (C) 中の不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中和し、 不 飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を形成させる中和工程からなる、
不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多 価金属塩 (ハ) とを含む溶液 (D) の製造方法。
5. (1) ビニルアルコール系重合体と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを固体酸触媒 の存在下に反応させ不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を形成させ る反応工程、
( 2 ) 固体酸触媒を濾過などにより除去する濾過工程の 2工程からなる、 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを含む溶液 (C) の製造方法。
6. 請求項 5記載の製造方法の反応工程、 濾過工程、 および
(3) 陰イオン交換樹脂により不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を除去するイオン交換 工程からなる、
不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (B) の製造方 法。
7. 請求項 5記載の製造方法の反応工程、 濾過工程、 および
(3) 溶液 (C) 中の不飽和カルボン酸化合物 (ィ) を多価金属化合物で中和し、 不 飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を形成させる中和工程からなる、
不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多 価金属塩 (ハ) とを含む溶液 (D) の製造方法。
8. 反応工程を溶媒の存在下に行う請求項 1ないし 7のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
9. 反応工程で使用する溶媒が極性溶媒である請求項 8記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
1 0. 反応工程で使用する溶媒が水である請求項 9記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
11. 反応工程で使用するビニルアルコール系重合体の鹼化度が 70%以上である請求 項 1ないし 10のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の製 造方法。
12. 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) が α、 (3—不飽和カルボン酸類である請求項 1 ないし 11のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (Β) 、 (C) 、 または (D) の製造方 法。
13. 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) が炭素数 10以下の不飽和カルボン酸化合物で ある請求項 1ないし 12のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (Β) 、 (C) 、 または
(D) の製造方法。
14. 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) がアクリル酸、 またはメタクリル酸である請求項 1ないし 13のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (Β) 、 (C) 、 または (D) の製造 方法。
15. 反応工程で使用する反応系に可溶な酸触媒が無機酸類、 または有機スルホン酸 類である請求項 1ないし 4、 および 8ないし 14のいずれか 1項記載の溶液 (Α) 、
(Β) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
16. 反応工程で使用する反応系に可溶な酸触媒が無機酸類である請求項 15記載の溶 液 (A) 、 (Β) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
17. 反応工程で使用する反応系に可溶な酸触媒が塩酸である請求項 16記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の製造方法。
18. 反応工程で使用する固体酸触媒が陽イオン交換樹脂である請求項 5ないし 14の いずれか 1項記載の溶液 ( B ) 、 ( C ) 、 または ( D ) の製造方法。
19. 不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) における変性率が、 原料 のビュルアルコール系重合体の水酸基に対して 0. 1モル%ないし 30モル%である請 求項 1ないし 18のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (B) 、 (C) 、 または (D) の 製造方法。
20. 中和工程で使用する多価金属化合物の多価金属原子が Mg、 Ca、 Zn、 Ba、 Al、 または T iである請求項 4、 および 7ないし 19のいずれか 1項記載の溶液 (D) の製造方法。
21. 中和工程において、 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) の酸性基 1モルに対し、 使用 する多価金属化合物の多価金属原子が 0. 1ないし 10モルの範囲である請求項 4、 お よび 7ないし 20のいずれか 1項記載の溶液 ( D ) の製造方法。
22. 請求項 1、 8ないし 17、 および 19のいずれか 1項記載の製造方法により得ら れる不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (A) 。
23. 請求項 2、 6、 および 8ないし 19のいずれか 1項記載の製造方法により得られ る不飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む溶液 (B) 。
24. 請求項 3、 5、 および 8ないし 19のいずれか 1項記載の製造方法により得られ る不飽和カルボン酸変性ピニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物 (ィ) とを含む溶液 (C) 。
25. 請求項 4、 および 7ないし 21のいずれか 1項記載の製造方法により得られる不 飽和カルボン酸変性ビニルアルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金 属塩 (ハ) を含む溶液 (D) 。
26. 請求項 22ないし 24のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (B)又は (C) と共 に、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の溶液の塗工液から重合により得られる ことを特徴とするガスバリァ性膜。
27. 請求項 25に記載の溶液 (D) の塗工液から重合により得られることを特徴とす るガスバリア性膜。
28. 溶液中の不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) の含有量が 50 重量%以下であり、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) が 50重量を越える溶液 の塗工液から重合により得られることを特徴とする請求項 26又は 27に記載のガスバ リァ性膜。
29. ガスバリア性膜が、 赤外線吸収スぺクトルにおける 1 Ί 00 cm 1付近のカルボ ン酸基の vC = 0に基づく吸光度 A。 と 1520 cm 1付近のカルボキシレートイオン の V C = 0に基づく吸光度 Aとの比 (A。 /A) が 0· 25未満である請求項 26ない し 28のいずれか 1項記載のガスバリァ性膜。
30. 不飽和カルボン酸変性ピニルアルコール系重合体 (口) が、 (メタ) アクリル酸 変性ビニルアルコール系重合体である請求項 26ないし 29のいずれか; I項記載のガス バリア性膜。
31. 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の多価金属が、 Mg、 Ca、 Zn、 B a、 A 1及び T iから選ばれる少なくとも 1種である請求項 26ないし 30のいずれ か 1項記載のガスバリァ性膜。
32. 基材曆 (I) の少なくとも片面に、 請求項 26ないし 31のいずれか 1項記載の ガスパリァ性膜が形成されてなるガスバリァ性積層体。
33. 請求項 22ないし 24のいずれか 1項記載の溶液 (A) 、 (B) 又は (C) と共 に、 不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の溶液を塗工した後、 不飽和カルボン酸 変性ビニルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の重合体 (X) を形成させることを特徴とするガスバリア性膜若しくはガスバリア性積 層体の製造方法。
34. 基材若しくは基材層 (I) の少なくとも片面に、 不飽和カルボン酸変性ビニルァ ルコール系重合体 (口) と不飽和カルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) を含む溶液 (D) を塗工した後、 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) を含む不飽和力 ルボン酸化合物多価金属塩 (ハ) の重合体 (X) を形成させることを特徴とするガスバ リァ性膜若しくはガスバリァ性積層体の製造方法。
35. 不飽和カルボン酸変性ビュルアルコール系重合体 (口) の含有量が 50重量%以 下である請求項 34記載のガスパリァ性膜若しくはガスバリァ性積層体の製造方法。 不飽和カルボン酸化合物 (ィ) が、 (メタ) アクリル酸である請求項 3 2ないし 3 4 のいずれか 1項記載のガスバリァ性膜若しくはガスバリァ性積層体の製造方法。
3 7 . 溶液が水溶液である請求項 3 3ないし 3 6のいずれか 1項記載のガスバリァ性膜 若しくはガスバリァ性積層体の製造方法。
3 8 . 不飽和カルボン酸化合物多価金厲塩 (ハ) の重合を水分の存在下に行う請求項 3 2ないし 3 6のいずれか 1項記載のガスバリァ性膜若しくはガスパリァ性積層体の製 造方法。
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