JP2025018466A - Gas Barrier Film - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスバリア層を設ける際の優れた加工安定性と、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性を維持できる優れた耐熱性とを有するガスバリア性フィルムを提供すること。【解決手段】多層ポリエチレンフィルムと、ガスバリア層と、を備え、多層ポリエチレンフィルムが、表層、中間層、及び裏層の3層をガスバリア層側にこの順序で少なくとも有し、中間層の探針降下温度が、表層の探針降下温度よりも高く、且つ裏層の探針降下温度以上であり、表層が0.926g/cm3以上の密度を有する中密度ポリエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂で構成されており、ガスバリア層が、無機酸化物層及びガスバリア性被覆層の少なくとも一方を有する、ガスバリア性フィルム。【選択図】図1[Problem] To provide a gas barrier film that has excellent processing stability when providing a gas barrier layer, and excellent heat resistance that allows the gas barrier properties to be maintained even after heat sterilization. [Solution] A gas barrier film comprising a multilayer polyethylene film and a gas barrier layer, the multilayer polyethylene film having at least three layers, a surface layer, an intermediate layer, and a back layer, in that order on the gas barrier layer side, the intermediate layer having a probe drop temperature higher than that of the surface layer and equal to or higher than the probe drop temperature of the back layer, the surface layer being made of a medium-density polyethylene resin or a high-density polyethylene resin having a density of 0.926 g/cm3 or more, and the gas barrier layer having at least one of an inorganic oxide layer and a gas barrier coating layer. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ガスバリア性フィルムに関する。 The present invention relates to a gas barrier film.
食品、医薬品等の包装に用いられる包装材料には、内容物の変質や腐敗等を抑制し、それらの機能や品質を維持するため、内容物を変性させる気体(水蒸気、酸素、その他)の進入を防ぐ性質(ガスバリア性)が求められる。また、包装材料には、ボイル処理等の加熱殺菌処理を施すことがあるため、優れた耐熱性が求められる。そのため、これらの包装材料には、ガスバリア性及び耐熱性を有する積層体(ガスバリア性フィルム)が用いられる。 Packaging materials used for packaging food, medicines, etc. are required to have the property of preventing the intrusion of gases (water vapor, oxygen, etc.) that denature the contents (gas barrier properties) in order to prevent deterioration or spoilage of the contents and maintain their function and quality. In addition, packaging materials are required to have excellent heat resistance because they may be subjected to heat sterilization treatments such as boiling. For this reason, laminates (gas barrier films) that have gas barrier properties and heat resistance are used for these packaging materials.
ガスバリア性フィルムとしては、ガスバリア性を有する材料からなるガスバリア層を樹脂基材の表面に設けたものが知られている。ガスバリア層としては、金属箔、金属蒸着膜、ウェットコート法により形成された被膜等が知られている。樹脂基材としては、ポリエチレンフィルム等のポリオレフィンフィルムが知られている。例えば、特許文献1には、メタロセン触媒を用いることにより製造される直鎖状低密度ポリエチレンからなる厚さ30μm未満の無延伸ポリエチレンフィルムの表面にアルミニウム蒸着膜を有することを特徴とするアルミニウム蒸着ポリエチレンフィルムが記載されている。 A known gas barrier film is one in which a gas barrier layer made of a material having gas barrier properties is provided on the surface of a resin substrate. Known gas barrier layers include metal foils, metal vapor deposition films, and coatings formed by wet coating methods. Known resin substrates include polyolefin films such as polyethylene films. For example, Patent Document 1 describes an aluminum vapor deposition polyethylene film that is characterized by having an aluminum vapor deposition film on the surface of an unstretched polyethylene film of less than 30 μm thickness made of linear low-density polyethylene produced using a metallocene catalyst.
また、樹脂基材を複数の樹脂層を有する積層体にすることにより、ガスバリア性フィルムの特性を向上させることが検討されている。例えば、特許文献2には、シワが生じることを抑制できるフィルムとして、第1面及び第2面を含む樹脂層と、樹脂層の第2面上に設けられた蒸着層と、を備え、樹脂層は、第1面を構成する第1の層と、第1の層の密度よりも高い密度を有し、且つ、0.934g/cm3以上の密度を有する少なくとも1つの硬質層と、を含み、硬質層の厚みの合計が、樹脂層の全体の厚みの60%以上である、フィルムが記載されている。 Also, it has been considered to improve the properties of the gas barrier film by forming the resin substrate into a laminate having a plurality of resin layers.For example, Patent Document 2 describes a film capable of suppressing the occurrence of wrinkles, which comprises a resin layer including a first surface and a second surface, and a deposition layer provided on the second surface of the resin layer, in which the resin layer includes a first layer constituting the first surface, and at least one hard layer having a density higher than that of the first layer and a density of 0.934 g/cm3 or more , and the total thickness of the hard layer is 60% or more of the total thickness of the resin layer.
ところで、近年、海洋プラスチックごみ問題等に端を発する環境意識の高まりから、プラスチック材料の分別回収と再資源化のさらなる高効率化が求められており、包装材料においても、モノマテリアル化が求められるようになってきた。 In recent years, environmental awareness has grown due to the problem of marine plastic waste, and there is a demand for more efficient sorting and recovery of plastic materials and recycling, which has led to a demand for mono-material packaging materials as well.
しかし、ガスバリア性フィルムのモノマテリアル化を進めるにあたって本発明者らが検討したところ、ポリエチレンフィルムの各層を構成するポリエチレン樹脂の種類によっては、ポリエチレンフィルムの表面にシワが発生し、ガスバリア層を形成することが困難となる場合や十分な耐熱性を付与することが困難となる場合があることがわかった。 However, in the course of developing mono-material gas barrier films, the inventors conducted research and found that, depending on the type of polyethylene resin that constitutes each layer of the polyethylene film, wrinkles may form on the surface of the polyethylene film, making it difficult to form a gas barrier layer or to impart sufficient heat resistance.
そこで、本発明の一側面は、ガスバリア層を設ける際の優れた加工安定性と、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性を維持できる優れた耐熱性とを有するガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。 Therefore, one aspect of the present invention aims to provide a gas barrier film that has excellent processing stability when providing a gas barrier layer and excellent heat resistance that allows the gas barrier properties to be maintained even after heat sterilization treatment.
本発明の一側面は、以下の[1]~[9]を含む。
[1]多層ポリエチレンフィルムと、ガスバリア層と、を備え、
前記多層ポリエチレンフィルムが、表層、中間層、及び裏層の3層を前記ガスバリア層側にこの順序で少なくとも有し、
前記中間層の探針降下温度が、前記表層の探針降下温度よりも高く、且つ前記裏層の探針降下温度以上であり、
前記表層が、0.926g/cm3以上の密度を有する中密度ポリエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂で構成されており、
前記ガスバリア層が、無機酸化物層及びガスバリア性被覆層の少なくとも一方を有する、ガスバリア性フィルム。
[2]前記多層ポリエチレンフィルムの密度が0.942g/cm3以上である、[1]に記載のガスバリア性フィルム。
[3]前記中間層の探針降下温度が125℃以上である、[1]又は[2]に記載のガスバリア性フィルム。
[4]前記中間層の厚さが前記多層ポリエチレンフィルムの厚さの33%以上である、[1]~[3]のいずれか一つに記載のガスバリア性フィルム。
[5]前記多層ポリエチレンフィルムの分子配向度の絶対値が1.07未満である、[1]~[4]のいずれか一つに記載のガスバリア性フィルム。
[6]前記ガスバリア層が、前記無機酸化物層を有し、
前記無機酸化物層が、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも一方を含む、[1]~[5]のいずれか一つに記載のガスバリア性フィルム。
[7]前記ガスバリア層が、前記ガスバリア性被覆層を有し、
前記ガスバリア性被覆層が、水溶性高分子と、金属アルコキシド、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含む、[1]~[6]のいずれか一つに記載のガスバリア性フィルム。
[8]前記ガスバリア層が、前記ガスバリア性被覆層を有し、
前記ガスバリア性被覆層が、シランカップリング剤、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、[1]~[7]のいずれか一つに記載のガスバリア性フィルム。
[9]前記ガスバリア層が、前記ガスバリア性被覆層を有し、
前記ガスバリア性被覆層が、カルボン酸の多価金属塩を含む、[1]~[8]に記載のガスバリア性フィルム。
One aspect of the present invention includes the following [1] to [9].
[1] A multilayer polyethylene film and a gas barrier layer,
the multilayer polyethylene film has at least three layers, a surface layer, an intermediate layer, and a back layer, in this order on the gas barrier layer side;
the probe drop temperature of the intermediate layer is higher than the probe drop temperature of the surface layer and is equal to or higher than the probe drop temperature of the back layer;
The surface layer is made of a medium density polyethylene resin or a high density polyethylene resin having a density of 0.926 g/ cm3 or more,
The gas barrier film, wherein the gas barrier layer comprises at least one of an inorganic oxide layer and a gas barrier coating layer.
[2] The gas barrier film according to [1], wherein the density of the multilayer polyethylene film is 0.942 g/cm3 or more .
[3] The gas barrier film according to [1] or [2], wherein the intermediate layer has a probe drop temperature of 125° C. or higher.
[4] The gas barrier film according to any one of [1] to [3], wherein the thickness of the intermediate layer is 33% or more of the thickness of the multilayer polyethylene film.
[5] The gas barrier film according to any one of [1] to [4], wherein the absolute value of the degree of molecular orientation of the multilayer polyethylene film is less than 1.07.
[6] The gas barrier layer has the inorganic oxide layer,
The gas barrier film according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic oxide layer contains at least one of aluminum oxide and silicon oxide.
[7] The gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
The gas barrier film according to any one of [1] to [6], wherein the gas barrier coating layer contains a water-soluble polymer and at least one member selected from the group consisting of metal alkoxides, their hydrolysates, and reaction products thereof.
[8] The gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
The gas barrier film according to any one of [1] to [7], wherein the gas barrier coating layer contains at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a hydrolysate thereof, and a reaction product thereof.
[9] The gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
The gas barrier film according to any one of [1] to [8], wherein the gas barrier coating layer contains a polyvalent metal salt of a carboxylic acid.
本発明の一側面によれば、ガスバリア層を設ける際の優れた加工安定性と、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性を維持できる優れた耐熱性とを有するガスバリア性フィルムを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a gas barrier film that has excellent processing stability when providing a gas barrier layer, and excellent heat resistance that allows the gas barrier properties to be maintained even after heat sterilization treatment.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造等が下記のものに限定されるものではない。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. Note that the drawings are schematic, and for example, the relationship between thickness and planar dimensions, and the ratio of thicknesses of each layer may differ from the actual ones. In addition, the embodiments shown below are examples of configurations for embodying the technical ideas of the present disclosure, and the technical ideas of the present disclosure are not limited to the materials, shapes, structures, etc. of the components described below.
[ガスバリア性フィルム]
図1は、本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムの断面図である。ガスバリア性フィルム100は、多層ポリエチレンフィルム10と、ガスバリア層20と、を少なくとも備える。
[Gas barrier film]
1 is a cross-sectional view of a gas barrier film according to one embodiment of the present invention. The
ガスバリア性フィルム100におけるポリエチレン樹脂の含有量は、モノマテリアル化を実現し、リサイクル性が優れる観点から、ガスバリア性フィルム100の全量を基準として、90質量%以上、又は95質量%以上であってもよい。
The content of polyethylene resin in the
ガスバリア性フィルム100の厚さは、優れた耐熱性を実現しやすい観点、及び安定して製造しやすい観点から、5μm以上、10μm以上、又は15μm以上であってもよく、コストの観点から、100μm以下、60μm以下、又は40μm以下であってもよい。
The thickness of the
<多層ポリエチレンフィルム>
多層ポリエチレンフィルム10は、表層11、中間層12、及び裏層13の3層をガスバリア層20側にこの順序で備える。表層11及び裏層13は、それぞれ、多層ポリエチレンフィルム10の最外層である。
<Multi-layer polyethylene film>
The multilayer polyethylene film 10 has three layers, a
多層ポリエチレンフィルム10におけるポリエチレン樹脂の含有量は、モノマテリアル化を実現し、リサイクル性が優れる観点から、多層ポリエチレンフィルム10の全量を基準として、90質量%以上、又は95質量%以上であってもよい。 The polyethylene resin content in the multilayer polyethylene film 10 may be 90% by mass or more, or 95% by mass or more, based on the total amount of the multilayer polyethylene film 10, in order to realize mono-materialization and to achieve excellent recyclability.
多層ポリエチレンフィルム10の密度は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、及び加熱殺菌処理後においてもガスバリア性及び密着性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、0.935g/cm3以上、0.940g/cm3以上、0.945g/cm3以上、0.950g/cm3以上、又は0.955g/cm3以上であってもよい。多層ポリエチレンフィルム10の密度は、0.980g/cm3以下、0.975g/cm3以下、0.970g/cm3以下、0.965g/cm3以下、又は0.960g/cm3以下であってもよい。 From the viewpoints of wrinkles being less likely to occur and processing stability being more excellent, and of gas barrier properties and adhesion being more easily maintained even after heat sterilization treatment and heat resistance being more excellent, the density of the multilayer polyethylene film 10 may be 0.935 g/cm3 or more , 0.940 g/cm3 or more , 0.945 g/cm3 or more , 0.950 g/cm3 or more , or 0.955 g/cm3 or more . The density of the multilayer polyethylene film 10 may be 0.980 g/cm3 or less , 0.975 g/cm3 or less , 0.970 g/cm3 or less , 0.965 g/cm3 or less , or 0.960 g/ cm3 or less.
多層ポリエチレンフィルム10は未延伸であってもよい。多層ポリエチレンフィルム10が未延伸であるとは、多層ポリエチレンフィルムの分子配向度の絶対値が1.07未満であることを意味する。多層ポリエチレンフィルム10が未延伸である(分子配向度の絶対値が1.07未満である)ことにより、多層ポリエチレンフィルム10の表層11近傍でガスバリア層20が剥がれにくくなり、ガスバリア層20との密着性が優れる。分子配向度の絶対値は、後述の実施例に記載の方法で測定される値を意味する。
The multilayer polyethylene film 10 may be unstretched. The multilayer polyethylene film 10 being unstretched means that the absolute value of the molecular orientation degree of the multilayer polyethylene film is less than 1.07. By the multilayer polyethylene film 10 being unstretched (the absolute value of the molecular orientation degree is less than 1.07), the
多層ポリエチレンフィルム10の厚さは、特に制限されるものではなく、包装材料としての適性、及び他の層との積層適性を考慮しつつ、コストや用途に応じて適宜決定できる。多層ポリエチレンフィルム10の厚さは、3μm以上、5μm以上、6μm以上、又は10μm以上であってもよく、200μm以下、120μm以下、100μm以下、又は40μm以下であってもよい。 The thickness of the multilayer polyethylene film 10 is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the cost and application, taking into consideration the suitability as a packaging material and the suitability for lamination with other layers. The thickness of the multilayer polyethylene film 10 may be 3 μm or more, 5 μm or more, 6 μm or more, or 10 μm or more, or 200 μm or less, 120 μm or less, 100 μm or less, or 40 μm or less.
(表層)
表層11は、0.926g/cm3以上の中密度ポリエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂で構成されている層である。表層11が、0.926g/cm3以上の中密度ポリエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂で構成されていることにより、多層ポリエチレンフィルム10の耐熱性が優れる。本明細書において、高密度ポリエチレン樹脂とは、密度が0.942g/cm3以上のポリエチレン樹脂を意味する。以下、表層11を構成するポリエチレン樹脂を第一のポリエチレン樹脂ともいう。
(surface)
The
表層11における第一のポリエチレン樹脂の含有量は、表層11の全量を基準として、90質量%以上、95質量%以上、又は98質量%以上であってもよく、100質量%(表層11が実質的に第一のポリエチレン樹脂からなる態様)であってもよい。表層11が複数のポリエチレン樹脂(例えば、平均分子量、密度等が異なる複数のポリエチレン樹脂)で構成されている場合は、複数のポリエチレン樹脂の混合物を第一のポリエチレン樹脂とする。
The content of the first polyethylene resin in the
表層11は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、及び加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、以下の範囲の密度を有する第一のポリエチレン樹脂で構成されていてもよい。第一のポリエチレン樹脂の密度は、0.930g/cm3以上、0.935g/cm3以上、又は0.940g/cm3以上であってもよい。第一のポリエチレン樹脂の密度は、0.970g/cm3以下、0.965g/cm3以下、又は0.960g/cm3以下であってもよい。特に、第一のポリエチレン樹脂の密度が0.960g/cm3以下であることにより、多層ポリエチレンフィルム10の表面が荒れること、及び樹脂粉が発生することを抑制でき、優れたガスバリア性を実現しやすくなる。
From the viewpoint of wrinkles being less likely to occur and processing stability being more excellent, and from the viewpoint of gas barrier properties being more easily maintained even after heat sterilization treatment and heat resistance being more excellent, the
第一のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR1は、特に限定されるものではなく、第一のポリエチレン樹脂を製造する方法によって適宜調整することができる。第一のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR1は、5g/10min以下、3g/10min以下、又は1.5g/10min以下であってもよい。第一のポリエチレン樹脂のMFR1は、0.1g/10min以上又は0.3g/10min以上であってもよい。本明細書においてメルトフローレートは、JIS K6921-2に準拠して測定される値を意味する。 The melt flow rate MFR1 of the first polyethylene resin at 190°C and a load of 2.16 kg is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the method for producing the first polyethylene resin. The melt flow rate MFR1 of the first polyethylene resin at 190°C and a load of 2.16 kg may be 5 g/10 min or less, 3 g/10 min or less, or 1.5 g/10 min or less. The MFR1 of the first polyethylene resin may be 0.1 g/10 min or more, or 0.3 g/10 min or more. In this specification, the melt flow rate means a value measured in accordance with JIS K6921-2.
表層11の探針降下温度は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、及び加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、120℃以上、125℃以上、130℃以上、又は133℃以上であってもよい。表層11の探針降下温度は、160℃以下、155℃以下、150℃以下、又は146℃以下であってもよい。表層11の探針降下温度が150℃以下であることにより、多層ポリエチレンフィルム10の表面が荒れること、及び樹脂粉が発生することを抑制でき、優れたガスバリア性を実現しやすくなる。
The probe drop temperature of the
探針降下温度とは、探針を用いた材料の局所的熱分析に関するパラメータであり、探針の上昇及び降下挙動を測定することによって得られる。探針降下温度の測定には、加熱機構を有するカンチレバー(探針)と、ナノサーマル顕微鏡とを備える原子間力顕微鏡(AFM)を用いる。試料台に固定した固体状態の試料表面にカンチレバーを接触させて、コンタクトモードにてカンチレバーに電圧を印加することにより加熱していくと、試料表面が熱膨張し、カンチレバーが上昇する。カンチレバーを更に加熱すると、試料表面が軟化して硬度が大きく変化する。その結果、カンチレバーは下降して試料表面にもぐり込む。このとき検知された急激な変位の開始点が探針降下開始点であり、電圧を温度に変換することで、探針降下温度が得られる。このような方法により、ナノスケール領域の局所的、且つ表面近傍の探針降下温度を知ることができる。 The probe drop temperature is a parameter related to local thermal analysis of materials using a probe, and can be obtained by measuring the rising and falling behavior of the probe. To measure the probe drop temperature, an atomic force microscope (AFM) equipped with a cantilever (probe) with a heating mechanism and a nanothermal microscope is used. When the cantilever is brought into contact with the surface of a solid sample fixed to a sample stage and a voltage is applied to the cantilever in contact mode to heat it, the sample surface thermally expands and the cantilever rises. When the cantilever is further heated, the sample surface softens and its hardness changes significantly. As a result, the cantilever descends and penetrates the sample surface. The starting point of the sudden displacement detected at this time is the probe drop starting point, and the probe drop temperature can be obtained by converting the voltage into temperature. By this method, the probe drop temperature can be known locally in the nanoscale region and near the surface.
使用可能なAFMとしては、オックスフォード・インストゥルメンツ社製のMPF-3D-SA、Zthermシステムや、ブルカー・ジャパン社製のNano Thermal Analysisシリーズ、nanoIRシリーズ等が挙げられる。他のメーカーのAFMであっても、Nano Thermal Analysisを取り付ければ測定が可能である。カンチレバーとしては、例えば、アナシス・インスツルメンツ社製のAN2-200が挙げられる。カンチレバーは、レーザー光を十分に反射することができ、電圧を印加することができるものであれば、上記の例示したカンチレバー以外のカンチレバーであっても使用することができる。 Examples of AFMs that can be used include the MPF-3D-SA and Ztherm systems manufactured by Oxford Instruments, and the Nano Thermal Analysis series and nanoIR series manufactured by Bruker Japan. Measurements can also be performed with AFMs manufactured by other manufacturers by attaching a Nano Thermal Analysis. An example of a cantilever is the AN2-200 manufactured by Anasys Instruments. Cantilevers other than those listed above can also be used as long as they can sufficiently reflect laser light and can be applied with a voltage.
探針降下温度の測定における温度範囲は、測定対象の材料により変わるが、例えば、常温の25℃程度を開始温度し、400℃程度を終了温度とすることができる。本明細書において、探針降下温度の測定における温度範囲は、25℃以上300℃以下の範囲とすることができる。 The temperature range for measuring the probe drop temperature varies depending on the material being measured, but for example, the starting temperature can be around room temperature, 25°C, and the ending temperature can be around 400°C. In this specification, the temperature range for measuring the probe drop temperature can be from 25°C to 300°C.
カンチレバーのばね定数は0.1~3.5N/mであってよく、タッピングモードとコンタクトモードの両モードでの測定を行うために、0.5~3.5N/mであることが好ましい。AFMでは、カンチレバーのたわみ量(Deflection)が電圧の単位で検出されることがある。コンタクトモードにおいては、カンチレバーと試料との接触前後でカンチレバーのDeflectionが変化するため、この変化量を0.1~3.0Vの範囲内に収めることにより、カンチレバーを試料に接触させつつ、試料表面の破壊を抑制することができる。 The spring constant of the cantilever may be 0.1 to 3.5 N/m, and is preferably 0.5 to 3.5 N/m in order to perform measurements in both tapping mode and contact mode. In AFM, the deflection of the cantilever may be detected in voltage units. In contact mode, the deflection of the cantilever changes before and after contact between the cantilever and the sample, so by keeping this change within the range of 0.1 to 3.0 V, it is possible to prevent damage to the sample surface while keeping the cantilever in contact with the sample.
カンチレバーの昇温速度は、加熱機構等に応じて変化するが、0.1~10V/秒であってよく、0.2~5V/秒であることが好ましい。試料表面が軟化すると、カンチレバーの先端部が試料にもぐり込んで下降する。カンチレバーのもぐり込み量は、軟化曲線のピークトップの検出感度に影響し、3~500nmとできる。カンチレバーの破損を防止する観点から、もぐり込み量を5~100nmとすることがより好ましい。 The rate at which the cantilever is heated varies depending on the heating mechanism, etc., but may be 0.1 to 10 V/sec, and is preferably 0.2 to 5 V/sec. When the sample surface softens, the tip of the cantilever penetrates into the sample and descends. The amount of penetration of the cantilever affects the detection sensitivity of the peak top of the softening curve, and can be set to 3 to 500 nm. From the viewpoint of preventing damage to the cantilever, it is more preferable to set the amount of penetration to 5 to 100 nm.
探針降下温度を算出するためには、校正曲線を作成することが必要である。後述する実施例では、校正用サンプルとして、ポリカプロラクトン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレートを校正用サンプルとして用いて校正曲線を作成した。校正曲線の作成の詳細については後述する。校正用サンプルの材質は、上記に限られず、熱伝導率が一般的な高分子と大きく異ならないもので、融点が60℃付近のもの、250℃付近のもの、及びその中間であるものを少なくとも一つずつ使用すればよい。例えば、上記の4つの校正用サンプルからポリプロピレンを除いたポリカプロラクトン、低密度ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレートの3つのみを校正用サンプルとすることもできる。 In order to calculate the probe drop temperature, it is necessary to create a calibration curve. In the examples described later, polycaprolactone, low-density polyethylene, polypropylene, and polyethylene terephthalate were used as calibration samples to create the calibration curve. Details of the creation of the calibration curve will be described later. The material of the calibration sample is not limited to the above, and it is sufficient to use at least one of the following: a material whose thermal conductivity is not significantly different from that of a general polymer, and a material whose melting point is near 60°C, a material whose melting point is near 250°C, and a material whose melting point is between these two. For example, it is possible to use only polycaprolactone, low-density polyethylene, and polyethylene terephthalate, excluding polypropylene from the four calibration samples described above, as the calibration samples.
表層11の厚さは、特に制限されるものではなく、製造方法や装置に由来する適性、及び他の層との積層適性を考慮しつつ、コストや用途に応じて適宜決定できる。表層11の厚さは、実用上の観点から、1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上、又は5μm以上であってもよく、50μm以下、30μm以下、20μm以下、又は10μm以下であってもよい。
The thickness of the
(中間層)
中間層12は、ポリエチレン樹脂を含有する層である。以下、中間層12を構成するポリエチレン樹脂を第二のポリエチレン樹脂ともいう。中間層12における第二のポリエチレン樹脂の含有量は、中間層12の全量を基準として、90質量%以上、95質量%以上、又は98質量%以上であってもよく、100質量%(中間層12が実質的に第二のポリエチレン樹脂からなる態様)であってもよい。中間層12が複数のポリエチレン樹脂(例えば、平均分子量、密度等が異なる複数のポリエチレン樹脂)で構成されている場合は、複数のポリエチレン樹脂の混合物を第二のポリエチレン樹脂とする。
(Middle class)
The intermediate layer 12 is a layer containing a polyethylene resin. Hereinafter, the polyethylene resin constituting the intermediate layer 12 is also referred to as a second polyethylene resin. The content of the second polyethylene resin in the intermediate layer 12 may be 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 98% by mass or more based on the total amount of the intermediate layer 12, or may be 100% by mass (an embodiment in which the intermediate layer 12 is substantially composed of the second polyethylene resin). When the intermediate layer 12 is composed of a plurality of polyethylene resins (e.g., a plurality of polyethylene resins having different average molecular weights, densities, etc.), a mixture of the plurality of polyethylene resins is used as the second polyethylene resin.
中間層12は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、以下の範囲の密度を有する第二のポリエチレン樹脂で構成されていてもよい。第二のポリエチレン樹脂の密度は、0.940g/cm3以上、0.945g/cm3以上、又は0.950g/cm3以上であってもよい。第二のポリエチレン樹脂の密度は、0.980g/cm3以下、0.975g/cm3以下、0.970g/cm3以下、又は0.965g/cm3以下であってもよい。 From the viewpoints of wrinkles being less likely to occur and processing stability being more excellent, gas barrier properties being more easily maintained even after heat sterilization treatment, and heat resistance being more excellent, the intermediate layer 12 may be composed of a second polyethylene resin having a density in the following range. The density of the second polyethylene resin may be 0.940 g/cm3 or more , 0.945 g/cm3 or more, or 0.950 g/cm3 or more . The density of the second polyethylene resin may be 0.980 g/cm3 or less , 0.975 g/cm3 or less, 0.970 g/cm3 or less, or 0.965 g/cm3 or less .
第二のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR2は、特に限定されるものではなく、第二のポリエチレン樹脂を製造する方法によって適宜調整することができる。第二のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR2は、5g/10min以下、3g/10min以下、2g/10min以下、又は1.5g/10min以下であってもよい。第二のポリエチレン樹脂のMFR2は、0.1g/10min以上、0.5g/10min以上、又は0.8g/10min以上であってもよい。 The melt flow rate MFR2 of the second polyethylene resin at 190°C and a load of 2.16 kg is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the method for producing the second polyethylene resin. The melt flow rate MFR2 of the second polyethylene resin at 190°C and a load of 2.16 kg may be 5 g/10 min or less, 3 g/10 min or less, 2 g/10 min or less, or 1.5 g/10 min or less. The MFR2 of the second polyethylene resin may be 0.1 g/10 min or more, 0.5 g/10 min or more, or 0.8 g/10 min or more.
中間層12の探針降下温度が高いほど、優れた耐熱性を実現しやすい。中間層12の探針降下温度は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、125℃以上、130℃以上、135℃以上、138℃以上、140℃以上、又は142℃以上であってもよい。中間層12の探針降下温度は、170℃以下、165℃以下、160℃以下、157℃以下、又は155℃以下であってもよい。 The higher the probe drop temperature of the intermediate layer 12, the easier it is to achieve excellent heat resistance. The probe drop temperature of the intermediate layer 12 may be 125°C or higher, 130°C or higher, 135°C or higher, 138°C or higher, 140°C or higher, or 142°C or higher, from the viewpoints of wrinkles being less likely to occur, better processing stability, and gas barrier properties being more easily maintained even after heat sterilization treatment, and better heat resistance. The probe drop temperature of the intermediate layer 12 may be 170°C or lower, 165°C or lower, 160°C or lower, 157°C or lower, or 155°C or lower.
中間層12の探針降下温度は、表層11の探針降下温度よりも高く、且つ裏層13の探針降下温度以上である。中間層12の探針降下温度が、表層11の探針降下温度よりも高く、且つ裏層13の探針降下温度以上であることによってシワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れると共に、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性を維持できる優れた耐熱性を実現できる。
The probe drop temperature of the intermediate layer 12 is higher than the probe drop temperature of the
中間層12の探針降下温度と表層11の探針降下温度及び/又は裏層13の探針降下温度との差は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、3℃以上、5℃以上、又は8℃以上であってもよい。中間層12の探針降下温度と表層11の探針降下温度及び/又は裏層13の探針降下温度との差は、20℃以下、15℃以下、又は13℃以下であってもよい。
The difference between the probe descent temperature of the intermediate layer 12 and the probe descent temperature of the
中間層12の厚さは、特に制限されるものではなく、製造方法や装置に由来する適性、及び他の層との積層適性を考慮しつつ、コストや用途に応じて適宜決定できる。中間層12の厚さは、実用上の観点から、5μm以上、8μm以上、10μm以上、12μm以上、又は15μm以上であってもよく、80μm以下、50μm以下、40μm以下、又は30μm以下であってもよい。 The thickness of the intermediate layer 12 is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the cost and application, taking into consideration the suitability of the manufacturing method and device, and the suitability for lamination with other layers. From a practical standpoint, the thickness of the intermediate layer 12 may be 5 μm or more, 8 μm or more, 10 μm or more, 12 μm or more, or 15 μm or more, or 80 μm or less, 50 μm or less, 40 μm or less, or 30 μm or less.
中間層12の厚さが大きいほど、より優れた耐熱性を実現することができる。中間層12の厚さは、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、多層ポリエチレンフィルム10の厚さの30%以上、33%以上、40%以上、50%以上、55%以上、又は60%以上であってもよい。中間層12の厚さは、多層ポリエチレンフィルム10の厚さの80%以下、77%以下、又は75%以下であってもよい。 The greater the thickness of the intermediate layer 12, the better the heat resistance can be achieved. From the viewpoint of more easily maintaining the gas barrier property even after heat sterilization treatment and achieving better heat resistance, the thickness of the intermediate layer 12 may be 30% or more, 33% or more, 40% or more, 50% or more, 55% or more, or 60% or more of the thickness of the multilayer polyethylene film 10. The thickness of the intermediate layer 12 may be 80% or less, 77% or less, or 75% or less of the thickness of the multilayer polyethylene film 10.
中間層12の厚さは、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、表層11の厚さ及び/又は裏層13の厚さよりも大きくてもよい。中間層12の厚さは、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、表層11の厚さ及び/又は裏層13の厚さの1倍以上、1.5倍以上、2倍以上、2.5倍以上、又は3倍以上であってもよい。中間層12の厚さは、表層11の厚さ及び/又は裏層13の厚さの8倍以下、7倍以下、6.5倍以下、又は6倍以下であってもよい。
The thickness of the intermediate layer 12 may be greater than the thickness of the
(裏層)
裏層13は、ポリエチレン樹脂を含有する層である。以下、裏層13を構成するポリエチレン樹脂を第三のポリエチレン樹脂ともいう。裏層13における第三のポリエチレン樹脂の含有量は、裏層13の全量を基準として、90質量%以上、95質量%以上、又は98質量%以上であってもよく、100質量%(裏層13が実質的に第三のポリエチレン樹脂からなる態様)であってもよい。裏層13が複数のポリエチレン樹脂(例えば、平均分子量、密度等が異なる複数のポリエチレン樹脂)で構成されている場合は、複数のポリエチレン樹脂の混合物を第三のポリエチレン樹脂とする。
(Back layer)
The
裏層13は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、及び加熱殺菌処理後においてもガスバリア性及び密着性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、以下の範囲の密度を有する第三のポリエチレン樹脂で構成されていてもよい。第三のポリエチレン樹脂の密度は、0.920g/cm3以上、0.926g/cm3以上、0.930g/cm3以上、0.935g/cm3以上、又は0.940g/cm3以上であってもよい。第三のポリエチレン樹脂の密度は、0.970g/cm3以下、0.965g/cm3以下、又は0.960g/cm3以下であってもよい。第三のポリエチレン樹脂の密度が0.960g/cm3以下であることにより、多層ポリエチレンフィルム10の表面が荒れること、及び樹脂粉が発生することを抑制できる。樹脂粉が発生することを抑制することにより、多層ポリエチレンフィルム10をロール巻取りしたときに、多層ポリエチレンフィルム10の表層11側の表面に樹脂粉が付着することを抑制でき、優れたガスバリア性を実現しやすくなる。
The
第三のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR3は、特に限定されるものではなく、第三のポリエチレン樹脂を製造する方法によって適宜調整することができる。第三のポリエチレン樹脂の190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレートMFR3は、5g/10min以下、3g/10min以下、又は1.5g/10min以下であってもよい。第三のポリエチレン樹脂のMFR3は、0.1g/10min以上又は0.3g/10min以上であってもよい。 The melt flow rate MFR3 of the third polyethylene resin at 190°C under a load of 2.16 kg is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the method for producing the third polyethylene resin. The melt flow rate MFR3 of the third polyethylene resin at 190°C under a load of 2.16 kg may be 5 g/10 min or less, 3 g/10 min or less, or 1.5 g/10 min or less. The MFR3 of the third polyethylene resin may be 0.1 g/10 min or more, or 0.3 g/10 min or more.
裏層13の探針降下温度は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、及び加熱殺菌処理後においてもガスバリア性及び密着性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、120℃以上、125℃以上、130℃以上、又は133℃以上であってもよい。裏層13の探針降下温度は、160℃以下、155℃以下、150℃以下、又は146℃以下であってもよい。裏層13の探針降下温度が160℃以下であることにより、多層ポリエチレンフィルム10の表面が荒れること、及び樹脂粉が発生することを抑制できる。樹脂粉が発生することを抑制することにより、多層ポリエチレンフィルム10をロール巻取りしたときに、多層ポリエチレンフィルム10の表層11側の表面に樹脂粉が付着することを抑制でき、優れたガスバリア性を実現しやすくなる。
The probe drop temperature of the
裏層13の厚さは、特に制限されるものではなく、製造方法や装置に由来する適性、及び他の層との積層適性を考慮しつつ、コストや用途に応じて適宜決定できる。裏層13の厚さは、実用上の観点から、1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上、又は5μm以上であってもよく、50μm以下、30μm以下、20μm以下、又は10μm以下であってもよい。
The thickness of the
裏層13は、表層11と同様の構成であってもよい。すなわち、多層ポリエチレンフィルム10は、中間層12に対して対称構造を有していてもよい。多層ポリエチレンフィルム10が対称構造を有することにより、多層ポリエチレンフィルム10の製造時にカールすることを抑制でき、多層ポリエチレンフィルム10を安定して製造することができる。
The
表層11、中間層12、及び裏層13は、リサイクル性を損なわない範囲で適宜ポリエチレン樹脂以外の樹脂を含んでもよい。このような樹脂としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-αオレフィン共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、ホモポリプロピレン樹脂(PP)、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン-エチレンブロック共重合体、プロピレン-αオレフィン共重合体、ポリブテン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリエチレンビニルアルコール、ポリエステル、各種改質用樹脂などが挙げられる。また、それぞれ独立に、添加剤を1種又は2種以上含有してもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、酸化防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤(スリップ剤)、紫外線吸収剤、光安定剤、充填材、補強剤、帯電防止剤、顔料が挙げられる。
The
中間層12は、単層であってもよく、複数の層で形成されていてもよい。例えば、図2に示すように、ガスバリア性フィルム200における多層ポリエチレンフィルム30は、表層31と、中間層32と、裏層33とを有し、中間層32は、樹脂層32a、32b、及び32cを有する。このとき、樹脂層32a、32b、及び32cは、いずれも同一の組成を有する。中間層32が、複数の層を有することは、多層ポリエチレンフィルム30の断面を光学顕微鏡又は電子顕微鏡で観察することにより確認することができる。
The intermediate layer 12 may be a single layer or may be formed of multiple layers. For example, as shown in FIG. 2, the
多層ポリエチレンフィルム10は、表層11、中間層12、及び裏層13の3層以外の層を備えていてもよい。例えば、図3に示すように、ガスバリア性フィルム300における多層ポリエチレンフィルム40は、表層41と、中間層42と、裏層43とを有し、表層41と中間層42との間に樹脂層44を有し、中間層42と裏層43との間に樹脂層45を有する。樹脂層44は、例えば、ポリエチレン樹脂を含有し、表層41及び中間層42とは異なる組成を有する層である。樹脂層45は、例えば、ポリエチレン樹脂を含有し、中間層42及び裏層43とは異なる組成を有する層である。多層ポリエチレンフィルムは、例えば、3層、5層、7層、又はそれ以上であってもよい。
The multilayer polyethylene film 10 may have layers other than the three layers of the
多層ポリエチレンフィルム10の各層は、シワがより発生しにくくなり、加工安定性がより優れる観点、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点から、以下の範囲の密度を有するポリエチレン樹脂で構成されていてもよい。ポリエチレン樹脂の密度は、0.930g/cm3以上、0.940g/cm3以上、0.945g/cm3以上、又は0.950g/cm3以上であってもよい。ポリエチレン樹脂の密度は、0.980g/cm3以下、0.975g/cm3以下、0.970g/cm3以下、又は0.965g/cm3以下であってもよい。 From the viewpoints of wrinkles being less likely to occur and processing stability being more excellent, gas barrier properties being more easily maintained even after heat sterilization treatment, and heat resistance being more excellent, each layer of the multilayer polyethylene film 10 may be composed of a polyethylene resin having a density in the following range. The density of the polyethylene resin may be 0.930 g/ cm3 or more, 0.940 g/cm3 or more , 0.945 g/cm3 or more, or 0.950 g/cm3 or more . The density of the polyethylene resin may be 0.980 g/cm3 or less , 0.975 g/cm3 or less , 0.970 g/cm3 or less, or 0.965 g/cm3 or less .
多層ポリエチレンフィルム10を製造する方法は、特に制限されるものではなく、空冷インフレーション法、水冷インフレーション法、Tダイキャスト法等の公知の方法で製造することができる。汎用性の観点から、多層ポリエチレンフィルム10は、インフレーション法で製造してもよく、空冷インフレーション法で製造してもよい。空冷インフレーション法とは、押出機の先端にリングダイス(又はクロスヘッドダイ)と呼ばれる環状のリップを持つ金型を設置し、チューブ状に材料を押し出して連続的に成型する方法である。より具体的には、リングダイスの中央に空気孔が設置されており、空気孔から圧搾空気を吹き込んでチューブを膨張させ、ピンチロールと呼ばれるローラーで引っ張りながら冷却してフィルムを巻き取ることによって、多層ポリエチレンフィルム10を製造することができる。 The method for producing the multilayer polyethylene film 10 is not particularly limited, and the multilayer polyethylene film 10 can be produced by known methods such as an air-cooled inflation method, a water-cooled inflation method, and a T-die casting method. From the viewpoint of versatility, the multilayer polyethylene film 10 may be produced by an inflation method or an air-cooled inflation method. The air-cooled inflation method is a method in which a die with an annular lip called a ring die (or a crosshead die) is installed at the tip of an extruder, and the material is extruded into a tube shape and continuously molded. More specifically, an air hole is installed in the center of the ring die, and compressed air is blown in from the air hole to expand the tube, and the multilayer polyethylene film 10 can be produced by cooling the tube while pulling it with a roller called a pinch roll and winding up the film.
得られた多層ポリエチレンフィルム10には、必要に応じて後工程の適性を向上する表面改質処理が施されてもよい。例えば、印刷適性の向上や、積層時のラミネート適性の向上のために、多層ポリエチレンフィルム10の表面に対して改質処理を行ってもよい。改質処理としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、フレーム処理等のフィルム表面を酸化させることにより官能基を生じさせる処理や、コーティングにより易接着層を形成するウェットプロセスによる改質処理等が挙げられる。 The obtained multilayer polyethylene film 10 may be subjected to a surface modification treatment to improve suitability for subsequent processes, if necessary. For example, the surface of the multilayer polyethylene film 10 may be modified to improve printability or lamination suitability during lamination. Examples of modification treatments include treatments that generate functional groups by oxidizing the film surface, such as corona discharge treatment, plasma treatment, and flame treatment, and modification treatments using a wet process that forms an easy-adhesion layer by coating.
<ガスバリア層>
ガスバリア層20は、水蒸気や酸素に対するガスバリア性を向上させる観点から多層ポリエチレンフィルム10上に設けられる層である。ガスバリア層20は、透明性を有する層であることが好ましい。ガスバリア層20は、無機酸化物層21及びガスバリア性被覆層22を有する。ガスバリア層20は、無機酸化物層21及びガスバリア性被覆層22の両方を有していてもよく、無機酸化物層21及びガスバリア性被覆層22のいずれか一方のみを有していてもよい。
<Gas barrier layer>
The
(無機酸化物層)
無機酸化物層21は、無機酸化物を含む。無機酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化錫、酸化マグネシウム、及びこれらの混合物が挙げられる。加熱殺菌処理後においてもガスバリア性をより維持しやすく、耐熱性がより優れる観点、及び透明性の観点から、無機酸化物層21は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、及び酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
(Inorganic oxide layer)
The
無機酸化物層21の厚さは、5~150nmであってよい。無機酸化物層21の厚さが5nm以上であれば、均一で十分な膜厚を有する層を形成しやすく、十分なガスバリア性を実現することができる。無機酸化物層21の厚さが150nm以下であれば、無機酸化物層21に柔軟性を付与することができ、無機酸化物層21を形成した後に折り曲げや引っ張り等の外的負荷が加わったとしても、無機酸化物層21に亀裂が生じることを抑制することができる。無機酸化物層21の厚さは、6nm以上、又は8nm以上であってもよく、100nm以下、又は50nm以下であってもよい。
The thickness of the
無機酸化物層21は、通常の真空蒸着法により形成することができる。また、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法(CVD)等により形成することもできる。無機酸化物層21は、生産性が優れる観点から、真空蒸着法により形成されてもよい。
The
真空蒸着法の加熱手段としては、電子線加熱方式、抵抗加熱方式、及び誘導加熱方式のいずれかの方式を用いることができる。真空蒸着法は、蒸発材料の選択性の幅広さの観点から、電子線加熱方式であってもよい。多層ポリエチレンフィルム10と無機酸化物層21との密着性、及び無機酸化物層21の緻密性を向上させる観点から、プラズマアシスト法、イオンビームアシスト法等により蒸着してもよい。無機酸化物層21の透明性を向上させる観点から、反応蒸着により蒸着してもよい。
The heating means for the vacuum deposition method can be any of the following methods: electron beam heating, resistance heating, and induction heating. The vacuum deposition method may be an electron beam heating method from the viewpoint of a wide range of evaporation material selection. From the viewpoint of improving the adhesion between the multilayer polyethylene film 10 and the
(ガスバリア性被覆層)
ガスバリア性被覆層22は、多層ポリエチレンフィルム10又は無機酸化物層21を保護し、ガスバリア性を補完する目的で設けられる層である。ガスバリア性被覆層22は、水溶性高分子と、金属アルコキシド、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含んでもよい。ガスバリア性被覆層22は、シランカップリング剤、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
(Gas Barrier Coating Layer)
The gas
水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。水溶性高分子は、ガスバリア性が優れる観点から、ポリビニルアルコール(PVA)であってもよい。 Examples of water-soluble polymers include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, sodium alginate, etc. The water-soluble polymer may be polyvinyl alcohol (PVA) from the viewpoint of excellent gas barrier properties.
金属アルコキシドとしては、例えば、下記の一般式で表される化合物が挙げられる。
M(OR11)m(R12)n-m …(1)
上記式(1)中、R11及びR12は、それぞれ独立に炭素数1~8の1価の有機基である。R11及びR12は、それぞれ独立にメチル基、エチル基等のアルキル基であってもよい。Mは、Si、Ti、Al、Zr等のn価の金属原子を示す。mは、1~nの整数である。なお、R11及びR12が複数存在する場合、R11同士又はR12同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。
Examples of metal alkoxides include compounds represented by the following general formula:
M(OR 11 ) m (R 12 ) nm ...(1)
In the above formula (1), R 11 and R 12 are each independently a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms. R 11 and R 12 may each independently be an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group. M represents an n-valent metal atom such as Si, Ti, Al, or Zr. m is an integer from 1 to n. When a plurality of R 11 and R 12 are present, the R 11s or R 12s may be the same or different.
金属アルコキシドとしては、テトラエトキシシラン〔Si(OC2H5)4〕、トリイソプロポキシアルミニウム〔Al(O-2’-C3H7)3〕等が挙げられる。金属アルコキシドは、加水分解後に、水系の溶媒中において比較的安定である観点から、テトラエトキシシラン又はトリイソプロポキシアルミニウムであってもよい。 Examples of the metal alkoxide include tetraethoxysilane [Si(OC 2 H 5 ) 4 ], triisopropoxyaluminum [Al(O-2′-C 3 H 7 ) 3 ], etc. The metal alkoxide may be tetraethoxysilane or triisopropoxyaluminum from the viewpoint of being relatively stable in an aqueous solvent after hydrolysis.
シランカップリング剤としては、例えば、下記の一般式で表される化合物が挙げられる。
Si(OR21)p(R22)3-pR23 …(2)
上記式(2)中、R21は、メチル基、エチル基等のアルキル基を示し、R22は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基、アクリロキシ基で置換されたアルキル基、又は、メタクリロキシ基で置換されたアルキル基等の1価の有機基を示し、R23は、1価の有機官能基を示し、pは、1~3の整数を示す。なお、R21又はR22が複数存在する場合、R21同士又はR22同士は、同一であってもよく、異なっていてもよい。R23で示される1価の有機官能基としては、グリシジルオキシ基、エポキシ基、メルカプト基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、及びイソシアネート基を含有する1価の有機官能基が挙げられる。シランカップリング剤は、上述したシランカップリング剤の二量体、三量体等の多量体であってもよい。
Examples of the silane coupling agent include compounds represented by the following general formula:
Si(OR 21 ) p (R 22 ) 3-p R 23 …(2)
In the above formula (2), R 21 represents an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, R 22 represents a monovalent organic group such as an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkyl group substituted with an acryloxy group, or an alkyl group substituted with a methacryloxy group, R 23 represents a monovalent organic functional group, and p represents an integer of 1 to 3. When there are a plurality of R 21 or R 22 , R 21 or R 22 may be the same or different. Examples of the monovalent organic functional group represented by R 23 include a monovalent organic functional group containing a glycidyloxy group, an epoxy group, a mercapto group, a hydroxyl group, an amino group, an alkyl group substituted with a halogen atom, and an isocyanate group. The silane coupling agent may be a polymer such as a dimer or trimer of the above-mentioned silane coupling agent.
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。 Examples of silane coupling agents include vinyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, etc.
ガスバリア性被覆層22は、水溶性高分子を水、又は水/アルコール混合溶媒で溶解させた後、金属アルコキシド、シランカップリング剤、又はこれらの加水分解物と混合して混合溶液を得て、無機酸化物層21(無機酸化物層21を有さない場合は、多層ポリエチレンフィルム10)の表面に混合溶液を塗布して、加熱乾燥させることにより形成することができる。混合溶液には、イソシアネート化合物、分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤等の添加剤を添加してもよい。
The gas
水溶性高分子がPVAである場合、混合溶液中のPVAの含有量は、混合溶液の全固形分量を基準として、20~50質量%、又は25~40質量%であってもよい。PVAの含有量が20質量%以上であることにより、ガスバリア性被覆層22を形成しやすくなる。PVAの含有量が50質量%以下であることにより、ガスバリア性が優れる。
When the water-soluble polymer is PVA, the content of PVA in the mixed solution may be 20 to 50 mass % or 25 to 40 mass % based on the total solid content of the mixed solution. When the PVA content is 20 mass % or more, it becomes easier to form the gas
ガスバリア性被覆層22は、ポリカルボン酸系重合体のカルボキシ基と、多価金属化合物との反応生成物であるポリカルボン酸の多価金属塩を含む被膜(ポリカルボン酸の多価金属塩被膜)であってもよい。ポリカルボン酸の多価金属塩被膜は、無機酸化物層21(無機酸化物層21を有さない場合は、多層ポリエチレンフィルム10)の表面にポリカルボン酸系重合体と多価金属化合物との混合溶液を塗布し、加熱乾燥させることにより形成することができる。また、無機酸化物層21(無機酸化物層21を有さない場合は、多層ポリエチレンフィルム10)の表面にポリカルボン酸系重合体を主成分とする塗液を塗布、乾燥させて被膜を形成した後、当該被膜上に多価金属化合物を主成分とする塗液を塗布、乾燥させて被膜を形成して、これらの被膜間で架橋反応させることにより、ポリカルボン酸の多価金属塩被膜を形成してもよい。
The gas
ポリカルボン酸系重合体とは、分子内に2個以上のカルボキシ基を有する重合体である。ポリカルボン酸系重合体としては、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸の重合体;エチレン性不飽和カルボン酸と他のエチレン性不飽和単量体との共重合体;アルギン酸、カルボキシメチルセルロース、ペクチン等の分子内にカルボキシル基を有する酸性多糖類が挙げられる。 A polycarboxylic acid polymer is a polymer that has two or more carboxy groups in the molecule. Examples of polycarboxylic acid polymers include polymers of ethylenically unsaturated carboxylic acids; copolymers of ethylenically unsaturated carboxylic acids and other ethylenically unsaturated monomers; and acidic polysaccharides that have carboxyl groups in the molecule, such as alginic acid, carboxymethylcellulose, and pectin.
エチレン性不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等が挙げられる。エチレン性不飽和カルボン酸と共重合可能なエチレン性不飽和単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル等の飽和カルボン酸ビニルエステル類、アルキルアクリレート類、アルキルメタクリレート類、アルキルイタコネート類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。ポリカルボン酸系重合体は、1種又は2種以上であってもよい。 Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and crotonic acid. Examples of ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with ethylenically unsaturated carboxylic acids include saturated carboxylic acid vinyl esters such as ethylene, propylene, and vinyl acetate, alkyl acrylates, alkyl methacrylates, alkyl itaconates, vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene, acrylamide, and acrylonitrile. The polycarboxylic acid polymer may be one type or two or more types.
エチレン性不飽和カルボン酸の重合体としては、ガスバリア性が優れる観点から、アクリル酸、マレイン酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、及びクロトン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体から誘導される構成単位を含む重合体であることが好ましく、アクリル酸、マレイン酸、メタクリル酸、及びイタコン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の単量体から誘導される構成単位を含む重合体がより好ましい。 From the viewpoint of excellent gas barrier properties, the ethylenically unsaturated carboxylic acid polymer is preferably a polymer containing a structural unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, maleic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, and crotonic acid, and more preferably a polymer containing a structural unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, maleic acid, methacrylic acid, and itaconic acid.
エチレン性不飽和カルボン酸の重合体において、アクリル酸、マレイン酸、メタクリル酸、及びイタコン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の単量体に由来する構成単位の割合は、重合体の単量体全量を基準として、80mol%以上であることが好ましく、90mol%以上であることがより好ましい。 In the polymer of ethylenically unsaturated carboxylic acid, the proportion of constituent units derived from at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, maleic acid, methacrylic acid, and itaconic acid is preferably 80 mol% or more, and more preferably 90 mol% or more, based on the total amount of monomers in the polymer.
ポリカルボン酸系重合体の数平均分子量は、2,000~10,000,000であることが好ましく、5,000~1,000,000であることがより好ましい。数平均分子量が2,000以上であることにより、ガスバリア性フィルムが十分な耐水性を有するようになり、水分によるガスバリア性、透明性の悪化及び白化の発生を抑制することができる。数平均分子量が10,000,000以下であることにより、ガスバリア性被覆層22を形成する際の塗液の粘度が高くなり過ぎず、被膜を形成しやすくなる。
The number average molecular weight of the polycarboxylic acid polymer is preferably 2,000 to 10,000,000, and more preferably 5,000 to 1,000,000. When the number average molecular weight is 2,000 or more, the gas barrier film has sufficient water resistance, and deterioration of gas barrier properties and transparency and whitening caused by moisture can be suppressed. When the number average molecular weight is 10,000,000 or less, the viscosity of the coating liquid when forming the gas
ポリカルボン酸系重合体を主成分とする塗液を塗布、乾燥させて被膜を形成した後に、多価金属化合物を主成分とする塗液の被膜を形成する場合、ポリカルボン酸系重合体は、カルボキシ基の一部が予め塩基性化合物で中和されていてもよい。ポリカルボン酸系重合体の有するカルボキシ基の一部を予め中和することにより、耐水性及び耐熱性をより向上させることができる。塩基性化合物としては、多価金属化合物、一価金属化合物、及びアンモニアからなる群から選択される少なくとも一種の塩基性化合物であってもよい。多価金属化合物としては、後述する多価金属化合物として例示される化合物が挙げられる。一価金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。 When a coating liquid mainly composed of a polycarboxylic acid polymer is applied and dried to form a coating, and then a coating of a coating liquid mainly composed of a polyvalent metal compound is formed, a part of the carboxyl groups of the polycarboxylic acid polymer may be neutralized in advance with a basic compound. By neutralizing a part of the carboxyl groups of the polycarboxylic acid polymer in advance, the water resistance and heat resistance can be further improved. The basic compound may be at least one basic compound selected from the group consisting of a polyvalent metal compound, a monovalent metal compound, and ammonia. Examples of the polyvalent metal compound include compounds exemplified as polyvalent metal compounds described later. Examples of the monovalent metal compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.
ポリカルボン酸系重合体を主成分とする塗液は、架橋剤、硬化剤、レベリング剤、消泡剤、アンチブロッキング剤、静電防止剤、分散剤、界面活性剤、柔軟剤、安定剤、膜形成剤、増粘剤等の添加剤を含有してもよい。 The coating liquid containing a polycarboxylic acid polymer as the main component may contain additives such as a crosslinking agent, a curing agent, a leveling agent, an antifoaming agent, an antiblocking agent, an antistatic agent, a dispersing agent, a surfactant, a softener, a stabilizer, a film-forming agent, and a thickener.
ポリカルボン酸系重合体を主成分とする塗液に用いる溶媒は、水性媒体が好ましい。水性媒体としては、水、水溶性又は親水性の有機溶剤、及びこれらの混合物が挙げられる。水性媒体は、水を主成分として含むものである。水性媒体中の水の含有量は、70質量%以上、又は80質量%以上であってもよい。水溶性又は親水性の有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトニトリル等のニトリル類;セロソルブ類、カルビトール類等が挙げられる。 The solvent used in the coating liquid containing a polycarboxylic acid polymer as the main component is preferably an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include water, water-soluble or hydrophilic organic solvents, and mixtures thereof. The aqueous medium contains water as the main component. The content of water in the aqueous medium may be 70% by mass or more, or 80% by mass or more. Examples of the water-soluble or hydrophilic organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile; cellosolves, carbitols, and the like.
多価金属化合物は、ポリカルボン酸系重合体のカルボキシル基と反応してポリカルボン酸の多価金属塩を形成する化合物であれば特に限定されず、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、マグネシウムメトキシド、酸化銅、炭酸カルシウム等が挙げられる。多価金属化合物は、ガスバリア性が優れる観点から、酸化亜鉛であってもよい。多価金属化合物は、1種又は2種以上を用いてもよい。 The polyvalent metal compound is not particularly limited as long as it is a compound that reacts with the carboxyl group of the polycarboxylic acid polymer to form a polyvalent metal salt of the polycarboxylic acid, and examples of the polyvalent metal compound include zinc oxide, magnesium oxide, magnesium methoxide, copper oxide, and calcium carbonate. From the viewpoint of excellent gas barrier properties, the polyvalent metal compound may be zinc oxide. One or more types of polyvalent metal compounds may be used.
酸化亜鉛は紫外線吸収性能を有する無機材料である。酸化亜鉛が粒子の場合、酸化亜鉛粒子の平均粒子径は、ガスバリア性、透明性、及び塗膜の形成性の観点から、5μm以下、1μm以下、又は0.1μm以下であってもよい。 Zinc oxide is an inorganic material that has ultraviolet absorbing properties. When zinc oxide is in the form of particles, the average particle size of the zinc oxide particles may be 5 μm or less, 1 μm or less, or 0.1 μm or less, from the viewpoints of gas barrier properties, transparency, and coating film formability.
多価金属化合物を主成分とする塗液を塗布、乾燥させて被膜を形成する場合、塗液は、多価金属化合物(例えば、酸化亜鉛粒子)に加えて、溶媒、溶媒に可溶又は分散可能な樹脂、分散剤、柔軟剤、安定剤、膜形成剤、増粘剤等を含有してもよい。 When a coating liquid containing a polyvalent metal compound as a main component is applied and dried to form a coating film, the coating liquid may contain, in addition to the polyvalent metal compound (e.g., zinc oxide particles), a solvent, a resin that is soluble or dispersible in the solvent, a dispersant, a softener, a stabilizer, a film-forming agent, a thickener, etc.
溶媒に可溶又は分散可能な樹脂としては、例えば、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂等が挙げられる。塗液がこれらの樹脂を含有することにより、塗工性及び製膜性が向上する。 Examples of resins that are soluble or dispersible in a solvent include alkyd resins, melamine resins, acrylic resins, urethane resins, polyester resins, phenolic resins, amino resins, fluororesins, epoxy resins, and isocyanate resins. When the coating liquid contains these resins, the coating properties and film-forming properties are improved.
分散剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を用いることができる。界面活性剤としては、(ポリ)カルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルフォコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、芳香族リン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、アルキルアリル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ソルビタンアルキルエステル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、蔗糖脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。これらの界面活性剤は1種又は2種以上を用いてもよい。 As the dispersant, an anionic surfactant or a nonionic surfactant can be used. Examples of the surfactant include (poly)carboxylate, alkyl sulfate, alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, alkyl sulfosuccinate, alkyldiphenyl ether disulfonate, alkyl phosphate, aromatic phosphate, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenol ether, polyoxyethylene alkyl ester, alkyl allyl sulfate, polyoxyethylene alkyl phosphate, sorbitan alkyl ester, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan alkyl ester, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene derivative, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, polyoxy fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, etc. These surfactants may be used alone or in combination.
多価金属化合物を主成分とする塗液が添加剤を含む場合、多価金属化合物と添加剤との質量比(多価金属化合物:添加剤)は、30:70~99:1、又は50:50~98:2であってもよい。 When a coating liquid containing a polyvalent metal compound as a main component contains an additive, the mass ratio of the polyvalent metal compound to the additive (polyvalent metal compound:additive) may be 30:70 to 99:1, or 50:50 to 98:2.
多価金属化合物を主成分とする塗液に用いる溶媒としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、n-ペンチルアルコール、ジメチルスルフォキシド、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。溶媒は、塗工性の観点から、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、及び水からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよく、製膜性の観点から、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、及び水からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。溶媒は1種又は2種以上を用いてもよい。 Examples of solvents used in coating liquids containing polyvalent metal compounds as the main component include water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, n-pentyl alcohol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, toluene, hexane, heptane, cyclohexane, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, ethyl acetate, and butyl acetate. From the viewpoint of coatability, the solvent may be at least one selected from the group consisting of methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, toluene, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, and water, and from the viewpoint of film-forming properties, the solvent may be at least one selected from the group consisting of methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and water. One or more types of solvents may be used.
塗液の塗布方法としては、例えば、キャスト法、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法、リバースコート法、スプレーコート法、キットコート法、ダイコート法、メタリングバーコート法、チャンバードクター併用コート法、カーテンコート法等が挙げられる。 Examples of methods for applying the coating liquid include casting, dipping, roll coating, gravure coating, screen printing, reverse coating, spray coating, kit coating, die coating, metalling bar coating, chamber doctor combined coating, curtain coating, etc.
上述したガスバリア性被覆層22は、加熱殺菌処理後においても優れたガスバリア性を維持することができる。そのため、ガスバリア性フィルム100にシーラント層を設けた積層体を加熱殺菌処理用の包装材料として用いる場合、包装材料は、加熱殺菌処理後においても優れた密着性を有する。また、上述したガスバリア性被覆層22は、十分な透明性、耐屈曲性、及び耐延伸性を有し、ダイオキシン等の有害物質を発生させるリスクもないため好ましい。
The gas
ガスバリア性被覆層22の厚さは、ガスバリア性が優れる観点から、0.05μm以上、又は0.1μm以上であってもよい。ガスバリア性被覆層22の厚さは、均一な塗工面を形成しやすい観点、乾燥による負荷を軽減する観点、及び製造コストの観点から、1μm以下、又は0.5μm以下であってもよい。
The thickness of the gas
(下引層)
多層ポリエチレンフィルム10とガスバリア層20との密着性を向上させる観点から、多層ポリエチレンフィルム10とガスバリア層20との間に下引層(図示せず)を設けてもよい。下引層を設けることにより、加熱殺菌処理後においてもガスバリア性及び密着性を維持しやすくなる。
(Undercoat layer)
From the viewpoint of improving the adhesion between the multilayer polyethylene film 10 and the
下引層は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂等の樹脂を含む塗液により形成することができる。下引層は、耐熱性及び層間接着強度の観点から、アクリルウレタン樹脂、又はポリエステル系ポリウレタン樹脂を含む塗液で形成されてもよい。 The undercoat layer can be formed from a coating liquid containing a resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, an acrylic urethane resin, a polyester polyurethane resin, or a polyether polyurethane resin. From the viewpoint of heat resistance and interlayer adhesive strength, the undercoat layer may be formed from a coating liquid containing an acrylic urethane resin or a polyester polyurethane resin.
下引層を形成する塗液を塗工する方法は、公知の塗工方法であってよく、浸漬法(ディッピング法);スプレー、コーター、印刷機、刷毛等を用いる方法が挙げられる。また、これらの方法に用いられるコーター及び印刷機の種類並びにそれらの塗工方式としては、ダイレクトグラビア方式、リバースグラビア方式、キスリバースグラビア方式、オフセットグラビア方式等のグラビアコーター、リバースロールコーター、マイクログラビアコーター、チャンバードクター併用コーター、エアナイフコーター、ディップコーター、バーコーター、コンマコーター、ダイコーター等を挙げることができる。 The method for applying the coating liquid that forms the undercoat layer may be a known coating method, and examples of such methods include immersion (dipping) methods, and methods using a spray, coater, printer, brush, etc. In addition, examples of the types of coaters and printers used in these methods and the coating methods thereof include gravure coaters such as direct gravure method, reverse gravure method, kiss reverse gravure method, and offset gravure method, reverse roll coaters, microgravure coaters, coaters combined with chamber doctor, air knife coaters, dip coaters, bar coaters, comma coaters, die coaters, etc.
下引層を乾燥させる方法としては、特に限定されないが、自然乾燥による方法や、所定の温度に設定したオーブン中で乾燥させる方法、コーター付属の乾燥機、例えばアーチドライヤー、フローティングドライヤー、ドラムドライヤー、赤外線ドライヤー等を用いる方法を挙げることができる。乾燥の条件としては、乾燥させる方法により適宜選択することができ、例えば、オーブン中で乾燥させる方法においては、60~100℃にて、1秒間~2分間程度乾燥させてもよい。 The method for drying the undercoat layer is not particularly limited, but examples include natural drying, drying in an oven set at a predetermined temperature, and using a dryer attached to a coater, such as an arch dryer, floating dryer, drum dryer, or infrared dryer. Drying conditions can be appropriately selected depending on the drying method. For example, in the method of drying in an oven, drying may be performed at 60 to 100°C for about 1 second to 2 minutes.
下引層の厚さは、層間の十分な密着性を得やすい観点から、0.01μm以上、0.03μm以上、又は0.05μm以上であってもよい。下引層の厚さは、ガスバリア性が優れる観点から、5μm以下、3μm以下、又は2μm以下であってもよい。 The thickness of the undercoat layer may be 0.01 μm or more, 0.03 μm or more, or 0.05 μm or more, from the viewpoint of easily obtaining sufficient adhesion between layers. The thickness of the undercoat layer may be 5 μm or less, 3 μm or less, or 2 μm or less, from the viewpoint of excellent gas barrier properties.
<包装材料>
ガスバリア性フィルム100は、包装袋を構成する包装材料として用いることができる。具体的には、ガスバリア性フィルム100にシーラント層を設けて積層体とした上で、平袋、三方袋、合掌袋、ガゼット袋、スタンディングパウチ、スパウト付きパウチ、ビーク付きパウチ等の包装材料として用いることができる。
<Packaging materials>
The
ガスバリア性フィルム100は、包装材料以外にも電子デバイス用フィルム、太陽電池用フィルム、燃料電池用フィルム、基板フィルム等として用いることができる。
In addition to being used as a packaging material, the
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。但し、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<ポリエチレン樹脂>
・樹脂A:密度0.950g/cm3、MFR1.1g/10min。
・樹脂B:密度0.958g/cm3、MFR1g/10min。
・樹脂C:密度0.949g/cm3、MFR0.3g/10min。
・樹脂D:密度0.960g/cm3、MFR1g/10min。
・樹脂E:密度0.944g/cm3、MFR0.45g/10min。
・樹脂F:密度0.926g/cm3、MFR0.85g/10min。
・樹脂G:密度0.941g/cm3、MFR1.3g/10min。
・樹脂H:密度0.962g/cm3、MFR0.85g/10min。
・樹脂I:密度0.920g/cm3、MFR0.85g/10min。
<Polyethylene resin>
-Resin A: Density 0.950g/cm 3 , MFR 1.1g/10min.
-Resin B: Density 0.958g/cm 3 , MFR 1g/10min.
-Resin C: Density 0.949g/cm 3 , MFR 0.3g/10min.
- Resin D: Density 0.960 g/cm 3 , MFR 1 g/10 min.
-Resin E: Density 0.944g/cm 3 , MFR 0.45g/10min.
- Resin F: Density 0.926g/cm 3 , MFR 0.85g/10min.
- Resin G: Density 0.941g/cm 3 , MFR 1.3g/10min.
-Resin H: Density 0.962g/cm 3 , MFR 0.85g/10min.
-Resin I: Density 0.920g/cm 3 , MFR 0.85g/10min.
<ポリエチレンフィルムの作製>
(実施例1~26、比較例1~10)
表層、中間層、及び裏層を構成する樹脂として表1~6に示す樹脂をそれぞれ押出機に投入し、190℃で溶融混練した後、3層用ダイスよりポリエチレン樹脂を導入し、空冷インフレーション法により多層ポリエチレンフィルムを作製した。各実施例及び各比較例で作製した多層ポリエチレンフィルム全体の厚さは25~40μmの範囲内であった。各実施例及び各比較例において作製した多層ポリエチレンフィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、いずれも90質量%以上であった。
<Preparation of polyethylene film>
(Examples 1 to 26, Comparative Examples 1 to 10)
The resins shown in Tables 1 to 6 constituting the surface layer, intermediate layer, and back layer were respectively fed into an extruder and melt-kneaded at 190°C, after which polyethylene resin was introduced through a three-layer die and a multilayer polyethylene film was produced by an air-cooled inflation method. The overall thickness of the multilayer polyethylene films produced in each Example and Comparative Example was within the range of 25 to 40 μm. The content of polyethylene resin in each of the multilayer polyethylene films produced in each Example and Comparative Example was 90 mass% or more.
(実施例27)
層1~層5を構成する樹脂として表6に示す樹脂をそれぞれ押出機に投入し、190℃で溶融混練した後、5層用ダイスよりポリエチレン樹脂を導入し、空冷インフレーション法により、層1及び層2が表層、層3が中間層、層4及び層5が裏層である多層ポリエチレンフィルムを作製した。作製した多層ポリエチレンフィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、90質量%以上であった。
(Example 27)
The resins shown in Table 6 constituting Layers 1 to 5 were each charged into an extruder and melt-kneaded at 190°C, after which polyethylene resin was introduced through a 5-layer die and an air-cooled inflation method was used to produce a multilayer polyethylene film in which Layers 1 and 2 were surface layers, Layer 3 was an intermediate layer, and Layers 4 and 5 were back layers. The content of polyethylene resin in the produced multilayer polyethylene film was 90 mass% or more.
(実施例28)
層1~層7を構成する樹脂として表6に示す樹脂をそれぞれ押出機に投入し、190℃で溶融混練した後、7層用ダイスよりポリエチレン樹脂を導入し、空冷インフレーション法により、層1及び層2が表層、層3~層5が中間層、層6及び層7が裏層である多層ポリエチレンフィルムを作製した。作製した多層ポリエチレンフィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、90質量%以上であった。
(Example 28)
The resins shown in Table 6 constituting Layers 1 to 7 were each charged into an extruder and melt-kneaded at 190°C, after which polyethylene resin was introduced through a 7-layer die and an air-cooled inflation method was used to produce a multilayer polyethylene film in which Layers 1 and 2 were surface layers, Layers 3 to 5 were intermediate layers, and Layers 6 and 7 were back layers. The content of polyethylene resin in the produced multilayer polyethylene film was 90 mass% or more.
(実施例29)
層1~層7を構成する樹脂として表6に示す樹脂をそれぞれ押出機に投入し、190℃で溶融混練した後、7層用ダイスよりポリエチレン樹脂を導入し、空冷インフレーション法により、層1が表層、層2~層6が中間層、層7が裏層である多層ポリエチレンフィルムを作製した。作製した多層ポリエチレンフィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、90質量%以上であった。
(Example 29)
The resins shown in Table 6 constituting Layers 1 to 7 were each charged into an extruder and melt-kneaded at 190°C, after which polyethylene resin was introduced through a 7-layer die and an air-cooled inflation method was used to produce a multilayer polyethylene film in which Layer 1 was the surface layer, Layers 2 to 6 were the intermediate layers, and Layer 7 was the back layer. The content of polyethylene resin in the produced multilayer polyethylene film was 90 mass% or more.
(実施例30)
層1~層7を構成する樹脂として表6に示す樹脂をそれぞれ押出機に投入し、190℃で溶融混練した後、7層用ダイスよりポリエチレン樹脂を導入し、空冷インフレーション法により、層1及び層2が表層、層3~層5が中間層、層6及び層7が裏層である多層ポリエチレンフィルムを作製した。作製した多層ポリエチレンフィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、90質量%以上であった。
(Example 30)
The resins shown in Table 6 constituting Layers 1 to 7 were each charged into an extruder and melt-kneaded at 190°C, after which polyethylene resin was introduced through a 7-layer die and an air-cooled inflation method was used to produce a multilayer polyethylene film in which Layers 1 and 2 were surface layers, Layers 3 to 5 were intermediate layers, and Layers 6 and 7 were back layers. The content of polyethylene resin in the produced multilayer polyethylene film was 90 mass% or more.
<探針降下温度>
加熱機構を有するカンチレバー(探針)から構成されたナノサーマル顕微鏡を備える原子間力顕微鏡を用いて、多層ポリエチレンフィルムの各層の探針降下温度(軟化点)を測定した。まず、多層ポリエチレンフィルムを可視光硬化樹脂で包埋し、測定用試料を得た。次いで、-140℃環境下にて、クライオウルトラミクロトームのダイヤモンドナイフを用いて、測定用試料をTD方向に対して平行な方向に沿って断面切削を行った。多層ポリエチレンフィルムの断面から各層の厚さを測定した後、以下の要領で多層ポリエチレンフィルムの探針降下温度を測定した。
<Probe drop temperature>
The probe drop temperature (softening point) of each layer of the multilayer polyethylene film was measured using an atomic force microscope equipped with a nanothermal microscope composed of a cantilever (probe) having a heating mechanism. First, the multilayer polyethylene film was embedded in a visible light curing resin to obtain a measurement sample. Next, in a -140°C environment, the measurement sample was cut in a cross section along a direction parallel to the TD direction using a diamond knife of a cryo-ultramicrotome. After measuring the thickness of each layer from the cross section of the multilayer polyethylene film, the probe drop temperature of the multilayer polyethylene film was measured as follows.
原子間力顕微鏡としてオックスフォード・インストゥルメンツ社製のMPF-3D-SAを用い、原子間力顕微鏡に備えるナノサーマル顕微鏡としてオックスフォード・インストゥルメンツ社製のZthermを用い、カンチレバーとしてアナシス・インスツルメンツ社製のAN2-200(商品名)を用いた。ACモードにて10μm視野の試料の形状測定を行った後、カンチレバーを試料とZ方向(試料面の法線方向)に5~10μm離した。この状態で、コンタクトモードにて最大印加電圧6V、加熱速度0.5V/sの条件で装置のDetrend補正機能を行い、電圧印加によるカンチレバーのたわみ量(Deflection)の変化を補正した。その後、コンタクトモードにてカンチレバーと試料の接触前後のDeflectionの変化が0.2Vとなるようにカンチレバーを試料に接触させ、Deflectionが一定の値を保ったまま、最大印加電圧6V、加熱速度0.5V/sの条件でカンチレバーに電圧を印加して試料を加熱した。この際のカンチレバーのZ方向における変位を記録し、Z変位が上昇から下降に転じ、変化点から50nm下降した時点で測定を停止した。Z変位が変化点から50nm下降せずに最大印加電圧に達した場合は、Detrend補正時と測定時の最大印加電圧を0.5V大きくして再度実施した。記録したZ変位が最大となる印加電圧を温度に変換した。この測定を10μm視野内に対し10点行い、10点の平均値を探針降下温度とした。多層ポリエチレンフィルムの各層の探針降下温度を表1~6に示す。 The atomic force microscope used was an MPF-3D-SA manufactured by Oxford Instruments, the nanothermal microscope equipped with the atomic force microscope was a Ztherm manufactured by Oxford Instruments, and the cantilever was an AN2-200 (product name) manufactured by Anasys Instruments. After measuring the shape of the sample with a 10 μm field of view in AC mode, the cantilever was separated from the sample by 5 to 10 μm in the Z direction (normal direction of the sample surface). In this state, the detrend correction function of the device was performed in contact mode under conditions of a maximum applied voltage of 6 V and a heating rate of 0.5 V/s, and the change in the deflection of the cantilever due to the applied voltage was corrected. After that, the cantilever was brought into contact with the sample in contact mode so that the change in deflection before and after contact between the cantilever and the sample was 0.2 V, and while maintaining a constant deflection value, a voltage was applied to the cantilever under conditions of a maximum applied voltage of 6 V and a heating rate of 0.5 V/s to heat the sample. The displacement of the cantilever in the Z direction at this time was recorded, and the measurement was stopped when the Z displacement changed from rising to falling and fell 50 nm from the change point. If the Z displacement did not fall 50 nm from the change point and reached the maximum applied voltage, the maximum applied voltage during detrend correction and measurement was increased by 0.5 V and the measurement was repeated. The applied voltage at which the recorded Z displacement was maximum was converted into temperature. This measurement was performed at 10 points within a 10 μm field of view, and the average value of the 10 points was taken as the probe drop temperature. The probe drop temperatures of each layer of the multilayer polyethylene film are shown in Tables 1 to 6.
印加電圧を温度に変換するにあたっては、校正曲線を使用した。ポリカプロラクトン(融点60℃)、低密度ポリエチレン(融点112℃)、ポリプロピレン(融点166℃)、ポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を校正試料として測定し、印加電圧と温度の検量線を作成した。ここで、融点は昇温速度5℃/分の条件で示差走査熱量計(DSC)により測定した融解ピーク温度とした。校正試料の測定方法は、試料の測定と同様であるが、Detrend補正時と測定時の最大印加電圧を、試料がポリカプロラクトンであれば3.5V、試料が低密度ポリエチレンであれば5.5V、試料がポリプロピレンであれば6.5V、試料がポリエチレンテレフタレートであれば7.8Vにそれぞれ設定した。各校正試料を測定した際のZ変位が最大となる印加電圧に対する融点の関係を最小二乗法により3次関数で近似して検量線を作成し、校正曲線を得た。 A calibration curve was used to convert the applied voltage to temperature. Polycaprolactone (melting point 60°C), low-density polyethylene (melting point 112°C), polypropylene (melting point 166°C), and polyethylene terephthalate (melting point 255°C) were measured as calibration samples, and a calibration curve of applied voltage and temperature was created. Here, the melting point was the melting peak temperature measured by a differential scanning calorimeter (DSC) at a heating rate of 5°C/min. The measurement method for the calibration samples was the same as that for the samples, but the maximum applied voltage during Detrend correction and measurement was set to 3.5 V if the sample was polycaprolactone, 5.5 V if the sample was low-density polyethylene, 6.5 V if the sample was polypropylene, and 7.8 V if the sample was polyethylene terephthalate. The relationship between the applied voltage at which the Z displacement was maximum when measuring each calibration sample and the melting point was approximated by a cubic function using the least squares method to create a calibration curve, and the calibration curve was obtained.
<ガスバリア性フィルムの作製>
各実施例及び各比較例で作製した多層ポリエチレンフィルムの表層側の表面に下引層、無機酸化物層、及びガスバリア性被覆層を表1~6に示す構成となるように形成し、多層ポリエチレンフィルム/下引層/無機酸化物層/ガスバリア性被覆層の順に積層したガスバリア性フィルムを作製した。なお、下引層、接着剤層、無機酸化物層、及びガスバリア性被覆層は、それぞれ後述の方法により形成した。各実施例及び各比較例において作製したガスバリア性フィルムにおけるポリエチレン樹脂の含有量は、いずれも90質量%以上であった。
<Preparation of Gas Barrier Film>
An undercoat layer, an inorganic oxide layer, and a gas barrier coating layer were formed on the surface of the outer layer side of the multilayer polyethylene film produced in each Example and Comparative Example in the configurations shown in Tables 1 to 6, and a gas barrier film was produced in which the multilayer polyethylene film/undercoat layer/inorganic oxide layer/gas barrier coating layer were laminated in this order. The undercoat layer, adhesive layer, inorganic oxide layer, and gas barrier coating layer were each formed by the methods described below. The polyethylene resin content in the gas barrier films produced in each Example and Comparative Example was 90 mass% or more.
<下引層>
アクリルポリオール(DIC社製、アクリディックCL-1000)と、イソシアネート系化合物(東ソー社製、TDIタイプ硬化剤コロネート2030)とを固形分質量比で6:4となるよう混合した。次いで、固形分が2質量%になるように酢酸エチルを加えて希釈し、下引層形成用塗液を得た。各実施例及び各比較例の多層ポリエチレンフィルムの表層側の表面に片面コロナ処理を施した後、グラビア印刷機を用いてコロナ処理を施した表面に下引層形成用塗液を塗工して塗膜を形成し、60℃のオーブンで10秒間乾燥させることで厚さ0.1μmの下引層を形成した。
<Undercoat layer>
An acrylic polyol (DIC Corporation, Acrydic CL-1000) and an isocyanate compound (Tosoh Corporation, TDI type curing agent Coronate 2030) were mixed in a solid content mass ratio of 6:4. Ethyl acetate was then added to dilute the mixture to a solid content of 2 mass%, to obtain a coating liquid for forming an undercoat layer. After one-sided corona treatment was performed on the surface of the outer layer side of the multilayer polyethylene film of each Example and Comparative Example, the coating liquid for forming the undercoat layer was applied to the corona-treated surface using a gravure printing machine to form a coating film, and the coating film was dried in a 60°C oven for 10 seconds to form an undercoat layer with a thickness of 0.1 μm.
<無機酸化物層>
無機酸化物が酸化ケイ素である場合、電子線加熱方式による真空蒸着装置により、厚さ30nmの酸化ケイ素からなる透明な無機酸化物層を形成した。
無機酸化物が酸化アルミニウムである場合、電子線加熱方式による真空蒸着装置により、厚さ15nmの酸化アルミニウムからなる透明な無機酸化物層を形成した。
<Inorganic oxide layer>
When the inorganic oxide was silicon oxide, a transparent inorganic oxide layer made of silicon oxide and having a thickness of 30 nm was formed using a vacuum deposition apparatus using an electron beam heating method.
When the inorganic oxide was aluminum oxide, a transparent inorganic oxide layer made of aluminum oxide and having a thickness of 15 nm was formed using a vacuum deposition apparatus using an electron beam heating method.
<ガスバリア性被覆層>
(有機無機複合被膜)
ポリビニルアルコール樹脂(PVA、クラレ社製ポバールPVA-105、けん化度98~99%、重合度500)を溶解した水溶液、テトラエトキシシラン(TEOS)、及びγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS、信越化学工業社製KBM-403)を、それぞれ0.02mol/Lの塩酸で加水分解した水溶液を用意した。次いで、PVA、TEOS、及びGPTMSを加水分解する前の質量比で、PVA:TEOS:GPTMSが40:50:10となるように3つの水溶液を混合した。次いで、混合した水溶液における水と、イソプロピルアルコールの質量比が90:10となるようにイソプロピルアルコールを加えて希釈し、有機無機複合被膜形成用塗液(固形分:5質量%)を得た。
無機酸化物層上に、グラビア印刷機を用いて、後述の有機無機複合被膜用混合液を塗工して塗膜を形成し、60℃のオーブンで10秒間乾燥させることで厚さ0.3μmの有機無機複合被膜からなるガスバリア性被覆層を形成した。
(ポリカルボン酸の多価金属塩被膜)
ポリアクリル酸水溶液(東亞合成社製アロンA-10H、数平均分子量200000、固形分濃度25質量%)20質量部に蒸留水58.9質量部を加えて希釈した。次いで、アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS、アルドリッチ社製)0.44質量部を加えて撹拌し、ポリカルボン酸系重合体を主成分とする均一なA被膜用混合液を得た。
酸化亜鉛微粒子水分散液(住友大阪セメント社製、ZE143)100質量部と、硬化剤(Henkel社製、Liofol HAERTER UR 5889-21)2質量部とを混合し、多価金属化合物を主成分とするB被膜用混合液を得た。
無機酸化物層上に、グラビア印刷機を用いて後述のA被膜用混合液を塗工して塗膜を形成し、60℃のオーブンで10秒間乾燥させることで厚さ0.2μmのA被膜を形成した。さらに、グラビア印刷機を用いてB被膜用混合液を塗工して塗膜を形成し、60℃のオーブンで10秒間乾燥させることで厚さ0.2μmのB被膜を形成した。これにより、ポリカルボン酸の多価金属塩被膜からなる酸素バリア性被膜を形成した。
<Gas Barrier Coating Layer>
(Organic-inorganic composite film)
An aqueous solution of polyvinyl alcohol resin (PVA, Kuraray Co., Ltd. Poval PVA-105, saponification degree 98-99%, polymerization degree 500), tetraethoxysilane (TEOS), and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-403) was prepared by hydrolyzing the aqueous solution with 0.02 mol/L hydrochloric acid. Next, the three aqueous solutions were mixed so that the mass ratio of PVA, TEOS, and GPTMS before hydrolysis was 40:50:10 for PVA:TEOS:GPTMS. Next, the mixed aqueous solution was diluted with isopropyl alcohol so that the mass ratio of water to isopropyl alcohol in the mixed aqueous solution was 90:10, to obtain a coating liquid for forming an organic-inorganic composite coating (solid content: 5% by mass).
A mixed liquid for an organic/inorganic composite coating, which will be described later, was applied onto the inorganic oxide layer using a gravure printer to form a coating film, and the coating film was dried in an oven at 60° C. for 10 seconds to form a gas barrier coating layer made of an organic/inorganic composite coating film having a thickness of 0.3 μm.
(Polyvalent metal salt coating of polycarboxylic acid)
20 parts by mass of an aqueous polyacrylic acid solution (Aron A-10H, manufactured by Toagosei Co., Ltd., number average molecular weight 200,000, solid content concentration 25% by mass) was diluted with 58.9 parts by mass of distilled water. Next, 0.44 parts by mass of aminopropyltrimethoxysilane (APTMS, manufactured by Aldrich Co.) was added and stirred to obtain a uniform mixed solution for coating A, the main component of which was a polycarboxylic acid polymer.
100 parts by mass of an aqueous dispersion of zinc oxide particles (ZE143, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) and 2 parts by mass of a hardener (Liofol HAERTER UR 5889-21, manufactured by Henkel) were mixed to obtain a mixed solution for coating B containing a polyvalent metal compound as a main component.
A coating film was formed on the inorganic oxide layer by applying a mixed solution for coating A described below using a gravure printer, and the coating film was dried for 10 seconds in an oven at 60° C. to form an A coating film having a thickness of 0.2 μm. Further, a coating film was formed by applying a mixed solution for coating B using a gravure printer to form a coating film, and the coating film was dried for 10 seconds in an oven at 60° C. to form a B coating film having a thickness of 0.2 μm. This resulted in the formation of an oxygen barrier coating film consisting of a polyvalent metal salt coating of a polycarboxylic acid.
<接着剤層>
(ウレタン系接着剤)
タケラックA525(三井化学社製)100質量部に対して、タケネートA52(三井化学社製)11質量部、及び酢酸エチル84質量部を混合して、ウレタン系接着剤を得た。
<Adhesive Layer>
(Urethane adhesive)
A urethane adhesive was obtained by mixing 100 parts by mass of Takelac A525 (manufactured by Mitsui Chemicals), 11 parts by mass of Takenate A52 (manufactured by Mitsui Chemicals), and 84 parts by mass of ethyl acetate.
(ガスバリア性接着剤)
酢酸エチルとメタノールとを質量比で1:1となるように混合した溶媒23質量部に、マクシーブC93T(三菱ガス化学社製)16質量部と、マクシーブM-100(三菱ガス化学社製)5質量部を混合して、ガスバリア性接着剤を得た。
(Gas barrier adhesive)
A gas barrier adhesive was obtained by mixing 23 parts by mass of a solvent obtained by mixing ethyl acetate and methanol in a mass ratio of 1:1 with 16 parts by mass of Maxieve C93T (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) and 5 parts by mass of Maxieve M-100 (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.).
[評価]
<加工安定性>
ガスバリア性被覆層を形成後(ガスバリア性被覆層を形成しない実施例、比較例については無機酸化物層を形成後)のガスバリア性フィルムの外観を目視で確認し、下記の評価基準に基づいて加工安定性を評価した。評価結果を表1~6に示す。
A:ガスバリア性フィルムの外観にシワが見られなかった。
B:ガスバリア性フィルムの外観に軽微なシワが見られた。
C:ガスバリア性フィルムの外観に多数のシワが見られた。
[evaluation]
<Processing stability>
After forming the gas barrier coating layer (for the Examples in which the gas barrier coating layer was not formed and the Comparative Examples, after forming the inorganic oxide layer), the appearance of the gas barrier film was visually confirmed, and the processing stability was evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Tables 1 to 6.
A: No wrinkles were observed on the appearance of the gas barrier film.
B: Slight wrinkles were observed on the appearance of the gas barrier film.
C: Many wrinkles were observed on the exterior of the gas barrier film.
<ガスバリア性>
各実施例及び各比較例で作製したガスバリア性フィルムに対して、マルチコーターTM-MC(HIRANO TECSEED製)を用いて、上述したウレタン系接着剤又は上述したガスバリア性接着剤をドライラミネートした後、40℃で3日間養生して接着剤層を形成した。養生後、接着剤層にLLDPE(ポリエチレンフィルム、三井化学東セロ製、TUX MC-S、厚さ60μm)を貼り合せ、ガスバリア性フィルム/接着剤/LLDPEがこの順序で積層した積層体を作製した。酸素透過度測定装置(商品名OXTRAN-2/20、MOCON社製)を用いて、30℃、70%RHの雰囲気下において、作製した積層体の酸素透過度(cm3/(m2・day・atm))を測定し、下記の評価基準に基づいてガスバリア性を評価した。評価結果を表1~6に示す。
A+:酸素透過度が2cm3/(m2・day・atm)未満である。
A:酸素透過度が2cm3/(m2・day・atm)以上、5cm3/(m2・day・atm)未満である。
A-:酸素透過度が5cm3/(m2・day・atm)以上、10cm3/(m2・day・atm)未満である。
B+:酸素透過度が10cm3/(m2・day・atm)以上、20cm3/(m2・day・atm)未満である。
B:酸素透過度が20cm3/(m2・day・atm)以上、50cm3/(m2・day・atm)未満である。
B-:酸素透過度が50cm3/(m2・day・atm)以上である。
<Gas barrier properties>
The gas barrier films prepared in each Example and Comparative Example were dry-laminated with the above-mentioned urethane adhesive or the above-mentioned gas barrier adhesive using a multi-coater TM-MC (manufactured by HIRANO TECSEED), and then aged at 40°C for 3 days to form an adhesive layer. After aging, LLDPE (polyethylene film, manufactured by Mitsui Chemicals Tohcello, TUX MC-S, thickness 60 μm) was attached to the adhesive layer to prepare a laminate in which the gas barrier film/adhesive/LLDPE were laminated in this order. Using an oxygen permeability measuring device (product name OXTRAN-2/20, manufactured by MOCON Co., Ltd.), the oxygen permeability (cm 3 /(m 2 ·day·atm)) of the prepared laminate was measured in an atmosphere of 30°C and 70% RH, and the gas barrier properties were evaluated based on the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Tables 1 to 6.
A+: Oxygen permeability is less than 2 cm 3 /(m 2 ·day·atm).
A: The oxygen permeability is 2 cm 3 /(m 2 ·day·atm) or more and less than 5 cm 3 /(m 2 ·day·atm).
A-: Oxygen permeability is 5 cm 3 /(m 2 ·day·atm) or more and less than 10 cm 3 /(m 2 ·day·atm).
B+: Oxygen permeability is 10 cm 3 /(m 2 ·day·atm) or more and less than 20 cm 3 /(m 2 ·day·atm).
B: The oxygen permeability is 20 cm 3 /(m 2 ·day·atm) or more and less than 50 cm 3 /(m 2 ·day·atm).
B-: Oxygen permeability is 50 cm 3 /(m 2 ·day·atm) or more.
<ボイル処理後のガスバリア性>
積層体を15cm×10cmのサイズに2枚切り出し、切り出した2枚の積層体を、互いのシーラント層が対向するように重ねて、パウチ状に三辺インパルスシールした。パウチ内に内容物として150mLの水を入れ、残り一辺をインパルスシールして、四辺がシールされたパウチ(包装袋)を作製した。作製したパウチをボイル処理装置にて95℃で30分間ボイル処理を行った。ボイル処理後、パウチを開封して内容物を除去し、十分に乾燥させた後、上述した方法で酸素透過度を測定し、ガスバリア性を評価した。評価結果を表1~6に示す。
<Gas barrier properties after boiling treatment>
The laminate was cut into two pieces with a size of 15 cm x 10 cm, and the two cut-out laminates were stacked so that the sealant layers faced each other, and three sides were impulse sealed to form a pouch. 150 mL of water was placed in the pouch as the contents, and the remaining side was impulse sealed to produce a pouch (packaging bag) with four sides sealed. The produced pouch was boiled at 95°C for 30 minutes in a boiling treatment device. After the boiling treatment, the pouch was opened to remove the contents, and thoroughly dried, and then the oxygen permeability was measured by the above-mentioned method to evaluate the gas barrier property. The evaluation results are shown in Tables 1 to 6.
<分子配向度>
マイクロ波方式分子配向計(王子計測器株式会社、商品名MOA-5012A)を用いて、マイクロ波偏波電界中で多層ポリエチレンフィルムを回転させることにより、多層ポリエチレンフィルム面内の分子鎖の分子配向度を測定した。各実施例及び各比較例で作製した多層ポリエチレンフィルムの分子配向度の絶対値は、いずれも1.07未満であった。また、多層ポリエチレンフィルムをMD方向に延伸して、延伸させた多層ポリエチレンフィルムの分子配向度を測定したところ、分子配向度の絶対値は1.30であった。
<Molecular Orientation Degree>
The degree of molecular orientation of the molecular chains in the plane of the multilayer polyethylene film was measured by rotating the multilayer polyethylene film in a microwave polarized electric field using a microwave molecular orientation meter (Oji Measurement Instruments Co., Ltd., product name MOA-5012A). The absolute value of the degree of molecular orientation of the multilayer polyethylene films produced in each of the Examples and Comparative Examples was less than 1.07. In addition, when the multilayer polyethylene film was stretched in the MD direction and the degree of molecular orientation of the stretched multilayer polyethylene film was measured, the absolute value of the degree of molecular orientation was 1.30.
10,30,40…多層ポリエチレンフィルム、11,31,41…表層、12,32,42…中間層、13,33,43…裏層、20…ガスバリア層、21…無機酸化物層、22…ガスバリア性被覆層、100,200,300…ガスバリア性フィルム。
Claims (9)
前記多層ポリエチレンフィルムが、表層、中間層、及び裏層の3層を前記ガスバリア層側にこの順序で少なくとも有し、
前記中間層の探針降下温度が、前記表層の探針降下温度よりも高く、且つ前記裏層の探針降下温度以上であり、
前記表層が、0.926g/cm3以上の密度を有する中密度ポリエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂で構成されており、
前記ガスバリア層が、無機酸化物層及びガスバリア性被覆層の少なくとも一方を有する、ガスバリア性フィルム。 A multilayer polyethylene film and a gas barrier layer are provided.
the multilayer polyethylene film has at least three layers, a surface layer, an intermediate layer, and a back layer, in this order on the gas barrier layer side;
the probe drop temperature of the intermediate layer is higher than the probe drop temperature of the surface layer and is equal to or higher than the probe drop temperature of the back layer;
The surface layer is made of a medium density polyethylene resin or a high density polyethylene resin having a density of 0.926 g/ cm3 or more,
The gas barrier film, wherein the gas barrier layer comprises at least one of an inorganic oxide layer and a gas barrier coating layer.
前記無機酸化物層が、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも一方を含む、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。 the gas barrier layer has the inorganic oxide layer,
The gas barrier film according to claim 1 , wherein the inorganic oxide layer contains at least one of aluminum oxide and silicon oxide.
前記ガスバリア性被覆層が、水溶性高分子と、金属アルコキシド、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含む、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。 the gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the gas barrier coating layer comprises a water-soluble polymer and at least one member selected from the group consisting of metal alkoxides, their hydrolysates, and reaction products thereof.
前記ガスバリア性被覆層が、シランカップリング剤、その加水分解物、及びこれらの反応生成物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。 the gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the gas barrier coating layer comprises at least one member selected from the group consisting of a silane coupling agent, a hydrolysate thereof, and a reaction product thereof.
前記ガスバリア性被覆層が、カルボン酸の多価金属塩を含む、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。
the gas barrier layer has the gas barrier coating layer,
The gas barrier film according to claim 1 , wherein the gas barrier coating layer comprises a polyvalent metal salt of a carboxylic acid.
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