JP7779081B2 - ガスバリア性積層体、包装体及び包装物品 - Google Patents
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Description
X=X1-X2≧0.02(abs) (1)
なお、本開示において、「AAをBBの上に」という記載は、重力方向とは無関係に使用している。「AAをBBの上に」という記載によって特定される状態は、AAがBBと接触した状態を包含する。「AAをBBの上に」という記載は、AAとBBとの間に他の1以上の構成要素を介在させることを除外するものではない。
図1は、本発明の一実施形態に係るガスバリア性積層体を概略的に示す断面図である。
図1に示すガスバリア性積層体10は、基材1と、無機酸化物を含む無機蒸着層2と、被覆層3とをこの順序で含んでいる。被覆層3は、単層であるか、又は図示しない複数層からなる積層単位であり、カルボキシ基含有重合体(a)と少なくとも1種の多価金属含有粒子(b)とを含有する。
X=X1-X2≧0.02(abs) (1)
<被覆層>
被覆層3は、以下に詳述するカルボキシ基含有重合体(a)及び多価金属含有粒子(b)を含有する。被覆層3は、更に、界面活性剤、ケイ素含有化合物等を含有していてよい。
なお、被覆層3に含有される多価金属含有粒子(b)が1種の場合、蛍光X線強度の合計値は、1種単独の蛍光X線強度を意味する。被覆層3が多価金属含有粒子(b)として亜鉛化合物を1種のみ含有する場合、蛍光X線強度は4.0kcps以上であることが好ましい。
被覆層3に含有されるカルボキシ基含有重合体(a)は、分子内に2個以上のカルボキシ基を有する重合体であり、以下において「ポリカルボン酸系重合体」と呼ぶことがある。カルボキシ基含有重合体(a)は、上述したように、被覆層3において後述する多価金属含有粒子(b)に由来する金属イオンとイオン架橋を形成しており、優れたガスバリア性を発揮する。カルボキシ基含有重合体(a)としては、カルボキシ基含有不飽和単量体の単独重合体、2種以上のカルボキシ基含有不飽和単量体の共重合体、カルボキシ基含有不飽和単量体と他の重合性単量体との共重合体、及び分子内にカルボキシ基を含有する多糖類(「カルボキシ基含有多糖類」又は「酸性多糖類」ともいう)が代表的なものである。
被覆層3に含有される多価金属含有粒子(b)は、金属イオンの価数が2以上の多価金属を1種以上含んだ粒子であることが好ましい。多価金属含有粒子(b)は、金属イオンの価数が2以上の多価金属からなる粒子であってもよく、金属イオンの価数が2以上の多価金属の化合物からなる粒子であってもよく、それらの混合物であってもよい。
被覆層3は、多価金属含有粒子(b)の分散性を高めるため、界面活性剤(c)を含有する。界面活性剤とは、分子内に親水性基と親油性基の両方を持つ化合物である。界面活性剤には、アニオン性、カチオン性、及び両性のイオン性界面活性剤並びに非イオン性界面活性剤がある。被覆層3では、何れの界面活性剤を使用してもよい。
被覆層3は、剥離強度を高めるため、ケイ素含有化合物(d)を含有することが好ましい。ケイ素含有化合物(d)は、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、下記一般式(2)で表されるシランカップリング剤、これらの加水分解物、及びこれらの縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。
Si(OR1)3Z1 …(1)
Si(R2)(OR3)2Z2 …(2)
一般式(1)において、R1は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z1はエポキシ基又はアミノ基を含有する有機基である。そして、一般式(2)において、R2はメチル基であり、R3は、同一であっても異なっていてもよい、炭素数が1乃至6のアルキル基であり、Z2はエポキシ基又はアミノ基を含有する有機基である。
被覆層3の組成について以下に説明する。なお、被覆層3が複数層からなる積層単位である場合、ここでいう被覆層3の組成は、積層単位としての組成を意味する。
本発明の実施形態において、カルボキシ基含有重合体(a)が含んでいるカルボキシ基のモル数(at)に対する、多価金属含有粒子(b)が含んでいる多価金属のモル数と価数との積(bt)の比((bt)/(at))(以下、当量比ともいう)は、0.4以上であることが好ましい。この比は、より好ましくは0.8以上、特に好ましくは1.0以上である。この比の上限は、通常は15.0以下である。被覆層3が単層の場合、当量比(bt)/(at)は、好ましくは10.0以下であり、より好ましくは2.0以下である。この比を小さくしすぎると、ガスバリア性積層体10のガスバリア性、耐熱水性、及び耐水蒸気性などの諸特性が低下する傾向がみられる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体10は、基材1と被覆層3との間に無機蒸着層2を備える。これにより、被覆層3を備えるガスバリア性積層体10におけるガスバリア性を更に高めることができ、透明性と高度のガスバリア性の両立が可能となる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体10が備える基材1に特に制限はなく、様々な種類のものが使用できる。基材1を構成する材質は、特に限定されず、様々な種類のものが使用でき、例えばプラスチック又は紙が挙げられる。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、必要に応じて、基材1、無機蒸着層2及び被覆層3以外の他の1以上の層を更に備えていてもよい。
アンカーコート液は、樹脂やイソシアネート化合物を溶解又は分散させるための液体媒体を更に含有してもよい。
ラミネートされる他の層は1種でも2種以上でもよい。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、無機蒸着層を形成する工程、下記に示す被覆層形成用コーティング液を用いて被覆層を形成する工程を含む製造方法により製造することができる。この製造方法は、必要に応じて、アンカーコート層などの他の層を形成する工程および/または印刷層を形成する工程等を更に含むことができる。
真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては、電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式等が挙げられ、いずれを用いてもよい。
また、無機蒸着層2のアンカーコート層4への密着性及び無機蒸着層2の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いることも可能である。
また、無機蒸着層2の透明性を上げるために蒸着の際、酸素ガスなどを吹き込んだりする反応蒸着を行ってもよい。
被覆層形成用コーティング液では、溶媒又は分散媒として有機溶媒(e)を使用する。すなわち、このコーティング液は、カルボキシ基含有重合体(a)、多価金属含有粒子(b)、界面活性剤(c)及び有機溶媒を含有し、多価金属含有粒子(b)が分散している分散液である。被覆層形成用コーティング液は、一形態において、更にケイ素含有化合物(d)を含有していることが好ましい。以下、被覆層形成用コーティングが任意成分であるケイ素含有化合物(d)を含有する場合の調製方法について説明する。
本実施形態に係る包装材料は、上記のガスバリア性積層体を含むものである。この包装材料は、例えば、物品を包装する包装体の製造に使用する。
この包装体は、上記の包装材料からなるものであってもよく、上記の包装材料と他の部材とを含むものであってもよい。前者の場合、包装体は、例えば、上記の包装材料を袋状に成形したものである。後者の場合、包装体は、例えば、蓋体としての上記包装材料と、有底筒状の容器本体とを含んだ容器である。
本実施形態に係る包装物品は、上記の包装体と、これに収容された内容物とを含むものである。
包装後に加熱殺菌処理が行われる物品としては、例えば、カレー、シチュー、スープ、ソース、及び畜肉加工品等の食品が挙げられる。
<被覆層形成用コーティング液の調製>
被覆層形成用コーティング液を以下の方法で調製した。
(コーティング液1)
ポリアクリル酸(PAA)(東亜合成(株)製ジュリマー(登録商標)AC-10LP、数平均分子量50,000)を2-プロパノールに加熱溶解させ、濃度10質量%のPAA溶液1を調製した。
上掲のコーティング液1の調製方法に対し、PAA溶液1を38g、ZnO分散液1を20gに変更した以外はコーティング液1と同様の方法により、コーティング液2を調製した。
ポリアクリル酸(PAA)水溶液(東亜合成(株)製アロン(登録商標)A-10H、数平均分子量200,000、固形分25質量%)20gを、蒸留水58.9gに溶解させることにより、PAA溶液2を調製した。
そこへアミノプロピルトリメトキシシラン(シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製)0.44gを添加し、均一に撹拌することによりコーティング液3-1を調製した。
酸化亜鉛微粒子水分散液(住友大阪セメント株式会社製「Z-143」、固形分30質量%)100gと、硬化剤(Henkel社製「Liofol HAERTER UR 5889-21」)1gとを混合してコーティング液3-2を調製した。
ポリアクリル酸(PAA)水溶液(東亜合成(株)製アロン(登録商標)A-10H、数平均分子量200,000、固形分25質量%)20gを、蒸留水20gに溶解させることにより、PAA溶液2を調製した。
上掲で調製した全量のPAA溶液2に、上掲で調製した全量のZnO分散液2を添加して溶解させた後、57.12gの蒸留水と38.1gの2-プロパノールを加えて希釈した。次いで、0.44gのアミノプロピルトリメトキシシラン(シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製)を添加し、均一に撹拌することにより、コーティング液4-1を得た。
1gのポリアクリル酸ナトリウム(日本触媒製アクアリックYS-100)と、15gの炭酸カルシウム(白石カルシウム製 白艶華PZ)を蒸留水35gに加え、遊星ボールミル(フリッチュ社製P-7)で1時間分散処理した。この分散処理には、直径0.2mmのジルコニアビーズを使用した。その後、この液からビーズを篩い分け、蒸留水で希釈することにより、ポリアクリル酸ナトリウムを1質量%、炭酸カルシウムを15質量%の濃度で含んだ分散液を得た。
得られた分散液の全量(100g)に硬化剤(BASF社製「Basonat HW1000」)1.65gを混合することにより、コーティング液4-2を得た。
上掲のコーティング液1の調製方法に対し、PAA溶液1を36g、ZnO分散液1を24gに変更した以外はコーティング液1と同様の方法により、コーティング液C2を調製した。
上掲のコーティング液1の調製方法に対し、PAA溶液1を50g、ZnO分散液1を12gに変更した以外はコーティング液1と同様の方法により、コーティング液C1を調製した。
希釈溶媒(酢酸エチル)中、γ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン1質量部に対し、アクリルポリオール5質量部を混合し、攪拌した。ついで、イソシアネート化合物としてトリレンジイソシアネート(TDI)を、アクリルポリオールのOH基に対しNCO基が等量となるように加えた。得られた混合溶液を2質量%の濃度に上記希釈溶媒で希釈することによりアンカーコート液1を得た。アクリルポリオールとしては、三菱レイヨン(株)製、GS-5756を使用した。
[例1]
2軸延伸ポリプロピレンフィルム(三井化学東セロ株式会社製、商品名:ME-1、厚さ20μm)の一方の面に、アンカーコート液1を、乾燥後の厚さが0.2μmになるようにバーコーターを用いて塗工し、150℃で1分間乾燥させることによってアンカーコート層を形成した。このアンカーコート層上に、真空蒸着装置により厚さ20nmのアルミナ蒸着層を形成した。
このアルミナ蒸着層上にコーティング液1をバーコーターを用いて塗布した。この塗膜を50℃のオーブンで1分間乾燥させて、膜厚400nmの被覆層を形成した。以上のようにして積層体1を得た。
例1に対し、被覆層の形成に使用するコーティング液1をコーティング液2に変更した以外は、例1と同様の方法により積層体2を製造した。
例2に対し、被覆層の乾燥後の膜厚が250nmとなるようコーティング液2を塗布した以外は、例2と同様の方法により積層体3を製造した。
例1に対し、被覆層の乾燥後の膜厚が550nmとなるようコーティング液1を塗布した以外は、例1と同様の方法により積層体4を製造した。
アルミナ蒸着層の形成までは例1と同様の方法を使用し、基材層/アンカーコート層/アルミナ蒸着層からなる積層体を得た。次いで、アルミナ蒸着層上にコーティング液3-1を、乾燥後の膜厚が200nmとなるようバーコーターを用いて塗布し、第1被覆層を形成した。次いで、50℃で48時間エージングした後、第1被覆層上にコーティング液3-2をバーコーターを用いて塗布し、50℃のオーブンで1分間乾燥させて、膜厚200nmの第2被覆層を形成した。以上のようにして積層体5を得た。
例5に対し、コーティング液3-1をコーティング液4-1に変更し、コーティング液3-2をコーティング液4-2に変更した以外は例5と同様の方法により、積層体6を製造した。
例1に対し、被覆層の形成に使用するコーティング液1をコーティング液C1に変更した以外は、例1と同様の方法により積層体1Cを製造した。
例1に対し、被覆層の形成に使用するコーティング液1をコーティング液C2に変更した以外は、例1と同様の方法により積層体2Cを製造した。
各積層体の断面を透過電子顕微鏡にて観察し、被覆層の膜厚を測定した。
蛍光X線分析装置((株)リガク製、波長分散小型蛍光X線分析装置「Supermini」)を用いて、各積層体の表面層である被覆層中の多価金属含有粒子(ZnO又はCaCO3)の蛍光X線強度(kcps)を測定した。
酸化亜鉛(ZnO)については、標準サンプル(PETにZnOを蒸着したもの)として、膜厚が0.25nm、0.18nm、0.15nmのZnO蒸着フィルムを用意した。これら標準サンプルについてZnの蛍光X線(Kα線)強度を測定し、順に4.8kcps、2.1kcps、1.2kcpsとして検量線を引いた。得られた検量線に基づいて被覆層の単位面積当たりの蛍光X線(Kα線)強度を求めた。
X線間励起条件:ターゲットPb、菅電圧50kV、菅電流4.00mA
分光結晶:LiF
検出器:SC(シンチレーションカウンター)
各積層体の被覆層上に、2液型のウレタン系接着剤を用いて無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム(厚さ60μm)をラミネートした。これをCPPフィルムが内側となるように折り畳み、三辺を熱接着して袋を作製した。得られた各袋内に、内容物として水、又は、L-cys水溶液(0.3質量%)を充填し、残る一辺を熱接着により封止することにより、内容物が充填された4方シール袋を作製した。水を充填したサンプルについては130℃で60分間レトルト処理を施した。L-システイン(L-cys)水溶液(0.3質量%)を充填したサンプルについては、130℃で30分間レトルト処理を施した。レトルト処理後、4方シール袋を開封し、これをUV吸光度の測定用サンプルとした。
各積層体の被覆層上に、2液型のウレタン系接着剤を用いて無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム(厚さ60μm)をラミネートした。これをCPPフィルムが内側となるように折り畳み、三辺を熱接着して袋を作製した。得られた各袋内に、内容物として水、又は、L-cys水溶液(0.3質量%)を充填し、残る一辺を熱接着により封止することにより、内容物が充填された4方シール袋を作製した。水を充填したサンプルについては130℃で60分間レトルト処理を施した。L-cys水溶液(0.3質量%)を充填したサンプルについては、130℃で30分間レトルト処理を施した。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 基材と、無機酸化物を含む無機蒸着層と、被覆層とをこの順序で備え、前記被覆層は単層又は複数層からなるガスバリア性積層体であって、
前記被覆層はカルボキシ基含有重合体と、少なくとも1種の多価金属含有粒子とを含有し、
前記多価金属含有粒子に含まれる金属元素の蛍光X線強度の合計値が3.0kcps以上8.0kcps以下であり、且つ、
0.3質量%のL-システイン水溶液を用いた130℃、30分間の熱水処理後における前記ガスバリア性積層体の、紫外可視分光光度計を用いて測定される波長350nmの吸光度X 1 から波長500nmの吸光度X 2 を差し引いた吸光度Xが、下記式(1)を満
たすガスバリア性積層体。
X=X 1 -X 2 ≧0.02(abs) (1)
[2] 前記被覆層は単層である付記[1]に記載のガスバリア性積層体。
[3] 前記被覆層は、前記カルボキシ基含有重合体を含有する第1被覆層と、前記多価金属含有粒子を含有する第2被覆層とが隣接した積層単位を含む付記[1]に記載のガスバリア性積層体。
[4] 前記第1被覆層は、前記第2被覆層に含有される前記多価金属含有粒子とは異なる多価金属含有粒子を更に含有する付記[3]に記載のガスバリア性積層体。
[5] 前記多価金属含有粒子に含まれる多価金属が2価の金属である付記[1]乃至[4]の何れかに記載のガスバリア性積層体。
[6] 前記被覆層は、前記多価金属含有粒子として亜鉛化合物及びカルシウム化合物の少なくとも一方を含有する付記[1]乃至[5]の何れかに記載のガスバリア性積層体。
[7] 前記カルボキシ基含有重合体が、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から選択される少なくとも1種のα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸に由来する構成単位を含む、付記[1]乃至[6]の何れかに記載のガスバリア性積層体。
[8] 前記被覆層の膜厚が230nm以上600nm以下である付記[1]乃至[7]の何れかに記載のガスバリア性積層体。
[9] 付記[1]乃至[8]の何れかに記載のガスバリア性積層体を含んだ包装体。
[10] 付記[9]に記載の包装体と、これに収容された内容物とを含んだ包装物品。
Claims (9)
- 基材と、無機酸化物を含む無機蒸着層と、被覆層とをこの順序で備え、前記被覆層は単層からなるガスバリア性積層体であって、
前記被覆層はカルボキシ基含有重合体と、少なくとも1種の多価金属含有粒子とを含有し、
前記多価金属含有粒子に含まれる金属元素の蛍光X線強度の合計値が3.0kcps以上8.0kcps以下であり、且つ、
0.3質量%のL-システイン水溶液を用いた130℃、30分間の熱水処理後における前記ガスバリア性積層体の、紫外可視分光光度計を用いて測定される波長350nmの吸光度X1から波長500nmの吸光度X2を差し引いた吸光度Xが、下記式(1)を満
たすガスバリア性積層体。
X=X1-X2≧0.02(abs) (1) - 前記被覆層は、前記カルボキシ基含有重合体を含有する第1被覆層と、前記多価金属含有粒子を含有する第2被覆層とが隣接した積層単位を含む請求項1に記載のガスバリア性積層体。
- 前記第1被覆層は、前記第2被覆層に含有される前記多価金属含有粒子とは異なる多価金属含有粒子を更に含有する請求項2に記載のガスバリア性積層体。
- 前記多価金属含有粒子に含まれる多価金属が2価の金属である請求項1乃至3の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 前記被覆層は、前記多価金属含有粒子として亜鉛化合物及びカルシウム化合物の少なくとも一方を含有する請求項1乃至4の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 前記カルボキシ基含有重合体が、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸及びフマル酸からなる群から選択される少なくとも1種のα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸に由来する構成単位を含む、請求項1乃至5の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 前記被覆層の膜厚が230nm以上600nm以下である請求項1乃至6の何れか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 請求項1乃至7の何れか1項に記載のガスバリア性積層体を含んだ包装体。
- 請求項8に記載の包装体と、これに収容された内容物とを含んだ包装物品。
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