(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024087305
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】積層フィルム及び包装体
(51)【国際特許分類】
B32B 23/08 20060101AFI20240624BHJP
B32B 9/00 20060101ALI20240624BHJP
B65D 65/40 20060101ALI20240624BHJP
【FI】
B32B23/08
B32B9/00 A
B65D65/40 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022202058
(22)【出願日】2022-12-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000707
【氏名又は名称】弁理士法人市澤・川田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金井 慎一郎
【テーマコード(参考)】
3E086
4F100
【Fターム(参考)】
3E086AA23
3E086AB01
3E086AB03
3E086AD01
3E086AD03
3E086AD24
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3E086BA29
3E086BA35
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3E086BB05
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3E086CA01
3E086CA28
3E086CA31
3E086CA32
3E086DA03
4F100AA01C
4F100AA12C
4F100AA19C
4F100AA20
4F100AA20C
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4F100AK25B
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4F100AK51B
4F100BA03
4F100BA07
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4F100CA02B
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4F100GB15
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4F100JK06
4F100JK07
4F100JK07A
4F100JK07B
4F100YY00A
(57)【要約】
【課題】セロハン系基材及びバリア層を備えた積層フィルムに関し、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を兼ね備えるともに、基材とバリア層との剥離強度にも優れた積層フィルムを提供する。
【解決手段】セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)が、100MPa以上5000MPa以下である、積層フィルムである。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)が100MPa以上5000MPa以下である、積層フィルム。
【請求項2】
前記樹脂層(B)が、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を主成分樹脂として含む、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項3】
前記樹脂層(B)が、さらにイソシアネート系化合物を含む、請求項2に記載の積層フィルム。
【請求項4】
JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)と、前記セロハン系基材(A)の40℃の貯蔵弾性率(a)の比率(b)/(a)が、0.01以上0.5以下である、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項5】
前記樹脂層(B)の厚み(Tb)が0.01μm以上5μm以下である、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項6】
前記樹脂層(B)の厚みを(Tb)、前記セロハン系基材(A)の厚みを(Ta)としたときに、厚み比(Tb)/(Ta)が0.001以上0.2以下である、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項7】
前記無機層(C)が、酸化珪素、窒化珪素および酸化アルミニウムからなる群から選ばれる1種以上の無機材料を主材として含む、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項8】
前記無機層(C)の厚み(Tc)が5nm以上200nm以下である、請求項1に記載の積層フィルム。
【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の積層フィルムを用いてなる包装体。
【請求項10】
セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
前記樹脂層は、ウレタン結合を有する樹脂を主成分樹脂として含む、積層フィルム。
【請求項11】
セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
前記樹脂層(B)は、以下の(i)及び/又は(ii)の化合物を含有する熱硬化性組成物から形成される、積層フィルム。
(i)水酸基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物
(ii)水酸基及びウレタン結合を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セロハン系基材を備えた積層フィルムであって、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を有する積層フィルム、並びに、当該積層フィルムを用いてなる包装体に関する。
【背景技術】
【0002】
食料品、医薬品、工業部品等を包装する包装体用のフィルムとして、収容物の腐食腐敗を防ぎ、長期保管を可能とする積層フィルムが普及している。そのため、この種の積層フィルムには、水蒸気バリア性や酸素バリア性が要求される。
【0003】
従来から、プラスチックフィルムを基材とし、無機酸化物蒸着層などの無機物を主材とする層(「無機層」と称する)を、前記基材の表面に形成してなる構成を備えたガスバリア性積層フィルムが、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装材料として、例えば、食品や工業用品及び医薬品等の変質防止用包装などの分野で広く利用されている。
このようなガスバリア性積層フィルムは、包装用途以外にも、近年、液晶表示素子、太陽電池、電磁波シールド、タッチパネル、EL用基板、カラーフィルターなど、新しい用途にも利用され始めている。
【0004】
セロハン(「セロファン」とも称される)は、木材、植物、微生物から生産される貯蔵量の最も多い天然高分子として注目されているセルロース(植物の細胞壁の主成分)からなる、透明な膜状の材料であるため、その有効利用が注目されている。特に再生セルロースから調製されるセロハンは、植物由来であるため、生分解性である点でも注目されている。
セロハンの特性としては、低帯電性、折れ性、易引裂き性、防曇性、耐熱性が良好であるばかりか、粘りを有しているため、種々の包装資材として好適である。その一方、セロハンは湿気に弱く、水分に晒される用途には不向きであると言われている。
【0005】
そこで、セロハンフィルムを、前述のような包装体用のフィルムとして使用するため、防湿性又は水蒸気バリア性を備えたバリア層を積層した積層フィルムが種々開示されている。
【0006】
例えば特許文献1には、基材セロハンの片面側もしくは両面側にポリイソシアネート樹脂、重合ロジンエステル樹脂及びパラフィンを有する被覆樹脂からなる防湿層を形成したセロハンが開示されている。
【0007】
特許文献2には、セロハンフィルム表面をワックス類とスチレン類と(メタ)アクリレートとカルボシキル基を有する単量体及び/又は3級アミノ基を有する単量体との重合体などを含む組成物を被覆した水蒸気バリアフィルムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2006-231870号公報
【特許文献2】特開2010-184984号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来開示されていた、セロハン系基材を備えた積層フィルムは、酸素バリア性及び水蒸気バリア性が満足できるものではなかった。また、セロハン系基材に防湿層などのバリア層を積層して積層フィルムとした場合、セロハン系基材とバリア層との剥離強度が低くバリア層が剥がれ易いという問題を抱えていた。
本発明の目的は、セロハン系基材及びバリア層を備えた積層フィルムに関し、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を兼ね備えるともに、基材とバリア層との剥離強度にも優れた積層フィルム、並びに、これを用いた包装体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、かかる課題を解決するための手段として、セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムにおいて、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)を所定範囲に調整することを提案する。
すなわち、本発明は、次の構成を有する態様の積層フィルム並びに包装体を提案する。
【0011】
[1]本発明の第1の態様は、セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)が100MPa以上5000MPa以下である、積層フィルムである。
【0012】
[2]本発明の第2の態様は、前記第1の態様において、前記樹脂層(B)が、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を主成分樹脂として含む、積層フィルムである。
[3]本発明の第3の態様は、前記第2の態様において、前記樹脂層(B)が、さらにイソシアネート系化合物を含む、積層フィルムである。
【0013】
[4]本発明の第4の態様は、前記第1~3のいずれか1つの態様において、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)と、前記セロハン系基材(A)の40℃の貯蔵弾性率(a)の比率(b)/(a)が、0.01以上0.5以下である、積層フィルムである。
【0014】
[5]本発明の第5の態様は、前記第1~4のいずれか1つの態様において、前記樹脂層(B)の厚み(Tb)が0.01μm以上5μm以下である、積層フィルムである。
[6]本発明の第6の態様は、前記第1~5のいずれか1つの態様において、前記樹脂層(B)の厚みを(Tb)、前記セロハン系基材(A)の厚みを(Ta)としたときに、厚み比(Tb)/(Ta)が0.001以上0.2以下である、積層フィルムである。
【0015】
[7]本発明の第7の態様は、前記第1~6のいずれか1つの態様において、前記無機層(C)が、酸化珪素、窒化珪素および酸化アルミニウムからなる群から選ばれる1種以上の無機材料を主材として含む、積層フィルムである。
[8]本発明の第8の態様は、前記第1~7のいずれか1つの態様において、前記無機層(C)の厚み(Tc)が5nm以上200nm以下である、積層フィルムである。
【0016】
[9]本発明の第9の態様は、前記第1~8のいずれか1つの態様の積層フィルムを用いてなる包装体である。
【0017】
[10]本発明の第10の態様は、セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
前記樹脂層は、ウレタン結合を有する樹脂を主成分樹脂として含む、積層フィルムである。
【0018】
[11]本発明の第11の態様は、セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムであって、
前記樹脂層(B)は、以下の(i)及び/又は(ii)の化合物を含有する熱硬化性組成物から形成される、積層フィルムである。
(i)水酸基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物
(ii)水酸基及びウレタン結合を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物
【発明の効果】
【0019】
本発明が提案する積層フィルムは、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を兼ね備えることができ、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装材料として好適である。また、セロハン系基材とバリア層である無機層との剥離強度にも優れている。よって、本発明が提案する積層フィルムは、例えば食品や工業用品及び医薬品等の包装材料として好適に利用することができる。また、包装用途以外にも、液晶表示素子、太陽電池、電磁波シールド、タッチパネル、EL用基板、カラーフィルターなど、各種部材に好適に利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
次に、実施の形態例に基づいて本発明を説明する。但し、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。
【0021】
<<本発明積層フィルム>>
本発明の実施形態の一例に係る積層フィルム(以下、「本発明積層フィルム」とも称する)は、セロハン系基材(A)の少なくとも表裏一側に、樹脂層(B)及び無機層(C)が順次積層してなる構成を備えたものである。
【0022】
本発明積層フィルムは、セロハン系基材(A)の片側に樹脂層(B)及び無機層(C)が順次積層してなる構成を備えていても、セロハン系基材(A)の両側に樹脂層(B)及び無機層(C)が順次積層してなる構成を備えていてもよい。また、セロハン系基材(A)と樹脂層(B)との間、樹脂層(B)と無機層(C)との間、及び、無機層(C)の外側のいずれか一若しくはこれらのうちの二以上に「他の層」を備えていてもよい。
【0023】
<セロハン系基材(A)>
セロハン系基材(A)は、セロハンフィルムからなる単層フィルムであってもよいし、2枚以上のセロハンフィルムからなる多層のフィルム状であってもよい。
また、セロハンを含まない層、例えば熱可塑性樹脂からなる層を一層以上含む多層のフィルム状であってもよい。但し、その場合、セロハンフィルムが主たる層であることが好ましい。ここで、「主たる層」とは、セロハン系基材(A)を構成する層の中でも最も層厚の大きな層を意味する。
【0024】
セロハン系基材(A)を構成するセロハンフィルムとしては、通常一般に使用されているセロハンフィルムを使用することができる。
セロハン系基材(A)を構成するセロハンフィルムは、普通セロハンでも、防湿セロハンでもよい。
【0025】
セロハン系基材(A)のセロハンフィルムの製造方法の一例として、綿花、パルプ、古紙等から得た繊維質(セルロース)を、水酸化ナトリウムなどのアルカリ存在下、二硫化炭素との反応により、スラリー状のビスコースに調製する。スラリー状になったビスコースを、硫酸、硫酸ナトリウムを含む凝固浴中にホッパー等により放出して製膜することによりセルロースに転化させた後、水洗、脱硫、漂白などを行うことによって、セロハンフィルムとする製造方法を挙げることができる。
このようにセロハンはセルロースに由来するため、生分解性能に優れている。
【0026】
前記防湿セロハンとしては、防湿剤の主体樹脂が塩化ビニル酢酸ビニル共重合体である塩化ビニル系防湿セロハンと同じく主体樹脂が塩化ビニリデンアクリルニトリル共重合体である塩化ビニリデン系防湿セロハンを挙げることができる。
【0027】
セロハン系基材(A)として、無色のセロハンフィルムを用いることができる一方、着色剤を添加した着色したものでもよい。
セロハン系基材(A)を構成するセロハンフィルムは、必要に応じて、滑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料、顔料、紫外線吸収剤、柔軟剤などを含有することもできる。
【0028】
セロハン系基材(A)は、その表面が、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理などの各種前処理が施されたものであってもよい。
【0029】
(セロハン系基材(A)の厚み)
セロハン系基材(A)の厚み(Ta)は、強度及び剛性を高める観点から、10μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましく、中でも20μm以上であることがさらに好ましい。また、屈曲性を高め、吸湿量を抑制する観点から、50μm以下であることが好ましく、45μm以下であることがより好ましく、中でも40μm以下であることがさらに好ましい。
【0030】
(40℃の貯蔵弾性率)
セロハン系基材(A)は、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した40℃の貯蔵弾性率(a)が、2000MPa以上20000MPa以下であることが好ましく、中でも3000MPa以上或いは18000MPa以下であるのが好ましく、その中でも4000MPa以上或いは16000MPa以下、その中でも5000MPa以上或いは14000MPa以下であるのがさらに好ましい。
セロハン系基材(A)の40℃の貯蔵弾性率(a)が、上記範囲であれば、本発明積層フィルムが包装体などとして使用された際、使用環境の温度変化などによりセロハン系基材(A)が吸湿や放湿して膨張や収縮する影響が無機層(C)に及ぶのを抑制できるから、密着性並びにガスバリア性を高めることができる。
【0031】
<樹脂層(B)>
本発明積層フィルムにおいて、樹脂層(B)は、セロハン系基材(A)と無機層(C)の密着性を向上させるために有用である。また、無機層(C)中に生じた応力を緩和し、バリア性を向上させるためにも有用である。
【0032】
(樹脂層(B)の主成分樹脂)
樹脂層(B)は、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂を主成分樹脂として含有するのが好ましい。中でも、ガスバリア性の観点から、熱可塑性樹脂であるポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂(「樹脂層(B)のベース樹脂」とも称する)を主成分樹脂として含む層であるのが好ましい。
【0033】
なお、上記「主成分樹脂」とは、樹脂層(B)に含まれる樹脂成分のうち最も多い質量%を占める樹脂を意味する。
樹脂層(B)を100質量%とする場合、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂すなわち中間層ベース樹脂を、50質量%以上含むことが好ましく、60質量%以上含むことがより好ましく、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上(100質量%を包含する)含むことがさらに好ましい。
【0034】
前記の中でも、樹脂層(B)は、セロハン系基材(A)や無機層(C)との密着性が良好で、耐加水分解性も高いなどの観点から、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を主成分樹脂として含む層であるのが好ましく、アクリル系樹脂を主成分樹脂として含む層であるのがさらに好ましい。
【0035】
[ポリエステル系樹脂]
前記ポリエステル系樹脂とは、ポリエステル樹脂に加えて、変性ポリエステル樹脂を包含する意味である。
【0036】
前記ポリエステル系樹脂は、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を反応させることにより得ることができる樹脂であればよい。また、多価カルボン酸成分及び多価アルコール成分以外の共重合成分を反応させて得られる樹脂であってもよい。
【0037】
前記多価カルボン酸成分は、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸及びオルトフタル酸等を例示することができ、これらのうちの1種でも、2種以上でもよい。
前記多価アルコール成分としては、例えばエチレン-グリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ジエチレン-グリコール、ネオペンチルグリコール、ジプロピレングリコール及び1,6-ヘキサンジオール等を例示することができ、これらのうちの1種でも、2種以上でもよい。
【0038】
前記ポリエステル系樹脂の質量平均分子量は、セロハン系基材(A)と無機層(C)の密着性を向上させ、無機層(C)の応力(寸法変化)を緩和させる観点から、10000~1000000であるのが好ましく、中でも12000以上或いは700000以下、その中でも15000以上或いは500000以下であるのがさらに好ましい。
【0039】
[ウレタン系樹脂]
前記ウレタン系樹脂とは、ウレタン樹脂ばかりか、変性ウレタン樹脂を包含する意味である。
前記ウレタン系樹脂は、例えばポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物とを常法に従って反応させることにより製造される水溶性または水分散性樹脂であればよい。また、ポリヒドロキシ化合物及びポリイソシアネート化合物以外の化合物を反応させて得られる変性ウレタン樹脂でもよい。
【0040】
前記ポリヒドロキシ化合物としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン・プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、テトラメチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリカプロラクトン、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリテトラメチレンセバケート、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、グリセリン等を挙げることができ、これらのうちの1種でも、2種以上でもよい。
前記ポリイソシアネート化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールエタンの付加物などを挙げることができ、これらのうちの1種でも、2種以上でもよい。
【0041】
前記ウレタン系樹脂の質量平均分子量は、セロハン系基材(A)と無機層(C)の密着性を向上させ、無機層(C)の応力(寸法変化)を緩和させる観点から、10000~1000000であるのが好ましく、中でも12000以上或いは700000以下、その中でも15000以上或いは500000以下であるのがさらに好ましい。
【0042】
[アクリル系樹脂]
前記アクリル系樹脂とは、アクリル樹脂のほかに変性アクリル樹脂を包含する意味である。
前記アクリル系樹脂は、アクリル酸やメタクリル酸誘導体、スチレンなどの重合性不飽和単量体を数種類共重合させて得られる樹脂であればよい。
例えば、重合性不飽和単量体を従来公知の重合法を用いて重合して得られたものを使用することができる。
【0043】
前記重合性不飽和単量体としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート及びステアリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを挙げることができ、これらのうちの1種でも、2種以上でもよい。
【0044】
また、アクリル樹脂を形成した後に架橋性化合物と架橋させる観点から、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート及びフタル酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート等水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーや、アミノ基及びカルボキシル基等他の架橋性官能基を有する(メタ)アクリルモノマー並びに(メタ)アクリル酸等の酸性官能基を有する(メタ)アクリルモノマー等を挙げることができる。
前記アクリル系樹脂の一例として、アクリル酸エステルとビニル化合物などを共重合したアクリルポリオールを挙げることができる。
【0045】
前記アクリル系樹脂の質量平均分子量は、セロハン系基材(A)と無機層(C)の密着性を向上させ、無機層(C)の応力(寸法変化)を緩和させる観点から、10000~1000000であるのが好ましく、中でも12000以上或いは700000以下、その中でも15000以上或いは500000以下であるのがさらに好ましい。
【0046】
(硬化剤)
樹脂層(B)は、前記ベース樹脂のほか、イソシアネート系化合物などの硬化剤を含有してもよい。
【0047】
イソシアネート系化合物は硬化剤として機能するため、樹脂層(B)がイソシアネート系化合物を含むことで、樹脂層(B)中に架橋構造を導入することができる。さらに、樹脂層(B)に適度な剛性と柔軟性を付与することができ、無機層(C)に残留する応力を緩和させることで無機層(C)のガスバリア性を高めることができ、セロハン系基材(A)と無機層(C)の密着性を向上させ易くなる。
【0048】
イソシアネート系化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートや、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート及びナフタレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート等を挙げることができる。ガスバリア性や、セロハン系基材(A)及び無機層(C)との密着性の点から、イソシアネート基が2つ以上のポリイソシアネートが好ましく、より好ましくはイソシアネート基が3つ以上のポリイソシアネートである。
【0049】
イソシアネート系化合物の含有量を調整することにより、樹脂層(B)に適度な架橋を導入することができ、樹脂層(B)の硬さ及び柔らかさを調整することができ、応力緩和性及び密着性などを調整することができる。かかる観点から、樹脂層(B)におけるイソシアネート系化合物の含有量は、前記ベース樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上であるのが好ましく、中でも0.5質量部以上、その中でも0.8質量部以上、その中でも1.0質量部以上であるのがさらに好ましい。他方、400質量部以下であるのが好ましく、中でも200質量部以下、その中でも150質量部以下、その中でも100質量部以下であるのがさらに好ましい。
【0050】
<樹脂層(B)の特に好ましい態様>
樹脂層(B)は、ウレタン結合を有する樹脂を主成分樹脂として含むことが特に好ましい。
ここで、上記「主成分樹脂」とは、樹脂層(B)に含まれる樹脂成分のうち最も多い質量%を占める樹脂を意味する。樹脂層(B)を100質量%とする場合、ウレタン結合を有する樹脂すなわち中間層ベース樹脂を、50質量%以上含むことが好ましく、60質量%以上含むことがより好ましく、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上(100質量%を包含する)含むことがさらに好ましい。
【0051】
前記ウレタン結合を有する樹脂は、例えば水酸基を含有する化合物とイソシアネート基を含有する化合物との反応によって得ることができる。
【0052】
樹脂層(B)に、ウレタン結合を有する樹脂を含有せしめる方法の具体的態様としては、以下の(i)~(iv)の態様を挙げることができる。
(i)水酸基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物とを含有する熱硬化性組成物を、セロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥、加熱する態様
(ii)水酸基及びウレタン結合を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物とを含有する熱硬化性組成物を、セロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥、加熱する態様
(iii)ウレタン結合を有する樹脂を含有する組成物を、セロハン系基材(A)上に塗布、乾燥する態様
(iv)上記(i)~(iii)の二以上を組み合わせた態様
【0053】
上記熱硬化性組成物は、熱などのエネルギーを与えることによって、水酸基を有する化合物または水酸基及びウレタン結合を有する化合物の水酸基と、イソシアネート基を有する化合物のイソシアネート基とがウレタン結合を生起して、分子内にウレタン結合を有する樹脂を生成する。
【0054】
[水酸基を有する化合物]
上記(i)の態様に用いられる水酸基を有する化合物としては、例えばアクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリカーボネートポリオールなどを挙げることができる。これらは、1種類のみを用いても、2種類以上を用いてもよい。
【0055】
上記アクリルポリオールは、例えば(メタ)アクリル系モノマーと水酸基含有(メタ)アクリル系モノマーとを共重合させて得ることができる。ここで、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」と「メタクリル」との総称である。また、以下の説明において、「・・・(メタ)アクリレート」とは、「・・・アクリレート」と「・・・メタクリレート」との総称である。
【0056】
上記ポリエーテルポリオールとしては、例えばポリエチレングリコールあるいはトリオール、ポリプロピレングリコールあるいはトリオール、ポリブチレングリコールあるいはトリオール、ポリテトラメチレングリコールあるいはトリオール、さらには、これら炭素数の異なるオキシアルキレン化合物の付加重合体やブロック共重合体等を挙げることができる。
【0057】
上記ポリエステルポリオールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール、カプロラクトンジオール等の脂肪族グリコールと、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、スベリン酸、アゼライン酸、1,10-デカメチレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族二塩基酸とを必須原料成分として反応させた脂肪族ポリエステルポリオールや、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族グリコールと、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族二塩基酸とを必須原料成分として反応させた芳香族ポリエステルポリオールなどを挙げることができる。
【0058】
上記ポリオレフィン系ポリオールとしては、例えばブタジエンやイソプレンなどの炭素数4から12のジオレフィン類の重合体および共重合体、炭素数4から12のジオレフィンと炭素数2から22のα-オレフィン類の共重合体のうち、水酸基を含有している化合物などを挙げることができる。
【0059】
上記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば炭酸ジアルキルと1,6-ヘキサンジオールのみを用いて得たポリカーボネートポリオールや、より結晶性が低い点で、ジオールとして、1,6-ヘキサンジオールと、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオールまたは1,4-シクロヘキサンジメタノールとを共重合させて得られるポリカーボネートポリオールなどを挙げることができる。
【0060】
[イソシアネート基を有する化合物]
上記(i)(ii)の態様に用いられるイソシアネート基を有する化合物としては、例えば分子内に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物を挙げることができる。
【0061】
上記ポリイソシアネート化合物としては、例えばトリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、シクロヘキサンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、ウンデカントリイソシアネート、ヘキサメチレントリイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート及びこれらイソシアネート化合物の重合体、誘導体、変性体、水素添加体などを挙げることができる。
【0062】
上記(i)の態様において、水酸基を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物との含有比率は、水酸基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物を含有する熱硬化性組成物の高温度領域での貯蔵弾性率を向上させる観点から、水酸基を有する化合物100質量部に対して、イソシアネート基を有する化合物を1質量部以上含有させるのが好ましく、中でも2質量部以上、その中でも3質量部以上含有させるのがさらに好ましい。他方、前記熱硬化性組成物のタック性を抑制する観点から、水酸基を有する化合物100質量部に対して、イソシアネート基を有する化合物を500質量部以下の割合で含有させるのが好ましく、中でも400質量部以下、その中でも300質量部以下の割合で含有させるのがさらに好ましい。
【0063】
[水酸基及びウレタン結合を有する化合物]
上記(ii)の態様に用いられる、水酸基及びウレタン結合を有する化合物としては、例えばウレタンポリオール、ウレタン変性(メタ)アクリルポリオール、ウレタン変性ポリエステルポリオール、ウレタン変性ポリエーテルポリオール、ウレタン変性ポリオレフィン系ポリオール、ウレタン変性ポリカーボネートポリオールなどを挙げることができる。ここで、「ウレタン変性(メタ)アクリルポリオール」とは、「ウレタン変性アクリルポリオール」と「ウレタン変性メタクリルポリオール」との総称である。
【0064】
上記ウレタンポリオールは、例えばポリイソシアネート化合物と1分子中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物とを、水酸基がイソシアネート基に対して過剰となるような比率で反応させて得られる。その際に使用されるポリイソシアネート化合物としては、前述したポリイソシアネート化合物を挙げることができる。また、1分子中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物としては、例えば多価アルコール類、ポリエステルジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリカーボネートジオール等を挙げることができる。
【0065】
上記ウレタン変性(メタ)アクリルポリオールとしては、前述のアクリルポリオールを前述のポリイソシアネートで変性したものを挙げることができる。
【0066】
上記ウレタン変性ポリエーテルポリオールとしては、例えば前述のポリエーテルポリオールを前述のポリイソシアネート化合物で変性したものを挙げることができる。
【0067】
上記ウレタン変性ポリオレフィン系ポリオールとしては、例えば前述のポリオレフィン系ポリオールを前述ポリイソシアネート化合物で変性したものを挙げることができる。
【0068】
ウレタン変性ポリカーボネートポリオールとしては、例えば前述のポリカーボネートポリオールを前述のポリイソシアネート化合物で変性したものを挙げることができる。
【0069】
上記(ii)の態様において、水酸基及びウレタン結合を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物との含有比率は、水酸基及びウレタン結合を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物を含有する熱硬化性組成物の高温度領域での貯蔵弾性率を向上させる観点から、水酸基及びウレタン結合を有する化合物100質量部に対して、イソシアネート基を有する化合物を1質量部以上含有させるのが好ましく、中でも2質量部以上、その中でも3質量部以上含有させるのがさらに好ましい。他方、前記熱硬化性組成物のタック性を抑制する観点から、水酸基及びウレタン結合を有する化合物100質量部に対して、イソシアネート基を有する化合物を500質量部以下の割合で含有させるのが好ましく、中でも400質量部以下、その中でも300質量部以下の割合で含有させるのがさらに好ましい。
【0070】
[ウレタン結合を有する樹脂]
上記(iii)の態様に用いられるウレタン結合を有する樹脂としては、ウレタン樹脂、ウレタン変性(メタ)アクリル樹脂を挙げることができる。
【0071】
(40℃の貯蔵弾性率)
樹脂層(B)は、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した40℃の貯蔵弾性率(b)が、100MPa以上5000MPa以下であることが好ましく、中でも150MPa以上或いは5000MPa以下であるのがより好ましく、その中でも200MPa以上或いは4000MPa以下、その中でも500MPa以上或いは3000MPa以下であるのがさらに好ましい。
【0072】
樹脂層(B)の貯蔵弾性率(b)が、上記範囲であれば、例えばセロハン系基材(A)が吸湿した際の寸法変化を緩和することができ、その影響が無機層(C)に及ぶのを抑制することができるから、密着性並びにガスバリア性を高めることができる。
なお、樹脂層(B)の貯蔵弾性率(b)を調整するためには、例えば、樹脂層(B)におけるベース樹脂の種類を変化させたり、硬化剤の配合量を調整したりする方法を挙げることができる。但し、この方法に限定するものではない。
【0073】
[比率(b)/(a)]
JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)と、前記セロハン系基材(A)の40℃の貯蔵弾性率(a)との比率(b)/(a)が、0.01以上0.5以下であることが好ましい。中でも0.02以上或いは0.3以下であるのがより好ましく、その中でも0.03以上或いは0.2以下であるのがさらに好ましい。
【0074】
樹脂層(B)の貯蔵弾性率(b)と、セロハン系基材(A)の貯蔵弾性率(a)の比率(b)/(a)が、上記範囲であれば、積層フィルムとしたときに良好なバリア性が得られる。
セロハン系基材(A)は吸湿性があるため、高湿度下では、セロハン系基材(A)が吸湿膨張して寸法変化が生じやすく、無機蒸着層(B)にクラック等が発生し、バリア性が低下しやすくなる。そのため、セロハン系基材(A)と無機層(C)の間に樹脂層(B)を設け、さらに、上記範囲の貯蔵弾性率の比率とすることにより、セロハン系基材(A)の寸法変化の影響を緩和して無機層(C)におけるクラックの発生を抑制することができ、その結果、本発明積層フィルムのバリア性を向上させることができる。
【0075】
(厚み)
樹脂層(B)の厚み(Tb)は、ガスバリア性の観点、並びに、フィルムロール状のセロハン系基材(A)に樹脂層(B)を積層した後、フィルムロール状に巻き取る際などハンドリング性の観点から、0.01μm以上5μm以下であることが好ましく、中でも0.015μm以上或いは4μm以下、その中でも0.02μm以上或いは3μm以下であるのがより好ましい。
【0076】
また、ガスバリア性の観点、並びに、セロハン系基材(A)に樹脂層(B)を積層した際の基材の反り(カール)を抑制する観点から、前記樹脂層(B)の厚みを(Tb)、前記セロハン系基材(A)の厚みを(Ta)としたときに、厚み比(Tb)/(Ta)は0.001以上0.2以下であるのが好ましく、中でも0.0012以上或いは0.15以下であるのがより好ましく、その中でも0.015以上或いは0.1以下であるのがさらに好ましい。
【0077】
また、樹脂層(B)の厚み(Tb)は、ガスバリア性や光学特性の観点から、無機層(C)の厚み(Tc)の50~15000%であるのが好ましく、中でも100%以上或いは10000%以下、その中でも200%以上或いは5000%以下であるのがさらに好ましい。
【0078】
(樹脂層(B)の形成方法)
樹脂層(B)を形成する方法としては、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂と、必要に応じて硬化剤、さらに必要に応じて「その他所定材料」とを混合して樹脂組成物を調製し、該樹脂組成物をセロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥させると共に、必要に応じて硬化させることで樹脂層(B)を形成することができる。
【0079】
また、樹脂層(B)は、以下の(i)~(iv)の態様により形成することができる。
(i)水酸基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物と、必要に応じて「その他所定材料」とを混合して熱硬化性組成物を調製し、当該熱硬化性組成物をセロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥、加熱する態様
(ii)水酸基及びウレタン結合を有する化合物と、イソシアネート基を有する化合物と、必要に応じて「その他所定材料」とを混合して熱硬化性組成物を調製し、当該熱硬化性組成物をセロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥、加熱する態様
(iii)ウレタン結合を有する樹脂と、必要に応じて「その他所定材料」とを混合して熱硬化性組成物を調製し、当該熱硬化性組成物をセロハン系基材(A)上に塗布し、乾燥する態様
(iv)上記(i)~(iii)の二以上を組み合わせた態様
【0080】
前記の「その他所定材料」としては、例えば光重合開始剤、架橋剤、粒子、架橋触媒、カルボジイミド化合物、界面活性剤や、ポリアルキレンオキシド、ジアルキルアミノアルコールの四級アンモニウム塩、ヒドロキシアルキルスルホン酸塩などの親水性モノマーなどを挙げることができる。
【0081】
上記樹脂組成物及び上記熱加工性組成物は、溶媒に混合してコート液とするのが好ましい。但し、これに限定するものではない。
【0082】
前記溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、アセトン等のケトン系溶媒;ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエーテル系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸アミル、酢酸プロピル、乳酸エチル、乳酸メチル、乳酸ブチル等のエステル系溶媒;トルエン、キシレン、ソルベントナフサ、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の炭化水素系溶媒等の有機溶媒を例示することができる。これらの有機溶媒は単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
【0083】
また、樹脂層(B)を形成するための組成物は、溶剤として水を含有してもよく、有機溶剤と水の混合物を溶剤として使用してもよい。該組成物が溶剤を含有することで、固形成分が溶剤により希釈されることで塗布性が良好となる。
溶剤は、例えば、固形分濃度が0.1~50質量%程度になるように、前記組成物に配合するとよい。
【0084】
上記樹脂組成物又は上記熱加工性組成物をセロハン系基材(A)上に塗布する方法としては、例えば上記樹脂組成物又は上記熱加工性組成物をセロハン系基材(A)上にウェットコーティング法により塗布すればよい。
かかるウェットコーティング法としては、例えばリバースコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、ダイコート法、スピンコート法、エクストルージョンコート法、カーテンコート法等を挙げることができる。
【0085】
塗布後は、60~200℃程度の温度での熱風乾燥、熱ロール乾燥等の加熱乾燥や、赤外線乾燥等の公知の乾燥方法を用いて溶媒を蒸発させるのが好ましい。但し、このような乾燥方法に限定するものではない。
【0086】
次いで、必要に応じて、硬化させるのが好ましい。
硬化方法は、紫外線などを照射する光硬化、加熱する熱硬化のいずれでもよい。例えば、イソシアネート系化合物を配合した場合には加熱して熱硬化するのが好ましい。
上記樹脂組成物又は上記熱加工性組成物を熱硬化させる際の条件(加熱温度、時間)としては、例えば加熱温度は50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が特に好ましい。上限は200℃程度である。加熱時間は0.5~120秒が好ましく、1~90秒がより好ましく、2~60秒が特に好ましい。
【0087】
<無機層(C)>
本発明積層フィルムは、無機層(C)を備えることで、水蒸気、酸素ガス等のガスの透過を抑制し、ガスバリア性を本発明積層フィルムに付与することができる。
【0088】
無機層(C)は、無機物、特に無機酸化物、無機窒化物、無機酸化窒化物などを主材として含有する層であるのが好ましい。
該「主材」とは、無機層(C)の50質量%以上、中でも70質量%以上、中でも80質量%以上、中でも90質量%以上(100質量%を含む)を占める材料という意味である。
【0089】
無機層(C)を構成する主材としての無機物としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化炭化珪素、酸化炭化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム及び酸化炭化アルミニウムから選ばれる少なくとも1種または2種以上の無機化合物を挙げることができる。
これらの中でも、酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムからなる群から選ばれる1種以上の無機材料を主材として含むことが好ましい。
【0090】
無機層(C)としては、例えば物理的気相蒸着(PVD)法により形成されたPVD無機層、プラズマアシスト蒸着法により形成されたプラズマアシスト蒸着無機層、化学蒸着(CVD)法により形成されたCVD無機層、無機粒子を有機ポリマーに分散させて塗布する方法により形成されたコート無機層などであるのが好ましい。
【0091】
無機層(C)を100質量%とする場合、前記無機物が70質量%以上を占めるのがより好ましく、中でも80質量%以上、その中でも90質量%以上を占めることがさらに好ましい。
【0092】
無機層(C)にアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンを含有させて、ガスバリア性を向上させてもよい。
【0093】
無機層(C)は、無機物以外に有機物を含んでもよい。
無機物に有機物を混合して無機層(C)を形成することにより、無機層(C)を比較的柔軟な層とすることができる。このような柔軟な層を設けることにより、ガスバリア性をさらに高めることができる場合がある。すなわち、セロハン系基材(A)の表面に粗大突起部などがある場合、これが起点となって、無機層(C)表面に、ピンホールと呼ばれる微小な欠陥が生じたり、加熱蒸着時に原料が塊となって飛来し付着して、無機層(C)表面に微小な欠陥が生じたりすることがあり、この欠陥による空隙をガスが通過することによってガスバリア性が低下することがある。このような場合には、柔軟な層を設けることにより、ガスバリア性を維持することができる。
当該有機物としては、例えばポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、PVAなどの有機物のほか、有機系フィラーなどを挙げることができる。
【0094】
(無機層(C)の層構成)
無機層(C)は、単層構成であっても、2層以上の複層構成であってもよい。
例えば、2層以上の複層構成の一例として、そのうちの一層を無機物、例えば無機酸化物のみからなる無機層(C)とし、他の一層を、無機酸化物と有機物とを含有する層とする例を挙げることができる。
無機酸化物と有機物とを含有する層は、上述のように柔軟な層とすることができるから、この層を積層することで、前記欠陥を埋めることができ、ガスバリア性を高めることができる場合がある。
なお、ここで言う「柔軟な層」とは、例えばフレキシブル用途など、屈曲性が必要な用途に対応できるように、無機層(C)の応力を緩和する層の意味を包含するものである。
【0095】
(厚み)
無機層(C)の厚み(Tc)は、所望するガスバリア性を確保しつつ、透明性を維持するなどの観点から、5nm以上200nm以下であることが好ましく、中でも10nm以上或いは150nm以下であることがより好ましく、その中でも15nm以上或いは100nm以下であることがさらに好ましい。無機層(C)が複数の場合は、それらの合計厚である。
無機層の層厚(Tc)は、積層フィルムの断面超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡などで観察することで測定できる。
【0096】
(無機層(C)の形成方法)
無機層(C)の形成(成膜)方法としては、例えば、真空加熱蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相蒸着(PVD)法、化学気相蒸着(CVD)法などの公知の方法を用いることができる。PVD法、CVD法に、プラズマアシストを組み合わせてもよい。無機層が複数層の場合は、複数の無機層成膜法を用いてもよい。
ガスバリア性の点ではPVD法が好ましく、例えば、SiOx(1.0<x≦2.0)で表される酸化珪素からなる無機層を形成することが好ましい。SiOxのxの値が小さいとガスバリア性が高まり、xの値が大きいと無色透明性が良好となり、両者のバランスの点で、1.5≦x≦2.0が好ましい。
SiOxの組成の制御は、使用する原料の配合組成、反応ガス種、真空度、蒸着速度により調整可能であり、SiOxの組成は、X線光電子分光法(XPS)等により分析できる。
【0097】
PVD法にプラズマアシストを組み合わせる場合は、真空蒸着中に、プラズマにより蒸着物質をイオン化ながら蒸着する、或いは別に設けたイオン源から気体イオンを照射するのがよい。プラズマアシストによって、無機層内に酸素原子を効率的に取り込むことができるので、無機層のガスバリア性を低下させずに透明性を向上させることができる。また、プラズマアシストにより蒸着物質にエネルギーを付与できるため、緻密な無機層を形成できる。また、プラズマ中の励起種は反応性に富むため、酸素、窒素、アセチレン等のガス導入による蒸発物質の酸化、窒化、炭化等を容易に制御できる。
従って、SiOx、AlOx等の無機酸化物の場合、PVD法のみで得た無機層に比べ、プラズマアシストを組み合わせると、xの値が同じでも緻密な膜構造となりガスバリア性を向上させることができる。
【0098】
<本発明積層フィルムの物性)
上記構成を備えた本発明積層フィルムは、次のような物性を有することができる。
【0099】
(水蒸気バリア性)
本発明積層フィルムは、JIS K7129-5(2016)に準じて測定される、温度40℃相対湿度90%における水蒸気透過率(WVTR)が、3.0g/m2/day以下であることが好ましく、2.5g/m2/day以下がより好ましく、2.0g/m2/day以下がさらに好ましく、1.5g/m2/day以下が特に好ましく、1.0g/m2/day以下が最も好ましい。
【0100】
(酸素バリア性)
本発明積層フィルムは、JIS K7126-2(2006)に準じて測定される、25℃相対湿度80%の条件下での酸素透過率(OTR)が2.0cc/m2/day/atm以下であるのが好ましく、1.7cc/m2/day/atm以下がより好ましく、1.0cc/m2/day/atm以下がさらに好ましく、0.5cc/m2/day/atm以下が特に好ましい。
【0101】
<表面樹脂層(D)>
本発明積層フィルムは、さらに無機層(C)の保護やガスバリア性向上を目的として、無機層(C)の表面に表面樹脂層(D)を設けてもよい。表面樹脂層(D)を設けることにより、本発明積層フィルムの水蒸気バリア性及び酸素バリア性をさらに高めることができる。
【0102】
表面樹脂層(D)の主成分樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレンビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂などの樹脂、エチレンイミン、イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、アルコキシシランなどを挙げることができる。
なお、上記「主成分樹脂」とは、表面樹脂層(D)に含まれる樹脂成分のうち最も多い質量%を占める樹脂を意味し、表面樹脂層(D)に含まれる樹脂成分の合計質量を100質量%したとき、その樹脂が占める質量割合が50質量%以上である場合、60質量%以上である場合、70質量%以上である場合、80質量%以上である場合、90質量%以上である場合、100質量%である場合を想定することができる。
【0103】
(厚み)
表面樹脂層(D)の厚みは、特に制限は無いが、10~1000nmが好ましく、中でも50nm以上或いは500nm以下であるのがより好ましい。
【0104】
(表面樹脂層(D)の形成方法)
表面樹脂層(D)の形成は、グラビアコート、グラビアリバースコート、キスリバースグラビアコート、スピンコート、バーコート、ダイコート等の公知の塗布方法を用いることができる。
乾燥方法は、例えば、熱風乾燥、輻射熱乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射など熱をかける方法を1種類あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
【0105】
<本発明積層フィルムの利用>
本発明積層フィルムは、そのまま使用して、包装用フィルムや包装体とすることもできる。但し、他のフィルムと積層するなどして使用してもよい。
当該「他のフィルム」としては、例えば、ポリオレフィン系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、アクリル系フィルム等を挙げることができ、ドライラミネート等の公知の方法で積層して使用してもよい。
【0106】
<本発明包装体>
本発明積層フィルムから包装体(「本発明包装体」と称する)を形成する場合、密閉するため本発明積層フィルムにシール性を付与することが有用である。例えば、本発明積層フィルムの基材(A)側及び無機層(C)側のうちの何れかの側面に、ポリオレフィン系フィルムを積層してシール性を付与することができる。
【0107】
本発明包装体の形態は、特に制限はない。例えば、袋体、チューブ、蓋材、底材などを挙げることができ、食品、医薬医療品、電子部品、工業部品などを収容する包装に用いることができ、水蒸気や酸素ガス等の透過を抑制できるので、収容物の腐食腐敗を防ぎ長期間保管を可能とする。
【0108】
<<語句の説明>>
本発明において「樹脂」とは、ポリマー、すなわち、重合体(共重合体を含む)の意味である。
また、本発明において、「フィルム」とは、厚いシートから薄いフィルムまでを包括した意を有する。
また、「X~Y」(X、Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意とともに、「好ましくはXより大きい」および「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。
さらにまた、「X以上」(Xは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。
【実施例0109】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。但し、本発明はこれに限られるものではない。
【0110】
(セロハン系基材(A))
・セロハン系基材(A):レンゴー株式会社製「白山セロファン#300(厚み20μm)」、40℃の貯蔵弾性率(JIS K7244-4(1999)、1Hz)10200MPa
【0111】
(樹脂層(B)原料)
・コート液-1:硬化剤としてのイソシアネート化合物(東ソー社製「コロネートHX」)と、アクリルポリオール(大成ファインケミカル社製「アクリット 6AN―3000」、質量平均分子量55000)とを1:10質量比で配合し、樹脂層(B)に使用するコート液-1を得た。
・コート液-2:硬化剤としてのイソシアネート化合物(東ソー社製「コロネートHX」)と、アクリルポリオール(大成ファインケミカル社製「アクリット 6BF―400」、質量平均分子量45000)とを1:10質量比で配合し、樹脂層(B)に使用するコート液-2を得た。
・コート液-3:PVDCラテックス分散液(旭化成社製「サランラテックスL574A」)
【0112】
(無機層(C)原料)
無機層(C)の原料には、SiOx(キャノンオプトロン株式会社製)を用いた。
【0113】
<実施例1>
厚み20μmのセロハン系基材の片面にコロナ処理を行い、コロナ処理面の濡れ指数を40以上とした。該コロナ処理面に、樹脂層(B)のコート液-1をバーコート法で塗布し、80℃で1分間乾燥させて、乾燥後厚み0.03μmの樹脂層(B)を形成した。次に、真空加熱蒸着装置を使用して、真空度2×10-3Paの条件下で酸化珪素SiOx(x=1.5)からなる30nm厚の無機層(C)を形成して積層フィルム(サンプルフィルム)を得た。
【0114】
<実施例2>
実施例1において、樹脂層(B)の乾燥後厚みを1μmとした以外は実施例1と同様にして積層フィルム(サンプルフィルム)を得た。
【0115】
<実施例3>
実施例2において、コート液-1の代わりにコート液-2を用いた以外は実施例2と同様にして積層フィルム(サンプルフィルム)を得た。
【0116】
<比較例1>
比較例1のサンプルフィルムとして厚み20μmのセロハン系基材を用いて、これをフィルム(サンプルフィルム)とした。
【0117】
<比較例2>
実施例1において、樹脂層(B)を形成せずに、セロハン系基材のコロナ処理面に無機層(C)を形成した以外は、実施例1と同様にして積層フィルム(サンプルフィルム)を得た。
【0118】
<比較例3>
実施例2において、コート液-1の代わりにコート液-3を用いた以外は実施例2と同様にして積層フィルム(サンプルフィルム)を得た。
【0119】
<評価>
実施例、比較例で得られたサンプルフィルムについて、以下の評価を行い、結果を表1に示した。
【0120】
(樹脂層(B)の厚み)
無機層(C)を形成する前の樹脂層(B)の表面をRuO4で染色し、エポキシ樹脂中に包埋した。その後、超薄切片法により作成した切片を再度RuO4染色し、樹脂層(B)断面をTEM(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製「H-7650」、加速電圧100kV)を用いて、樹脂層(B)の厚みを測定した。
【0121】
(無機層(C)の厚み)
無機層(C)の厚みの測定は、蛍光X線を用いて行った。この方法は、原子にX線を照射すると、その原子特有の蛍光X線を放射する現象を利用した方法で、放射される蛍光X線強度を測定することにより原子の数(量)を知ることができる。具体的には、市販の二軸延伸ポリステルフィルム(12μm)上に既知の2種の厚みの薄膜を形成し、それぞれについて放射される特定の蛍光X線強度を測定し、この情報より検量線を作成した。そして、測定試料について同様に蛍光X線強度を測定し、前記検量線からその膜厚を測定した。
【0122】
(セロハン基材(A)の貯蔵弾性率)
実施例及び比較例で使用したセロハン系基材の貯蔵弾性率は、JIS K7244-1(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、アイティー計測制御社製の動的粘弾性測定装置「DVA-200」を用いて、周波数1Hz、昇温速度3℃/分、測定温度-50~200℃の条件で粘弾性測定を行い、40℃における貯蔵弾性率(a)を求めた。
【0123】
(樹脂層(B)の貯蔵弾性率)
実施例及び比較例で使用したコート液-1~コート液-3を、バーコート法でセロハン系基材(A)上に塗布し、80℃で乾燥させて、乾燥後厚み200μmの樹脂層(B)からなるシートを形成した。
前記シートを、基材と同様の方法及び条件で貯蔵弾性率を測定し、40℃における貯蔵弾性率(b)を求めた。
【0124】
(水蒸気バリア性:水蒸気透過率)
JIS K7129-5(2016)に準じて、水蒸気透過率測定装置(Technolox社製DELTAPERM)を用い、実施例・比較例で得られたサンプルフィルムについて、40℃相対湿度90%の条件下で水蒸気透過率(WVTR、単位:g/m2/day)を測定することにより評価した。
【0125】
(酸素バリア性:酸素透過率)
JIS K7126-2(2006)に準じ、酸素透過率測定装置(MOCON社製OX-TRAN2/21型)を用い、実施例・比較例で得られたサンプルフィルムについて、25℃相対湿度80%の条件下で酸素透過率(OTR、単位:cc/m2/day/atm)を測定することにより評価した。
【0126】
(セロハン系基材(A)及び樹脂層(B)と無機層(C)との層間強度:剥離強度)
厚さ60μmの未延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡績(株)製「P1146」)の表面に、ウレタン系接着剤(東洋モートン(株)製AD900とCAT-RT85を10:1.5の割合で配合したもの)を塗布、乾燥し、厚さ約3μmの接着剤層を形成した。この接着剤層と実施例・比較例で得られたサンプルフィルムの無機層(C)側を貼り合わせて測定サンプルを作成した。
この測定サンプルを幅15mmの短冊状に切り出し、一方の端部の未延伸ポリプロピレンフィルを一部剥がし、サンプルフィルムと未延伸ポリプロピレンフィルムとを引張試験機(オリエンテック製STA-1150)のチャックに取り付けて、試験速度300mm/min、剥離角度180度の条件で剥離させ、剥離強度(単位:g/15mm)を測定した。
【0127】
【0128】
(考察)
上記実施例・比較例の結果、並びに、これまで本発明者が行ってきた試験結果から、セロハン系基材(A)の表裏一側に、樹脂層(B)、無機層(C)が順次積層してなる構成を備えた積層フィルムにおいて、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)を所定範囲に調整することで、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を高めることができると共に、基材(A)とバリア層すなわち無機層(C)との剥離強度を高めることができることが分かった。
具体的には、JIS K7244-4(1999)に準拠した動的粘弾性測定において、振動周波数1Hzで測定した、前記樹脂層(B)の40℃の貯蔵弾性率(b)を100MPa以上5000MPa以下に調整することで、酸素バリア性及び水蒸気バリア性を高めることができると共に、基材(A)とバリア層すなわち無機層(C)との剥離強度を高めることができることが分かった。
【0129】
実施例1~3においては、加熱されることにより、樹脂層(B)に含まれる硬化剤としてのイソシアネート化合物のイソシアネート基と、アクリルポリオールの水酸基とがウレタン結合を生起して、分子内にウレタン結合を有する樹脂が生成していると考えられる。このように、樹脂層(B)が分子内にウレタン結合を有する樹脂を含有することにより、適度な剛性と柔軟性を調整することができ、無機層(C)との密着性と、応力(寸法変化)を緩和させやすくなると推察される。
【0130】
なお、上記実施例中では、樹脂層(B)のベース樹脂はアクリル系樹脂であるが、40℃の貯蔵弾性率が所定範囲である熱可塑性樹脂であれば、無機層(C)の応力(寸法変化)を緩和させることができ、また樹脂構造中に極性基が含まれればセロハン系基材との密着性も良好になると考えられるから、ウレタン系樹脂やポリエステル系樹脂でも、アクリル系樹脂と同様の効果を得られるものと推察される。