JP7593633B2 - Aqueous dispersions, laminates, gas barrier agents, gas barrier films, coating agents, coating films, adhesives, and heat sealants - Google Patents
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Description
本発明は、水性分散物、積層体、ガスバリア剤、ガスバリア膜、コーティング剤、コーティング膜、接着剤、及びヒートシール剤に関する。 The present invention relates to an aqueous dispersion, a laminate, a gas barrier agent, a gas barrier film, a coating agent, a coating film, an adhesive, and a heat sealant.
工業用粘土は増粘剤、粘結剤、レオロジー改質剤、無機バインダー、土木泥水、止水材、化粧品原料等、様々な分野で利用されている。
工業用粘土の一種としてスメクタイトが知られている。スメクタイトの一般的な結晶構造は、ケイ酸のネットワークが広がるケイ酸四面体シートがアルミナ八面体シートを挟んで存在する、2:1層構造の単位結晶層からなる。多くの場合、この結晶層中においてアルミナ八面体シートの中心原子であるアルミニウムの一部がマグネシウムに置換され、これにより結晶層は負に帯電し、この負電荷を中和する形で層間には陽イオンが取り込まれている。また、この陽イオンはイオン交換が可能であるため、スメクタイトは陽イオン交換性を示す。イオン交換可能な陽イオン量は陽イオン交換容量(CEC)と呼ばれ、スメクタイトの特性を示す指標の一つとなっている。
Industrial clays are used in a wide range of fields, including as thickeners, binders, rheology modifiers, inorganic binders, civil engineering muds, waterproofing materials, and cosmetic ingredients.
Smectite is known as a type of industrial clay. The general crystal structure of smectite consists of a 2:1 layer structure of unit crystal layers, in which alumina octahedron sheets are sandwiched between silicic acid tetrahedron sheets, in which a silicic acid network spreads. In many cases, part of the aluminum, which is the central atom of the alumina octahedron sheet, is replaced by magnesium in this crystal layer, which makes the crystal layer negatively charged, and cations are incorporated between the layers to neutralize this negative charge. In addition, since these cations can be exchanged, smectite exhibits cation exchangeability. The amount of exchangeable cations is called the cation exchange capacity (CEC) and is one of the indicators of smectite's properties.
スメクタイトを加熱処理に付すると、脱水に伴い層間の陽イオン(プロトン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、セシウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等)が固定化されることが知られている。陽イオンが固定化されると、水に対する分散安定性、増粘性、膨潤性、陽イオン交換性といったスメクタイトの基本的な特性が低下する。なかでもリチウムイオンは、200℃程度あるいはそれ以上の温度をかけることにより強固に固定化される。従って、層間にリチウムイオンを一定量以上含むスメクタイトは、上記加熱処理によって陽イオン交換性が大幅に低下し、水を加えても元の状態に戻らず水分散性が顕著に低下する。上記加熱処理によるリチウムイオンの固定化は、層間に存在するリチウムイオンがスメクタイト結晶の八面体シートの空席に移動することで生じると考えられている。この現象はHofmann-Klemen効果と呼ばれ、層電荷密度をコントロールするために利用されている(例えば、非特許文献1参照)。リチウムイオンが固定化されたリチウム型スメクタイト(リチウム固定型スメクタイト)は水との親和性が格段に低く、むしろ撥水性を示すことから、高耐水性を示す耐水膜の形成材料として応用が検討されている。 It is known that when smectite is subjected to a heat treatment, the interlayer cations (protons, sodium ions, potassium ions, lithium ions, cesium ions, ammonium ions, calcium ions, magnesium ions, etc.) are fixed as a result of dehydration. When the cations are fixed, the basic properties of the smectite, such as dispersion stability in water, viscosity, swelling, and cation exchangeability, decrease. In particular, lithium ions are firmly fixed by applying a temperature of about 200°C or higher. Therefore, smectite containing a certain amount or more of lithium ions between the layers has a significant decrease in cation exchangeability due to the above heat treatment, and does not return to its original state even when water is added, resulting in a significant decrease in water dispersibility. It is believed that the fixation of lithium ions by the above heat treatment occurs when lithium ions present between the layers move to vacant sites in the octahedral sheets of the smectite crystal. This phenomenon is called the Hofmann-Klemen effect and is used to control the layer charge density (see, for example, Non-Patent Document 1). Lithium smectite, in which lithium ions are fixed (lithium fixed smectite), has a significantly lower affinity for water and is actually water repellent, so its use as a material for forming highly water-resistant films is being considered.
リチウム固定型スメクタイトは水分散性が著しく低いため、その水性分散物(スラリー)を用いて粘土膜を形成することが困難である。他方、リチウム固定型スメクタイトの水分散性を高めることができれば、当該リチウム固定型スメクタイトのスラリーの調製が可能となり、このスラリーを塗布し、乾燥するだけで、耐水性に優れた粘土膜の形成が可能になる。そして実際に、リチウム固定型スメクタイトの水分散性を高める技術がいくつか報告されている。
例えば特許文献1には、陽イオン交換容量が50meq/100g以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを各特定量配合してなるスラリーが、リチウム固定型モンモリロナイトの分散安定性に優れることが記載されている。また特許文献2には、陽イオン交換容量が50meq/100g以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、少なくともアセトニトリル及びメチルエチルケトンから選択される有機溶媒とを各特定量含有するスラリーが、リチウム固定型モンモリロナイトの分散安定性に優れることが記載されている。
一方、粘土膜を形成する場合、粘土鉱物単独で形成された膜では柔軟性に劣り、衝撃等により膜欠陥も生じやすく、その工業的な利用範囲には制約がある。そのため、スメクタイトのような粘土鉱物と樹脂とを組合せた複合膜が提案されている。例えば、特許文献3には、オルト配向芳香族ジカルボン酸等の多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合物である、カルボキシル基を有するポリエステルポリオールの中和物と、リチウム固定型スメクタイトとを含有する液状樹脂組成物を基材に塗工して得られた、酸素バリア性に優れる積層フィルムが記載されている。
Since lithium-fixed smectite has extremely low water dispersibility, it is difficult to form a clay film using its aqueous dispersion (slurry). On the other hand, if the water dispersibility of lithium-fixed smectite can be increased, it becomes possible to prepare a slurry of the lithium-fixed smectite, and a clay film with excellent water resistance can be formed simply by applying and drying the slurry. In fact, several techniques for increasing the water dispersibility of lithium-fixed smectite have been reported.
For example, Patent Document 1 describes that a slurry containing specific amounts of lithium-loaded montmorillonite having a cation exchange capacity of 50 meq/100 g or less, ammonia, water, and a polar organic solvent having a formamide group has excellent dispersion stability of the lithium-loaded montmorillonite. Patent Document 2 describes that a slurry containing specific amounts of lithium-loaded montmorillonite having a cation exchange capacity of 50 meq/100 g or less, ammonia, water, and an organic solvent selected from at least acetonitrile and methyl ethyl ketone has excellent dispersion stability of the lithium-loaded montmorillonite.
On the other hand, when forming a clay film, a film formed from a clay mineral alone is inferior in flexibility and is prone to film defects due to impact, etc., and its industrial range of use is limited. Therefore, a composite film combining a clay mineral such as smectite with a resin has been proposed. For example, Patent Document 3 describes a laminated film with excellent oxygen barrier properties obtained by coating a substrate with a liquid resin composition containing a neutralized product of a polyester polyol having a carboxyl group, which is a polycondensation product of a polycarboxylic acid such as an ortho-oriented aromatic dicarboxylic acid and a polyhydric alcohol, and lithium-fixed smectite.
工業製品等の包装材料、各種電子部材の筐体等には、内部の製品や電子部材等の機能の維持ないし安定化のために、酸素バリア性、水蒸気バリア性などが求められている。リチウム固定型スメクタイトは、このようなバリア機能を有する膜の形成材料として好適である。他方、工業的に汎用性、信頼性の高い膜を形成するためには、上述のようにリチウム固定型スメクタイトを樹脂等と複合化することが考えられる。しかし、本発明者らが検討を重ねたところ、リチウム固定型スメクタイトと樹脂とを複合化してなる膜では、リチウム固定型スメクタイトのガスバリア性を十分に引き出し、目的のガスバリア性を達成することが難しくなることがわかってきた。 In order to maintain or stabilize the functions of the products and electronic components inside, packaging materials for industrial products, etc., and housings for various electronic components, oxygen barrier properties, water vapor barrier properties, etc. are required. Lithium-fixed smectite is suitable as a material for forming a film with such barrier properties. On the other hand, in order to form a film that is industrially versatile and reliable, it is considered to combine lithium-fixed smectite with resin, etc., as described above. However, after extensive research by the present inventors, it has become clear that it is difficult to fully bring out the gas barrier properties of lithium-fixed smectite and achieve the desired gas barrier properties in a film formed by combining lithium-fixed smectite with a resin.
本発明は、リチウム固定型スメクタイトとポリマーとを含有する水性分散物であって、膜形成材料として用いることにより、得られる膜を、リチウム固定型スメクタイトが本来的に有するガスバリア性を十分に引き出しながら、柔軟性ないし耐衝撃性等の機械的物性にも優れたものとすることができる水性分散物を提供することを課題とする。さらに本発明は、上記水性分散物を用いて形成された層を有する積層体、上記水性分散物からなるガスバリア剤、上記水性分散物を用いて形成された層を有するガスバリア膜、上記水性分散物からなるコーティング剤、上記水性分散物を用いて形成された層を有するコーティング膜、上記水性分散物からなる接着剤、及び上記水性分散物からなるヒートシール剤を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide an aqueous dispersion containing lithium-fixed smectite and a polymer, which, when used as a film-forming material, can produce a film that is excellent in mechanical properties such as flexibility and impact resistance while fully utilizing the gas barrier properties inherent to lithium-fixed smectite. The present invention also aims to provide a laminate having a layer formed using the aqueous dispersion, a gas barrier agent made of the aqueous dispersion, a gas barrier film having a layer formed using the aqueous dispersion, a coating agent made of the aqueous dispersion, a coating film having a layer formed using the aqueous dispersion, an adhesive made of the aqueous dispersion, and a heat seal agent made of the aqueous dispersion.
本発明の上記課題は、下記の手段により解決された。
[1]
ポリオレフィン構造を有し、かつ極性基を有するポリマーの粒子と、リチウム固定型スメクタイトとを含有する、水性分散物。
[2]
上記リチウム固定型スメクタイトの陽イオン交換容量が1~70meq/100gである、[1]に記載された水性分散物。
[3]
上記極性基が酸性基又はその塩である、[1]又は[2]に記載された水性分散物。
[4]
上記水性分散物の固形分中、上記リチウム固定型スメクタイトの含有量が3~80質量%である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の水性分散物。
[5]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物を用いて形成された層を有する積層体。
[6]
ポリオレフィン構造を有し、かつ極性基を有するポリマーと、リチウム固定型スメクタイトとの複合体を含有する層を有する積層体。
[7]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物からなるガスバリア剤。
[8]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物を用いて形成された層を有するガスバリア膜。
[9]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物からなるコーティング剤。
[10]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物を用いて形成された層を有するコーティング膜。
[11]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物からなる接着剤。
[12]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の水性分散物からなるヒートシール剤。
The above-mentioned object of the present invention has been achieved by the following means.
[1]
An aqueous dispersion comprising particles of a polymer having a polyolefin structure and having a polar group, and a lithium-fixed smectite.
[2]
The aqueous dispersion according to [1], wherein the lithium-fixed smectite has a cation exchange capacity of 1 to 70 meq/100 g.
[3]
The aqueous dispersion according to [1] or [2], wherein the polar group is an acidic group or a salt thereof.
[4]
The aqueous dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the content of the lithium-fixed smectite in the solid content of the aqueous dispersion is 3 to 80 mass %.
[5]
A laminate having a layer formed using the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[6]
A laminate having a layer containing a complex of a polymer having a polyolefin structure and a polar group, and a lithium-fixed smectite.
[7]
A gas barrier agent comprising the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[8]
A gas barrier film having a layer formed using the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[9]
A coating agent comprising the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[10]
A coating film having a layer formed using the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[11]
An adhesive comprising the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
[12]
A heat-sealing agent comprising the aqueous dispersion according to any one of [1] to [4].
本発明の水性分散物は、リチウム固定型スメクタイトとポリマーとを含有し、膜形成材料として用いることにより、得られる膜を、リチウム固定型スメクタイトが本来的に有するガスバリア性を十分に引き出しながら、柔軟性、耐衝撃性等の機械的物性にも優れたものとすることができる。本発明の積層体、ガスバリア膜及びコーティング膜は、リチウム固定型スメクタイトが本来的に有するガスバリア性を十分に引き出しながら、柔軟性、耐衝撃性等の機械的物性にも優れる。また、本発明のガスバリア剤、コーティング剤、接着剤及びヒートシール剤は、いずれもリチウム固定型スメクタイトが本来的に有するガスバリア性を十分に引き出しながら、柔軟性、耐衝撃性等の機械的物性にも優れたガスバリア膜、コーティング膜、結着性部材ないし密閉性部材として好適である。 The aqueous dispersion of the present invention contains lithium-fixed smectite and a polymer, and by using the aqueous dispersion as a film-forming material, the resulting film can be excellent in mechanical properties such as flexibility and impact resistance while fully bringing out the gas barrier properties inherent to lithium-fixed smectite. The laminate, gas barrier film, and coating film of the present invention are excellent in mechanical properties such as flexibility and impact resistance while fully bringing out the gas barrier properties inherent to lithium-fixed smectite. In addition, the gas barrier agent, coating agent, adhesive, and heat sealant of the present invention are suitable as gas barrier films, coating films, binding materials, or sealing materials that are excellent in mechanical properties such as flexibility and impact resistance while fully bringing out the gas barrier properties inherent to lithium-fixed smectite.
本発明の好ましい実施の形態について以下に説明するが、本発明は、本発明で規定すること以外はこれらの形態に限定されるものではない。 Preferred embodiments of the present invention are described below, but the present invention is not limited to these embodiments except as specified in the present invention.
[水性分散物]
本発明の水性分散物は、ポリオレフィン構造を有し、かつ極性基を有するポリマーの粒子(以下、ポリマー粒子と称す。)と、リチウム固定型スメクタイトとを含有する。
本発明の水性分散物を構成する各成分について、以下に詳細に説明する。
[Aqueous Dispersion]
The aqueous dispersion of the present invention contains particles of a polymer having a polyolefin structure and a polar group (hereinafter referred to as polymer particles), and lithium-fixed smectite.
Each component constituting the aqueous dispersion of the present invention will be described in detail below.
<ポリマー粒子>
本発明の水性分散物に含まれるポリマー粒子は、その構成ポリマーが、ポリオレフィン構造を有し、かつ極性基を有する。ポリマーがポリオレフィン構造を有するとは、ポリマーの一部が、オレフィン(エチレン性不飽和基を有する不飽和炭化水素)の単独重合体又は2種以上のオレフィンの共重合体からなる構造であることを意味する。ポリマー中に占めるポリオレフィン構造の割合は30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上であることも好ましい。ポリオレフィン構造として、例えば、ポリエチレン構造、ポリプロピレン構造、ポリブテン構造等のα-オレフィンの重合により得られる構造が挙げられ、ポリエチレン構造が好ましい。
<Polymer Particles>
The polymer particles contained in the aqueous dispersion of the present invention have a constituent polymer that has a polyolefin structure and has a polar group. The fact that the polymer has a polyolefin structure means that a part of the polymer has a structure consisting of a homopolymer of an olefin (an unsaturated hydrocarbon having an ethylenically unsaturated group) or a copolymer of two or more kinds of olefins. The proportion of the polyolefin structure in the polymer is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and also preferably 70% by mass or more. Examples of the polyolefin structure include structures obtained by polymerization of α-olefins, such as a polyethylene structure, a polypropylene structure, and a polybutene structure, and a polyethylene structure is preferred.
上記ポリマーが有する極性基は、ヘテロ原子(炭素原子以外の原子)を1つ以上含む基を意味する。なかでも酸性基又はその塩からなる基が好ましい。酸性基としては、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、亜リン酸基等が挙げられ、なかでもカルボキシ基が好ましい。酸性基の塩として、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属の塩、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノフェニルアミン、ジフェニルアミン、エチレンジアミン、エタノールアミン等の塩基性化合物の塩等が挙げられる。酸性基の塩は、なかでもアンモニウム塩が好ましく、カルボキシ基のアンモニウム塩が特に好ましい。
「酸性基又はその塩」以外の極性基としては、エステル基、エポキシ基、アミド基、カルボニル基、酸無水物基、チオール基、アルデヒド基、水酸基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記ポリマー粒子は、極性基により水性溶媒への親和性を有し、また、この極性基はリチウム固定型スメクタイトとの相互作用性にも寄与するものと考えられる。
The polar group of the polymer means a group containing one or more heteroatoms (atoms other than carbon atoms). Among them, a group consisting of an acidic group or a salt thereof is preferred. Examples of the acidic group include a carboxy group, a sulfo group, a phosphate group, and a phosphite group, and among them, a carboxy group is preferred. Examples of the salt of the acidic group include salts of alkali metals such as lithium, sodium, and potassium, salts of alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium, and barium, and salts of basic compounds such as ammonia, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monophenylamine, diphenylamine, ethylenediamine, and ethanolamine. Among them, the salt of the acidic group is preferably an ammonium salt, and particularly preferably an ammonium salt of a carboxy group.
Examples of polar groups other than the "acidic group or a salt thereof" include an ester group, an epoxy group, an amide group, a carbonyl group, an acid anhydride group, a thiol group, an aldehyde group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, and a halogen atom.
The above polymer particles have affinity for aqueous solvents due to the polar groups, and it is believed that these polar groups also contribute to the interaction with the lithium-fixed smectite.
上記ポリマーは、水性媒体中への分散性をより高めるために、酸性基を有し、この酸性基の少なくとも一部が塩の形態を採ることが好ましい。より詳細には、上記ポリマーは、当該ポリマー中に含まれる酸性基及びその塩の総モル量に占める酸性基の塩の割合が、好ましくは30モル%以上であり、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは70モル%以上である。 In order to further enhance dispersibility in an aqueous medium, the above polymer has acidic groups, and it is preferable that at least a portion of the acidic groups are in the form of a salt. More specifically, the proportion of salts of acidic groups in the total molar amount of acidic groups and their salts contained in the above polymer is preferably 30 mol % or more, more preferably 50 mol % or more, and even more preferably 70 mol % or more.
上記ポリマーの製造方法は、特定の製造方法に限定されない。上記ポリマーは、α-オレフィンと極性基を有する不飽和モノマーとを原料として、溶液重合、界面重合、乳化重合等の通常の重合反応により得ることができる。また上記ポリマーは、ポリオレフィン構造を有するポリマーに極性基を有する不飽和モノマーをグラフト重合させて得ることもできる。 The method for producing the above polymer is not limited to a specific method. The above polymer can be obtained by a normal polymerization reaction such as solution polymerization, interfacial polymerization, or emulsion polymerization using an α-olefin and an unsaturated monomer having a polar group as raw materials. The above polymer can also be obtained by graft polymerization of an unsaturated monomer having a polar group onto a polymer having a polyolefin structure.
上記極性基は、ポリマーの合成において、オレフィンに加え、極性基を有するモノマーを用いることにより、ポリマー中に導入することが好ましい。例えば、極性基としてカルボキシ基を組み込む場合には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸等の不飽和カルボン酸をモノマーとして重合反応を行うことにより、ポリマー中にカルボキシ基を導入することができる。
極性基として酸性基を導入した場会には、重合反応後、アルカリ金属水酸化物などの中和剤を添加することにより、酸性基を中和して塩の形態とすることができる。
The polar group is preferably introduced into the polymer by using a monomer having a polar group in addition to olefin in the synthesis of the polymer.For example, when incorporating a carboxyl group as a polar group, for example, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, butene tricarboxylic acid, etc., as a monomer, a polymerization reaction is carried out, and a carboxyl group can be introduced into the polymer.
When an acidic group is introduced as a polar group, the acidic group can be neutralized to form a salt by adding a neutralizing agent such as an alkali metal hydroxide after the polymerization reaction.
上記ポリマーの重量平均分子量に特に制限はない。例えば、2000~200000程度の範囲内で適宜に調整することができる。 There is no particular restriction on the weight average molecular weight of the polymer. For example, it can be adjusted appropriately within the range of about 2,000 to 200,000.
上記ポリマー粒子は、上記ポリマー粒子が分散してなる水性分散液由来のものであってよい。すなわち、本発明の水性分散物は、ポリオレフィン水性ディスパージョン(ポリオレフィン水性分散物)を配合することによりポリマー粒子を含有させてもよい。このようなポリオレフィン水性ディスパージョンそれ自体は公知であり、市販もされている。市販品として、住友精化社製のザイクセンA等が挙げられる。 The polymer particles may be derived from an aqueous dispersion in which the polymer particles are dispersed. That is, the aqueous dispersion of the present invention may contain polymer particles by blending an aqueous polyolefin dispersion (aqueous polyolefin dispersion). Such aqueous polyolefin dispersions are themselves known and are commercially available. An example of a commercially available product is ZAIXXEN A manufactured by Sumitomo Seika Chemicals.
本発明の水性分散物中の上記ポリマー粒子の粒子径は特定の範囲に限定されない。本発明の水性分散物中の上記ポリマー粒子の好ましい粒子径は10μm以下であり、より好ましい粒子径は2μm以下であり、更に好ましい粒子径は1μm以下である。本発明の水性分散物中の上記ポリマー粒子の粒子径の下限は通常0.1μmである。本発明において粒子径は体積基準のメディアン径を意味する。このメディアン径は、例えば、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(LA-950V2、HORIBA社製)により決定することができる。 The particle size of the polymer particles in the aqueous dispersion of the present invention is not limited to a specific range. The preferred particle size of the polymer particles in the aqueous dispersion of the present invention is 10 μm or less, more preferably 2 μm or less, and even more preferably 1 μm or less. The lower limit of the particle size of the polymer particles in the aqueous dispersion of the present invention is usually 0.1 μm. In the present invention, the particle size means the median size based on volume. This median size can be determined, for example, by a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device (LA-950V2, manufactured by HORIBA).
本発明の水性分散物の固形分(水性媒体を除いた成分)中、ポリマー粒子の含有量は、20~97質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、35~95質量%が更に好ましい。 The content of polymer particles in the solids content (components excluding the aqueous medium) of the aqueous dispersion of the present invention is preferably 20 to 97% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and even more preferably 35 to 95% by mass.
<リチウム固定型スメクタイト>
スメクタイトは、層構造を有するフィロケイ酸塩鉱物(層状粘土鉱物)である。スメクタイトの具体的な構造としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト、ソーコナイト等が知られている。本発明に用いるリチウム固定型スメクタイトは、リチウム固定型モンモリロナイトがより好ましい。
<Lithium-fixed smectite>
Smectite is a phyllosilicate mineral (layered clay mineral) having a layer structure. Specific examples of smectite include montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, stevensite, and sauconite. The lithium-fixed smectite used in the present invention is preferably lithium-fixed montmorillonite.
保有する主要な陽イオンがリチウムイオンであるスメクタイトをリチウム型スメクタイトという。スメクタイトが有する陽イオンをリチウムイオンに交換する方法としては、例えば天然のナトリウム型スメクタイト又はカルシウム型スメクタイトの分散液に、水酸化リチウム、塩化リチウム等のリチウム塩を添加し、陽イオン交換させる方法、リチウムをイオン交換できる陽イオン交換樹脂にナトリウム型又はカルシウム型スメクタイトの分散液を流通させる方法等が挙げられる。分散液中に含有されるリチウムの量を調節することで、得られるリチウム型スメクタイトの浸出陽イオン量に占めるリチウムイオンの量を適宜に調節できる。
本発明ないし明細書において、「リチウム型スメクタイト」とは、スメクタイトの浸出陽イオン量(すなわち浸出陽イオンの総量、単位:meq/100g、以下同様)に占めるリチウムイオンの量(すなわち浸出リチウムイオン量、単位:meq/100g、以下同様)が60%以上のスメクタイトであり、好ましくは、浸出陽イオン量に占める浸出リチウムイオン量が70%以上、より好ましくは80%以上のスメクタイトである。リチウム型スメクタイトの浸出陽イオン量に占める浸出リチウムイオン量は100%でもよいが、通常は99%以下である。
リチウム型モンモリロナイトは商業的に入手することもできる。リチウム型モンモリロナイトの市販品として、例えば、クニピア-M〔(商品名、クニミネ工業社製〕が挙げられる。
Smectite that has lithium ions as the main cation is called lithium-type smectite. Methods for exchanging the cations of smectite with lithium ions include, for example, a method of adding lithium salts such as lithium hydroxide and lithium chloride to a dispersion of natural sodium-type smectite or calcium-type smectite to carry out cation exchange, and a method of passing a dispersion of sodium-type or calcium-type smectite through a cation exchange resin capable of ion-exchanging lithium. By adjusting the amount of lithium contained in the dispersion, the amount of lithium ions in the amount of leached cations in the obtained lithium-type smectite can be appropriately adjusted.
In the present invention and the specification, "lithium-type smectite" refers to smectite in which the amount of lithium ions (i.e., amount of leached lithium ions, unit: meq/100 g, the same applies below) in the amount of leached cations (i.e., total amount of leached cations, unit: meq/100 g, the same applies below) is 60% or more, preferably smectite in which the amount of leached lithium ions in the amount of leached cations is 70% or more, more preferably 80% or more. The amount of leached lithium ions in the amount of leached cations in lithium-type smectite may be 100%, but is usually 99% or less.
Lithium-type montmorillonite is also commercially available, for example, Kunipia-M (trade name, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.).
リチウム固定型スメクタイトは、リチウム型スメクタイトにおけるリチウムイオンの一部が八面体シートの空きサイト(空席)に固定化されたスメクタイトである。リチウム固定型スメクタイトは、例えばリチウム型スメクタイトの高温処理により、層間のリチウムイオンが八面体シート又は四面体の空きサイトに固定化されることで得られる。リチウムイオンが固定化されることで、スメクタイトの結晶層間が閉じた構造となり、親水性が大きく低下する。これは、リチウムイオンが粘土結晶の八面体シートの空席に移動して固定化されることで、粘土結晶が電気的に中和されて層間が密に閉じた状態になり、水分子が進入しにくくなる(層間陽イオンの水和が生じにくくなる)ためと考えられる。 Lithium-fixed smectite is a smectite in which some of the lithium ions in the lithium smectite are fixed to vacant sites in the octahedral sheets. Lithium-fixed smectite can be obtained, for example, by high-temperature treatment of lithium smectite, in which the interlayer lithium ions are fixed to vacant sites in the octahedral sheets or tetrahedrons. Fixing the lithium ions results in a closed structure between the crystal layers of the smectite, and the hydrophilicity is greatly reduced. This is thought to be because the lithium ions move to and are fixed in the vacant sites of the octahedral sheets of the clay crystals, electrically neutralizing the clay crystals and causing the layers to be tightly closed, making it difficult for water molecules to enter (hydration of the interlayer cations is difficult to occur).
リチウムを固定する高温処理の温度条件は、リチウムイオンを少なくとも部分的に固定化できれば特に制限はない。後述するように、陽イオン交換容量(CEC:Cation Exchange Capacity)が小さいほど、リチウム固定型スメクタイトを含有する水性分散物を用いて形成された層の水蒸気バリア性及び酸素バリア性がより向上する傾向にある。そこで、リチウムイオンを効率的に固定化し、陽イオン交換容量を小さくする観点から、150℃以上で加熱することが好ましい。上記加熱処理の温度は、より好ましくは150~600℃であり、更に好ましくは180~600℃であり、特に好ましくは200~500℃であり、最も好ましくは250~500℃である。上記温度範囲で加熱することにより、CECをより効率的に低下させることができると同時に、スメクタイト中の水酸基の脱水反応等を抑えることができる。上記加熱処理は開放系の電気炉で実施することが好ましい。この場合、加熱時の相対湿度は5%以下となり、圧力は常圧となる。上記加熱処理の時間は、リチウムを固定できれば特に制限はない。上記加熱処理の時間は、生産の効率性の観点から、0.5~48時間とすることが好ましく、1~24時間とすることがより好ましい。 There is no particular restriction on the temperature conditions of the high-temperature treatment for fixing lithium, so long as the lithium ions can be at least partially fixed. As described later, the smaller the cation exchange capacity (CEC), the more the water vapor barrier property and oxygen barrier property of the layer formed using the aqueous dispersion containing lithium-fixed smectite tend to improve. Therefore, from the viewpoint of efficiently fixing lithium ions and reducing the cation exchange capacity, it is preferable to heat at 150°C or higher. The temperature of the above heat treatment is more preferably 150 to 600°C, even more preferably 180 to 600°C, particularly preferably 200 to 500°C, and most preferably 250 to 500°C. By heating within the above temperature range, the CEC can be more efficiently reduced, and at the same time, the dehydration reaction of the hydroxyl groups in the smectite can be suppressed. The above heat treatment is preferably carried out in an open electric furnace. In this case, the relative humidity during heating is 5% or less, and the pressure is normal pressure. There is no particular restriction on the time of the above heat treatment, so long as the lithium can be fixed. From the viewpoint of production efficiency, the heat treatment time is preferably 0.5 to 48 hours, and more preferably 1 to 24 hours.
リチウム固定型スメクタイトであるか否かは、X線光電子分光(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析によって判断できる。具体的には、XPS分析によって測定されるXPSスペクトルにおける、リチウムイオン由来の結合エネルギーのピーク位置を確認する。例えば、リチウム型モンモリロナイトを加熱処理等によりリチウム固定型モンモリロナイトとすることで、XPSスペクトルにおけるリチウムイオン由来の結合エネルギーのピーク位置が57.0evから55.4evへシフトする。したがって、55.4evの結合エネルギーピークを有するか否かによって固定型であるか否かを判断できる。 Whether or not a smectite is a lithium-fixed type can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Specifically, the peak position of the binding energy derived from lithium ions in the XPS spectrum measured by XPS analysis is confirmed. For example, by converting lithium-type montmorillonite into lithium-fixed type montmorillonite by heat treatment or the like, the peak position of the binding energy derived from lithium ions in the XPS spectrum shifts from 57.0 ev to 55.4 ev. Therefore, whether or not a smectite is a fixed type can be determined by whether or not it has a binding energy peak at 55.4 ev.
リチウム固定型スメクタイトのCECは、本発明の水性分散物を用いて形成された層の水蒸気バリア性及び酸素バリア性(例えば高湿度下での酸素バリア性)を向上させる観点から、好ましくは70meq/100g以下であり、より好ましくは65meq/100g以下である。リチウム固定型スメクタイトのCECは、通常は1meq/100g以上であり、5meq/100g以上でもよく、7meq/100g以上でもよい。リチウム固定型スメクタイトのCECは、好ましくは1~70meq/100gであり、より好ましくは5~70meq/100gであり、更に好ましくは7~65meq/100gであり、さらに好ましくは7~63meq/100gである。
例えば、リチウム型スメクタイトは、通常、CECは80~150meq/100g程度であるが、高温処理によりリチウムイオンの少なくとも一部を固定化することでCECを70meq/100g以下とすることができる。
なお、本発明において、リチウム固定型スメクタイトのCECは、水性分散物中におけるリチウム固定型スメクタイトのCECを意味する。
The CEC of the lithium-fixed smectite is preferably 70 meq/100g or less, more preferably 65 meq/100g or less, from the viewpoint of improving the water vapor barrier property and oxygen barrier property (for example, oxygen barrier property under high humidity) of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention. The CEC of the lithium-fixed smectite is usually 1 meq/100g or more, may be 5 meq/100g or more, or may be 7 meq/100g or more. The CEC of the lithium-fixed smectite is preferably 1 to 70 meq/100g, more preferably 5 to 70 meq/100g, even more preferably 7 to 65 meq/100g, and even more preferably 7 to 63 meq/100g.
For example, lithium smectite usually has a CEC of about 80 to 150 meq/100 g, but the CEC can be reduced to 70 meq/100 g or less by immobilizing at least a portion of the lithium ions through high-temperature treatment.
In the present invention, the CEC of the lithium-loaded smectite means the CEC of the lithium-loaded smectite in an aqueous dispersion.
本明細書において「リチウム固定型スメクタイト」とは、その調製において原料として用いたリチウム型スメクタイト(上述のようにリチウム固定型スメクタイトはリチウム型スメクタイトを後述の加熱処理に付して得られる。)の浸出リチウムイオン量と、当該リチウム固定型スメクタイトの浸出リチウムイオン量との差(単位:meq/100g)が、上記の原料として用いたリチウム型スメクタイトの陽イオン交換容量(単位:meq/100g)に対して60%以上であることが好ましく、より好ましくは60~99%であり、更に好ましくは65~95%である。
また、上記リチウム固定型スメクタイトは、通常は、浸出陽イオンとしてリチウムイオン以外に、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)等を含んでいる。本発明に用いるリチウム固定型モンモリロナイトにおいて、Na+、K+、Mg2+及びCa2+の浸出イオン量は、総量で1~30meq/100gが好ましく、1~20meq/100gがより好ましく、1~10meq/100gが更に好ましい。
In this specification, the term "lithium-fixed smectite" refers to a lithium-fixed smectite in which the difference (unit: meq/100 g) between the amount of leached lithium ions in the lithium-fixed smectite used as a raw material in its preparation (as described above, the lithium-fixed smectite is obtained by subjecting lithium-fixed smectite to a heat treatment described below) and the amount of leached lithium ions in the lithium-fixed smectite is preferably 60% or more, more preferably 60 to 99%, and even more preferably 65 to 95% of the cation exchange capacity (unit: meq/100 g) of the lithium-fixed smectite used as the raw material.
The lithium-loaded smectite usually contains, in addition to lithium ions, sodium ions (Na + ), potassium ions (K + ), magnesium ions (Mg 2+ ), calcium ions (Ca 2+ ), etc. as leached cations. In the lithium-loaded montmorillonite used in the present invention, the total amount of leached ions of Na + , K + , Mg 2+ and Ca 2+ is preferably 1 to 30 meq/100 g, more preferably 1 to 20 meq/100 g, and even more preferably 1 to 10 meq/100 g.
スメクタイトのCECは、Schollenberger法(粘土ハンドブック第三版、日本粘土学会編、2009年5月、p.453~454)に準拠して決定することができる。より具体的には、日本ベントナイト工業会標準試験方法JBAS-106-77に記載の方法でCECを測定することができる。
スメクタイトの浸出陽イオン量は、スメクタイトの層間陽イオンをスメクタイト0.5gに対して100mLの1M酢酸アンモニウム水溶液を用いて4時間以上かけて浸出させ、得られた溶液中の各種陽イオンの濃度を、ICP発光分析や原子吸光分析等により測定し、算出することができる。
The CEC of smectite can be determined in accordance with the Schollenberger method (Clay Handbook, Third Edition, edited by the Clay Science Society of Japan, May 2009, pp. 453-454). More specifically, the CEC can be measured by the method described in the Japan Bentonite Industry Association Standard Test Method JBAS-106-77.
The amount of leached cations in smectite can be calculated by leaching interlayer cations in smectite using 100 mL of 1 M ammonium acetate aqueous solution per 0.5 g of smectite for 4 hours or more, and measuring the concentrations of various cations in the resulting solution by ICP emission spectrometry, atomic absorption spectrometry, or the like.
本発明の水性分散物中において、リチウム固定型スメクタイトは、その粒子径が好ましくは10μm以下の状態で分散していることが好ましい。本発明の水性分散物を用いて形成した層の欠陥を防いで、水蒸気バリア性及び酸素バリア性等の機能性をより高める観点から、上記粒子径はより好ましくは9.0μm以下、更に好ましくは8.0μm以下、特に好ましくは7.0μm以下、最も好ましくは6.0μm以下である。上記粒子径は、好ましくは5.0μm以下、より好ましくは4.0μm以下であり、更に好ましくは3.0μm以下とすることもできる。また、本発明のスラリー中、リチウム固定型モンモリロナイトの粒子径の下限は特に制限されず、通常は1.0μm以上であり、1.2μm以上でもよく、1.5μm以上でもよく、1.8μm以上でもよい。
本発明においてスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイトの「粒子径」は、上述の通り、体積基準のメディアン径である。
In the aqueous dispersion of the present invention, the lithium-fixed smectite is preferably dispersed in a state in which its particle diameter is preferably 10 μm or less. From the viewpoint of preventing defects in the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention and further enhancing functionality such as water vapor barrier property and oxygen barrier property, the particle diameter is more preferably 9.0 μm or less, even more preferably 8.0 μm or less, particularly preferably 7.0 μm or less, and most preferably 6.0 μm or less. The particle diameter is preferably 5.0 μm or less, more preferably 4.0 μm or less, and can also be 3.0 μm or less. In the slurry of the present invention, the lower limit of the particle diameter of the lithium-fixed montmorillonite is not particularly limited, and is usually 1.0 μm or more, and may be 1.2 μm or more, 1.5 μm or more, or 1.8 μm or more.
In the present invention, the "particle size" of the lithium-loaded montmorillonite in the slurry is a volume-based median size, as described above.
本発明の水性分散物に含まれるポリマー粒子の粒子径に対する、リチウム固定型スメクタイトの粒子径の比の値は、0.05≦[リチウム固定型スメクタイトの粒子径]/[ポリマー粒子の粒子径]≦20が好ましく、0.075≦[リチウム固定型スメクタイトの粒子径]/[ポリマー粒子の粒子径]≦15がより好ましく、0.1≦[リチウム固定型スメクタイトの粒子径]/[ポリマー粒子の粒子径]≦10が更に好ましい。このような粒子径の関係とすることにより、リチウム固定型スメクタイトの積層配列を、より均一、平滑にすることで、本発明の水性分散物を用いて形成された層により高いバリア性能を発現させることができる。 The ratio of the particle size of the lithium-fixed smectite to the particle size of the polymer particles contained in the aqueous dispersion of the present invention is preferably 0.05≦[particle size of lithium-fixed smectite]/[particle size of polymer particles]≦20, more preferably 0.075≦[particle size of lithium-fixed smectite]/[particle size of polymer particles]≦15, and even more preferably 0.1≦[particle size of lithium-fixed smectite]/[particle size of polymer particles]≦10. By achieving such a particle size relationship, the stacking arrangement of the lithium-fixed smectite can be made more uniform and smooth, and the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention can exhibit high barrier performance.
本発明の水性分散物の固形分中、リチウム固定型スメクタイトの含有量は、本発明の水性分散物を用いて形成された層のガスバリア性を向上させる観点から、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、更に好ましくは7質量%以上であり、特に好ましくは10質量%以上である。上記含有量の上限は、本発明の水性分散物の塗工特性、基材への密着性の観点から、好ましくは80質量%であり、より好ましくは60質量%であり、更に好ましくは40質量%であり、特に好ましくは30質量%である。上記含有量は、好ましくは5~50質量%であり、より好ましくは10~20質量%である。 The content of lithium-fixed smectite in the solid content of the aqueous dispersion of the present invention is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 7% by mass or more, and particularly preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving the gas barrier properties of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention. The upper limit of the content is preferably 80% by mass, more preferably 60% by mass, even more preferably 40% by mass, and particularly preferably 30% by mass, from the viewpoint of the coating properties of the aqueous dispersion of the present invention and adhesion to the substrate. The content is preferably 5 to 50% by mass, and more preferably 10 to 20% by mass.
<水性媒体>
本発明の水性分散物を構成する水性媒体は水を含む。また、本発明の水性分散物を構成する水性媒体は水に対して相溶性の有機媒体(水溶性有機溶媒)を含有していなくても、含有していてもよい。上記有機媒体と水の総量に占める上記有機媒体の割合は、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、10質量%以下であることも好ましい。本発明の水性分散物が、上記ポリオレフィン水性ディスパージョンを配合して調製される場合、ポリオレフィン水性ディスパージョン中の水性媒体は、本発明の水性分散物中の水性媒体を構成する。また、本発明の水性分散物中の水性媒体は、別途混合した水及び有機溶媒の少なくとも1種の液媒体を含んでいてもよい。
本発明の水性分散物に含まれる水性媒体に占める水の割合は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上であることも好ましく、水性媒体のすべてが水であることも好ましい。
<Aqueous medium>
The aqueous medium constituting the aqueous dispersion of the present invention includes water. In addition, the aqueous medium constituting the aqueous dispersion of the present invention may or may not contain an organic medium (water-soluble organic solvent) compatible with water. The ratio of the organic medium to the total amount of the organic medium and water is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less, and also preferably 10% by mass or less. When the aqueous dispersion of the present invention is prepared by blending the polyolefin aqueous dispersion, the aqueous medium in the polyolefin aqueous dispersion constitutes the aqueous medium in the aqueous dispersion of the present invention. In addition, the aqueous medium in the aqueous dispersion of the present invention may contain at least one liquid medium of water and an organic solvent mixed separately.
The proportion of water in the aqueous medium contained in the aqueous dispersion of the present invention is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and also preferably 90% by mass or more. It is also preferable that the entire aqueous medium is water.
上記有機媒体として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、ジアセトンアルコール、メトキシプロパノール等の低級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、酢酸メチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の酢酸エステル、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、メチルセルソルブ、エチルグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、これらの1種又は2種以上の混合溶媒等が挙げられる。 Examples of the organic medium include lower alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, diacetone alcohol, and methoxypropanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; acetates such as methyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate; N,N-dimethylformamide, N-methylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetonitrile, tetrahydrofuran, propylene carbonate, methyl cellosolve, ethyl glycol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and mixed solvents of one or more of these.
<各種添加剤>
本発明の水性分散物は、上記の各成分以外の各種添加剤を含有していてもよい。各種添加剤として、架橋剤、上記ポリマー以外のポリマー等の有機フィラー、リチウム固定型スメクタイト以外の無機フィラー、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等)、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、着色剤、結晶核剤、酸素捕捉剤(酸素捕捉機能を有する化合物)、粘着付与剤、乳化剤、界面活性剤等を例示できる。
さらに各種添加剤として、分散剤、カップリング剤、レベリング剤、消泡剤、湿潤剤等が挙げられる。これらの添加剤は、リチウム固定型スメクタイトの濡れ性を向上させ、本発明の水性分散物中でのリチウム固定型スメクタイトの分散性を向上させる。また、本発明の水性分散物を用いて形成された膜の平滑性を高めたり、本発明の水性分散物中の泡を抑制することで、該膜の均一性を高めたりできる。
上記各種添加剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用される。
<Various additives>
The aqueous dispersion of the present invention may contain various additives other than the above-mentioned components. Examples of the various additives include a crosslinking agent, an organic filler such as a polymer other than the above-mentioned polymer, an inorganic filler other than lithium-fixed smectite, a stabilizer (antioxidant, heat stabilizer, ultraviolet absorber, etc.), a plasticizer, an antistatic agent, a lubricant, an antiblocking agent, a colorant, a crystal nucleating agent, an oxygen scavenger (a compound having an oxygen scavenging function), a tackifier, an emulsifier, a surfactant, etc.
Further, various additives include dispersants, coupling agents, leveling agents, defoamers, wetting agents, etc. These additives improve the wettability of the lithium-fixed smectite and improve the dispersibility of the lithium-fixed smectite in the aqueous dispersion of the present invention. They also improve the smoothness of the film formed by using the aqueous dispersion of the present invention and suppress bubbles in the aqueous dispersion of the present invention, thereby improving the uniformity of the film.
The above various additives may be used alone or in combination of two or more.
本発明の水性分散物が、上記ポリオレフィン水性ディスパージョンを用いて調製される場合、上記添加剤はポリオレフィン水性ディスパージョン中に含有されていてよい。また、上記添加剤は別途混合されてもよい。 When the aqueous dispersion of the present invention is prepared using the above-mentioned polyolefin aqueous dispersion, the above-mentioned additives may be contained in the polyolefin aqueous dispersion. Also, the above-mentioned additives may be mixed separately.
架橋剤は上記ポリマー鎖間の架橋ネットワーク構造を形成する。これにより、本発明の水性分散物中のポリマー粒子の、水クラスターにより生じる膨潤が抑制され、本発明の水性分散物を用いて形成された層の耐水性が高まり、結果的にその水蒸気バリア特性が高められる場合がある。架橋剤としては、上記ポリマーが有する極性基と反応する化合物であれば特に制限はない。例えば、上記ポリマーがカルボキシ基を有する場合、架橋剤としてカルボジイミド化合物又はオキサゾリン化合物が好ましい。 The crosslinking agent forms a crosslinked network structure between the polymer chains. This suppresses swelling of the polymer particles in the aqueous dispersion of the present invention caused by water clusters, and may increase the water resistance of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention, resulting in improved water vapor barrier properties. There are no particular limitations on the crosslinking agent, so long as it is a compound that reacts with the polar group of the polymer. For example, when the polymer has a carboxy group, a carbodiimide compound or an oxazoline compound is preferably used as the crosslinking agent.
本発明の水性分散物中の架橋剤の含有量についても特に限定はない。上記ポリマーが有する極性基のモル数と、架橋剤中の該極性基と反応する官能基のモル数が近いことが好ましい。該極性基は一般的に水との反応性ないし親水性が高いが、架橋剤と反応した極性基が多いと、上記ポリマー粒子の水との反応性ないし親水性が低下して、本発明の水性分散物を用いて形成された層の水蒸気バリア性が向上すると考えられる。 There is no particular limitation on the content of the crosslinking agent in the aqueous dispersion of the present invention. It is preferable that the number of moles of the polar groups in the polymer is close to the number of moles of the functional groups in the crosslinking agent that react with the polar groups. The polar groups generally have high reactivity or hydrophilicity with water, but if there are many polar groups that have reacted with the crosslinking agent, the reactivity or hydrophilicity of the polymer particles with water decreases, and it is believed that the water vapor barrier properties of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention are improved.
リチウム固定型スメクタイト以外の無機フィラーとしては、金属、金属酸化物、鉱物等の無機物及びこれらの複合物が挙げられる。無機フィラーの具体例としては、シリカ、アルミナ、チタン、ジルコニア、銅、鉄、銀、マイカ、タルク、アルミニウムフレーク、ガラスフレーク、及びリチウム固定型スメクタイト以外の粘土鉱物が挙げられる。これらの中でも、本発明の水性分散物を用いて形成された層の水蒸気バリア性及び酸素バリア性を向上させる観点から、リチウム固定型スメクタイト以外の粘土鉱物が好ましく、膨潤性無機層状化合物がより好ましい。 Inorganic fillers other than lithium-fixed smectite include inorganic substances such as metals, metal oxides, and minerals, and composites thereof. Specific examples of inorganic fillers include silica, alumina, titanium, zirconia, copper, iron, silver, mica, talc, aluminum flakes, glass flakes, and clay minerals other than lithium-fixed smectite. Among these, from the viewpoint of improving the water vapor barrier property and oxygen barrier property of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention, clay minerals other than lithium-fixed smectite are preferred, and swellable inorganic layered compounds are more preferred.
上記膨潤性無機層状化合物としては、含水ケイ酸塩(フィロケイ酸塩鉱物等)、カオリナイト族粘土鉱物(ハロイサイト等)、リチウム固定型スメクタイト以外のスメクタイト族粘土鉱物(モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スティーブンサイト等)、バーミキュライト族粘土鉱物(バーミキュライト等)などが挙げられる。これらの鉱物は天然粘土鉱物であっても合成粘土鉱物であってもよい。上記膨潤性無機層状化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用される。 The above-mentioned swelling inorganic layered compounds include hydrous silicates (such as phyllosilicate minerals), kaolinite clay minerals (such as halloysite), smectite clay minerals other than lithium-fixed smectite (such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, sauconite, and stevensite), and vermiculite clay minerals (such as vermiculite). These minerals may be natural clay minerals or synthetic clay minerals. The above-mentioned swelling inorganic layered compounds may be used alone or in combination of two or more kinds.
粘着付与剤としては、キシレン樹脂、テルペン樹脂、ロジン樹脂等が挙げられる。粘着付与剤は、本発明の水性分散物を用いて形成された層の粘着性を向上させる。粘着性付与剤の添加量は本発明の水性分散物100質量部に対して0.01~5質量部であることが好ましい。 Examples of tackifiers include xylene resins, terpene resins, and rosin resins. Tackifiers improve the adhesion of the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention. The amount of tackifier added is preferably 0.01 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the aqueous dispersion of the present invention.
[水性分散物のpH]
本発明の水性分散物及び上記ポリオレフィン水性ディスパージョンのpHは、リチウム固定型スメクタイトの分散安定性を向上させる観点から、好ましくは7以上12未満である。
[pH of aqueous dispersion]
The pH of the aqueous dispersion of the present invention and the above-mentioned aqueous polyolefin dispersion is preferably 7 or more and less than 12, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the lithium-fixed smectite.
[水性分散物の調製方法]
本発明の水性分散物の調製方法は、特定の方法に限定されない。本発明の水性分散物は、少なくとも上記ポリマー粒子と、リチウム固定型スメクタイトとを、水性媒体中に分散させて得ることができる。また、本発明の水性分散物は、上記ポリマーを界面活性剤、乳化剤等を用いて分散ないし乳化した後、リチウム固定型スメクタイト、及び必要に応じて上記添加剤を混合して得られてもよい。さらに、上記ポリマー粒子を含むポリオレフィン水性ディスパージョンと、リチウム固定型スメクタイトを含む水性分散液ないしペーストと、必要に応じて上記添加剤ないし水性媒体とを混合して得られてもよい。
[Method of preparing aqueous dispersion]
The preparation method of the aqueous dispersion of the present invention is not limited to a specific method. The aqueous dispersion of the present invention can be obtained by dispersing at least the above-mentioned polymer particles and the lithium-fixed smectite in an aqueous medium. The aqueous dispersion of the present invention may be obtained by dispersing or emulsifying the above-mentioned polymer using a surfactant, an emulsifier, or the like, and then mixing the lithium-fixed smectite and, if necessary, the above-mentioned additives. Furthermore, the aqueous dispersion of the present invention may be obtained by mixing a polyolefin aqueous dispersion containing the above-mentioned polymer particles, an aqueous dispersion or paste containing the lithium-fixed smectite, and, if necessary, the above-mentioned additives or aqueous medium.
[水性分散物の用途]
基材上に本発明の水性分散物を用いて層を形成し、積層体を得ることができる。該積層体は、ポリオレフィン構造を有し、かつ極性基を有するポリマーと、リチウム固定型スメクタイトとの複合体を含有する層を有する。ここで該複合体は、上記ポリマーとリチウム固定型スメクタイトが一体化して水蒸気バリア性及び酸素バリア性を発揮するものである。
上記基材の材質は特に限定されない。上記基材として、木材、金属、ポリマー(樹脂)、紙、シリコン、又は変性シリコン等が挙げられる。上記基材は異なる素材を接合して得られた基材であってもよい。上記基材の形状は特に制限されない。上記基材は、平板、シート状、又は3次元形状全面に、若しくは一部に、曲率を有するもの等、目的に応じた任意の形状であってよい。また、上記基材の硬度、及び厚さにも制限はない。
[Uses of aqueous dispersions]
A laminate can be obtained by forming a layer on a substrate using the aqueous dispersion of the present invention. The laminate has a layer containing a composite of a polymer having a polyolefin structure and a polar group, and lithium-fixed smectite. The composite exhibits water vapor barrier properties and oxygen barrier properties by integrating the polymer with the lithium-fixed smectite.
The material of the substrate is not particularly limited. Examples of the substrate include wood, metal, polymer (resin), paper, silicon, or modified silicon. The substrate may be a substrate obtained by bonding different materials. The shape of the substrate is not particularly limited. The substrate may be any shape according to the purpose, such as a flat plate, a sheet, or a three-dimensional shape having a curvature on the entire surface or part. In addition, there is no limitation on the hardness and thickness of the substrate.
上記基材上に本発明の水性分散物を用いて層を形成する方法は制限されない。該形成方法は、直接塗工法又は直接成形法であってよい。直接塗工法として、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、カーテンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法等が挙げられる。直接成形法として、インモールド成形、インサート成形、真空成形、押出ラミネート成形、プレス成形等が挙げられる。直接成形法では、未硬化(未乾燥)又は半硬化(半乾燥)の本発明の水性分散物の層を基材上に積層してから硬化(乾燥)させてもよく、本発明の水性分散物を硬化(乾燥)した硬化物層を基材上に積層してもよい。 There is no limitation on the method of forming a layer on the substrate using the aqueous dispersion of the present invention. The formation method may be a direct coating method or a direct molding method. Examples of direct coating methods include spraying, spin coating, dip coating, roll coating, blade coating, doctor roll, doctor blade, curtain coating, slit coating, screen printing, and inkjet methods. Examples of direct molding methods include in-mold molding, insert molding, vacuum molding, extrusion lamination molding, and press molding. In the direct molding method, a layer of the uncured (undried) or semi-cured (semi-dried) aqueous dispersion of the present invention may be laminated on the substrate and then cured (dried), or a cured layer obtained by curing (drying) the aqueous dispersion of the present invention may be laminated on the substrate.
本発明の積層体は、本発明の水性分散物の硬化物に対して基材の前駆体を塗工して硬化させることで得てもよく、基材の前駆体及び本発明の水性分散物が未硬化若しくは半硬化の状態で接着させた後に、両者を硬化させることで得てもよい。基材の前駆体としては特に限定はなく、各種硬化性樹脂組成物等が挙げられる。また、本発明の水性分散物を接着剤として用いることで積層体を作製してもよい。 The laminate of the present invention may be obtained by applying a substrate precursor to a cured product of the aqueous dispersion of the present invention and curing the coating, or by adhering the substrate precursor and the aqueous dispersion of the present invention in an uncured or semi-cured state and then curing both of them. The substrate precursor is not particularly limited, and examples thereof include various curable resin compositions. The laminate may also be produced by using the aqueous dispersion of the present invention as an adhesive.
本発明の水性分散物を用いて形成された層は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が優れているため、本発明の水性分散物はガスバリア剤として、ガスバリア膜の形成に好適に用いることができる。 The layer formed using the aqueous dispersion of the present invention has excellent water vapor barrier properties and oxygen barrier properties, so the aqueous dispersion of the present invention can be suitably used as a gas barrier agent to form a gas barrier film.
本発明の水性分散物は、コーティング剤として好適に用いることもできる。本発明のコーティング剤は、本発明の水性分散物からなる。本発明のコーティング剤のコーティング方法は特に限定されない。該コーティング方法として、ロールコート、グラビアコート等が挙げられる。また、コーティング装置についても特に限定されない。本発明の水性分散物をコーティングして得られるコーティング膜は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性等のガスバリア性に優れている。それゆえ、本発明の水性分散物を用いて、優れたガスバリア性を有するコーティング膜を形成することができる。 The aqueous dispersion of the present invention can also be suitably used as a coating agent. The coating agent of the present invention is composed of the aqueous dispersion of the present invention. There is no particular limitation on the coating method of the coating agent of the present invention. Examples of the coating method include roll coating and gravure coating. The coating device is also not particularly limited. The coating film obtained by coating the aqueous dispersion of the present invention has excellent gas barrier properties such as water vapor barrier properties and oxygen barrier properties. Therefore, a coating film having excellent gas barrier properties can be formed using the aqueous dispersion of the present invention.
本発明の水性分散物は、接着剤としても好適である。本発明の接着剤の形態は特に限定されない。本発明の接着剤は液状又はペースト状であってよく、固形状であってもよい。本発明の接着剤を用いて部材等を接着ないし固定化することにより、当該接着部分にガスバリア性を付与することができる。 The aqueous dispersion of the present invention is also suitable as an adhesive. The form of the adhesive of the present invention is not particularly limited. The adhesive of the present invention may be in a liquid or paste form, or may be in a solid form. By bonding or fixing members, etc. using the adhesive of the present invention, gas barrier properties can be imparted to the bonded portion.
本発明の水性分散物は、ヒートシール剤としても好適である。本発明のヒートシール剤の形態は特に限定されない。本発明のヒートシール剤は液状又はペースト状であってよく、固形状であってもよい。本発明の水性分散物を用いて形成された層はガスバリア性に優れているため、本発明のヒートシール剤を用いて部材等を接着ないし固定化することにより、当該ヒートシール部分にガスバリア性を付与することができる。 The aqueous dispersion of the present invention is also suitable as a heat sealant. The form of the heat sealant of the present invention is not particularly limited. The heat sealant of the present invention may be in a liquid or paste form, or may be in a solid form. Since the layer formed using the aqueous dispersion of the present invention has excellent gas barrier properties, gas barrier properties can be imparted to the heat-sealed portion by adhering or fixing a member or the like using the heat sealant of the present invention.
以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中、断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these. In the examples, "parts" and "%" are by weight unless otherwise specified.
(実施例1)
容積50mlのプラスチック容器に、リチウム固定型モンモリロナイトの水性分散物(クニミネ工業(株)製、商品名RC-E、CEC30meq/100g、水性分散物中のリチウム固定型モンモリロナイトの含有量10質量%、水性分散物中のリチウム固定型モンモリロナイトの粒子径2.0μm、以下、「分散物A」という。)10質量部、及びカルボキシル基がアンモニアで中和されたポリオレフィン水性ディスパージョン(住友精化(株)製、商品名ザイクセンA、該ポリオレフィン水性ディスパージョン中のポリマー粒子の含有量25質量%、ポリマー粒子の粒子径7.0μm、このポリマー粒子を構成するポリマーは、ポリエチレン構造を70質量%以上含有し、またカルボキシ基を有し、このカルボキシ基の70モル%以上がアンモニウム塩の形態である。)16質量部を加え、マグネティックスターラーで8時間攪拌を行い、ポリマー粒子とリチウム固定型モンモリロナイトとを含有する水性分散物を得た。得られた水性分散物を厚さ12μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製、商品名エステルNS)上にバーコーターを用いて、乾燥後の塗工厚みが2μmとなるように塗工し、水性分散物を塗工したPETフィルムを120℃の乾燥機中で10分間直ちに加熱乾燥し、積層フィルムを得た。該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を下記に示す方法で測定した。結果を表1に示す。
Example 1
Into a plastic container having a volume of 50 ml, 10 parts by mass of an aqueous dispersion of lithium-fixed montmorillonite (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd., product name RC-E, CEC 30 meq/100 g, content of lithium-fixed montmorillonite in the aqueous dispersion 10 mass %, particle size of lithium-fixed montmorillonite in the aqueous dispersion 2.0 μm, hereinafter referred to as "dispersion A") and 16 parts by mass of an aqueous dispersion of polyolefin in which carboxyl groups have been neutralized with ammonia (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., product name ZAIXXEN A, content of polymer particles in the aqueous dispersion of polyolefin 25 mass %, particle size of polymer particles 7.0 μm, polymer constituting the polymer particles contains 70 mass % or more of a polyethylene structure and has carboxy groups, and 70 mol % or more of the carboxy groups are in the form of ammonium salts) were added and stirred for 8 hours with a magnetic stirrer to obtain an aqueous dispersion containing polymer particles and lithium-fixed montmorillonite. The obtained aqueous dispersion was applied to a 12 μm thick PET film (manufactured by Teijin DuPont Films Co., Ltd., product name Ester NS) using a bar coater so that the coating thickness after drying would be 2 μm, and the PET film coated with the aqueous dispersion was immediately heated and dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to obtain a laminated film. The oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured by the methods described below. The results are shown in Table 1.
(実施例2)
分散物Aに代えて、リチウム固定型モンモリロナイトの水性分散物(クニミネ工業(株)製、CEC9meq/100g、水性分散物中のリチウム固定型モンモリロナイトの含有量10質量%、水性分散物中のリチウム固定型モンモリロナイトの粒子径2.3μm、以下、「分散物B」という。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表1に示す。
Example 2
A laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that an aqueous dispersion of lithium-loaded montmorillonite (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd., CEC 9 meq/100 g, content of lithium-loaded montmorillonite in the aqueous dispersion 10 mass %, particle size of lithium-loaded montmorillonite in the aqueous dispersion 2.3 μm, hereinafter referred to as "Dispersion B") was used instead of Dispersion A, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminate film were measured. The results are shown in Table 1.
(実施例3)
分散物Aに代えて、リチウム固定型モンモリロナイトの水性分散物(クニミネ工業(株)製、CEC62meq/100g、水性分散物に対するリチウム固定型モンモリロナイトの含有量10質量%、水性分散物中のリチウム固定型モンモリロナイトの粒子径1.8μm、以下、「分散物C」という。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表1に示す。
Example 3
A laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that an aqueous dispersion of lithium-loaded montmorillonite (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd., CEC 62 meq/100 g, content of lithium-loaded montmorillonite in the aqueous dispersion 10 mass %, particle size of lithium-loaded montmorillonite in the aqueous dispersion 1.8 μm, hereinafter referred to as "Dispersion C") was used instead of Dispersion A, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminate film were measured. The results are shown in Table 1.
(実施例4)
分散物Aの使用量を10質量部から30質量部、上記ポリオレフィン水性ディスパージョンの使用量を16質量部から8質量部に代えたこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表1に示す。
Example 4
A laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of Dispersion A used was changed from 10 parts by mass to 30 parts by mass, and the amount of the polyolefin aqueous dispersion used was changed from 16 parts by mass to 8 parts by mass, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminate film were measured. The results are shown in Table 1.
(実施例5)
分散物Aの使用量を10質量部から2.5質量部に、上記ポリオレフィン水性ディスパージョンの使用量を16質量部から19質量部に代えたこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表1に示す。
(Example 5)
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of Dispersion A was changed from 10 parts by mass to 2.5 parts by mass, and the amount of the polyolefin aqueous dispersion was changed from 16 parts by mass to 19 parts by mass, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 1.
(比較例1)
容積50mlのプラスチック容器に、層間イオンがナトリウムである天然モンモリロナイト精製品(クニミネ工業(株)製クニピアF、CEC108meq/100g)1質量部、蒸留水9質量部を順番に加え、その後、上記ポリオレフィン水性ディスパージョン16質量部を加え、マグネティックスターラーで8時間攪拌し、ポリマー粒子とナトリウム型モンモリロナイトとを含有する水性分散物を得た。得られた水性分散物を上述した厚さ12μmのPETフィルムにバーコーターを用いて、乾燥後の塗工厚みが2μmとなるように塗工した。次いで、120℃の乾燥機中で10分間直ちに加熱乾燥し、積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
In a plastic container with a volume of 50 ml, 1 part by mass of a refined natural montmorillonite product with sodium interlayer ions (Kunipia F, CEC 108 meq/100 g, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) and 9 parts by mass of distilled water were added in this order, and then 16 parts by mass of the above-mentioned polyolefin aqueous dispersion was added and stirred with a magnetic stirrer for 8 hours to obtain an aqueous dispersion containing polymer particles and sodium-type montmorillonite. The obtained aqueous dispersion was applied to the above-mentioned PET film with a thickness of 12 μm using a bar coater so that the coating thickness after drying was 2 μm. Next, it was immediately heated and dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to obtain a laminated film, and the oxygen permeation rate and water vapor permeation rate of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例2)
クニピアFに代えて、クニピアFの層間イオンをリチウムにイオン交換した、天然モンモリロナイトのイオン交換品(クニミネ工業(株)製クニピアM、CEC110meq/100g)を用いたこと以外は、比較例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 2)
A laminated film was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that an ion-exchanged product of natural montmorillonite (Kunipia M, CEC 110 meq/100 g, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) in which the interlayer ions of Kunipia F were ion-exchanged with lithium was used instead of Kunipia F, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例3)
上記分散物Aに代えて、蒸留水を用いたこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 3)
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that distilled water was used instead of the dispersion A, and the oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例4)
上記ポリオレフィン水性ディスパージョン16質量部に代えて、アクリル系ポリマー粒子の水性ディスパージョン(積水化学工業(株)製エスダイン#7110、該水性ディスパージョン中のポリマー粒子の含有量50質量%、このポリマー粒子の構成ポリマーはポリオレフィン構造を有しない。)8質量部を用い、表2に示す使用量の蒸留水を使用したこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 4)
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that 8 parts by mass of an aqueous dispersion of acrylic polymer particles (Esdyne #7110 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., the content of polymer particles in the aqueous dispersion was 50% by mass, and the constituent polymer of the polymer particles does not have a polyolefin structure) was used instead of 16 parts by mass of the polyolefin aqueous dispersion, and distilled water was used in the amount shown in Table 2. The oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例5)
上記ポリオレフィン水性ディスパージョン16質量部に代えて、水性ポリウレタンエマルジョン(三洋化成(株)製ユーコートUX-485、該水性ポリウレタンエマルジョン中のポリウレタン粒子の含有量35質量%、このポリウレタン粒子の構成ポリマーはポリオレフィン構造を有しない。)11.4質量部を用い、表2に示す使用量の蒸留水を使用したこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 5)
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that 11.4 parts by mass of an aqueous polyurethane emulsion (Eukoat UX-485 manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., the content of polyurethane particles in the aqueous polyurethane emulsion was 35% by mass, and the constituent polymer of the polyurethane particles does not have a polyolefin structure) was used instead of 16 parts by mass of the above-mentioned polyolefin aqueous dispersion, and distilled water was used in the amounts shown in Table 2. The oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例6)
上記ポリオレフィン水性ディスパージョン16質量部に代えて、水性ポリエステルエマルジョン(東亞合成(株)製アロンメルト1055A30、該水性ポリエステルエマルジョン中のポリエステル粒子の含有量30質量%、このポリエステル粒子の構成ポリマーはポリオレフィン構造を有しない。)13.3質量部を用い、表2に示す使用量の蒸留水を使用したこと以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを得、該積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 6)
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that 13.3 parts by mass of an aqueous polyester emulsion (Aronmelt 1055A30 manufactured by Toagosei Co., Ltd., the content of polyester particles in the aqueous polyester emulsion is 30% by mass, and the constituent polymer of the polyester particles does not have a polyolefin structure) was used instead of 16 parts by mass of the above-mentioned polyolefin aqueous dispersion, and distilled water was used in the amount shown in Table 2. The oxygen permeability and water vapor permeability of the laminated film were measured. The results are shown in Table 2.
(参考例)
上記で使用したPETフィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量を表2に示す。
(Reference example)
Table 2 shows the oxygen permeability and water vapor permeability of the PET film used above.
<酸素透過量の測定方法>
各積層フィルムの酸素透過量を、モコン社製酸素透過率測定装置OX-TRANI/50を用いてJIS-K7126(等圧法)に準じ、23℃、90%RHで測定した。
<Method for measuring oxygen transmission rate>
The oxygen transmission rate of each laminate film was measured at 23° C. and 90% RH in accordance with JIS-K7126 (constant pressure method) using an oxygen transmission rate measuring device OX-TRANI/50 manufactured by Mocon Corporation.
<水蒸気透過量の測定方法>
各積層フィルムの水蒸気透過量を、「防湿包装材料の透過湿度試験方法」JIS Z 0208に準じ、透湿カップを用いて、40℃、90%RHで測定した。
<Method for measuring water vapor transmission rate>
The water vapor transmission rate of each laminate film was measured at 40° C. and 90% RH using a moisture permeability cup in accordance with JIS Z 0208 "Test method for moisture transmission of moisture-proof packaging materials."
なお、表1及び2において、水性分散物の固形分中のスメクタイトの含有量(%)=(水性分散物中のスメクタイトの含有量)/(水性分散物中のスメクタイトの含有量+水性分散物中のポリマー粒子の含有量)×100 である。
リチウム固定型スメクタイトを含有しない比較例1~3の積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量は高く、ガスバリア性に劣る結果となった。なお、ナトリウム型及びリチウム型スメクタイトは膨潤性が高く、1質量部以上配合すると、成膜が困難であった。また、本発明で規定するポリマー粒子以外のポリマー粒子を配合した比較例4~6の積層フィルムでも、酸素透過量及び水蒸気透過量は大きく、ガスバリア性に劣っていた。
一方、実施例1~6の積層フィルムの酸素透過量及び水蒸気透過量は非常に小さく、ガスバリア性に優れていた。
In Tables 1 and 2, the smectite content (%) in the solid content of the aqueous dispersion = (smectite content in aqueous dispersion) / (smectite content in aqueous dispersion + polymer particle content in aqueous dispersion) x 100.
The laminated films of Comparative Examples 1 to 3, which did not contain lithium-fixed smectite, had high oxygen and water vapor permeation rates, resulting in poor gas barrier properties. Sodium and lithium smectites have high swelling properties, and when they are blended in an amount of 1 part by mass or more, film formation is difficult. The laminated films of Comparative Examples 4 to 6, which blended polymer particles other than those specified in the present invention, also had high oxygen and water vapor permeation rates and poor gas barrier properties.
On the other hand, the oxygen permeation rate and water vapor permeation rate of the laminated films of Examples 1 to 6 were very small, and the gas barrier properties were excellent.
Claims (11)
前記ポリマー中に占める前記ポリオレフィン構造の割合が70質量%以上であり、
前記ポリマーが、α-オレフィンと酸性基を有する不飽和モノマーとを重合してなるポリマーを中和した構造のポリマー、又は、ポリオレフィンに酸性基を有する不飽和モノマーをグラフト重合してなるポリマーを中和した構造のポリマーである、水性分散物。 The present invention relates to a method for producing a lithium-fixed smectite particles, the method comprising:
The proportion of the polyolefin structure in the polymer is 70 mass% or more,
The aqueous dispersion, wherein the polymer is a polymer having a structure obtained by neutralizing a polymer obtained by polymerizing an α-olefin and an unsaturated monomer having an acidic group, or a polymer having a structure obtained by graft polymerizing a polyolefin with an unsaturated monomer having an acidic group ,
前記ポリマー中に占める前記ポリオレフィン構造の割合が70質量%以上であり、
前記ポリマーが、α-オレフィンと酸性基を有する不飽和モノマーとを重合してなるポリマーを中和した構造のポリマー、又は、ポリオレフィンに酸性基を有する不飽和モノマーをグラフト重合してなるポリマーを中和した構造のポリマーである、積層体。 The present invention has a layer containing a complex of a polymer having a polyolefin structure and an acidic group and a salt thereof , and a lithium-fixed smectite ,
The proportion of the polyolefin structure in the polymer is 70 mass% or more,
The laminate, wherein the polymer is a polymer having a structure obtained by neutralizing a polymer obtained by polymerizing an α-olefin and an unsaturated monomer having an acidic group, or a polymer having a structure obtained by graft polymerizing a polyolefin with an unsaturated monomer having an acidic group ,
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