JP2001130648A

JP2001130648A - バリヤ性包装体

Info

Publication number: JP2001130648A
Application number: JP35638699A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Watanabe; 晴彦渡辺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】［課題］ガスバリヤ性が優れた包装体を提供する事
にある。［解決手段］容器、ボトル、トレイ、カップ、フィ
ルム包装袋、紙包装袋、ペーパーカートンなどの包装体
の内部を高圧にして高濃度の原料を吹き込み紫外線を照
射する事により原料を活性化して、包装体の内面にＳｉ
Ｏｘ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯｘなどの金属酸化物
または、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）などの
蒸着皮膜を形成させたガスバリヤ性包装体。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］

【０００１】本発明はガスバリヤ性に優れ、乱暴な取
り扱いにおいてもガスバリヤ性が低下し難く、添加剤な
どが内容物に移行し難い容器、ボトル、トレイ、カッ
プ、フィルム包装袋、紙包装袋、ペーパーカートンに関
するものである。さらに詳しくは紫外線により高圧、高
濃度の有機金属化合物、炭化水素の単独又は混合ガスを
キャリアガス、酸化性ガスと共に活性化し、容器、ボト
ル、トレイ、カップ、フィルム包装袋、紙包装袋、ペー
パーカートンなどの包装体の内面に蒸着した、酸素に敏
感な食品、無菌食品、レトルト滅菌食品、ガス置換包装
食品、真空包装食品、飲料、酒類、医薬品、化学薬品、
ガソリンなどを長期間保存できる容器、ボトル、トレ
イ、カップ、フィルム包装袋、紙包装袋、ペーパーカー
トンなどのガスバリヤ性包装体に関するものである。［従来の技術］

【０００２】塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）をコーティ
ングまたは共押出しした容器、ボトル、トレイ、カッ
プ、およびフィルムから製造された、ガスバリヤ性包装
体が一般に使用されているが、廃棄焼却処理を行うと、
ダイオキシンなどの有毒ガスが発生する事から、ＰＶＤ
Ｃを使用しない、金属酸化物やダイアモンドを蒸着した
ガスバリヤ性包装体が開発されている。

【０００３】高真空下においてマイクロウエーブなど
の高周波を照射して有機金属化合物または炭化水素をプ
ラズマ化し、容器、ボトル、トレイ、カップなどの内面
または外面に酸化ケイ素、酸化アルミなどの金属酸化物
または非晶性カーボン（ダイアモンドライクカーボンＤ
ＬＣ）を蒸着してハイバリヤ性容器、ボトル、トレイ、
カップを製造する方法があるが、高真空装置、マイクロ
ウエーブ、高周波を発生する装置が必要であり、装置は
複雑で高価であり、操業操作が難しく操業中の人体への
危険性も考慮しなければならない。

【０００４】フィルムへの金属酸化物蒸着やダイアモ
ンド蒸着はプラズマ真空蒸着機により、幅２ｍ以上の広
幅フィルムに連続して行い、得られたガスバリヤ性の蒸
着フィルムを印刷、ラミネート、製袋などの行程を経て
包装体を製造する。

【０００５】金属酸化物蒸着やダイアモンド蒸着を行
ったフィルムは優れたガスバリヤ性を有するが、金属酸
化物蒸着皮膜やダイアモンド蒸着皮膜は延展性に乏し
く、印刷・ラミネート製袋行程において張力が加わる
と、皮膜にクラックやピンホールが発生しガスバリヤ性
が著しく低下すると言う欠点がある。［発明が解決しようとする課題］

【０００６】従来技術のように金属酸化物やダイアモ
ンドを容器、ボトル、トレイ、カップに蒸着する方法
は、装置が複雑で高価であり、操業操作も熟練を要しマ
イクロウエーブや高周波の人体に対する影響も考慮しな
ければならない。

【０００７】本発明は容器、ボトル、トレイ、カップ
の内部に高圧で原料ガスを吹き込み原料ガス濃度が高い
状態において、安全な紫外線を照射して金属酸化物やダ
イアモンドを容器、ボトル、トレイ、カップの内面に蒸
着する技術であり、装置は簡単で安価であり、操業操作
も容易で、操業中の人体に影響を与えない。

【０００８】従来技術のように金属酸化物やダイアモ
ンドをフィルムに蒸着してから印刷・ラミネート・製袋
などの加工を行い、フィルム包装袋、紙袋、ペーパーカ
ートンなどの包装体を製造する技術では、加工工程の張
力により蒸着皮膜にクラックがはいり、ガスバリヤ性が
著しく低下する。

【０００９】しかし本発明技術では、フィルムに印刷
・ラミネート・製袋などの加工を行い、フィルム包装
袋、紙袋、ペーパーカートンなどの包装体を製造してか
ら、内部に高圧で原料ガスを吹き込み原料ガス濃度が高
い状態において、安全な紫外線を照射して金属酸化物や
ダイアモンドを内面に金属酸化物蒸着やダイアモンド蒸
着を行うのでガスバリヤ性が低下しない。また装置は簡
単で安価であり、操業操作も容易で、操業中の人体に影
響を与えない。

【００１０】容器、ボトル、トレイ、カップ、フィル
ム包装袋、紙袋、ペーパーカートンなどの包装体の内面
に金属酸化物蒸着やダイアモンド蒸着を行う事により、
最内面のプラスチックに添加されている酸化防止剤、熱
安定剤、帯電防止剤、すベり剤、ブロッキング防止剤、
可塑剤などの添加剤、およびプラスチックの分解性生物
である低分子量のオリゴマー、アルデヒド、ケトン、エ
ステル、カルボン酸などが、内容物に溶出する事を防止
出来る。［課題を解決するための手段］

【００１１】上記目的を達成するために、図１の構造
を有する、紫外線を透過する（１０）容器、（１１）ボ
トル、（１２）トレイ、（１３）カップ、未延伸フィル
ム、２軸延伸フィルム、紙、合成紙、不織布などで構成
された（１４）スタンドパウチ、（１５）三方シール
袋、（１６）センターシール袋、（１７）バッグインボ
ックス（ＢＩＢ）の内袋などのフィルム包装袋、（１
８）紙袋、（１９）ペーパーカートンなどの最内層にプ
ラスチックフィルムを有する包装体を使用し、図２の容
器、ボトル蒸着装置、図３のトレイ、カップ蒸着装置、
図４の口栓付きスタンドパウチ、バッグインボックス
（ＢＩＢ）内袋プラズマ蒸着装置、図５の三方シール
袋、センターシール袋プラズマ蒸着装置、図６の口栓付
きペーパーカートンプラズマ蒸着装置を使用し、包装体
の内部と外部を高圧にして、内部の圧力を外部の圧力よ
りもやや高めに設定し、包装体を少し膨張させて形態を
整えてから、包装体の内部に有機珪素化合物、有機アル
ミニュウム化合物、有機マグネシュウム化合物、有機ジ
ルコニュウム化合物などの有機金属化合物、またはアセ
チレン、エチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、シ
クロヘキセンなどのハイドロカーボン、および窒素、ヘ
リュウム、アルゴン、キセノンなどの不活性ガス、およ
び酸化を目的とする場合には亜酸化窒素、酸素、および
水素添加を目的とする場合には水素などのガスを同時
に、高圧で内部に注入し、紫外線を照射して注入したガ
スを励起分子またはプラズマ化し活性化した金属酸化物
またはダイアモンドを包装体の内面に蒸着させる。

【００１２】容器、ボトル、トレイ、カップ、フィル
ム袋、紙袋、ペーパーカートンなどの包装体の内部と外
部を高圧にして、高圧で濃度の高い上記原料を内部に吹
き込んで紫外線を照射し、原料を励起分子またはプラズ
マ化して包装体内部に金属酸化物皮膜またはダイアモン
ド（ＤＬＣ）皮膜の蒸着を行うのであるが、包装体がや
や膨張し形態を整えてから蒸着を行うことが好ましい。
包装袋内部の圧力を外部の圧力よりも高くする事によ
り、包装体が膨らんだ形になり包装体の形が整い、包装
体内面の構造が均一化し、内部に上記のガスを吹き込み
紫外線を照射して励起分子またはブプラズマを発生さ
せ、包装体内面に均一構造を有する金属酸化物またはダ
イアモンドの皮膜の蒸着を行うことが出来るので、ガス
バリヤ性の優れた包装体が得られる。

【００１３】図２、図３、図４、図５、図６における
包装体の紫外線による蒸着装置の、２０は包装体内部の
圧力を高める圧力導入口である。２１は蒸着を行う原料
の吹き込み口であり、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭ
ＤＳＯ）、ヘリュウム、酸素、亜酸化窒素などの混合原
料または、ベンゼン、アルゴン、水素、亜酸化窒素など
の混合原料などを包装体内部に吹き込む。２２はスチー
ル製の上フタである。２３はスチール製の円筒（シリン
ダー）、２４はスチール製の下フタである。２５は紫外
線ランプである。２６は包装体外部の圧力を高める圧力
導入口である。２７は包装体内部の圧力の一例であり１
０．５気圧である。２８は包装体外部の圧力の一例であ
り１０気圧である。包装体内部の圧力を外部の圧力より
も高くして包装体の形態を整えてから原料を吹き込み包
装体内面に蒸着を行う。

【００１４】包装体内部に吹き込む原料の圧力が高い
ほど原料濃度が高くなり、紫外線を照射した場合の蒸着
効率が向上し、均一で厚みの厚い蒸着皮膜が包装体内部
に形成されるが、商業的に利用できる圧力の上限は高圧
法ポリエチレンの製造に使用されている２，０００気圧
である。紫外線を照射すると亜酸化窒素はエネルギー５
ｅｖの励起分子になり酸化力の強い原子状酸素を遊離し
原料を分解活性化して金属酸化物やダイアモンドライク
カーボンが包装体内面に蒸着する。ヘリュウム、アルゴ
ン、キセノン、クリプトンなどの希ガスは紫外線を照射
すると１０ｅｖ以上のエネルギーを有する励起分子にな
り、エネルギーを原料、酸素、水素に与えて活性化し金
属酸化物やダイアモンドライクカーボンが包装体内面に
蒸着する。

【００１５】照射する紫外線は紫外線単独が安全上最
も好ましいが、マイクロウエーブ、高周波などの電磁波
と併用することもできる。紫外線とマイクロウエーブ、
高周波などの電磁波を併用して照射を行う場合には、遮
蔽装置などが必要であり装置が複雑化し操業上の危険性
も増大するが、紫外線とマイクロウエーブ、高周波など
の電磁波とのエネルギー相乗効果により蒸着効率を向上
させることができる。

【００１６】［実施例１］７色印刷を行った１５μ厚
みのＯＮｙ（２軸延伸ナイロンフィルム）の印刷面に、
４０μ厚みのＣＰＰ（未延伸ポリプロピレンフィルム）
をラミネートして製袋した、口栓付きスタンドパウチの
内部を１０．２気圧、外部を１０気圧の高圧にしてスタ
ンドパウチをやや膨張させて形態を整え、内部に１０．
５気圧のＴＭＤＳＯ（テトラメチルジシロキサン）、ヘ
リュウム、酸素、亜酸化窒素の混合原料を吹き込み、紫
外線を外面から照射した。スタンドパウチの内面には４
００Å厚みのＳｉＯ_２皮膜が蒸着した。蒸着を行う前の
スタンドパウチの酸素透過度は３０ｃｃ／ｍ^２・２４ｈ
ｒｓａｔ２５℃であったが、蒸着後の酸素透過度は
１０ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃に低下し、
ハイバリヤ性スタンドパウチが得られた。

【００１７】［実施例２］実施例１のスタンドパウチを
使用し、内部を１０．２気圧、外部を１０気圧の高圧に
してスタンドパウチをやや膨張させて形態を整えてか
ら、内部に１０．５気圧のベンゼン、ヘリュウム、アル
ゴン、亜酸化窒素の混合ガスを吹き込み、紫外線を外面
から照射した。スタンドパウチの内面には５００Å厚み
に原子数で炭素７０％、水素３０％のＤＬＣ皮膜が蒸着
した。蒸着を行う前のスタンドパウチの酸素透過度は３
０ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃であったが、
蒸着後の酸素透過度は１５ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａ
ｔ２５℃に低下し、ハイバリヤ性スタンドパウチが得
られた。

【００１８】［実施例３］５０μ厚みのＡＰＥＴ（非結
晶化ポリエステル）フィルムをヒートシールして袋を成
形した。袋の内部を１０．２気圧、外部を１０気圧にし
て袋の形態を整えて、内部にＴＭＤＳＯ（テトラメチル
ジシロキサン）、ＴＥＡｌ（トリエチルアルミニュウ
ム）、ヘリュウム、酸素、亜酸化窒素の混合ガスを吹き
込み、紫外線を外面から照射した。袋の内面には６００
Å厚みのＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３合金皮膜が蒸着した。蒸
着を行う前のＡＰＥＴ袋の酸素透過度は１００ｃｃ／ｍ
^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃であったが、蒸着後の酸
素透過度は３５ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃
に低下し、ハイバリヤ性ＡＰＥＴ袋が得られた。

【００１９】［実施例４］５０μ厚みのＡＰＥＴ（非結
晶化ポリエステル）フィルムをヒートシールして袋を成
形した。袋の内部を１０．２気圧、外部を１０気圧にし
て袋の形態を整えて、内部にアセチレン、ヘキセン、ヘ
リュウム、アルゴン、亜酸化窒素の混合ガスを吹き込
み、紫外線を外面から照射した。袋の内面には９００Å
厚みのＤＬＣ皮膜が蒸着した。蒸着を行う前のＡＰＥＴ
袋の酸素透過度は１００ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ
２５℃であったが、蒸着後の酸素透過度は４５ｃｃ／
ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃に低下し、ハイバリヤ性
ＡＰＥＴ袋が得られた。

【００２０】［実施例５］内面にポリエチレンフィルム
をラミネートした口栓付きペーパーカートンの、内部を
１０．２気圧、外部を１０気圧にしてペーパーカートン
をやや膨張させて形態を整えて、口栓部分から内部にＴ
ＭＤＳＯ（テトラメチルジシロキサン）、ＴＥＡｌ（ト
リエチルアルミニュウム）、ヘリュウム、酸素、亜酸化
窒素の混合ガスを吹き込み、紫外線を外面から照射し
た。ペーパーカートンの内面には６００Å厚みのＳｉＯ
_２／Ａｌ_２Ｏ_３合金皮膜が蒸着した。蒸着を行う前のペ
ーパーカートンの酸素透過度は８，０００ｃｃ／ｍ^２・
２４ｈｒｓａｔ２５℃であったが、蒸着後の酸素透
過度は６５０ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃に
低下し、バリヤ性ペーパーカートンが得られた。

【００２１】［実施例６］容量１．５リットルのＰＥＴ
ボトルの内部を１０．２気圧、外部を１０気圧にしてＰ
ＥＴボトルをやや膨張させてから、内部に内部にＴＭＤ
ＳＯ（テトラメチルジシロキサン）、ヘリュウム、酸
素、亜酸化窒素の混合ガスを吹き込み、紫外線を外面か
ら照射した。ＰＥＴボトルの内面に７００Å厚みのＳｉ
Ｏ_２皮膜が蒸着した。蒸着を行う前のＰＥＴボトルの酸
素透過度は１８ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃
であったが、蒸着後の酸素透過度は９ｃｃ／ｍ^２・２４
ｈｒｓａｔ２５℃に低下し、バリヤ性ＰＥＴボトル
が得られた。

【００２２】［実施例７］容量１．５リットルのＰＥＴ
ボトルの内部を１０．２気圧、外部を１０気圧にしてＰ
ＥＴボトルをやや膨張させてから、内部にアセチレン、
ベンゼン、ヘリュウム、アルゴン、亜酸化窒素の混合ガ
スを吹き込み、紫外線を外面から照射した。ＰＥＴボト
ルの内面には９００Å厚みのＤＬＣ皮膜が蒸着した。蒸
着を行う前のＰＥＴボトルの酸素透過度は１８ｃｃ／ｍ
^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃であったが、蒸着後の酸
素透過度は９ｃｃ／ｍ^２・２４ｈｒｓａｔ２５℃に
低下し、バリヤ性ＰＥＴボトルが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】内面に蒸着を行う包装体の正面図。

【図２】容器、ボトル内面に紫外線蒸着を行う装置の概
略図

【図３】トレイ、カップの内面に紫外線蒸着を行う装置
の概略図

【図４】口栓付きスタンドパウチ内面、バッグインボッ
クス（ＢＩＢ）内袋の内面に蒸着を行う装置の概略図。

【図５】三方シール袋、センターシール袋内面に蒸着を
行う装置の概略図。

【図６】口栓付きペーパーカートンの内面に蒸着を行う
装置の概略図。

【符号の説明】

１０容器１１ボトル１２トレイ１３カップ１４スタンドパウチ１５三方シール袋１６センターシール袋１７バッグインボックス（ＢＩＢ）１８紙袋１９ペーパーカートン２０包装体内部圧力導入口２１原料吹き込み口２２スチール製上フタ２３スチール製円筒２４スチール製下フタ２５紫外線ランプ２６包装体外部圧力導入口２７包装体内部圧力１０．２気圧２８包装体外部圧力１０気圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器、ボトル、トレイ、カップ、フィル
ム包装袋、紙包装袋、ペーパーカートンなどの包装体の
内部に高圧、高濃度の有機金属化合物または炭化水素ガ
スとキャリアガスの紫外線により励起する不活性ガスを
吹き込み、必要に応じて酸化するためガスとして亜酸化
窒素（Ｎ_２Ｏ）、酸素または水素添加するためのガスと
して水素を吹き込み、紫外線を照射する事により、内面
にガス透過度の低い金属酸化物またはダイアモンドライ
ク（ＤＬＣ）バリヤ性皮膜を形成させた、容器、ボト
ル、トレイ、カップ、フィルム包装袋、紙包装袋、ペー
パーカートンなどの包装体。
【請求項２】上記、容器、ボトル、トレイ、カップが
１種類以上のプラスチックの単体または複合体である容
器、ボトル、トレイ、カップ。フィルム包装袋が、１枚
以上の未延伸または１軸または２軸延伸プラスチックフ
ィルムの積層体である包装袋。紙包装袋が紙と１枚以上
の未延伸または１軸または２軸延伸プラスチックフィル
ムの積層体である内面がプラスチックフィルムの紙包装
袋。ペーパーカートンが紙と未延伸または１軸または２
軸延伸プラスチックフィルムの積層体である内面がプラ
スチックフィルムのペーパーカートン。
【請求項３】上記、原料吹き込みを行う包装体内部の
圧力を、包装体外部の圧力よりも高くして、包装体をや
や膨張させ形態を整えた状態で内部にガス吹込みを行
い、均一蒸着を行う。
【請求項４】上記、有機金属化合物がテトラメチルジ
シロキサン（ＴＭＤＳＯ）、テトラエチルジシロキサン
（ＴＥＤＳＯ）などの有機珪素化合物、アルキルアルミ
ニュウム、アルコキシアルミニュウムなどの有機アルミ
ニュウム化合物、アルキルマグネシュウム、アルコキシ
マグネシュウムなどの有機マグネシュウム化合物、アル
キルジルコニュウム、アルコキシジルコニュウムなどの
有機ジルコニュウム化合物の単独または混合物。
【請求項５】上記、炭化水素がアセチレン、エチレ
ン、ブタジエン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、シクロヘキサンなどの炭化水素（ハイドロカーボ
ン）。
【請求項６】上記、不活性ガスがヘリュウム、アルゴ
ン、キセノン、窒素、炭酸ガスなどの不活性ガス。
【請求項７】上記、酸化性ガスが亜酸化窒素（Ｎ
_２Ｏ）、酸素、オゾン、過酸化水素などの酸化性ガス。
【請求項８】上記、包装体内部に吹き込むガスが、有
機金属化合物、不活性ガス、酸化性ガスを組み合わせた
混合ガスまたは異種連続吹き込みガス。
【請求項９】上記、包装体内部に吹き込むガスが、炭
化水素、不活性ガス、酸化性ガスを組み合わせた混合ガ
スまたは異種連続吹き込みガス。
【請求項１０】上記、包装体内部に吹き込むガスが有
機金属化合物、炭化水素、不活性ガス、酸化性ガスの組
み合わせ混合ガスまたは異種連続吹き込みガス。
【請求項１１】上記、包装体内面に蒸着を目的として
照射する電磁波は紫外線、または紫外線と高周波、マイ
クロウエーブの混合電磁波。