JP2001199010A - 透明ガスバリアフィルムの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工後においても良好なガスバリア性を有す
る透明ガスバリア性フィルムを得ることを目的とした透
明ガスバリアフィルムの加工方法を提供すること。 【解決手段】 プラスチックフィルムの少なくとも片面
にセラミックス層を設けた透明ガスバリアフィルムの加
工方法であって、プラスチックフィルムの寸法変化率が
±２％以下となるような加工条件で行うことを特徴とす
る透明ガスバリアフィルムの加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明性、ガスバリア性
に優れ、飲食品、電子材料、医薬品等の分野における気
密性を要求される包装材料または、ガス遮断材料として
有用なフィルムの加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスバリア性の優れたフィルムとして
は、プラスチックフィルムに、塩化ビニリデンやエチレ
ンビニールアルコール共重合体をコーティングしたも
の、またアルミニウム等の金属を蒸着したもの、さらに
酸化珪素（特公昭５１−４８５１１）、アルミナ（特開
昭６２−１０１４２８）等のセラミックスを蒸着、スパ
ッター、Ｃ．Ｖ．Ｄ．等によりコーティングしたものが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような前記の従来
のガスバリアフィルムは、次のような課題を有してい
た。塩化ビニリデンやエチレンビニールアルコール共重
合体等の有機物をコーティングしたガスバリアフィルム
は、水蒸気、酸素等のガスバリア性が十分でなく、特に
高温時或は、高湿度時にそのバリア性が低下する。また
アルミニウム等の金属を蒸着したものでは、不透明であ
るため、包装時に内容物が確認できないという課題が有
り、また食品の長期保存の為に、殺菌処理としてレトル
ト処理をするとバリア性が失われるという重大な課題を
有している。更に酸化珪素、アルミナ等のセラミックス
を蒸着、スパッタ、Ｃ．Ｖ．Ｄ．等によりコーティング
したものでは、やはりラミネートなどの加工後にバリア
性が低下する課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性、特に
耐レトルト性に優れたガスバリアフィルムを提供するも
のである。すなわち、本発明は、プラスチックフィルム
の少なくとも片面にセラミックス層を設けた透明ガスバ
リアフィルムの加工方法であって、プラスチックフィル
ムの寸法変化率が、±２％以下となるような加工条件で
行うことを特徴とする透明ガスバリアフィルムの加工方
法である。

【０００５】本発明で言うセラミックス層の材質として
は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化
物、金属水酸化物、金属フッ化物、金属塩化物、金属臭
化物、金属ヨウ化物、金属硼化物等の単体、複合、混
合、化合物を言う。このセラミックス層を設ける方法と
しては、公知の方法が使用できる。ウェットプロセスで
は例えば、ゾル−ゲル法、析出を利用する方法、めっき
等により金属層を形成しその後に化学反応によりセラミ
ックス層を設ける方法等がある。又他にドライプロセス
では例えば、真空蒸着法、スパッタ法、Ｃ．Ｖ．Ｄ．法
等がある。

【０００６】セラミックス層の厚みとしては特に制限を
受けるものではないが、包装材料としての適性等から５
０Å〜３μｍが良く、更に好ましくは、１００〜５００
０Åが好ましい。本発明でいうプラスチックフィルムと
は、有機重合体を溶解または溶融押し出しして、必要に
応じて長手方向および、または幅方向に延伸、冷却、熱
固定をしたフィルムである。有機重合体としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ナイロン６、ナイロン
６６、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリビ
ニールアルコール、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド等が挙げられ
る。またこれら有機重合体は、他の有機重合体を共重合
したものでもよく、混合した物でも良い。

【０００７】更にこれらの有機重合体に公知の添加剤
（例えば、帯電防止剤、滑剤、酸化安定剤等）が添加さ
れていても良い。かかるプラスチックフィルムは、セラ
ミックス層を設ける前に、公知の表面処理、例えばコロ
ナ放電処理、プラズマ処理等を行なっても良い。本発明
のプラスチックフィルムの厚さは、特に制限を受けるも
のではないが、包装材料としての適合性等から３〜５０
０μｍの範囲が好ましく、更に８〜２５μｍが好まし
い。

【０００８】本発明で言う使用環境条件とは、温度、湿
度、圧力、張力、空気中あるいは、溶液中か、等の単体
あるいは、複合条件及びその環境下に置かれている時間
のことをいう。例えばハイレトルト（１３５℃）用包装
材料の場合には、ガスバリア薄膜形成時のチャンバー中
の状態、通常利用域の室温空気中、及び、ハイレトルト
処理の１３５℃の熱水中の範囲で、つまり温度で言え
ば、−１０℃から１３５℃、湿度で言えば０％〜１００
％の範囲がこの場合の具体的な使用環境条件の例とな
る。又、レトルト処理を要しない包装材料では、薄膜形
成時のチャンバー中の状態、通常利用域の室温空気中の
範囲で、つまり温度で言えば−１０℃〜４５℃、湿度で
言えば０％〜８０％の範囲がその範囲である。またセラ
ミック層を形成するとき、あるいはフィルムをラミネー
ト、製装等の加工をするために加工機械に掛けるとき、
フィルムに張力を掛けるが、加工し終わったときにはそ
の張力負荷はなくなる。この場合使用環境条件は、加工
機械の設置環境及び張力が０kg／ｍ〜１０kg／ｍ等であ
る。

【０００９】本発明のプラスチックフィルムの寸法変化
率とは、セラミックス層を設けた時点での状態のプラス
チックフィルムの面内の任意の２点間のでの寸法をＬａ
として、透明ガスバリアフィルムの使用環境条件下での
同点間の寸法をＬｂとすると、（１−Ｌｂ／Ｌａ）×１
００で表すことが出来る。例えばレトルト食品用包装材
料として使用するならば、透明ガスバリアフィルムの面
内の２つの任意の地点の距離をＬａ1 として、レトルト
条件の１２０℃の熱水中、又は、取り出し室温に戻した
状態での同じ地点間の距離をＬｂ1 とすると、その時の
寸法変化率は（１−Ｌｂ1 ／Ｌａ1 ）×１００である。

【００１０】例えば、透明ガスバリアフィルムを他のフ
ィルムとラミネートする場合、透明ガスバリアフィルム
の面内の２つの任意の地点の距離をＬａ2 として、同じ
地点間のラミネート中の熱とテンションが掛かった状
態、あるいは、他のフィルムとラミネートした状態での
距離をＬｂ2 とすると、この場合の寸法変化率は（１−
Ｌｂ2 ／Ｌａ2 ）×１００である。ここで、セラミック
ス層を設けた時点での状態のプラスチックフィルムと述
べたが、セラミックス層を設ける事によりそのプラスチ
ックフィルムの性質が変化することがなければ、セラミ
ックス層を設ける前のプラスチックフィルムのみの状態
で、寸法変化率を議論できる。又、セラミックス層を設
ける事により、そのプラスチックフィルムの性質が変化
する場合に於いても、その影響を、セラミックス層を設
けなくとも再現できるならば、セラミックス層を設けな
くとも、影響を模擬したプラスチックフィルムによって
議論することが可能である。

【００１１】例えば、真空蒸着によりＳｉＯをポリエチ
レンテレフタレートの二軸延伸フィルムにコートしてセ
ラミックス層を設ける場合において、フィルムが十分に
冷却されているならば、ＳｉＯの蒸着源からの輻射熱に
よりフィルムの性質が変わらないので、もとのフィルム
の寸法変化率が±２％以下のものを選択すればよい。ま
た前記の例で冷却が不十分な場合、もしくは意図的にプ
ラスチックフィルムの温度をある温度にしている場合に
は、ＳｉＯの蒸着源からの輻射熱によりプラスチックフ
ィルムの温度が高くなる。ポリエチレンテレフタレート
の二軸延伸フィルムの場合、一般的に７０℃以上の温度
になると元のプラスチックフィルムと熱収縮率特性が変
わる。この場合、セラミックス層を設けるときと同じ熱
履歴を与えたプラスチックフィルムの寸法変化率が、±
２％以下のものを選択すればよい。

【００１２】（作用）加工時におけるプラスチックフィ
ルムの寸法変化率を±２％以下にすることによりセラミ
ックス層の割れを防止できる。これは、セラミックスが
±２％伸びたときに割れが発生することを突き止めたと
いう研究成果によるものである。セラミックス層の割れ
が発生しないということにより、ガスバリア特性が低下
しない。

【００１３】＜実施例１＞一酸化珪素を蒸着源として電
子ビームにより加熱しＥ５１００（東洋紡製 ＰＥＴフ
ィルム 厚み１２μｍ）にセラミックス層１０００Åを
形成した。比較例１として試作品の二軸延伸ＰＥＴフィ
ルム（厚み１２μｍ）に同様にセラミックス層を形成し
た。基板フィルムの１２５℃ ３０分の熱水処理後の寸
法変化率とセラミックス層の形成条件を表１に示す。

【００１４】セラミックス層を形成したフィルムに各々
Ｐ１１４６（東洋紡製 未延伸ポリプロピレンフィルム
６０μｍ）をドライラミネートした。作製したバリアフ
ィルムを１２５℃の熱水に３０分間放置して取り出し、
室温にて放置して乾燥した。乾燥後、各フィルムの酸素
透過率を酸素透過率測定装置（モダンコントロールズ社
製 ＯＸ−ＴＲＮ１００）で測定した。測定結果を表２
に示す。参考として比較例の試料にＰ１１４６をラミネ
ートしたときの酸素透過率を同じく表２に示す。比較例
の試料は、熱水処理後に、酸素バリア性が大幅に劣化し
た。

【００１５】＜実施例２＞一酸化珪素を蒸着源として電
子ビームにより加熱しＥ５０００（東洋紡製 ＰＥＴフ
ィルム 厚み２５μｍ）にセラミックス層１０００Åを
形成した。比較例として実施例と同様にＥ５０００（東
洋紡製 ＰＥＴフィルム 厚み１２μｍ）にセラミックス
層１０００Åを形成した。各ガスバリアフィルムをＴＤ
に１００ｍｍ、ＭＤに２００ｍｍ長方形に切り出し、Ｍ
Ｄに７．５Ｋｇの荷重をかけた。基板フィルムの荷重
７．５Ｋｇをかけたときの寸法変化率とセラミックス層
の形成条件を表３に示す。

【００１６】荷重を取り除いたのちガスバリアフィルム
の酸素透過率を測定した。測定には、酸素透過率を酸素
透過率測定装置（モダンコントロールズ社製 ＯＸ−Ｔ
ＲＮ１００）を使用した。荷重をかける前後での各バリ
アフィルムの酸素透過量を表４に示す。比較例２の試料
は、荷重付加後に酸素バリア性が大幅に劣化した。

【００１７】

【発明の効果】プラスチックフィルムの少なくとも片面
にセラミックス層を設けた透明ガスバリアフィルムの加
工方法であって、プラスチックフィルムの寸法変化率が
±２％以下となるような加工条件で加工を行うことによ
りガスバリア性に優れたバリアフィルムが得られる。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 徹 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 播磨 貞三 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 山田 陽三 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフィルムの少なくとも片
   面にセラミックス層を設けた透明ガスバリアフィルムの
   加工方法であって、プラスチックフィルムの寸法変化率
   が±２％以下となるような加工条件で行うことを特徴と
   する透明ガスバリアフィルムの加工方法。