JP2003025476A - バリア性積層体 - Google Patents
バリア性積層体Info
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- JP2003025476A JP2003025476A JP2001217959A JP2001217959A JP2003025476A JP 2003025476 A JP2003025476 A JP 2003025476A JP 2001217959 A JP2001217959 A JP 2001217959A JP 2001217959 A JP2001217959 A JP 2001217959A JP 2003025476 A JP2003025476 A JP 2003025476A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、単独の酸化金属薄膜のみを有するバ
リア性積層体では得られないような、優れたバリア性を
有し、しかも金属箔や金属薄膜を有するバリア性積層体
等では得ることのできない透明性をも有するバリア性積
層体の提供を目的とする。 【解決手段】透明プラスチックからなる基材上に、酸化
アルミニウムや酸化錫等からなる第１の酸化金属薄膜
と、プラズマ活性化ＣＶＤ法により形成されたシリコン
窒化膜、炭化シリコン膜等のシリコン化合物薄膜と、第
２の酸化金属薄膜を順次積層する。
リア性積層体では得られないような、優れたバリア性を
有し、しかも金属箔や金属薄膜を有するバリア性積層体
等では得ることのできない透明性をも有するバリア性積
層体の提供を目的とする。 【解決手段】透明プラスチックからなる基材上に、酸化
アルミニウムや酸化錫等からなる第１の酸化金属薄膜
と、プラズマ活性化ＣＶＤ法により形成されたシリコン
窒化膜、炭化シリコン膜等のシリコン化合物薄膜と、第
２の酸化金属薄膜を順次積層する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は食品、医薬品、精密
電子部品等の包装に用いられるバリア性積層体に関わ
り、特に透明性とガスバリア性に優れたバリア性積層体
に関するものである。
電子部品等の包装に用いられるバリア性積層体に関わ
り、特に透明性とガスバリア性に優れたバリア性積層体
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、食品や非食品及び医薬品等の包装
に用いられる包装フィルム等の包装材料は、内容物の変
質を抑制しそれらの機能、性質および品質を保持するた
めに、それを透過する酸素、水蒸気、その他内容物を変
質させる気体による影響を阻止する必要があり、これら
の様々な気体（ガス）を遮断するガスバリア性を備える
ことが求められている。そのため従来から、温度・湿度
などによる影響が少ないアルミニウム等の金属からなる
金属箔をガスバリア層として用いた包装材料が一般的に
用いられてきた。
に用いられる包装フィルム等の包装材料は、内容物の変
質を抑制しそれらの機能、性質および品質を保持するた
めに、それを透過する酸素、水蒸気、その他内容物を変
質させる気体による影響を阻止する必要があり、これら
の様々な気体（ガス）を遮断するガスバリア性を備える
ことが求められている。そのため従来から、温度・湿度
などによる影響が少ないアルミニウム等の金属からなる
金属箔をガスバリア層として用いた包装材料が一般的に
用いられてきた。
【０００３】ところが、アルミニウム等の金属からなる
金属箔を用いた包装材料は、ガスバリア性に優れるが、
包装材料を透視して内容物を確認することができない、
使用後の廃棄の際は不燃物として処理しなければならな
い、検査の際金属探知器が使用できないなどの欠点を有
しており、さらに近年の環境意識の高まりにより消費者
の脱アルミ箔の動きが活発なため使用しづらいと言う状
況にある。
金属箔を用いた包装材料は、ガスバリア性に優れるが、
包装材料を透視して内容物を確認することができない、
使用後の廃棄の際は不燃物として処理しなければならな
い、検査の際金属探知器が使用できないなどの欠点を有
しており、さらに近年の環境意識の高まりにより消費者
の脱アルミ箔の動きが活発なため使用しづらいと言う状
況にある。
【０００４】そこで、これらの欠点を克服すべく、例え
ば米国特許第３４４２６８６号明細書、特公昭６３−２
８０１７号公報等に記載されているような酸化珪素、酸
化アルミニウム、酸化マグネシウム等の無機酸化物から
なる蒸着膜を、真空蒸着法やスパッタリング法等の形成
手段により高分子フィルム上に形成した蒸着フィルムが
開発されている。これらの蒸着フィルムは透明性および
酸素、水蒸気等のガス遮断性を有していることが知ら
れ、金属箔等では得ることのできない透明性、ガスバリ
ア性の両者を有するバリア性積層体として好適とされて
いる。
ば米国特許第３４４２６８６号明細書、特公昭６３−２
８０１７号公報等に記載されているような酸化珪素、酸
化アルミニウム、酸化マグネシウム等の無機酸化物から
なる蒸着膜を、真空蒸着法やスパッタリング法等の形成
手段により高分子フィルム上に形成した蒸着フィルムが
開発されている。これらの蒸着フィルムは透明性および
酸素、水蒸気等のガス遮断性を有していることが知ら
れ、金属箔等では得ることのできない透明性、ガスバリ
ア性の両者を有するバリア性積層体として好適とされて
いる。
【０００５】上記のような、バリア性積層体の中でも酸
化アルミニウム蒸着フィルムは、透明性、バリア性に優
れるものとして、既に実用化されている。しかしなが
ら、実用化されたレベルの蒸着フィルムはプラスチック
フィルムとしては高いバリア性を有しているが、アルミ
ニウム箔代替としてはまだまだバリア性が不十分であ
り、さらなるハイバリアフィルムの開発が期待されてい
る。ハイバリア化の手段としては単純に金属酸化物の膜
厚を厚くする等の方法が考えられるが、堅くてもろい酸
化金属薄膜を厚くするとクラックや、ピンホール等が発
生してしまうため、バリア性の向上にはつながらず、あ
るバリアレベルで頭打ちとなってしまう。
化アルミニウム蒸着フィルムは、透明性、バリア性に優
れるものとして、既に実用化されている。しかしなが
ら、実用化されたレベルの蒸着フィルムはプラスチック
フィルムとしては高いバリア性を有しているが、アルミ
ニウム箔代替としてはまだまだバリア性が不十分であ
り、さらなるハイバリアフィルムの開発が期待されてい
る。ハイバリア化の手段としては単純に金属酸化物の膜
厚を厚くする等の方法が考えられるが、堅くてもろい酸
化金属薄膜を厚くするとクラックや、ピンホール等が発
生してしまうため、バリア性の向上にはつながらず、あ
るバリアレベルで頭打ちとなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
なバリア性積層体に関する問題点を解決すべくなされた
ものであり、単層の酸化金属薄膜を有するバリア性積層
体では得られない優れたガスバリア性を有するバリア性
積層体を提供することを目的とする。
なバリア性積層体に関する問題点を解決すべくなされた
ものであり、単層の酸化金属薄膜を有するバリア性積層
体では得られない優れたガスバリア性を有するバリア性
積層体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成すべくなされたものであり、請求項１に記載の発明
は、透明プラスチックからなる基材上に、第１の酸化金
属薄膜とプラズマ活性化ＣＶＤ法（以下、ＰＥＣＶＤ法
という）により形成されたシリコン化合物薄膜と第２の
酸化金属薄膜とが順次積層されていることを特徴とする
バリア性積層体である。
成すべくなされたものであり、請求項１に記載の発明
は、透明プラスチックからなる基材上に、第１の酸化金
属薄膜とプラズマ活性化ＣＶＤ法（以下、ＰＥＣＶＤ法
という）により形成されたシリコン化合物薄膜と第２の
酸化金属薄膜とが順次積層されていることを特徴とする
バリア性積層体である。
【０００８】さら、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のバリア性積層体において、第１と第２の各酸化
金属薄膜が酸化アルミニウムからなることを特徴とす
る。
に記載のバリア性積層体において、第１と第２の各酸化
金属薄膜が酸化アルミニウムからなることを特徴とす
る。
【０００９】さらにまた、請求項３に記載の発明は、請
求項１または請求項２に記載のバリア性積層体におい
て、ＰＥＣＶＤ法により形成されたシリコン化合物薄膜
が、酸化珪素層、炭化珪素層あるいは、窒化珪素層のい
ずれかからなることを特徴とする。
求項１または請求項２に記載のバリア性積層体におい
て、ＰＥＣＶＤ法により形成されたシリコン化合物薄膜
が、酸化珪素層、炭化珪素層あるいは、窒化珪素層のい
ずれかからなることを特徴とする。
【００１０】さらにまた、請求項４に記載の発明は、第
１の酸化金属薄膜、ＰＥＣＶＤ法により形成されたシリ
コン化合物薄膜、さらには第２の酸化金属薄膜が、同一
真空チャンバー内で積層されたものであることを特徴と
する。
１の酸化金属薄膜、ＰＥＣＶＤ法により形成されたシリ
コン化合物薄膜、さらには第２の酸化金属薄膜が、同一
真空チャンバー内で積層されたものであることを特徴と
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその一実施形態を
示す図１を用いて詳細に説明する。図１はバリア性積層
体の概略断面説明図である。
示す図１を用いて詳細に説明する。図１はバリア性積層
体の概略断面説明図である。
【００１２】図１に示すバリア性積層体２０は、透明プ
ラスチック材料からなる基材１上に第１の酸化金属薄膜
２、ＰＥＣＶＤ法により形成したシリコン化合物薄膜
３、さらに第２の酸化金属薄膜４が順次積層してある。
ラスチック材料からなる基材１上に第１の酸化金属薄膜
２、ＰＥＣＶＤ法により形成したシリコン化合物薄膜
３、さらに第２の酸化金属薄膜４が順次積層してある。
【００１３】上述した基材１は透明プラスチック材料か
らなるものであり、後述する蒸着薄膜の透明性を活かす
ために透明なフィルムが好ましく、例えば、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレー
トなどのポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプ
ロピレンなどのポリオレフィンフィルム、ポリスチレン
フィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィル
ム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリルニトリル
フィルム、ポリイミドフィルム等が用いられる。これら
は延伸、未延伸のどちらでも良く、また機械的強度や寸
法安定性を有するものが良く、フィルム状に加工して用
いる。特に二軸方向に任意に延伸されたポリエチレンテ
レフタレートが好ましく用いられる。またこの基材１に
対しては、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防
止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などにより所望の処
理をしても良く、さらにはこの上に形成する薄膜との密
着性を良くするために、前処理としてコロナ処理、低温
プラズマ処理、イオンボンバード処理等を施しておいて
も良く、また薬品処理、溶剤処理等を施しても良い。
らなるものであり、後述する蒸着薄膜の透明性を活かす
ために透明なフィルムが好ましく、例えば、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレー
トなどのポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプ
ロピレンなどのポリオレフィンフィルム、ポリスチレン
フィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィル
ム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリルニトリル
フィルム、ポリイミドフィルム等が用いられる。これら
は延伸、未延伸のどちらでも良く、また機械的強度や寸
法安定性を有するものが良く、フィルム状に加工して用
いる。特に二軸方向に任意に延伸されたポリエチレンテ
レフタレートが好ましく用いられる。またこの基材１に
対しては、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防
止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などにより所望の処
理をしても良く、さらにはこの上に形成する薄膜との密
着性を良くするために、前処理としてコロナ処理、低温
プラズマ処理、イオンボンバード処理等を施しておいて
も良く、また薬品処理、溶剤処理等を施しても良い。
【００１４】この基材１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性を考慮すると、実用
的には３〜２００μｍの範囲で、用途によって６〜３０
μｍとすることが好ましい。また、量産性を考慮すれ
ば、連続的に各薄膜を形成できるように長尺フィルムと
することが望ましい。
ではないが、包装材料としての適性を考慮すると、実用
的には３〜２００μｍの範囲で、用途によって６〜３０
μｍとすることが好ましい。また、量産性を考慮すれ
ば、連続的に各薄膜を形成できるように長尺フィルムと
することが望ましい。
【００１５】このような基材１上に、あるいは後述する
シリコン化合物薄膜３を介して設けてあるのが第１の酸
化金属薄膜２と第２の酸化金属薄膜４である。この第１
の酸化金属薄膜２および第２の酸化金属薄膜４は、酸化
アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化マグネシウム、
あるいはそれらの混合物などの金属酸化物の蒸着膜から
なり、透明性を有しかつ酸素、水蒸気等に対するガスバ
リア性を有するものであれば良い。その中では、特に酸
化アルミニウムが好ましい。ただし本発明の第１の酸化
金属薄膜２および第２の酸化金属薄膜４は、上述した金
属酸化物に限定されず、上記条件に適合する材料であれ
ば用いることができる。
シリコン化合物薄膜３を介して設けてあるのが第１の酸
化金属薄膜２と第２の酸化金属薄膜４である。この第１
の酸化金属薄膜２および第２の酸化金属薄膜４は、酸化
アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化マグネシウム、
あるいはそれらの混合物などの金属酸化物の蒸着膜から
なり、透明性を有しかつ酸素、水蒸気等に対するガスバ
リア性を有するものであれば良い。その中では、特に酸
化アルミニウムが好ましい。ただし本発明の第１の酸化
金属薄膜２および第２の酸化金属薄膜４は、上述した金
属酸化物に限定されず、上記条件に適合する材料であれ
ば用いることができる。
【００１６】金属酸化物からなる第１の酸化金属薄膜２
と第２の酸化金属薄膜４の厚さは、用いられる金属酸化
物の種類・構成により最適条件が異なるが、一般的には
５〜１００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択
される。ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得
られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバ
リア材としての機能を十分に果たすことができない場合
がある。また膜厚が１００ｎｍを越える場合は薄膜にフ
レキシビリティを保持させることができず、成膜後に折
り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を
生じる恐れがある。酸化アルミニウムを用いる場合、好
ましくは、５〜２０ｎｍの範囲内である。
と第２の酸化金属薄膜４の厚さは、用いられる金属酸化
物の種類・構成により最適条件が異なるが、一般的には
５〜１００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択
される。ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得
られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバ
リア材としての機能を十分に果たすことができない場合
がある。また膜厚が１００ｎｍを越える場合は薄膜にフ
レキシビリティを保持させることができず、成膜後に折
り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、薄膜に亀裂を
生じる恐れがある。酸化アルミニウムを用いる場合、好
ましくは、５〜２０ｎｍの範囲内である。
【００１７】金属酸化物からなる第１の酸化金属薄膜２
を透明プラスチック材料からなる基材１上やシリコン化
合物薄膜３上に形成する方法としては種々在るが、通
常、真空蒸着法により形成する方法が採用できる。真空
蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加
熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式が好ましく、薄膜
と基材の密着性および薄膜の緻密性を向上させるため
に、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用
いることも可能である。また、酸化金属薄膜の透明性を
上げるために蒸着の際、酸素ガスなどを吹き込んだりす
る反応蒸着を行っても一向に構わない。
を透明プラスチック材料からなる基材１上やシリコン化
合物薄膜３上に形成する方法としては種々在るが、通
常、真空蒸着法により形成する方法が採用できる。真空
蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線加
熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式が好ましく、薄膜
と基材の密着性および薄膜の緻密性を向上させるため
に、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用
いることも可能である。また、酸化金属薄膜の透明性を
上げるために蒸着の際、酸素ガスなどを吹き込んだりす
る反応蒸着を行っても一向に構わない。
【００１８】次ぎに、ＰＥＣＶＤ法により形成するシリ
コン化合物薄膜３について説明する。このシリコン化合
物薄膜３は図示の如く、第１の酸化金属薄膜２と第２の
酸化金属薄膜４の間に設ける薄膜で、例えばＳｉＯ、Ｓ
ｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX）、Ｓｉ3Ｎ4など
シリコン窒化膜（ＳｉＮY）や、ＳｉＣなどの炭化シリ
コン膜（ＳｉＣZ）等であり、Ｓｉ０XＣZやＳｉ０XＮY
等の薄膜であっても構わない。形成に当たっては、直流
（ＣＤ）プラズマ、低周波プラズマ、高周波（ＲＦ）プ
ラズマ、パルス波プラズマ、３極構造プラズマ、マイク
ロ波プラズマ、ダウンストリームプラズマ、カラムナー
プラズマ、プラズマアシステッドエピタキシー等の低温
プラズマ発生装置が用いられる。プラズマの安定性の点
から高周波（ＲＦ）プラズマ方式がより好ましい。
コン化合物薄膜３について説明する。このシリコン化合
物薄膜３は図示の如く、第１の酸化金属薄膜２と第２の
酸化金属薄膜４の間に設ける薄膜で、例えばＳｉＯ、Ｓ
ｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX）、Ｓｉ3Ｎ4など
シリコン窒化膜（ＳｉＮY）や、ＳｉＣなどの炭化シリ
コン膜（ＳｉＣZ）等であり、Ｓｉ０XＣZやＳｉ０XＮY
等の薄膜であっても構わない。形成に当たっては、直流
（ＣＤ）プラズマ、低周波プラズマ、高周波（ＲＦ）プ
ラズマ、パルス波プラズマ、３極構造プラズマ、マイク
ロ波プラズマ、ダウンストリームプラズマ、カラムナー
プラズマ、プラズマアシステッドエピタキシー等の低温
プラズマ発生装置が用いられる。プラズマの安定性の点
から高周波（ＲＦ）プラズマ方式がより好ましい。
【００１９】原料ガスとしてはヘキサメチルジシロキサ
ン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ヘ
キサメチルジシラン、テトラメトキシシラン（ＴＭＯ
Ｓ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等の有機シラ
ンモノマー単独または混合物をを気化させたものを用い
たり、Ｏ2、Ｎ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ2、ＮＯ2、ＮＨ3等の
ガスの混合ガスを用いることができる。これらの原料ガ
スを前記方式にてプラズマ化させ、第１の酸化金属薄膜
２の上にさらに堆積させ、シリコン化合物薄膜３とす
る。
ン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ヘ
キサメチルジシラン、テトラメトキシシラン（ＴＭＯ
Ｓ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等の有機シラ
ンモノマー単独または混合物をを気化させたものを用い
たり、Ｏ2、Ｎ2、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ2、ＮＯ2、ＮＨ3等の
ガスの混合ガスを用いることができる。これらの原料ガ
スを前記方式にてプラズマ化させ、第１の酸化金属薄膜
２の上にさらに堆積させ、シリコン化合物薄膜３とす
る。
【００２０】ＰＥＣＶＤ法により形成されるシリコン化
合物薄膜３の膜厚は、０．５〜１００ｎｍの範囲で良
く、好ましくは５〜１５ｎｍの範囲である。シリコン化
合物薄膜３を膜形成ポイントのみと見なすならば、０．
５ｎｍ程度の単分子層の様な膜でも良いが、シリコン化
合物薄膜自身に、さらに優れたバリア性を付与するため
には５〜１５ｎｍ程度の膜厚が必要である。また１００
ｎｍを越えると膜のフレキシビリティーが損なわれ、ク
ラック、ピンホールが発生しやすくなりバリア性が低下
する恐れがある。
合物薄膜３の膜厚は、０．５〜１００ｎｍの範囲で良
く、好ましくは５〜１５ｎｍの範囲である。シリコン化
合物薄膜３を膜形成ポイントのみと見なすならば、０．
５ｎｍ程度の単分子層の様な膜でも良いが、シリコン化
合物薄膜自身に、さらに優れたバリア性を付与するため
には５〜１５ｎｍ程度の膜厚が必要である。また１００
ｎｍを越えると膜のフレキシビリティーが損なわれ、ク
ラック、ピンホールが発生しやすくなりバリア性が低下
する恐れがある。
【００２１】次ぎに本発明に係るバリア性積層体の製造
方法を図２に示す装置を使用した例で説明する。図２に
は本発明のバリア性積層体を製造するための装置の一例
を示している。この装置は真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装
置５であり、物理蒸着による酸化金属薄膜を形成する真
空蒸着室９とＰＥＣＶＤ法によりシリコン化合物の薄膜
を形成するＰＥＣＶＤ蒸着室８を持ち、巻き出し部６と
巻き取り部７が反転可能になっていることを特徴とす
る。２つの蒸着室９と８はそれぞれ別々に成膜圧力等を
コントロールすることができるようにもなっている。こ
のような特徴を有する真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５
において、まず透明プラスチック基材である、例えば厚
さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム（以下ＰＥＴフィルムと略す）を巻き出し部６に装
填する。このＰＥＴフィルムは真空蒸着室９に導かれ、
冷却ロール１１に抱かれながら物理蒸着法にて第１の酸
化金属薄膜が積層された後、さらにＰＥＣＶＤ蒸着室８
に導かれ、温調可能な金属ロール１０に抱かれながらＰ
ＥＣＶＤ法によりシリコン化合物薄膜がさらに成膜さ
れ、巻き取り部７において巻き取られる。ここで、１３
は蒸着源表面を加熱する熱源である電子銃、１４は蒸着
源を入れるためのるつぼ、１５は電子銃１３からの電子
ビームを必要に応じて遮蔽するためのシャッター、１６
は酸素導入パイプ、１０は金属製の温調ロール、１２は
電極をそれぞれ示している。
方法を図２に示す装置を使用した例で説明する。図２に
は本発明のバリア性積層体を製造するための装置の一例
を示している。この装置は真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装
置５であり、物理蒸着による酸化金属薄膜を形成する真
空蒸着室９とＰＥＣＶＤ法によりシリコン化合物の薄膜
を形成するＰＥＣＶＤ蒸着室８を持ち、巻き出し部６と
巻き取り部７が反転可能になっていることを特徴とす
る。２つの蒸着室９と８はそれぞれ別々に成膜圧力等を
コントロールすることができるようにもなっている。こ
のような特徴を有する真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５
において、まず透明プラスチック基材である、例えば厚
さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム（以下ＰＥＴフィルムと略す）を巻き出し部６に装
填する。このＰＥＴフィルムは真空蒸着室９に導かれ、
冷却ロール１１に抱かれながら物理蒸着法にて第１の酸
化金属薄膜が積層された後、さらにＰＥＣＶＤ蒸着室８
に導かれ、温調可能な金属ロール１０に抱かれながらＰ
ＥＣＶＤ法によりシリコン化合物薄膜がさらに成膜さ
れ、巻き取り部７において巻き取られる。ここで、１３
は蒸着源表面を加熱する熱源である電子銃、１４は蒸着
源を入れるためのるつぼ、１５は電子銃１３からの電子
ビームを必要に応じて遮蔽するためのシャッター、１６
は酸素導入パイプ、１０は金属製の温調ロール、１２は
電極をそれぞれ示している。
【００２２】この装置は前記工程に引き続き、巻き取り
部７と巻き出し部６を反転し、真空蒸着室９にて前記工
程で成膜されたシリコン化合物薄膜の上に第２の酸化金
属薄膜を成膜して、所期のバリア性積層体が製造できる
ようになっている。
部７と巻き出し部６を反転し、真空蒸着室９にて前記工
程で成膜されたシリコン化合物薄膜の上に第２の酸化金
属薄膜を成膜して、所期のバリア性積層体が製造できる
ようになっている。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を、図２に示
す真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５を用いた例で詳細に
説明する。 《実施例１》まず、真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５の
全体を１．９×１０-3Ｐａとした後、ＰＥＣＶＤ蒸着室
８にＨＭＤＳＯ／Ｏ2＝１／２０の混合ガスを供給し、
６．６×１０Ｐａとした。同時に高圧電源（図示せず）
より周波数１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を５Ｋｗ
のパワーにて電極１２に印可し、プラズマを発生させ
た。続いて、真空蒸着室９内のるつぼ１４に入れてある
金属アルミニウムに電子銃１３から電子ビームを照射
し、金属アルミニウムを蒸発させ、そこに酸素導入パイ
プ１６より酸素ガスを導入した。その後、この真空蒸着
室９に巻き出し部６に装填されていた厚さ１２μｍのＰ
ＥＴフィルムを送り出し、その上に厚さ２０ｎｍの酸化
アルミニウムからなる第１の酸化金属薄膜を形成した。
さらに、第１の酸化金属薄膜を形成したＰＥＴフィルム
をＰＥＣＶＤ蒸着室８に通し、アノードとなる金属製の
温調ロール１０上にて厚さ５ｎｍのＳｉＯXからなるシ
リコン化合物薄膜を積層し、巻き取り部７へさらに搬送
し、巻き取りロールに巻き取った。その後、ＰＥＣＶＤ
蒸着室８の混合ガスを排出し、さらに高周波電源を切
り、巻き取り部７を反転し、巻き取り部７に巻き取られ
ていた第１の酸化金属薄膜とシリコン化合物薄膜を積層
した透明プラスチック基材をもう一度、真空蒸着室９に
通すことにより、さらに酸化アルミニウムからなる第２
の金属酸化物薄膜を２０ｎｍの厚さで積層し実施例１に
係るバリア性積層体を得た。
す真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５を用いた例で詳細に
説明する。 《実施例１》まず、真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置５の
全体を１．９×１０-3Ｐａとした後、ＰＥＣＶＤ蒸着室
８にＨＭＤＳＯ／Ｏ2＝１／２０の混合ガスを供給し、
６．６×１０Ｐａとした。同時に高圧電源（図示せず）
より周波数１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を５Ｋｗ
のパワーにて電極１２に印可し、プラズマを発生させ
た。続いて、真空蒸着室９内のるつぼ１４に入れてある
金属アルミニウムに電子銃１３から電子ビームを照射
し、金属アルミニウムを蒸発させ、そこに酸素導入パイ
プ１６より酸素ガスを導入した。その後、この真空蒸着
室９に巻き出し部６に装填されていた厚さ１２μｍのＰ
ＥＴフィルムを送り出し、その上に厚さ２０ｎｍの酸化
アルミニウムからなる第１の酸化金属薄膜を形成した。
さらに、第１の酸化金属薄膜を形成したＰＥＴフィルム
をＰＥＣＶＤ蒸着室８に通し、アノードとなる金属製の
温調ロール１０上にて厚さ５ｎｍのＳｉＯXからなるシ
リコン化合物薄膜を積層し、巻き取り部７へさらに搬送
し、巻き取りロールに巻き取った。その後、ＰＥＣＶＤ
蒸着室８の混合ガスを排出し、さらに高周波電源を切
り、巻き取り部７を反転し、巻き取り部７に巻き取られ
ていた第１の酸化金属薄膜とシリコン化合物薄膜を積層
した透明プラスチック基材をもう一度、真空蒸着室９に
通すことにより、さらに酸化アルミニウムからなる第２
の金属酸化物薄膜を２０ｎｍの厚さで積層し実施例１に
係るバリア性積層体を得た。
【００２４】《実施例２》ＰＥＣＶＤ蒸着室８にＨＭＤ
Ｓ／０2の混合ガスの替わりにＴＭＳ／Ｈｅ＝１／２０
の混合ガスを供給してＳｉＣ膜を成膜した以外は実施例
１と同様の条件にて実施例２に係るバリア性積層体を得
た。
Ｓ／０2の混合ガスの替わりにＴＭＳ／Ｈｅ＝１／２０
の混合ガスを供給してＳｉＣ膜を成膜した以外は実施例
１と同様の条件にて実施例２に係るバリア性積層体を得
た。
【００２５】《比較例１》図２に示す真空蒸着兼ＰＥＣ
ＶＤ成膜装置５において、ＰＥＣＶＤ成膜室８を用いず
に真空蒸着室９にて酸化アルミニウムからなる薄膜を厚
さ１２μｍのＰＥＴフィルム上に２０ｎｍの厚さで積層
し比較例１に係るバリア性積層体を得た。
ＶＤ成膜装置５において、ＰＥＣＶＤ成膜室８を用いず
に真空蒸着室９にて酸化アルミニウムからなる薄膜を厚
さ１２μｍのＰＥＴフィルム上に２０ｎｍの厚さで積層
し比較例１に係るバリア性積層体を得た。
【００２６】《比較例２》真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装
置５において、ＰＥＣＶＤ蒸着室８を用いずに真空蒸着
室９にて酸化アルミニウムからなる薄膜を厚さ１２μｍ
のＰＥＴフィルム上に５０ｎｍの厚さで積層し比較例２
に係るバリア性積層体を得た。
置５において、ＰＥＣＶＤ蒸着室８を用いずに真空蒸着
室９にて酸化アルミニウムからなる薄膜を厚さ１２μｍ
のＰＥＴフィルム上に５０ｎｍの厚さで積層し比較例２
に係るバリア性積層体を得た。
【００２７】《比較例３》真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装
置５において、真空蒸着室９を用いずにＰＥＣＶＤ蒸着
室８にてＳｉ０Xからなる薄膜を厚さ１２μｍのＰＥＴ
フィルム上に５ｎｍの厚さで積層し比較例３に係るバリ
ア性積層体を得た。
置５において、真空蒸着室９を用いずにＰＥＣＶＤ蒸着
室８にてＳｉ０Xからなる薄膜を厚さ１２μｍのＰＥＴ
フィルム上に５ｎｍの厚さで積層し比較例３に係るバリ
ア性積層体を得た。
【００２８】《比較例４》厚さ１２μｍのＰＥＴフィル
ム上を巻き取り部７側から搬送し、まず真空蒸着室９に
おいて酸化アルミニウムからなる厚さ２０ｎｍの薄膜を
成膜し、巻き出し部６で巻き取った。その後、巻き出し
部６と巻き取り部７を反転させ、前記工程で酸化アルミ
ニウムの薄膜を成膜したＰＥＴフィルムを真空蒸着室９
とＰＥＣＶＤ蒸着室８に順次搬送し、真空蒸着室９にお
いては厚さ２０ｎｍの酸化アルミニウム薄膜を、ＰＥＣ
ＶＤ蒸着室８においてはＰＥＣＶＤ法による厚さ５ｎｍ
のＳｉＯX薄膜を積層し、比較例４に係るバリア成積層
体を得た。
ム上を巻き取り部７側から搬送し、まず真空蒸着室９に
おいて酸化アルミニウムからなる厚さ２０ｎｍの薄膜を
成膜し、巻き出し部６で巻き取った。その後、巻き出し
部６と巻き取り部７を反転させ、前記工程で酸化アルミ
ニウムの薄膜を成膜したＰＥＴフィルムを真空蒸着室９
とＰＥＣＶＤ蒸着室８に順次搬送し、真空蒸着室９にお
いては厚さ２０ｎｍの酸化アルミニウム薄膜を、ＰＥＣ
ＶＤ蒸着室８においてはＰＥＣＶＤ法による厚さ５ｎｍ
のＳｉＯX薄膜を積層し、比較例４に係るバリア成積層
体を得た。
【００２９】以上のようにして作製した実施例、比較例
合計５例のバリア性積層体の酸素バリア性および、水蒸
気バリア性について、以下に示す測定方法にて評価を行
った。 酸素バリア性：モコン法（ＭＯＣＯＮ ＯＸＴＲＡＮ
１０／５０）３０℃−７０％Ｒｈ 水蒸気バリア性：モコン法（ＭＯＣＯＮ ＰＥＲＭＡＴ
ＲＡＮ−Ｗ ３／３１）４０℃−９０％Ｒｈ 結果を表１に示す。
合計５例のバリア性積層体の酸素バリア性および、水蒸
気バリア性について、以下に示す測定方法にて評価を行
った。 酸素バリア性：モコン法（ＭＯＣＯＮ ＯＸＴＲＡＮ
１０／５０）３０℃−７０％Ｒｈ 水蒸気バリア性：モコン法（ＭＯＣＯＮ ＰＥＲＭＡＴ
ＲＡＮ−Ｗ ３／３１）４０℃−９０％Ｒｈ 結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１からも分かるように、膜厚が２０ｎｍ
と５０ｎｍの酸化アルミニウムからなる薄膜を有する比
較例１と比較例２に係るバリア性積層体のバリア性を比
較した場合、膜厚が倍以上になったとしてもバリア性は
さほど変わらない。また比較例３のＰＥＣＶＤ法による
厚さ５ｎｍ程度の酸化珪素薄膜を有するバリア性積層体
では有効なバリア性は得られない。一方、酸化アルミニ
ウムからなる酸化金属薄膜の間にＰＥＣＶＤ法による酸
化珪素膜または炭化珪素膜からなるシリコン化合物薄膜
を積層した実施例１、２に係るバリア性積層体は、比較
例１、２、３では得られないような高いバリア性が得ら
れている。これは酸化アルミニウムからなる酸化金属薄
膜の間に、ＰＥＣＶＤ法によりシリコン化合物薄膜を設
けることにより、堅くてもろい酸化金属薄膜のクラック
や、ピンホール等の発生を抑制できるためであり、これ
により酸化金属薄膜単層では達成出来ないようなハイバ
リア性を得ることが出来る。さらにＰＥＣＶＤ法による
シリコン化合物の薄膜は膜質が緻密で架橋が進んでいる
こと、ドライ加工であるために粉塵等の異物の混入が少
なく、それ自体でも良好なガス遮断性があると同時に、
その薄膜上に物理蒸着法にて金属酸化物の薄膜を形成す
る際に膜形成ポイントが非常に多くなること、残留溶
剤、脱ガスがなく蒸発粒子の付着に妨害を与えない等か
ら、さらにその上に形成される金属酸化物薄膜の膜質も
向上すると考えられる。また、比較例４に係るバリア性
積層体は最後にＰＥＣＶＤ法による酸化珪素薄膜を積層
したが、実施例でみられるようなバリア性は得られな
い。
と５０ｎｍの酸化アルミニウムからなる薄膜を有する比
較例１と比較例２に係るバリア性積層体のバリア性を比
較した場合、膜厚が倍以上になったとしてもバリア性は
さほど変わらない。また比較例３のＰＥＣＶＤ法による
厚さ５ｎｍ程度の酸化珪素薄膜を有するバリア性積層体
では有効なバリア性は得られない。一方、酸化アルミニ
ウムからなる酸化金属薄膜の間にＰＥＣＶＤ法による酸
化珪素膜または炭化珪素膜からなるシリコン化合物薄膜
を積層した実施例１、２に係るバリア性積層体は、比較
例１、２、３では得られないような高いバリア性が得ら
れている。これは酸化アルミニウムからなる酸化金属薄
膜の間に、ＰＥＣＶＤ法によりシリコン化合物薄膜を設
けることにより、堅くてもろい酸化金属薄膜のクラック
や、ピンホール等の発生を抑制できるためであり、これ
により酸化金属薄膜単層では達成出来ないようなハイバ
リア性を得ることが出来る。さらにＰＥＣＶＤ法による
シリコン化合物の薄膜は膜質が緻密で架橋が進んでいる
こと、ドライ加工であるために粉塵等の異物の混入が少
なく、それ自体でも良好なガス遮断性があると同時に、
その薄膜上に物理蒸着法にて金属酸化物の薄膜を形成す
る際に膜形成ポイントが非常に多くなること、残留溶
剤、脱ガスがなく蒸発粒子の付着に妨害を与えない等か
ら、さらにその上に形成される金属酸化物薄膜の膜質も
向上すると考えられる。また、比較例４に係るバリア性
積層体は最後にＰＥＣＶＤ法による酸化珪素薄膜を積層
したが、実施例でみられるようなバリア性は得られな
い。
【００３２】以上に説明したように、本発明は、単独の
酸化金属薄膜のみを有するバリア性積層体では得られな
いような、優れたバリア性が付与され、しかも金属箔や
金属薄膜を有するバリア性積層体等では得ることのでき
ない透明性やガスバリア性の両者を有することが可能と
なり、その実用上の効果が期待されるものである。
酸化金属薄膜のみを有するバリア性積層体では得られな
いような、優れたバリア性が付与され、しかも金属箔や
金属薄膜を有するバリア性積層体等では得ることのでき
ない透明性やガスバリア性の両者を有することが可能と
なり、その実用上の効果が期待されるものである。
【図１】本発明の一実施形態に係るバリア性積層体の断
面構成説明図である。
面構成説明図である。
【図２】本発明のバリア性積層体を製造するための装置
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
１・・基材
２・・第１の酸化金属薄膜
３・・ＰＥＣＶＤ法にて形成したシリコン化合物薄膜
４・・第２の酸化金属薄膜
５・・真空蒸着兼ＰＥＣＶＤ成膜装置
６・・巻き出し部
７・・巻き取り部
８・・ＰＥＣＶＤ蒸着室
９・・真空蒸着室
１０・・金属製の温調ロール
１１・・金属製の冷却ロール
１２・・電極
１３・・電子銃
１４・・るつぼ
１４・・シャッター
１６・・酸素導入パイプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4F100 AA17B AA17D AA19B AA19D
AA20C AD05C AD08C AK01A
AK42 BA04 BA07 BA10A
BA10D EH66C GB16 JD02
JM02B JM02C JM02D JN01
JN01A
Claims (4)
- 【請求項１】透明プラスチックからなる基材上に、第１
の酸化金属薄膜とプラズマ活性化ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形
成されたシリコン化合物薄膜と第２の酸化金属薄膜とが
順次積層されていることを特徴とするバリア性積層体。 - 【請求項２】前記第１と第２の各酸化金属薄膜が酸化ア
ルミニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の
バリア性積層体 - 【請求項３】前記プラズマ活性化ＣＶＤ法により形成さ
れたシリコン化合物薄膜が、酸化珪素、炭化珪素あるい
は、窒化珪素のいずれかからなることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載のバリア性積層体。 - 【請求項４】前記第１の酸化金属薄膜、プラズマ活性化
ＣＶＤ法により形成されたシリコン化合物薄膜、さらに
は第２の酸化金属薄膜が、同一真空チャンバー内で積層
されたものであることを特徴とする請求項１に記載のバ
リア性積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217959A JP4649789B2 (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | バリア性積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217959A JP4649789B2 (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | バリア性積層体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025476A true JP2003025476A (ja) | 2003-01-29 |
| JP4649789B2 JP4649789B2 (ja) | 2011-03-16 |
Family
ID=19052205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001217959A Expired - Fee Related JP4649789B2 (ja) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | バリア性積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4649789B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194944A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Toppan Printing Co Ltd | レトルト耐性を有する透明バリアー複合フィルム |
| JPH0848369A (ja) * | 1994-08-01 | 1996-02-20 | Toppan Printing Co Ltd | 透明ガスバリア材 |
| JPH11105189A (ja) * | 1997-10-07 | 1999-04-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 透明バリア性ナイロンフィルム、それを使用した積層体および包装用容器 |
-
2001
- 2001-07-18 JP JP2001217959A patent/JP4649789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194944A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Toppan Printing Co Ltd | レトルト耐性を有する透明バリアー複合フィルム |
| JPH0848369A (ja) * | 1994-08-01 | 1996-02-20 | Toppan Printing Co Ltd | 透明ガスバリア材 |
| JPH11105189A (ja) * | 1997-10-07 | 1999-04-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 透明バリア性ナイロンフィルム、それを使用した積層体および包装用容器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4649789B2 (ja) | 2011-03-16 |
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