JP2003039590A

JP2003039590A - 透明ガスバリア積層フイルム

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Publication number: JP2003039590A
Application number: JP2001229172A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Mizuno; 敬介水野; Takashi Miyamoto; 隆司宮本; Junichi Arai; 潤一新井; Tetsuya Niijima; 哲也新島; Naoko Noguchi; 尚子野口
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP4765216B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で可撓性に優れ、高透明で、かつ、高ガス
バリア性を有する積層体を提供することにある。【解決手段】透明なプラスチックフイルム基材１の少な
くとも片面に、インジウムセリウム酸化物を主成分とす
るものからなるガスバリア層２又はインジウムセリウム
酸化物を主成分とし、さらに、スズ、チタンの酸化物の
いずれか一方若しくは双方を含む混合物からなるガスバ
リア層２を積層し、さらに、該ガスバリア層２の上に酸
化珪素、酸化アルミニウムまたはアクリル樹脂などの有
機高分子物質の少なくとも１種類以上の層からなる低屈
折率層３を積層したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフイ
ルム基材上にインジウムセリウム酸化物を主成分とした
材料をガスバリア層とした高ガスバリア性を有するフイ
ルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品、医薬品等の包装分野では、
包装した内容物の蛋白質や油脂等の酸化や変質を抑制し
て味や鮮度を保持する為に、また、内容物の有効成分の
変質を抑制して効能を維持する為に、使用する包装材料
には酸素や水蒸気の透過に対する高度なガスバリア性が
要求される。また、フラットパネルディスプレイ分野に
おいても、構造内への水蒸気などの侵入による表示欠陥
や構造の破損を防止する為に、使用する基材に高いガス
バリア性が要求されている。そのため、前記ガスバリア
性を付与させる為に、ポリビニルアルコール(ＰＶＡ)、
エチレン・ビニルアルコール共重合体(ＥＶＯＨ)、ある
いはポリ塩化ビニリデン(ＰＶＤＣ)などのガスバリア性
ポリマーをコーティングしたフイルムやこれらのポリマ
ーからなるフイルムを積層した積層体、さらには、酸化
珪素(ＳｉＯｘ)などの無機化合物を蒸着したフイルムが
使用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｐ
ＶＡやＥＶＯＨを用いたガスバリア材は、ガスバリア性
の温湿度依存性が大きく、高温又は高湿下においてガス
バリア性が低下する。特に水蒸気バリア性の低下が著し
く、煮沸殺菌処理やレトルト殺菌処理を行う用途や、内
容物に多くの水分が含まれる高水分活性の食品包装用と
しては不適である。また、ＰＶＤＣを用いたガスバリア
材は湿度依存性は小さいが、高ガスバリア性を得ること
は困難であり、加えて塩素を含むために焼却処理やリサ
イクル使用などの廃棄物処理の面で問題があった。

【０００４】また、前記包装分野では、ガスバリア材と
してアルミニウム箔やアルミニウム蒸着フイルムなども
用いられているが、これらは不透明で内容物の目視確認
が出来ないこと、内容物充填後の金属検査機による金属
片などの異物検査が出来ないこと、電子レンジ(マイク
ロ波)による内容物の加熱が出来ないこと、使用後の焼
却処理においてアルミニウムが熔融して炉底に溜まり、
焼却炉を傷めることなどの欠点があった。

【０００５】一方、フラットパネルディスプレイ分野に
おいても、使用する基材として主にガラス基板が用いら
れているが、ガラス基板は重くて脆いために電子手帳や
携帯電話などの電子携帯機器には適用し難いことや、曲
面を有するディスプレイには適用出来ないこと、巻取り
による連続生産が出来ないために高価になる等の問題が
あった。また、基材としてプラスチックフイルムを使用
し、そのフイルムにガスバリア層としてインジウムセリ
ウム酸化物の薄膜層を積層したものは、ガスバリア性は
優れているものの高光線透過性が得られず、透明性の点
でディスプレイ用の基材として使用するには不適当なも
のが多かった。

【０００６】本発明の課題は、軽量で可撓性に優れ、高
透明で、かつ、高ガスバリア性を有する積層体を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、透明なプラスチックフイルム基材の少なくとも
片面に、インジウムセリウム酸化物を主成分とするもの
からなるガスバリア層、該ガスバリア層より低屈折率の
材料からなる低屈折率層を順次積層した積層体からなる
ことを特徴とする透明ガスバリア積層フイルムである。

【０００８】次に、請求項２に係る発明は、透明なプラ
スチックフィルム基材の少なくとも片面に、インジウム
セリウム酸化物を主成分とし、スズ、チタンの酸化物の
いずれか一方または双方を含む混合物質からなるガスバ
リア層、該ガスバリア層より低屈折率の材料からなる低
屈折率層を順次積層した積層体からなることを特徴とす
る透明ガスバリア積層フイルムである。

【０００９】次に、請求項３に係る発明は、上記請求項
１又は請求項２に係る発明において、前記低屈折率層が
無機化合物または有機高分子の少なくとも１種類以上の
層からなることを特徴とする透明ガスバリア積層フイル
ムである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の透明ガスバリア積層フイ
ルムを実施の形態に沿って、以下に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施の形態を示す透明ガ
スバリア積層フイルムの側断面図であり、フイルムの厚
み方向に順に、プラスチックフイルム基材１、ガスバリ
ア層２、低屈折率層３が積層されている。

【００１２】前記プラスチックフイルム基材１に用いら
れる樹脂は、包装分野ではポリオレフィン（ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル（ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
エチレンナフタレートなど）、ポリアミド、ポリイミ
ド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレ
ート、ポリエーテルスルフォンなどやこれらの共重合体
であり、使用するフイルムは無延伸あるいは延伸したフ
イルムが使用され、用途に応じて適宜選択される。

【００１３】さらに、フラットパネルディスプレイ分野
では、前記プラスチックフイルム基材１は透明性やガス
バリア性に加えて、透明電極膜や配向膜の成膜行程に対
する耐熱性があることや、偏向膜内に置かれて使用され
るために光学的異方性（リタデーション）が小さいこと
などが必要とされることから、ポリアクリレートやポリ
カーボネート、ポリエーテルスルフォン、非晶質ポリオ
レフィンなどのフイルムが好ましく用いられる。

【００１４】前記プラスチックフイルム基材１には、必
要に応じて帯電防止剤や紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤な
どの添加剤が含まれていても構わず、表面がコロナ処
理、プラズマ処理、フレ−ム処理、薬品処理、アンカー
コート処理あるいはハードコート処理や耐腐食コート処
理等などによって、改質されたものであっても差し支え
ない。

【００１５】前記ガスバリア層２は、インジウムセリウ
ム酸化物、あるいはインジウムセリウム酸化物を主成分
とし、スズ、チタンの酸化物の何れか一方または双方を
含む酸化物から形成されている必要がある。

【００１６】前記ガスバリア層２の形成方法は特に何ら
かの制限を受けるものではないが、インジウムセリウム
酸化物、あるいはインジウムセリウム酸化物を主成分と
して、スズ、チタンの酸化物のいずれか一方、または双
方を含む酸化物からなるタ−ゲットを用い、直流(ＤＣ)
スパッタリング法、交流(ＡＣ)スパッタリング法、高周
波(ＲＦ)スパッタリング法などによって成膜する方法
が、得られる薄膜のガスバリア性や透明性、さらには成
膜速度の面からも最も適した方法である。また完全に無
色透明な膜を得るためには、スパッタリング中に酸素ガ
スを供給することも有効な方法である。ここでスズ、チ
タンの酸化物のターゲット中の含有率は１重量％以下で
ある。

【００１７】前記ガスバリア層２の厚みは、数ｎｍから
１００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好まし
いのは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。５ｎｍ以下で
は島状になって連続膜にならない場合があり、高ガスバ
リア性が得られない。１００ｎｍを越えると膜自身の光
吸収によって十分な透明性が得られない。

【００１８】前記低屈折率層３は、上記ガスバリア層２
に使用した酸化物の薄膜の反射率より低屈折率の物質の
薄膜からなる。本発明において、低屈折率層３に用いる
物資の具体例としてＳｉＯ_XやＡｌＯ_Xが用いられる。
これらの物質を低屈折率層３に用いるとさらなるガスバ
リア性の向上が期待できる。

【００１９】また、低屈折率層３にアクリル樹脂などの
有機高分子物質を積層した場合、前述のＳｉＯ_X等の無
機化合物の薄膜よりも高速に成膜することが可能になり
高い生産性が期待できる。

【００２０】前記低屈折率層３は、波長が５５０ｎｍ付
近において光線透過率が極大値をとるように膜厚を調整
する必要がある。その厚みは、１００ｎｍ〜２００ｎｍ
が好ましい。

【００２１】前記低屈折率層３の成膜方法は、ＳｉＯ_X
やＡｌＯ_Xなどの無機化合物薄膜の場合には、スパッタ
リング法、真空蒸着蒸着法、イオンプレーティング法、
化学ＣＶＤ法などが適しており、有機高分子薄膜の場合
には、グラビア、マイクログラビア、ダイコーティング
などの各種のコーティング法が適している。

【００２２】前記低屈折率層３の上に易接着処理や防汚
処理などを施すことは、目的の特性に実質的に悪影響を
及ぼさないかぎり何ら問題ない。

【００２３】

【実施例】本発明の透明ガスバリア積層フイルムを、以
下に具体的な実施例に従って説明する。本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

【００２４】〈実施例１〉プラスチックフイルム基材１
として、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート
フイルムを用い、ガスバリア層２として、インジウムセ
リウム酸化物をターゲットとし、厚さ７０ｎｍの薄膜を
ＤＣマグネトロンスパッタリング法で形成し、その上に
低屈折率層３として、蒸着法で厚さ１２０ｎｍの酸化珪
素の薄膜を形成して、本発明の透明ガスバリア積層フイ
ルムを作成した。

【００２５】〈実施例２〉プラスチックフイルム基材１
として、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート
フイルムを用い、ガスバリア層２として、インジウムセ
リウム酸化物をターゲットとし、厚さ７０ｎｍの薄膜を
ＤＣマグネトロンスパッタリング法で形成した。次に、
前記ガスバリア層２を積層した基材１をグラビアコータ
ー機に装着し、低屈折率層３として、トリエチレングリ
コール・ジアクリレートを前記ガスバリア層２面にコー
ティングした後、１２０ｋＶ、０．１ＭＧｙの電子線を
照射して重合し、厚さ１２０ｎｍの薄膜を形成し、本発
明の透明ガスバリア積層フイルムを作成した。

【００２６】〈実施例３〉実施例１におけるガスバリア
層２の物質として、インジウムセリウム酸化物、チタン
酸化物、スズ酸化物をターゲットとし、同様な方法で厚
さ７０ｎｍの薄膜を形成させた以外は、同様にして本発
明の透明ガスバリア積層フイルムを作成した。

【００２７】〈実施例４〉実施例２におけるガスバリア
層２の物質として、インジウムセリウム酸化物、チタン
酸化物、スズ酸化物をターゲットとし、同様な方法で厚
さ７０ｎｍの薄膜を形成させた以外は、同様にして本発
明の透明ガスバリア積層フイルムを作成した。

【００２８】〈比較例１〉実施例１において、低屈折率
層３を設けなかった以外は、同様にして比較用のガスバ
リア積層フイルムを作成した。

【００２９】〈比較例２〉実施例３において、低屈折率
層３を設けなかった以外は、同様にして比較用のガスバ
リア積層フイルムを作成した。

【００３０】〈比較例３〉実施例１において、ガスバリ
ア層２を設けなかった以外は、同様にして比較用のガス
バリア積層フイルムを作成した。

【００３１】〈比較例４〉実施例２において、ガスバリ
ア層２を設けなかった以外は、同様にして比較用のガス
バリア積層フイルムを作成した。

【００３２】〈評価〉実施例１〜４及び比較例１〜４の
各ガスバリア積層フイルムの酸素透過度、水蒸気透過度
及び光線透過率を以下の測定方法で測定し、評価した。
その結果を表１に示す。（１）酸素ガス透過度酸素透過度測定装置（モダンコントロール社製ＭＯＣ
ＯＮＯＸＴＲＡＮ１０／５０Ａ）を用いて、２５℃、
７０％ＲＨ雰囲気下で測定した。（２）水蒸気透過度水蒸気透過度測定装置（モダンコントロール社製ＰＥ
ＲＭＡＴＲＡＮＷ６）を用いて、４０℃、９０％ＲＨ
雰囲気下で測定した。（３）光線透過率分光光度計（日立製作所（株）製、スペクトロフォトメ
ーター、Ｕ−４０００）を用いて、波長５５０ｎｍの光
線の透過率を測定した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１の結果から、実施例１及び実施例３
は、インジウムセリウム酸化物またはこの酸化物を主成
分としたガスバリ層及び低屈折率層として無機化合物の
薄膜を形成しているので、酸素透過度及び水蒸気透過度
共に非常に小さく、５５０ｎｍの光線透過率も高く、透
明性も優れている。実施例２及び実施例４はガスバリア
層としてインジウムセリウム酸化物またはこの酸化物を
主成分とした薄膜を形成し、低屈折率層としてポリアク
リレートの有機高分子の薄膜を使用しているので、酸素
透過度は小さく、水蒸気透過度は少し大きくなっている
が、十分に実用に耐える程度であり、５５０ｎｍの光線
透過率も高く、透明性も優れている。一方、比較例１及
び比較例２は低屈折率層を設けていないので、５５０ｎ
ｍの光線透過率も小さく、透明性に劣る。比較例３及び
比較例４はガスバリア層を設けていないので、酸素透過
度及び水蒸気透過度が実施例のものに比べかなり大きく
なっており、ガスバリア性が劣る。これらの結果を踏ま
えて総合的に評価すると、実施例１〜４のものはガスバ
リア性に優れ、かつ、透明性に優れていることが判明し
た。

【００３５】

【発明の効果】本発明の透明ガスバリア積層フイルム
は、プラスチックフイルム基材上にインジウムセリウム
酸化物またはこの酸化物を主成分とした薄膜からなるガ
スバリア層を設け、さらに、その上に前記酸化物より低
屈折率の物質からなる低屈折率層を積層する事により、
高ガスバリア性を有し、かつ、高光線透過性を有する積
層体を得ることができた。これにより、包装分野におい
てもガスバリア性包装材料として、あるいはフラットパ
ネルディスプレイ分野においては、ガラス基板に代わる
透明ガスバリア基材として広く利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明ガスバリア積層フイルムの側断面
図である。

【符号の説明】１…プラスチッフイルム基材２…ガスバリア層３…低屈折率層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新島哲也東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内 (72)発明者野口尚子東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内Ｆターム(参考） 3E086 BA04 BA12 BA15 BB01 BB21 4F100 AA17B AA17D AA19 AA20 AA21B AA21D AA28B AA28D AA33B AA33D AK01A AK25 AK42 AR00C AR00E AT00A BA03 BA05 BA06 BA07 BA10A BA10C BA10E EH46 EH66 GB15 GB23 JD02B JD02D JD03 JD04 JK17 JL03 JN01 JN18C JN18E

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】透明なプラスチックフイルム基材の少なく
とも片面に、インジウムセリウム酸化物を主成分とする
ものからなるガスバリア層、該ガスバリア層より低屈折
率の材料からなる低屈折率層を順次積層した積層体から
なることを特徴とする透明ガスバリア積層フイルム。
【請求項2】透明なプラスチックフイルム基材の少なく
とも片面に、インジウムセリウム酸化物を主成分とし、
さらに、スズ、チタンの酸化物のいずれか一方または双
方を含む混合物からなるガスバリア層、該ガスバリア層
より低屈折率の材料からなる低屈折率層を順次積層した
積層体からなることを特徴とする透明ガスバリア積層フ
イルム。
【請求項3】前記低屈折率層が無機化合物または有機高
分子の少なくとも１種類以上の層からなることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の透明ガスバリア積層フ
イルム。