JP2003104352A - バリア性プラスチック容器 - Google Patents
バリア性プラスチック容器Info
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Abstract
うな低分子ガスを透過するという性質をプラスチック容
器に薄膜を被膜することで確実に低減し、かつ内容物の
直接接触及びレトルト処理等を行ってもバリア性が低下
しない薄膜を形成したプラスチック容器を提供する。 【解決手段】プラスチック基材1上に珪素化合物蒸着薄
膜層が被覆され、該蒸着薄膜層の少なくとも最外面層が
炭化珪素もしくは窒化珪素を主成分とする珪素化合物蒸
着薄膜層2からなるプラスチック容器であり、例えば、
プラスチック基材1上に酸化珪素を主成分とする珪素化
合物蒸着薄膜層3が被覆され、その薄膜層3の上面に最
外面層として、炭化珪素もしくは窒化珪素を主成分とす
る珪素化合物蒸着薄膜層2が被覆されている。
Description
真空蒸着法によりバリア性を有する薄膜を形成すること
により製造されるバリア性等の物性にすぐれたプラスチ
ック容器に関するものである。
形の容易性や軽量性、さらには低コストである点等の種
々の特性から、食品分野や医薬品分野等の様々な分野に
おいて包装容器として広く使用されている。
や二酸化炭素、水蒸気のような低分子ガスを透過する性
質を有しており、容器として補わなければならない面が
あった。これらの諸問題を解決するためにいろいろな方
策がとられているが、どれもさまざまな問題を抱えてお
り、完全に解決することができていない。
低減する方法の1つとして、複数のプラスチック材料を
積層したり、ブレンドしたりする方法がある。これらの
方法を用いると、ある程度までガス透過性を低減するこ
とができるが、より高いバリア性を求める容器に使用す
る際などでは、目的のガス透過性まで低減することがで
きないほか、リサイクルの面でも支障をきたすといった
問題を抱えている。また、使用する樹脂のコストも非常
に高いものである。
バリア性の高いフィルムをインサート成形する事などが
行われているが、成形工程が複雑となり,製造費用も高
くなってしまうという問題を抱えている。
を用いて被膜(成膜)を行う技術が知られてきている。
例えばフィルムに真空蒸着法を用いてバリア性を有する
薄膜を形成させ、それをラミネートしてフィルム袋を製
造したり、プラスチックボトル内外面に真空蒸着法を用
いてバリア性を有する薄膜を形成したりしているものが
ある。これらの問題としては、蒸着面が内容物と直接触
れると蒸着膜が劣化してバリア性が低下したり、レトル
ト処理などを行うと、同様にバリア性が低下するといっ
た問題を抱えていた。
題点を解決するとともに、プラスチックの酸素や二酸化
炭素、水蒸気のような低分子ガスを透過するという性質
を、プラスチック容器に薄膜を被膜することで確実に低
減し、かつ、内容物の直接接触および、レトルト処理等
を行ってもバリア性が低下しない薄膜を形成したプラス
チック容器を提供することである。
明は、プラスチック基材上に珪素化合物蒸着薄膜層が被
覆され、該蒸着薄膜層の少なくとも最外面層が、炭化珪
素もしくは窒化珪素を主成分とする珪素化合物蒸着薄膜
層からなることを特徴とするバリア性プラスチック容器
である。
酸化珪素を主成分とする珪素化合物蒸着薄膜層が被膜さ
れ、該蒸着薄膜層の少なくとも最外面層が、炭化珪素も
しくは窒化珪素を主成分とする珪素化合物蒸着薄膜層か
らなることを特徴とするバリア性プラスチック容器であ
る。
のバリア性プラスチック容器であって、前記プラスチッ
ク基材上に被膜された珪素化合物蒸着薄膜層の総厚が、
5〜100nmであることを特徴とするバリア性プラス
チック容器である。
いずれか1項記載のバリア性プラスチック容器におい
て、前記最外面層に形成される珪素化合物蒸着薄膜層の
膜中における酸素の原子量組成比が、30%以下である
ことを特徴とするバリア性プラスチック容器である。
項4のいずれか1項記載のバリア性プラスチック容器に
おいて、少なくとも最外面層に形成された珪素化合物蒸
着薄膜層が、PVD蒸着法により形成され、その材料と
して炭化珪素、窒化珪素が用いられていることを特徴と
するバリア性プラスチック容器である。
項4のいずれか1項記載のバリア性プラスチック容器に
おいて、最外面層に形成された珪素化合物蒸着薄膜層が
CVD蒸着法により形成され、その材料として有機珪素
化合物モノマーが用いられていることを特徴とするバリ
ア性プラスチック容器である。
リア性プラスチック容器において、前記有機珪素化合物
モノマーが、酸素を含有しない有機珪素化合物モノマー
であることを特徴とするバリア性プラスチック容器であ
る。
項7のいずれか1項記載のバリア性プラスチック容器で
あって、前記最外面層の珪素化合物蒸着薄膜層が内容物
と直接接する構造からなることを特徴とするバリア性プ
ラスチック容器である。
蒸着法にて成膜したものの断面図を示す。ここでプラス
チック容器とは、フィルム状のものからブロー成形品・
射出成形品を含み、真空蒸着法はPVD法、CVD法、
スパッタ法などがあげられる。
・窒化珪素の珪素化合物を主成分として成膜(被膜)が
行えるものならば、どの方法を用いても良い。
しくは窒化珪素化合物を主成分とする膜が内容物の直接
接触やレトルト処理に耐えることを発見した。よって、
これらの珪素化合物によりバリアを向上したり、これら
の珪素化合物蒸着薄膜層を保護層として用いることを考
えた。
例えば図1に示すプラスチック容器の基材1(又は容器
本体表面)に直接、炭化珪素もしくは窒化珪素化合物を
主成分とする珪素化合物蒸着薄膜層2を被覆(被膜形
成)すると良い。
する膜構成に於いても、ある程度の酸素バリア性の向上
は行えるが、高いバリア性は実現できないため、本発明
請求項2のように、プラスチック容器の基材1上に、珪
素酸化物層3を形成し、その上に炭化珪素もしくは窒化
珪素を主成分とした珪素化合物蒸着薄膜層2を形成する
ことが好ましい。この構成であれば珪素酸化物層3の被
膜により高いバリア性が得られるほか、珪素酸化物は無
色透明なため、光線透過率も向上させることができる。
また、酸化珪素膜の下面に上述の炭化珪素もしくは窒化
珪素を主成分とした層を両サイドからのブロック及び密
着のために設けてもよい。
珪素化合物の総厚は、5〜100nmとすることが好ま
しく、該範囲以下であるとバリア性が向上せず、該範囲
以上であるとクラックが発生し易くなるという問題を抱
えている。また、炭化珪素もしくは窒化珪素を主成分と
した珪素化合物蒸着薄膜層の厚みは、5〜50nmとな
ることが好ましいが、これに限定するものではない。
分とする珪素化合物中の酸素の原子量組成比は30%以
下であることが好ましい。酸素の原子量組成比は少なけ
れば少ないほど好ましい。しかし、成膜(被膜形成)を
行ったサンプルを大気中にさらすと表面は酸化されるた
り、被膜中の残留酸素などの影響で酸素を完全に取り除
くことはできないため、炭化珪素もしくは窒化珪素を主
成分とする珪素化合物中の酸素の原子量組成比は30%
以下とすることが好ましい。
とする珪素化合物を形成する方法はPVD法であれば炭
化珪素もしくは窒化珪素を加熱・気化させ、成膜(被膜
形成)する方法が挙げられる。その際、イオンブレーデ
ィング効果も行えるが、反応ガスとしては不活性ガス・
窒素などの酸素以外のガスで行わなければならない。
をガス供給し、プラズマ化させて被膜形成する方法が好
ましい。この際も反応ガスとしては不活性ガス・窒素な
どの酸素以外のガスで行う必要がある。
ン、ジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメ
チルシラン、テトラメチルシラン、テトラメチルジシロ
キサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリ
シロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ヘキサメチ
ルジシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシ
ランなどがあげられるが、これに限定するものではな
い。また、有機珪素化合物モノマーとしては酸素を含ま
ないモノマーがより好ましく、シラン、ジシラン、メチ
ルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラ
メチルシラン、ヘキサメチルジシランなどを使用するこ
とがより好ましいがこれに限定するものではない。
下に説明する。また、実施例及び比較例により得られた
フィルム形態の各サンプルの保存前の酸素透過量(fmol
/m2 ・ s ・ Pa、又は mol/m2 ・ s ・ Pa)を測定する
ことによりバリア性の評価を行った。また、これらサン
プルをNaCl1%溶液に入れ、40℃にて3日間保存
した後、同様にして保存後の酸素透過量 (fmol/m2 ・s
・ Pa)を測定してバリア性の評価を行った。その結果
を表1に示す。なお、単位fmolのfは10−15
の数値を表す。
製プラスチックフィルムに対してシリコンカーバイドを
蒸着源とし、PVD蒸着法にて炭化珪素を主成分とする
珪素化合物を積層した。珪素化合物の蒸着膜厚は10n
mであり、膜中の炭素と珪素と酸素の原子量組成比は
3:1:1であった。
同様のポリエチレンテレフタレート製プラスチックフィ
ルムに対して酸化珪素を蒸着源とし、PVD蒸着法にて
酸化珪素を主成分とする珪素化合物を積層した。酸化珪
素を主成分とする珪素化合物の蒸着膜厚は15nmであ
り、膜中の炭素と珪素と酸素の原子量組成比は、1:
2:4であった。続いて、該酸化珪素を主成分とする珪
素化合物膜の上面に、さらに炭化珪素を主成分とする珪
素化合物膜を積層した。炭化珪素を主成分とする珪素化
合物膜の厚み、組成、成膜方法は実施例1と同様とし
た。
同様のポリエチレンテレフタレート製プラスチックフィ
ルムに対してテトラメトキシシランと酸素ガスを用い
て、CVD蒸着法にて酸化珪素を主成分とする珪素酸化
物を積層した。酸化珪素を主成分とする珪素酸化物の蒸
着膜厚は18nmであり、膜中の炭素と珪素と酸素の原
子量組成比は1:1:2であった。続いて、該酸化珪素
を主成分とする珪素酸化物膜の上面にさらにテトラメト
キシシランのみを用いて、CVD蒸着法にて炭化珪素を
主成分とする珪素酸化物膜を積層した。炭化珪素を主成
分とする珪素酸化物膜の厚みは5nmであり、膜中の炭
素と珪素と酸素の原子量組成比は3:2:2であった。
CVD蒸着法にて酸化珪素を主成分とする珪素酸化物を
積層した。続いて、該酸化珪素を主成分とする珪素酸化
物膜の上面にさらにジメチルシランのみを用いて、CV
D蒸着法にて炭化珪素を主成分とする珪素酸化物膜を積
層した。炭化珪素を主成分とする珪素酸化物膜の厚みは
8nmであり、膜中の炭素と珪素と酸素の原子量組成比
は5:2:1であった。
CVD蒸着法にて酸化珪素を主成分とする珪素酸化物を
積層した。続いて、該酸化珪素を主成分とする珪素酸化
物膜の上面にさらにジシランと窒素を用いて、CVD蒸
着法にて窒化珪素を主成分とする珪素化合物膜を積層し
た。窒化珪素を主成分とする珪素化合物膜の厚みは8n
mであり、膜中の炭素と珪素と酸素と窒素の原子量組成
比は1:2:1:3であった。
同様のポリエチレンテレフタレート製プラスチックフィ
ルムに対して、何も蒸着を行わない構成とした。
素を主成分とする珪素化合物膜の上面に、炭化珪素を主
成分とする珪素酸化物膜を積層しない構成とした以外
は、実施例2と同様の構成とした。
素を主成分とする珪素化合物膜の上面に、炭化珪素を主
成分とする珪素酸化物膜を積層しない構成とした以外
は、実施例3と同様の構成とした。
プラスチックの酸素や二酸化炭素、水蒸気のような低分
子ガスを透過するという性質を、プラスチック容器に薄
膜を被膜することで確実に低減し、かつ、内容物の直接
接触及びレトルト処理等を行っても、バリア性が低下し
ない薄膜を形成したプラスチック容器を提供でき、従来
の問題点を解決したバリア性に優れた内容物の直接接触
に耐える容器を提供できる効果がある。
形態の断面図。
の形態の断面図。
物蒸着薄膜層 3…珪素酸化物を主成分とする珪素化合物蒸着薄膜層
Claims (8)
- 【請求項1】プラスチック基材上に珪素化合物蒸着薄膜
層が被覆され、該蒸着薄膜層の少なくとも最外面層が、
炭化珪素もしくは窒化珪素を主成分とする珪素化合物蒸
着薄膜層からなることを特徴とするバリア性プラスチッ
ク容器。 - 【請求項2】プラスチック基材上に酸化珪素を主成分と
する珪素化合物蒸着薄膜層が被膜され、該蒸着薄膜層の
少なくとも最外面層が、炭化珪素もしくは窒化珪素を主
成分とする珪素化合物蒸着薄膜層からなることを特徴と
するバリア性プラスチック容器。 - 【請求項3】請求項1、2記載のバリア性プラスチック
容器であって、前記プラスチック基材上に被膜された珪
素化合物蒸着薄膜層の総厚が5〜100nmであること
を特徴とするバリア性プラスチック容器。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項記載のバリ
ア性プラスチック容器において、前記最外面層に形成さ
れる珪素化合物蒸着薄膜層の膜中における酸素の原子量
組成比が30%以下であることを特徴とするバリア性プ
ラスチック容器。 - 【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載
のバリア性プラスチック容器において、少なくとも最外
面層に形成された珪素化合物蒸着薄膜層がPVD蒸着法
により形成され、その材料として炭化珪素、窒化珪素が
用いられていることを特徴とするバリア性プラスチック
容器。 - 【請求項6】請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載
のバリア性プラスチック容器において、最外面層に形成
された珪素化合物蒸着薄膜層がCVD蒸着法により形成
され、その材料として有機珪素化合物モノマーが用いら
れていることを特徴とするバリア性プラスチック容器。 - 【請求項7】請求項6記載のバリア性プラスチック容器
において、前記有機珪素化合物モノマーが、酸素を含有
しない有機珪素化合物モノマーであることを特徴とする
バリア性プラスチック容器。 - 【請求項8】請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載
のバリア性プラスチック容器であって、前記最外面層の
珪素化合物蒸着薄膜層が内容物と直接接する構造からな
ることを特徴とするバリア性プラスチック容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001299045A JP2003104352A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | バリア性プラスチック容器 |
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Publication Number | Publication Date |
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