JP2004314407A

JP2004314407A - ガスバリア性プラスチックフィルム

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Publication number: JP2004314407A
Application number: JP2003110703A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yamashita; 裕二山下; Hiroyuki Nakane; 宏幸仲根
Original assignee: Hokkaican Co Ltd
Current assignee: Hokkaican Co Ltd
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-15
Also published as: JP4282360B2

Abstract

【課題】ガスバリア性に優れ、アモルファスカーボン被膜の損傷、剥離を防止できるガスバリア性プラスチックフィルムを提供する。
【解決手段】プラズマＣＶＤにより形成された炭素骨格を主要構成とし、２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下の酸素透過性を備えるアモルファスカーボン被膜２を備えるプラスチックフィルム３と、プラスチックフィルム３に一体的に積層されたプラスチックフィルム４とからなる。被膜２は、４０〜５５モル％の炭素と、４５〜６０モル％の水素とを含む。被膜２中に含まれる炭素原子数１００に対する窒素原子数の比率が１５以下か、酸素原子数の比率が２０以下か、窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下である。被膜２は、０．００７〜０．０８μｍの範囲の厚さを備える。前記出発原料は、アセチレンを主成分とする。プラスチックフィルム３，４は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンからなるフィルムである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲料、食品、薬品、化粧品等の包装材料として用いられるガスバリア性プラスチックフィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料、食品、薬品、化粧品等の包装材料として用いられるプラスチックフィルムは、用途によって種々の物性が求められる。例えば、外気との接触による内容物の酸化、吸湿を避ける用途、内容物に含まれる炭酸ガス、香気成分等の揮散を避ける用途では、前記プラスチックフィルムは酸素、水蒸気、二酸化炭素等に対するガスバリア性を備えていることが必要とされる。
【０００３】
従来、前記ガスバリア性を備えるプラスチックフィルムとして、プラズマ蒸着法により形成されたダイアモンド状のアモルファスカーボン被膜を一方の表面に備えるプラスチックフィルムが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
前記プラズマ蒸着法は、例えば、中空の処理室に前記プラスチックフィルムを収容し、該処理室内部を排気して所定の真空に保持した状態で、該処理室内部に炭化水素類からなる出発原料をガス状として導入し、高周波電圧を印加してプラズマを発生させるものである。前記プラズマ蒸着法によれば、前記プラスチックフィルム表面に、ダイアモンド構造を備える硬質のアモルファスカーボン被膜が形成される。
【０００５】
しかしながら、前記アモルファスカーボン被膜が薄いと、前記プラスチックフィルムが加工工程で変形されたり、固体内容物を包装後に該内容物が該アモルファスカーボン被膜に接触して、該アモルファスカーボン被膜が傷ついたり、剥離したりするという不都合がある。また、前記アモルファスカーボン被膜が薄いと、ガスバリア性が低下して、酸素、水蒸気、二酸化炭素等のガスが透過し易くなり、内容物が酸化、吸湿したり、あるいは内容物に含まれる炭酸ガス、香気成分等が揮散しまうという不都合がある。
【０００６】
前記プラスチックフィルムでは、前記アモルファスカーボン被膜を０．０９〜０．１２μｍ（９００〜１２００オングストローム）の厚さとすれば、十分なガスバリア性を得ることができる。しかし、前記アモルファスカーボン被膜は、膜厚が厚くなると着色が目立つようになり、該着色は内容物によっては好まれない場合がある。さらに、前記硬質炭素膜による着色が著しいプラスチックフィルムでは、回収後の再利用の用途が制限されるとの問題もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２７２５６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、優れたガスバリア性を備え、加工工程における変形や固体内容物との接触により、アモルファスカーボン被膜が傷ついたり、剥離したりすることのないガスバリア性プラスチックフィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のガスバリア性プラスチックフィルムは、炭素原子を含む出発原料からプラズマＣＶＤにより形成された炭素を主要構成元素とし、２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下の酸素透過性を備えるアモルファスカーボン被膜を表面に備える第１のプラスチックフィルムと、第１のプラスチックフィルムの該アモルファスカーボン被膜を備える面に一体的に積層された第２のプラスチックフィルムとからなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガスバリア性プラスチックフィルムによれば、第１のプラスチックフィルムの表面に、２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下、より好ましくは１０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下の酸素透過性を備えるアモルファスカーボン被膜が形成されているので、酸素、水蒸気、二酸化炭素等のガスに対して優れたガスバリア性を得ることができる。前記酸素透過性は、酸素の他、水蒸気、二酸化炭素等のガスの透過性を示す指標となるものであり、前記アモルファスカーボン被膜の酸素透過性が２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２を超えると、酸素、水蒸気、二酸化炭素等のガスが透過し易くなる。前記酸素透過性は、例えば、ＭＯＣＯＮ社製ＯＸ−ＴＲＡＮ（商品名）等のガス透過率測定装置を用い、アモルファスカーボン被膜を設けたプラスチックフィルムの酸素透過性を、ＪＩＳＫ７１２６に基づいて測定し、該プラスチックフィルム単体の酸素透過性を補正することにより算出することができる。
【００１１】
また、本発明のガスバリア性プラスチックフィルムによれば、前記アモルファスカーボン被膜は、第１、第２の両プラスチックフィルムにより被覆されているので、加工工程で変形されても該アモルファスカーボン被膜が剥離することがない。さらに、本発明のガスバリア性プラスチックフィルムによれば、前記アモルファスカーボン被膜は第１、第２の両プラスチックフィルムにより被覆されているので、固体内容物を包装したときにも、該アモルファスカーボン被膜が該内容物と接触することなく保護されており、傷ついたり剥離したりすることがない。
【００１２】
本発明者らの検討によれば、前記アモルファスカーボン被膜の酸素透過性は、前記アモルファスカーボン被膜中に含まれる炭素以外の原子、特に窒素原子または酸素原子の割合により大きく変化する。そして、前記アモルファスカーボン被膜は、該被膜中に含まれる炭素原子数に対する窒素原子数または酸素原子数の割合を所定の範囲とすることにより、膜厚をある程度薄くしても、所定の酸素透過性が得られることが判明した。
【００１３】
前記被膜中に窒素原子または酸素原子が含まれる原因としては、前記プラズマＣＶＤのための装置を所定の真空度とする際に空気の除去が不十分な場合、該装置の気密性が不十分となりリークが生じた場合、ガス状の出発原料のキャリヤガスとして窒素ガスを使用する場合、出発原料中にジメチルホルムアミド等の含窒素化合物や含酸素化合物を含み、その濃度が高くなった場合、前記第１のプラスチックフィルムに窒素含有成分や酸素含有成分が吸着されている場合等が考えられる。
【００１４】
そこで、本発明のガスバリア性プラスチックフィルムは、前記アモルファスカーボン被膜中に含まれる炭素原子数を１００とするときに、炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であるか、炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であるか、炭素原子数に対する窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下であるか、炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であり、炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であり、炭素原子数に対する窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下であるか、のいずれかであることを特徴とする。
【００１５】
本発明のガスバリア性プラスチックフィルムは、前記アモルファスカーボン被膜中に含まれる炭素原子数に対する窒素原子数または酸素原子数の比率を前記範囲とすることにより、より薄い膜厚で前記範囲の酸素透過性を得ることができる。一方、前記アモルファスカーボン被膜中に含まれる炭素原子数に対する窒素原子数または酸素原子数の比率が前記範囲を超えると、該アモルファスカーボン被膜の酸素透過性が高くなり、酸素、水蒸気、二酸化炭素等のガスに対して十分なガスバリア性を得ることができなくなる。前記アモルファスカーボン被膜中の炭素原子数に対する窒素原子数または酸素原子数の比率は、例えば、Ｘ線光電子分光分析装置（ＥＳＣＡ）等により測定することができる。
【００１６】
また、前記アモルファスカーボン被膜は、炭素骨格を主要構成とするものであって、４０〜５５モル％の範囲の炭素と、４５〜６０モル％の範囲の水素とを含むことを特徴とする。本発明のガスバリア性プラスチックフィルムは、前記アモルファスカーボン被膜が前記範囲の炭素と水素とを含むことにより、第１、第２の両プラスチックフィルムに対して優れた密着性を得ることができると共に、前記両プラスチックフィルムに含まれる低分子量成分の溶出、揮散を抑制することができる。
【００１７】
一方、前記アモルファスカーボン被膜に含まれる炭素が４０モル％未満で水素が６０モル％を超える場合には前記低分子量成分の溶出、揮散を十分に抑制することができなくなり、炭素が５５モル％を超え水素が４５モル％未満である場合には加工性が低下し、前記両プラスチックフィルムに対する密着性が低下する。
【００１８】
また、本発明のガスバリア性プラスチックフィルムにおいて、前記アモルファスカーボン被膜は、前記範囲の酸素透過性を備え、しかも被膜による着色を抑制するために、０．００７〜０．０８μｍ（７０〜８００オングストローム）の範囲の厚さを備えることが好ましい。前記アモルファスカーボン被膜の厚さが０．００７μｍ未満では、前記被膜による着色は抑制されるものの、前記アモルファスカーボン被膜の成分に関わらず酸素透過性が高くなる。また、前記アモルファスカーボン被膜の厚さが０．０８μｍを超えると、酸素透過性は低くなるものの、着色が濃くなって再利用が困難になる上、第１のプラスチックフィルムに対する前記アモルファスカーボン被膜の密着性が低減する。
【００１９】
前記アモルファスカーボン被膜による着色は、前記ガスバリア性プラスチックフィルムに対し色差計により垂直に光を通過させたときのｂ^＊値を、該被膜の有無について比較し、両者の差として算出されるΔｂ^＊値により表すことができる。前記ｂ^＊値とは、国際照明委員会（ＣＩＥ）で規格化されたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＪＩＳＺ８７２９）で黄色方向の彩度を示す値であり、一般的には、前記Δｂ^＊値は前記アモルファスカーボンを含む被膜の厚さが厚くなるほど大になる。
【００２０】
前記アモルファスカーボン被膜を形成する前記出発原料としては、アセチレン、エチレン、プロピレン等の不飽和炭化水素化合物、メタン、エタン、プロパン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素化合物等を挙げることができる。本発明のガスバリア性プラスチックフィルムでは、前記出発原料は、前記各化合物を単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよいが、前記アモルファスカーボン被膜をポリマー性薄膜とするためには、アセチレン、エチレン等の不飽和炭化水素化合物を単独で用いることが好ましく、特に実質的にアセチレンを単独で用いることが好ましい。
【００２１】
前記実質的にアセチレンからなる出発原料は、アセチレン以外の成分として不可避的な不純物を含んでいてもよい。さらに、前記出発原料は、例えば、該出発原料全体の６０容量％以上、好ましくは８０容量％以上がアセチレンからなるものを用いることができる。前記出発原料は、その他の成分として、水素、有機珪素化合物、被膜形成性有機化合物等の被膜改質剤を含んでいてもよい。また、前記出発原料は、アルゴン、ヘリウム等の希ガスで希釈して用いるようにしてもよい。
【００２２】
本発明のガスバリア性プラスチックフィルムにおいて、第１、第２のプラスチックフィルムとしては、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等のポリエステルからなるフィルム、ポリアミドフィルムまたは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムのいずれか１種のフィルムを用いることができる。この場合、第１、第２のプラスチックフィルムの両方をポリエステルフィルム、ポリアミドフィルムまたはポリオレフィンフィルムとしてもよく、それぞれを別のフィルムとしてもよい。尚、包装材としての利用等を考えた場合、後処理におけるフィルム同士の密封接着のためには、第２のプラスチックフィルムは、ポリオレフィンフィルムとすることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルムの構成を示す説明的断面図であり、図２はプラスチックフィルムの表面にアモルファスカーボン被膜を形成するプラズマＣＶＤ装置の一構成例を示す説明的断面図である。
【００２４】
図１に示す本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルム１は、飲料、食品、薬品、化粧品等の包装材料として用いられるものであり、アモルファスカーボン被膜２を表面に備えるプラスチックフィルム３と、プラスチックフィルム３のアモルファスカーボン被膜２を備える面に一体的に積層されたプラスチックフィルム４とからなる積層体である。
【００２５】
アモルファスカーボン被膜２は、プラズマＣＶＤにより形成され、炭素骨格を主要構成とするものであって、４０〜５５モル％の範囲の炭素と、４５〜６０モル％の水素とを含んでいる。また、アモルファスカーボン被膜２は、前記飲料、食品、薬品、化粧品等の内容物の酸化、吸湿を防止し、あるいは該内容物に含まれる二酸化炭素、香気成分等の揮散を防止するために、２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下の酸素透過性を備えている。
【００２６】
アモルファスカーボン被膜２は、窒素、酸素等を含んでいてもよく、この場合、前記範囲の酸素透過性を備えるために、該被膜中に含まれる炭素原子数を１００とするときに、炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であるか、炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であるか、または炭素原子数に対する窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下である。また、前記アモルファスカーボン被膜は、該被膜中に含まれる炭素原子数を１００とするときに、炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であり、炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であり、かつ、窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下であるものであってもよい。
【００２７】
また、アモルファスカーボン被膜２は、前記範囲の酸素透過性を備え、着色を抑制するために、０．００７〜０．０８μｍ（７０〜８００オングストローム）の範囲の厚さを備えている。アモルファスカーボン被膜２による着色は、プラスチックフィルム３に対し色差計により垂直に光を通過させたときのｂ^＊値を、アモルファスカーボン被膜２を備える場合と、アモルファスカーボン被膜２が無い場合とで比較し、両者の差として算出されるΔｂ^＊値により表すことができる。
【００２８】
前記Δｂ^＊値は、アモルファスカーボン被膜２の膜厚が厚くなるほど大になり、数値が大きいほど見かけ上の着色が濃くなるため、前記範囲の酸素透過性を備える範囲で、できるだけ小さい値となることが望ましい。また、ガスバリア性プラスチックフィルム１は、回収後の再利用のために、アモルファスカーボン被膜２の膜厚が薄いことが望まれる。そこで、ガスバリア性プラスチックフィルム１における前記着色は、前記Δｂ^＊値が２〜７の範囲にあることが適しており、さらに２〜６の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
前記Δｂ^＊値が７を超えると、ガスバリア性プラスチックフィルム１の着色が目立つようになり、ガスバリア性プラスチックフィルム１からなる包装材に内容物を収容したときに、フィルムの透明性、フィルムに施した印刷の明瞭性等の外観品質が低下する。また、前記Δｂ^＊値が７を超えると、ガスバリア性プラスチックフィルム１の酸化透過性が高くなることがあり、さらには再利用の際に用途が制限される。一方、前記Δｂ^＊値が２未満では、アモルファスカーボン被膜２の成分に関わらず酸素透過性が高くなる。
【００３０】
プラスチックフィルム３，４は、前記のようにして形成されるアモルファスカーボン被膜２との密着性に優れていることから、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等のポリエステルからなるフィルム、ポリアミドフィルムまたは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンからなるフィルムのいずれか１種のフィルムであることが好ましいが、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、生分解性プラスチック等の樹脂からなる公知のフィルムを用いることもできる。プラスチックフィルム３，４の厚さは、前記包装材として用いるために、５〜５０μｍの範囲で適宜選択することができる。
【００３１】
アモルファスカーボン被膜２を表面に備えるプラスチックフィルム３は、例えば図２に示すプラズマＣＶＤ装置１１を用いて製造することができる。
【００３２】
プラズマＣＶＤ装置１１は、マイクロ波導入部がパイレックス（登録商標）ガラスで形成された側壁１２により囲まれて気密に形成されており、隔壁１３により処理室１４とフィルム室１５とに分けられている。フィルム室１５は、処理室１４に供給するプラスチックフィルム３と、アモルファスカーボン被膜２が形成されたプラスチックフィルム３とを収容する。
【００３３】
処理室１４の外部には、側壁１２に臨む位置に複数のマイクロ波発生装置１６が備えられ、原料ガス供給装置１７が開閉弁１８を介して接続される一方、真空装置１９が開閉弁２０を介して接続されている。また、処理室１４には、プラスチックフィルム３をマイクロ波発生装置１６に対向させて支持するドラム２１が備えられており、ドラム２１はその一部がフィルム室１５に突出するようにされている。隔壁１３とドラム２１との間には間隙があり、処理室１４とフィルム室１５とは該間隙を介して連通している。そこで、フィルム室１５には大気開放弁２２が備えられている。
【００３４】
フィルム室１５には、長尺状のプラスチックフィルム３を巻出して処理室１４に供給する巻出しロール２３と、アモルファスカーボン被膜２が形成されたプラスチックフィルム３を巻き取って回収する巻き取りロール２４とが備えられている。巻出しロール２３から巻だされるプラスチックフィルム３は、巻出しガイドロール２５、セットロール２６を介してドラム２１に供給され、ドラム２１上でアモルファスカーボン被膜２が形成された後、巻取りガイドロール２７を介して巻取りロール２４に巻き取られて回収される。
【００３５】
図２示のプラズマＣＶＤ装置１１では、まず、プラスチックフィルム３を巻出しロール２３に装着し、プラスチックフィルム３の先端を巻出しロール２３から巻出して、ドラム２１を介して巻取りロール２４に取り付ける。プラズマＣＶＤ装置１１では、プラスチックフィルム３は、例えば巻出しロール２３からドラム２１の処理室１４内に位置する部分の表面に連続的に供給され、巻取りロール２４に連続的に巻取られる。
【００３６】
次に、前記プラスチックフィルム３が処理室１４に供給されたならば、開閉弁１８、大気開放弁２２を閉じた状態で開閉弁２０を開き、真空装置１９を作動する。そして、処理室１４、フィルム室１５の内部を１〜５０Ｐａの真空度に減圧する。
【００３７】
次に、開閉弁１８を開いて、原料ガス供給装置１７から処理室１４内に原料ガスを供給する。プラズマＣＶＤ装置１１では、原料ガス供給装置１７から前記原料ガスを連続的に供給すると共に、真空装置１９により連続的に排気し、処理室１４内部が定常的に前記真空度になるように保持する。前記原料ガスの供給量は、対象となるプラスチックフィルム３の面積と、形成されるアモルファスカーボン被膜２の厚さとに応じて適正な量に設定される。前記原料ガスの供給量は、例えば前記プラスチックフィルム３の表面に０．００７〜０．０８μｍの膜厚の前記アモルファスカーボン被膜２を形成するときには、０．１〜２．０ｓｃｃｍ／ｃｍ^２の範囲とされる。
【００３８】
前記原料ガスとしては、アセチレン、エチレン、プロピレン等の脂肪族不飽和炭化水素化合物、メタン、エタン、プロパン等の脂肪族飽和炭化水素化合物、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物等の炭素含有化合物を用いることができる。前記原料ガスは、単独で用いても、必要に応じて２種以上混合して用いてもよく、被膜改質剤として少量の水素、有機珪素化合物、その他の被膜形成性有機化合物を併用してもよい。また、前記原料ガスは、アルゴン、ヘリウム等の希ガスで希釈して用いるようにしてもよい。
【００３９】
ただし、ガスバリア性に優れた被膜であるポリマー性アモルファスカーボン薄膜をより短時間で形成するためには、前記原料ガスが実質的にアセチレンであることが適しており、前記原料ガスの６０容量％以上、好ましくは８０容量％以上をアセチレンとする。尚、前記原料ガスが実質的にアセチレンからなる場合、該アセチレンは製造過程等で混入する不可避的な不純物を含んでいてもよい。
【００４０】
そして、前記原料ガスを供給しつつ、マイクロ波発生装置１６を作動して、例えば周波数２．４５ＧＨｚ、出力１００〜２０００Ｗのマイクロ波を照射することにより、前記原料ガスを電磁励起して処理室１４内にプラズマを発生せしめ、ドラム２１上に保持されたプラスチックフィルム３の表面にアモルファスカーボン被膜２を形成する。マイクロ波発生装置１６は、ガスバリア性の優れたアモルファスカーボン被膜２を短時間で形成させるためには、単一マイクロ波発生装置１６を配置するよりも、前述のように複数設けられていることが好ましい。
【００４１】
このとき、前述のように、前記原料ガスを連続的に供給する一方、連続的に排気して、処理室１４の内部を定常的に前記１〜５０Ｐａの範囲の真空度に保持することにより、安定なアモルファスカーボン被膜２を形成することができる。前記真空度が５０Ｐａを超えると、アモルファスカーボン被膜２のプラスチックフィルム３に対する密着性、加工性が低下する上、酸素透過性が前記範囲よりも大になることがある。一方、前記真空度が１Ｐａ未満では、アモルファスカーボン被膜２の形成に長時間を要する。
【００４２】
また、前記マイクロ波の出力が１００Ｗ未満では形成された被膜の着色が大になることがあり、２０００Ｗを超えると酸素透過性が高くなることがある。
【００４３】
また、前記マイクロ波の照射時間が短かすぎるとアモルファスカーボン被膜２において所望の膜厚が得られないことがあり、長すぎるとアモルファスカーボン被膜２の膜厚が大になり、着色が濃くなることがある。
【００４４】
次に、前記マイクロ波の照射時間が経過したならば、開閉弁１８，２０を閉じ、原料ガス供給装置１７、マイクロ波発生装置５を停止して、大気開放弁２２を開くことにより処理室１４とフィルム室１５との内部を大気圧に戻す。
【００４５】
前記方法によりプラスチックフィルム３の表面にアモルファスカーボン被膜２を形成する処理を連続的に行うことができるが、プラスチックフィルム３を所定長ずつ断続的に供給し、アモルファスカーボン被膜２が形成されたプラスチックフィルム３を、巻取りロール２４に断続的に巻取ると同時に、巻出しロール２３から前記所定長の新たなプラスチックフィルム３を処理室１４に供給し、前記処理をくり返すという方法でもよい。
【００４６】
前記プラスチックフィルム３を所定長ずつ断続的に供給する方法では、原料ガス供給装置１７を停止した後、大気開放弁２２を開く前に、前記マイクロ波の照射をさらに短時間行ってもよく、このようにすることにより、アモルファスカーボン被膜２に吸着されている原料ガスの残存成分を被膜化することができ、さらに優れたガスバリア性を得ることができる。
【００４７】
次に、プラスチックフィルム３の全長に亘ってアモルファスカーボン被膜２を形成する処理が終了したならば、プラスチックフィルム３をプラズマＣＶＤ装置１１から取り出す。そして、プラスチックフィルム３のアモルファスカーボン被膜２が形成された面にプラスチックフィルム４を積層する処理を行う。
【００４８】
プラスチックフィルム４の積層は、プラスチックフィルム４が熱圧着可能な樹脂構造を備える場合には、プラスチックフィルム３，４によりアモルファスカーボン被膜２を挟持するようにして、プラスチックフィルム３，４を熱圧着することにより行うことができる。また、プラスチックフィルム４の一方の面に接着剤層を設け、該接着剤層とプラスチックフィルム３とによりアモルファスカーボン被膜２を挟持するようにして、プラスチックフィルム３，４を熱圧着または圧着するようにしてもよい。前記熱圧着または圧着は、プラスチックフィルム３，４を１対のロール間に挟んで加圧することにより行うことができる。
【００４９】
また、プラスチックフィルム４の積層は、プラスチックフィルム３のアモルファスカーボン被膜２が形成された面に樹脂を押し出して該樹脂からなるフィルムを形成する押出ラミネート法により行うこともできる。
【００５０】
この結果、図１に示す構成を備えるガスバリア性プラスチックフィルム１が得られる。本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルム１によれば、アモルファスカーボン被膜２により酸素、水蒸気、二酸化炭素等の透過を妨げることができる。従って、本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルム１は、内容物の酸化、吸湿の防止や、内容物に含まれる炭酸ガス、香気成分等の揮散の防止が望まれる飲料、食品、薬品、化粧品等の包装材料として好適に用いることができる。
【００５１】
また、本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルム１は、着色が少ないので、前記包装材料として用いたときに内容物を透視することができ、該ガスバリア性プラスチックフィルム１に対する印刷を明瞭なものとすることができる。さらに、本実施形態のガスバリア性プラスチックフィルム１は、回収後に再利用する際に用途の制限を低減することができる。
【００５２】
また、前記アモルファスカーボン被膜２は、酸素、水蒸気、二酸化炭素等の透過を防止するガスバリア性に優れている上、プラスチックフィルム３，４に対する密着性に優れているので、加工変形を受けた際に剥離しにくいという効果を得ることができる。
【００５３】
本実施形態では、アモルファスカーボン被膜２を形成する際に、長尺状のプラスチックフィルム３を連続的に処理室１４に供給するようにしているが、断続的に処理室１４に供給するようにしてもよい。長尺状のプラスチックフィルム３に代えて、定尺のプラスチックフィルム３を用いるようにしてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、プラズマＣＶＤ装置１１において処理室１４の側壁１２の外部にマイクロ波発生装置１６を複数個配設しているが、処理室１４内に供給されたプラスチックフィルム３の表裏両面に臨む位置に電極を配置し、該電極に高周波電圧を印加することによりプラズマを発生させるようにしてもよい。ただし、ガスバリア性、フィルムに対する密着性に優れたアモルファスカーボン被膜２を形成するには、マイクロ波発生装置１６によりマイクロ波を照射してプラズマを発生させる方法が適している。
【００５５】
また、本実施形態のガスバリア性フィルム１は、図１に示すように、プラスチックフィルム３のアモルファスカーボン被膜２が形成された面にプラスチックフィルム４を積層して一体化した構成となっているが、所望によりプラスチックフィルム３またはプラスチックフィルム４にさらにアモルファスカーボン被膜を追加し、或いは他のガスバリア被膜や他のフィルムを積層してもよい。
【００５６】
次に、本発明の実施例を示す。
【００５７】
【実施例１〜７】
本実施例では、図２に示すプラズマＣＶＤ装置１１を用いて、膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３の表面にアモルファスカーボン被膜２を形成した。
【００５８】
原料ガスとしては空気、窒素、酸素を含むアセチレンガスを用い、処理室１４に該原料ガスが供されている間、処理室１４とフィルム室１５との内部の真空度を５〜２０Ｐａの範囲に保持した。そして、マイクロ波発生装置１６により２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射した。
【００５９】
この結果、膜厚４００〜６００オングストロームのアモルファスカーボン被膜２を備えるポリエチレンテレフタレートフィルム３が得られた。アモルファスカーボン被膜２は、炭素骨格を主要構成とし、透明で極く僅かに茶色に着色していた。前記着色は、プラスチックフィルム３に対し色差計により垂直に光を通過させたときのΔｂ^＊値が２〜４であった。
【００６０】
次に、ポリエチレンテレフタレートフィルム３のアモルファスカーボン被膜２が形成された面に、一方の面に接着剤層を備える膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム４を該接着剤層を介して積層した。そして、ポリエチレンテレフタレートフィルム３，４を１対の熱ロール間に挟んで加圧することにより相互に接着して、ガスバリア性プラスチックフィルム１を得た。
【００６１】
原料ガスの組成と、プラズマＣＶＤ装置１１における処理条件とを変えて得られた、実施例１〜７の７種のガスバリア性プラスチックフィルム１について、アモルファスカーボン被膜２に含まれる、窒素、酸素の量、酸素透過性を表１に示す。
【００６２】
次に、本実施例で得られたガスバリア性プラスチックフィルム１を粉砕し、押出機を用いてチップを製造した。前記チップの着色は極めて少なく、該チップを用いて実用上問題の無いポリエステルを製造することができた。
【００６３】
従って、本実施例で得られたガスバリア性プラスチックフィルム１は、回収後の再利用について前記着色による制限を受けないことが明らかである。
【００６４】
【比較例１】
本比較例では、原料ガスの組成と、プラズマＣＶＤ装置１１における処理条件とを変えた以外は、前記実施例と全く同一にして、ガスバリア性プラスチックフィルム１を得た。本比較例で得られたガスバリア性プラスチックフィルム１について、アモルファスカーボン被膜２に含まれる、窒素、酸素の量、酸素透過性を表１に示す。
【００６５】
【比較例２】
本比較例では、アモルファスカーボン被膜２を形成していない膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム３に、一方の面に接着剤層を備える膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム４を該接着剤層を介して積層し、ポリエチレンテレフタレートフィルム３，４を１対の熱ロール間に挟んで加圧することにより熱圧着して、積層フィルムを得た。
【００６６】
本比較例で得られた積層フィルムの酸素透過性を表１に示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
表１から、実施例１〜８のガスバリア性プラスチックフィルム１によれば、アモルファスカーボン被膜２の酸素透過性が２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下、さらに条件を整えることにより１０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下であり、優れたガスバリア性を備えていることが明らかである。これに対して、比較例の積層フィルムは、酸素透過性が４６×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以上であり、実施例に比べ、内容物の酸化、吸湿や、内容物に含まれる炭酸ガス、香気成分等の揮散を防止することが望まれる包装材料に適していないことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバリア性プラスチックフィルムの構成を示す説明的断面図。
【図２】プラズマＣＶＤ装置の一構成例を示す説明的断面図。
【符号の説明】
１…ガスバリア性プラスチックフィルム、２…アモルファスカーボン被膜、
３，４…プラスチックフィルム、１１…プラズマＣＶＤ装置。

Claims

炭素原子を含む出発原料からプラズマＣＶＤにより形成された炭素骨格を主要構成とし、２０×１０^−５ｍｌ／日／ｃｍ^２以下の酸素透過性を備えるアモルファスカーボン被膜を表面に備える第１のプラスチックフィルムと、
第１のプラスチックフィルムの該アモルファスカーボン被膜を備える面に一体的に積層された第２のプラスチックフィルムとからなることを特徴とするガスバリア性プラスチックフィルム。
前記アモルファスカーボン被膜は、該被膜中に含まれる炭素原子数を１００とするときに、
炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であるか、
炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であるか、
炭素原子数に対する窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下であるか、
炭素原子数に対する窒素原子数の比率が１５以下であり、炭素原子数に対する酸素原子数の比率が２０以下であり、炭素原子数に対する窒素原子数と酸素原子数との総和の比率が２７以下であるか、
のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のガスバリア性プラスチックフィルム。
前記アモルファスカーボン被膜は、４０〜５５モル％の範囲の炭素と、４５〜６０モル％の範囲の水素とを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスバリア性プラスチックフィルム。
前記アモルファスカーボン被膜は、０．００７〜０．０８μｍの範囲の厚さを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のガスバリア性プラスチックフィルム。
前記出発原料は、アセチレンを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の内面被覆プラスチック容器。
前記第１、第２のプラスチックフィルムは、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルムまたはポリオレフィンフィルムのいずれか１種のフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のガスバリア性プラスチックフィルム。