JP2005305856A - 透明バリアフィルム、それを用いた積層材および包装用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた透明性と高く安定したバリア性を有する透明バリアフィルム、その透明バリアフィルムを備えた後加工適性を有する積層材および包装用容器を提供する。
【解決手段】 基材フィルム２と、その基材フィルム２の少なくとも一方の面に設けられたバリア層３とを少なくとも有する透明バリアフィルムであって、そのバリア層３は酸化珪素を主体とする薄膜であり、そのバリア層３の表面積（Ｓ）と見かけの表面積（Ａ）とから算出される表面投影比｛（Ｓ／Ａ−１）×１００｝を、０．４〜３．６の範囲内とすることにより、上記の課題を解決する。さらに、こうした透明バリアフィルムを備えた積層材および包装用容器により、上記の課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明バリアフィルム、それを用いた積層材、および包装用容器に関し、更に詳しくは、優れた透明性と高く安定したバリア性を備える透明バリアフィルム、その透明バリアフィルムを備えた後加工適性を有する積層材および包装用容器に関する。

従来より、酸素ガスおよび水蒸気等に対するバリア性を備え、食品や医薬品等の良好な保存適性を有する包装用材料として、種々のものが開発され提案されている。近年、それらの包装用材料として、可撓性プラスチック基材の上にポリ塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合体のコーテンィグ層を設けた構成からなる透明バリアフィルムや、可撓性プラスチック基材の上に酸化珪素や酸化アルミニウム等の無機酸化物の蒸着膜を設けた構成からなる透明バリアフィルムが提案されている。また、それらの透明バリアフィルムを使用した包装用積層材および包装用容器等も提案されている。これらのものは、従来のアルミニウム箔等を使用した包装用積層材等と比較して透明性に優れ、同時に水蒸気および酸素ガス等に対し高いバリア性と保香性等を有し、包装用材料その他にその需要が大いに期待されている。

しかし、それらの透明バリアフィルムやそれを使用した包装用積層材等のうち、ポリ塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合体のコーティング層を設けた透明バリアフィルムは、酸素および水蒸気に対するバリア性が十分でなく、特に高温で殺菌処理した後におけるバリア性が著しく低下するという問題がある。さらに、ポリ塩化ビニリデンのコーティング層を設けた透明バリアフィルムは、焼却時に有毒なダイオキシンを発生し、環境への悪影響が懸念されている。

一方、酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物の蒸着膜を設けた透明バリアフィルムは、環境への影響もほとんどなく、良好なバリア性を示すが、従来のアルミニウム箔を用いた包装用積層材等と比べた場合、酸素や水蒸気等に対するバリア性能が劣るという問題点がある。

特に近年においては、生活水準の向上に伴い、包装用材料に求められる性能もより一層の高い性能が要求されてきており、優れた透明性を有し且つ高いバリア性を有する透明バリアフィルムが要求されている。

こうした問題点および要求に対し、特許文献１には、酸化珪素を主体とする薄膜を化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）により形成してバリア層とした透明バリアフィルムが開示されている。同号報には、その透明バリアフィルムが優れた透明性と高いバリア性を有し、包装用材料として好ましく使用できることが開示されている。
特開平１１−２６８１７１号公報

しかしながら、上述したＣＶＤ法でバリア層を作製してなる透明バリアフィルムにおいては、バリア層の成膜条件により酸素バリア性および水蒸気バリア性が変動するという現象がみられた。

本発明は、そうした現象を解析する過程で得られた知見に基づいてなされたものであって、その目的は、優れた透明性と高く安定したバリア性を有する透明バリアフィルム、その透明バリアフィルムを備えた後加工適性を有する積層材および包装用容器を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の透明バリアフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルムの少なくとも一方の面に設けられたバリア層と、を少なくとも有し、前記バリア層は酸化珪素を主体とする薄膜であって、該バリア層の表面積（Ｓ）と見かけの表面積（Ａ）とから算出される表面投影比｛（Ｓ／Ａ−１）×１００｝が、０．４〜３．６の範囲内であることに特徴を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の透明バリアフィルムにおいて、前記基材フィルムは、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリアミドフィルム、および、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのいずれかであることに特徴を有する。

上記目的を達成するための請求項３に記載の積層材は、上記の透明バリアフィルムの少なくとも一方の面に、ヒートシール性樹脂を設けたことに特徴を有する。

また、請求項４に記載の積層材は、上記の透明バリアフィルムのバリア層上に、ヒートシール性樹脂を設けたことに特徴を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の積層材において、前記のバリア層が形成されていない基材フィルム上に、基材を積層して備えることに特徴を有し、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の積層材において、前記基材上に、ヒートシール性樹脂層を備えることに特徴を有する。

請求項７に記載の発明は、請求項３乃至請求項６の何れかに記載の積層材において、前記バリア層と前記ヒートシール性樹脂層との間に、アンカーコート剤層および／または接着剤層を有することに特徴を有する。

請求項８に記載の包装用容器は、上述した積層材の何れかを用い、ヒートシール性樹脂層を熱融着して製袋または製函したことに特徴を有する。

請求項１に記載の発明によれば、該バリア層の表面積と見かけの表面積とから算出される表面投影比を０．４〜３．６の範囲内とすることにより、高く安定した酸素バリア性および水蒸気バリア性を有する透明バリアフィルムとすることができる。また、バリア層は酸化珪素を主体とした薄膜であるので、優れた透明性を有する透明バリアフィルムとなる。

また、請求項２〜請求項８に記載の発明によれば、透明性に優れ高く安定した酸素バリア性および水蒸気バリア性を有する透明バリアフィルムを有する構成としたので、透明バリアフィルムが有する上記特性に加え、ヒートシール性樹脂層による後加工適性が付与される。さらに、本発明に係る包装用容器によれば、そうした積層材を製袋または製函して製造されるので、製造された包装用容器は、優れた内容物の充填包装適性が備えられている。

次に、本発明の最良の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（透明バリアフィルム）
図１は、本発明の透明バリアフィルムの一実施形態を示す概略断面図である。図１において透明バリアフィルム１は、基材フィルム２と、この基材フィルム２の一方の面に形成されたバリア層３とからなる。尚、本発明の透明バリアフィルムは、基材フィルム２の両面にバリア層３を備えるものでもよい。

（基材フィルム）
本発明の透明バリアフィルム１を構成する基材フィルム２は、バリア層３を保持し得る透明なフィルムであれば特に制限はなく、透明バリアフィルムの使用目的等から適宜選択することができる。具体的には、基材フィルム２としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂等の延伸（一軸ないし二軸）または未延伸の可撓性樹脂フィルムを用いることができる。基材フィルム２の厚さとしては、５〜５００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍの範囲内で適宜設定することができる。

また、上記のような基材フィルム２は、必要に応じて、その表面にアンカーコート剤等をコーティングして表面平滑化処理等を施したものであってもよい。

（バリア層）
本発明の透明バリアフィルム１を構成するバリア層３は、酸化珪素を主体とする薄膜からなる透明性に優れた層である。本発明は、そうしたバリア層３の表面積（Ｓ）と見かけの表面積（Ａ）とから算出される表面投影比｛（Ｓ／Ａ−１）×１００｝が、０．４〜３．６の範囲内、より好ましくは０．８〜１．８の範囲内であることに特徴がある。ここで、バリア層３の見かけの表面積（Ａ）とは、形成されたバリア層３の所定領域において、バリア層３の表面凹凸等の形態を考慮しないで算出した表面積であり、表面積（Ｓ）とは、形成されたバリア層３の所定領域において、バリア層３の表面凹凸等の形態を考慮して測定装置により測定されまたは算出された表面積である。そして、表面投影比は、そうした表面積（Ｓ）と見かけの表面積（Ａ）とから算出されるものであり、（Ｓ／Ａ−１）×１００からなる式により計算される。

本発明の透明バリアフィルム１においては、バリア層３を、表面投影比が０．４〜３．６の範囲内となるように形成することにより、極めて優れた酸素バリア性と水蒸気バリア性をもたせることができる。表面投影比が０．４未満では、酸素ガス透過率および水蒸気透過率が著しく向上し、酸素バリア性と水蒸気バリア性が著しく低下する。一方、表面投影比が３．６を超えると、酸素ガス透過率および水蒸気透過率が向上し、酸素バリア性と水蒸気バリア性が低下する。

なお、バリア層３の見かけの表面積（Ａ）は、所定領域のバリア層３の面積を幾何的に計算することにより容易に求めることができる。一方、バリア層３の表面積（Ｓ）は、見かけの表面積（Ａ）を算出したのと同一の所定領域を、触針測定や光学測定等により得られた三次元画像に基づいて算出することができる。本発明においては、バリア層３が後述のＰＶＤ法またはＣＶＤ法により好ましく成膜されるので、その表面は極めて微細であることから、バリア層３の表面積（Ｓ）は、原子間力顕微鏡を用いた表面測定から得られたデータをその原子間力顕微鏡付随のソフトウェアで計算した表面積値で表されることが好ましい。原子間力顕微鏡としては、例えば、Digital Instruments製のNano ScapeIIIa や、同種のセイコー電子製、Topometrix製の機種を使用できる。

上述した範囲の表面投影比を有するバリア層３は、その表面粗さＲａ（中心線平均粗さ：ｎｍ）で表せば１．３〜１．８ｎｍの範囲内にある。表面粗さＲａと表面投影比とに明確な相関関係はないが、表面粗さＲａが１．３ｎｍ未満の場合は、表面投影比が０．４未満になって上述の範囲内にならないことがあり、その結果、酸素ガス透過率および水蒸気透過率が著しく向上し、酸素バリア性と水蒸気バリア性が著しく低下することがある。一方、表面粗さＲａが１．８ｎｍを超えると、表面投影比が３．６の範囲を超えることがあり、その結果、酸素ガス透過率および水蒸気透過率が向上し、酸素バリア性と水蒸気バリア性が低下することがある。なお、この表面粗さＲａも、上述の原子間力顕微鏡およびそれに付随するソフトウェアにより測定することができる。

なお、こうしたバリア層３においては、上述の表面投影比の好ましい範囲、表面粗さＲａの好ましい範囲および平均粒子径の好ましい範囲の全てを備えていることが最適である。そうしたバリア層３を形成することにより、酸素ガス透過率および水蒸気透過率が著しく抑制され、酸素バリア性と水蒸気バリア性を著しく向上させることができる。

酸化珪素を主体とするバリア層３の薄膜は、物理蒸着法（ＰＶＤ法）や化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）の方法で形成することができるが、特に、プラズマ化学気相蒸着法、熱化学気相蒸着法、光化学気相蒸着法等のＣＶＤ法により形成することが好ましい。

この酸化珪素薄膜の構成要素としては、基本的には、主として珪素および酸素からなる薄膜であり、その構成比率は問わないが、好ましくは、珪素と酸素の構成原子数の比率で、１対１．０から１対２．０の範囲であることが望ましい。また、酸化珪素薄膜の主たる構成要素である珪素および酸素の他に、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム等の金属や、炭素、ホウ素、窒素、フッ素等の非金属元素が含まれていても構わない。

透明バリアフィルム１のバリア層３である酸化珪素薄膜の膜厚としては、使用する基材フィルム２の種類、酸化珪素薄膜の成膜条件等によっても異なるが、例えば、５０〜３０００Å程度、好ましくは、１００〜１０００Å程度の範囲内で任意に選択して設定することができる。

尚、本発明においては、上記のような酸化珪素薄膜からなるバリア層３に、後加工適性を向上させる目的で、コロナ処理、プラズマ処理、シランカップリング処理等の表面処理を施しても構わない。

（バリア層の形成方法）
次に、基材フィルム２上へのバリア層３の形成方法について説明する。例えば、プラズマ化学気相蒸着法による基材フィルム２上への酸化珪素薄膜の形成は、シラン等の珪素化合物のガス、または、ヘキサメチルジシロキサンやテトラエトキシシラン等の有機珪素化合物のガス、および、酸素あるいは笑気ガス等の酸化性をもったガスを原料ガスとしてチャンバー内に導入し、チャンバー内の圧力を０．５〜３０Ｐａ程度の圧力に維持し、チャンバー内に設置した電極に直流電圧、または、交流電圧を印加することでグロー放電プラズマを生成させ、そのプラズマの活性により原料ガスを反応させることで、基材フィルム２上に酸化珪素の薄膜を形成してバリア層３とすることができる。また、光化学気相蒸着法では、一定圧力に維持したチャンバー内に原料ガスを導入し、チャンバー壁面に取り付けられた光透性の窓からレーザー光や紫外光を照射することによって、原料ガスにエネルギーを付与して反応させ、これにより基材フィルム２上に酸化珪素の薄膜を形成してバリア層３とすることができる。

このような化学気相蒸着法による基材フィルム２上への酸化珪素薄膜の形成に用いる原料ガスのうち、有機珪素化合物としては、上記のヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）の他に、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、メチルトリメトキシシラン、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、エチルシラン等を挙げることができる。これらの有機珪素化合物のガスのかなで、ＴＭＤＳＯ、ＨＭＤＳＯ、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳは、形成された酸化珪素薄膜の特性や材料の取り扱い性、材料コスト等の面から特に好ましい。

図２は、プラズマ化学気相蒸着法による成膜装置の一例を示す図である。図２において、プラズマＣＶＤ装置１０１は、チャンバー１０２、このチャンバー１０２内に配設された供給ローラ１０３、巻取ローラ１０４、コーティングドラム１０５、補助ローラ１０６，１０６を備え、コーティングドラム１０５は冷却されているとともに、チャンバー１０２内は真空ポンプ１０８により所望の真空度に設定できるようになっている。さらに、チャンバー１０２内のコーティングドラム１０５の近傍には、原料供給ノズル１０９の開口部（ガス導入口）が位置しており、この原料供給ノズル１０９の他端は、チャンバー１０２外部に配設されている原料供給装置１１２に接続されている。また、コーティングドラム１０５の近傍には電極板１１３を設置し、この電極板１１３は電源１０７に接続されてプラズマの発生を促進している。

上述のようなプラズマＣＶＤ装置１０１の供給ローラ１０３に、基材フィルム２の原反を装着し、補助ローラ１０６、コーティングドラム１０５、補助ローラ１０６を経由して巻取ローラ１０４に至る図示のような原反搬送パスを形成する。

次に、チャンバー１０２内を真空ポンプ１０８により減圧して、真空度０．５〜３０Ｐａ程度とする。そして、原料供給装置１１２から供給されるガス化された有機珪素化合物および酸素ガスを混合し、この混合ガスを原料供給ノズル１０９を介してチャンバー１０２中に導入する。

一方、電極板１１３には電源１０７から所定の電圧が印加されているため、チャンバー１０２内の原料供給ノズル１０９の開口部（ガス導入口）とコーティングドラム１０５との近傍でグロー放電プラズマＰが確立される。この状態で、基材フィルム２を一定速度で搬送させ、グロー放電プラズマＰによって、冷却したコーティングドラム１０５の周面上の基材フィルム２上に酸化珪素の薄膜からなるバリア層３を形成する。

このようにバリア層が形成された基材フィルム２は巻取ローラ１０４に巻き上げられる。

上記のようなプラズマＣＶＤ装置１０１におけるバリア層３の形成では、プラズマ化した原料ガスを酸素で酸化しながらＳｉＯx の形で基材フィルム２上に薄膜が形成されるので、形成された酸化珪素薄膜は、緻密なものとなる。なお、バリア層の形成には、図９に示すようなバッチ式の化学気相蒸着装置を使用することもできる。

（積層材）
次に、本発明の積層材について、上述の本発明の透明バリアフィルム１を用いた例を挙げて説明する。

図３は、本発明の積層材の実施形態を示す概略断面図である。図３において積層材１１は、基材フィルム２の一方の面に、上述の特徴を有するバリア層３を備えた透明バリアフィルム１と、この透明バリアフィルム１のバリア層３上にアンカーコート剤層および／または接着剤層１２を介して形成したヒートシール性樹脂層１３とを備えている。

アンカーコート剤層１２は、例えば、アルキルチタネート等の有機チタン系アンカーコート剤、イソシアネート系アンカーコート剤、ポリエチレンイミン系アンカーコート剤、ポリブタジエン系アンカーコート剤等を使用して形成することができる。アンカーコート剤層１２の形成は、上記のようなアンカーコート剤を、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレイコート等の公知のコーティング法でコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去して行うことができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、０．１〜５ｇ／ｍ² （乾燥状態）程度が好ましい。

接着剤層１２は、例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリ（メタ）アクリル系、ポリ酢酸ビニル系、ポリオレフィン系、カゼイン、ワックス、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、ポリブタジエン系等のビヒクルを主成分とする溶剤型、水性型、無溶剤型、あるいは、熱溶融型等の各種のラミネ- ト用接着剤を使用して形成することができる。接着剤層１２の形成は、上記のようなラミネート用接着剤を、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デッブコート、スプレイコート、その他のコーティング法でコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去して行うことができる。上記のラミネート用接着剤の塗布量としては０．１〜５ｇ／ｍ² （乾燥状態）程度が好ましい。

ヒートシール性樹脂層１３に用いるヒートシール性樹脂としては、熱によって溶融し相互に融着し得る樹脂を挙げることができる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテンポリマー、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ( メタ) アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等を使用することができる。ヒートシール性樹脂層１３は、上述のようなヒートシール性樹脂を塗布して形成してもよく、また、上述のようなヒートシール性樹脂からなるフィルムないしシートをラミネートして形成してもよい。このようなヒートシール性樹脂層１３の厚みは、５〜３００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍの範囲内で設定することができる。

図４は、本発明の積層材の他の実施形態を示す概略断面図である。図４において積層材２１は、基材フィルム２の一方の面にバリア層３を備えた透明バリアフィルム１と、この透明バリアフィルム１のバリア層３上にアンカーコート剤層および／または接着剤層２２を介して形成したヒートシール性樹脂層２３と、透明バリアフィルム１の基材フィルム２の他方の面（バリア層非形成面）に設けられた基材２４とを備えている。

この積層材２１を構成するアンカーコート剤層、接着剤層２２およびヒートシール性樹脂層２３は、上述の積層材１１を構成するアンカーコート剤層、接着剤層１２およびヒートシール性樹脂層１３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

基材２４としては、例えば、積層材２１が包装用容器を構成する場合、基材２４が基本素材となることから、機械的、物理的、化学的、その他等において優れた性質を有し、特に、強度を有して強靭であり、かつ耐熱性を有する樹脂のフィルムないしシートを使用することができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアラミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素系樹脂等の強籾な樹脂の延伸（一軸ないし二軸）または未延伸のフィルムないしシートを挙げることができる。この基材２４の厚みは、５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程度が望ましい。

また、基材２４に、例えば、文字、図形、記号、絵柄、模様等の所望の印刷絵柄を通常の印刷法で表刷り印刷あるいは裏刷り印刷が施されていてもよい。このような文字等は、積層材２１を構成する透明バリアフィルム１が優れた透明性を有するので、この透明バリアフィルム１を介して極めて良好に視認することができる。

さらに、基材２４として、例えば、紙層を構成する各種の紙基材を使用することができる。具体的には、賦形性、耐屈曲性、剛性等をもたせた紙基材であり、例えば、強サイズ性の晒または未晒の紙基材、あるいは純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙等の紙基材を使用することができる。このような紙基材としては、坪量約８０〜６００ｇ／ｍ^２程度のもの、好ましくは、坪量約１００〜４５０ｇ／ｍ^２ 程度のものを使用することが望ましい。

また、基材２４として、上述の樹脂のフィルムないしシートと上述の紙基材とを併用して使用することもできる。

図５は、本発明の積層材の他の実施形態を示す概略断面図である。図５において積層材３１は、基材フィルム２の一方の面にバリア層３を備えた透明バリアフィルム１と、この透明バリアフィルム１のバリア層３上にアンカーコート剤層および／または接着剤層３２を介して形成したヒートシール性樹脂層３３と、透明バリアフィルム１の基材フィルム２の他方の面（バリア層非形成面）に設けられた基材３４と、この基材３４上に形成したヒートシール性樹脂層３５とを備えている。

この積層材３１を構成するアンカーコート剤層、接着剤層３２およびヒートシール性樹脂層３３，３５は、上述の積層材１１を構成するアンカーコート剤層、接着剤層１２およびヒートシール性樹脂層１３と同様とすることができ、また、積層材３１を構成する基材３４は、上述の積層材２１を構成する基材２４と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

尚、本発明の積層材には、さらに、例えば、水蒸気、水等のバリア性を有する低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等の樹脂のフィルムないしシート、あるいは、酸素、水蒸気等に対するバリア性を有するポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物等の樹脂のフィルムないしシート、樹脂に顔料等の着色剤、その他、所望の添加剤を加えて混練してフィルム化してなる遮光性を有する各種の着色樹脂のフィルムないしシート等を使用することができる。

これらの材料は、一種または２種以上を組み合わせて使用することができ、厚みは任意であるが、通常、５〜３００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ程度である。

さらに、包装用容器の用途に本発明の積層材が使用される場合、通常、包装用容器は物理的にも化学的にも過酷な条件におかれることから、積層材にも厳しい包装適性が要求される。具体的には、変形防止強度、落下衝撃強度、耐ピンホール性、耐熱性、密封性、品質保全性、作業性、衛生性、その他等の種々の条件が要求される。このため、本発明の積層材には、上記のような諸条件を充足する材料を任意に選択して、基材フィルム１、基材２４，３４、あるいは、他の構成部材として使用することができる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸またはメタクリル酸共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ系樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ系樹脂）、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、フッ素系樹脂、ジエン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ニトロセルロース等の公知の樹脂のフィルムないしシートから任意に選択して使用することができる。その他、例えば、セロハン等のフィルム、合成紙等も使用することができる。

上記のフィルムないしシートは、未延伸、一軸ないし二軸方向に延伸されたもの等のいずれも使用することができる。また、その厚さは、任意であるが、数μｍから３００μｍ程度の範囲から選択して使用することができ、積層位置は特に制限はない。また、本発明においては、フィルムないしシートは、押し出し成膜、インフレーション成膜、コーティング膜等のいずれの性状の膜でもよい。

上述の積層材１１，２１，３１のような本発明の積層材は、通常の包装材料をラミネートする方法、例えば、ウエットラミネーション法、ドライラミネーション法、無溶剤型ドライラミネーション法、押し出しラミネーション法、Ｔダイ押し出し成形法、共押し出しラミネーション法、インフレーション法、共押し出しインフレーション法等を用いて製造することができる。

尚、上記の積層を行う際に、必要ならば、例えば、コロナ処理、オゾン処理等の前処理をフィルムに施すことができ、また、例えば、イソシアネート系（ウレタン系）、ポリエチレンイミン系、ポリブタジエン系、有機チタン系等のアンカーコーティング剤、あるいはポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系等のラミネート用接着剤等の公知の接着剤等を使用することができる。

（包装用容器）
次に、本発明の包装用容器について説明する。

本発明の包装用容器は、本発明の積層材を用いて熱融着により製袋または製函したものである。

具体的には、包装用容器が軟包装袋の場合、本発明の積層材のヒートシール性樹脂層の面を対向させて折り重ねるか、あるいは、本発明の積層材二枚を重ね合わせ、その周辺端部を、例えば、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型（ピローシール型）、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、その他等のヒートシール形態により熱融着してシール部を形成することにより、本発明にかかる種々の形態の包装用容器を製造することができる。

上記において、熱融着は、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シール等の公知の方法で行うことができる。

図６は、上記のような本発明の包装用容器の一実施形態を示す斜視図である。図６において包装用容器５１は、１組の本発明の積層材１１を、そのヒートシール性樹脂層１３が対向するように重ね合わせ、この状態で周辺部の三方において熱融着を行ってシール部５２を形成したものである。この包装用容器は５１は、周辺部の残りの一方に形成された開口部５３から内容物を充填することができる。そして、内容物を充填した後に、上記開口部５３を熱融着してシール部を形成することにより、内容物を充填包装した包装用容器とすることができる。

本発明の包装用容器は、上記の他に、例えば、自立性包装袋（スタンデイングパウチ）等も可能であり、さらに、本発明の積層材を使用してチューブ容器等も製造することができる。

尚、本発明においては、上記のような包装用容器に、例えば、ワンピースタイプ、ツウーピースタイプ、その他の注出ロ、あるいは開閉用ジッパー等を任意に取り付けることができる。

また、本発明の包装用容器が紙基材を含む液体充填用紙容器の場合、紙基材を積層した本発明の積層材を使用して、所望の紙容器を製造するためのブランク板を作製し、このブランク板を使用して胴部、底部、頭部等を形成することにより、例えば、ブリックタイプ、フラットタイプあるいはゲーベルトップタイプの液体用紙容器等を製造することができる。また、その形状は、角形容器、丸形等の円筒状の紙缶等のいずれのものでも製造することができる。

図７は、本発明の包装用容器である上記の液体充填用紙容器の一実施形態を示す斜視図であり、図８は、図７に示される包容用容器に用いるブランク板の平面図である。ブランク板７０は、例えば、図５に示される本発明の積層材３１を使用し、容器形成における折り曲げ加工用の押圧線ｍ，ｍ・・・と、容器６１の胴部６２を構成する胴部パネル７１，７２，７３，７４と、容器６１の頂部６３を構成する頂部パネル７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａと、容器６１の底部６４を構成する底部パネル７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂと、筒体形成用の熱融着用パネル７５とを備えるように打ち抜き加工して作製されたものである。このブランク板７０を押圧線ｍ，ｍ・・・で折り曲げ、胴部パネル７１の端部内側と熱融着用パネル７５の外側とを熱融着して筒体を形成し、その後、底部パネル７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂを押圧線ｍ，ｍ・・・で折り曲げ熱融着し、頂部の開口から液体を充填した後に、頂部パネル７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａを押圧線ｍ，ｍ・・・で折り曲げ熱融着することにより、液体を充填包装した包装用容器６１とすることができる。

本発明の包装用容器は、種々の飲食品、接着剤、粘着剤等の化学品、化粧品、医薬品、ケミカルカイロ等の雑貨品、その他等の種々の物品の充填包装に使用されるものである。

次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１）
基材フィルムとしてロール状の二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡（株）製、Ｅ５１００、厚み１５μｍ、幅６００ｍｍ、長さ５０００ｍ）を準備し、これを巻取り式の化学気相蒸着装置のチャンバー内に装着した。次に、化学気相蒸着装置のチャンバー内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプにより、到達真空度２．０×１０^−３Ｐａまで減圧した。

また、原料ガスとして、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）（東レ・ダウ・コーニング・シリコーン（株）製、ＳＨ−２００−０．６５ＣＳ）、および、酸素ガス（太陽東洋酸素（株）製、純度９９．９９９９％以上）を準備した。

次に、コーティングドラムの近傍に、コーティングドラムと対向するように１枚の電極板を配置し、このコーティングドラムと電極板との間に４０ｋＨｚの高周波電圧を印加した（投入電力２０ｋＷ）。そして、チャンバー内の電極板近傍にガス導入口を設け、ＨＭＤＳＯを流量３ｓｌｍで、酸素ガスを流量５ｓｌｍで導入し、真空ポンプとチャンバーとの間にあるバルブの開閉度を制御することにより、成膜時のチャンバー内の圧力を２０Ｐａに保って、基材フィルム上に酸化珪素の薄膜を形成した。基材フィルムの走行速度は、酸化珪素薄膜の膜厚が３００Åとなるように３００ｍ／分に設定した。また、酸化珪素薄膜の膜厚は、蛍光Ｘ線分析装置（理学電気（株）製、ＲＩＸ−３１００）を用いて測定した。これにより、本発明の透明バリアフィルム（試料１）を得た。

（実施例２）
チャンバー内に導入する酸素の流量を８ｓｌｍとし、また、酸化珪素薄膜の膜厚が３００Åとなるように、基材フィルムの走行速度を３００ｍ／分に設定した他は、実施例１と同様にして、本発明の透明バリアフィルム（試料２）を得た。

（実施例３）
コーティングドラムと電極板との間に印加する高周波電圧の投入電力を３０ｋＷとし、また、酸化珪素薄膜の膜厚が３００Åとなるように、基材フィルムの走行速度を３５０ｍ／分に設定した他は、実施例１と同様にして、本発明の透明バリアフィルム（試料３）を得た。

（実施例４）
コーティングドラムと電極板との間に印加する高周波電圧の投入電力を３０ｋＷとし、また、酸化珪素薄膜の膜厚が３００Åとなるように、基材フィルムの走行速度を３５０ｍ／分に設定し、さらに酸素ガス流量を３０ｓｌｍにした他は、実施例１と同様にして、本発明の透明バリアフィルム（試料４）を得た。

（実施例５）
基材フィルムとしてシート状の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製ルミラーＳ−１０、厚み５０μｍ、大きさ２００ｍｍ×１５０ｍｍ）を準備した。

次に、バッチ式の化学気相蒸着装置のチャンバー内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプにより、到達真空度１．３×１０^−３Ｐａまで減圧した。

次いで、チャンバー内に２枚の電極板を対向させて設置し、一方の電極板に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し（投入電力３００Ｗ）、他方の電極板を接地した。そして、上記の基材フィルムを、電力を投入する側の電極板上に載置した。

次に、原料ガスとして、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）（東レ・ダウ・コーニング・シリコーン（株）製、ＳＨ−２００−０．６５ＣＳ）、および、酸素ガス（太陽東洋酸素（株）製、純度９９．９９９９％以上）を準備し、チャンバー内の電極板近傍にガス導入口を設け、ＨＭＤＳＯを流量１０ｓｃｃｍで、酸素ガスを流量３０ｓｃｃｍで導入し、真空ポンプとチャンバーとの間にあるバルブの開閉度を制御することにより、成膜時のチャンバー内の圧力を１０．７Ｐａに保って、基材フィルム上に酸化珪素の薄膜を形成した。成膜時間は、酸化珪素薄膜の膜厚が５００Åとなるように５分間に設定した。また、酸化珪素薄膜の膜厚は、蛍光Ｘ線分析装置（理学電気（株）製、ＲＩＸ−３１００）を用いて測定した。これにより、本発明の透明バリアフィルム（試料５）を得た。

（比較例１）
電極板の間に印加する高周波電圧の投入電力を１００Ｗとし、また、酸化珪素薄膜の膜厚が３００Åとなるように、成膜時間を２．５分間に設定した他は、実施例５と同様にして、比較の透明バリアフィルム（比較試料１）を得た。

（比較例２）
電極板の間に印加する高周波電圧の投入電力を１００Ｗとし、また、チャンバー内に導入するＨＭＤＳＯの流量を３０ｓｃｃｍとし、また、酸化珪素薄膜の膜厚が８００Åとなるように、成膜時間を８分間に設定した他は、実施例５と同様にして、比較の透明バリアフィルム（比較試料２）を得た。

（評価）
上記のようにして作製した各透明バリアフィルムについて、表面観察、表面積の算出、酸素透過率、水蒸気透過率、後加工適性および充填包装適性を測定・評価した。結果を下記の表１に示した。

表面観察および表面積の算出：原子間力顕微鏡（Digital Instrumens 社製、NanoScopeIIIa）を用いて表面観察を行った。探針は、単結晶シリコン（ナノセンサーズ社製、ＮＣＨ−１０Ｔ）を用いた。表面観察した後、原子間力顕微鏡に付随する解析ソフトウェアで三次元像を構築し、得られた三次元像から表面積を算出した。

酸素透過率：酸素ガス透過率測定装置（モダンコントロール社製、ＯＸＴＲＡＮ２／２０）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨで測定した。酸素バリア性の実用レベルを、酸素ガス透過率で６．０ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下とし、得られた結果を評価した。

水蒸気透過率：水蒸気透過率水蒸気透過率測定装置（モダンコントロール社製ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用いて、温度３８℃、湿度１００％ＲＨで測定した。水蒸気バリア性の実用レベルを、水蒸気透過率で６．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下とし、得られた結果を評価した。

後加工適性および充填包装適性：２液硬化型ポリウレタン系樹脂の７％溶液からなる接着剤を使用し、作製した各透明バリアフィルムの酸化珪素薄膜上に接着剤層（厚み１μｍ）を形成した。次いで、このプライマー層上に、低密度ポリエチレンを押し出しコートして、厚み６０μｍのヒートシール性樹脂層を形成し、図３に示されるような層構成の積層材を作製した。次に、各積層材を使用し、製袋機により製袋して図６に示されるような３方シール型のプラスチック袋を製造し、このプラスチック袋に醤油を充填した後、開口部を熱融着して充填包装製品を製造した。この一連の加工における適性を下記基準で評価して、後加工適性・充填包装適性とした。評価基準は、外観上欠陥はなく、通用環境下で数日経過後の内容物に全く変質がなく鮮度を保持していたものを○、外観上欠陥はなく、通用環境下で数日経過後の内容物にほとんど変質がなく十分な鮮度を保持していたものを△、外観上欠陥を生じた、あるいは、通用環境下で数日経過後の内容物に著しい変質が生じたものを×とした。

表１に示されるように、本発明の透明バリアフィルム（試料１〜５）は、いずれも良好な酸素バリア性と水蒸気バリア性を示した、さらに、後加工適性、充填包装適性も良好であった。なお、実施例１，２および基材フィルムの表面画像を、図１０に示した（図１０（ａ）が実施例１の透明バリアフィルム、（ｂ）が実施例２の透明バリアフィルム、（ｃ）が基材フィルム）。

一方、比較試料１、２は、本発明の透明バリアフィルムに比べて酸素バリア性、水蒸気バリア性とも大きく劣り、さらに後加工適性、充填包装適性も不十分なものであった。

以上説明したように、本発明の透明バリアフィルムによれば、酸化珪素を主体とする薄膜からなるバリア層において、そのバリア層の表面積と見かけの表面積とから算出される表面投影比を０．４〜３．６の範囲内とすることにより、高く安定した酸素バリア性および水蒸気バリア性を有する透明バリアフィルムとすることができると共に、その透明バリアフィルムは優れた透明性を有する。

また、この透明バリアフィルムを用いた本発明の積層材は、上記の各特性に加え、ヒートシール性樹脂層による後加工適性を備えるものであり、このような積層材を製袋または製函した包装用容器は、内容物の充填包装適性に優れ、かつ、良好な電子レンジ適性を有する。

本発明の透明バリアフィルムの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の透明バリアフィルムの製造に使用する化学気相蒸着装置の一例を示す図である。 本発明の透明バリアフィルムを用いた積層材の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の透明バリアフィルムを用いた積層材の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の透明バリアフィルムを用いた積層材の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の透明バリアフィルムを用いた包装用容器の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の透明バリアフィルムを用いた包装用容器の他の実施形態を示す概略断面図である。 図７に示される包装用容器の製造に使用するブランク板の平面図である。 本発明の透明バリアフィルムの製造に使用する化学気相蒸着装置の他の一例を示す図である。 本発明の透明バリアフィルムを構成するバリア層の表面形態を表す画像の一例である。

符号の説明

１…透明バリアフィルム
２…基材フィルム
３…バリア層
１１，２１，３１…積層材
１２，２２，３２…アンカーコート剤層、接着剤層
１３，２３，３３…ヒートシール性樹脂層
２４，３４…基材
３５…ヒートシール性樹脂層
５１，６１…包装用容器
１０１…プラズマ化学気相蒸着装置
１０２…チャンバー
１０３…巻き出しロール
１０４…巻き取りロール
１０５…コーティングドラム
１０６…ガイドロール
１０７…電源
１０８…真空ポンプ
１０９…原料供給ノズル
１１２ 原料ガス
１１３ 電極
１１４ 下部電極
Ｐ…プラズマ

Claims (8)

1. 基材フィルムと、該基材フィルムの少なくとも一方の面に設けられたバリア層と、を少なくとも有する透明バリアフィルムであって、
   前記バリア層は、酸化珪素を主体とする薄膜であり、該バリア層の表面積（Ｓ）と見かけの表面積（Ａ）とから算出される表面投影比｛（Ｓ／Ａ−１）×１００｝が、０．４〜３．６の範囲内であることを特徴とする透明バリアフィルム。
2. 前記基材フィルムは、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリアミドフィルム、および、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の透明バリアフィルム。
3. 請求項１に記載の透明バリアフィルムの少なくとも一方の面に、ヒートシール性樹脂を設けたことを特徴とする積層材。
4. 請求項１に記載の透明バリアフィルムのバリア層上に、ヒートシール性樹脂を設けたことを特徴とする積層材。
5. 前記のバリア層が形成されていない基材フィルム上に、基材を積層して備えることを特徴とする請求項４に記載の積層材。
6. 前記基材上に、ヒートシール性樹脂層を備えることを特徴とする請求項５に記載の積層材。
7. 前記バリア層と前記ヒートシール性樹脂層との間に、アンカーコート剤層および／または接着剤層を有することを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れかに記載の積層材。
8. 請求項３乃至請求項７の何れかに記載の積層材を用い、ヒートシール性樹脂層を熱融着して製袋または製函したことを特徴とする包装用容器。

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