JP2006142495A - 透明バリアフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】酸化アルミニウム層と１，３，５−トリアジン誘導体蒸着層の密着性を改善し、優れたガスバリア性フィルムを提供することにある。
【解決手段】プラスチック材料からなる基材１の少なくとも一方の面に、酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体の共蒸着層を厚さ５０〜３０００ｎｍで、好ましくは前記共蒸着層が、基材１に近い側からＡｌＯｘ層２／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層３／１，３，５−トリアジン誘導体層４となる傾斜構造を持つこと特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品、医薬品、精密電子部品等の包装分野に用いられるガスバリア材に関するものである。

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材料は、内容物の変質を抑制しそれらの機能や性質を保持するために、包装材料を透過する酸素、水蒸気、その他内容物を変質させる気体による影響を防止する必要があり、これらを遮断するガスバリア性等を備えることが求められている。そのため従来から、温度・湿度などの影響が少ないアルミニウム等の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。

ところが、アルミニウム等の金属箔を用いた包装材料は、温度・湿度の影響がなく高度なガスバリア性に優れるが、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などの欠点を有し問題があった。

そこで、これらの欠点を克服した包装材料として、高分子フィルム上に、真空蒸着法やスパッタリング法等の形成手段によりアルミニウムなどの金属、酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物の蒸着膜を形成したフィルムが開発されている。これらの蒸着フィルムは、酸素、水蒸気等のガス遮断性を有していることが知られ、包装材料として好適とされている。

しかし上記無機蒸着フィルムの欠点は、無機質由来の耐屈曲性の低さにある。この問題を克服するため、蒸着層上にＰＶＡなどのバリア性高分子などを、保護且つ酸素バリア性補助コーティングとして、塗布する技術が構築されている。無機蒸着フィルムの欠点を補完出来るこの技術も、無機蒸着が真空中で施されるに対し、保護コーティングは常圧中行われるため、製造工程が煩雑になる欠点を内包している。
保護コーティングを真空中で施すことが出来れば、安価であるばかりか、蒸着加工中の無機蒸着膜の保護も可能なコーティングが実現できる。

１，３，５−トリアジン誘導体の蒸着技術は、特許文献１に記載されているように、真空中で有機膜を成膜する有効な手段である。しかしながら、１，３，５−トリアジン誘導体蒸着膜は、結晶性が強く、酸化アルミニウム上に単純に昇華／成膜させても、十分な密着性を発現出来ない。

以下に公知文献を記す。
特表２００２−５１８２１９号公報 特開２００２−１９０１１号公報

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、酸化アルミニウム層と１，３，５−トリアジン誘導体蒸着層の密着性を改善し、優れたガスバリア性フィルムを提供することにある。

本発明は係る課題に鑑みなされたもので、請求項１記載の発明は、プラスチック材料からなる基材の少なくとも一方の面に、酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体の共蒸着層を厚さ５０〜３０００ｎｍで積層したことを特徴とした透明バリアフィルムとしたものである。

本発明の請求項２記載の発明は、前記共蒸着層が、基材に近い側からＡｌＯｘ層／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層／１，３，５−トリアジン誘導体層となる傾斜構造を持つこと特徴とした請求項１に記載の透明バリアフィルムとしたものである。

本発明は、プラスチックフィルム上に酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体を共蒸着することで、酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体とが混合され、密着性が良く、高い酸素／水蒸気バリア性能が得られる。その結果、高い酸素／水蒸気バリア性能を有するフィルムを安価に提供することを可能にする。

酸化アルミニウムは可撓性が低く、パッケージ用フィルムのバリア層として用いた場合、印刷工程などの後工程でバリア劣化を起こす。このため実用上は、酸化アルミニウムの上に保護層を設けて用いられている。しかしながら、この保護層の付与を、１，３，５−トリアジン誘導体の共蒸着にて、蒸着機中インラインで行い、安価で良好なバリアフィルムを得ることが期待できる。

以下に、本発明の実施の形態について、説明する。

図１は本発明のガスバリア性フィルムの実施の形態例を断面で示す部分説明図である。プラスチック基材１表面上に、ＡｌＯｘ層２／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層３／１，３，５−トリアジン誘導体層４の傾斜構造を持つ共蒸着層５が形成された構成である。この共蒸着層５は基材の両面に形成してもよく、また多層にしてもよい。

本発明は、プラスチックフィルム上に酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体を共蒸着することで、酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体とが混合され、密着性が良く、高い酸素／水蒸気バリア性能が得られる。特に、ＡｌＯｘ層２／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層３／１，３，５−トリアジン誘導体層４の傾斜構造を持つ共蒸着層５を形成したほうが効果が高まる。これは、相溶部が形成されるためである。

上述した基材１はプラスチック材料であり、蒸着薄膜層の透明性を生かすために可能であれば透明なフィルム基材であることが好ましい。基材の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）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挙げられる。基材は、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い。この中で、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フィルムやポリアミドフィルムが好ましく用いられる。またこの基材の蒸着層が設けられる面と反対側の表面に、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、滑剤などが使用されていても良い。

基材の厚さはとくに制限を受けるものではなく、また包装材料としての適性を考慮して単体フィルム以外に異なる性質のフィルムを積層したフィルムを使用できる。尚プライマー層、無機酸化物からなる蒸着薄膜層、ガスバリア性被膜層を形成する場合の加工性を考
慮すると、実用的には３〜２００μｍの範囲が好ましく、特に６〜３０μｍとすることが好ましい。

酸化アルミニウム層２の厚さは、一般的には５〜３００ｎｍ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３００ｎｍ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おそれがあるので問題がある。より好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内にあることである。

酸化アルミニウム層をプラスチック基材上に形成する方法としては種々在り、通常の真空蒸着法により形成することができる。また、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることも可能である。但し生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。真空蒸着法の加熱手段としては電子線加熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかの方式を用いることが好ましいが、蒸発材料の選択性の幅広さを考慮すると電子線加熱方式を用いることがより好ましい。また蒸着薄膜層と基材の密着性及び蒸着薄膜層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て蒸着することも可能である。

１，３，５−トリアジン誘導体蒸着層４の厚さは、一般的には５０〜２０００ｎｍ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５０ｎｍ未満であると可撓性が十分ではないことがあり、酸化アルミニウム保護層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２０００ｎｍを越える場合は高い成膜速度が必要とされ、インライン成膜として、酸化アルミニウム蒸着と組み合わせるには問題がある。生産性を考慮すると、より好ましくは、５００〜１０００ｎｍの範囲内にあることである。

１，３，５−トリアジン誘導体蒸着層を形成する真空蒸着法としては、加熱手段としては電子線加熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかの方式を用いることができる。装置コスト、制御性など考慮すると抵抗加熱方式を用いることがより好ましい。また蒸着薄膜層と基材の密着性及び蒸着薄膜層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て蒸着することも可能である。

酸化アルミニウム−１，３，５−トリアジン誘導体混合層３の膜厚は、一般的には１０〜１０００ｎｍ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１０ｎｍ未満であると、酸化アルミニウム−１，３，５−トリアジン誘導体間の密着力が十分ではないことがあり、包装材料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１０００ｎｍを越える場合は高い成膜速度が必要とされ、インライン成膜として、酸化アルミニウム蒸着と組み合わせるには問題がある。生産性を考慮すると、より好ましくは、１００〜５００ｎｍの範囲内にあることである。

共蒸着層５の上に印刷層、介在フィルム、シーラント層等を積層させて、包装材料とすることが出来る。

介在フィルムは、袋状包装材料時の破袋強度や突き刺し強度を高めるために設けられるもので、一般的に機械強度及び熱安定性の面から二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムの内から選ばれる一種である必要がある。厚さは、材質や要求品質に応じて決められるが、一般的には１０〜３０μｍの範囲である。

更にシーラント層は袋状包装体などを形成する際に接着層として設けられるものである。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体及びそれらの金属架橋物等の樹脂が用いられる。厚さは目的に応じて決められるが、一般的には１５〜２００μｍの範囲である。

基材１の反対面にも、必要に応じて印刷層、介在フィルム、シーラント層等を積層させることも可能である。

以下に本発明のガスバリア性フィルムの実施例を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
基材として厚さ１２μｍのＰＥＴフィルムの片面に、電子線加熱による反応性蒸着方式で、酸化アルミニウムを、また抵抗加熱方式で１，３，５−トリアジン誘導体としてメラミンを用いこれを昇華させ、基材に近い側からＡｌＯｘ層：１０ｎｍ／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層：２００ｎｍ／１，３，５−トリアジン誘導体層：１０００ｎｍとなるような傾斜構造を持つバリアフィルムを作製した。

＜実施例２＞
共蒸着層の厚みが、ＡｌＯｘ層：１０ｎｍ／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層：１００ｎｍ／１，３，５−トリアジン誘導体層：５００ｎｍとなるような傾斜構造とした以外は、実施例１と同様の方法でバリアフィルムを作製した。

＜比較例１＞
１，３，５−トリアジン誘導体を蒸着せず、ＡｌＯｘ層：１０ｎｍのみの構造とした以外は、実施例１と同様の方法でバリアフィルムを作製した。

＜比較例２＞
ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層が存在せず、ＡｌＯｘ層：１０ｎｍ／１，３，５−トリアジン誘導体層：１０００ｎｍの積層構造とした以外は、実施例１と同様の方法でバリアフィルムを作製した。

更にポリウレタン系インキをグラビア法により塗工し、上記蒸着フィルム／インキのサンプルを作成した。

＜評価＞
酸化アルミニウム／１，３，５−トリアジン誘導体の密着性：
ＪＩＳ Ｋ５４００ ８．５．３にて規定されるクロスカットテストにより評価。
酸素透過率…モダンコントロール社製酸素透過度測定器（ＭＯＣＯＮ ＯＸＴＲＡＮ）を用いて、３０℃−７０％ＲＨ雰囲気下で印刷後のフィルムを測定。
結果を表１に示した。

結果は、酸素透過度が実施例１では１．８（ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ）、実施例２では２．１、比較例１では１３、比較例２では５．２、となった。また密着性は、実施例１、２ともに全く剥離せず、比較例１ではクロスカット部の大部分が剥離し、比較例２も
同様にクロスカットの大部分が剥離した。本発明のバリアフィルムは比較例に比し、上記のように酸素バリア性、密着性共に優れている結果であった。

本発明のガスバリア性フィルムの実施の形態例を断面で示す部分説明図である。

符号の説明

１…プラスチック基材
２…酸化アルミニウム蒸着層
３…酸化アルミニウム−１，３，５−トリアジン誘導体混合層
４…１，３，５−トリアジン誘導体蒸着層
５…共蒸着層

Claims (2)

1. プラスチック材料からなる基材の少なくとも一方の面に、酸化アルミニウムと１，３，５−トリアジン誘導体の共蒸着層を厚さ５０〜３０００ｎｍで積層したことを特徴とした透明バリアフィルム。
2. 前記共蒸着層が、基材に近い側からＡｌＯｘ層／ＡｌＯｘ−１，３，５−トリアジン誘導体混合層／１，３，５−トリアジン誘導体層となる傾斜構造を持つことを特徴とした請求項１に記載の透明バリアフィルム。

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