JP2010052222A - ガスバリア性積層フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れた、透明なガスバリア性積層フィルムを提供すること。
【解決手段】透明なプラスチックフィルムからなる基材層１の少なくとも一方の面上に、ガスバリア層２と被膜層３を順次積層してなり、ガスバリア層２は酸化アルミニウムからなり、かつ、膜厚（厚さＸ）が０．００５μｍ以上０．１５μｍ以下であり、被膜層３は、フラッシュ蒸着法を用いて重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を成膜し、紫外線または電子線を照射して硬化させてなり、かつ、膜厚（厚さＹ）が０．１μｍ以上２０μｍ以下であり、ガスバリア層２の厚さＸと被膜層３の厚さＹとの関係が、下記式を満たすガスバリア性積層フィルム。０．００２≦ＸＹ≦０．５
【選択図】図１

Description

本発明は、食品、日用品、医薬品、および電子機器関連部材などの包装分野において、特に高いガスバリア性が必要とされる場合に、好適に用いられる透明なガスバリア性積層フィルムに関する。

食品、日用品、医薬品などの包装に用いられる包装材料や電子機器関連部材などに用いられる包装材料は、収容物の変質を抑制して、その機能や性質を包装中においても保持できるようにするため、包装材料を透過する酸素、水蒸気など、収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、これらの気体を遮断するガスバリア性を備えていることが求められている。
通常のガスバリア性を有する包装材料としては、比較的ガスバリア性に優れている塩化ビニリデン樹脂フィルムまたは塩化ビニリデン樹脂をコーティングしたフィルムなどがよく用いられてきたが、これらの包装材料は、高度なガスバリア性が要求される包装に用いることはできない。従って高度なガスバリア性が要求される場合には、アルミニウムなどの金属箔をガスバリア層として積層した包装材料を用いざるを得なかった。

アルミニウムなどの金属箔を積層した包装材料は、温度や湿度の影響が殆どなく、高度なガスバリア性を有している。しかし、こうした包装材料では、それを透視して収容物を確認することができない、使用後に不燃物として廃棄処理しなければならない、収容物の検査に金属探知器が使用できない、などの多くの欠点を有していた。

これらの欠点を克服した包装材料として、特許文献１には、透明なプラスチックフィルムからなる基材層に、透明な酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機酸化物の蒸着薄膜層をガスバリア層とし、その上に適宜のガスバリア性被膜層とを積層してなる積層フィルムが開示されている。
また近年、次世代のＦＰＤとして期待される電子ペーパー、有機ＥＬなどの開発が進むなかで、これらＦＰＤのフレキシブル化を達成するため、ガラス基板をプラスチックフィルムに置き換えたいという要求が高まっている。ガラス基板は環境由来の酸素や水蒸気による内部素子の劣化を抑制するため必要とされるガスバリア性が備わっている。しかし、上述した包装材料用のガスバリアフィルムはそのバリアレベルには達しておらず、プラスチックフィルムが適用され得る電子ペーパー、有機ＥＬなどでは、食品包材用バリアフィルムの１００倍から１万倍のガスバリア性が必要とも言われている。

このような高いガスバリア性を有するプラスチックフィルムを実現するために、電子ビーム蒸着や誘導加熱蒸着を用いた反応性蒸着法、スパッタリング法、プラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）法などのドライコーティング法により成膜された無機酸化物薄膜は、高いガスバリア性の発現が期待できるものとして検討されている。
しかしながら、上記ドライコーティング法を用いたとしても、高いガスバリア性を目指すために緻密な膜を得ようとすると、高温プロセスが必要であったり、緻密であるために膜中の応力が大きくなる傾向がある。そのため、プラスチックフィルムの使用可能な温度範囲では緻密な膜を得ることが困難であったり、プラスチックフィルムと無機酸化物薄膜との熱膨張係数の差が大きいため密着不良やクラックが発生したりする問題が生じ、高いガスバリア性の発現は容易ではない。
特開平７−１６４５９１号公報

特許文献１に記載された積層フィルムは、印刷、ラミネート、製袋などの、包装材料としての通常の加工を施したときに、酸素透過度や水蒸気透過度などのガスバリア性が劣化してしまうという欠点を有していた。そのため、本発明の目的は、食品、日用品、医薬品などの包装分野や電子機器関連部材などの分野において、包装材料としての通常の加工を施してもガスバリア性が劣化しない、特に高いガスバリア性が必要とされる場合に好適に用いることができる透明なガスバリア性積層フィルムを提供することにある。
特に本発明の目的は、上述した電子ペーパーや有機ＥＬなどのＦＰＤ向けとして、ガスバリア性が不十分である問題を解決するものであり、酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れた、透明なガスバリア性積層フィルムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、透明なプラスチックフィルムからなる基材層の少なくとも一方の面上に、ガスバリア層と被膜層を順次積層してなるガスバリア性積層フィルムにおいて、
前記ガスバリア層は酸化アルミニウムからなり、かつ、膜厚（厚さＸ）が０．００５μｍ以上０．１５μｍ以下であり、
前記被膜層は、フラッシュ蒸着法を用いて重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を成膜し、紫外線または電子線を照射して硬化させてなり、かつ、膜厚（厚さＹ）が０．１μｍ以上２０μｍ以下であり、
前記ガスバリア層の厚さＸと前記被膜層の厚さＹとの関係が、下記式を満たすことを特徴とするガスバリア性積層フィルムである。
０．００２≦ＸＹ≦０．５ （式中、ＸおよびＹの単位はμｍである）
請求項２に記載の発明は、前記ガスバリア層が真空蒸着法により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のガスバリア性積層フィルムである。
請求項３に記載の発明は、前記被膜層を形成する前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の硬化収縮率が０．２％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスバリア性積層フィルムである。
請求項４に記載の発明は、前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物が、モノアクリレート、ジアクリレートのうちの少なくとも１つを含有しており、前記モノアクリレートとジアクリレートを合わせた含有率が前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の５０重量％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガスバリア性積層フィルムである。
請求項５に記載の発明は、前記被膜層の表面がプラズマ処理されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガスバリア性積層フィルムである。

本発明によれば、食品、日用品、医薬品などの包装分野や、電子機器関連部材などの分野において、包装材料としての通常の加工を施してもガスバリア性が劣化せず、また包装材料を透視して収容物を確認することができ、また、ＦＰＤ向けとして特に高いガスバリア性が必要とされる場合に好適に用いることができる透明なガスバリア性積層フィルムを提供できる。さらにまた、本発明のガスバリア性積層フィルムは、被膜層を形成する際にフラッシュ蒸着法を用いた場合、巻取式真空成膜装置内で基材層上にガスバリア層と被膜層とを連続して積層することにより効率的に作製できるので、生産コストを低減できる効果がある。

以下、本発明のガスバリア性積層フィルムを実施するための最良の形態を、図面に沿って説明する。図１は、本発明のガスバリア性積層フィルムの一例の断面図である。基材層１上に、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２と、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を硬化してなる被膜層３とが厚み方向に順次積層されている。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいて、基材層１は透明なプラスチックフィルムからなっている。透明なプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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、ポリプロピレンなどのポリオレフィンフィルム、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、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、ポリ乳酸などの生分解性プラスチックフィルム、などが用いられる。
これらの透明なプラスチックフィルムは、延伸、未延伸のどちらでもよいが、機械的強度や寸法安定性などが優れたものが好ましい。特に、耐熱性や寸法安定性などの面から、二軸方向に延伸したポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。また、透明なプラスチックフィルムは、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤等などの添加剤を含有してもよい。さらに、透明なプラスチックフィルムにおいて、他の層を積層する側の表面には、密着性をよくするために、コロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理、溶剤処理などを施してもよい。
これらの透明なプラスチックフィルムからなる基材層１の厚さは、特に制限を受けるものではないが、包装材料としての適性や他の層を積層する場合の加工適性などを考慮すると、実用的には３〜２００μmの範囲、特に６〜３０μmの範囲であることが好ましい。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいて、ガスバリア層２の形成方法は特に限定されるものではないが、基材層１の表面に、酸化アルミニウム薄膜のガスバリア層２を真空中において成膜して、高いガスバリア性を発現させるためには、現時点では真空蒸着法が好ましく、上記プラスチックフィルムからなる基材層１の片面もしくは両面に成膜することができる。また、プラスチック基材の特徴を活かした巻取式による連続成膜を行うことができ、巻取式の真空成膜装置を用いることが好ましい。
真空蒸着法について以下に説明する。真空蒸着法とは真空中で物質を加熱蒸発させ、基材に付着させて薄膜を作製する方法である。化合物薄膜を作製したい場合は、雰囲気中に酸素や窒素、炭化水素などの反応性ガスを導入すれば化合物薄膜が作製可能となる。本発明においては蒸発物質としてアルミニウムを用い、反応性ガスとしては酸素を用いて酸化アルミニウム薄膜のガスバリア層２を作製することができる。なお、加熱方法としては、抵抗誘導加熱、高周波誘導加熱、電子線衝撃による加熱、アーク放電加熱などがあるが、いずれを使用してもよい。

また、酸化アルミニウム薄膜のガスバリア層２はスパッタリング法を用いて作製してもよい。スパッタリングについて以下に説明する。陰極ターゲットとしては金属を用い、不活性ガスを用いる。陰極と陽極の間に電圧を印加すると、グロー放電が起きる。この状態において、陰極と陽極の間はプラズマ化された不活性ガスで満たされる。プラズマ中の正イオンは陰極方向へ運動エネルギーを持って加速され、陰極と衝突する。衝突の際、正イオンは運動エネルギーを陰極ターゲットと交換して陰極ターゲットである金属を弾き飛ばす。弾き飛ばされた金属は陽極上の基板へ堆積する。この一連の過程において反応性のガスを導入していれば、化合物薄膜の作製が可能となる反応性スパッタリング法となる。本発明においては、陰極ターゲットにはアルミニウムを用い、不活性ガスとしてアルゴンを用い、反応性ガスとして酸素を導入することで酸化アルミニウム薄膜のガスバリア層２を作製することができるが各原料はこれらに限定されるものではない。また、スパッタリング法としては、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、電子サイクロトロンスパッタリング法、対向ターゲット式スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などがあるが、いずれを使用してもよい。

酸化アルミニウム薄膜のガスバリア層２は上述したように真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて作製することができるが、スパッタリング法を用いて作製したガスバリア層２は真空蒸着法を用いて作製したガスバリア層２よりガスバリア性が高い。しかし、スパッタリング法による成膜は真空蒸着法による成膜より成膜速度が遅い。これら成膜法において、ガスバリア性、成膜速度の違いによる生産性を考慮すると真空蒸着法がより好ましいが、成膜法はこれに限定されるものではない。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいて、ガスバリア層２は、透明であり、かつ酸素、水蒸気などの収容物を変質させる気体を遮断する優れたガスバリア性を有している。このガスバリア層２の厚さは、０．００５μｍ以上０．１５μｍ以下、より好ましくは０．００５μｍ以上０．１μｍ以下である。ここで、膜厚が０．００５μｍ未満であると、均一なガスバリア層２が得られないことがあり、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。一方、膜厚が０．１５μｍを越えると、ガスバリア層２にフレキシビリティを保持させることが難しく、折り曲げや引っ張りなどの外部応力が加わると、ガスバリア層２に亀裂を生じるおそれがある。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいて、被膜層３の形成方法は、ガスバリア層２の表面に重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を硬化させて形成することができ、後述するように上記被膜層３がガスバリア性を向上する機能を発現し、さらにガスバリア層２との密着性を良好にするためには、上記ガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］および上記被膜層３の厚さＹ［μｍ］が、下記式を満たすことが必要である。
０．００２≦ＸＹ≦０．５（式中、ＸおよびＹの単位はμｍである）

また、上記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物が硬化させたときの収縮率が０．２％以上１０％以下であればよく、ドライコーティングに限定するものではなく、ウェットコーティングでも構わない。ここで硬化収縮率は、下記式により硬化前後の密度の変化（％）を計算することにより設定された値である。
硬化収縮率 ＝ （硬化後の密度−硬化前の密度）／硬化後の密度×１００

また本発明では、フラッシュ蒸着法により重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を未硬化のフラッシュ蒸着被膜層としてガスバリア層２上に積層し、紫外線または電子線を照射して硬化することができ、真空成膜装置内で真空中において、基材層１上に連続して、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２と被膜層３とを積層することができ、効率的で生産コストの低減が可能であるため、現時点では上記フラッシュ蒸着法を用いることが望ましい。

未硬化のフラッシュ蒸着被膜層は、真空成膜装置内において、高温の蒸発源の中に挿入したノズルなどから、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を滴下して気化させ（フラッシュ蒸着）、ガスバリア層２上に連続して積層することができる。
未硬化のフラッシュ蒸着被膜層に紫外線を照射して硬化させる場合には、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物に光重合開始剤を混合する。具体的な光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、キサントン類、アセトフェノン誘導体などを挙げることができる。これらの光重合開始剤を０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％の割合で混合される。

未硬化のフラッシュ蒸着被膜層に電子線を照射して硬化させる場合には、フラッシュ蒸着被膜層の膜厚と、電子線のエネルギー条件、加工速度、除電とのバランスが重要になる。これは、過度の電子線エネルギーを供給すると、フラッシュ蒸着被膜層に帯電を引き起こし、その結果として、剥離放電によってガスバリア層２のガスバリア性が損なわれるおそれがあるためである。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおける被膜層３の役割は、優れたガスバリア性を有するガスバリア層２に対して、印刷、ラミネート、製袋などの通常の加工を施した場合の保護機能、および折り曲げや引っ張りなどの外部応力が加わった場合の保護機能、さらには、被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力によりガスバリア層を引き締めることで発現するガスバリア性向上機能である。

上記被膜層３の厚さＹは０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。膜厚が０．１μｍ未満であると、均一な被膜層を形成することが難しく十分な保護機能が発揮できず、また、被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力が僅かに生じるだけで、ガスバリア層を十分に引き締めることができないため、上記ガスバリア性向上機能もあまり期待できない。また、膜厚が２０μｍを超えると被膜層３形成時の電子線照射もしくはＵＶ照射による硬化が困難になり、さらに硬化収縮による内部応力が過度に働き、ガスバリア層２との密着性が低下する可能性が高くなる。

また、上記被膜層３が上述したガスバリア性向上機能を発揮し、かつ密着性も低下させないためには、上記被膜層３の厚さと酸化アルミニウム薄膜からなる上記ガスバリア層２の厚さとのバランスも考慮する必要がある。すなわち、上述したように、被膜層３の役割の１つに、被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力によりガスバリア層を引き締めることでガスバリア性を向上させる機能があるが、上記内部応力は被膜層３の厚さが厚くなるほどガスバリア層２に大きく働き、また、上記内部応力に対するガスバリア層２の抵抗力は、ガスバリア層２の厚さが厚くなるほど小さくなり、例えば、同程度の内部応力がガスバリア層２に働いたとしても、ガスバリア層２の厚さが厚くなるに伴い、内部応力に耐え切れず、密着性は低下する傾向がある。つまり、密着性良好なガスバリア性積層フィルムを作製するためには、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］の上限値と上記被膜層３の厚さＹ［μｍ］の上限値とに反比例の関係が成り立ち、それぞれの厚さＸ、Ｙは不等式ＸＹ≦α（正数）［μｍ^２］を満たす必要がある。また、上記αの値は、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の形成方法、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の種類、未硬化のフラッシュ蒸着被膜層の硬化条件などにより異なるが、αは０．５以下で、ガスバリア性積層フィルムの密着性は概ね良好になる。従って、上記厚さＸ、Ｙは不等式ＸＹ≦０．５を満たすことが好ましい。

さらにまた、上述したように、被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力は、被膜層３の厚さが厚くなるほど大きくなり、ガスバリア層２の抵抗力は、ガスバリア層２の厚さが厚くなるほど小さくなる。すなわち、上述したガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］（０．００５≦Ｘ≦０．１５）、被膜層３の厚さＹ［μｍ］（０．１≦Ｙ≦２０）の範囲において、ガスバリア層２の厚さＸが厚くなるに伴い、さらに被膜層３の厚さＹが厚くなるに伴い、上述したガスバリア層２を引き締めることにより発現するガスバリア性向上機能の効果は大きくなる。しかし、言い換えれば、ガスバリア層２の厚さＸが薄い場合には、被膜層３の厚さＹを厚く、被膜層３の厚さＹが薄い場合には、ガスバリア層２の厚さＸを厚くしなければ、上記ガスバリア性向上機能は十分には発現しないこととなる。つまり、上記ガスバリア性向上機能を十分に発現するためには、酸化アルミニウム薄膜からなる上記ガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］の下限値と上記被膜層３の厚さＹ［μｍ］の下限値とに反比例の関係が成り立ち、それぞれの厚さＸ、Ｙは不等式ＸＹ≧β（正数）を満たす必要がある。また、上記βの値は、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の形成方法、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の種類、未硬化のフラッシュ蒸着被膜層の硬化条件などにより異なるが、βは０．００２以上で、ガスバリア性向上機能が十分に働くようになる。従って、上記厚さＸ、Ｙは不等式ＸＹ≧０．００２を満たすことが好ましい。
すなわち、上記被膜層３が上述したガスバリア性向上機能を発揮し、かつ密着性も低下させないためには、酸化アルミニウム薄膜からなる上記ガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］（０．００５≦Ｘ≦０．１５）と上記被膜層３の厚さＹ［μｍ］（０．１≦Ｙ≦２０）とが、不等式０．００２≦ＸＹ≦０．５を満たすことが好ましく、さらに好ましくは、
０．００４≦ＸＹ≦０．３である。

上記被膜層３を形成する重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の硬化収縮率は０．２％以上１０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは、５％以上１０％以下である。
硬化収縮率が０．２％未満であると被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力が僅かに生じるだけで、ガスバリア層２を十分に引き締めることができないため、上記ガスバリア性向上機能が期待できない。また、硬化収縮率が１０％を超えると被膜層３形成時の硬化収縮による内部応力が過度に働き、ガスバリア層２との密着性が低下する可能性が高くなる。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいて、被膜層３の原材料である、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物は、モノアクリレート、ジアクリレートのうちの少なくとも１つを含有し、上記モノアクリレートとジアクリレートを合わせた含有率が５０重量％以上であることが好ましい。すなわち、３官能以上のアクリロイル基を有するアクリレートを合わせた含有率が５０重量％を超えると、被膜層３形成時の硬化収縮率を１０％以下に抑えることが難しく、硬化収縮による内部応力が過度に働き、ガスバリア層２と被膜層３との密着性が低下する可能性が高くなるためである。但し、３官能以上のアクリロイル基を有するアクリレートは架橋度を向上させる効果があるため、強固な被膜層を形成する際には少量使用することが好ましく、例えばトリアクリレートを混合する場合であれば１０重量％程度が望ましい。

これらのアクリレートとしては、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、アクリルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート、ポリアセタールアクリレート、ポリブタジエン系アクリレート、メラミンアクリレートなどの重合性が高いアクリル系のモノマーまたはオリゴマーを、適宜選定して用いることができる。
モノアクリレート、ジアクリレートおよびトリアクリレートには様々な種類があり、特に限定されないが、ガスバリア層との密着性が良好であって、効率良く未硬化のフラッシュ蒸着被膜層が形成でき、さらに衛生性に優れたものを選択することが好ましい。具体的には、モノアクリレートとしては、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイロキシエチル−コハク酸、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレートなどが挙げられる。ジアクリレートとしては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレートなどが挙げられる。トリアクリレートとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートなどが挙げられる。これらの比率は、たとえば、モノアクリレート／ジアクリレート／トリアクリレート＝６０／３０／１０（重量％）に設定することが望ましい。

重合可能なアクリル系のモノマーまたはこのモノマーとオリゴマーとの混合物の粘度は、２００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下であることが望ましい。これは、真空成膜装置内で、高温の蒸発源の中に挿入したノズルなどから、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を滴下して、瞬間的に気化させて、ガスバリア層２の表面に未硬化のフラッシュ蒸着被膜層を連続して積層する際に、その粘度が高すぎると、高温の蒸発源の中に挿入したノズルなどから少量ずつ一定速度で滴下させることが困難になるためである。

本発明のガスバリア性積層フィルムは、食品、日用品、医薬品などの包装分野および電子機器関連部材などの分野において包装材料として用いられるため、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物は、そのＰＩＩ(Primary Irritation Index)が２．０以下であることが望ましい。なお、ＰＩＩとは、化学品の皮膚障害の度合を示すものであって、値が小さいほど刺激性が低い。

本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、被膜層３の表面をプラズマ処理することが望ましい。これは、食品、日用品、医薬品などの包装分野において、包装材料として用いられる際に、被膜層３の原材料として使用した重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の未硬化成分を除去して、その硬化度を向上して、食品衛生上などの問題に対処するためである。また、ガスバリア性積層フィルムの被膜層３に、他のフィルム層や印刷層などを積層する際に、被膜層３と他のフィルム層や印刷層などとの密着性を向上させるためである。

この被膜層３をプラズマ処理する際に、ＤＣ電源またはＲＦ電源を用いて、プラズマを連続的に安定して発生させ、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の未硬化成分を効率よく除去するためには、水素、酸素、窒素、二酸化炭素などの通常のガスと、ヘリウム、アルゴンなどの少なくとも１種類の不活性ガスとを含むプラズマ処理用の混合ガスを使用することが望ましい。

本発明のガスバリア性積層フィルムは、基材層１上に、少なくとも酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２と、重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物からなる未硬化のフラッシュ蒸着被膜層を、紫外線または電子線を照射して硬化してなる被膜層３とを順次積層したものであればよく、さらに複雑な積層構造をとっていてもよい。たとえば、基材層１の両側の表面に、ガスバリア層２と被膜層３とをそれぞれ順次積層してもよい。また、ガスバリア層２と被膜層３との積層体の上にガスバリア層２と被膜層３との積層体を二重に積層してもよい。さらに、被膜層３の表面に印刷層を積層してもよい。この場合、従来から用いられている通常の印刷インキを用い、周知の印刷方式や塗布方式などによって、厚さ０．１〜２．０μｍの印刷層を特に制約なく積層することができる。

本発明のガスバリア性積層フィルムを他のフィルムと積層して、食品、日用品、医薬品などの包装分野や電子機器関連部材などの分野において、包装材料として用いることもできる。たとえば、本発明のガスバリア性積層フィルムを最外層として使用し、その内面（被膜層３）側に、接着剤を介して中間フィルム層やヒートシール層などを積層した構成にしてもよい。また、本発明のガスバリア性積層フィルムを中間層として使用し、その外面（基材層１）側に接着剤を介して外側フィルム層などを積層し、その内面（被膜層３）側に接着剤を介してヒートシール層などを積層した構成にしてもよい。

上記の中間フィルム層または外側フィルム層としては透明なフィルム層が用いられる。こうした透明なフィルム層としては、たとえば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などのポリエステル系フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリアクリルニトリル系フィルム、ポリイミド系フィルムなどが挙げられる。上記のヒートシール層としては、たとえばポリエチレン、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、およびこれらの金属架橋物、などの合成樹脂が用いられる。中間フィルム層、外側フィルム層、ヒートシール層の厚さは、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。上記の接着剤としては、１液硬化型または２液硬化型のポリウレタン系接着剤などが用いられる。接着剤を介してこれらの層を積層するには、ドライラミネート法などが用いることができる。また、ヒートシール層の他の積層方法として、ヒートシール層の合成樹脂を、熱溶融押出する方法(エクストルージョンラミ)を用いることもできる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
以下の実施例１、２、３においては、図１に示したように、基材層１上に、ガスバリア層２と被膜層３とを順次積層したガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜実施例１＞
基材層１として厚さ１２μｍのニ軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用意し、巻取式真空成膜内に設置した。成膜方法は反応性ガスとして酸素を導入した真空蒸着法を使用し、加熱には電子線を用い、基材層１上に厚さ０．０２μｍの酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２を積層した。連続して、フラッシュ蒸着法により、ガスバリア層２上に２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレートとプロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレートとエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートとの６０／３０／１０（重量％）の混合物（硬化収縮率：６．３％）からなる、厚さ０．５μｍの未硬化のフラッシュ蒸着被膜層を積層した。フラッシュ蒸着被膜層に電子線を照射して硬化させ、被膜層３を形成した。こうして実施例１のガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜実施例２＞
実施例１のガスバリア性積層フィルムにおいて、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の厚さを０．１μｍにした。その他の条件は実施例１と同様であった。こうして実施例２のガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜実施例３＞
実施例１と同様にして、基材層１上に酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２と被膜層３とを順次積層した後、ＤＣ電源を用い窒素とアルゴンとの１／１混合ガスをプラズマ化して、被膜層３の表面をプラズマ処理した。こうして実施例３のガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜比較例１＞
実施例１のガスバリア性積層フィルムにおいて、基材層１上に酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２のみを積層し、被膜層３は積層しなかった。こうして比較例１のガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜比較例２＞
実施例１のガスバリア性積層フィルムにおいて、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の厚さを０．１μｍ、被膜層３の厚さを１０μｍにした。その他の条件は実施例１と同様であった。こうして比較例２のガスバリア性積層フィルムを作製した。

＜比較例３＞
実施例１のガスバリア性積層フィルムにおいて、酸化アルミニウム薄膜からなるガスバリア層２の厚さを０．０１μｍ、被膜層３の厚さを０．１μｍにした。その他の条件は実施例１と同様であった。こうして比較例２のガスバリア性積層フィルムを作製した。

以下、上記のようにして作製した実施例１、２、３および比較例１、２、３のそれぞれの単体フィルムのガスバリア性積層フィルムを単体フィルムという。
次に、実施例１、２、３および比較例２、３のそれぞれの単体フィルムの被膜層３の表面および比較例１の単体フィルムのガスバリア層２の表面に、厚さ１．２μｍの印刷層を積層した。以下、これらを印刷フィルムという。
次に、実施例１、２、３および比較例１、２、３のそれぞれの印刷フィルムの印刷層の表面に、５ｇ／ｍ^２のポリウレタン系接着剤を介して厚さ５０μｍのポリプロピレンのヒートシール層を積層した。以下、これらを積層フィルムという。

＜比較評価＞
１．酸素透過度
実施例１、２、３および比較例１、２、３の単体フィルム、印刷フィルムおよび積層フィルムについて、モダンコントロール社製の酸素透過度計（ＭＯＣＯＮ ＯＸ−ＴＲＡＮ ２／２１）により、３０℃−７０％ＲＨ雰囲気下での酸素透過度（ｃｃ／ｍ^２・２４ｈ・ＭＰａ）を測定した。
２．水蒸気透過度
実施例１、２、３および比較例１、２、３の単体フィルムについて、モダンコントロール社製の水蒸気透過度計（ＭＯＣＯＮ ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）により、４０℃−９０％ＲＨ雰囲気下での水蒸気透過度（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）を測定した。
３．ラミネート強度
実施例１、２、３および比較例１、２、３の積層フィルムから１５ｍｍ幅にスリットした試験片について、通常のテンシロン型万能試験機により、ラミネート強度（Ｎ／１５ｍｍ）を測定した。
これらの測定結果を表１に示す。

[表１]

（単位）酸素透過度：ｃｃ／ｍ^２・２４ｈ・ＭＰａ
水蒸気透過度：ｇ／ｍ^２・２４ｈ
ラミネート強度：Ｎ／１５ｍｍ

表１からわかるように、実施例１、実施例２および実施例３のガスバリア性積層フィルム（単体フィルム、印刷フィルムおよび積層フィルム）は、低い酸素透過度および水蒸気透過度と、高いラミネート強度を兼ね備えている。特に、実施例２の酸素バリア性および水蒸気バリア性、実施例３の積層フィルムはラミネート強度が高かった。
一方、被膜層が積層されていない比較例１のガスバリア性積層フィルムからなる印刷フィルムおよび積層フィルムは、実施例１、実施例２および実施例３のガスバリア性積層フィルムと比較して、酸素透過度が高くガスバリア性に劣っていた。
また、ガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］、被膜層３の厚さＹ［μｍ］がＸＹ＞０．５となる比較例２のガスバリア性積層フィルムは、実施例１、実施例２および実施例３のガスバリア性積層フィルムと比較して、ガスバリア性はほぼ同等レベルであるが、積層フィルムのラミネート強度が著しく劣っていた。
さらにまた、ガスバリア層２の厚さＸ［μｍ］、被膜層３の厚さＹ［μｍ］がＸＹ＜０．００２［μｍ^２］となる比較例３のガスバリア性積層フィルムは、実施例１、実施例２および実施例３のガスバリア性積層フィルムと比較して、積層フィルムのラミネート強度は同等レベル以上であるが、単体フィルムの酸素透過度および水蒸気透過度、印刷フィルムおよび積層フィルムの酸素透過度が高く、ガスバリア性が著しく劣っていた。

本発明のガスバリア性積層フィルムは、食品、日用品、医薬品などの包装分野、および電子機器関連部材などの分野において、特に高いガスバリア性が必要とされる場合に好適に用いられる。

本発明の実施例における、ガスバリア性積層フィルムの一例の断面図である。

符号の説明

１…基材層
２…ガスバリア層
３…被膜層

Claims (5)

1. 透明なプラスチックフィルムからなる基材層の少なくとも一方の面上に、ガスバリア層と被膜層を順次積層してなるガスバリア性積層フィルムにおいて、
   前記ガスバリア層は酸化アルミニウムからなり、かつ、膜厚（厚さＸ）が０．００５μｍ以上０．１５μｍ以下であり、
   前記被膜層は、フラッシュ蒸着法を用いて重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物を成膜し、紫外線または電子線を照射して硬化させてなり、かつ、膜厚（厚さＹ）が０．１μｍ以上２０μｍ以下であり、
   前記ガスバリア層の厚さＸと前記被膜層の厚さＹとの関係が、下記式を満たすことを特徴とするガスバリア性積層フィルム。
   ０．００２≦ＸＹ≦０．５ （式中、ＸおよびＹの単位はμｍである）
2. 前記ガスバリア層が真空蒸着法により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のガスバリア性積層フィルム。
3. 前記被膜層を形成する前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の硬化収縮率が０．２％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスバリア性積層フィルム。
4. 前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物が、モノアクリレート、ジアクリレートのうちの少なくとも１つを含有しており、前記モノアクリレートとジアクリレートを合わせた含有率が前記重合可能なアクリル系のモノマーまたはモノマーとオリゴマーとの混合物の５０重量％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガスバリア性積層フィルム。
5. 前記被膜層の表面がプラズマ処理されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガスバリア性積層フィルム。

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