JP2020185672A - バリアフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるバリアフィルムであって、
前記基材層に酸素プラズマ処理を施した酸素プラズマ処理面が形成され、
前記酸素プラズマ処理面上に前記第1の物理気相蒸着層が形成され、
前記第1の物理気相蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、バリアフィルムが提供される。
本発明によるバリアフィルムは、基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるものである。
水蒸気透過度が上記数値範囲囲であれば、好適な水蒸気バリア性を有しているため、水蒸気バリア性が要求される様々な用途に利用することができる。なお、水蒸気透過度は、水蒸気透過度測定機(MOCON社製:PERMATRAN)を用いて測定することができる。
本発明のバリアフィルムにおいて使用される基材層としては、特に限定されないが、化学的ないし物理的強度に優れ、化学気相蒸着層を製膜化する条件等に耐え、また、その膜特性を損なうことなく良好に保持し得ることができる樹脂フィルムを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレン系樹脂あるいはポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、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樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、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−ビニルエステル共重合体ケン化物、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系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。本発明においては、上記の樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、または、ポリアミド系樹脂のフィルムを使用することが好ましいものである。なお、基材層は、上記樹脂の未延伸フィルムや一軸方向または二軸方向に延伸した樹脂のフィルムなどのいずれのものでも使用することができる。
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、熱変形温度が高く、機械的強度、電気的特性にすぐれ、成型加工性も良いことなどから、食品などの内容物を収容する包装袋に用いると、レトルト処理を施す際に包装袋が変形したり、その強度が低下したりすることを抑制することができる。ポリブチレンテレフタレートフィルムは、主成分としてポリブチレンテレフタレート(以下、PBTとも記す)を含むフィルムであり、好ましく、60質量%以上のPBTを含む樹脂フィルムである。
バイオマス由来のポリエステルフィルムは、ジオール単位とジカルボン酸単位とからなるポリエステルを主成分として含んでなる樹脂組成物からなり、前記樹脂組成物が、ジオール単位がバイオマス由来のエチレングリコールであり、ジカルボン酸単位が化石燃料由来のジカルボン酸であるポリエステルを、樹脂組成物全体に対して、50〜95質量%、好ましくは50〜90質量%含んでなるものである。
メカニカルリサイクルによりリサイクルされたポリエチレンテレフタレートを含むポリエチレンテレフタレートフィルムで、具体的には、PETボトルをメカニカルリサイクルによりリサイクルしたPETを含み、このPETは、ジオール成分がエチレングリコールであり、ジカルボン酸成分がテレフタル酸およびイソフタル酸を含む。イソフタル酸成分の含有量は、PETを構成する全ジカルボン酸成分中に、0.5モル%以上5モル%以下であることが好ましく、1.0モル%以上2.5モル%以下であることがより好ましい。
本発明では、上記の基材層に第1の物理気相蒸着層を形成する前に、予め基材層に酸素プラズマによる表面処理を行う。これによって第1の物理気相蒸着層との接着性を向上させることができる。酸素プラズマによる表面処理としては、例えば、インラインで酸素プラズマ処理を行うことにより、基材層の表面の水分、塵などを除去すると共にその表面の平滑化、活性化等の表面処理を可能とすることができる。本発明では、プラズマ処理としては、プラズマ出力、プラズマガスの種類、プラズマガスの供給量、処理時間、その他の条件を考慮してプラズマ放電処理を行うことが好ましい。また、プラズマを発生する方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等の装置を使用することができる。また、大気圧プラズマ処理法によりプラズマ処理を行なうこともできる。
本発明によるバリアフィルムを構成する第1の物理気相蒸着層は、物理気相成長法(PVD法)により形成される蒸着膜である。本発明において、第1の物理気相蒸着層として酸化アルミニウム蒸着膜を形成することで、ガスバリア性を向上しながら、遮光性を向上させることができる。
化学気相蒸着層上に形成するバリアコート層は、ガスバリア性を有する層であり、コーティングによって塗布された塗布膜が、乾燥により硬化した樹脂硬化膜である。
本発明においては、バリアコート層上にさらに表面処理を行い、第2の物理気相蒸着層との接着性を向上させることもできる。このような表面処理としては、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等の前処理などがある。
本発明によるバリアフィルムを構成する第2の物理気相蒸着層は、物理気相成長法(PVD法)により形成される蒸着膜である。本発明において、第2の物理気相蒸着層としてアルミニウム蒸着膜を形成することが好ましい。第2の物理気相蒸着層としてアルミニウム蒸着膜を形成することで、ガスバリア性を向上しながら、遮光性を向上させることができる。
本発明によるバリアフィルムは、高度なガスバリア性、遮光性、耐水密着性等を要求される様々な分野の製品に適用することができる。例えば、防湿シート、断熱材、包装材料、医療器具等の製品が挙げられる。これらの製品に用いられる場合には、本発明のバリアフィルムからなるバリア層を備えることで、ガスバリア性、遮光性、耐水密着性を向上させることができる。
[実施例1]
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。次に、該PETフィルムに酸素プラズマによる表面処理を下記の条件で実施した。
(プラズマ処理条件)
・投入電力 0.3kW
・ガス組成 O2
・ガス流量 900sccm
・チャンバー圧力 3Pa
・フィルム搬送速度 4m/min
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10−2Pa
酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)の厚さを40nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET(酸素プラズマ処理面)/酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)/バリアコート層/アルミニウム蒸着膜(第2の物理気相蒸着層))を得た。
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。続いて、該PETフィルム上にグロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料としてアルミニウムを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10−4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10−2mbarの条件で、厚さ40nmのアルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成して、バリアフィルム(層構成:PET/アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。続いて、該PETフィルム上にグロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料としてアルミニウムとを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10−4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10−2mbarの条件で昇華させ、酸素ガス10slmと混合して、厚さ20nmの酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成した。
物理気相蒸着層として、アルミニウム蒸着膜の代わりに酸化アルミニウム蒸着膜を形成した以外は、実施例1と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET/酸化珪素蒸着膜(化学気相蒸着層)/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
物理気相蒸着層として、酸化アルミニウム蒸着膜の代わりにアルミニウム蒸着膜を形成した以外は、比較例2と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)/バリアコート層/アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
上記の実施例および比較例で製造したバリアフィルムに下記の測定を行った。
バリアフィルムについて、温度23℃および湿度90%RHの環境下で、酸素透過度測定装置(MOCON社製:OX−TRAN)を用いて、JIS K7126に準拠して、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示した。
バリアフィルムについて、温度40℃および湿度100%RHの環境下で、水蒸気透過度測定機(MOCON社製:PERMATRAN)を用いて、JIS K7129に準拠して、温水蒸気透過度(g/m2・day)を測定した。測定結果を表2に示した。
バリアフィルムについて、濁度計(日本電色工業(株)製)を用い、JIS K7361−1に準拠して、全光線透過率(%)を測定した。測定結果を表2に示した。
まず、ポリエステルを主成分とする主剤、脂肪族系ポリイソシアネートを含む硬化剤、および酢酸エチルを、重量配合比が主剤:硬化剤:酢酸エチル=10:1:14となるように混合し、2液硬化型のポリエステルウレタン系接着剤を調製した。
上記で得られたラミネートフィルムおよび高湿度環境下で保存後のラミネートフィルムについて、それぞれ、バリアフィルム/被着体界面で予め一部剥離したサンプル片を作成し、水道水に1分間浸した。その後、引張り試験機(テンシロン万能試験機RTC1310A、オリエンテック社製)を用いて、測定速度50mm/minでT字剥離を行い、耐水接着強度(N/15mm)を測定した。測定結果を表2に示した。
上記で得られたラミネートフィルムおよび高湿度環境下で保存後のラミネートフィルムについて、バリアフィルムの性能評価と同様にして、酸素透過度、水蒸気透過度、および全光線透過率を測定した。測定結果を表2に示した。
11 基材層
12 第1の物理気相蒸着層
13 バリアコート層
14 第2の物理気相蒸着層
Claims (12)
- 基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるバリアフィルムであって、
前記基材層に酸素プラズマ処理を施した酸素プラズマ処理面が形成され、
前記酸素プラズマ処理面上に前記第1の物理気相蒸着層が形成され、
前記第1の物理気相蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、バリアフィルム。 - 前記第2の物理気相蒸着層が、アルミニウム蒸着膜である、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記基材フィルムが、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである、請求項1または2に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層が、金属アルコキシドと水溶性高分子との樹脂硬化膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層が、金属酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物を含む樹脂硬化膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 前記バリアコート層が、多価金属化合物によって架橋されたカルボキシル基含有重合体を含む樹脂硬化膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 温度23℃および湿度90%RHの環境下でJIS K7126法に準拠して測定した酸度透過度が、1.0cc/m2・atm・day以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のバリアフィルム。
- 温度40℃および湿度100%RHの環境下でJIS K7129法に準拠して測定した水蒸気透過度が、1.0g/m2・day以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のバリアフィム。
- JIS K7361に準拠して測定した全光線透過率が10%以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のバリアフィム。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のバリアフィルムを備える、防湿シート。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のバリアフィルムを備える、断熱材。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のバリアフィルムを備える、包装材料。
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