JP2674827B2 - 透明ガスバリヤフィルムの製造方法 - Google Patents

透明ガスバリヤフィルムの製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスバリヤ性に優れた透明プラスチックフ
ィルムに関するものである。さらに詳しくは、本発明
は、包装材料等としての使用に好適な、ガスバリヤ性に
優れ、しかも透明なプラスチックフィルムに関するもの
である。
〔従来の技術および課題〕
食品、医薬品、化学薬品等の包装材料に用いられるプ
ラスチックフィルムは、包装された内容物の変質を防ぐ
ために、水蒸気や酸素などのガス透過率の小さい材質の
ものが用いられている。
例えばこれらのプラスチックフィルムとしては、必要
とされる特性に応じて、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニリデン等のフィルム、あるいは塩化ビ
ニリデンを主成分とし、これと共重合可能な他の化合
物、たとえば塩化ビニル、メチルアクリレート、メチル
メタクリレート、アクリロニトリルなどとの共重合体等
の塩化ビニリデン系樹脂よりなるフィルム、およびこれ
らの塩化ビニリデン系樹脂をポリプロピレン、ポリエス
テル、ポリアミド等よりなるフィルムにコーティングし
た塩化ビニリデン系樹脂コートフィルム等が、ガスバリ
ヤ性を備えた包装材料として用いられている。
これらのうち、ポリエチレン、ポリプロピレンフィル
ムは、水蒸気バリア性には優れるが、酸素バリヤ性は低
い。また、ポリ塩化ビニリデン系樹脂フィルムは、ある
程度の水蒸気や酸素に対するガスバリヤ性を備えてはい
るが、それでも必ずしも充分なものではなく、高度なガ
スバリヤ性を必要とする包装材料には不適当であった。
さらにまた、ポリビニルアルコールフィルムや、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体フィルム等のポリビニ
ルアルコール系フィルムも、酸素バリヤ性に優れている
ので、包装材料として広く用いられている。しかしなが
ら、ポリビニルアルコール系フィルムは水蒸気バリヤ性
において劣り、さらに高湿度の条件下では酸素バリヤ性
も低下するという欠点を有する。そのためにポリビニル
アルコール系フィルムを包装材料として用いる場合は、
ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ
エステルフィルムなどの水蒸気バリヤ性を有するフィル
ムを、ポリビニルアルコール系フィルムに積層したフィ
ルムが通常用いられている。しかしながら、このような
積層フィルムも、高度なガスバリヤ性を必要とする包装
材料としては、充分にその目的を果たすものとは云えな
かった。
したがって、このような積層フィルムを高度なガスバ
リヤ性を必要とする包装材料として使用する場合には、
積層フィルムの厚さを厚くしなければならず、その結
果、積層フィルムの透明性や柔軟性が損なわれてしま
い、包装材料としての好ましい性質が失われてしまう。
また、透明ガスバリヤフィルムとしては、二軸延伸ナ
イロンフィルムや二軸延伸ポリエステルフィルムなどに
ケイ素酸化物を蒸着したフィルムが知られている(例え
ば、特公昭53−12953号公報参照)。一般にケイ素酸化
物を蒸着したフィルムは、圧力の低い状態で蒸着を行う
とバリヤ性は良好であるが透明性は低下する。透明性を
向上させるためには酸素、水蒸気ガスを導入し圧力の高
い状態で蒸着を行うことが有効であるが、この場合、膜
は多孔質となり充分なバリヤ性を得られないという問題
があった。
そして、さらに高度のガスバリヤ性が必要な包装材料
の場合には、フィルムにアルミニウム箔を張り合わせた
ものや、フィルムの表面にアルミニウムを蒸着させたも
のが用いられてきた。しかしながら、このような金属箔
等を用いた包装材料は、水蒸気や酸素などに対するガス
バリヤ性には優れているものの、不透明であり、内容物
を外から見ることができないという欠点があって、包装
材料としては適当でない面があった。
本発明は、前述のような課題を解決し、薄い膜厚で
も、酸素ガスバリヤ性、水蒸気バリヤ性ならびに透明性
に優れ、包装材料として優れた性能を有するフィルムを
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、透明プラスチックフィルム基体
上に、ケイ素酸化物の薄膜を設けた後、水分を吸着さ
せ、次いで熱処理することを特徴とする、透明ガスバリ
ヤフィルムの製造方法を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明によるときは、透明プラスチックフィルムを基
体として用いる。基体フィルムとして透明プラスチック
フィルムを用いると、最終的に得られるガスバリヤフィ
ルムも透明となり、包装材料として使用する際に好適で
ある。
本発明で用いられる透明プラスチックフィルムの例と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンな
どのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフ
タレートなどのポリエステル、ナイロン6、ナイロン12
などのポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリアミ
ド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルブ
チラールなどがある。また、これらの共重合体や他の有
機重合体との共重合体であっても良く、他の有機重合体
を含有するものであっても良い。これらの有機重合体に
は、公知の添加剤、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収
剤、可塑剤、滑剤、着色剤などが添加されていても良
い。これらの透明プラスチックフィルムは強度、伸度、
熱特性、寸法安定性などの点で延伸されていることが好
ましいが、未延伸であっても良い。
透明プラスチックフィルムの光線透過率は、白色光線
での全光線透過率が少なくとも40%以上、好ましくは60
%以上、さらに好ましくは70%以上、最も好ましくは80
%以上であることが望ましい。着色剤など公知の添加剤
は、プラスチックフィルムの光線透過率が上の範囲内に
なる量で添加されるのが良い。
本発明方法によるときは、透明プラスチックフィルム
上に、ケイ素酸化物の薄膜を形成するに先立ち、コロナ
放電処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、
粗面化処理などの表面処理や公知のアンカーコート処理
が施されても良く、また他のプラスチックフィルムと積
層されていても良い。
本発明方法で使用される透明プラスチックフィルムの
厚さは、特に制限を受けるものではないが、3〜400μ
mの範囲が望ましく、機械強度と可撓性の点でさらに好
ましくは5〜200μmの範囲であることが望ましい。か
かる透明プラスチックフィルム基体上にケイ素酸化物の
薄膜が形成される。
本発明方法によるときは、まず、基体の透明プラスチ
ックフィルムの少なくとも片面に、ケイ素酸化物の薄膜
を形成する。この薄膜は、最終的に得られるフィルムに
酸素バリヤ性と水蒸気バリヤ性を付与する機能を果た
す。基体フィルムに薄膜を形成するために使用されるケ
イ素酸化物とは、一般式:SiOx(0.5≦x≦2)で表され
るケイ素の酸化物をいう。このケイ素酸化物には、微量
の金属や他の金属酸化物、金属水酸化物などを含んでい
ても良い。
ケイ素酸化物薄層を形成する方法としては、真空蒸
着、イオンプレーティング、スパッタリングなどを用い
る。この際、透明性良好なケイ素酸化物薄膜を形成する
ためには、酸素ガス、水蒸気等を導入するのが好まし
い。
ケイ素酸化物の薄膜の厚さは、使用するフィルム基体
の厚さと最終的に得られるフィルムの使用目的に合わせ
て選定されるが、本発明においては30Å〜5000Åの範囲
が望ましく、好ましくは50Å〜2000Å、さらに好ましく
は100Å〜1000Åが望ましい。30Å未満ではガスバリヤ
性が十分でなく、5000Å以上では基体フィルムが15μm
以下のように極めて薄い場合に、カールが発生するなど
平面性を損ない、好ましくない。
本発明方法では、次に、ケイ素酸化物の薄膜を設けた
基体フィルムに、水分を吸着させる。ケイ素酸化物層に
水分を吸着させる方法としては、ケイ素酸化物、薄膜を
形成したプラスチックフィルムを、高温高湿の環境下、
例えば60℃−90%RHの条件で一定期間保管する方式、水
中に一定時間浸漬する方法、薄膜を形成したフィルムに
水をグラビアコート、リバースコート、スプレーコート
あるいは蒸気噴霧等の方法でコーティングする方法が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明方法によるときは、水を吸着させた後の基体フ
ィルムに熱処理を施す。熱処理は、30〜200℃の温度範
囲で行うのが好ましいが、これに限定されるものではな
い。熱処理する温度が30℃未満では、熱処理に要する期
間が長くなり、200℃を越えるとプラスチックフィルム
基体が熱収縮をおこし、シワなどが発生しやすくなるた
め好ましくない。好ましくは、60〜180℃の温度範囲で
熱処理するのが良い。熱処理方法としては、熱風乾燥
機、恒温恒湿槽などの熱処理装置が適宜使用される。ま
た熱処理する際の雰囲気の湿度については、特に制限は
ない。
上記熱処理により、ケイ素酸化物の薄膜表面およびケ
イ素酸化物の薄膜に形成された微細孔に吸着された水が
反応し、ケイ素酸化物の薄膜に形成された微細孔が塞が
れる構造となる。そのために酸素および水蒸気が極めて
透過しにくい構造となり、酸素バリヤ性、水蒸気バリヤ
性の優れたものとなる。
本発明方法による透明ガスバリヤフィルムは、ケイ素
酸化物の薄膜を設けた後に、プラスチックフィルム面お
よび/またはケイ素酸化物薄膜面に、ヒートシール性や
耐摩耗性を与えるためのコーティング、押出しラミネー
ション、あるいは、他のフィルムとの積層や文字、図柄
などの印刷を適宜行うことができる。
〔発明の効果〕
本発明方法によって得られる透明ガスバリヤフィルム
は、前述のような方法で製造されるので、プラスチック
フィルム基体上に形成された多孔質ケイ素酸化物の微細
孔が、水の吸着およびそれに続く熱処理によって、封孔
された構造となり、透明で酸素ガスバリヤ性、水蒸気バ
リヤ性が共に優れている。このため、包装材料として使
用するときは、内容物の変質を防ぐことができ、かつ内
容物の透視性が良い。よって、食品、医薬品、電気部
品、繊維製品、プラスチック部品などの包装材料とし
て、好適に用いることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例にもとづいてさらに詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に
限定されるものではない。
なお、実施例における各特性の測定は、次の測定方法
によったものである。
イ 酸素透過度 ASTM D−3985に準じて、酸素透過測定装置(モダンコ
ントロールズ社製、OX−TRAN100)を用いて25℃−80%R
Hの条件にて測定した。
ロ 透湿度 透湿度測定装置(モダンコントロールズ社製、W−
1)を用いて40℃−90%RHの条件にて測定した。
ハ 光線透過率 分光光度計(日立製作所(株)、自記分光光度計310
型)にて、分光透過率を測定し、波長550nmでの透過率
を光線透過率とした。
実施例 1 厚さ12μの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PE
T)フィルムの表面に、1×10-4Torrの真空下、高周波
誘導加熱方式で純度99.9%の一酸化ケイ素(SiO)を加
熱蒸発させ、500Åのケイ素酸化物の薄膜を形成させ
た。
次にこのケイ素酸化物の薄膜に水分を吸着させるた
め、60℃−90%RHの雰囲気下に1分間放置した。
この後150℃の熱風乾燥機で3分間熱処理を行った。
得られたプラスチックフィルムについて、前記の方法で
酸素透過度、透湿度、光線透過率を測定した。測定の結
果を表−1に示す。
実施例 2 実施例1に記載の例において、熱処理条件を150℃、
5秒としたほかは、同例におけると同様の手順でプラス
チックフィルムを製造した。得られたフィルムについ
て、同様に諸物性を評価した。その結果を表−1に示
す。
実施例 3 実施例1に記載の例において、水分の吸着方法をグラ
ビアコートとし、ケイ素酸化物の薄膜上に水を6g/m2
布し、この後100℃で30分間熱処理を行ったほかは、同
例におけると同様の手順でプラスチックフィルムを製造
した。得られたフィルムについて、同様に諸物性を評価
した。その結果を表−1に示す。
実施例 4 実施例3に記載の例において、熱処理条件を150℃で
3分間としたほかは、同例におけると同様の手順でプラ
スチックフィルムを製造した。得られたフィルムについ
て、同様に諸物性を評価した。その結果を表−1に示
す。
実施例 5 実施例1に記載の例において、水分の吸着方法を水中
浸漬とし、5秒間浸漬後、150℃で3分間熱処理を行っ
たほかは、同例におけると同様の手順でプラスチックフ
ィルムを製造した。得られたフィルムについて、同様に
諸物性を評価した。その結果を表−1に示す。
実施例 6 実施例2に記載の例において、蒸着時の圧力を4×10
-4Torrとしたほかは、同例におけると同様の手順でプラ
スチックフィルムを製造した。得られたフィルムについ
て、諸物性を評価した。その結果を表−1に示す。
実施例 7 実施例4に記載の例において、蒸着時の圧力を4×10
-4Torrに変えたほかは、同例におけると同様の手順でプ
ラスチックフィルムを製造した。得られたフィルムにつ
いて、諸物性を評価した。その結果を表−1に示す。
比較例 1 実施例1に記載の例において、蒸着時の圧力を1×10
-5Torrに変え、水分の吸着および熱処理を行わなかった
ほかは、同例におけると同様の手順でプラスチックフィ
ルムを製造した。得られたフィルムについて、諸物性を
評価した。その結果を表−1に示す。
比較例 2 実施例1に記載の例において、水分の吸着および熱処
理を行わなかったほかは、同例におけると同様の手順で
プラスチックフィルムを製造した。得られたフィルムに
ついて、諸物性を評価した。その結果を表−1に示す。
比較例 3 実施例1に記載の例において、水分の吸着を行わず、
熱処理のみ150℃で3分間と変えたほかは、同例におけ
ると同様の手順でプラスチックフィルムを製造した。得
られたフィルムについて、諸物性を評価した。その結果
を表−1に示す。
比較例 4 実施例6に記載の例において、水分の吸着および熱処
理を行なわなかったほかは、同例におけると同様の手順
でプラスチックフィルムを得た。得られたフィルムにつ
いて、諸物性を評価した。その結果を表−1に示す。
比較例 5 実施例1〜7において使用した二軸延伸PETフィルム
について、諸物性を評価した。その結果を表−1に示
す。
表−1から明らかなように、本発明方法により製造さ
れたフィルムは、酸素ガスバリヤ性、水蒸気バリヤ性が
共に優れ、透明性も全く損なわれていないことがわか
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明プラスチックフィルム基体上に、ケイ
    素酸化物の薄膜を設けた後、水分を吸着させ、次いで熱
    処理することを特徴とする、透明ガスバリヤフィルムの
    製造方法。
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