JP2889576B2 - 透明性を有する複合フイルムよりなる包装材 - Google Patents

透明性を有する複合フイルムよりなる包装材

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JP2889576B2 JP63099547A JP9954788A JP2889576B2 JP 2889576 B2 JP2889576 B2 JP 2889576B2 JP 63099547 A JP63099547 A JP 63099547A JP 9954788 A JP9954788 A JP 9954788A JP 2889576 B2 JP2889576 B2 JP 2889576B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、高分子フィルムからなる基材に金属酸化物
薄膜を設けた透明性を有する複合フィルムに関し、特に
防湿性、ガスバリアー性の優れた均衡のとれた透明性を
有する複合フィルムよりなる包装材に関する。
<従来技術> 医薬、食品の包装分野において、内容物の保護性を高
めるため、包装に用いる材料には種々の物性が要求さ
れ、これら要求される物性は増々高いものが望まれるよ
うになってきている。
特に内容物の保護のうち、内容物の変質、酸化防止の
点から、酸素バリアー性、水蒸気バリアー性は、包装材
料には欠くことのできない事項で、今日これらのバリア
ー性を付与することは、一般的になりつつあり、その観
点から包装材料の設計が行われている。
一般的に、酸素バリアー性という面からは、エチレン
ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコールのホ
ルマール化物(ビニロン),二軸延伸ポリアミド(ON
y),未延伸ポリアミド(CNy)、セロハン等が優れてい
る。
また、水蒸気バリアー性という面からは二軸延伸ポリ
プロピレン(OPP).未延伸ポリプロピレン(OPP)等が
優れている。
一方、酸素、水蒸気両バリアー性を備えたものは、ポ
リビニリデン樹脂,ポリビニリデン−ポリアクリル酸共
重合体樹脂等を各種フィルムにコーティングしたいわゆ
る、Kセロハン、KOP、KPET、KONy、Kビニロンがあ
る。
しかし、これらは、遮光性、保香性の点でアルミ箔に
は劣り、上記個々の材料にそれぞれ長所をもつものの、
単体ではあらゆる物性を持ち備えることができないの
で、二種以上の異種材質を積層することで、複合機能を
有する積層体として用いられる。
アルミ箔は、水蒸気、酸素バリアー両物性が極めて優
れており、光沢性の点でディスプレイ効果もあるが、20
μ以下では耐ピンホール性の点、また、コスト面からも
最近では、PET、ONy、OPP CPP等の基材にアルミニウム
等が真空蒸着されたフィルムが防湿、酸素バリアー性、
遮光性、保香性ディスプレイ効果の点で活発に用いられ
ている。
しかしながら、このような金属蒸着フィルムは、包装
材料として用いた場合、内容物が確認できない、電子レ
ンジで加熱できないという透明性の点、また、食品包装
等のレトルト用蒸着フィルムとして用いた場合、基材と
蒸着層との密着性が不十分であった。
また、A1蒸着層に代わり酸化ケイ素、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム薄膜を高分子フィルム等に設け
て、透明性があり、かつ、防湿性、酸素バリアー性を付
与した蒸着フィルムも考案されている。(特公昭53-129
53公報、特開昭61-51332公報、特開昭62-179935公報) しかしながら上記酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸
化アルミニウム等の蒸着薄膜は防湿性、酸素バリアー性
が付与できるものの、酸化マグネシウム蒸着フィルムに
ついては、蒸着層である酸化マグネシウムが経時で除々
に空気中のCO2と反応し、炭酸マグネシウムになってし
まい、耐水性がなくなり、O2、H2Oバリアー性共に低下
してしまう。
一方酸化アルミニウム蒸着フィルムは、H2Oバリアー
性が不十分であり、更に酸化ケイ素=蒸着フィルムは、
プラスチックフィルム上に線膨張係数のきわめて異なる
ガラス状薄膜を設けるので薄膜形成時にプラスチックフ
ィルムからなる基材と薄膜界面とに生じた熱応力歪みの
ために、得られる蒸着フィルムは基材と薄膜の密着性が
不十分であり、かつ、6〜100μm程度の基材上に蒸着
した場合は、得られる蒸着フィルムはカールがひどく、
他の基材とのラミネート、蒸着面に文字絵柄等の印刷を
行なうなどの後加工時の作業性がきわめて悪いなどの大
きな問題点があった。
<発明が解決しようとする課題> 本発明は、上記従来の欠点を解決するものであり、そ
の目的とすることは、新規な蒸着膜を基材上に設けるこ
とで、得られる蒸着フィルムのカールが極めて少なく、
かつ、防湿性、酸素バリアー性がバランスのとれた透明
性を有する複合フィルムよりなる包装材を提供するもの
である。
<課題を解決するための手段> 本発明は、真空系内で真空蒸着、スパッタリングイオ
ンプレーティング等のPVD法により高分子フィルムから
なる基材上の少なくとも片面に酸化スズ薄膜層を設ける
ことにより目的を達成することができる。
以下具体的に述べると本発明で用いる基材のプラスチ
ックフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
アミド、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、ポリカーボネート、ポリウレタンの一種以
上の樹脂から得られる未延伸、任意の延伸倍率、を持つ
フィルム、シートであって、表面平滑性、安定性付与の
ため添加材を含んでもかまわないが、真空下でそれらが
表面へブリードし、基材と薄膜の密着性が低下してしま
う点から、極力低添加物含有の樹脂から成るフィルム、
シートが好ましく、特に、透明性、耐熱性のあるポリエ
チレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)等が好ましい。
本発明でいう酸化スズ薄膜というのは、真空系内で、
抵抗加熱、高周波融導加熱、電子ビーム加熱方式を用い
た一般的な真空蒸着法、二極直流スパッタリング(D
C)、高周波スパッタリング(RF)等のマグネトロンス
パッタリング、更には、イオンプレーティング、あるい
は、上記手法の応用として、酸素及び酸素を含む不活性
キャリアを真空系内に導入しながら薄膜形成する反応性
蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等いずれ
の方法により得られる薄膜であってもかまわない。基材
との密着性の点で、イオンプレーティング、スパッタリ
ングが優れているが、巻取状で高速加工でき、経済面で
蒸着がもっとも有利である。また、得られた蒸着フィル
ムの物性面でも十分満足のいくものができる。
上記方法で得られた本発明でいう酸化スズ薄膜という
のは、Sn、SnO、SnO2、Sn2O3、Sn3O4、Sn7O13、・nH
2O、SnO4等の混合状態と考えられ、それぞれの含有比等
は薄膜作製する際、真空系内の真空度、水蒸気分圧、残
留酸素分圧、基材温度及び反応性蒸着、スパッタリング
等での導入ガス中の酸素分圧により異なる。
しかし、本発明でいう酸化スズ薄膜というのは、金属
Snが多く、SnO2-x(x=0〜2)から成る組成の混合状
態であると考えられる。酸化スズ薄膜の膜厚としては、
300Å〜3000Åが適当であり、300Å以下であると基材上
均一な薄膜が形成されず、その結果、酸素、水蒸気バリ
アー性が不十分であり、3000Å以上になると、基材上に
熱膨張係数の小さく(4×10-6/20〜100℃)かつ、熱伝
導率が小さい酸化スズ薄膜が形成されるので、薄膜形成
時に基材内部と表面間に温度変化が生じ、界面での熱応
力歪のために薄膜に亀裂が生じ、同様に、酸素、水蒸気
バリアー性は、急激に低下してしまう。更に大切なこと
は、本発明の特徴である薄膜の透明性が著しく低下して
しまう。
このようなことから、酸化スズ薄膜の膜厚としては、
500Å〜1000Åである。
酸化スズ薄膜中にLi,Be,F,Na,Mg,Al,Si,P,Cl,K,Ti,C
r,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Bi,Pb等の無機物として含有して
いても10重量%以下で物性面に影響しない範囲であれ
ば、かまわない。10重量%以上含有するととくにイオン
化エネルギーの小さい金属成分により蒸着膜の耐水性が
低下し、バリアー性が急激に低下してしまう。
また、本発明の蒸着フィルム上にポリエチレン、ポリ
プロピレン等のヒートシール性を有する樹脂を押出しコ
ーティング、あるいは上記樹脂から成るフィルムを蒸着
フィルムと積層複合化することで、バリアー包装材料と
して用いる。特に食品等の内容物をレトルト法などによ
り殺菌処理するために、いわゆるレトルト用包装バリア
ー材料として用いる場合は、蒸着フィルムの外層に文
字、絵柄等の印刷層を設けた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または二
軸延伸ナイロンフィルムのいずれかからなる外層フィル
ムとなりうるものを少なくとも一層設け、かつ、該外層
フィルムと蒸着フィルムの非蒸着フィルムの非蒸着側を
積層し、最内層にシーラントとなりうるオレフィンを設
けて積層化した複合フィルムが好ましい。
レトルト条件では加温加圧により包材にはかなり熱、
ストレスが加わり少なくとも最外層はそれにより、多少
伸びが生じ、また急冷により前述したように基材と蒸着
層界面に歪みが生じ、蒸着層の密着性が不十分となり、
最悪の場合は、蒸着層が剥離してしまう。
このようなことから、蒸着層は、極力最内層のオレフ
ィン層側に近いところに設けて、積層化することが望ま
しい。
また、本発明における酸化スズ薄膜を形成する手段は
先に述べたようないずれの方法であってもかまわない
が、高速生産性、経済性を考慮すると酸化スズを蒸着材
料として、一般的な抵抗加熱、高周波誘導、電子ビーム
等の加熱手段による真空蒸着、あるいは、スズを蒸着材
料として特定のO2ガスを含むキャリヤーを導入しながら
行なう反応性蒸着が好適である。
スパッタリング、イオンプレーティング等は、基材上
への蒸着膜の密着性が優れていることから、密着性を重
視する際は、これらの方法が利用できる。
また、基材上に薄膜層を形成する際基材には、特定の
処理は必要ないが、O2,N2,Ar,He,Ne等のガスにより10-3
〜数Torr下での放電処理、いわゆる低温プラズマ処理、
あるいは基材上の帯電物、ほこり等を不活性ガスにより
スパッタリングし、表面をクリーニングするイオンボン
バード処理をすることで、より基材と密着性のある薄膜
層が形成される。
更には、基材上に熱硬化型樹脂層を設けることで、基
材と薄膜層との密着性を上げることができる。
<作用> 本発明は真空系内で蒸着、スパッタリング、イオンプ
レーティング等のPVD法により基材上に酸化スズ系薄膜
層から成る300Å〜3000Åの薄膜層を設けることで、酸
素バリアー、水蒸気バリアー性のバランスのとれた、カ
ールのまったくない、後加工時での作業性に優れた透明
性を有する複合フィルムよりなる包装材が得られた。
<実施例−1> 二軸延伸ポリエステルフィルム12μ(帝人製NSフィル
ム)を基材として片面に、電子ビーム加熱による巻取式
蒸着スパッタリング装置(SPW-020特型日本真空技術
製)を用いて以下の条件で約500Åの酸化スズ薄膜を連
続的に設けた透明性に優れた蒸着フィルムを得た。
(蒸着条件) 蒸着材料 SiN2(高純度化学研究所製 3N) 真空度 1.5×10-4(Torr) 蒸着スピード 25〜26(Å/S)(水晶発振式モ ビームパワー 6KV-50mA ニターにより連続 測定したところ、安定し ていた。) このときのクークリングロールの温度は−10℃膜厚測
定は、触針式により測定したところ(Decta K II、日本
真空技術製)フィルム幅方向に対し50ű20%であっ
た。
ここで得られたフィルムの酸素バリアー性、水蒸気バ
リアー性を測定したところ、それぞれ3.1〔cc/m2,dan,a
tm〕in25℃,100%RH,および3.0〔g/m2day〕であり、バ
リアー性が良好であった。また透明性を評価するために
700〜400nm波長の透過率を測定したところ、700〜500nm
では80%以上の透明性が認められた。
次にカールの度合をみたところ、まったくカールは生
じてなく、見た目は未処理基材とまったくかわからなか
った。
更にこの蒸着フィルムの蒸着面に二液硬化型ウレタン
系接着剤を塗工し、未延伸ポリプロピレン60μ(ショー
アロマーAT、昭和電工製)と以下の条件でラミネートす
ることで、複合フィルムを得た。
同様に酸素バリアー、水蒸気バリアーを測定したとこ
ろいずれも1以下であった。(単位は上述と同じ) (加工条件) ・接着剤 AD1050E1ADRT-1D/NC401=100/4.5/22.7(TNV30%) ・版 135μ‐75l格子 ・ニップ圧力 4kg/cm ・ラインスピード 20m/min ・乾燥温度 70°−80°−80℃ ・活力 巻出し 6〜7kg/cm オーブン 6kg/cm 巻取り 5kg/cm ・インプレッション圧力 3.5kg/cm ・ヒートロール温度 70℃ <実施例−2> 蒸着膜厚を1000ű20%にするためにラインスピード
を変えた以外は実施例−1と同様にして複合フィルムを
得た。
<実施例−3> <実施例−1>と同様な装置を用いて(O2/Ar)=1/9
から成るキャリアーを一定圧力で導入しながら真空度が
2〜3×10-4Torrで金属Sn(4N)を40Å/Sの蒸着スピー
ドになるようにビームパワーを調整し、実施例−1と同
様にテストし、SnO2蒸着フィルムを得た。
得られた薄膜層測定をしたところ1200Åであった。
<比較例−1〜3> SiO、(大阪チタニウム製)、MgO(高純度化学研究所
製99.9%以上)、Al2O3(高純度化学研究所製、99.9%
以上)をそれぞれ蒸着し、得られた蒸着フィルムを同様
に評価した。
<実施例4.5> 実施例−1と同様の条件で膜厚をそれぞれ300Å、300
0Åにした複合フィルムを得た。
以上の実施例および比較例の測定結果を表−1に示
す。
<効果> 透明性を有する高分子フィルムからなる基材上に300
Å〜3000Åの酸化スズ薄膜層を設けることで、従来のSi
O,MgO,Al2O3蒸着フィルムと同等か、あるいはそれ以上
の酸素、水蒸気バリアー性を有し、かつ、透明性の優れ
た複合フィルムになり、かつ、二次加工時でのカールに
よる作業性がきわめて悪いという問題がなく、実用性の
高い、透明性を有する複合フィルムよりなる包装材が得
られた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−190342(JP,A) 特開 昭63−21691(JP,A) 特開 昭63−237940(JP,A) 特開 平1−228837(JP,A) 特開 昭59−155041(JP,A) 特開 昭62−179935(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明なポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
    リアミド、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、ポリカーボネート、ポリウレタンの一種
    以上から得られる未延伸、任意の延伸倍率を持つ高分子
    フイルムからなる基材の表面に500Å〜1000Åの酸化ス
    ズ薄膜を設けた透明性を有する複合フィルムにおいて、
    酸化スズ薄膜側に接着剤層を介してヒートシート性を有
    する樹脂層を設け、基材の酸化スズ薄膜と反対側に接着
    剤層を介して、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または二軸延伸ナイロ
    ンフィルムのいずれかからなる外層フィルムを設けた、
    殺菌処理に適した透明性を有する複合フィルムよりなる
    包装材。
  2. 【請求項2】基材が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の一種以上から得られる未延伸、
    任意の延伸倍率を持つ高分子フイルムからなる基材から
    なる請求項記載の透明性を有する複合フィルムよりな
    る包装材。
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