JP3257132B2

JP3257132B2 - 導電性を有する積層体

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Publication number: JP3257132B2
Application number: JP07672193A
Authority: JP
Inventors: 晴夫宇山
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH06286043A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、包装材料などの製造に
用いる積層体に関する。さらに言えば、耐透湿性、耐透
気性、可視光領域において高透明であり、かつ４００ｎ
ｍ以下の紫外領域の波長を遮蔽し導電性を有する積層体
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐透湿ならびに耐透気性を兼ね備
えた包装材料として、透明性を有する基材フィルムの片
面に、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム
などの金属酸化物薄膜を有する積層体を製袋した包装材
料が開発され、実用化されている。

【０００３】これは、従来の耐透湿ならびに耐透気性を
兼ね備えた包装材料に用いる積層体が有していた、アル
ミニウム箔層、アルミニウム蒸着層等、不透明な金属薄
膜層に代えて、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウムなどの透明な金属酸化物薄膜を設けることによ
り、前記した特性の他に、内容物の確認ができる、透明
性を付与することができるからである。

【０００４】しかしながら、前記透明な金属酸化物薄膜
を設けていた積層体は、紫外線遮蔽機能が殆どないた
め、紫外線により内容物が変質することがある。そこ
で、金属あるいは金属酸化物からなる紫外線吸収剤を、
積層体中の基材フィルムに混入したり、積層体の表面に
コートを行い紫外線遮断性を付与することが考えられる
が、前記紫外線吸収剤は有色のものであり、大きな紫外
線遮断性を得ようと、混入量、あるいはコート量を増や
すと、積層体（包装材料）の可視領域での光線透過率は
低下する。

【０００５】他方、金属酸化物薄膜は導電性を有してい
ないため、内容物が軽量な誘電体である場合、静電気の
発生により包装材料から内容物の取り出しが困難になる
おそれがある。そこで、金属あるいは金属酸化物からな
る導電性付与剤を、積層体中の基材フィルムに混入した
り、積層体の表面にコートを行い紫外線遮断性を付与す
ることが考えられるが、前記導電性付与剤も有色のもの
であり、大きな導電性を得ようと、混入量、あるいはコ
ート量を増やすと、積層体（包装材料）の可視領域での
光線透過率は低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
積層体の欠点を解決するためになされたものであって、
その目的とするところは、耐透湿、耐透気性、透明性を
有することは無論のこと、紫外線遮断性に優れ、かつ導
電性を有する積層体を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
透明性を有する基材フィルムの少なくとも片面に５０ｎ
ｍ〜１５０ｎｍの厚さを有する酸化亜鉛を除く第１の金
属酸化物層と、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有する酸
化亜鉛層と、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有する酸化
亜鉛を除く第２の金属酸化物層を順次積層したことを特
徴とする導電性を有する積層体である。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明を前提とし、第２の金属酸化物層上に、さらにヒート
シール性を有する透明樹脂層を設けたことを特徴とする
導電性を有する積層体である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
係わる透明性を有する基材フィルムとは、通常の包装材
料などに使用されているポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、二軸
延伸ナイロン（ＯＮｙ）などであって、平滑性、機械的
強度、寸法安定性があるものである。なお、基材フィル
ム上に形成する薄膜との密着性を維持するため、添加剤
を添加しても良い。厚さは、６μｍ〜３００μｍ程度
で、包装材料とする場合には１２μｍから５０μｍが好
ましい。適時、コロナ処理、低温プラズマ処理、イオン
ボンバード処理、オゾン処理などの物理処理あるいは薬
品などによる化学処理を施してもよい。

【００１０】本発明に係わる第１の金属酸化物層とは、
酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金
属酸化物を薄膜形成材料として用い、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンプレーテイング法などのＰＶＤ法
あるいはＣＶＤ法等の真空薄膜形成法で設けた層であ
る。前記金属酸化物の中では、生産性、透明性の点から
酸化マグネシウムが好ましい。

【００１１】また、第１の金属酸化物層の厚さは、５０
ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。つまり、５０
ｎｍ以下であると、その基材フィルム側からの耐透湿・
耐透気性が不十分であり、逆に１５０ｎｍ以上となると
薄膜形成に時間がかかることや柔軟性を損ない薄膜中に
内部応力によるクラックが生じ、耐透湿・耐透気性が劣
化し易くなる。

【００１２】本発明に係わる酸化亜鉛層とは、前記した
透明性を有する基材フィルムの少なくとも片面に、酸化
亜鉛を薄膜形成材料として用い、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーテイング法などのＰＶＤ法ある
いはＣＶＤ法等の真空薄膜形成法で設けた層である。

【００１３】なお、導電性を有する金属酸化物として
は、他に金属をドープした酸化スズやインジウム―スズ
酸化物等があるが、酸化スズは若干着色しており、イン
ジウム―スズ酸化物はその原材料であるインジウムが高
価であると言う欠点があり、積層体には相応しくない。

【００１４】以下、酸化亜鉛層の形成方法を詳述する。
酸化亜鉛は、通常の真空蒸着法でも薄膜形成することが
可能であるが、そのままでは、金属光沢を有する薄膜と
なり、可視領域における光線透過率が低下してしまう場
合があるので、所定の酸素分圧で発生したプラズマ空間
を通過させ、基材上に析出させる反応性蒸着法を用いる
方が好ましい。

【００１５】また、酸化亜鉛層の導電性を向上させるた
めには、酸化亜鉛にアルミニウム等の金属をドーパント
として用いることも有効である。つまり酸化亜鉛単独で
は、各種の雰囲気中で高温におかれた場合、真空中でさ
えも、酸化亜鉛中に捕らえられていた吸着酸素が温度の
上昇により、薄膜中で化学吸着状態となり、抵抗値が増
大してしまうが、金属をドーパントとして用いるとこれ
が防げるからである。しかし、ドーパントを含有する
と、光学的吸収端をより低波長側にシフトさせることに
なるため、多量の添加は好ましくない。

【００１６】また、酸化亜鉛層の厚さは、５０ｎｍ〜２
００ｎｍである。酸化亜鉛層の膜厚さが５０ｎｍ以下で
あると、紫外線の遮蔽能力が十分でなく、また、電気抵
抗値も大きい（数ＭΩ／□以上）。他方膜厚が２００ｎ
ｍ以上であると、内部応力により膜中にクラックが生じ
易くなり、その結果、耐透湿、耐透気性が悪化する恐れ
がある。また、前記膜厚の酸化亜鉛層の導電性は、亜鉛
過剰の状態で良好である。

【００１７】また、金属酸化物層形成に先立って、酸化
亜鉛層上に、保護層としてウレタン、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリエステル系などの透明レジューサーからなる透
明樹脂を１μｍ〜２μｍ設けても構わない。

【００１８】なお、酸化亜鉛層は、空気中の水分あるい
は酸素の吸着により、その性能が著しく劣化する物質で
あり、それを最外層として用いることは困難であるの
で、さらに金属酸化物層を設ける。

【００１９】本発明に係わる第２の金属酸化物層とは、
前記第１の金属酸化物層と同様な薄膜形成材料、同様な
真空薄膜形成法で設けた層である。

【００２０】また、第２の金属酸化物層の厚さは、最外
表面となることから５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが
好ましい。つまり、５０ｎｍ以下であると、その耐透湿
・耐透気性が不十分であり、逆に２００ｎｍ以上となる
と柔軟性を損ない薄膜中に内部応力によるクラックが生
じ、耐透湿・耐透気性が劣化してしまう。

【００２１】上記した方法で製造した積層体は、必要に
応じて、ヒートシール性を有する透明樹脂層を積層して
もよい。積層方法としては、ドライラミネート法、エク
ストルージョンラミネート法のいずれであっても構わな
い。この層の厚さは、２０μｍ〜１００μｍ程度あれば
十分である。

【００２２】

【作用】本発明に係わる積層体は、その層構成中に酸化
亜鉛層を有する。酸化亜鉛は真性格子欠損による半導体
であり、そのエネルギーギャップはおおよそ３．２ｅＶ
である。このことより、４００ｎｍ以下の波長の紫外線
を遮蔽する特性を有する。しかし、酸化亜鉛を単独で薄
膜として透明性を有する基材フィルム上にコートした場
合には、酸化亜鉛自身が各種の雰囲気中で高温におかれ
た場合、真空中でさえも、酸化亜鉛中に捕らえられてい
た吸着酸素が温度の上昇により、薄膜中で化学吸着状態
となることにより、抵抗値が増大してしまう。

【００２３】そこで、さらに酸化マグネシウム、酸化珪
素、酸化アルミニウムの少なくとも一種からなる第１の
金属酸化物層と第２の金属酸化物層間に酸化亜鉛層を設
ける。前述したように酸化亜鉛は単独では空気中の水分
や酸素に極めて敏感であり、その性質を保持するために
酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化アルミニウムなどの
酸化物で大気と接する層を遮蔽することにより、性質を
保持できると推察できる。

【００２４】さらに、金属酸化物層上に、さらにヒート
シール性を有する透明樹脂層を設ければ、これにより積
層体にヒートシール性を付与することができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実験例により具体的に説明す
る。

【００２６】〔実験例１〜４〕図１に示すように透明性
を有する基材フィルムとして５０μｍの厚さのポリエチ
レンテレフタレート（帝人ＧＳ）基材上に、０，５０，
１００，２００ｎｍ（それぞれ実験例１，２，３，４と
する）の厚さの酸化マグネシウム薄膜からなる第１の金
属酸化物層を反応性真空蒸着法により順次形成した。

【００２７】より具体的に説明すると、あらかじめ基材
フィルムと酸化マグネシウムの粉末を所定の位置にセッ
トした真空装置内を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで排気し
たあと、電子銃で酸化マグネシウムを加熱蒸発させ、１
００ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で酸化マグネシウム薄膜
（第１の金属酸化物層）を形成した。

【００２８】このようにして作成した積層体について各
種測定をおこなった。酸素透過率は、オクストラン１０
／５０Ａ（モダンコントロール社製）を用いて２０℃、
１００％ＲＨの条件で、水蒸気透過率は、パーマトラン
Ｗ６（モダンコントロール社製）を用いて、４０℃、９
０％ＲＨの条件で測定した。結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】注）総合評価欄に＊が着いているものは、
耐環境試験後、酸素透過率及び水蒸気透過率が、５０％
以上上昇（悪化）したものである。

【００３１】なお、総合評価は、作成直後の酸素透過率
が１．５ｇ／ｍ²／２４ｈ以下、水蒸気透過率が３ｃｃ
／ｍ²／２４ｈ以下であって、４０℃，９０％ＲＨ保存
雰囲気中に１０日間放置する耐環境試験の後、酸素透過
率、水蒸気透過率の悪化（上昇）が、５０％以下の物を
○、それ以上のものを×とする。

【００３２】また、光線透過率は、ダブルビーム分光光
度計ＵＶ−３１００（島津製作所製）を用い空気をレフ
ァレンスとして測定した。実験例１〜５に於ける光線透
過率は、基材フィルムのみの場合と略同じであった。結
果を図５，ａに示す。図５より実験例１〜５の積層体
は、４００ｎｍ以下の紫外線を遮蔽する効果がないこと
がわかる。

【００３３】更に、抵抗値は、直流四端子法により測定
したが、いずれの実験例においても抵抗値が非常に大き
く（１０¹⁰Ω／□以上）、帯電を除去することはできな
かった。

【００３４】〔実験例５〜９〕図３（実施例５について
は図２）に示すように実験例１〜４と同様な基材フィル
ム上に、１００ｎｍの第１の金属酸化物層と、５０ｎｍ
の酸化亜鉛層と、０，５０，１００，２００，３００ｎ
ｍ（それぞれ実験例５，６，７，８，９とする）の厚さ
の酸化マグネシウム薄膜からなる第２の金属酸化物層を
反応性真空蒸着法により順次形成した。

【００３５】より具体的に説明すると、あらかじめ基材
フィルムと酸化マグネシウムと酸化亜鉛の粉末を所定の
位置にセットした真空装置内を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下
まで排気したあと、電子銃で酸化マグネシウムを加熱蒸
発させ、１００ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で酸化マグネシ
ウム薄膜（第１の金属酸化物層）を形成した。次に電子
銃で酸化亜鉛粉末を加熱蒸発させ、第１の金属酸化物層
と同様な成膜条件で５０ｎｍの厚みを有する導電性の酸
化亜鉛層を形成した。その際には、酸素ガスを６×１０
^-4Ｔｏｒｒ導入し、高周波（１３．５６ＭＨｚ）放電に
より酸素プラズマ（５００Ｗ）を発生させた。さらに、
形成した酸化亜鉛層上に電子銃により、酸化マグネシウ
ムを加熱蒸発させ、１００ｎｍ／ｍｉｎの成膜速度で酸
化マグネシウム薄膜（第２の金属酸化物層）を形成し
た。

【００３６】このようにして作成した積層体について、
実験例１〜４と同様な方法で評価した。酸素透過率、水
蒸気透過率を表１に示す。また、光線透過率を図５，ｂ
に示す。図５より実験例５〜９の積層体は、４００ｎｍ
以下の紫外線を６０％程度遮蔽（４０％程度透過）する
効果があることがわかる。更に、抵抗値は、数ＫΩ／□
以下であり、帯電を除去することができた。なお、実験
例９においては、耐環境試験後、酸素透過率、水蒸気透
過率とも、８０％上昇した。

【００３７】〔実験例１０〜１４〕実験例１〜４と同様
な基材フィルム上に、酸化マグネシウム薄膜からなる１
００ｎｍの第１の金属酸化物層と、１００ｎｍの酸化亜
鉛層と、０，５０，１００，２００，３００ｎｍ（それ
ぞれ実験例１０，１１，１２，１３，１４とする）の厚
さの酸化マグネシウム薄膜からなる第２の金属酸化物層
を実験例５〜９と同様な反応性真空蒸着法により順次形
成した。

【００３８】このようにして作成した積層体について、
実験例１〜４と同様な方法で評価した。酸素透過率、水
蒸気透過率を表１に示す。また、光線透過率を図５，ｃ
に示す。図５より実験例１０〜１４の積層体は、４００
ｎｍ以下の紫外線を８５％程度遮蔽（１５％程度透過）
する効果があることがわかる。更に、抵抗値は、数百Ω
／□以下であり、帯電を除去することができた。なお、
実験例１４においては、耐環境試験後、酸素透過率、水
蒸気透過率とも、７５％上昇した。

【００３９】〔実験例１５〜１９〕実験例１〜４と同様
な基材フィルム上に、酸化マグネシウム薄膜からなる１
００ｎｍの第１の金属酸化物層と、２００ｎｍの酸化亜
鉛層と、０，５０，１００，２００，３００ｎｍ（それ
ぞれ実験例１５，１６，１７，１８，１９とする）の厚
さの酸化マグネシウム薄膜からなる第２の金属酸化物層
を実験例５〜９と同様な反応性真空蒸着法により順次形
成した。

【００４０】このようにして作成した積層体について、
実験例１〜４と同様な方法で評価した。酸素透過率、水
蒸気透過率を表１に示す。また、光線透過率を図５，ｃ
に示す。図５より実験例１５〜１９の積層体は、４００
ｎｍ以下の紫外線を８５％程度遮蔽（１５％程度透過）
する効果があることがわかる。更に、抵抗値は、数百Ω
／□以下であり、帯電を除去することができた。なお、
実験例１９においては、耐環境試験後、酸素透過率、水
蒸気透過率とも、９０％上昇した。

【００４１】〔実験例２０〜２４〕実験例１〜４と同様
な基材フィルム上に、酸化マグネシウム薄膜からなる１
００ｎｍの第１の金属酸化物層と、３００ｎｍの酸化亜
鉛層と、０，５０，１００，２００，３００ｎｍ（それ
ぞれ実験例２０，２１，２２，２３，２４とする）の厚
さの酸化マグネシウム薄膜からなる第２の金属酸化物層
を実験例６〜１０と同様な反応性真空蒸着法により順次
形成した。

【００４２】このようにして作成した積層体について、
実験例１〜４と同様な方法で評価した。酸素透過率、水
蒸気透過率を表１に示す。また、光線透過率を図５，ｃ
に示す。図５より実験例２０〜２４の積層体は、４００
ｎｍ以下の紫外線を８５％程度遮蔽（１５％程度透過）
する効果があることがわかる。更に、抵抗値は、数百Ω
／□以下であり、帯電を除去することができた。なお、
実験例２０〜２４においては、耐環境試験後、酸素透過
率、水蒸気透過率とも、８０〜１００％上昇した。

【００４３】〔実験例２５〜２７〕図４に示すように実
験例７，１２，１７で作成した積層体上に未延伸ポリプ
ロピレン（ＣＰＰ）６０μｍ（昭和電工製ショーレック
スアロマーＵ）を二液硬化型ウレタン系接着剤を用い
てドライラミネートにより積層し、透明樹脂層を設け
た。

【００４４】このようにして作成した積層体について、
実験例１〜４と同様な方法で評価した。酸素透過率、水
蒸気透過率を表２に示す。また、光線透過率を図５，ｃ
に示す。図５より実験例２５〜２７の積層体は、４００
ｎｍ以下の紫外線を８５％程度遮蔽（１５％程度透過）
する効果があることがわかる。

【００４５】

【表２】

【００４６】得られた積層体の水蒸気透過率および酸素
透過率は、実験例７，１２，１７の結果に比べて高い値
となった。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係わる積層体は、透明性を有す
る基材フィルムの少なくとも片面に酸化マグネシウム、
酸化珪素、酸化アルミニウムの少なくとも一種からなる
第１の金属酸化物層と酸化亜鉛層と、第２の金属酸化物
層を順次積層しているので、包装材料として利用する場
合には、内容物の確認が可能であり、防湿・防気性を得
ることができることは無論のこと、紫外線遮蔽能力があ
りながら紫外線吸収剤の内容物への移行や包装材表面へ
の浮き出しの危険が全くなく、さらにその導電性によ
り、包装材の帯電による内容物の内壁への付着を防ぐこ
とができる。

【００４８】さらに、本発明に係わる積層体は、その片
側に透明粘着性層を設け、建造物のガラスに貼着するこ
とにより、紫外線遮蔽フィルムとしても利用可能であ
る。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実験例に係わる積層体の断面図であ
る。

【図２】本発明の一実験例に係わる積層体の断面図であ
る。

【図３】本発明の一実験例に係わる積層体の断面図であ
る。

【図４】本発明の一実験例に係わる積層体の断面図であ
る。

【図５】光線透過率を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１基材フィルム２第１の金属酸化物層３酸化亜鉛層４第２の金属酸化物層５透明樹脂層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性を有する基材フィルムの少なくとも
片面に５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さを有する酸化亜鉛を
除く第１の金属酸化物層と、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚
さを有する酸化亜鉛層と、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さ
を有する酸化亜鉛を除く第２の金属酸化物層を順次積層
したことを特徴とする導電性を有する積層体。
【請求項２】第２の金属酸化物層上に、さらにヒートシ
ール性を有する透明樹脂層を設けたことを特徴とする請
求項１記載の導電性を有する積層体。