JP3279728B2 - 透明ガスバリアフィルム - Google Patents

透明ガスバリアフィルム

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JP3279728B2 JP13182293A JP13182293A JP3279728B2 JP 3279728 B2 JP3279728 B2 JP 3279728B2 JP 13182293 A JP13182293 A JP 13182293A JP 13182293 A JP13182293 A JP 13182293A JP 3279728 B2 JP3279728 B2 JP 3279728B2
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徹 小谷
修成 松田
清司 伊関
芳治 森原
寿幸 大谷
陽三 山田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐透湿性、酸素バリア
性、透明性に優れた食品、医薬品、電子部品等の気密性
を要求される包装材料、または、ガス遮断材料として優
れた特性を持つフィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガスバリア性のすぐれたフィルムとして
は、プラスチックフィルム上にアルミニウムを積層した
もの、塩化ビニリデンやエチレンビニールアルコール共
重合体をコーティングしたものが知られている。また、
無機薄膜を利用したものとしては、酸化硅素、酸化アル
ミニウム薄膜等を積層したものや酸化硅素、酸化カルシ
ウム薄膜等を積層したもの等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
バリア性フィルムは、次のような課題を有していた。ア
ルミニウム積層品は、経済性、ガスバリア性の優れたも
のではあるが、不透明なため、包装時の内容物が見えな
い。塩化ビニリデンやエチレンビニ−ルアルコ−ル共重
合体をコーティングしたものは、水蒸気、酸素等のガス
バリア性が十分でなく、特に高温処理においてその低下
が著しい。また、塩化ビニリデン系については、焼却時
の塩素ガスの発生等があり、地球環境への影響も懸念さ
れている。一方、内容物が見えるガスバリアフィルムと
して、特公昭51−48511号に、合成樹脂体表面に
Sixy(例えばSiO2 )を蒸着したガスバリアフィ
ルムが提案されているが、ガスバリア性の良好なSiO
x 系(x=1.3〜1.8)は、やや褐色を有してお
り、透明ガスバリアフィルムとしては、不十分なもので
ある。
【0004】酸化アルミニウムを主体とした(特開昭6
2−101428)に見られるようなものもあるが、酸
素バリア性が不十分である。又、特開昭61−2971
34号公報には、PET、OPPフィルム上にCaOと
SiO2 とを真空蒸着した耐透湿性、透明性フィルムが
開示されている。しかしながらこのフィルムは耐透湿性
が不十分であり、酸素バリア性については述べられてい
ない。このように、充分な酸素バリア性と水蒸気バリア
性を有する透明ガスバリアフィルムはないのが現状であ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、耐透湿性、酸
素バリア性に優れた酸化カルシウムと酸化硅素の2つの
成分からなるガスバリアフィルムを提供せんとするもの
である。すなわち、本発明は、プラスチックフィルム上
に、酸化カルシウムと酸化硅素の2つの成分からなる
膜が形成されたガスバリアフィルムにおいて、該薄膜内
での酸化カルシウムの比率が3重量%以上、80重量%
以下であって、該薄膜の比重が下記式を満足することを
特徴とするガスバリアフィルム。 D=0.01A+b但し、D:薄膜の比重、A:薄膜中
の酸化カルシウムの重量%b:酸化珪素のみからなる薄
膜の比重1.6≦b≦2.65
【0006】本発明でいうプラスチックフィルムとは、
有機高分子を溶融押出しをして、必要に応じ、長手方
向、および、または、幅方向に延伸、冷却、熱固定を施
したフィルムであり、有機高分子としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタート、ポリ
エチレン−2、6−ナフタレート、ナイロン6、ナイロ
ン4、ナイロン66、ナイロン12、ポリ塩化ビニー
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニールアルコール、全
芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリッフェニレン
スルフィド、ポリフェニレンオキサイドなどがあげられ
る。また、これらの(有機重合体)有機高分子は他の有
機重合体を少量共重合をしたり、ブレンドしたりしても
よい。
【0007】さらにこの有機高分子には、公知の添加
剤、例えば、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤、滑
剤、着色剤などが添加されていてもよく、その透明度は
特に限定するものではないが、透明ガスバリアフィルム
として使用する場合には、50%以上の透過率をもつも
のが好ましい。本発明のプラスチックフィルムは、本発
明の目的を損なわない限りにおいて、薄膜層を積層する
に先行して、該フィルムをコロナ放電処理、グロー放電
処理、その他の表面粗面化処理を施してもよく、また、
公知のアンカーコート処理、印刷、装飾が施されていて
もよい。本発明のプラスチックフィルムは、その厚さと
して5〜500μmの範囲が好ましく、さらに好ましく
は8〜300μmの範囲である。
【0008】酸化カルシウム・酸化硅素薄膜は,酸化硅
素,酸化カルシウムの混合物、あるいは化合物等とから
成り立っていると考えられる。ここでいう酸化硅素と
は、Si,SiO,SiO2等から成り立っていると考
えられ、これらの比率は作成条件で異なる。酸化カルシ
ウムとは,Ca,CaO等から成り立っていると考えら
れ.これらの比率も作成条件で異なる。本発明における
該薄膜の酸化硅素,酸化カルシウムの比率としては、該
薄膜内での酸化カルシウムの比率が3重量%以上、80
重量%以下であって、該薄膜の比重が下記式を満足する
ことを特徴とするガスバリアフィルム。 D=0.01A+b 但し、D:薄膜の比重、A:薄膜中の酸化カルシウムの
重量% b:酸化珪素のみからなる薄膜の比重 1.6≦b≦2.65 である。また、この成分中に、特性が損なわれない範囲
で微量(全成分に対して高々3Wt%まで)の他成分を
含んでもよい。該薄膜の厚さとしては、特にこれを限定
するものではないが、耐透湿性、ガスバリア性の点から
は、50〜8000Åが好ましく、更に好ましくは、8
0〜5000Åである。
【0009】かかる酸化カルシウム・酸化硅素系薄膜の
作成には、真空蒸着法,スパッタ−法イオンプレ−テイ
ング法などのPVD法(物理蒸着法)、あるいは、CV
D法(化学蒸着法)が適宜用いられる。例えば、真空蒸
着法においては、蒸着源材料としてSiO2とCaOや
SiO2とCaの混合物等が用いられ、また、加熱方式
としては、抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビ−ム加熱
等を用いることができる。また、反応性ガスとして、酸
素、窒素、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオン
アシスト等の手段を用いた反応性蒸着を用いてもよい。
また、基板にバイアス等を加えたり、基板温度を上昇、
あるいは、冷却したり等、本発明の目的を損なわない限
りに於て、作成条件を変更してもよい。スパッタ−法や
CVD法等のほかの作成法でも同様である。本発明品
は、そのままで使用されてもよいが、他の有機高分子の
フィルム、または薄層をラミネートまたはコーティング
して使用してもよい。本発明でいう比重とは、ある温度
で、ある体積を占める物質の質量と、それと同体積の標
準物質の質量(4℃における水)との比をいう。比重の
測定は、通常物体の質量と体積を測り、同体積の4℃の
水の質量との比を求めればよいが、本発明の薄膜の測定
では、体積の測定が困難である。そこで、まず基板から
薄膜をはがす、あるいは、基板のみを溶解することによ
り、薄膜のみからなる単独膜の状態としたのちに、(J
IS K7112)にあるような比重測定法を用いるこ
とが望ましい。例えば、浮沈法では、試料を比重既知の
溶液の中に浸せきさせ、その浮沈状態から薄膜の比重を
測定することができる。この溶液としては、四塩化炭素
とブロモホルム、または、ヨウ化メチレンなどの混合液
を用いることができる。また、連続的な密度勾配をもつ
溶液中に単独膜を浸積させる密度勾配管法によっても比
重の値を測定できる。
【0010】このようにして得られた該薄膜の組成で,
該薄膜内での酸化カルシウムの比率が3重量%以上、8
0重量%以下であって、該薄膜の比重が下記式を満足す
ることを特徴とするガスバリアフィルム。 D=0.01A+b 但し、D:薄膜の比重、A:薄膜中の酸化カルシウムの
重量% b:酸化珪素のみからなる薄膜の比重 1.6≦b≦2.65 好ましくは, 1.7≦b≦2.65 である。bの値が1.6よりも小さい領域のときは、酸
化硅素、酸化カルシウム系 薄膜の構造が粗雑となり、
充分な耐透湿性、酸素バリア性が得られない、又、bの
値が2.65よりも大きい領域のものを作製すること
は、実用上困難である。
【0011】次に実施例をあげて本発明を説明する。 (実施例1)蒸着源として、3〜5mm程度の大きさの
粒子状のSiO2(純度99.9%)とCaO(純度9
9.9%)を用い、電子ビ−ム蒸着法で、12μm厚の
PETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上に酸
化カルシウム・酸化硅素薄膜の形成を行った。蒸着材料
は、混合せずに、ハ−ス内をカ−ボン板で2つに仕切
り、加熱源として一台の電子銃(以下EB銃)を用い、
SiO2とCaOのそれぞれを時分割で加熱した。その
時のEB銃のエミッション電流は1.0〜3.0Aと
し、SiO2とCaOへの加熱比を変化させ、フィルム
送り速度は50〜200m/minと変化させ、酸素ガ
スの供給量は、0〜200ccMと変化させ、チルロ−
ルにはバイアス電圧(−200V)を印加し、その冷却
温度は、−10度一定とした。(これらの成膜条件を表
1に示す。)
【0012】このフィルムに対して、水蒸気バリア性、
酸素バリア性を測定した。
【0013】・酸素透過率の測定方法 作成したガスバリアフィルムの酸素透過率を酸素透過率
測定装置(モダンコントロールズ社製 OX−TRAN
100)を用いて測定した。 ・水蒸気透過率の測定方法 作成したガスバリアフィルムの透湿度を40℃90%R
HにおいてJIS Z0208の試験法により測定を行
った。
【0014】(比較例1)実施例1と同様にEB蒸着で
酸化カルシウム・酸化硅素系透明ガスバリア薄膜の作成
を行なった。この時の成膜条件としては加熱比を変えて
酸化カルシウムの含有量を3重量%以下または、80重
量%以上としたものおよびバイアス印加を行わず真空圧
を変えた以外は実施例1と同様とした。得られたサンプ
ルに対して水蒸気バリア性、酸素バリア性を測った。
(表2) その結果、水蒸気バリア性が5g/cm2・day以上
で酸素バリア性が5.0cc以上となりガスバリアフィ
ルムとしては不十分なものとなった。
【0015】
【発明の効果】プラスチックフィルム上に特定の比重の
酸化硅素、酸化カルシウム系薄膜が形成されたガスバリ
アフィルムは耐透湿性、酵素バリア性にすぐれ包装用や
その他工業用途にも適していることがわかる。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 寿幸 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋 紡績株式会社 総合研究所内 (72)発明者 山田 陽三 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋 紡績株式会社 総合研究所内 審査官 平井 裕彰 (56)参考文献 特開 昭61−83029(JP,A) 特開 昭61−297134(JP,A) 特開 昭61−51332(JP,A) 特開 平1−176069(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックフィルム上に酸化カルシウ
    ムと酸化珪素の2つの成分からなる薄膜が形成されたガ
    スバリアフィルムにおいて、該薄膜内での酸化カルシウ
    ムの比率が3重量%以上、80重量%以下であって、該
    薄膜の比重(D)が下記式を満足することを特徴とする
    透明ガスバリアフィルム。 D=0.01A+b 但し、D:薄膜の比重、A:薄膜中の酸化カルシウムの
    重量% 1.6≦b≦2.65
  2. 【請求項2】 請求項1の透明ガスバリアフィルムを用
    いたことを特徴とする包装用材料。
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JP2012158820A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Mitsubishi Materials Corp 薄膜の製造方法及び薄膜形成用の共蒸着用蒸着材、該方法により得られる薄膜、該薄膜を備える薄膜シート並びに積層シート

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