JP3438555B2 - 高透明酸化珪素蒸着フィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフィ
ルム上に酸化珪素を積層した複合フィルムに関するもの
であり、さらに詳細には、食品や医薬品の包装に適した
高度の酸素や水蒸気バリア性を有し、さらに高度の透明
性をも有した複合フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空蒸着法などを用いて、ポ
リエステルフィルムで代表されるプラスチックフィルム
上に積層された複合フィルムは、酸素バリア性や水蒸気
バリア性を有し、かつ透明性を有するので食品などの包
装フィルムとして好んで用いられてきた。

【０００３】しかし、より高度の酸素バリア性や水蒸気
バリア性を有する酸化珪素膜を形成するには、その酸化
度に留意する必要があった。この酸化度とは、酸化珪素
の組成式ＳｉＯ_x で表されるｘの値であって、フィルム
上に積層された酸化珪素の酸化度が１．８以上の場合
は、酸化珪素膜は高透明となり、透明性を必要とする包
装用途としては好適となるが、酸素バリア性や水蒸気バ
リア性には不十分であり、バリア性を要求される包装用
途には不適なものとなる。すなわち一般的には透明性と
酸素バリア性や水蒸気バリア性を必要とするので、上記
範囲の酸化度の酸化珪素が積層されたフィルムは、包装
用途としては用いられていない。実際には、酸素バリア
性や水蒸気バリア性を優先するので、透明性を犠牲にし
て、酸化度が１．３〜１．６の酸化珪素を積層した複合
フィルムが食品などの包装用途として使用されているの
が現状である。

【０００４】しかしながら、上記のように酸化度１．３
〜１．６の酸化珪素膜が形成された複合フィルムの透明
度は、使用されるプラスチックフィルムと比較して、若
干黄色味をおびたものとなり、包装用途には、美粧性に
欠け、特に容物が食品の場合、見かけ上の清潔性や新鮮
さに欠けるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点を解決するものであり、その課題とすると
ころは、酸素バリア性や水蒸気バリア性に優れ、かつ高
透明性を有する複合フィルムとしての酸化珪素蒸着フィ
ルムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、プラスチ
ックフィルムからなる基材の少なくとも片面に、真空蒸
着法等ドライコーティング法によって、厚さ１００〜５
００Åで、酸化度１．８以上の高酸化度酸化珪素層を施
し、該高酸化度酸化珪素層上に厚さ１０〜５０Åで、酸
化度１．０〜１．６の低酸化度酸化珪素層を積層してな
ることを特徴とする高透明酸化珪素蒸着フィルムとした
ものである。

【０００７】また、請求項２の発明では、前記低酸化度
酸化珪素層上に、ゾル・ゲル法によって酸化珪素塗膜を
形成してなることを特徴とする請求項１記載の高透明酸
化珪素蒸着フィルムとしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明の高透明酸化珪素蒸着フィルムは、図１に示
すように、プラスチックフィルムからなる基材（１０）
の少なくとも片面に、真空蒸着法によって、厚さが１０
０〜５００Åで、酸化度が１．８以上の高酸化度酸化珪
素層（２０）を施し、該高酸化度酸化珪素層（２０）上
に厚さ１０〜５０Åで、酸化度１．０〜１．６の低酸化
度酸化珪素層（３０）を積層してなることを特徴とする
高透明酸化珪素蒸着フィルム（１００）としたものであ
る。

【０００９】上記高酸化度酸化珪素層（２０）は、高透
明酸化珪素蒸着フィルム（１００）の応力を緩和し、そ
の上層となる低酸化度酸化珪素層（３０）が容易に破壊
されないようにするもので、バリア性には乏しいが優れ
た透明性を付与するものであり、この上にバリア性に優
れた低酸化度酸化珪素層（３０）を極薄く積層すること
によって、高酸化度酸化珪素層（２０）のバリア性不足
を補うものである。よって、高酸化度酸化珪素層（２
０）と低酸化度酸化珪素層（３０）の相乗効果により酸
素バリア性と水蒸気バリア性に優れた、かつ高透明性の
高透明酸化珪素蒸着フィルム（１００）とすることがで
きるものである。

【００１０】また、上記低酸化度酸化珪素層（３０）上
に、さらにゾル・ゲル法によって酸化珪素塗膜（４０）
を形成してなることを特徴とする高透明酸化珪素蒸着フ
ィルムとしたものである。

【００１１】このように、上記酸化珪素塗膜（４０）
は、低酸化度酸化珪素層（３０）のキズ等破壊を防止す
るとともに、印刷や他のプラスチックフィルムとの貼り
合わせ等後加工に対する適性を高め、上記酸素バリア性
と水蒸気バリア性をより一層向上させるものである。

【００１２】ここで、まず基材（１０）に直接積層する
高酸化度酸化珪素層（２０）について説明する。この高
酸化度酸化珪素層（２０）は、透明性を第一義にするた
め、酸化度を大きくし、つまり、Ｓｉ０₂ に近づけるよ
うにする必要があり、具体的には１．８以上が望まし
い。もし、酸化度１．８以下の酸化珪素膜で、実際上問
題のない透明性を得るには、膜厚を小さくする必要があ
り、このように薄い膜では、基材（１０）の凹凸を埋
め、応力を緩和するという高酸化度酸化珪素層（２０）
の本来の目的を果たすことができなくなるので、酸化度
１．８以上の高酸化度酸化珪素層（２０）の厚さは、１
００〜５００Åが望ましい値である。この厚さが１００
Å未満では、基材（１０）の凹凸等を埋めることができ
ず、５００Å以上では、透明性が損なわれるからであ
る。

【００１３】この高酸化度酸化珪素層（２０）の基材
（１０）上への積層法としては、真空蒸着法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法等ドライコーティング法が好ましく
用いられ、例えば、真空蒸着法を用いる場合の蒸着材料
の加熱方法として、抵抗加熱、誘導加熱、電子加熱等か
ら適宜選択できる。

【００１４】また、高酸化度酸化珪素層（２０）上に積
層される低酸化度酸化珪素層（３０）には、酸素バリア
性、水蒸気バリア性が要求される。そのため、酸化珪素
の酸化度を低く抑え、ＳｉＯに近い組成とする必要があ
る。具体的には、１．０〜１．６が好ましく、１．０〜
１．４がより好ましい。この酸化度が１．６以上では、
酸素バリア性、水蒸気バリア性が損なわれるので好まし
くない。

【００１５】この低酸化度酸化珪素層（３０）の厚さ
は、１０〜５０Åが好ましく、１０Å以下では酸素バリ
ア性、水蒸気バリア性に欠けるほか、膜の強靱性も不十
分となり、５０Å以上では、透明性が損なわれて好まし
くない。

【００１６】この低酸化度酸化珪素層（３０）の高酸化
度酸化珪素層（２０）上への積層方法は、上記高酸化度
酸化珪素層（２０）の基材（１０）上への積層法と同
様、真空蒸着法、スパッタリング法等である。

【００１７】基材（１０）としてのプラスチックフィル
ムとしては、延伸フィルムおよび未延伸フィルムが使用
され、その種類としては、エチレン、プロピレン等の単
独重合体または共重合体等のポリオレフィン系樹脂フィ
ルム、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系
樹脂フィルム、ナイロン１２、ナイロン６共重合ナイロ
ン等のポリアミド系樹脂フィルム、ポリビニルアルコー
ル系樹脂フィルム、ポリエーテルケトン樹脂フィルム、
ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィル
ムなどが挙げられ、用途等に応じて適宜選択できる。

【００１８】これらプラスチックフィルムの厚さは、一
般的には１０〜１００μｍが使用されるが特に限定する
ものではない。また、用途や後加工などに応じて、上記
プラスチックフィルムに、プラズマ処理、火炎処理、グ
ロー放電処理等の表面処理や、例えば上記高酸化度酸化
珪素層（２０）等との密着を高めるためのアンカーコー
ト処理を行うこともできる。そのアンカーコート剤とし
ては、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹
脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂等単独または併合にて使用することが
できる。

【００１９】また、低酸化度酸化珪素層（３０）上に形
成する酸化珪素塗膜（４０）としては、金属アルコキシ
ド等の加水分解物と水酸基を有する水溶性樹脂との混合
物からなるものを乾燥によって得られるもので、この水
酸基を有する水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコー
ルなどが挙げられる。

【００２０】また、上記の酸化珪素塗膜（４０）の形成
方法としては、バーコート、グラビアコート、ロールコ
ート等が挙げられ、生産性などから適宜選択することが
できる。

【００２１】

【実施例】次に本発明を実施例により、さらに具体的に
説明する。 〈実施例１〉基材（１０）として、厚さ１２μｍのポリ
エステルフィルムを用い、その片面に、酸化度１．９の
酸化珪素を真空蒸着法によって積層し高酸化度酸化珪素
層（２０）を形成した。さらにその上に、酸化度１．５
の酸化珪素を同じ真空蒸着法によって、積層し低酸化度
酸化珪素層（３０）を形成して高透明酸化珪素蒸着フィ
ルム（１００）とした。

【００２２】このとき使用した基材（１０）は、ルミラ
ーＰ−６０（東レ社製）で、この片面にコロナ放電処理
が施されていて、この処理面に上記高酸化度酸化珪素層
（２０）を形成した。

【００２３】ここで使用した真空蒸着装置は、図２に示
すように、巻き取り式真空蒸着装置（２００）であっ
て、内部が二つの部屋からなり、下方にあるその一つ
は、蒸着源（６０）である蒸着材料を加熱し、気化した
材料を基材（１０）表面に積層させる蒸着室（Ａ）で、
上方にあるもう一つは、巻き出しロール（６１）から蒸
着前のフィルムを蒸着用クーリングロール（６２）を介
して蒸着室（Ａ）に送り出し、蒸着されたフィルムを巻
き取る巻き取りロール（６３）を備えた巻き取り室
（Ｂ）である。

【００２４】上記の蒸着にあたり、高酸化度酸化珪素層
（２０）の積層において、１．２Ｅ−５Ｔｏｏｒの真空
度まで排気したのち、蒸着室（Ａ）内にある坩堝（６０
ａ）に満たされた一酸化珪素からなる蒸着源（６０）に
電子銃を照射した。蒸着材料が充分に加熱され、蒸着が
可能になるまで、蒸着源（６０）と蒸着用クーリングロ
ール（６２）との間は金属製のシャッターで遮断してお
いた。蒸着源（６０）が充分に加熱された状態で、巻き
出しロール（６１）から上記ポリエステルフィルムを蒸
着用クーリングロール（６２）を介して巻き取りロール
（６３）側へ６００ｍ／ｍｉｎの速さで送り、シャッタ
ーを開いて蒸着を開始した。

【００２５】なお、坩堝（６０ａ）と蒸着用クーリング
ロール（６２）の間には、坩堝（６０ａ）から出る一酸
化珪素の蒸気内に酸素を導入するためのパイプ（図示せ
ず）を設けてあり、このパイプより蒸着開始と同時に酸
素を導入し、この酸素の流量を変化させて蒸着物の酸化
度を１．９になるように調整した。

【００２６】蒸着膜の厚さは、蒸気ポリエステルフィル
ムの送り速度を一定とし、ポリエステルフィルムが蒸着
室（Ａ）内で、酸化珪素の蒸気に接触する長さの調節に
よって３００Åになるように設定した。

【００２７】次いで低酸化度酸化珪素層（３０）の形成
には、酸素導入量を酸化度１．５となるように調整し、
厚さ３０Åになるようにそれぞれを調整した。

【００２８】〈比較例１〉実施例１における高酸化度酸
化珪素層（２０）の厚さを５０Åとした以外は、実施例
１と同様の条件で複合フィルムを作製した。

【００２９】〈比較例２〉実施例１における高酸化度酸
化珪素層（２０）の厚さを１０００Åとした以外は、実
施例１と同様の条件で複合フィルムを作製した。

【００３０】〈比較例３〉実施例１における高酸化度酸
化珪素層（２０）の酸化度が１．７となるように調整し
た以外は、実施例１と同様の条件で複合フィルムを作製
した。

【００３１】〈比較例４〉実施例１における低酸化度酸
化珪素層（３０）の厚さを１００Åとした以外は、実施
例１と同様の条件で複合フィルムを作製した。

【００３２】〈比較例５〉実施例１における低酸化度酸
化珪素層（３０）の厚さを７Åとした以外は、実施例１
と同様の条件で複合フィルムを作製した。

【００３３】〈比較例６〉実施例１における低酸化度酸
化珪素層（３０）の酸化度が１．７となるように調整し
た以外は、実施例１と同様の条件で複合フィルムを作製
した。

【００３４】〈実施例２〉実施例１において得られた高
透明酸化珪素蒸着フィルム（１００）上に、金属アルコ
キシドの加水分解物と水酸基を有する水溶性樹脂との混
合物からなる皮膜を形成した。

【００３５】上記形成方法は、まず、テトラエチルオル
ソシリレート（ＴＥＯＳ）８．３ｇに塩酸でＰＨを１に
調整した水３．６ｇを加え、３０分間攪拌して加水分解
溶液を作製した。これに水を加えて、ＳｉＯ₂ 分として
固形分濃度が５％になるように調整した。さらにポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）（重合度約２０００、鹸化度
８８％）の５％水溶液を重量比で１／１（アルコキシド
はＳｉＯ₂ 換算）になるように混合して複合溶液とし
た。

【００３６】上記で得られた複合溶液を、低酸化度酸化
珪素層（３０）上にバーコーターによって、塗布した
後、乾燥機内で１００℃１０分間乾燥して高透明酸化珪
素蒸着フィルム（１００）とした。

【００３７】上記実施例１、２および比較例１〜６まで
の複合フィルムについて、酸素透過度等評価した結果を
表１に示した。なお、評価方法として、 （１）酸素バリア性・・・ＭＯＣＯＮＯＸＴＲＡＮ１０
／５０Ａ酸素ガス透過度測定装置（モダンコントロール
社製）を用いて、３０℃、７０％ＲＨの雰囲気下で測定
し、酸素透過度とした。 （２）水蒸気バリア性・・・ＪＩＳ Ｚ−０２０８のカ
ップ法により、４０℃、９０％の雰囲気下で測定し、水
蒸気透過度とした。 （３）透明性・・・自記分光光度計ＵＶ−３１００（島
津製作所社製）を用いて波長３６６ｎｍにおける光線透
過率を測定し、光線透過度とした。 （４）膜の厚さ・・・蛍光Ｘ線分析装置システム３２７
０（理学電気工業社製）を用いて測定し、光線透過度と
した。

【００３８】また、表中の厚さの単位は、すべてÅ、酸
素透過度の単位は、cc/m²/ Day、水蒸気透過度の単位
は、g/m²/ Day 、光線透過度の単位は、％である。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記表１より、明らかなように、実施例１
と比較して高酸化度酸化珪素層（２０）、低酸化度酸化
珪素層（３０）の厚さを大きくしたものは、透明度に劣
り、小さくしたものは、酸素および水蒸気のバリア性に
劣るものであった。また、高酸化度酸化珪素層（２０）
の酸化度を小さくすると、透明度が劣り、低酸化度酸化
珪素層（３０）の酸化度を小さくすると各バリア性が劣
るものであった。これに対して、実施例１では、各バリ
ア性透明性とも良好なものであった。また、実施例２で
は、実施例１に比較して、透明度が若干劣るが、各バリ
ア性をさらに向上させるものであった。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、プラスチックフィルムから
なる被処理基材の少なくとも片面に、真空蒸着法によっ
て、厚さ１００〜５００Åで、酸化度１．８以上の高酸
化度酸化珪素層を施し、該高酸化度酸化珪素層上に厚さ
１０〜５０Åで、酸化度１．０〜１．６の低酸化度酸化
珪素層を積層することによって、酸素バリア性や水蒸気
バリア性に優れ、かつ高透明性を有する複合フィルムと
することができる。

【００４２】また、上記低酸化度酸化珪素層上に、バー
コート等ゾル・ゲル法によるバーコート等によって酸化
珪素塗膜を形成することによって、低酸化度酸化珪素層
表面のキズ等破壊を防止するとともに、より酸素等のバ
リア性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す高透明酸化珪素蒸
着フィルムを側断面で表した説明図である。

【図２】本発明の一実施に係わる高透明酸化珪素蒸着フ
ィルムの作製を説明するための巻き取り式真空蒸着装置
の概略図である。

【符号の説明】

１０‥‥基材 ２０‥‥高酸化度酸化珪素層 ３０‥‥低酸化度酸化珪素層 ４０‥‥酸化珪素塗膜 ６０‥‥蒸着源 ６０ａ‥‥坩堝 ６１‥‥巻き出しロール ６２‥‥蒸着用クーリングロール ６３‥‥巻き取りロール １００‥‥高透明酸化珪素蒸着フィルム ２００‥‥巻き取り式真空蒸着装置 Ａ‥‥蒸着室 Ｂ‥‥巻き取り室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−89236（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115940（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−141777（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−158280（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−145256（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C08J 7/04 - 7/06

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からなる基材の少な
   くとも片面に、ドライコーティング法によって、厚さ１
   ００〜５００Åで、酸化度１．８以上の高酸化度酸化珪
   素層を施し、該高酸化度酸化珪素層上に厚さ１０〜５０
   Åで、酸化度１．０〜１．６の低酸化度酸化珪素層を積
   層してなることを特徴とする高透明酸化珪素蒸着フィル
   ム。
2. 【請求項２】前記低酸化度酸化珪素層上に、ゾル・ゲル
   法によって酸化珪素塗膜を形成してなることを特徴とす
   る請求項１記載の高透明酸化珪素蒸着フィルム。