JP3443976B2 - 透明なガスバリア性フィルムの製造方法 - Google Patents

透明なガスバリア性フィルムの製造方法

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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、長尺なフィルム全体を
通して、品質が均一で優れた酸素バリア性と水蒸気バリ
ア性とを有する透明なガスバリア性フィルムを製造する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に食品、医薬品、化学薬品等の包装
用材料には、内容物の変質を防ぐために、水蒸気や酸素
の透過率の小さいプラスチックフィルムが使用されてい
る。中でも高いガスバリア性を有して、かつ、透明なプ
ラスチックフィルムとして、二軸延伸ポリエステルフィ
ルムなどの基材フィルムに珪素酸化物を蒸着したフィル
ムが提案されている(特公昭53−12953号公報等
参照)。しかしながら、このような蒸着フィルムを製造
する場合、基材フィルム上に直接珪素酸化物を蒸着して
も、得られた蒸着フィルムのガスバリア性が不十分であ
り、かつ、基材フィルムと蒸着膜との密着性が悪いとい
う問題があった。
【0003】そのためガスバリア性および密着性を向上
させるため、基材フィルムにグラビアコート法、リバー
スコート法等の従来より公知の塗布方法によりアンカー
コート層を設け、このアンカーコート層上に蒸着、イオ
ンプレイーティング、スパッタリング等により、薄膜を
形成したガスバリヤ性フィルムが提案されている(特開
平3−86539号公報等参照)。
【0004】しかしながら、これらアンカーコート層上
に薄膜を形成したガスバリア性フィルムでも、フィルム
の流れ方向やロット間により大幅にバリア性が変化する
ため、均一で良好なガスバリア性フィルムを得るために
は、歩留りが悪くコストが高いものになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実状に
鑑みなされたものであり、長尺なフィルム上にアンカー
コート層を設けた後、このフィルムを巻取る際に、アン
カーコート層にダメージを与えることなく、かつ、蒸着
工程での巻ずれを起こさせないよう巻取りの硬度を規定
することにより、長尺なフィルム全体を通して品質が均
一で、優れた酸素バリア性と水蒸気バリア性とを有す
る、透明なガスバリア性フィルムの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項1に記載の発明においては、長尺で透
明なプラスチックフィルムの少なくとも一方の面にアン
カーコート層を設け、このアンカーコート層上に金属酸
化物の薄膜を形成する透明なガスバリア性フィルムを製
造するにあたり、まず、アンカーコート層を設けたフィ
ルムを巻硬度が70〜95の範囲となるように巻取り、
ついで、巻取ったフィルムを真空中で巻戻しながらアン
カーコート層上に金属酸化物の薄膜を形成するという手
段を講ずるものである。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明方
法においては、透明なプラスチックフィルムを基材フィ
ルムとする。基材フィルムは、プラスチックよりなる透
明なフィルムである。プラスチックの具体的な例として
は、エチレン、プロピレン、ブテンなどの単独重合体ま
たは共重合体などのポリオレフィン系樹脂、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系
樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロンなど
のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコールやエチレン
-ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサ
ルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテル
ケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラ
ール樹脂など、およびこれらの混合物が挙げられる。ま
た、これら高分子材料には、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、着色剤などを
添加することができる。
【0008】基材フィルムは、未延伸フィルムまたは延
伸フィルムであってもよく、単層または異なる樹脂フィ
ルムの積層フィルムであってもよい。このうち、強度、
伸度、熱特性の点から延伸フィルムが好ましい。基材フ
ィルムの製造方法には、特に制限はなく、Tダイ法、イ
ンフレーション法等の押出成形法、カレンダー法等によ
ることができ、フィルムは未延伸でも2軸延伸されたも
のであってもよい。二軸延伸フィルムは、同時2軸延伸
法、逐次2軸延伸法のいずれの方法で製造されたもので
あってもよい。
【0009】本発明方法における基材フィルムの厚さ、
幅、長さには特に制限はなく、適宜用途に応じて選択す
ることができる。例えば、長さは500m以上であり、
厚さは3〜400μmの範囲、特に、機械強度と可橈性
の点から5〜200μmの範囲のものが好ましい。本発
明方法におけるアンカーコート層は、基材フィルムと金
属酸化物の薄膜との密着性を向上させる機能を果たすも
のである。アンカーコート層を形成する原料としては、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニ
ル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シ
リコン樹脂およびアルキルチタネートなどが挙げられ
る。これらは単独で、2種類以上を併用することもでき
る。また、アンカーコート層を形成する原料には、シラ
ンカップリング剤や紫外線吸収剤等の添加剤を加えるこ
ともできる。
【0010】本発明方法におけるアンカーコート層を形
成する方法としては、グラビアコート法、リバースコー
ト法等の従来公知の塗布方法を採用することができる。
この際、アンカーコート層を設ける前に、基材フィルム
上にコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー
放電処理、粗面化処理等の従来公知の方法によって表面
処理を行うことができる。
【0011】アンカーコート層の厚さは、金属酸化物の
薄膜との密着性を考慮すると、0.005〜5μmの範
囲で選ぶのが好ましい。0.005μm未満では、塗布
むらが生じるため、良好なバリア性が得られず、また、
5μmを越えると、基材フィルムとの密着性が悪くなる
ので好ましくない。本発明方法によるときは、アンカー
コート層を設けた基材フィルムを、巻硬度が70〜95
の範囲になるように巻取る。ここで、フィルムの巻硬度
とは、JISK 6301に準拠したスプリング式硬さ
試験(C形)において、荷重を2kgとした場合の測定値
であり、フィルムの幅に応じて、幅方向に一定の間隔で
複数個所測定した値の最小値から最大値までの範囲をい
う。
【0012】本発明者らの実験によると、最終的に得ら
れる長尺なフィルムのガスバリア性の振れは、アンカー
コート層を設けたフィルムを一旦巻取り、ついで、この
フィルムを巻戻しながら金属酸化物の薄膜を形成する際
に、アンカーコート層が局所的に剥離して脱落したり、
フィルムから剥がれて浮いたりすることが原因であるこ
とが判った。そして、本発明の目的を効果的に達成する
ためには、アンカーコート層を設けた該フィルムの巻硬
度が70〜95の範囲となるように巻取ることが必要で
あることが判った。巻硬度が70未満であると蒸着する
際の巻戻し時に巻ずれがおこり、また、95を越えると
アンカーコート層の脱落や剥離が起こるので好ましくな
い。この巻硬度の中では75〜90の範囲が、特に好ま
しい。巻硬度を70〜95の範囲となるように巻取るに
は、フィルムの巻芯部分からフィルムの最表面まで均一
な巻硬度になるように、巻取りテンションおよび接圧を
調整すればよい。
【0013】本発明方法によるときは、アンカーコート
層の上に金属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ア性と水蒸気バリア
性とを付与する機能を果たすものである。薄膜となる金
属酸化物としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化スズ等およびこれらの混合物が挙げ
られる。これら金属酸化物には、微量の金属や金属水酸
化物などが含まれていてもよい。
【0014】薄膜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、CVDなど従
来公知の方法が採用できる。金属酸化物の薄膜を形成す
る際の原料としては、金属酸化物、金属そのものいずれ
でもよい。なお、原料が金属そのものである場合、およ
び金属酸化物の場合にも、蒸着雰囲気中に酸素ガス、水
蒸気ガス等を導入すると、透明性良好な金属酸化物の薄
膜を形成することができる。両者とも導入する場合のガ
ス量は、製品フィルムのガスバリア性が変化しないよ
う、蒸着雰囲気の圧力を1×10-5Torr)〜1×10-3
(Torr)の範囲に調節して行うのが好ましい。圧力が1
×10-3(Torr)を越える場合は、ガスバリア性が著し
く低下し、圧力が1×10-5(Torr)未満の場合は、真
空引きのため生産性が低下するので好ましくない。
【0015】金属酸化物の薄膜の厚さは、基材フィルム
の厚さと最終的に得られる蒸着フィルムの使用目的に応
じて、適宜選択することができる。本発明方法において
薄膜の厚さは、50〜5000Åの範囲で選ぶのが好ま
しい。薄膜の厚さが50Å未満では、ガスバリア性が不
充分であり好ましくなく、5000Åを越えると、基材
フィルムが15μm以下のように極めて薄い場合にカー
ルが発生して平面性を損なったり、金属酸化物の種類に
よっては、黄色になるため膜厚の変化により最終的に得
られるフィルムに黄色の濃淡がついてしまい、食品、医
薬品、工業用品の包装資材として利用する場合に、外観
が劣ったものとなり好ましくない。薄膜の厚さは、上記
範囲の中では、100〜2000Åの範囲が特に好まし
い。薄膜の厚さにより金属酸化物の薄膜が黄色になる場
合には、一本の長尺フィルム製品全体を通して、薄膜の
厚さ振れの範囲は、±30%以内、好ましくは±20%
以内に収まるように調節するのが好ましい。
【0016】本発明方法によって得られる透明なガスバ
リヤ性フィルムは、酸素バリヤ性および水蒸気バリヤ性
に優れているので、食品、医療品、薬品、EL素子用等
の包装用材料として使用することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の内容および効果を実施例によ
り更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えな
い限り以下の例に限定されるものではない。なお、以下
の例において、金属酸化物の薄膜の厚さ、酸素透過率、
透湿度、巻硬度などは、次に記載の方法により評価した
ものである。また、基材フィルムの種類および評価結果
を、まとめて表1に示した。
【0018】<金属酸化物の厚さ>電子顕微鏡((株)
日立製作所製;H−600型)により膜厚を測定した。 <酸素透過率>ASTMD−3985に準拠して、酸素
透過測定装置(モダンコントロール社製;OX−TRA
N100)を使用し、温度25℃、相対湿度95%の条
件下で測定した。
【0019】<透湿度>透湿度測定装置(モダンコント
ロール社製;Permatran−W1)を使用して、
温度40℃、相対湿度90%の条件下で測定した。 <巻硬度>JISK 6301に準拠してアスカ硬度計
C(高分子計器(株)製)荷重2kgのものを使用して、
フィルム巾方向に10cm間隔で9ヶ所測定した値の最小
値と最大値の範囲を示した。
【0020】実施例1 ロール状に巻かれた厚さ12μ、幅1000mm、長さ2
4000mの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(P
ET)フィルム(ダイアホイルヘキスト(株)製;H−
500)に、イソシアネート化合物(日本ポリウレタン
工業(株)製;コロネートL)と飽和ポリエステル(東
洋紡績(株)製;バイロン300)を1:1に配合した
混合物をコーターで塗布した。これを乾燥させて、厚さ
約0.1μmのアンカーコート層を形成しながら巻取っ
た。この時、あらかじめ、巻芯から表層まで巻硬度が7
7〜80の範囲となるように、巻取りテンション、接圧
を調べておき、この巻取り条件を採用した。基材フィル
ムの巻き取り途中、20000m、6000m、120
00m、24000mにおけるフィルムの巻硬度を測定
し、結果を表1に示した。
【0021】ついで、巻取り式真空蒸着装置を使用し、
上記基材フィルムを巻戻しながら、アンカーコート面
に、8×10-5(Torr)の真空下で、金属酸化物として
のSiOを高周波誘導加熱方式で蒸発させ、厚さ400
〜600Åの珪素酸化物の薄膜を形成して、目的の蒸着
フィルムを得た。得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸
素透過率、透湿度等を測定した結果を、表1に示した。
【0022】実施例2 実施例1に記載の例において、SiOをAlに代え、蒸
着時の圧力を4×10 -4(Torr)となるように、酸素ガ
スを導入しながらAl23薄膜形成を行ったほかは、同
例に記載したと同様な方法で蒸着フィルムを得た。得ら
れた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透過率、透湿度等を
測定した結果を、表1に示した。
【0023】実施例3 実施例1に記載の例において、基材フィルムを2軸延伸
ポリビニルアルコールフィルム(日合フィルム(株)
製;ボブロン)に代えて、巻硬度を表1に記載のように
代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着フィ
ルムを得た。この蒸着フィルムの珪素酸化物薄膜面に、
ウレタン系接着剤(東洋モートン(株)製;主剤AD−
900、硬化剤AD−RT−5)を介して、厚さ20μ
mの延伸ポリプロピレンフィルム(二村化学工業(株)
製;FOR)をドライラミネートして、積層フィルムを
得た。
【0024】得られた積層フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表1に示した。 比較例1 実施例1に記載の例において、巻硬度を表1に記載のよ
うに代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着
フィルムを得た。
【0025】得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表1に示した。 比較例2 実施例3に記載の例において、巻硬度を表1に記載のよ
うに代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着
フィルムを得た。
【0026】得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表1に示した。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】本発明方法によるときは、長尺なフィル
ム全体にわたって、酸素バリア性と水蒸気バリア性にお
いて優れた品質の安定した透明なガスバリア性フィルム
を、工業的に有利に製造することができるという特別に
有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大で
ある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−210869(JP,A) 特開 平3−86539(JP,A) 特開 平3−278946(JP,A) 特開 平1−203143(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/02 - 14/58 B32B 1/00 - 35/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長尺で透明なプラスチックフィルムの少
    なくとも一方の面にアンカーコート層を設け、このアン
    カーコート層上に金属酸化物の薄膜を形成する透明なガ
    スバリア性フィルムを製造するにあたり、まず、アンカ
    ーコート層を設けたフィルムを巻硬度が70〜95の範
    囲となるように巻取り、ついで、巻取ったフィルムを真
    空中で巻戻しながらアンカーコート層上に金属酸化物の
    薄膜を形成することを特徴とする透明なガスバリア性フ
    ィルムの製造方法。
  2. 【請求項2】 アンカーコート層の厚さが0.005〜
    5μm、かつ、金属酸化物の薄膜厚さが50〜5000
    Åの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の透明なガスバリア性フィルムの製造方法。
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