JP3776491B2 - バリア性成形品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
射出成形品におけるガス遮断性（バリア性）を向上させる技術に関し、インサート成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形による包装容器は、その形の自由度、剛性のあること、また生産性の良さ等によって、食品を始め多くの商品の包装容器として利用されている。
射出成形により製造される包装容器に用いられる素材としては、成形性を考慮し、コストの制約等の理由により、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂で成形されることが多い。しかし、前記のような汎用樹脂で成形された容器による包装は、充填される内容物の種類により、長期にわたる流通の点で、前記内容物の品質保持が不可能なケースが多かった。
食品をはじめ、多くの商品の品質劣化や変質に影響する水蒸気、酸素等のバリア性が求められるが前記ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂で成形される包装容器の場合、このバリア性が低いために、容器壁部を透過して容器内に侵入する、前記水蒸気、酸素等によって内容物を劣化、変質させることがある。そこで、この課題を解決すべく、インサート成形、バリア樹脂のコーティング等が試みられている。
【０００３】
図５〜図７は、従来のインサートインジェクション法による成形品の説明図である。 インサートインジェクションは、インジェクション成形法において、金型内に別の材料を挿入した後に、金型を閉合し、溶融樹脂を前記金型内に圧入し、前記挿入物と一体化する方法である。
包装容器に利用されるインサートインジェクションの主たる目的は、水蒸気、酸素等の遮断性（バリア性という、以下同じ）を向上させることもあるが、主として成形容器を加飾することである。
例えば、紙あるいは合成紙、フィルム等に絵柄や文字を印刷し、成形工程において射出樹脂が接触する面に、前記射出成形樹脂と同一の素材からなる熱融着層、必要によっては、前記熱融着層と反対の面に接液層または、外面層（加飾層）を設けた積層体とする。次に該積層体を所定のサイズに断裁し又は打ち抜いて、インサートラベルを作成する。
成形工程において、前記インサートラベルを、開状態にある成形用金型に仮着（インサート）し、前記金型を閉状態にして型締め後、溶融樹脂を射出して前記ラベルと射出樹脂とを熱融着し、冷却個化させてから金型を開放して、該成形品Ｐを取り出す。前記インサートラベルは成形表面に密着接合されるので、成形後に別工程で印刷したり、ラベリングをすることなく、成形と同時に、該成形品表面に文字や絵柄を付与できる。
【０００４】
このようにして得られるインサート成形品は、前記ラベルに、バリア性に優れた素材、例えば、バリア性を有するポリビニルアルコールフィルムやポリアクリルニトリルフィルムのようなプラスチックフィルム、アルミ箔、アルミまたはシリカ等を蒸着フィルムから構成されたもの等であれば、成形品として、ラベルのある部分ＢＬのバリア性は向上するけれども、非ラベル部ＮＬが存在するため、容器としては高度なバリア性は期待できない。
【０００５】
又、成形容器の肉厚と略均等の厚さの積層体であって、その内面または／及び表面に射出樹脂と同じ樹脂の層を設け、容器を形成しうる形に打ち抜きをしたブランクＫを作成して、該ブランクを金型内に挿入し、前記ブランクの合わせ部分に溶融樹脂を圧入し、容器を成形する方法がある（図５）。
この場合にも、前記ブランクＫの構成の中に、前記のようなバリア素材を積層すれば、挿入されたブランクの部位ＢＫのバリア性は良いが、ブランク接合部ＮＫは射出樹脂のみとなっていてバリア性に劣るため、容器としては高度なバリア性をもたせることはできない。
従来のインサート成形においては、前述の如く、加飾を目的とするために、インサートラベルまたはインサートブランクの構成素材として紙、合成紙、アルミ箔、蒸着フィルム等を用いることが多かったが、これらの素材が存在すると、得られる容器は不透明となり、外部から内容物を視認できない。さらに、アルミ箔、蒸着フィルム等を含んだラベル又はブランクによるインサート成形品による容器は、電子レンジによる加温ができないため、商品によっては使用できないことがあった。また、充填包装後に行われる検査において金属探知機が使用できない問題もあった。
【０００６】
別の方法として、図７に示すように、バリア性が高く、シート成形（真空あるいは圧空成形）の適性のあるプラスチックシート、または、バリア性の高いプラスチックフィルムを含んだシート成形性のよい積層体等を、予め、所定のインジェクション成形の形に真空成形ＶＭしてから、射出成形の金型に装着し、雄型又は雌型から溶融樹脂Ｒを射出圧入して、前記成形品と一体化する方法がある
しかし、この方法では、浅い形状においてのバリア性付与効果はあるが深い形状では真空成形が難しく、仮に真空できても、その絞り比の大きい大きい部分のバリア性は低下する欠点がある。
【０００７】
また、汎用樹脂により成形した容器の外面または内面に、バリア性のあるコート液を塗工し、容器のバリア性を改良することも試みられているが、大型の塗工装置を別途設備する必要があり、その上、溶媒の乾燥に多くの熱エネルギーを必要とするなど、別工程になるためにコストアップとなり、実用化が難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高度なバリア性を有し、電子レンジによる加温が可能であり、金属探知機も使用でき、内容物が外から視認できる射出成形容器とその製造方法に関する技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
インジェクション成形法により成形される容器であって、可撓性フィルム上の少なくとも片面に、珪素酸化物等の無機酸化物が設けられているフィルムに１種あるいはそれ以上のフィルムを積層してなるバリアシートを一体成形してなるバリア性成形品、および前記バリアシートを射出成形機の成形型に密着して装着し、型締め後コアとなる樹脂を溶融射出して、前記バリアシートに溶融密着してなるバリア性成形品の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるバリア性成形品の構成の断面図と、同断面の一部拡大図、図２は、本発明のバリアフィルムとバリアシートとを説明する断面図、図３は、バリアシートと射出樹脂とが熱融着した時の構成を示す断面図、そして、図４は、本発明のバリア性成形品の製造法を示す図である。
本発明のバリアシートは、容器の内面、外面いずれの面にも接着しうるが、以下の説明においては図面も含め、成形品の内面に接着する例として記載する。
【００１１】
本発明におけるバリアシートＢＳとは、可撓性フィルム１の少なくとも片面に無機酸化物２が設けられているフィルム（バリアフィルムＢＦ）にさらに１種あるいはそれ以上のフィルムを積層してなる複合フィルムである。
本発明において利用できる前記無機酸化物が設けられている前記可撓性フィルムとしては、つぎのようなものが挙げられる。すなわち、
無機酸化物としては、珪素、アルミニウム、マグネシウムの酸化物であり、前記の無機酸化物の膜を物理蒸着法又は化学蒸着法により、基材（フィルム）上に形成する。
【００１２】
本発明において、無機酸化物を設ける基材の可撓性フィルムとしては、ポリエチレン及びエチレン系共重合体、ポリプロピレン及びプロピレン系共重合体等のオレフィン系樹脂ポリ塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体等の塩化ビニリデン系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等の樹脂よりなる単層または多層のフィルムが挙げられる。これらのフィルムは未延伸のもの、あるいは一軸または二軸に延伸したもの、いずれであってもよく、これらのフィルムにさらに塩化ビニリデン系樹脂等他の樹脂をコーティングしたコートフィルム等が挙げられる。
【００１３】
本発明では前記可撓性フィルム上に無機酸化物によるバリア層を設けるが、形成層のバリア性能、加工性等から、前記無機酸化物の中の珪素酸化物が特に本発明の目的に合致することを見いだした。以下、バリア層を珪素酸化物として説明するが、バリア層は、珪素酸化物に限定されない。
珪素酸化物の薄膜を形成してバリア性を付与する技術は、従来から知られている。（特公昭51-48511、特公昭52-3418 ）
一般的に珪素酸化物薄膜とは、SiO 、Si3O4 、Si2O3 、SiO2の混合物でガラス状態になっており組成は SiOx (X=1〜2)の形で表される。
珪素酸化物形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法（物理蒸着法）、あるいは、ＣＶＤ法（化学蒸着法）が挙げられるが、本発明はその方法に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の珪素酸化物形成に適する方法として、前記ＣＶＤ法によるバリア層の形成方法について説明する。
ある気体を一つ或いは数種類、容器の中に入れて高温にすると、気体の種類によって反応が生じ、蒸気圧の低い物質が生成され析出する。これがＣＶＤ法の一般的な原理である。しかし、この方法の欠点は非常な高温を必要とすることである。そのためプラスチック基材には応用できない。そこで熱エネルギーを加えて反応を進行させた代わりに、電磁気的エネルギーを加えて反応を進行させ、薄膜を形成する方法が、プラズマＣＶＤ法である。SiO2膜を形成する方法の一例を以下に示す。
原料にモノシランガスを用いる場合と有機珪素化合物を用いる方法がある。いずれもガス状の原料に酸素、不活性ガスを混合させ、低周波・高周波・マイクロ波・電子サイクロトロン共鳴・直流放電等を用いてプラズマを発生し、真空チャンバー中で基材上に SiO2 膜を形成する。本発明において用いられる前記有機珪素化合物としては、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシロキサン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
いずれの有機珪素化合物も常温・常圧では液体であり、沸点が常温以上である。上記有機珪素化合物の中では特に 1,1,3,3- テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサンが本原料として好ましい。また、上記有機珪素化合物を用いる場合、生成するSiO2膜中に有機物が混入するケースがあるが、本発明の実施に支障を及ぼすものではない。
本発明において用いられる珪素酸化物層の厚さは10〜3000Åの範囲であり、好ましくは100 〜2000Åである。
【００１５】
以上の如くにして得られた珪素酸化物を設けたフィルム（バリアフィルム）を本発明のインサートシート（バリアシート）としての適性を付与させるために、他の素材と積層するが、その目的は、射出成形機の金型にインサートし、金型に仮着させる際の作業性を向上させるための剛性の付与、カール防止であり、溶融樹脂との熱融着可能な層を設けることにある。
バリアフィルムＢＦに各種の素材フィルムを積層してバリアシートＢＳを作成する。ラミネート方法は特に限定しない。すなわち、ドライラミネート、ホットメルトラミネーション、あるいは、サーマルラミネーション等である。
例えば、バリアトシートの構成を例示すれば、
PET/ SiO2膜PET/CPP
ON/SiO2膜PET/LDPE
LDPE/ON/ SiO2膜PET/LDPE
などの構成を挙げることができる。
｛略号は、PET:ポリエステルフィルム、SiO2膜PET:シリカ蒸着PET 、CPP:キャ
ストポリプロピレン｝
以上のようにして積層したバリアシートを射出成形により射出樹脂（コア樹脂）と一体化させるが、成形品の所定の面（内面または外面）の全面を被覆する形状に打ち抜き、成形工程に供する。
射出樹脂の種類、内容物の性質と保存期間などを考慮して、バリアシートの材質構成を設計してバリア成形品と一体化するが、一体化した容器の例を図３(i) 〜(iii) に示す。
【００１６】
図４は、本発明のバリア性成形品のインサートから射出および取り出しまでの工程を説明した図である。
本発明に用いる成形機としては一般的なタイプの成形機を用いることができるけれども、インサート装置を装備した成形機であれば、高能率にして、安定したバリア成形品を生産することができる。
前記打ち抜きしたバリアシートを開状態の金型にインサートし、仮着させる。
前述のように、前記バリアシートのいずれかの面に、コア樹脂と熱融着性のある層（以下、熱融着層という）が設けられているが、金型にバリアシートを仮着する際に、コア樹脂の射出口（以下、ゲートという）のサイドに前記熱融着層があるようにする。
次に、金型を閉合し、型締めして、溶融樹脂を金型内に射出圧入すると、溶融樹脂の熱により、バリアシートの熱融着層と溶融樹脂とが熱融着し一体化する。
バリアシートを容器外面にするか、容器の内面にするかいずれも可能であるが、容器内面にバリアシートを容器内面に接合する場合には、コア樹脂は雌型サイドから射出し、逆にバリアシートを容器の外面に接合する場合には、コア樹脂は雄型サイドから射出する。
バリアシートを容器の内面に一体化するケース（図４）では、積層され、所定の形に打ち抜かれたインサートシートを雄型に仮着させてから型を閉じて、雌型に設けたノズルから溶融樹脂を射出圧入し、冷却固化した後、型を開いて、目的のバリア性成形品を取り出す。
【００１７】
本発明におけるインサートシートのプリフォームは行わない。プリフォームすることにより、無機酸化物層のバリア性が低下する為である。そのため、成形の形状によっては、容器の側壁の部分にシワが発生する可能性はある。
【００１８】
次に、バリアシートを射出成形用の成形部にインサートし、金型に仮着させて、バリア成形品として取り出すまでの成形サイクルについて説明図する。
開状態にある金型の中にバリアシートＢＳをインサート(i) して、金型ＭＭに仮着する(ii)、型を閉合させながら、前記バリアシートを雄雌型に絞り込んでいく(iii) 、充分に型締めした後、溶融樹脂射出ゲートＧから、溶融樹脂３を高圧にして、成形部に圧入する(iv)、成形部を開放(v) し、製品Ｐを取り出す(vi)、次のバリアシートのインサート工程にもどる。
【００１９】
以上説明したように、本発明によって得られるバリア性成形品Ｐはアルミ等金属箔を含まないインサート材料によりバリア性を付与された成形容器であり、電子レンジによる加熱にも使用できる機能を有する。無機酸化物は透明な層となるので、内容物を外から視認することができる。
このような、特徴により、本発明によるバリア性成形品に充填する内容物も広い用途となった。例えば、ジャムカップ、プリン容器、芳香剤容器、清酒、醤油、ワインカップ等の包装用として、用いることができる。
また、使用後に廃棄物となった場合に、アルミやアルミ蒸着フィルム等を含まないため焼却残渣を発生しない、環境対応型の成形容器といえる。
【００２０】
【実施例】
可撓性フィルムとしては、ポリエステルフィルム12μｍを用い、無機酸化物は、SiO2をＣＶＤ法により蒸着し、前記ポリエステルフィルムの片面に生成し、バリアフィルムとした。次いで、前記バリアフィルムのSiO2膜面にドライラミート法により、CPP 30μｍを積層した積層体を作成した。
図１に示す形の成形用金型を用い、本発明による成形を行ったが、前記積層体を、成形品に適応した形に打ち抜きバリアシートとした後、成形用金型の雄型に前記バリアシートのPET 面が接するように仮着させ、次に雌型と閉合し、雌型サイドに設けられた射出用ゲートＧから溶融樹脂を圧入して前記バリアシートと一体化し、冷却固化した後、型を開放して成形品を取り出した。
実施例に用いた容器の形状等は次の通りである。
容器の形状 100mmφ、深さ 100mmの、側壁傾斜 5°の丸カップ。
容器肉厚 1.0 mm.
樹脂の種類 ポリプロピレン。
得られたバリア性成形品の側壁の断面構成は、
PET 12/SiO2膜 (※) /CPP30 //PP 樹脂 (射出樹脂)
となる｛数字は、各層の厚さをμｍで示す、ただしSiO2膜の厚さは 300Å、また、各材質の間の/ はバリアシートを積層するドライラミネートを、//は射出成形による熱融着を示す｝。
酸素及び水蒸気の透過度の試験：規格と試験方法器具等
水蒸気透過度は、JIS K7129 、酸素透過度は、JIS K7126 に準拠し、使用した試験機は、
水蒸気透過度 : MOCON社 PERMARRAN TWIN
酸素透過度 : MOCON社 OXYTRAN 2/20
比較例として、実施例において用いた成形用金型により、インサートなしの、通常の方法による成形を行い、PP単体の成形品 (バリア無し) を得て、比較品とした。
それぞれの成形品のバリア性能の測定結果は、表１の通りであった。
（考察）水蒸気、酸素のいずれの透過度もバリアシートの効果が顕著にでて、優れたバリア成形品を得ることができた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によるバリア性成形品は高温高湿下でもハイバリアを有し、焼却時に有毒ガスあるいは焼却の残渣等を発生せず、金属探知機が使用でき、透明樹脂を用いれば内容物を透視することができる。
インジェクション容器でありながら、バリア性を有した剛性のある容器として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバリア成形品の実施例を示す断面図。
【図２】バリアフィルム、バリアシートの具体的な材質構成を示す断面図。
【図３】成形品におけるバリアシートと射出樹脂との層構成例を示す断面図。
【図４】バリア成形品の成形サイクルの説明図。
【図５】〜
【図７】従来のインサート成形の説明図。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ バリアフィルムの基材フィルム
２，１２，２２，３２ 無機酸化物層
３，１３，２３，３３ 射出樹脂層
４，１４，２４，３４ バリアシートの熱融着層
５，１５，２５，３５ バリアシートの接液層（または外面層）
Ｐ バリア成形品
ＢＦ バリアフィルム
ＢＳ バリアシート
Ｌ インサートラベル
ＢＬ ラベル部
ＮＬ 非ラベル部
Ｋ インサートブランク
ＢＫ ブランク部
ＮＫ 非ブランク部
Ｒ 射出樹脂
ＭＭ 射出成形金型（雄型）
ＭＷ 射出成形金型（雌型）
Ｇ 溶融樹脂の射出口（ゲート）
【発明の属する技術分野】
射出成形品におけるガス遮断性（バリア性）を向上させる技術に関し、インサート成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形による包装容器は、その形の自由度、剛性のあること、また生産性の良さ等によって、食品を始め多くの商品の包装容器として利用されている。
射出成形により製造される包装容器に用いられる素材としては、成形性を考慮し、コストの制約等の理由により、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂で成形されることが多い。しかし、前記のような汎用樹脂で成形された容器による包装は、充填される内容物の種類により、長期にわたる流通の点で、前記内容物の品質保持が不可能なケースが多かった。
食品をはじめ、多くの商品の品質劣化や変質に影響する水蒸気、酸素等のバリア性が求められるが前記ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用樹脂で成形される包装容器の場合、このバリア性が低いために、容器壁部を透過して容器内に侵入する、前記水蒸気、酸素等によって内容物を劣化、変質させることがある。そこで、この課題を解決すべく、インサート成形、バリア樹脂のコーティング等が試みられている。
【０００３】
図５〜図７は、従来のインサートインジェクション法による成形品の説明図である。 インサートインジェクションは、インジェクション成形法において、金型内に別の材料を挿入した後に、金型を閉合し、溶融樹脂を前記金型内に圧入し、前記挿入物と一体化する方法である。
包装容器に利用されるインサートインジェクションの主たる目的は、水蒸気、酸素等の遮断性（バリア性という、以下同じ）を向上させることもあるが、主として成形容器を加飾することである。
例えば、紙あるいは合成紙、フィルム等に絵柄や文字を印刷し、成形工程において射出樹脂が接触する面に、前記射出成形樹脂と同一の素材からなる熱融着層、必要によっては、前記熱融着層と反対の面に接液層または、外面層（加飾層）を設けた積層体とする。次に該積層体を所定のサイズに断裁し又は打ち抜いて、インサートラベルを作成する。
成形工程において、前記インサートラベルを、開状態にある成形用金型に仮着（インサート）し、前記金型を閉状態にして型締め後、溶融樹脂を射出して前記ラベルと射出樹脂とを熱融着し、冷却個化させてから金型を開放して、該成形品Ｐを取り出す。前記インサートラベルは成形表面に密着接合されるので、成形後に別工程で印刷したり、ラベリングをすることなく、成形と同時に、該成形品表面に文字や絵柄を付与できる。
【０００４】
このようにして得られるインサート成形品は、前記ラベルに、バリア性に優れた素材、例えば、バリア性を有するポリビニルアルコールフィルムやポリアクリルニトリルフィルムのようなプラスチックフィルム、アルミ箔、アルミまたはシリカ等を蒸着フィルムから構成されたもの等であれば、成形品として、ラベルのある部分ＢＬのバリア性は向上するけれども、非ラベル部ＮＬが存在するため、容器としては高度なバリア性は期待できない。
【０００５】
又、成形容器の肉厚と略均等の厚さの積層体であって、その内面または／及び表面に射出樹脂と同じ樹脂の層を設け、容器を形成しうる形に打ち抜きをしたブランクＫを作成して、該ブランクを金型内に挿入し、前記ブランクの合わせ部分に溶融樹脂を圧入し、容器を成形する方法がある（図５）。
この場合にも、前記ブランクＫの構成の中に、前記のようなバリア素材を積層すれば、挿入されたブランクの部位ＢＫのバリア性は良いが、ブランク接合部ＮＫは射出樹脂のみとなっていてバリア性に劣るため、容器としては高度なバリア性をもたせることはできない。
従来のインサート成形においては、前述の如く、加飾を目的とするために、インサートラベルまたはインサートブランクの構成素材として紙、合成紙、アルミ箔、蒸着フィルム等を用いることが多かったが、これらの素材が存在すると、得られる容器は不透明となり、外部から内容物を視認できない。さらに、アルミ箔、蒸着フィルム等を含んだラベル又はブランクによるインサート成形品による容器は、電子レンジによる加温ができないため、商品によっては使用できないことがあった。また、充填包装後に行われる検査において金属探知機が使用できない問題もあった。
【０００６】
別の方法として、図７に示すように、バリア性が高く、シート成形（真空あるいは圧空成形）の適性のあるプラスチックシート、または、バリア性の高いプラスチックフィルムを含んだシート成形性のよい積層体等を、予め、所定のインジェクション成形の形に真空成形ＶＭしてから、射出成形の金型に装着し、雄型又は雌型から溶融樹脂Ｒを射出圧入して、前記成形品と一体化する方法がある
しかし、この方法では、浅い形状においてのバリア性付与効果はあるが深い形状では真空成形が難しく、仮に真空できても、その絞り比の大きい大きい部分のバリア性は低下する欠点がある。
【０００７】
また、汎用樹脂により成形した容器の外面または内面に、バリア性のあるコート液を塗工し、容器のバリア性を改良することも試みられているが、大型の塗工装置を別途設備する必要があり、その上、溶媒の乾燥に多くの熱エネルギーを必要とするなど、別工程になるためにコストアップとなり、実用化が難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高度なバリア性を有し、電子レンジによる加温が可能であり、金属探知機も使用でき、内容物が外から視認できる射出成形容器とその製造方法に関する技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
インジェクション成形法により成形される容器であって、可撓性フィルム上の少なくとも片面に、珪素酸化物等の無機酸化物が設けられているフィルムに１種あるいはそれ以上のフィルムを積層してなるバリアシートを一体成形してなるバリア性成形品、および前記バリアシートを射出成形機の成形型に密着して装着し、型締め後コアとなる樹脂を溶融射出して、前記バリアシートに溶融密着してなるバリア性成形品の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるバリア性成形品の構成の断面図と、同断面の一部拡大図、図２は、本発明のバリアフィルムとバリアシートとを説明する断面図、図３は、バリアシートと射出樹脂とが熱融着した時の構成を示す断面図、そして、図４は、本発明のバリア性成形品の製造法を示す図である。
本発明のバリアシートは、容器の内面、外面いずれの面にも接着しうるが、以下の説明においては図面も含め、成形品の内面に接着する例として記載する。
【００１１】
本発明におけるバリアシートＢＳとは、可撓性フィルム１の少なくとも片面に無機酸化物２が設けられているフィルム（バリアフィルムＢＦ）にさらに１種あるいはそれ以上のフィルムを積層してなる複合フィルムである。
本発明において利用できる前記無機酸化物が設けられている前記可撓性フィルムとしては、つぎのようなものが挙げられる。すなわち、
無機酸化物としては、珪素、アルミニウム、マグネシウムの酸化物であり、前記の無機酸化物の膜を物理蒸着法又は化学蒸着法により、基材（フィルム）上に形成する。
【００１２】
本発明において、無機酸化物を設ける基材の可撓性フィルムとしては、ポリエチレン及びエチレン系共重合体、ポリプロピレン及びプロピレン系共重合体等のオレフィン系樹脂ポリ塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体等の塩化ビニリデン系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等の樹脂よりなる単層または多層のフィルムが挙げられる。これらのフィルムは未延伸のもの、あるいは一軸または二軸に延伸したもの、いずれであってもよく、これらのフィルムにさらに塩化ビニリデン系樹脂等他の樹脂をコーティングしたコートフィルム等が挙げられる。
【００１３】
本発明では前記可撓性フィルム上に無機酸化物によるバリア層を設けるが、形成層のバリア性能、加工性等から、前記無機酸化物の中の珪素酸化物が特に本発明の目的に合致することを見いだした。以下、バリア層を珪素酸化物として説明するが、バリア層は、珪素酸化物に限定されない。
珪素酸化物の薄膜を形成してバリア性を付与する技術は、従来から知られている。（特公昭51-48511、特公昭52-3418 ）
一般的に珪素酸化物薄膜とは、SiO 、Si3O4 、Si2O3 、SiO2の混合物でガラス状態になっており組成は SiOx (X=1〜2)の形で表される。
珪素酸化物形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法（物理蒸着法）、あるいは、ＣＶＤ法（化学蒸着法）が挙げられるが、本発明はその方法に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の珪素酸化物形成に適する方法として、前記ＣＶＤ法によるバリア層の形成方法について説明する。
ある気体を一つ或いは数種類、容器の中に入れて高温にすると、気体の種類によって反応が生じ、蒸気圧の低い物質が生成され析出する。これがＣＶＤ法の一般的な原理である。しかし、この方法の欠点は非常な高温を必要とすることである。そのためプラスチック基材には応用できない。そこで熱エネルギーを加えて反応を進行させた代わりに、電磁気的エネルギーを加えて反応を進行させ、薄膜を形成する方法が、プラズマＣＶＤ法である。SiO2膜を形成する方法の一例を以下に示す。
原料にモノシランガスを用いる場合と有機珪素化合物を用いる方法がある。いずれもガス状の原料に酸素、不活性ガスを混合させ、低周波・高周波・マイクロ波・電子サイクロトロン共鳴・直流放電等を用いてプラズマを発生し、真空チャンバー中で基材上に SiO2 膜を形成する。本発明において用いられる前記有機珪素化合物としては、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシロキサン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
いずれの有機珪素化合物も常温・常圧では液体であり、沸点が常温以上である。上記有機珪素化合物の中では特に 1,1,3,3- テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサンが本原料として好ましい。また、上記有機珪素化合物を用いる場合、生成するSiO2膜中に有機物が混入するケースがあるが、本発明の実施に支障を及ぼすものではない。
本発明において用いられる珪素酸化物層の厚さは10〜3000Åの範囲であり、好ましくは100 〜2000Åである。
【００１５】
以上の如くにして得られた珪素酸化物を設けたフィルム（バリアフィルム）を本発明のインサートシート（バリアシート）としての適性を付与させるために、他の素材と積層するが、その目的は、射出成形機の金型にインサートし、金型に仮着させる際の作業性を向上させるための剛性の付与、カール防止であり、溶融樹脂との熱融着可能な層を設けることにある。
バリアフィルムＢＦに各種の素材フィルムを積層してバリアシートＢＳを作成する。ラミネート方法は特に限定しない。すなわち、ドライラミネート、ホットメルトラミネーション、あるいは、サーマルラミネーション等である。
例えば、バリアトシートの構成を例示すれば、
PET/ SiO2膜PET/CPP
ON/SiO2膜PET/LDPE
LDPE/ON/ SiO2膜PET/LDPE
などの構成を挙げることができる。
｛略号は、PET:ポリエステルフィルム、SiO2膜PET:シリカ蒸着PET 、CPP:キャ
ストポリプロピレン｝
以上のようにして積層したバリアシートを射出成形により射出樹脂（コア樹脂）と一体化させるが、成形品の所定の面（内面または外面）の全面を被覆する形状に打ち抜き、成形工程に供する。
射出樹脂の種類、内容物の性質と保存期間などを考慮して、バリアシートの材質構成を設計してバリア成形品と一体化するが、一体化した容器の例を図３(i) 〜(iii) に示す。
【００１６】
図４は、本発明のバリア性成形品のインサートから射出および取り出しまでの工程を説明した図である。
本発明に用いる成形機としては一般的なタイプの成形機を用いることができるけれども、インサート装置を装備した成形機であれば、高能率にして、安定したバリア成形品を生産することができる。
前記打ち抜きしたバリアシートを開状態の金型にインサートし、仮着させる。
前述のように、前記バリアシートのいずれかの面に、コア樹脂と熱融着性のある層（以下、熱融着層という）が設けられているが、金型にバリアシートを仮着する際に、コア樹脂の射出口（以下、ゲートという）のサイドに前記熱融着層があるようにする。
次に、金型を閉合し、型締めして、溶融樹脂を金型内に射出圧入すると、溶融樹脂の熱により、バリアシートの熱融着層と溶融樹脂とが熱融着し一体化する。
バリアシートを容器外面にするか、容器の内面にするかいずれも可能であるが、容器内面にバリアシートを容器内面に接合する場合には、コア樹脂は雌型サイドから射出し、逆にバリアシートを容器の外面に接合する場合には、コア樹脂は雄型サイドから射出する。
バリアシートを容器の内面に一体化するケース（図４）では、積層され、所定の形に打ち抜かれたインサートシートを雄型に仮着させてから型を閉じて、雌型に設けたノズルから溶融樹脂を射出圧入し、冷却固化した後、型を開いて、目的のバリア性成形品を取り出す。
【００１７】
本発明におけるインサートシートのプリフォームは行わない。プリフォームすることにより、無機酸化物層のバリア性が低下する為である。そのため、成形の形状によっては、容器の側壁の部分にシワが発生する可能性はある。
【００１８】
次に、バリアシートを射出成形用の成形部にインサートし、金型に仮着させて、バリア成形品として取り出すまでの成形サイクルについて説明図する。
開状態にある金型の中にバリアシートＢＳをインサート(i) して、金型ＭＭに仮着する(ii)、型を閉合させながら、前記バリアシートを雄雌型に絞り込んでいく(iii) 、充分に型締めした後、溶融樹脂射出ゲートＧから、溶融樹脂３を高圧にして、成形部に圧入する(iv)、成形部を開放(v) し、製品Ｐを取り出す(vi)、次のバリアシートのインサート工程にもどる。
【００１９】
以上説明したように、本発明によって得られるバリア性成形品Ｐはアルミ等金属箔を含まないインサート材料によりバリア性を付与された成形容器であり、電子レンジによる加熱にも使用できる機能を有する。無機酸化物は透明な層となるので、内容物を外から視認することができる。
このような、特徴により、本発明によるバリア性成形品に充填する内容物も広い用途となった。例えば、ジャムカップ、プリン容器、芳香剤容器、清酒、醤油、ワインカップ等の包装用として、用いることができる。
また、使用後に廃棄物となった場合に、アルミやアルミ蒸着フィルム等を含まないため焼却残渣を発生しない、環境対応型の成形容器といえる。
【００２０】
【実施例】
可撓性フィルムとしては、ポリエステルフィルム12μｍを用い、無機酸化物は、SiO2をＣＶＤ法により蒸着し、前記ポリエステルフィルムの片面に生成し、バリアフィルムとした。次いで、前記バリアフィルムのSiO2膜面にドライラミート法により、CPP 30μｍを積層した積層体を作成した。
図１に示す形の成形用金型を用い、本発明による成形を行ったが、前記積層体を、成形品に適応した形に打ち抜きバリアシートとした後、成形用金型の雄型に前記バリアシートのPET 面が接するように仮着させ、次に雌型と閉合し、雌型サイドに設けられた射出用ゲートＧから溶融樹脂を圧入して前記バリアシートと一体化し、冷却固化した後、型を開放して成形品を取り出した。
実施例に用いた容器の形状等は次の通りである。
容器の形状 100mmφ、深さ 100mmの、側壁傾斜 5°の丸カップ。
容器肉厚 1.0 mm.
樹脂の種類 ポリプロピレン。
得られたバリア性成形品の側壁の断面構成は、
PET 12/SiO2膜 (※) /CPP30 //PP 樹脂 (射出樹脂)
となる｛数字は、各層の厚さをμｍで示す、ただしSiO2膜の厚さは 300Å、また、各材質の間の/ はバリアシートを積層するドライラミネートを、//は射出成形による熱融着を示す｝。
酸素及び水蒸気の透過度の試験：規格と試験方法器具等
水蒸気透過度は、JIS K7129 、酸素透過度は、JIS K7126 に準拠し、使用した試験機は、
水蒸気透過度 : MOCON社 PERMARRAN TWIN
酸素透過度 : MOCON社 OXYTRAN 2/20
比較例として、実施例において用いた成形用金型により、インサートなしの、通常の方法による成形を行い、PP単体の成形品 (バリア無し) を得て、比較品とした。
それぞれの成形品のバリア性能の測定結果は、表１の通りであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によるバリア性成形品は高温高湿下でもハイバリアを有し、焼却時に有毒ガスあるいは焼却の残渣等を発生せず、金属探知機が使用でき、透明樹脂を用いれば内容物を透視することができる。
インジェクション容器でありながら、バリア性を有した剛性のある容器として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバリア成形品の実施例を示す断面図。
【図２】バリアフィルム、バリアシートの具体的な材質構成を示す断面図。
【図３】成形品におけるバリアシートと射出樹脂との層構成例を示す断面図。
【図４】バリア成形品の成形サイクルの説明図。
【図５】〜
【図７】従来のインサート成形の説明図。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ バリアフィルムの基材フィルム
２，１２，２２，３２ 無機酸化物層
３，１３，２３，３３ 射出樹脂層
４，１４，２４，３４ バリアシートの熱融着層
５，１５，２５，３５ バリアシートの接液層（または外面層）
Ｐ バリア成形品
ＢＦ バリアフィルム
ＢＳ バリアシート
Ｌ インサートラベル
ＢＬ ラベル部
ＮＬ 非ラベル部
Ｋ インサートブランク
ＢＫ ブランク部
ＮＫ 非ブランク部
Ｒ 射出樹脂
ＭＭ 射出成形金型（雄型）
ＭＷ 射出成形金型（雌型）
Ｇ 溶融樹脂の射出口（ゲート）
Claims (2)
- インジェクション成形法により成形される容器であって、ポリエステルフィルムの上の少なくとも片面に、有機珪素化合物と酸素と不活性ガスとを混合させ、低周波・高周波・マイクロ波・電子サイクロトロン共鳴・直流放電を用いてプラズマを発生させ、真空チャンバ−中で、有機物が混入している珪素酸化物薄膜を形成したバリアフィルムからなり、更に、該バリアフィルムを構成する珪素酸化物薄膜の面に、コアとなる樹脂と熱融着性のあるキャストポリプロピレン層を積層したバリアシ−トをインサ−ト成形して一体成形してなるバリア性成形品。
- ポリエステルフィルムの上の少なくとも片面に、有機珪素化合物と酸素と不活性ガスとを混合させ、低周波・高周波・マイクロ波・電子サイクロトロン共鳴・直流放電を用いてプラズマを発生させ、真空チャンバ−中で、有機物が混入している珪素酸化物薄膜を形成したバリアフィルムからなり、更に、該バリアフィルムを構成する珪素酸化物薄膜の面に、コアとなる樹脂と熱融着性のあるキャストポリプロピレン層を積層したバリアシ−トを射出成形機の成形型に密着して装着し、型締め後コアとなるポリプロピレン樹脂を溶融射出して、前記バリアシ−トに溶融密着して、インサ−ト成形してなるバリア性成形品の製造方法。
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