JP3864994B2 - Coating film - Google Patents

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に蒸着、スパッタリング等の気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成され、産業資材をはじめ医薬品、食品分野等の包装材料等に広く利用される被覆フィルムに係り、特に、成膜される被覆層と基材との接着性の改善が図れ、かつ、酸素、水蒸気、アロマー(香料等のにおい成分)等のガス遮断性を長期に亘って維持できる被覆フィルムの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アルミ箔に代わるガス遮断性フィルムとして、近年、高分子フィルムから成る基材上にアルミニウム等の金属薄膜を成膜して構成された被覆フィルムが包装材料として利用されている。また、最近ではアルミニウム等の金属薄膜に代わって酸化ケイ素や酸化アルミニウム等金属酸化物の薄膜を成膜した被覆フィルムが実用化されている。そして、これ等金属酸化物の薄膜を成膜した被覆フィルムは上記金属薄膜の被覆フィルムにはない透明性と易焼却性を有しているため、今日の世界的な環境問題からその開発が注目されている。
【0003】
ところで、これ等の被覆フィルムは、従来、真空蒸着やスパッタリング法等の気相成長法により製造されている。しかし、上記金属若しくは金属酸化物から成る被覆層を成膜する際、適度な運動エネルギーを有する金属若しくは金属酸化物粒子が高分子フィルムから成る基材表面に衝突し、この衝突に起因して基材を構成する高分子フィルムからフィルム内部に保有されている低分子ガスが放出されたり、上記基材表面が高温に晒され軟化、溶融してその平滑性が損なわれ易いため、成膜された被覆層にピンホールやクラック等が生じたり、基材と被覆層との接着強度を充分に出せない問題があった。特に、被覆層が金属酸化物で構成される場合、金属に較べて金属酸化物はその融点が高いことから成膜時の加熱方式に電子ビーム方式が採られているため上記問題は顕著であった。このため、得られた被覆フィルムのガス遮断性が不十分で、かつ、上記基材と被覆層が経時的に剥離する等その改善の余地を有していた。
【0004】
そこで、この様な問題を解決するため、基材を構成する高分子フィルム成分に特定の共重合成分をブレンドして被覆層との接着性改善を図ったり(特公昭55−232号公報等参照)、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等により基材表面を物理的に改質して接着性を改善したり(特開昭57−87357号公報等参照)、あるいは、ゼラチン、カゼイン、セルロースやセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル等水に溶解する水性樹脂あるいはアクリルエマルジョンで代表される各種エマルジョンを用いて基材上にコーティング層を形成しこのコーティング層の作用により基材表面の熱的負荷の軽減を図ってガス遮断性を向上させる(特公昭59−51427号公報、特公昭54−16557号公報等参照)等の方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特定の共重合成分をブレンドする方法においては、被覆層との接着性は向上するもののフィルム基材の機械的強度、耐熱性等が低下し易く、特に被覆層が金属酸化物で構成される被覆フィルムにおいては成膜時の熱的負荷にフィルム基材が耐えられなくなってそのガス遮断性が大きく低下する問題があった。
【0006】
また、基材表面を物理的に改質する方法においてはその接着性の改善が不十分であり、かつ、基材と被覆層の界面にクラックが入り易くそのガス遮断性に依然として問題を有している。
【0007】
他方、基材表面にコーティング層を設ける方法においては、確かに成膜時の熱的負荷が改善されてそのガス遮断性の向上は確認されるが、その反面、高分子フィルムにより構成される疎水性基材と水性樹脂あるいは各種エマルジョンで構成されるコーティング層との化学的親和性に難があるため、基材からコーティング層が経時的に剥離し易い等の問題を有していた。
【0008】
本発明はこの様な問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、成膜される被覆層と基材との接着性の改善が図れ、かつ、酸素、水蒸気等のガス遮断性を長期に亘って維持できる被覆フィルムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この様な技術的背景の下、本発明者は上記コーティング層を構成する材料として高分子フィルムと親和性を有する疎水性材料の適用を試みた。すなわち、高分子フィルムとの密着性に着目した上記コーティング材料としてポリオレフィン系の樹脂等を選定し上述の被覆フィルムを試作した。しかし、この被覆フィルムにおいては、被覆層と基材との耐剥離性は予期した通り大幅に改善されたが、成膜時の熱的負荷によりコーティング層表面が軟化、溶融してしまい、これに起因して成膜された被覆層にピンホール等が形成され易くそのガス遮断性に問題があることが確認された。他方、成膜時における熱的負荷に着目した上記コーティング材料として熱硬化型樹脂等の耐熱性を有する疎水性材料を選定し同様の被覆フィルムを試作した。しかし、この様な材料でコーティング層を構成した場合、上述した水性樹脂あるいは各種エマルジョン等でコーティング層が構成されているものと同様に基材との接着性に依然として問題があり、ガス遮断性は改善されるものの耐剥離性は未だ不十分であることが判明した。そこで、高分子フィルムとの密着性に優れしかも成膜時における熱的負荷に耐えられるコーティング材料を発見するため鋭意努力したが結果的に見出だせなかった。そして、この様な技術的検討を経た後、上記コーティング層を材料の異なる2種類の層で構成した場合、被覆フィルムのガス遮断性と耐剥離性能が飛躍的に改善されることを見出すに至った。本発明はこの様な技術的検討を経て完成されたものである。
【0010】
すなわち、本願発明に係る被覆フィルムは、高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられていることを前提としている。
【0011】
そして、この発明に係る被覆フィルムにおいては、金属若しくは金属酸化物から成る被覆層が成膜される側に耐熱性材料により構成された第二コーティング層を備えているため、上記被覆層の成膜時に第二コーティング層表面が高温に晒されても第二コーティング層の軟化、溶融が起こり難く、しかもこの下側に位置する第一コーティング層や高分子フィルムから成る基材が軟化、溶融しても第二コーティング層の平滑性は保持される。従って、この第二コーティング層上にピンホールやクラック等の無い膜特性良好な被覆層を形成できるためそのガス遮断性を大幅に改善することが可能となる。
【0012】
一方、耐熱性材料により構成される第二コーティング層は、第一コーティング層を介して基材に接着されているため基材から第二コーティング層が剥がれ難く、しかも、第二コーティング層は、ガラス転移温度T g2 が40℃以上の後述する樹脂材料群、熱硬化型樹脂、無機高分子から成る材料により構成されているため第二コーティング層からの上記被覆層の剥離も起こり難い。従って、基材からの第二コーティング層並びに被覆層の経時的な剥離現象を防止できるためその耐剥離性能も大幅に改善することが可能となる。
【0013】
この様な技術的手段において上記基材を構成する高分子フィルムとしては、寸法安定性、耐熱性並びに機械的強度等に優れた材料が好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン;エチレン−ビニルアルコール共重合体;ポリスチレン;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−ナフタレート等のポリエステル;ナイロン−6、ナイロン−11、芳香族ポリアミド;ポリカーボネート;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン;ポリイミド等のフィルムあるいは上記ポリマーを構成するモノマーを含む共重合体から成るフィルム等が挙げられるが、当然のことながらこれ等フィルムに限定されることはない。更に、これ等の高分子フィルムは、強度、寸法安定性、耐熱性等の観点から縦横方向に延伸されたフィルムの適用が好ましい。また、これ等高分子フィルムについては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、過疎剤、滑剤、着色剤等の公知の添加剤が配合されていてもよい。また、高分子フィルムから成る基材の厚さ寸法については特に制限はないが、強度の点から厚さ3μm〜400μmのフィルムが使用される。尚、後述するように気相成膜加工性、更には二次加工としての印刷、ラミネート加工をする際のハンドリングの観点から、より好ましくは厚さ6μm〜200μmの範囲が望ましい。
【0014】
次に、上記基材上に設けられる第一コーティング層を構成する材料としてはガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある以下の樹脂材料で構成されることを要し、上記要件を満たすポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選ばれる。
【0015】
他方、第一コーティング層上に設けられる第二コーティング層を構成する材料としては、耐熱性を具備する、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルイソブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアクリルクロロアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリシアノエチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ビスフェノールAカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリブチレート及びこれ等の誘導体から選ばれたガラス転移温度Tg2が40℃以上、好ましくは70℃〜80℃以上の樹脂材料が適用される。
【0016】
尚、これ等樹脂系で第一コーティング層と第二コーティング層を構成する際、第一コーティング層を構成する材料のガラス転移温度をTg1、第二コーティング層を構成する耐熱性材料のガラス転移温度をTg2とした場合、Tg1 < Tg2 、かつ、Tg2 ≧ 40℃ の条件を満たすようにそれぞれの材料を選択することが望ましい。この様な条件を具備した材料にて第一コーティング層と第二コーティング層を構成した場合、第二コーティング層のガラス転移温度が40℃以上でかつ第一コーティング層のガラス転移温度よりも高いため、被覆層の成膜時に第二コーティング層表面が高温に晒されても第二コーティング層はガラス状態を保ってその軟化、溶融が起こり難いと共に、第一コーティング層については軟化、溶融が起こって第二コーティング層と基材との接着強度を充分に保ち、これ等の作用により耐剥離性能とガス遮断性に優れた被覆フィルムを得ることができる。
【0017】
また、上記樹脂系の材料以外にも、尿素とホルムアルデヒドの付加縮合反応物であるポリユリア(ユリア樹脂)類や、フェノール類とアルデヒド類の付加縮合反応物であるフェノール樹脂類等の公知の熱硬化型樹脂を用いて第二コーティング層を構成してもよい。
【0018】
更に、主鎖にSi−Nを、側鎖に水素又はアルキル基を有する構造(SiHlmn で代表されるポリシラザンの前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を含有する塗布液を加熱若しくは低温プラズマ処理し、上記ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を硬化・重合させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子、あるいはH3Si(NHSiH2nNHSiH3で示されるケイ素化合物又はその誘導体を含有する塗布液を加熱・乾燥させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子等についても第二コーティング層の構成材料として適用可能である。また、上記酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子を加熱・酸化処理して酸化ケイ素に転化させ、この酸化ケイ素により上記第二コーティング層を構成してもよい。この場合、酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子に較べて化学的安定性が増すためガス遮断性がより長期に亘って劣化し難い利点を有する。尚、第二コーティング層を構成する具体的なポリシラザンとしては、(SiHlmn [但し、l=1〜3,m=0.1,n=600〜2100である]で示されるポリシラザンが例示される。
【0019】
また、上記ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体や、上記H3Si(NHSiH2nNHSiH3で示されるケイ素化合物又はその誘導体を溶解若しくは分散させる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、テトラヒドロキシフラン、塩化メチレン、四塩化炭素等から選ばれた単一成分あるいは混合溶媒が適用される。
【0020】
次に、これ等コーティング層の厚み寸法については、第一コーティング層の厚みをM1 、第二コーティング層の厚みをM2 とした場合、以下の条件を具備するように設定することが望ましい。
【0021】
50nm ≦ M1 ≦ 2000nm ,M2 ≦ 1000nm
すなわち、第一コーティング層については、高分子フィルムから成る基材や第二コーティング層を構成する材料に応じて50nm ≦ M1 ≦ 2000nmの範囲で適宜設定可能である。但し、第一コーティング層の厚みM1 が2000nmを越えた場合、被覆層の成膜時に受ける熱的付加の影響で瞬間的に第一コーティング層が軟化し、この軟化に伴い第一コーティング層上に形成されている第二コーティング層の変形、伸縮等に起因して被覆層に物理的なストレスが加わり易いため、成膜された被覆層にクラック等が発生することがある。また、第一コーティング層の厚みM1 が50nm未満の場合、この上に形成される第二コーティング層との接着不良を起こすことがある。
【0022】
他方、上記第二コーティング層については、M2 ≦ 1000nmの条件を満たす範囲で薄ければ薄い程好ましい。尚、第二コーティング層の厚みM2 が1000nmを越えた場合、コーティング層の可撓性が損なわれて第二コーティング層にクラックや割れが生じ易く、これに起因して被覆層にクラック等が発生してしまうことがある。
【0023】
また、第一コーティング層と第二コーティング層の厚みの大小関係は第二コーティング層の厚みM2 が薄ければ薄い程よいことから、M1 ≧M2 に設定することが好ましく、また、第一コーティング層と第二コーティング層との総厚みについては、100nm〜3000nm、好ましくは500nm〜1000nmの範囲に設定される。
【0024】
尚、これ等第一コーティング層と第二コーティング層の形成方法については、上述した樹脂やポリシラザン前駆体等が含まれる塗布液を基材上や第一コーティング層上にグラビアコート、ロールコート、エアーナイフコート、ブレードコート等の公知のコーティング手段を用いて行うことができる。以下、二軸延伸されたポリエステルフィルムから成る基材を用いた場合を例に挙げて説明すると、配向結晶が完了する前のポリエステルフィルムの少なくとも片面に第一コーティング層の塗布液を塗工し、縦、横方向に上記ポリエステルフィルムを延伸させた後、熱固定処理が施されたポリエステルフィルムの第一コーティング層上に第二コーティング層の塗布液を塗工して形成したり、配向結晶が完了する前のポリエステルフィルムの少なくとも片面に第一コーティング層の塗布液と第二コーティング層の塗布液を順次塗工し、次いで、縦横延伸処理と熱固定処理を施して各コーティング層を形成することができる。
【0025】
そして、請求項1〜6に係る発明は、上述した樹脂系材料で第一コーティング層と第二コーティング層を構成する際の選定条件を特定した発明並びに第二コーティング層を構成する材料の種類について特定した発明に関する。
【0026】
すなわち、請求項1に係る発明は、
高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムを前提とし、
上記第二コーティング層を構成する耐熱性材料のガラス転移温度をTg2とした場合、
g1 < Tg2 、かつ、Tg2 ≧ 40℃
の条件を満たす材料により上記第一コーティング層と第二コーティング層が構成されていると共に、上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、第二コーティング層を構成する耐熱性材料が、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルイソブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアクリルクロロアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリシアノエチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ビスフェノールAカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリブチレート及びこれ等の誘導体から選択されていることを特徴とする。
【0027】
また、請求項2に係る発明は、
高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムを前提とし、
上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、上記第二コーティング層が、熱硬化型樹脂により構成されていることを特徴とし、
請求項3に係る発明は、
高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムを前提とし、
上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、上記第二コーティング層が、無機高分子により構成されていることを特徴とするものである。
【0028】
更に、請求項に係る発明は、
請求項記載の発明に係る被覆フィルムを前提とし、
ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を含有する塗布液を加熱若しくは低温プラズマ処理し上記ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を硬化・重合させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とし、
請求項に係る発明は、
3Si(NHSiH2nNHSiH3で示されるケイ素化合物又はその誘導体を含有する塗布液を加熱・乾燥させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とする。
【0029】
また、請求項に係る発明は、
請求項4〜のいずれかに記載の発明に係る被覆フィルムを前提とし、
上記酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子の加熱・酸化処理により形成された酸化ケイ素により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とするものである。
【0030】
尚、上記第二コーティング層上に設ける金属若しくは金属化合物から成る被覆層の形成手段としては、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の物理的気相成長法や、プラズマCVD法等の化学的気相成長法等周知の成膜手段が適用できる。
【0031】
また、上記被覆層を構成する金属としては、ケイ素、アルミニウム、錫、亜鉛、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、ニッケル、コバルト、鉄、鉛、銅等が例示され、又、上記被覆層を構成する金属酸化物としてはこれ等金属の酸化物が例示される。更に、上記被覆層については単一材料から成る被膜あるいは複数の混合材料から成る被膜でこれを構成してもよいし、場合によっては金属薄膜と金属酸化物の薄膜を組合わせた多層膜構造としてもよい。
【0032】
また、上記被覆層の膜厚については、通常、5nm〜1000nmに設定される。尚、被覆フィルムにガス遮断性を充分に付与するためには5nm〜50nmに設定することが好ましい。5nm未満であると被覆層の構造が不均一になりそのガス遮断性が不十分となり、他方、50nmを越えると被覆層を構成する材料の種類によっては被膜にクラックが多く発生し基材と被覆層との密着性が低下してしまうからである。
【0033】
【作用】
請求項1〜記載の発明に係る被覆フィルムによれば、
金属若しくは金属酸化物から成る被覆層が成膜される側に耐熱性材料により構成された第二コーティング層を備えているため、上記被覆層の成膜時に第二コーティング層表面が高温に晒されても第二コーティング層の軟化、溶融が起こり難く、しかもこの下側に位置する第一コーティング層や高分子フィルムから成る基材が軟化、溶融しても第二コーティング層の平滑性は保持される。従って、この第二コーティング層上にピンホールやクラック等の無い膜特性良好な被覆層を形成できるためそのガス遮断性を大幅に改善することが可能となる。
【0034】
また、耐熱性材料により構成される第二コーティング層は、第一コーティング層を介して基材に接着されているため基材から第二コーティング層が剥がれ難く、しかも、第二コーティング層は、ガラス転移温度T g2 が40℃以上の前述した樹脂材料群、熱硬化型樹脂、無機高分子から成る材料により構成されているため第二コーティング層からの上記被覆層の剥離も起こり難い。従って、基材からの第二コーティング層並びに被覆層の経時的な剥離現象を防止できるためその耐剥離性能も大幅に改善することが可能となる。
【0035】
【実施例】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【0036】
[実施例1]
基材10として厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、かつそれぞれポリウレタン(Tg1:−15℃)とポリエステル(Tg2:65℃)から成るコーティング材料をロールコート法により塗布して乾燥後の厚さが各々100nmの第一コーティング層11と第二コーティング層12を形成した後、この第二コーティング層12上に真空蒸着法にて厚さ40nmの酸化ケイ素(SiOX ,x:1〜2)から成る被覆層(蒸着膜)13を成膜して被覆フィルム1を得た(図1参照)。
【0037】
次に、この被覆フィルム1と未延伸ポリプロピレンフィルムを二液硬化型ポリウレタン系接着剤を介しドライラミネート法により積層して積層材を得た後、この積層材を用いてヒートシールにより袋を作成した。
【0038】
そして、この袋内に内容物として水道水を充填し、室温(25℃)と40℃下の環境に放置して袋の酸素透過度(ガス遮断性)、水蒸気透過度(ガス遮断性)、及び、密着強度(密着性すなわち耐剥離性)の時間変化を測定した。この結果を以下の表2に示す。
【0039】
尚、各々の測定は以下の試験方式にしたがって行われている。
【0040】
(1)酸素透過度試験
JISK7126の等圧法による酸素ガスの透過度を測定した。
【0041】
測定器 :MOCON OXTRAN 50/100 (ModernControll)
測定条件:27℃−100%RH
尚、表2では数値のみ表示されているがその単位は(cc/m2/day/atm)である。
【0042】
(2)水蒸気透過度試験
JISK7129 B法(赤外センサー法)を採用した。
【0043】
測定装置:MOCON PERMATRAN W6
尚、表2では数値のみ表示されているがその単位は(cc/m2/day/atm)である。
【0044】
(3)密着強度試験
成膜された被覆層(蒸着膜)とポリエステルフィルムとの密着性を調べるため、JISK7127に基づいてピール強度をテンシロン試験機で測定し、被覆層(蒸着膜)がポリエステルフィルムにどの程度残存しているかを蛍光X線法による一定面積当たりの信号強度として検出し、予め測定した強度値と比較し以下のようなランク付けを行って評価した。
【0045】
評価基準
ランク1:被覆層(蒸着膜)がまったく残っていない。
【0046】
ランク2:被覆層(蒸着膜)が40%未満残っている。
【0047】
ランク3:被覆層(蒸着膜)が40%以上80%未満残っている。
【0048】
ランク4:被覆層(蒸着膜)が80%以上100%未満残っている。
【0049】
ランク5:被覆層(蒸着膜)が100%残っている。
【0050】
[実施例2]
第一コーティング層と第二コーティング層を構成する材料として表1に示されたものを適用し(各コーティング層の乾燥後の厚さも表1参照)た点を除き実施例1と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0051】
この結果を表2に示す。
【0052】
[実施例3]
第一コーティング層と第二コーティング層を構成する材料として表1に示されたものを適用し(各コーティング層の乾燥後の厚さも表1参照)た点を除き実施例1と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0053】
この結果を表2に示す。
【0054】
[実施例4]
被覆層(蒸着膜)の構成材料としてアルミニウムを適用し50nmの蒸着膜を成膜した点を除き実施例1と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0055】
この結果を表2に示す。
【0056】
[実施例5]
被覆層(蒸着膜)の構成材料として酸化アルミニウム(AlOX ,x:1〜1.5)を適用し30nmの蒸着膜を成膜した点を除き実施例1と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0057】
この結果を表2に示す。
【0058】
[実施例6]
平均粒径が0.4μmの二酸化ケイ素を650ppm含有する極限粘度0.62のポリエチレンテレフタレートを、285℃〜300℃の条件で溶融押出し法にて製膜し、15℃の冷却ロールで抱きながら冷却して厚さ120μmの未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを85℃に加熱された周速の異なる一対のロール間で縦方向に3.5倍延伸し、かつ、このフィルム上に以下に示す第一コーティング材料と第二コーティング材料をロールコート方式により順次塗布し、90℃の熱風で乾燥させ、次いでテンターで98℃の条件で横方向に3.5倍延伸させ、更に210℃〜220℃で熱固定処理を施してフィルム厚12μm、第一コーティング層の厚さ50nm、第二コーティング層の厚さ50nmの二軸延伸ポリエステルフィルムから成る基材フィルムを得た。
(第一コーティング材料)
ポリウレタン樹脂(Tg1:−15℃)を含む水/イソプロピルアルコール溶液(固形分:15重量%)
(第二コーティング材料)
ポリシラザン前駆体(東燃社製 商品名TSX−448,20重量% キシレン/トルエン混合液)
次に、この基材フィルムの第二コーティング層上に膜厚50nmの酸化マグネシウム(MgOX ,x:1〜1.5)から成る被覆層(蒸着膜)を成膜して被覆フィルムを得た後、実施例1と同様の測定を行った。
【0059】
この結果を表2に示す。
【0060】
[実施例7]
第一コーティング層と第二コーティング層を構成する材料として表1に示されたものを適用し(各コーティング層の乾燥後の厚さも表1参照)し、かつ、被覆層(蒸着膜)の構成材料として酸化スズ(SnOX ,x:1〜2)を適用し30nmの蒸着膜を成膜した点を除き実施例6と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0061】
この結果を表2に示す。
【0062】
[比較例1]
第一コーティング層を形成していない点を除き実施例1と同様の方法により被覆フィルムを作成し、同様の測定を行った。
【0063】
この結果を表2に示す。
【0066】
【表1】

Figure 0003864994
【0067】
【表2】
Figure 0003864994
【0068】
『確認』
表2のデータから、各実施例については時間が経過しても初期の酸素透過度、水蒸気透過度並びに密着強度を維持していることが確認できる。
【0069】
これに対し、比較例1においては基材と被覆層との密着強度が充分でなくその耐剥離性能に劣ることが確認された。
【0071】
【発明の効果】
請求項1〜の発明によれば、
金属若しくは金属酸化物から成る被覆層が成膜される側に耐熱性材料により構成された第二コーティング層を備えているため、上記被覆層の成膜時に第二コーティング層表面が高温に晒されても第二コーティング層の軟化、溶融が起こり難く、しかもこの下側に位置する第一コーティング層や高分子フィルムから成る基材が軟化、溶融しても第二コーティング層の平滑性は保持される。
【0072】
従って、第二コーティング層上にピンホールやクラック等の無い膜特性良好な被覆層を形成できるためそのガス遮断性を大幅に改善できる効果を有する。
【0073】
また、耐熱性材料により構成される第二コーティング層は、第一コーティング層を介して基材に接着されているため基材から第二コーティング層が剥がれ難く、しかも、第二コーティング層は、ガラス転移温度T g2 が40℃以上の前述した樹脂材料群、熱硬化型樹脂、無機高分子から成る材料により構成されているため第二コーティング層からの上記被覆層の剥離も起こり難い。
【0074】
従って、基材からの第二コーティング層並びに被覆層の経時的な剥離現象を防止できるためその耐剥離性能も大幅に改善できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係る被覆フィルムの断面図。
【符号の説明】
1 被覆フィルム
10 基材
11 第一コーティング層
12 第二コーティング層
13 被覆層[0001]
[Industrial application fields]
The present invention comprises a base material made of a polymer film and a coating layer made of metal or metal oxide formed by vapor deposition such as vapor deposition and sputtering on at least one surface of the base material. In particular, coating films widely used for packaging materials in the fields of pharmaceuticals, foods, etc., in particular, can improve the adhesion between the coating layer to be formed and the substrate, and oxygen, water vapor, aroma (fragrance) The present invention relates to an improvement of a coating film that can maintain a gas barrier property such as an odor component).
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a gas barrier film replacing an aluminum foil, a covering film formed by forming a metal thin film such as aluminum on a base material made of a polymer film has been used as a packaging material. Recently, a coated film in which a metal oxide thin film such as silicon oxide or aluminum oxide is formed in place of a metal thin film such as aluminum has been put into practical use. And these coated films with metal oxide thin films have transparency and easy incineration that the metal thin film does not have, so their development is attracting attention from today's global environmental problems. Has been.
[0003]
By the way, these coating films are conventionally manufactured by vapor phase growth methods such as vacuum deposition and sputtering. However, when the coating layer made of the metal or metal oxide is formed, the metal or metal oxide particles having an appropriate kinetic energy collide with the surface of the base material made of the polymer film. The low molecular gas contained in the film is released from the polymer film constituting the material, or the surface of the base material is exposed to a high temperature to be softened and melted, so that the smoothness of the film is easily lost. There existed a problem that a pinhole, a crack, etc. arise in a coating layer, or adhesive strength of a base material and a coating layer cannot fully be taken out. In particular, when the coating layer is made of a metal oxide, the melting point of the metal oxide is higher than that of the metal, so the above problem is significant because the electron beam method is used as the heating method during film formation. It was. For this reason, the gas barrier property of the obtained coating film was inadequate, and there was room for improvement such as peeling of the substrate and the coating layer over time.
[0004]
Therefore, in order to solve such a problem, a specific copolymer component is blended with the polymer film component constituting the substrate to improve the adhesion with the coating layer (see Japanese Patent Publication No. 55-232). ), Improving the adhesion by physically modifying the substrate surface by corona treatment, plasma treatment, flame treatment, etc. (see JP-A-57-87357, etc.), or gelatin, casein, cellulose, Cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether and other water-soluble resins that dissolve in water or various emulsions represented by acrylic emulsions are used to form a coating layer on the substrate. To improve gas barrier properties (see Japanese Examined Patent Publication Nos. 59-51427, 54-16557, etc.) Methods have been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of blending a specific copolymer component, although the adhesion to the coating layer is improved, the mechanical strength and heat resistance of the film base material are likely to be lowered, and the coating layer is particularly composed of a metal oxide. In the coated film, the film base material cannot withstand the thermal load at the time of film formation, and there is a problem that its gas barrier property is greatly lowered.
[0006]
In addition, in the method of physically modifying the substrate surface, the improvement of the adhesion is insufficient, and cracks are likely to occur at the interface between the substrate and the coating layer, and there is still a problem in the gas barrier property. ing.
[0007]
On the other hand, in the method of providing a coating layer on the surface of the substrate, the thermal load during film formation is certainly improved and its gas barrier property is improved, but on the other hand, it is hydrophobic with a polymer film. Since the chemical affinity between the conductive substrate and the coating layer composed of an aqueous resin or various emulsions is difficult, there is a problem that the coating layer is easily peeled off from the substrate over time.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such problems, and the problem is that the adhesion between the coating layer to be formed and the substrate can be improved, and a gas such as oxygen or water vapor can be used. An object of the present invention is to provide a coating film capable of maintaining the barrier property over a long period of time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Under such a technical background, the present inventor tried to apply a hydrophobic material having an affinity for a polymer film as a material constituting the coating layer. That is, a polyolefin-based resin or the like was selected as the coating material focusing on the adhesion to the polymer film, and the above-described coated film was prototyped. However, in this coating film, the peel resistance between the coating layer and the substrate was greatly improved as expected, but the coating layer surface was softened and melted due to the thermal load during film formation. As a result, it was confirmed that pinholes and the like were easily formed in the coating layer formed, and that there was a problem in the gas barrier property. On the other hand, a hydrophobic material having heat resistance such as a thermosetting resin was selected as the coating material focusing on the thermal load at the time of film formation, and a similar coating film was produced as a prototype. However, when the coating layer is composed of such a material, there is still a problem in adhesion to the base material as in the case where the coating layer is composed of the above-mentioned aqueous resin or various emulsions, and the gas barrier property is Although improved, it has been found that the peel resistance is still insufficient. In order to find a coating material that has excellent adhesion to the polymer film and can withstand the thermal load during the film formation, no effort was made to find a coating material. And after passing through such a technical examination, when the said coating layer was comprised with two types of layers from which material differs, it came to discover that the gas barrier property and peeling-proof performance of a coating film are improved dramatically. It was. The present invention has been completed through such technical studies.
[0010]
  That is, the coating film according to the present invention is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or metal oxide formed on at least one surface of the base material by a vapor phase growth method. The glass transition temperature T between the substrate and the coating layerg1Is in the range of −70 ° C. to −15 ° C.Composed of materialIt is assumed that the first coating layer and the second coating layer composed of a heat-resistant material are provided in order from the base material side.
[0011]
And since the coating film which concerns on this invention is equipped with the 2nd coating layer comprised with the heat resistant material in the side by which the coating layer which consists of a metal or a metal oxide is formed into a film, film-forming of the said coating layer Sometimes even if the surface of the second coating layer is exposed to a high temperature, the second coating layer is unlikely to soften or melt, and the base material composed of the first coating layer and the polymer film located below is softened and melted. Also, the smoothness of the second coating layer is maintained. Accordingly, since a coating layer having good film characteristics free from pinholes and cracks can be formed on the second coating layer, the gas barrier property can be greatly improved.
[0012]
  On the other hand, since the second coating layer composed of a heat-resistant material is adhered to the base material via the first coating layer, the second coating layer is difficult to peel off from the base material., Glass transition temperature T g2 Consists of a resin material group described later at 40 ° C. or higher, a thermosetting resin, and an inorganic polymerSince it is made of a material, the coating layer is hardly peeled off from the second coating layer. Therefore, the second coating layer and the coating layer from the base material can be prevented from being peeled over time, so that the peel resistance can be greatly improved.
[0013]
In such technical means, the polymer film constituting the substrate is preferably a material excellent in dimensional stability, heat resistance and mechanical strength, for example, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene; Vinyl alcohol copolymer; polystyrene; polyester such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate; nylon-6, nylon-11, aromatic polyamide; polycarbonate; polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride; polyimide, etc. However, the film is not limited to these films as a matter of course. Further, as these polymer films, it is preferable to apply a film stretched in the vertical and horizontal directions from the viewpoint of strength, dimensional stability, heat resistance and the like. Moreover, about these polymer films, well-known additives, such as an antistatic agent, a ultraviolet absorber, a depopulation agent, a lubricant, and a coloring agent, may be mix | blended. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the thickness dimension of the base material which consists of polymer films, However, A film with a thickness of 3 micrometers-400 micrometers is used from the point of intensity | strength. As will be described later, the thickness is preferably in the range of 6 μm to 200 μm from the viewpoint of vapor phase film-formation workability, as well as handling during printing and laminating as secondary processing.
[0014]
  Next, as a material constituting the first coating layer provided on the substrate, a glass transition temperature Tg1Is in the range of −70 ° C. to −15 ° C.belowPolyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, poly It is selected from butyl acrylate and derivatives thereof.
[0015]
  On the other hand, as a material constituting the second coating layer provided on the first coating layer, heat-resistant polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl acetal, polyvinyl isobutyral, polyvinyl chloride, polymethacrylonitrile , Polyacrylic acid, polyacrylonitrile, polyacrylate, polyacryl chloroacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyisobutyl methacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polycyanoethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, bisphenol A carbonate, cellulose acetate, cellulose tributyrate and derivatives thereof Et al selected glass transition temperature Tg240 ° C or higher, preferably 70 ° C to 80 ° C or higher.IsThe
[0016]
When the first coating layer and the second coating layer are constituted by these resin systems, the glass transition temperature of the material constituting the first coating layer is set to Tg1The glass transition temperature of the heat-resistant material constituting the second coating layer is Tg2Tg1 <Tg2 And Tg2 It is desirable to select each material so as to satisfy the condition of ≧ 40 ° C. When the first coating layer and the second coating layer are made of materials having such conditions, the glass transition temperature of the second coating layer is 40 ° C. or higher and higher than the glass transition temperature of the first coating layer. Even if the surface of the second coating layer is exposed to a high temperature during the formation of the coating layer, the second coating layer remains in a glass state and is difficult to soften and melt, and the first coating layer is softened and melted. By sufficiently maintaining the adhesive strength between the second coating layer and the substrate, it is possible to obtain a coating film excellent in peeling resistance and gas barrier properties by these actions.
[0017]
In addition to the above resin-based materials, known thermosetting, such as polyureas (urea resins) that are addition condensation reaction products of urea and formaldehyde, and phenol resins that are addition condensation reaction products of phenols and aldehydes. You may comprise a 2nd coating layer using a mold resin.
[0018]
Further, a structure having Si—N in the main chain and hydrogen or an alkyl group in the side chain (SiHlNm)n A coating solution containing a polysilazane precursor represented by the above or a modified product thereof or a mixture thereof is heated or subjected to low-temperature plasma treatment to cure and polymerize the polysilazane precursor or modified product thereof or a mixture thereof. An inorganic polymer made of silicon oxide, silicon nitride, or a mixture thereof, or HThreeSi (NHSiH2)nNHSiHThreeAs a constituent material of the second coating layer, an inorganic polymer composed of a silicon oxide system, a silicon nitride system, or a mixed system formed by heating and drying a coating solution containing the silicon compound or derivative thereof shown in FIG. Applicable. Further, the second coating layer may be composed of silicon oxide, silicon nitride, or a mixed system thereof converted into silicon oxide by heating and oxidation treatment. In this case, since the chemical stability is increased as compared with an inorganic polymer composed of silicon oxide, silicon nitride, or a mixed system thereof, the gas barrier property has an advantage that it is difficult to deteriorate over a long period of time. In addition, as a specific polysilazane constituting the second coating layer, (SiHlNm)n The polysilazane represented by [where l = 1 to 3, m = 0.1, n = 600 to 2100] is exemplified.
[0019]
In addition, the polysilazane precursor or a modified product thereof or a mixture thereof, or the HThreeSi (NHSiH2)nNHSiHThreeAs the solvent for dissolving or dispersing the silicon compound or its derivative, a single component or a mixed solvent selected from benzene, toluene, xylene, diethyl ether, tetrahydroxyfuran, methylene chloride, carbon tetrachloride and the like is applied. The
[0020]
Next, regarding the thickness dimension of these coating layers, the thickness of the first coating layer is set to M.1, The thickness of the second coating layer is M2In this case, it is desirable to set so as to satisfy the following conditions.
[0021]
50nm ≦ M1≤ 2000nm, M2≦ 1000nm
That is, about the 1st coating layer, 50 nm <= M according to the material which comprises the base material which consists of a polymer film, and the 2nd coating layer.1≦ 2000 nm can be set as appropriate. However, the thickness M of the first coating layer1When the thickness exceeds 2000 nm, the first coating layer is instantaneously softened due to the effect of thermal addition applied during the formation of the coating layer, and the second coating layer formed on the first coating layer is softened due to this softening. Since physical stress is easily applied to the coating layer due to deformation, expansion and contraction, cracks and the like may occur in the formed coating layer. Also, the thickness M of the first coating layer1When the thickness is less than 50 nm, adhesion failure with the second coating layer formed thereon may occur.
[0022]
On the other hand, for the second coating layer, M2≦ 1000 nm is preferably as thin as possible within a range that satisfies the condition. The thickness M of the second coating layer2When the thickness exceeds 1000 nm, the flexibility of the coating layer is impaired, and the second coating layer is likely to be cracked or cracked, which may cause cracks or the like in the coating layer.
[0023]
The thickness relationship between the first coating layer and the second coating layer depends on the thickness M of the second coating layer.2Since the thinner the better, M1≧ M2In addition, the total thickness of the first coating layer and the second coating layer is set to a range of 100 nm to 3000 nm, preferably 500 nm to 1000 nm.
[0024]
In addition, about the formation method of these 1st coating layers and 2nd coating layers, the gravure coat, roll coat, air which apply | coats the coating liquid containing the resin mentioned above, a polysilazane precursor, etc. on a base material or a 1st coating layer. It can carry out using well-known coating means, such as a knife coat and a blade coat. Hereinafter, the case where a base material composed of a biaxially stretched polyester film is used as an example will be described, and the coating liquid for the first coating layer is applied to at least one surface of the polyester film before the oriented crystal is completed, After stretching the polyester film in the vertical and horizontal directions, the coating solution for the second coating layer is applied on the first coating layer of the polyester film that has been heat-set, and the oriented crystal is completed. The coating liquid for the first coating layer and the coating liquid for the second coating layer are sequentially applied to at least one surface of the polyester film before the coating, and then each of the coating layers is formed by performing longitudinal and transverse stretching treatment and heat setting treatment. it can.
[0025]
  And claims1-6The present invention relates to an invention that specifies selection conditions for forming the first coating layer and the second coating layer with the resin-based material described above, and an invention that specifies the type of material constituting the second coating layer.
[0026]
  That is, the invention according to claim 1
  It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one surface of the base material. And glass transition temperature Tg1Is in the range of −70 ° C. to −15 ° C.Composed of materialAssuming a coating film in which a first coating layer and a second coating layer composed of a heat-resistant material are provided in order from the substrate side,
  The glass transition temperature of the heat-resistant material constituting the second coating layer is Tg2If
      Tg1 <Tg2 And Tg2 ≧ 40 ℃
The first coating layer and the second coating layer are composed of a material that satisfies the condition ofThe material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate And a heat-resistant material selected from these derivatives and constituting the second coating layer is polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl acetal, polyvinyl isobutyral, polyvinyl chloride, polymethacrylonitrile, polyacrylic acid , Polyacrylonitrile, polyacrylate, polyacryl chloroacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate Acrylate, polyisobutyl methacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, poly cyanoethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, bisphenol A carbonate, cellulose acetate, is selected from cellulose tributyrate and derivatives which suchIt is characterized by that.
[0027]
  The invention according to claim 2
  It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one side of the base material, and between the base material and the coating layer. And glass transition temperature Tg1Is in the range of -70 ° C to -15 ° C.Composed of materialAssuming a coating film in which a first coating layer and a second coating layer composed of a heat-resistant material are provided in order from the substrate side,
  The material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate And derivatives thereof, andThe second coating layer is composed of a thermosetting resin,
  The invention according to claim 3
  It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one side of the base material, and between the base material and the coating layer. And glass transition temperature Tg1Is in the range of -70 ° C to -15 ° C.Composed of a certain materialAssuming a coating film in which a first coating layer and a second coating layer composed of a heat-resistant material are provided in order from the substrate side,
  The material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate And derivatives thereof, andThe second coating layer is composed of an inorganic polymer.
[0028]
  Further claims4The invention according to
  Claim3On the premise of the coating film according to the described invention,
  A silicon oxide system formed by heating or low-temperature plasma treatment of a coating liquid containing a polysilazane precursor or a modified product thereof or a mixture thereof to cure and polymerize the polysilazane precursor or a modified product thereof or a mixture thereof. Alternatively, the second coating layer is composed of an inorganic polymer composed of a silicon nitride system or a mixed system thereof,
  Claim5The invention according to
  HThreeSi (NHSiH2)nNHSiHThreeThe second coating layer is composed of an inorganic polymer formed by heating and drying a coating solution containing a silicon compound or a derivative thereof, which is formed of silicon oxide, silicon nitride, or a mixed system thereof. It is characterized by that.
[0029]
  Claims6The invention according to
  Claims 4 to5On the premise of the coating film according to any of the invention,
  The second coating layer is composed of silicon oxide formed by heating / oxidation treatment of an inorganic polymer composed of the silicon oxide type, the silicon nitride type, or a mixed type thereof.
[0030]
In addition, as a means for forming a coating layer made of a metal or a metal compound provided on the second coating layer, a physical vapor deposition method such as a vapor deposition method, an ion plating method or a sputtering method, or a chemical method such as a plasma CVD method is used. Well-known film forming means such as a chemical vapor deposition method can be applied.
[0031]
Examples of the metal constituting the coating layer include silicon, aluminum, tin, zinc, titanium, magnesium, zirconium, nickel, cobalt, iron, lead, copper, and the like, and the metal oxide constituting the coating layer Examples of such materials include oxides of these metals. Further, the coating layer may be formed of a coating made of a single material or a coating made of a plurality of mixed materials. In some cases, the coating layer has a multilayer structure in which a metal thin film and a metal oxide thin film are combined. Also good.
[0032]
Moreover, about the film thickness of the said coating layer, it is normally set to 5 nm-1000 nm. In addition, in order to fully provide a gas barrier property to a coating film, it is preferable to set to 5 nm-50 nm. If the thickness is less than 5 nm, the structure of the coating layer becomes non-uniform and the gas barrier property becomes insufficient. This is because the adhesion with the layer is lowered.
[0033]
[Action]
  Claims 1 to6According to the coating film according to the described invention,
  Since the second coating layer made of a heat-resistant material is provided on the side on which the coating layer made of metal or metal oxide is formed, the surface of the second coating layer is exposed to a high temperature when the coating layer is formed. However, the second coating layer is not easily softened or melted, and the smoothness of the second coating layer is maintained even if the underlying substrate made of the first coating layer or polymer film is softened or melted. The Accordingly, since a coating layer having good film characteristics free from pinholes and cracks can be formed on the second coating layer, the gas barrier property can be greatly improved.
[0034]
  In addition, the second coating layer composed of a heat-resistant material is adhered to the base material via the first coating layer, so that the second coating layer is difficult to peel off from the base material., Glass transition temperature T g2 Consisting of the above-mentioned resin material group of 40 ° C. or higher, thermosetting resin, and inorganic polymerSince it is made of a material, the coating layer is hardly peeled off from the second coating layer. Therefore, the second coating layer and the coating layer from the base material can be prevented from being peeled over time, so that the peel resistance can be greatly improved.
[0035]
【Example】
Examples of the present invention will be described in detail below.
[0036]
[Example 1]
A polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 μm was used as the base material 10, and polyurethane (Tg1: -15 ° C) and polyester (Tg2: 65 ° C.) is applied by a roll coating method to form a first coating layer 11 and a second coating layer 12 each having a thickness after drying of 100 nm, and then a vacuum is formed on the second coating layer 12 40nm thick silicon oxide (SiO2) by vapor depositionX, X: 1-2), a coating layer (vapor deposition film) 13 was formed to obtain a coating film 1 (see FIG. 1).
[0037]
Next, this coated film 1 and an unstretched polypropylene film were laminated by a dry lamination method via a two-component curable polyurethane adhesive to obtain a laminated material, and then a bag was created by heat sealing using this laminated material. .
[0038]
And, this bag is filled with tap water as contents, and left in an environment at room temperature (25 ° C.) and 40 ° C., oxygen permeability (gas barrier property), water vapor permeability (gas barrier property) of the bag, And the time change of adhesive strength (adhesiveness, ie, peeling resistance) was measured. The results are shown in Table 2 below.
[0039]
Each measurement is performed according to the following test method.
[0040]
(1) Oxygen permeability test
The oxygen gas permeability was measured by the isobaric method of JISK7126.
[0041]
Measuring instrument: MOCON OXTRAN 50/100 (ModernControll)
Measurement conditions: 27 ° C.-100% RH
In Table 2, only numerical values are displayed, but the unit is (cc / m2/ Day / atm).
[0042]
(2) Water vapor permeability test
The JISK7129 B method (infrared sensor method) was adopted.
[0043]
Measuring device: MOCON PERMATRAN W6
In Table 2, only numerical values are displayed, but the unit is (cc / m2/ Day / atm).
[0044]
(3) Adhesion strength test
In order to investigate the adhesion between the formed coating layer (deposition film) and the polyester film, the peel strength was measured with a Tensilon tester based on JISK7127, and how much the coating layer (deposition film) remained on the polyester film. Was detected as the signal intensity per fixed area by the fluorescent X-ray method, and compared with the intensity value measured in advance, the following ranking was performed and evaluated.
[0045]
Evaluation criteria
Rank 1: No coating layer (deposited film) remains.
[0046]
Rank 2: Less than 40% of the coating layer (deposited film) remains.
[0047]
Rank 3: 40% or more and less than 80% of the coating layer (deposited film) remains.
[0048]
Rank 4: The coating layer (deposited film) remains 80% or more and less than 100%.
[0049]
Rank 5: 100% of the coating layer (deposited film) remains.
[0050]
[Example 2]
By the same method as in Example 1 except that the materials shown in Table 1 were applied as materials constituting the first coating layer and the second coating layer (see also the thickness after drying of each coating layer). A coated film was prepared and subjected to the same measurement.
[0051]
The results are shown in Table 2.
[0052]
[Example 3]
By the same method as in Example 1 except that the materials shown in Table 1 were applied as materials constituting the first coating layer and the second coating layer (see also the thickness after drying of each coating layer). A coated film was prepared and subjected to the same measurement.
[0053]
The results are shown in Table 2.
[0054]
[Example 4]
A coated film was prepared in the same manner as in Example 1 except that aluminum was applied as a constituent material of the coating layer (deposited film) and a 50 nm deposited film was formed, and the same measurement was performed.
[0055]
The results are shown in Table 2.
[0056]
[Example 5]
Aluminum oxide (AlO) as a constituent material of the coating layer (deposited film)X, X: 1 to 1.5), and a coating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that a 30 nm vapor-deposited film was formed, and the same measurement was performed.
[0057]
The results are shown in Table 2.
[0058]
[Example 6]
A polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.62 containing 650 ppm of silicon dioxide having an average particle diameter of 0.4 μm is formed by melt extrusion under conditions of 285 ° C. to 300 ° C. and cooled while being held by a cooling roll at 15 ° C. Thus, an unstretched film having a thickness of 120 μm was obtained. This unstretched film was stretched 3.5 times in the longitudinal direction between a pair of rolls heated at 85 ° C. and having different peripheral speeds, and the following first coating material and second coating material were rolled onto this film. It is applied sequentially by the coating method, dried with hot air at 90 ° C., then stretched 3.5 times in the transverse direction with a tenter at 98 ° C., and further subjected to heat setting treatment at 210 ° C. to 220 ° C. to a film thickness of 12 μm, A base film composed of a biaxially stretched polyester film having a first coating layer thickness of 50 nm and a second coating layer thickness of 50 nm was obtained.
(First coating material)
Polyurethane resin (Tg1: -15 ° C) water / isopropyl alcohol solution (solid content: 15% by weight)
(Second coating material)
Polysilazane precursor (trade name TSX-448, 20 wt% xylene / toluene mixture, manufactured by Tonen)
Next, magnesium oxide (MgO) having a thickness of 50 nm is formed on the second coating layer of the base film.X, X: 1 to 1.5) After forming a coating layer (vapor deposition film) to obtain a coating film, the same measurement as in Example 1 was performed.
[0059]
The results are shown in Table 2.
[0060]
[Example 7]
The materials shown in Table 1 are applied as materials constituting the first coating layer and the second coating layer (see also the thickness after drying of each coating layer) and the composition of the coating layer (deposited film) Tin oxide (SnO as material)X, X: 1 to 2) was applied, and a coating film was prepared by the same method as in Example 6 except that a deposited film of 30 nm was formed, and the same measurement was performed.
[0061]
The results are shown in Table 2.
[0062]
[Comparative Example 1]
A coated film was prepared by the same method as in Example 1 except that the first coating layer was not formed, and the same measurement was performed.
[0063]
The results are shown in Table 2.
[0066]
[Table 1]
Figure 0003864994
[0067]
[Table 2]
Figure 0003864994
[0068]
"Confirmation"
From the data in Table 2, it can be confirmed that the initial oxygen transmission rate, water vapor transmission rate, and adhesion strength are maintained over time for each example even when time elapses.
[0069]
On the other hand, in Comparative Example 1, it was confirmed that the adhesion strength between the substrate and the coating layer was not sufficient and the peel resistance was poor.
[0071]
【The invention's effect】
  Claims 1 to6According to the invention of
  Since the second coating layer made of a heat-resistant material is provided on the side on which the coating layer made of metal or metal oxide is formed, the surface of the second coating layer is exposed to a high temperature when the coating layer is formed. However, the second coating layer is not easily softened or melted, and the smoothness of the second coating layer is maintained even if the underlying substrate made of the first coating layer or polymer film is softened or melted. The
[0072]
Therefore, since a coating layer having good film characteristics free from pinholes and cracks can be formed on the second coating layer, the gas barrier property can be greatly improved.
[0073]
  In addition, the second coating layer composed of a heat-resistant material is adhered to the base material via the first coating layer, so that the second coating layer is difficult to peel off from the base material., Glass transition temperature T g2 Consisting of the above-mentioned resin material group of 40 ° C. or higher, thermosetting resin, and inorganic polymerSince it is made of a material, the coating layer is hardly peeled off from the second coating layer.
[0074]
Therefore, since the peeling phenomenon with time of the second coating layer and the coating layer from the substrate can be prevented, the peeling resistance performance can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a coating film according to Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Coating film
10 Base material
11 First coating layer
12 Second coating layer
13 Coating layer

Claims (6)

高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムにおいて、
上記第二コーティング層を構成する耐熱性材料のガラス転移温度をTg2とした場合、
g1 < Tg2 、かつ、Tg2 ≧ 40℃
の条件を満たす材料により上記第一コーティング層と第二コーティング層が構成されていると共に、上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、第二コーティング層を構成する耐熱性材料が、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルイソブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアクリルクロロアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリシアノエチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ビスフェノールAカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリブチレート及びこれ等の誘導体から選択されていることを特徴とする被覆フィルム。
It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one side of the base material, and between the base material and the coating layer. In addition, a first coating layer made of a material having a glass transition temperature T g1 in the range of −70 ° C. to −15 ° C. and a second coating layer made of a heat-resistant material are sequentially provided from the substrate side. In the coated film
When the glass transition temperature of the heat-resistant material constituting the second coating layer is T g2 ,
T g1 <T g2 and T g2 ≧ 40 ° C.
The first coating layer and the second coating layer are constituted by a material satisfying the following conditions, and the material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, A heat-resistant material selected from polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate and derivatives thereof, and constituting the second coating layer is polystyrene, polyvinyl alcohol , Polyvinyl formal, polyvinyl acetal, polyvinyl isobutyral, polyvinyl chloride, polymethacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylonitrile Polyacrylate, polyacryl chloroacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polyisobutyl methacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polycyanoethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, bisphenol A carbonate, cellulose acetate, cellulose tri A coated film selected from butyrate and derivatives thereof.
高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムにおいて、
上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、上記第二コーティング層が、熱硬化型樹脂により構成されていることを特徴とする被覆フィルム。
It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one side of the base material, and between the base material and the coating layer. In addition, a first coating layer made of a material having a glass transition temperature T g1 in the range of −70 ° C. to −15 ° C. and a second coating layer made of a heat-resistant material are sequentially provided from the substrate side. In the coated film
The material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate coated film and which is selected from the derivatives of this like, and the second coating layer, characterized in that it is constituted by a thermosetting resin.
高分子フィルムから成る基材と、この基材の少なくとも片面に気相成長法により成膜された金属若しくは金属酸化物から成る被覆層とで構成されると共に、上記基材と被覆層との間に、ガラス転移温度Tg1が−70℃〜−15℃の範囲にある材料で構成された第一コーティング層と、耐熱性材料により構成された第二コーティング層が上記基材側から順に設けられている被覆フィルムにおいて、
上記第一コーティング層を構成する材料が、ポリエチレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチルアクリレート、ポリプロピレンアクリレート、ポリブチルアクリレート及びこれ等の誘導体から選択され、かつ、上記第二コーティング層が、無機高分子により構成されていることを特徴とする被覆フィルム。
It is composed of a base material made of a polymer film and a coating layer made of a metal or a metal oxide formed by vapor deposition on at least one side of the base material, and between the base material and the coating layer. In addition, a first coating layer made of a material having a glass transition temperature T g1 in the range of −70 ° C. to −15 ° C. and a second coating layer made of a heat-resistant material are sequentially provided from the substrate side. In the coated film
The material constituting the first coating layer is polyethylene, ethylene propylene copolymer, polybutadiene, polypropylene, polyurethane, polybutene, polypentene, polychloropyrene, polyoxymethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyl acrylate, polypropylene acrylate, polybutyl acrylate and it is selected from the derivatives of this like, and coating film the second coating layer, characterized in that it is constituted by an inorganic polymer.
ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を含有する塗布液を加熱若しくは低温プラズマ処理し上記ポリシラザン前駆体若しくはこの変性体又はこれ等の混合体を硬化・重合させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とする請求項3記載の被覆フィルム。  A silicon oxide system formed by heating or low-temperature plasma treatment of a coating liquid containing a polysilazane precursor or a modified product thereof or a mixture thereof to cure and polymerize the polysilazane precursor or a modified product thereof or a mixture thereof. 4. The coated film according to claim 3, wherein the second coating layer is composed of an inorganic polymer composed of silicon nitride or a mixed system thereof. 3Si(NHSiH2nNHSiH3で示されるケイ素化合物又はその誘導体を含有する塗布液を加熱・乾燥させて形成した酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とする請求項3記載の被覆フィルム。By an inorganic polymer composed of a silicon oxide system, a silicon nitride system, or a mixed system formed by heating and drying a coating solution containing a silicon compound represented by H 3 Si (NHSiH 2 ) n NHSiH 3 or a derivative thereof. The said 2nd coating layer is comprised, The coating film of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 上記酸化ケイ素系若しくは窒化ケイ素系又はこれ等の混合系から成る無機高分子の加熱・酸化処理により形成された酸化ケイ素により上記第二コーティング層が構成されていることを特徴とする請求項4〜5のいずれかに記載の被覆フィルム。  5. The second coating layer is composed of silicon oxide formed by heating / oxidizing an inorganic polymer composed of the silicon oxide, silicon nitride, or mixed system thereof. The coating film according to any one of 5.
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