JPH02250953A - 蒸着フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プラスチックフィルム等の基材上に金属、ま
たは金属酸化物薄膜を形成した蒸着フィルムに関し、特
にプラスチックフィルム材と蒸着ｒｓｍとの密着性が優
れた蒸着フィルムの製造方法に関する。

また、ガス遮断性、防湿性、透明性に優れ、医薬、食品
包装材料等に用いられる蒸着フィルムの製造方法に関す
る。

〈従来技術〉 医薬、食品等の包装分野において、内容物の保護性を高
めるために、包装に用いられる材料として種々の物性が
要求され、またこれらの要求される物性は益々高いもの
となっている。

特に、内容物の保護として、内容物の変質、酸化防止の
点から、酸素バリアー性、防湿性は、包装材料には欠く
ことのできない事項である。今日これらのバリアー性を
付与することは、−ａ的になりつつあり、その観点から
包装材料の設諷１が行われている。

また、最近の薄膜化技術の進歩はめざましく、耐熱性の
なく、かつフレキシビリティ−なプラスチックフィルム
上へ金属、または金属酸化物などの蒸着Ｉ膜を連続的に
形成する技術は、装置、方法の両面から活発に行われて
いる。

包装材料として、−数的に定着してきたアルミニウム蒸
着フィルムは、その優れた意匠性、光沢性に加え、ガス
バリアー性、防湿性を備え持っているため１、現在では
、アルミ箔の代替品として、アルミ蒸着フィルムが包装
材料構成の一部としてもちいられてきている。

しかしながら、このアルミ蒸着フィルムにも以下のよう
ないくつかの問題点があった。

■プラスチックフィルム等の基材との密着性が不十分で
あるため、ヒートシール可能な樹脂、フィルム等を積層
して包材として用いる場合、十分なラミネート強度、ヒ
ートシール強度が得られない。

■アルミ蒸着フィルムを包材構成の一部として用いた包
材をレトルト殺菌などの高温高圧で殺菌処理を行うと、
やはり■と同様にプラスチックフィルム等の基材との密
着性が不十分であるため、デラミを起こしたり、アルミ
蒸着部が熱水により酸化処理されて、元の光沢性が失わ
れ、白化してしまうなどの問題があった。

このような問題を解決するために、プラスチックフィル
ム等の基材上に特定の樹脂を蒸着アンカー層として用い
て蒸着する方法、また、プラスチックフィルム等の基材
を構成する材料そのものを分子設計時で、特定の構成の
ものとする、または、添加剤、安定削の種類、量を特定
する蒸着層上に保護コート樹脂を設けるなどの試みが検
討されているが、いずれも十分のものではなかった。

一方ガスバリャー性、防湿性という機能を付与するため
に従来の不透明であるアルミニウムに代わるいくつかの
金属酸化物からなる蒸着薄膜をプ例えば、酸化硅素、酸
化アルミニウムの蒸着フィルムについては特公昭５３−
１２９５３公報、特開昭６２−１７９９３５公報他に示
されており、前記公報に示された蒸着フィルムには、特
にそのガスバリアー性のバラツキがあり、その原因は、
蒸着薄膜組成に大きく関係していると考えられる。

この蒸着層１１１Ａｌｌ成は、蒸着時のわずかな真空度
変動、残留酸素、水蒸気分圧、蒸着材料の種類等、蒸着
加工条件により非常に太き（影響し、その結果、透明性
ガスバリアー性、防湿性等の機能性についてのバラツキ
が太き（、実用段階で問題点を残していた。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上記従来の欠点を解決するものであり、その
目的とすることは、プラスチ・ククフイルム等の基材上
の金属または、金属酸化物からなる蒸着薄膜の組成のバ
ラツキが小さ（、ガスバリアー性、防湿性、透明性が優
れ、かつ基材との密着性の優れた蒸着フィルムの製造方
法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、プラスチックフィルム等の基材上に連°続的
に金属、または金属酸化物を真空蒸着する際、金属、ま
たは、金属酸化物薄膜を形成する直前、同時あるいは薄
膜形成直後にイオンビームを照射することを、同一真空
槽内で少なくとも一工程行うことを特徴とした連続的な
金属または金属酸化物の蒸着フィルムの製造方法である
。

以下具体的に本発明の製造方法について説明する。

まず、第１図に示したような蒸着を用い、１Ｏ−４〜１
０−’ｆｏｒｒ以下の真空系内で、ポリカーボネート、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプ
ラスチックフィルムからなる基材の巻出しロール８から
基材を連続的に一定速度で送り出し、前記基材がダンサ
−ロール５、エスキパンダーロール６を経て、冷却ロー
ル９に接触させ、裏面から冷却しながら照射部５０でイ
オンビーム源４０により発生させたイオンビームを、前
記基材上に連続的に照射し、基材表面を活性化させなが
ら、次いで蒸着部５１で、金属または金属酸化物の蒸着
１１１１を形成する。そして、この蒸着薄膜を形成した
基材をエキスパンダーロール６、ダンサ−ロール５を経
て、巻取りロール３により連続的に巻取り、蒸着フィル
ムが製造される。

本発明でいうイオンビーム照射は、前記説明では蒸着成
膜直前に行っていたが、必ずしも蒸着直前だけに限らず
、同一真空槽内で少なくとも一工程行えばよい、特に基
材との密着性を向上させるためには、蒸着成膜の直前が
好ましく、また基材との密着性、および蒸着成膜の内部
歪によるクラックを防止するためには、蒸着成膜と同時
にイオンビーム照射を行う。

一方、電気的絶縁物の基材上にイオンビームを照射して
いくと、基材表面に電荷がたまり、チャージアップして
安定したイオンビーム照射ができなくなることがあるの
で、ニュートライザーを併用することが好ましい、この
ニュートライザーを用いる場合、出力として、タングス
テンフィラメント発熱による熱電子放出で十分で、数〜
数十へでよい。

また、本発明におけるイオンビーム照射に用いるイオン
ビー４源としては、フィラメントを用いる熱陰掻タイプ
（Ｋａｕｔｍａｎ型）、あるいはホローカソードタイプ
、またはフィラメントを用いない冷陰極タイプのいずれ
でもよい。

なお、イオンビームに酸素を用いる場合は、冷陰極タイ
プのものが好ましい。

一方本発明で用いるイオンビームとは、少なくとも酸素
イオンビームを含むものであり、他のアルゴン、キセノ
ン等の不活性イオンを含むものであってもよい、そして
、基材上のビーム電流密度としては、蒸着薄膜材料、条
件更には基材の種類等により異なるが、−数的に１００
　μＡ　／　ｃｊ以下、好ましくは、ｌＯ〜５０μＡ　
／　ｃ艷とすることが必要である。ビーム電流密度が１
００　μＡ　／　Ｃ１１以上であると、基材が熱および
機械的ダーメージにより、基材フィルムの劣化を生じる
ことがある。

本発明で、基材上に形成する薄膜は金属、または金属酸
化物からなり、具体的には、アルミニウム、硅素、錫、
マグネシウム、亜鉛、チタン、ジルコニウムまたはこれ
らの酸化物である。特に、バリアー性、密着性の点で酸
化アルミニウム、または酸化錫が好ましい。

一方、薄膜の膜厚としては、３００〜５０００人程度で
あり、好ましくは７００〜３０００人である。基材フィ
ルムとの密着性を考慮するとできるだけ薄い法が良好で
あるが、３００Å以下であるとガスバリアー性等の機能
が十分でなく、また５０００Å以上になるとイオンビー
ム照射した効果も発揮できなくなり、蒸着薄膜にクラッ
クが生じてくる。

この結果、基材との密着性低下、ガスバリアー性のバラ
ツキ、劣化につながる。

〈作用〉 本発明は、金属、または金属酸化物を蒸着するに際し、
従来からあるマイクロ波、高周波等によりプラズマ雰囲
気をつくり、蒸発粒子、基材表面にエネルギーを付与し
ていないので、基材表面等への副射熱の影響が小さく、
低温で表面のみに効率よくエネル、ギーを付与し、蒸着
直前にイオンビームを照射することにより、荷電粒子の
平均自由工程が大きくなり、基材表面のほこり、帯電物
、付着物等のクリーニングが効率的に行うことができ、
さらに基材表面を十分活性化し、次に蒸着と同時にイオ
ンビーム照射することで、ｍｓを形成する粒子に運動エ
ネルギーを与え、かつ形成されたｖＩｉｌｌは緻密なも
のとなっている。

またイオンビームとして、少なくとも酸素を含むもので
あるので、薄膜組成としては、酸素が完全る。

更に、酸素イオンビームと薄膜形成スピードをコントロ
ールすることで、薄膜の流れ方向の組成組成コントロー
ルが可能で、バリアー性等の機能のバラツキを小さくす
ることができる。

〈実施例１〉 第１図に示した蒸着装置を用い、巻出しロール８に厚さ
１２μのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ
）からなる基材をセットし、蒸着材料としてＡｌｔｏｓ
（４Ｎ＞を用い、槽内を９　Ｘ　１Ｇ−”Ｔｏｒｒまで
排気した０次に高純度酸素をｌｌＦｃで調整しながら導
入し、第２図に示すように冷陰極タイプのイオン源によ
り酸素イオンビームを基材に蒸着する直前と蒸着と同時
に併用で照射しながら、酸化アルミニウムを電子ビーム
加熱により蒸発させ、基材上に残厚が１０００人になる
ように連続的に蒸￥ｉＩ膜を形成した。

（蒸着条件） 加熱方式・・・電子ビーム加熱 真空度・・・・・・２　Ｘｌ０−’（Ｔｏｒｒ）で安定
蒸着速度・・・３０人／Ｓ （水晶発振式モニターによりモニター）イオン源・・・
冷陰極タイプ （基材とイオンビーム源の距ｊ！Ｉ） イオン源出力・・・５００■、５００　ｍＡニュートラ
イザー出力・・・２ＯＡ このようにして得られた蒸着フィルムの流れ方向での薄
ｌ１ｍ成をｘＰＳでｆ！認し、またバリアー性を測定し
た。薄膜組成としては、深さ方向で均一に、Ａｔと０と
Ｃの原子比で約６２　：　３７　＋　１　（ａｔｏｍｉ
ｃ％）になっており、Ｃはコンタミと考えられた。

酸素透過度、水蒸気透過度はそれぞれ、３．　１ｃｃ／
　ｒｒｆ　　ｄａｙ　　−ａｔｅ　　（２５°Ｃ−１０
０％旧１）２．６ｇ／ｒｒｒ・ｄａｙであった。

〈実施例−２，３，４〉 実施例−１と同様の装置を用い、蒸着材料として酸化錫
（４Ｎ）を用いて、蒸着速度をそれぞれ２０．３０．５
０（入／Ｓ）で膜厚１５０ｏ人になるように連続的に蒸
着した。

（蒸着条件） 加熱方式・・・電子ビーム加熱 真空度・・・・・・２　Ｘ　１０−　’　（Ｔｏｒｒ）
で安定イオン源・・・冷陰極タイプ イオン出力・・・５５０　Ｖ　、４５０鋺Ａニユートラ
イザー出力・・・１５Ａ 得られた蒸着フィルムは蒸着速度が小さいものほど透明
性に優れていた。更にこのフィルムを未延伸ポリプロピ
レンフィルム６０μ（昭和電工型、ショーレ・ノクスア
ロマーＡＴ）とドライラミネート法による積層し、積層
フィルムを得た。この積層フィルムの光線透過率、酸素
透過度水蒸気透過度を測定し、更にラミネート強度をイ
ンストロン型引っ張り試験機で測定したところラミネー
ト強度は十分で、基材のＰＨ↑が破断してしまった。

〈実施例−５〉 実施例１と同様の装置を用い、基材として厚さ２５μの
未延伸ポリプロピレンフィルム（ＦＧグレード　ニ村化
学製）、蒸着材料としてアルミニウム（４Ｎ）を用い、
槽内を９　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気した。

次に、実施例１と同様に電子ビームを照射して、６００
人の厚さにアルミニウムを連続的に下記条件で蒸着を行
った。

得られた蒸１着フィルムは、目視、光線透過率は、通常
のアルミニウム蒸着フィルムと区別できなかったが、ｘ
ＰＳにより組成分析したところ、基材側において酸化ア
ルミニウム成分が相対的に多く分布していた。

次に、得られたアルミニウム蒸着フィルムとドライラミ
ネート法ン法により、厚さ４０μの延伸ポリプロピレン
フィルム（ＯＰＰ）　（バイレンＰ２１６１東洋紡績製
）を二液硬化型ウレタン系接着剤を用いて積層し、積層
フィルムを得た。

（蒸着条件） 加熱方式・・・電子ビーム加熱 真空度・・・・・・４　Ｘ　１０−　’　（Ｔｏｒｒ）
で安定蒸着速度・・・４５人／Ｓ （水晶振動式モニターによりモニタリング）イオン源・
・・Ｋａｕｆａ＋ａｎタイプイオン出力・・・５００　
Ｖ　、５００　ｖａ＾ニュートライザー出力・・・２Ｏ
Ａ 上記積層フィルムのラミネート強度、ヒー）・シール強
度を測定した。その結晶を表−１に示す。

なお、この積層フィルムは、十分なラミネート強度１、
ヒートシール強度で、ＯＰＰを剥離したとき、蒸着薄膜
は、延伸ポリプロピレンフィルム側に完全に残った。

く比較例−１〜２〉 イオンビーム照射しない以外は、実施例１と同様に蒸着
材料をＡｌｚＯｚ　、５ｎＯｔをそれぞれ、１０００人
、１５００人の厚さに連続的に薄膜蒸着形成し、実施例
ｌと同様の評価をした。比較例２の結果を表−１に示す
。また、比較例の実施例１と対比した基材の・流れ方向
における酸素透過温度を第３図に示し、かつ比較例２の
光線透過率を第４図に示す。

く比較例−３〉 イオンビーム照射しない以外は実施例５と同様にしてア
ルミ蒸着フィルムを作成し、同様にＯＰＰと積層し、積
層フィルムを得た。この積層フィルムのラミネート強度
およびヒートシール強度を測定した。その結果は、表−
１に示す。

なお、この積層フィルムのラミネート強度、ヒートシー
ル強度は不十分で、ＯＰＰを剥離した時、蒸着ｙｉ膜は
、完全に未延伸ポリプロピレン側になく、部分的にＯＰ
Ｐ側に移行しており、ラミネート強度が一定でなかった
。

（以下余白） 〈発明の効果〉 以上のように基材上に金属、または金属酸化物からなる
蒸着薄膜を真空蒸着により連続的に形成する際、同一真
空系内でイオンビーム照射を蒸着直前、同時直後の少な
くとも一工程で行うことにより、従来のイオンビーム照
射を行わないで蒸着したものより基材との密着性が極め
て優れ、かつすくなくとも酸素を含むイオンビームを用
いることで、基材の流れ方向での金属酸化物薄膜組成バ
ラツキを小さくすることができた。

また、得られた蒸着フィルムは、酸素バリアー防湿性の
バラフキが掻めて小さく、かつ、安定した透明性を有す
るバリアーフィルムであった。

更に、第４図に示すように酸素イオンビームと蒸着速度
を適当にコントロールすることで、従来の方法では近紫
外部に吸収が生じていたような金属酸化物を広い波長領
域で透明性を付与することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法に用いる蒸着装置の説明図
、第２図は実施例１におけるイオンビーム照射状態を示
す説明図、第３図は実施例１と比較例１の基材流れ方向
の酸素透過率および水蒸気透過率を示すグラフ、第４図
は、実施例２〜４および比較例２の光線透過率を示すグ
ラフである。 特　　許　　出　　願　　人 凸版印刷株式会社 代表者　鈴木和夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内でプラスチックフィルム等の基材上に連
   続的に金属、または金属酸化物を真空蒸着して薄膜を形
   成する際、該基材上に金属または金属酸化物薄膜を形成
   する直前、同時あるいは薄膜形成直後に、前記基材へイ
   オンビームを照射することを同一真空槽内で少なくとも
   一工程行うことを特徴とした連続的な金属または、金属
   酸化物の蒸着フィルムの製造方法。
2. （２）イオンビームが酸素または少なくとも酸素を含む
   気体をプラズマ励起して得られるビームであって基材上
   でのイオンビーム電流密度が１００μＡ／ｃｍ＾３以下
   で照射したことを特徴とする請求項（１）の蒸着フィル
   ムの製造方法。