JPH0317252A - バリアー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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、透明高分子基村上に金属酸化物薄膜を形威し
たバリアーフィルムの製造方法に関し、ガス遮断性、防
湿性、透明性の優れ、特に医薬、食品包装材料等に用い
られるバリアーフィルムの製造方法に関する。

く従来の技術〉 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、包装に用いる材料には種々の物性が要求さ
れ、これらの要求される物性は増々高いものが望まれる
ようになってきている。

特に内容物の保護のうち、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、今日これらのバリアー性を付与す
ることは一般的になりつつあり、その観点から包装材料
の設計が行われている． また、最近の、薄膜化技術の進歩はめざましく、耐熱性
のない、かつフレキシビリティーな高分子フィルム上へ
、金属、金属酸化物などの薄膜を連続的に威膜する技ｉ
４１は、装置、方法の両面から活発に行われている． 一方、ガスバリアー、防湿性という機能をこのような技
術を利用して付与するためにいくつかの金属酸化物ｙＩ
膜を高分子フィルム上に設けた機能性フィルムが提案さ
れ、一部上市されている．例えば、酸化珪素、酸化アル
ミニウム蒸着フィルムは特公昭５３−　１２９５３公報
、特開昭６２−　１７９９３５公報他に示されている． しかし、上記の蒸着フィルムには、それぞれ問題点を残
しており、特にそのガスバリアー性のバラツキがあり、
その原因は、渾着腹組成に大きく関係していると考えら
れる。

この落着ｌｌｌＪ組或は、蒸着時のわずかな真空度の変
動、残留酸素分圧、蒸着材料の種類等、蒸着加工条件に
より非常に大きく影響し、その結果、機能として得られ
る透明性、ガスバリアー性、防湿性についてもバラッキ
が大きく、実用段階で問題点を残していた． く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、金属酸化物’ｉｉｉ膜の戒分組成を
特定することでガスバリアー性、防湿性が極めて安定し
、かつ、透明性の優れたバリアー性フィルムの製造方法
を提供するものである。

＜ｔｓ．題を解決するための手段〉 本発明は、真空系内で高分子フィルム上にアルξニウム
または錫酸化物を酸素アシストしながら真空蒸着するバ
リアーフィルムの製造方法である。

ここで酸素アシストする手段としては、酸素ガスを導入
して得られる酸素プラズマを発生させ、またはイオンビ
ームによりフィルム上の酸素ａ度を高くすることにより
、それぞれ反応性を高める以下具体的に説明する。

まず、第１図に示した装置を用い、１０−４〜１０−５
Ｔｏｒｒ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１・、ボリアミド、ポリエチレン等
の高分子フィルムの巻出しロール（８）から連続的に一
定速度で送り出し、この高分子フィルムカタンサーロー
ル（５）、エススパングーロ−ル（６）を経て、冷却ロ
ール（９）の位置で、冷却されながら、蒸着材料（５０
０）から蒸発した金属酸化分子（２００）を第２図に示
した高純度ガス（７００）をマスク口コントローラー（
６００）により、一定量真空槽内に供給すると共に１３
．５６ＭＩＩＺ高周波電ｉ１Ｉ　（４００）　、マノチ
ングボックス（３００）高周波コイル（２０１）を設け
、酸素プラズマ状態を生威し、この酸素プラズマアシス
トしながら成膜する。

そして、この蒸着した高分子フィルムをエキスパンダー
ロール〈６）、ダンサーロール（５）を経て巻取りロー
ル（３）により連続的に巻取る。

高周波電１　（４００）としては、１３．５６ＭＨＺの
ものでな＜　、２４５０ＭＨｚのマイクロ波を利用した
ものであってもよい。

ここで、高分子フィルム上に或膜する金属酸化物は、酸
化錫、酸化アルミニウムが好適であって、酸化錫、酸化
アル〕ニウムは、ＳｎＯ　ＳＳｎｕｇ及び水酸化物の混
合物、Ａｌｔｏｓ　と水酸化物の混合系からなる。

本発明の透明高分子フィルム上に或膜した金属酸化物薄
膜厚は３００〜３０００人であり、好ましくは７００〜
１５００人である。３００人以下であるとガスバリアー
性等の機能が十分でな＜　、３０００人以上になると膜
厚が厚すぎるためプラスチックフィルムのもつフレキシ
ビリティーが損なわれかつ、膜にクラック等が生じ、結
果としてガスバリアー性のバラツキ、劣化につながって
しまう。

そして、前記透明バリアー性フィルムを包装材料として
使用する場合、金属酸化物側にヒートシール性樹脂層を
設けた積層材料とすればよい。

？のヒートシール樹脂層としては、ポリエチレン、ボリ
ブロビレン、エチレンー酢酸ビニル共重合体等の一般に
用いられているポリオレフィンで、積層方法としては、
フィルムを接着剤を介して積層してもよいし、押出しコ
ーティングにより積層してもよい。

く作用〉 本発明のフィルムの金属酸化物の或膜は、酸化錫の場合
ＳｎＯ，　ＳｎＯ■及び水酸化物の混合系、酸素アルミ
ニウムの場合ＡＩｚ０３及び水酸化吻からなりＳｎＯ，
ＡＩの金属戊分を含まないので、透明性が優れたバリア
ー性フィルムである。

これは、戒膜の状態が、酸素により処理をすることによ
り、酸化が三次元的に促進され、見かけ上の或膜の緻密
性が向上し、２．４　人程度の酸素分子や水蒸気分子郡
に対する高いバリアー性を程する． 一方、金属戒分や低級酸化物戊分が含有すると、成膜全
体としての十分な緻密性が得られず、この結果、酸素や
水蒸気に対するバリアー性が部分的に異なってしまい、
結果的にバリアー性を低下させてしまった。

〈実施例１〉 第１図に示した蔽着装置を用い巻出しロールに厚さ１２
μのポリエチレンテレフタレートフィルムをセノトし、
また蒸着材料としてＡＩｔｏ，を入れ、槽内を９　Ｘ　
１０−６Ｔｏｒｒまで排気した。

次に、高純度ガスをマスフロコントローラーで調整しな
がら導入し、かつ高周波電力を印加し、酸素プラズマ雰
囲気をつくりながら、酸化アルミニウムを電子ビーム加
熱により蒸発させ、フィルム上に蒸着膜厚が１０００人
になるように連続的に戊膜した。

（蒸着条件） 高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）　　ｌＫｗ真空度　　
　　　　　３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒになるように酸素
ガスでコントロール 蒸着速度　　　　　　３０λ／ｓｅｃ （水晶発振式モニターによりモ ニタリング） 得られたフィルムは透明性が優れ、 酸素透過１　　３．０〜３．５ｃｃ　／　ｍ　”　　・
２４ｈｒｓ　　−　ａｔｍ（２５℃，　ＩＯＯＸＲ｝ｌ
） 水蒸気透ｉＭ　ＩＦ　　　２．５〜２．７　ｇ　／　ｍ
　”　　・２４ｈｒｓであった． 〈比較例１〉 酸素を導入しない以外は、実施例１と同様に１０００人
の酸化アルミニウム蒸着威膜を形威したフィルムを得た
。

ここで真空度は経時で少しずつ変化し、安定しなかった
が、蒸着速度は、３０入／ｓｅｃで安定していた。

得られたフィルムは、透明性が優れたものの、酸素透過
量が、９．０　〜１０．０ｃｃ／　ｍ”　　・２４ｈｒ
ｓａｔｅ　　　（２５゜Ｃ．　　ＩＯＯＸＩＩＦＩ）水
蒸気透過！　　３．０　〜５．１　ｇ　／　ｍ　”　　
・２４ｈｒｓであった． く実施例２〉 蒸着材料として酸化錫を用いた以外は、実施例ｌと同様
の条件で蒸着を行いフィルムを得た。

得られたフィルムは、透明性が実施例ｌのフィルムに比
較してやや劣り、また酸素透ｉ！１１が、２．０　〜２
．１ｃｃ／ｍ”　　２４ｈｒｓ　　・ａｔｍ　　（２５
’Ｃ．　ＩＯＯＸＲＨ）水草気透過量が１．３　〜１．
５　ｇ　／　ｍ”　　・２４ｈｒｓであった。

〈比較例〉 酸素ガスを導入しない以外は、実施例２と同様の条件で
蒸着を行い、フィルムを得た。

得られたフィルムは、透明性が実施例３と同様で 酸素ｉ３過ｉｔ　　　５．１〜９．５ｃｃ　　／　ｍ　
”　　・２４ｈｒｓ　　・ａｔｌｌ（２５゜Ｃ，　　Ｉ
ＯＯＸＲ｝Ｉ） 水蒸気透過量が２．９〜４．５　ｇ　／　ｍ　”　　・
２４ｈｒｓであった。

く実施例３〉 実施例１と同様の材料を用い、槽内を９ＸＩＯ−’Ｔｏ
ｒｒまで排気し、次に、高純度ガスをマスフロコントロ
ーラーで調整しながら導入し、かつイオンビームとして
フィルムに当てながら、酸化アノレミニウムを電子ビー
ム加熱により蒸発させ、フィルム上に蒸着膜厚がｉｏｏ
ｏλになるように連続的に或膜した． （蒸着条件） イオンソース出力　　　　　４００Ｖ　　３５０ｍＡイ
オン電流密度　　　　　　３０μＡ／ｃｍ”真空槽圧力
　　　　　　　　３．２×１０−’Ｔｏｒｒ蒸着速度　
　　　　　　　　３０人／ｓｅｃ（水晶発振式モニター
によりモ ニタリング） 得られたフィルムの表面形状をＳＥＭ写真により観察し
たところ、イオンソースによりアシストした蒸着膜は、
アシストしない蒸着膜より緻密であった． また、酸素透過量２．０〜２．５ｃｃ　／　ｍ　”　　
・２４ｈｒｓａｔ＋ｗ　　（２５゜Ｃ．　１００Ｘｌ？
Ｈ）　、水蒸気透ｉ（４景２．１〜２．５ｇ　／　ｍ”
　　・２４ｈｒｓであった．く効果〉 以上のように透明高分子フィルム上の酸化アルごニウム
、酸化錫等の薄膜組成として実質的にそれらの金属また
は低級酸化物成分を含有しないで、金属酸化物とする、
すなわち、酸化アルミニウム、酸化錫の、薄膜戒分が十
分緻密になり、酸素バリアー、防湿性の場所によるパラ
ツキが極めて小さくなり安定した透明バリアーフィルム
が得られた．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明のフィルムを得る、または方法を実施
する装置の一例を示す説明図、第２図は、第ｌ図の蒸着
源部分を示す説明図である．ｌ・・・高分子フィルム　
　２・・・真空系内３・・・巻取りロール　　　４・・
・制御ロール５・・・ダンサーロール　６・・・エキス
パンダーロール８・・・Ｓ出Ｌ，ロール　　　９・・・
冷却ロール１０・・・蒸着源　　　　　　１１・・・蒸
着源パワー２００・・・金属酸化分子　　２０１・・・
高周波コイル３００・・・マッチングボックス　４００
・・・高周波１［５００・・・Ｎ’４材料６００・・・
マスフロコントローラー７００・・・酸素ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　真空系内で高分子フィルム上にアルミニウムま
   たは錫酸化物を酸素アシストしながら真空蒸着する透明
   バリアーフィルムの製造方法。