JPH0365337A - 複合材料の製造法 - 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、プラスチック基材上に金属又は金属化合物の
蒸＠膜を形成した複合材料の製造方法に関する。

更に詳しくは、プラスチック基材と蒸着膜の密着性に優
れた複合材料の製造方法に関する。

〈従来技術〉 金属蒸着膜あるいは金属化合物の蒸着膜は、酸素や水蒸
気等のガスバリヤ−性に優れることから、この蒸着膜を
形成したプラスチック材料は、酸素や水蒸気によって劣
化変敗する食品や医薬の包装材料として多用されている
。

しかし、蒸着膜は一般にプラスチック基材上に付着して
いるだけであるから、両者の密着力は極めて弱いのが通
常である０例えば、蒸着膜を有する包装材料を用いた包
装体にレトルト殺菌等の高温高圧処理を施すと、プラス
チック基材と蒸着膜の間で剥離することがあった。

〈発明が解決しようとする課題〉 そこで、本発明は、プラスチック基材と蒸着膜の密着性
に優れた複合材料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〉 この目的を達成するため、本発明は、プラスチック基材
表面に、酸素又は酸素を含むガスを励起したイオンビー
ムを照射した後、又は照射と同時に金属又は金属化合物
を蒸着する複合材料の製造法であって、基材表面のイオ
ンビームの電流密度がｌＯμＡ　／　ｃ＋ｉ未満である
ことを特徴とする複合材料の製造法を提供する°。

〈発明の具体的な説明〉 −ｌｊ≦（±Ｊ二ら基−且− プラスデック基材は、蒸着膜の支持体として、金属又＆
よ金属化合物を付着するものである。食品又は医薬の包
装材料として使用するため、フィルム状又はシー１−状
のものが望ましい１通常厚さ３）ｔ　ｍ　ｙ　ｌ　ｗａ
である。

プラスチック基材は任意の材質で良いが、例えば、ポリ
エチレンテレフタに一層やポリエチレンナフタレート等
のポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレン又はポ
リスチレン等のポリオレフィン、ボリアミド、ポリカー
ボネート等が使用できる。

なお、イオンビーム処理や蒸着を効率的に行うため、長
尺のフィルムが好ましい。

−±１Ｓ仁ざ二＝邑鴛」ｔ イオンビーム照射は、プラスチック基材の蒸着される面
に施きれる。プラスチック基材表面を活性化して、フ、
（材と蒸着膜の密着性を向上するためである。

イオンビームは、酸素又は酸素を含むガスを励起したイ
オンを用いる必要がある。酸素を含むガスとしては、ア
ルゴンやキセノン、あるいは窒素や空気を少最混合した
ガスが利用できる。

イオンビームは、真空系内に、イオンビーム源とプラス
チック基材とを対向させて照射できる。

真空系は１０”’〜１０　”ｔｏｕｒ、で良い。

イオンビーム源としては、フィラメントを用いる熱陰極
タイプ（ＫａｕＬｍａｎ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が
使用できる。

プラスチック基材ｊ二にイオンビームの電流密度はｌＯ
μＡ／ｄ未満であることが必要である。ｌＯμＡ／ｃｄ
以上になると１−分な密着力が得られない。

また、０．１　ｔｔ　Ａ以上が好ましい、０，１μ八以
下ではイオンビーム照射による活性化が期待できない。

電気絶縁性のプラスチック基材にイオンビーム照射する
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いことがある。これを
避けるため、二美−トライザーを使用して、基材表面の
電荷を除去することが望ましい、基材表面の電荷は正の
電荷であり、二ュートライザーの出力は、タングステン
フィラメントによる熱電子放出で十分で、数〜数＋Ａで
良い。

なお、イオンビーム照射は、蒸着の前又は蒸着と同時に
行う必要がある。

蒸着の前にイオンビーム照射することにより、プラスチ
ックフィルム表面の不純物を除去するｔ共に、表面を活
性化して薄ＷＪ、乙の密着力を同上することができる。

この場合には、真空系内でイオンビーム照射した後、大
気に開放することなく、金属又は金属化合物を蒸着する
ことが望ましい。

大気に開放することにより、基材の表面活性が損われる
からである。同一真空系内で、イオンビーム照射と蒸着
を連続的に行なうことにより、イオンビーム照射による
表面活性が十分ｗ１！、￥されたまま、蒸着１模が形成
され、両者の密着力が一層強固になる。

蒸着と同時にイオンビーム照射する場合には、不純物の
除去及び基材表面の活性化と蒸着層の形成が同時に行な
われる。また蒸着する金属又は金属化合物の粒子に運動
エネルギーを与え、粒子が基材に衝突する際の衝突エネ
ルギーを大きくすることができる。このため、基材と蒸
着膜の密着性が向上する。また、衝突エネルギーが増大
することに加え、蒸着した粒子と粒子の間を酸素原子が
結いで三次元構造を形成することから、蒸着膜は緻密な
構造となってガスバリヤ−性が向上する。

蒸着の前ど同時の双方でイオンビー１．照射しても良い
ことはもちろんである。また、さらにｐ：着の後イオン
ビーム照射しても良い。

蒸−新 イオンビーム照射により活性化された表面に、金属又は
金属化合物を蒸着する。ガスバリヤ−性を向上するため
である。

金属を蒸着した場合には、その膜厚により紫外Ｍを遮断
したり、ハーフミラ−を得ることができる。金属として
は、アルミニウム、硅素、錫、マグネシウム、亜鉛、チ
タン、ジルコニウム等である。

金属化合物どしては、上記金属の酸化物、窒化物、炭化
物等を用いることができる。金ｗＡ酸化物の蒸着膜は一
般的に透明であり、ガスバリヤ−性に優れた透明材料を
１することができる。

蒸着膜の厚さは３００〜５０００人が望ましい、３００
人未満の蒸着膜はガスバリヤ−性が十分でなく　、ｓｏ
ｏ。

入を越えると、イオンビーム照射による粘材表面活性化
の効果も十分発揮できず、蒸着膜にクラックが生じ易い
。

蒸着は、抵抗加熱法や誘導加熱法又は電子線加熱法によ
る真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の方法に
より可能である。

尖双 第１図に本発明に使用する装置の説明図を示す。

第１図は、プラスチック基材として、巻出ロール８に巻
取られた長尺のプラスチックフィルム１を使用し、イオ
ンビーム照射と蒸着を、同一真空系内で連続的に行なう
装置である。

プラスチックフィルムは巻出しロール８から一定速度で
送り出される０次いで、ダンサ−ロール５、エキスパン
ダーロール６を経て、冷却ロール９に接触さセる。

冷却ロール９により、基材を裏面から冷却しながら、イ
オンビーム照射と蒸着を行なう、イオンビームｒＡ４０
は三ケ所に設けられており、それぞれのイオンビーム源
４０は隔壁４１で隔てられている。

最初のイオンビーム源４０は蒸着前にイオンビーム照射
を行なうためのものである。中央のイオンビーム源４０
は蒸着と同時にイオンビーム照射を行なうためのもので
ある。最後のイオンビーム源４０は蒸着後に照射するも
のである。それぞれのイオンビーム源は独立にイオンビ
ーム照射できる０図中５０はイオンビームの照射部を示
す、また、５１は蒸着部である。

蒸着膜の形成されたプラスチックフィルムは、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に巻取られる。

なお、装置全体は密閉されており、排気部から排気して
、１Ｏ−４〜１０−’Ｌｏｒｒ、に保たれている。

東正止扛 得られる複合材料は、プラスチック基材表面に金属又は
金属化合物の蒸着膜が強固に接着したもので、酸素、水
蒸気等のガスバリヤ−性に優れている。このため、プラ
スチック基材がフィルム状又はシート状である場合には
、酸素や水蒸気によって劣化又は変敗し易い食品や医療
品の包製材料として使用することができる。また、レト
ルト殺菌等の高温高圧処理も可能である。

なお、蒸着膜の上に他の層を形成することも可能である
０例えば、蒸着膜保護のための樹脂層、あるいは製袋の
際にヒートシール層としてｎ能する樹脂層等である。

ヒートシール層としてａ能する樹脂層としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−エチルメタクリレ
ート共重合体、アイオノマー等の樹脂が例示できる。積
層は溶融押出しラミネート、ドライラミネートに、りで
可能である。蒸着膜保護のためには、この外、ウレタン
系、塩酢ビ系、塩素化ポリプロピレン系、アクリル系、
ポリエステル系″りの塗料を塗布しても良い０表面物性
を向上させるためには、紫外線硬化型又は電子線硬化型
樹脂を塗布硬化させるのが良い、紫外線硬化型又は電子
線硬化型樹脂は一般にアクリル系又はエポキシ系の多官
能のモノマー又はオリゴマーを主成分とするものである
。

〈実施例１〉 プラスチック基材として、厚さ２５μｍの無延伸ポリプ
ロピレンの長尺フィルムを使用した。

装置は第１図に示す装置を使用した。系内は、ＩＦ気に
より、３　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ、に維持されてイル。

フィルムを巻出しロールから送り出し、ダンサ−ロール
、エキスパンダーロールヲ経°ζ、冷却ロール上に重ね
た。

一方、高純度酸素ガスをＭＦＣで調整しながら導入し、
ホローカソードタイプのイオンビーム源により、酸素イ
オンビームをフィルムに照射した。

照射は蒸着の１１７１のみで行な−、た。粘（４表面に
おけるイオンビームの電流密度をファラデーカップによ
り測定したところ、５゜７６　ｕ　Ａ／ｃ・ｄであ、た
、；にた、ニュートライザーにより基拐表面の電荷を除
去することにより、イオンビームの電ｍ　１？度は常特
安定していた。ニュートライザーによる出力は、タング
ステンフィラメントによる熱′准イ放出で、１５八であ
る。

次いで、金属アル速ニウムを蒸着した。蒸ｔｉＣｆ電子
線加熱による真空蒸着で、水晶発振式モニターにより測
定したところ、蒸着速度は３ＯＡ　／ｓｅｃであった。

蒸着は６００人の厚さになるように行なった。

得うしたフィルムを、工牛スパンダーロール、ダンザー
ロールを経て、巻取りＵ−ルに巻取った。

（比較例里〉 電流密度を１９．２μＡＩｃｄ、！−した外は、実施例
１と同様に複合フィルムを！！造した。

く比較例２〉 酸素ガスの代わりに高純度アルゴンガスを使用し、電流
密度を１．９２μＡ／ｃ＋δとした外は、実施例１と同
様Ｃご複合フィルムを製ｊ貴した。

く実施例２〉 蒸着の前にイオンビーム照射する代わりに、蒸着と同時
にイオンビーム照射した列は、実施例１と同様に複合フ
ィルムを！！！造した。なお、基拐に付着した酸素原子
と蒸着材料の原Ｔ−数の比□・／ｎ、は３／１０００テ
ある。

く比較例３〉 蒸着の前にイオンビー１、照射する代わりに、蒸？ｆと
同特にイオンビーム照射した外は、比較例Ｉと同様に複
合フィルムを製造した。ｎ”／ｎｏ　は１／１００であ
る。

く比較例４〉 蒸着の前にイオンビーム照射する代わりに、蒸着よ同時
にイオンビーム照射した外は、比・検測２と同様に複合
フィルムを製造した。ｎ’／ｎ、は１　／１０００であ
る。

く比較例５＞ イオンビーム照射しｔζかった列は、実施例１と同様に
複合フィルムを製造した。

く剥離強度の評価〉 各複合フィルムａの非蒸着部を、エポキシ系接着剤を用
いて、アル４ニウム板ｌ）に接着、固定した。

次いで金属製治具Ｃの表面にエポキシ系接着剤ｄを塗布
し、複合フィルムａ（７）蒸若面ｃ、二接着した（第２
図）。

この金属製治具Ｃを引き剥がして、剥離強度を測定した
。この結果を第１表に示す。

なお、表中×は、複合フィルムａとアル４ニウム板りの
間で剥離してしまい、蒸着層の２１１　ｆｉＪ強度が測
定不能であったことを示す。

第１表 く効果〉 以上のように、本発明によれば、プラスチック基（４と
蒸着膜の密着力が極めて高い複合材料が得られるや

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる装置の説明図、第２図は２！Ｉ
　Ａｌ１強度の測定方法を示す説明図である。 ３・・・ｌ取すロール　　　５・・・ダンサ−ロール６
・・・エキスパンダーロール ８・・・巻出しロール ４０・・・イオンビーム源 ４１・・・隔壁 ５０・・・イオンビーム照射部 ５１・・・蒸着部 ａ・・・複合フィルム ｂ・・・アルミニウム板 Ｃ・・・治具 ｄ・・・エポキシ系接着剤 特　　許　　出　　願　　人 凸版印刷株式会社 代表者　鈴木和夫 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基材表面に、酸素又は酸素を含むガ
   スを励起したイオンビームを照射した後、又は照射と同
   時に金属又は金属化合物を蒸着する複合材料の製造法で
   あって、基材表面のイオンビームの電流密度が１０μＡ
   ／ｃｍ＾３未満であることを特徴とする複合材料の製造
   法。