JPH0368754A - 複合材料の製造方法 - 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、プラスチック基材上に金属又は金属化合物の
蒸着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、真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、請求項（１）の発明は、プラ
スチック基材表面に、希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
着することを特徴とする特許料の製造方法を提供する。

また、請求項（２）の発明は、基材表面のイオンビーム
の電流密度が０．１〜１０μＡ　／　ｃＴｌである上記
方法を提供する。

〈発明の具体的な説明〉 ブースチ・・ク プラスチック基材は、蒸着膜の支持体として、金属又は
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ト状のも
のが望ましい６通常厚さ３μｍ〜ｌ圓である。

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レート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、ポリアミド、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なうため、
長尺のフィルムが好ましい。

イオンビーム イオンビーム照射は、プラスチック基材の蒸着される面
に施される。プラスチック基材表面を活性化して、基材
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、希ガスを励起したイオンを用いる必要
がある。希ガスとしては、アルゴン、キセノン等か使用
できるが、アルゴンが好ましい。

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１０１〜１０−’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（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
が使用できる。

プラスチック基材上のイオンビームの電流密度は１００
．Ａ／ｃｍ３以下で良い、１００μＡ／ｃｍ３を越える
と、熱及び機械的ダメージにより基材が劣化することが
ある。また基材と蒸着膜の密着性の点から、０．１〜１
０μＡ／Ｃ４が好ましい。０．１〜１μＡ／ｃｉｊ以下
ではイオンビーム照射による活性化が期待できず、また
１０ａＡ／ｃｍ３を越えると十分な密着力が得られない
。

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、ニュー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、ニ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
行なう必要がある。

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と共に、表面を活
性化して蒸着膜との密着力を向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ねれる
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
表面活性が十分維持されたまま、蒸着膜が形成され、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。

蒸着の前と同時の双方でイオンビーム照射しても良いこ
とはもちろんである。また、さらに蒸着の後イオンビー
ム照射しても良い。

盈皇 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線を遮断
したり、ハーフ稟う−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。

金属化合物としては、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。金属酸化物の蒸着膜は一般
に透明であり、ガスバリヤ−性に優れた透明材料を得る
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、
５０００人を越えると、イオンビーム照射による基材表
面活性化の効果も十分発揮できず、蒸着膜にクランクが
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。

菫互 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に接触させる。

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。イオンビーム源４０は
三ケ所に設けられており、それぞれのイオンビーム源４
０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ｆｉ４０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。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
、１０−’〜１０−’ｔｏｒｒ、に保たれている。

盈豆狂旦 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薬
品の包装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機能する樹脂層等である。

ヒートシール層として機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
層は溶解押出しう旦ネート、ドライラミネート等で可能
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
エステル系等の塗料を塗布しても良い。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
ロピレンの長尺の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、排気によ
り、３　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ、　に維持されている。

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を経て、冷却ロール上に重ねた
。

一方、高純度アルゴンガスを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、ア
ルゴンイオンビームをフィルムに照射した。照射は蒸着
の前のみで行なった。基材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、１
９．２μＡ／ｃ４であった。また、ニュートライザーに
より基材表面の電荷を除去することにより、イオンビー
ムの電流密度は常時安定していた。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電子放
出で、１５Ａである。

次いで、金属アルミニウムを蒸着した。蒸着は電子線加
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３０人／ｓｅｃであった。ｙ着は
６００人の厚さになるように行なった。

得られたフィルムを、エキスパンターロール、ダンサ−
ロールを経て、巻取りロールに巻取った。

〈実施例２〉 イオンビームの電流密度を１．９２μＡ／ｃ１ｉトした
外は、実施例１と同様に複合フィルムを製造した。

〈実施例３，４〉 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外は、実施例１．２と同様に複
合フィルムを製造した。

〈比較例〉 イオンビーム照射をしなかった外は、実施例１と同様に
複合フィルムを製造した。

〈剥離強度の評価〉 各複合フィルムａの非蒸着面を、エポキシ系接着剤を用
いて、アル逅ニウム板すに接着、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の蒸着面に接着した（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。

〈効果〉 以上のように、本発明によれば、プラスチック基材と蒸
着膜の密着力が極めて高い複合材料が得られる。

【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図は剥離強
度の測定方法を示す説明図である。 ３　・・・・巻取りロール ５　・・・・ダンサ−ロール ６　・・・・エキパンダーロール 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　１１１．エポキシ系接着剤 第１図 う 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基材表面に、希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
   化合物を蒸着することを特徴とする複合材料の製造方法
   。
2. （２）基材表面のイオンビームの電流密度が０．１〜１
   ０μＡ／ｃｍ＾３であることを特徴とする請求項（１）
   記載の製造方法。