JPH04353532A - プラスチック被覆用材料および被覆プラスチックフィルム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチックフィルム上
に、蒸着、スパッタリング等の気相薄膜形成法によって
、無機物を被覆する際に使用される被覆材料、および当
該被覆材料を使用することによって製造されたガスバリ
ア性に優れたプラスチックフィルムに関する。当該被覆
プラスチックフィルムは、ガスバリア性を有し、それ自
体でまたはその表面ハードコート物およびラミネートの
態様でレトルト食品等の包装用フィルム等として用いら
れる。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかるプラスチックフィルムとし
ては、例えばＳｉＯを蒸着したプラスチックフィルムが
知られている。そのフィルムの構造は、プラスチックフ
ィルムの少なくとも片面上にＳｉＯを７００Ａ程度蒸着
したものを表面ハードコートおよびラミネートしたもの
である。ところがＳｉＯは材料が高価であり、従ってか
かるプラスチックフィルムにはフィルムの製造時のコス
トが高くなるという問題点がある。

【０００３】そこで経済的なものとして、Ｓｉ、ＳｉＯ
、ＳｉＯ２　の混合材料によって蒸着を施したプラスチ
ックフィルムが提案されている。ところが、当該プラス
チックフィルムは、その製造工程中に蒸着材料の飛散、
真空度の上昇等がみられ、そのため緻密な構造を有する
無機化合物薄膜を有するものとしては得られておらず、
そのガスバリア性に劣るという問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的は
、ＳｉおよびＳｉ酸化物の混合材料よりなるにもかかわ
らず、緻密な構造を有する無機化合物薄膜を形成するこ
とが可能な被覆用材料を提供することである。本発明の
第２の目的は、経済的に製造しえ、１ｃｃ／ｍ２　．２
４ｈｒ．ａｔｍ以下という極めて高度のガスバリア性を
有する無機化合物薄膜が被覆されたプラスチックフィル
ムを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は第一番目に、Ｓ
ｉ、Ｓｉ酸化物、および他の無機化合物を含有し、多孔
質構造を有することを特徴とするプラスチックフィルム
被覆用材料である。本発明は第二番目に、上記被覆用材
料を使用することによって被覆された１ｃｃ／ｍ２　．
２４ｈｒ．ａｔｍ以下のガスバリア性を有するプラスチ
ックフィルムである。ここに、ガスバリア性は、ＡＳＴ
Ｍ−Ｄ１４３４−７５に準拠して測定された値である（
以下、同様）。

【０００６】本発明の被覆用材料は、ＳｉおよびＳｉ酸
化物を含むものであるが、Ｓｉの酸化物としては、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＯ２　およびそれらの混合物が挙げられる。好
適にはＳｉＯ２　が使用される。ＳｉとＳｉ酸化物との
配合割合は次の通りである。すなわち、Ｓｉ１００重量
部に対して、Ｓｉ酸化物は通常２０〜４００重量部、好
ましくは５０〜３００重量部、さらに好ましくは１００
〜２５０重量部である。

【０００７】Ｓｉの酸化物としてＳｉＯとＳｉＯ２　と
の混合物を使用する場合、その配合割合は、次の通りで
ある。すなわち、ＳｉＯ１００重量部に対して、ＳｉＯ
２　は通常５０〜４００重量部、好ましくは５０〜２０
０重量部、さらに好ましくは１００〜１５０重量部であ
る。

【０００８】本発明で使用されるＳｉ、Ｓｉの酸化物以
外の無機化合物は、本発明のプラスチック被覆用材料に
よって被覆されたプラスチックフィルムのガスバリア特
性を阻害しないものであれば特に制限はなく、例えば、
アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等）、アル
ミニウム族（Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ等）、炭素族（Ｓｎ
、Ｇｅ等）、チタン族（Ｔｉ、Ｚｒ等）、それらを含む
無機化合物、それらの酸化物、ホウ化物、チッ化物等、
例えばＭｇＯ、Ａｌ２　Ｏ３　、ＳｎＯ、ＴｉＢ２　、
ＴｉＯ２　、Ｂ２　Ｏ３　等、およびこれらの混合物が
例示される。

【０００９】当該無機化合物はＳｉおよびＳｉの酸化物
の総量１００重量部に対して、通常１〜８０重量部、好
ましくは１０〜６０重量部、さらに好ましくは３０〜５
０重量部配合される。

【００１０】本発明の被覆用材料は、多孔質構造を有す
るものであり、多孔質構造における孔の占める割合（気
孔率）は、材料の持つ比重よりも見掛け比重で５〜６０
％小さい値、好ましくは１０〜４０％小さい値、より好
ましくは１５〜３０％小さい値を持つに相当する割合で
ある。

【００１１】本発明の被覆用材料は、例えば次のように
して製造される。すなわち、ＳｉとＳｉ酸化物との混合
粉末に、他の無機化合物を混合した粉末に、実質的に塩
基性を示す物質を加えた組成物を成形・発泡させ、さら
に焼結させることによって製造される。

【００１２】ここに実質的に塩基性を示す物質としては
、本発明の被覆用材料の構成成分であるＳｉの表面に形
成された酸化物を除去しえ、且つＳｉ、Ｓｉ酸化物と共
に水素ガスを発生しえるものであり、本発明の目的を達
成しえるものであれば特に制限はなく、例えばケイ酸ナ
トリウム、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリ
ウム等のケイ酸類、四ホウ酸カリウム等のホウ酸類等の
アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等が例示
される。実質的に塩基性を示す物質としては、その５％
水溶液のｐＨが８〜１４好ましくは１２〜１４のものが
好適である。実質的に塩基性を示す物質は、好適には粉
末状として配合される。

【００１３】上記製造法において成形は、例えば加圧成
形、可塑成形（押出成形等）、鋳込み成形、射出成形等
によって行われる。上記成形は自体既知の手法によって
行われる。前記粉末状組成物を一旦泥状ないしはペース
ト状等としてから成形する手法においては、粉末状組成
物は、適当な媒体、例えば水、アルコール（メタノール
、エタノール等）を使用して泥状ないしはペースト状と
される。

【００１４】成形時において、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物は実質
的に塩基性を示す物質と共に水素ガスを発生し、その発
生した水素ガスおよび熱により発泡・成形される。

【００１５】成形・発泡した材料組成物は、次に焼結工
程に付される。適度に焼結することによって、上記粉末
成形体は固結して気孔率の小さくなった焼結体、すなわ
ち前記適度の気孔率を有する多孔質構造体となる。焼結
条件は、例えば８００〜１５００℃、好適には１３００
℃程度で、２０分〜３時間、好適には１時間程度である
。また、焼結は大気中、不活性ガス（特に、アルゴン）
雰囲気下に行われることが好ましい。

【００１６】本発明の上記被覆用材料によって被覆され
たプラスチックフィルム用のフィルムとしては、従来こ
の分野で使用されているものを使用すればよい。通常、
当該フィルムは、有機重合体を溶解または溶融押し出し
たもので、必要に応じて長手方向、幅方向に延伸したも
のである。有機重合体の代表的なものとしては、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ナイロン６、ポリアミド、ポリ
イミド等がある。本発明の上記蒸着用材料によって被覆
されたプラスチックフィルムにおける無機物よりなる被
覆層の厚みは、通常０．００５〜０．５μｍ、好ましく
は０．０１〜０．３μｍ、さらに好ましくは０．０２〜
０．１μｍである。

【００１７】本発明の被覆プラスチックフィルムは、通
常気相薄膜形成法にて上記の被覆材料をプラスチックフ
ィルム上に適用することによって製造される。気相薄膜
形成法としては、蒸着法（真空蒸着法、化学蒸着法等）
等が例示され、好適には真空室内（特に、高真空室内）
における手法が例示される。

【００１８】真空蒸着法とは、真空室内において抵抗加
熱、誘導加熱、電子線加熱等により、るつぼに入った被
覆材料を加熱、蒸発させて無機材料を基板であるプラス
チックフィルムに付着させる方法である。その際、材料
、目的等によって加熱温度、加熱方式が異なり、それぞ
れに適したものを選ばなければならない。本発明におい
て、好ましくは電子線加熱方式を用い、電子ビームの投
入電力は、通常３０〜１００ｋｗで行う。

【００１９】化学蒸着法は、真空槽内に酸素等の反応ガ
スを導入し、酸化反応等を起こさせる手法である。本発
明においては、通常反応ガスとして酸素を用い、蒸着時
の真空度を５×１０−４〜２×１０−３Ｔｏｒｒで行い
、電子線蒸着法で蒸着させて酸化反応を起こさせる。

【００２０】かくして、Ｓｉ、Ｓｉの酸化物、他の無機
化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは実
質的に塩基性を示す物質の酸化物よりなる被膜がプラス
チックフィルム上に形成される。被膜が形成されたプラ
スチックフィルムは、自体既知の方法にて表面ハードコ
ートおよびラミネートすることによって、レトルト食品
等の包装用フィルムとされる。

【００２１】

【実施例】

実施例１ Ｓｉ、ＳｉＯ２　およびＭｇＯの粉末を２４：３６：４
０ｗｔ％で混合した粉末材料２００ｇに、Ｎａ２　Ｓｉ
Ｏ３　（水ガラス）を水に対して０．５ｗｔ％混合した
液７０ｃｃを加えて攪拌して粘土状とし、円柱状型に型
入れして成形し、２００℃で５時間乾燥させた後、１３
００℃で６０分間焼結させて蒸着材料を製造した。製造
した蒸着材料は、前記Ｓｉ、ＳｉＯ２　およびＭｇＯに
て構成される粉末材料の比重に対して６７％の比重を有
する多孔質な構造であった。

【００２２】実施例２ Ｓｉ、ＳｉＯ２　およびＡｌ２　Ｏ３　の粉末を２８：
４２：３０ｗｔ％で混合した粉末材料２００ｇに、Ｎａ
ＯＨを水に対して１．０ｗｔ％混合した液を７５ｃｃ加
えて攪拌して粘土状とし、円柱形状金型に型入れして成
形し、２００℃で５時間乾燥させた後、１３００℃で６
０分間焼結させて蒸着材料を製作した。製作した蒸着材
料は、前記Ｓｉ、ＳｉＯ２　およびＡｌ２　Ｏ３　にて
構成される粉末材料の比重に対して６９％の比重を有す
る多孔質な構造であった。

【００２３】実施例３ ＳｉおよびＳｉＯ２　の粉末を４７：５３ｗｔ％で混合
した粉末材料２００ｇに、ＮａＯＨを水に対して０．５
ｗｔ％混合した液を７０ｃｃ加えて攪拌して粘土状とし
、円柱形状金型に型入れして成形し、２００℃で５時間
乾燥させた後、１３００℃で６０分間焼結させて蒸着材
料を製作した。製作した蒸着材料は、前記粉末材料の比
重に対して７５％の見掛け比重を有する多孔質な構造で
あった。

【００２４】実施例４ ＳｉおよびＳｉＯ２　の粉末を４７：５３ｗｔ％で混合
した粉末材料２００ｇに、Ｎａ２　ＳｉＯ３　（水ガラ
ス）を水に対して０．３６ｗｔ％配合した液７０ｃｃを
加えて攪拌して粘土状とし、円柱形状金型に型入れして
成形し、２００℃で５時間乾燥させた後、１３００℃で
６０分間焼結させて蒸着材料を製造した。製造した蒸着
材料は、前記粉末材料の比重に対して９０％の見掛け比
重を有する多孔質な構造であった。

【００２５】比較例１ ＳｉおよびＳｉＯ２　の粉末を４０：６０ｗｔ％で混合
した粉末材料にエチルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ２　Ｈ５
　）４　）を１：１の割合で混合したもの２００ｇに対
して、無水アルコール１００ｃｃを加えて攪拌して粘土
状とし、円柱形状金型に型入れして成形し、２００℃で
５時間乾燥させた後、１３００℃で６０分間焼結させて
蒸着材料を製作した。製作した蒸着材料は、前記Ｓｉお
よびＳｉＯ２　にて構成される粉末材料の比重に対して
９９％の見掛け比重を有するほとんど緻密な構造であっ
た。

【００２６】実験例１ 電子ビーム蒸着法により、実施例および比較例で製造し
た材料によるプラスチックフィルム蒸着時の、材料の飛
散、真空度の観察を行った。その結果を表１に示す。 （実験方法）各実施例および比較例で製造した材料を使
用して図１に示したＥＢ蒸着装置により、蒸着実験を行
った。蒸着実験を行う前に真空槽内を６×１０−４ｐａ
以下に排気した。電子ビームの投入電力は３５ｋｗとし
、るつぼ、ＥＢガンは冷却水により水冷した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】従来のＳｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２　の微細
な混合粉末状の材料では、これを使用するプラスチック
フィルムの被覆操作時に、電子ビームの熱の拡散、帯電
等により材料の飛散が起こり、また、熱の拡散により材
料に付着、および混入している不純物からガスが放出し
て真空度の上昇を来す。これに対して、本発明のプラス
チックフィルム被覆用材料は、材料の飛散、真空度の上
昇が実質的にない蒸着材料であり、従ってこの材料を使
用して蒸着法により製作されたガスバリアフィルムは、
緻密な構造を有する無機被覆を有し、１ｃｃ／ｍ２　．
２４ｈｒ．ａｔｍ以下のハイバリアな特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、２、３の蒸着装置の構造図である。

【符号の説明】

１　　ＰＥＴフィルムのロール ２　　テンショナー ３　　冷却ドラム ４　　シャッター ５　　スリット ６　　電子ビーム蒸着源 ７　　巻き取りロール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、および他の無機化
   合物を含有し、多孔質構造を有することを特徴とするプ
   ラスチックフィルム被覆用材料。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の無機成分の持つ比重よ
   りも見掛け比重が５〜６０％小さい値を持つ請求項１記
   載のプラスチックフィルム被覆用材料。
3. 【請求項３】　　Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、他の無機化合物、
   および実質的に塩基性を示す物質を含有する粉末状組成
   物を成形・発泡、焼結させてなる請求項１記載のプラス
   チックフィルム被覆用材料。
4. 【請求項４】　　請求項１〜３のいずれかに記載の被覆
   用材料を使用することによって被覆された１ｃｃ／ｍ２
   　．２４ｈｒ．ａｔｍ以下のガスバリア性を有するプラ
   スチックフィルム。