JPH06238804A - ペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 耐屈曲性、食品保存性に優れたガスバリア性
フィルムのペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包
装材料を提供する。 【構成】 薄膜内の酸化アルミニウムが２０重量％から
９９重量％含まれることを特徴とするガスバリア性フィ
ルムを構成の全部または一部とする、あるいは、該薄膜
内の酸化アルミニウムが２０重量％から９９重量％含ま
れ、好ましくは該薄膜の比重と薄膜内の酸化アルミニウ
ム組成比率との関係をＤ＝０．０１Ａ＋ｂ（Ｄ：薄膜の
比重，Ａ：薄膜中の酸化アルミニウムの重量％）という
関係式で表す時、該薄膜の比重を、１．６≦ｂ≦２．２
の範囲内であることを特徴とするガスバリア性フィルム
を構成の全部または一部とすることによって、ガスバリ
ア性に優れ、地球環境にやさしい実用特性のすぐれたペ
−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料を提供
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスバリア性に優れ、
牛乳、ジュ−ス、炭酸飲料等の飲物、日本酒、焼酎、ウ
ィスキ−等のアルコ−ル類、醤油、ソ−ス等の調味料、
クッキングソ−ス、ス−プなどの保存に適したペ−パ−
カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ガスバリア性のすぐれたペ−パ−カ−ト
ン及びペ−パ−カ−トン用包装材料としては、アルミ箔
を紙等とラミネ−トして、ＰＥ（ポリエチレン）／紙／
アルミ箔／ＰＥの形にしたものあるいは、Ａｌ箔をアル
ミ蒸着フィルム、塩化ビニリデンやエチレンビニルアル
コール共重合体と置き変えたもの、さらに酸化珪素など
の薄膜を用いたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のペ−パ−
カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料は、次のよう
な課題を有していた。アルミニウム箔、アルミニウム蒸
着を用いたものは、ガスバリア性はすぐれているが、不
透明であり、包装時の内容物が見えないという欠点があ
った。又、マイクロ波が透過しないため、電子レンジに
よる加熱が不可能であり、更にアルミニウムをペ−パ−
カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料の構成の一部
に含むとプラスチックフィルムや紙の回収再利用（リサ
イクリング）ができないという問題がある。塩化ビニリ
デンやエチレンビニルアルコール共重合体を、ペ−パ−
カ−トンの構成の一部に含むものは、水蒸気、酸素など
のガスバリア性が不十分であり、内容物の保存期間が短
い。又、塩化ビニリデン系については、容易に熱分解
し、リサイクリングが行いにくく、焼却時の塩素ガスの
発生など、地球環境への影響も懸念されている。また、
エチレンビニルアルコール系は乾燥時のバリア性は優れ
ているものの、高湿度下においては酸素バリア性の低下
が著しく、保存期間が短くなる。

【０００４】特公昭５１−４８５１１号には、合成樹脂
体表面にＳｉ_x Ｏ_y （例えばＳｉＯ ₂ ）を蒸着したガス
バリア性フィルムが提案されているが、ガスバリア性の
良好なＳｉＯ_x 系（ｘ＝１．３〜１．８）は褐色を有し
ており、その被膜はもろく、これを構成の一部または全
部とするペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装
材料を過酷に取り扱った場合には、ガスバリア性が大き
く低下するという欠点がある。 酸化アルミニウムを蒸
着したフィルムとして（特開昭６２−１０１４２８）に
見られるようなものもあるが、初期の酸素バリア性が余
り高くない。更に屈曲した場合の酸素バリア性の劣化が
大きく、ペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装
材料の構成の一部または全部とした場合に内容物を酸化
から守り、長期保存するには十分なものとはいえず、酸
素バリア性と水蒸気バリア性とを兼ね備え、過酷な取扱
に耐えるものにはなり得ない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスバリア性
に優れ、また耐屈曲性の高い、しかも経済性において
も、有利なガスバリア性フィルムを構成の一部または全
部とするペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装
材料を提供せんとするものである。すなわち、本発明は
プラスチック基材の少なくとも一方の面に、主として酸
化アルミニウムと酸化珪素とから成る組成の薄膜を設
け、該薄膜の組成のうち、酸化アルミニウムが２０〜９
９重量％含まれることを特徴とするガスバリア性フィル
ムを、構成の全部または一部とするペ−パ−カ−トン及
びペ−パ−カ−トン用包装材料であり、好ましくは該薄
膜の比重が下記の式を満足することを特徴とするガスバ
リア性フィルムを、構成の全部または一部とするペ−パ
−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装材料である。 Ｄ＝０．０１Ａ＋ｂ（ただし、Ｄ：薄膜の比重、Ａ：薄
膜中の酸化アルミニウムの重量％、１．６≦ｂ≦２．
２）

【０００６】本発明でいうプラスチック基材とは、有機
高分子を溶融押出しをして、必要に応じ、長手方向、お
よび、または、幅方向に延伸、冷却、熱固定を施したフ
ィルムであり、有機高分子としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレンテレフタート、ポリエチレ
ン−２、６−ナフタレート、ナイロン６、ナイロン４、
ナイロン６６、ナイロン１２、ポリ塩化ビニール、ポリ
塩化ビニリデン、ポリビニールアルコール、全芳香族ポ
リアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテ
ルイミド、ポリスルフォン、ポリッフェニレンスルフィ
ド、ポリフェニレンオキサイドなどがあげられる。ま
た、これらの（有機重合体）有機高分子は他の有機重合
体を少量共重合をしたり、ブレンドしたりしてもよい。

【０００７】さらにこの有機高分子には、公知の添加
剤、例えば、紫外線吸収剤、帯電防止、可塑剤、滑剤、
着色剤などが添加されていてもよく、その透明度は特に
限定するものではないが、透明ガスバリア性フィルムと
して使用する場合には、５０％以上の透過率をもつもの
が好ましい。本発明のプラスチックフィルムは、本発明
の目的を損なわない限りにおいて、薄膜層を積層するに
先行して、該フィルムをコロナ放電処理、グロー放電処
理、その他の表面粗面化処理を施してもよく、また、公
知のアンカーコート処理、印刷、装飾が施されていても
よい。本発明のプラスチックフィルムは、その厚さとし
て５〜５００μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは
８〜３００μｍの範囲である。

【０００８】酸化アルミニウム・酸化硅素薄膜は酸化ア
ルミニウムと酸化硅素の混合物、あるいは化合物等とか
ら成り立っていると考えられる。ここでいう酸化アルミ
ニウムとは、Ａｌ，ＡｌＯ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の各種アルミ
ニウム酸化物の混合物から成り立ち、酸化アルミニウム
内での各々の含有率等は作成条件で異なる。酸化珪素と
は、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ₂ 等から成り立っていると考
えられ、これらの比率も作成条件で異なる。本発明にお
ける該薄膜の酸化アルミニウムの比率としては、２０重
量％以上、９９重量％以下であって、好ましくは３０重
量％以上、９５重量％以下である。また、この成分中
に、特性が損なわれない範囲で微量（全成分に対して高
々３％まで）の他成分を含んでもよい。該薄膜の厚さと
しては、特にこれを限定するものではないが、ガスバリ
ア性及び可尭性の点からは、５０〜８０００Ａが好まし
く、更に好ましくは、７０〜５０００Ａである。

【０００９】かかる酸化アルミニウム・酸化硅素系薄膜
の作成には、真空蒸着法、スパッタ− 法、イオンプレ
−テイングなどのＰＶＤ法（物理蒸着法）、あるいは、
ＣＶＤ法（化学蒸着法）などが適宜用いられる。例え
ば、真空蒸着法においては、蒸着源材料としてＡｌ₂ Ｏ
₃ とＳｉＯ₂ やＡｌとＳｉＯ₂ の混合物等が用いられ、
また、加熱方式としては、抵抗加熱、高周波誘導加熱、
電子ビ−ム加熱等を用いることができる。また、反応性
ガスとして、酸素、窒素、水蒸気等を導入したり、オゾ
ン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を
用いてもよい。また、基板にバイアス等を加えたり、基
板温度を上昇、あるいは、冷却したり等、本発明の目的
を損なわない限りに於て、作成条件を変更してもよい。
スパッタ−法やＣＶＤ法等のほかの作成法でも同様であ
る。本発明品は、そのままで使用されてもよいが、他の
有機高分子のフィルム、または薄層をラミネートまたは
コーティングして使用してもよい。

【００１０】本発明でいう比重とは、ある温度で、ある
体積を占める物質の質量と、それと同体積の標準物質の
質量（４℃における水）との比をいう。比重の測定は、
通常物体の質量と体積を測り、同体積の４℃の水の質量
との比を求めればよいが、本発明の薄膜の測定では、体
積の測定が困難である。そこで、まず基板から薄膜をは
がす、あるいは、基板のみを溶解することにより、薄膜
のみからなる単独膜の状態としたのちに、（ＪＩＳ Ｋ
７１１２）にあるような比重測定法を用いることが望ま
しい。例えば、浮沈法では、試料を比重既知の溶液の中
に浸せきさせ、その浮沈状態から薄膜の比重を測定する
ことができる。この溶液としては、四塩化炭素とブロモ
ホルム、または、ヨウ化メチレンなどの混合液を用いる
ことができる。また、連続的な密度勾配をもつ溶液中に
単独膜を浸積させる密度勾配管法によっても比重の値を
測定できる。

【００１１】このようにして得られた該薄膜の比重の値
が、薄膜中の酸化アルミニウムの重量％との関係を、Ｄ
＝０．０１Ａ＋ｂ（Ｄ：薄膜の比重、Ａ：薄膜中の酸化
アルミニウムの重量％）という式で示すとき、ｂの値が
１．６よりも小さい領域のときには、酸化アルミニウム
・酸化硅素薄膜の構造が粗雑となり、充分なガスバリア
性が得られない。また、該薄膜の比重の値が、ｂ値で、
２．２よりも大きい領域の場合、成膜後の初期ガスバリ
ア特性は優れているものの、膜が硬くなりすぎ、機械特
性、特にゲルボ特性が劣り、処理後のガスバリア性の低
下が大きくなり、ガスバリア性フィルムとしての使用に
適していない。以上の理由からペ−パ−カ−トン及びペ
−パ−カ−トン用包装材料として好ましい酸化アルミニ
ウム・酸化硅素薄膜の比重は、該薄膜の比重と薄膜内の
酸化アルミニウム組成比率との関係をＤ＝０．０１Ａ＋
ｂ（Ｄ：薄膜の比重、Ａ：薄膜中の酸化アルミニウムの
重量％）という関係式であらわす時、ｂの値で１．６か
ら２．２であり、更に好ましくは１．７から２．１であ
る。（図−１）

【００１２】本発明におけるペ−パ−カ−トンとは、複
合紙容器のことをいい、ペ−パ−カ−トン用包装材料と
しては、紙、プラスチックフィルム等とガスバリア性の
あるフィルムとのラミネ−ト品を用いる。形状、種類と
しては屋根形（ゲ−ベルトップ）、レンガ形（ブリック
形）、直方体、カップ形など特に制限はない。又、内
袋、注出口等と組合わせてもよい。本発明におけるペ−
パ−カ−トンが適用できる内容物としては、牛乳、ヨ−
グルトジュ−ス、炭酸飲料等の飲物、日本酒、焼酎、ウ
ィスキ−等のアルコ−ル類、醤油、ソ−ス等の調味料な
どであり、特に、これらに制限されるものではない。

【００１３】次に実施例をあげて本発明を説明する。

【実施例１】蒸着源として、３〜５ｍｍ程度の大きさの
フレ−ク状のＡｌ₂ Ｏ₃ （純度９９．５％）とＳｉＯ₂
（純度９９．９％）を用い、電子ビ−ム蒸着法で、１２
μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡績（株）：Ｅ５１０
０）上に酸化アルミニウム・酸化硅素系薄膜の形成を行
った。蒸着条件としては、電子銃（ＥＢ銃）のエミッシ
ョン電流を１．２Ａ、加熱比を、３０：１０とし、組成
比がＡｌ₂ Ｏ₃ ：ＳｉＯ ₂ ＝６０：４０となるようにし
た。蒸着膜の厚みは６００Ａ（オングストローム）と
し、ＰＥ（ポリエステル）４０μｍ、紙とラミネートし
て、実施例１−〜を作製した。この包装用フィルム
の酸素透過量を測定した。比較例として、１−ＰＥ
Ｔ、−Ｋ−ＰＥＴ（塩化ビニリデンコ−トＰＥＴフィ
ルム）−Ａｌ箔のフィルムを実施例と同様の方法によ
り、ＰＥ、紙とラミネートした。この包装用フィルムも
実施例と同様に酸素バリア性を測定した。

【００１４】次に酸素透過率の測定方法を示す。 ・酸素透過率の測定方法 作成したガスバリアフィルムの酸素透過率を酸素透過率
測定装置（モダンコントロールズ社製 ＯＸ−ＴＲＡＮ
１００）を用いて測定した。本実施例は、０．５ｃｃ程
度と優れたバリア性を示しているのに対し、比較例１−
，は劣っている。

【００１５】次に、実施例１−〜を液体充填機にか
け、ゲ−ベルトップ形のペ−パ−カートンに成形しなが
ら、牛乳を加熱殺菌充填した。この時のラミネート構成
は、ＰＥ／紙／ガスバリア性フィルム／ＰＥとした。こ
のサンプルを４０℃、９０％ＲＨの部屋に１カ月間放置
した後に開封し、試食したが、牛乳の味、風味に変化は
なかった。比較例１−〜も同様に液体充填機により
ペ−パ−カートンを成形し、牛乳を注入し、同条件で放
置後に、開封、試飲した。比較例１−，は、保存し
た牛乳には酸化臭があり、食味が劣ると判断された。比
較例１−は牛乳の味、風味に変化はなかったが、ラミ
ネートしたペーパーカートンからの紙のリサイクルは困
難であった。一方、実施例のペーパーカートンからは、
容易にリサイクルできた。又、これらを焼却すると、比
較例１−，では、塩素ガス発生、比較例１−で
は、Ａｌ金属が燃え残るという問題があったのに対し本
実施例では、特に問題は発生し無かった。

【００１６】

【実施例２】蒸着源として、３〜５ｍｍ程度の大きさの
フレ−ク状のＡｌ₂ Ｏ₃ （純度９９．５％）とＳｉＯ₂
（純度９９．９％）を用い、電子ビ−ム蒸着法で、１２
μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡績（株）：Ｅ５１０
０）上に酸化アルミニウム・酸化硅素系薄膜の形成を行
った。蒸着条件としては、電子銃（ＥＢ銃）のエミッシ
ョン電流を１．５Ａとし、加熱比を変えることで組成を
変えた。蒸着膜の厚みは６００，２０００Ａ（オングス
トローム）とし、ＰＥ（ポリエステル）４０μｍ、紙と
ラミネートして実施例１〜６を作製した。この包装用フ
ィルムの酸素透過量とペ−パ−カ−トン製型機で成形し
たのちの酸素透過量を測定した。比較例として、、
Ａｌ₂ Ｏ₃ ＋ＳｉＯ₂ 組成比（１０：９０）、Ａｌ₂
Ｏ₃ 、ＳｉＯの組成の薄膜を実施例と同様の方法によ
り、ＰＥＴフィルムに蒸着し、更にＰＥ、紙とラミネー
トし、比較例１−〜を作製した。この包装用フィル
ムの酸素透過量とペ−パ−カ−トン製形機で成形したの
ちの特性を測定した。又、薄膜の比重はＰＥＴフィルム
を溶解したのち浮沈法で測定している。

【００１７】比較例２−〜では、酸素バリア性が、
５ｃｃ以上であるのに対し、本実施例は、２．０ｃｃ以
下で、良好な特性を示している。又、製形後の特性で
は、比較例２−も劣下が大きいのに対し本実施例で
は、製形後も２．５ｃｃ以下と優れている。また比重が
規定範囲内にある実施例２−，，，，10，11の
場合は、特に優れている。比較例２−〜では、成形
後の特性が、５ｃｃ以上となっているのに対し、本実施
例は、２．５ｃｃ以下で、優れている。又、比重が規定
範囲内にある場合は、特に優れている。次に、実施例２
−，のフィルムを液体充填機にかけ、ペーパーカー
トンに成形しながら、日本酒を充填した。このときのラ
ミネート構成はＰＥ／紙／ガスバリア性フィルム／ポリ
エステルシーラントとし、シーラントとして、ＰＥの代
わりに、ポリエステルシーラントを用いた。ここで、ポ
リエステルシーラントは、テレフタル酸／イソフタル酸
／／エチレングリコール＝８０／２０／／１００のもの
である。このサンプルを４０℃、９０％ＲＨの部屋に６
カ月間放置した。放置後に試食したが、味、香り共に包
装直後と変わらなかった。比較例２−〜のフィルム
を用い、実施例と同様に日本酒を充填した。この日本酒
を、４０℃、９０％ＲＨの部屋に６カ月間放置した後に
試飲したが、味、香り共に変化しており、食味が劣ると
判断された。

【００１８】

【発明の効果】プラスチック基材上に、酸化アルミニウ
ム・酸化硅素系薄膜が形成されたガスバリア性フィルム
を用いたペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包装
材料において、該薄膜内の酸化アルミニウムが２０重量
％から９９重量％含まれることを特徴とするガスバリア
性フィルムを構成の全部または一部とする、あるいは、
該薄膜内の酸化アルミニウムが２０重量％から９９重量
％含まれ、かつ該薄膜の比重と薄膜内の酸化アルミニウ
ム組成比率との関係をＤ＝０．０１Ａ＋ｂ（Ｄ：薄膜の
比重，Ａ：薄膜中の酸化アルミニウムの重量％）という
関係式で表す時、該薄膜の比重を、１．６≦ｂ≦２．２
であらわされる範囲内としたことを特徴とするガスバリ
ア性フィルムを構成の全部または一部とすることによっ
て、ガスバリア性に優れ、地球環境にやさしい実用特性
のすぐれたペ−パ−カ−トン及びペ−パ−カ−トン用包
装材料を提供できる。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森原 芳治 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 小谷 徹 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 山田 陽三 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック基材の少なくとも一方の面
   に、主として酸化アルミニウムと酸化珪素からなる組成
   の薄膜を設け、該薄膜の組成のうち、酸化アルミニウム
   が２０〜９９重量％含まれることを特徴とするガスバリ
   ア性フィルムを構成の全部または一部とするペ−パ−カ
   −トン。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜の比重が下記式を満
   足することを特徴とする請求項１記載のペ−パ−カ−ト
   ン。 Ｄ＝０．０１Ａ＋ｂ ただし、Ｄ：薄膜の比重、Ａ：薄膜中の酸化アルミニウ
   ムの重量％ １．６≦ｂ≦２．２
3. 【請求項３】 プラスチック基材の少なくとも一方の面
   に、主として酸化アルミニウムと酸化珪素からなる組成
   の薄膜を設け、該薄膜の組成のうち、酸化アルミニウム
   が２０〜９９重量％含まれることを特徴とするガスバリ
   ア性フィルムを構成の全部または一部とするペ−パ−カ
   −トン用包装材料。
4. 【請求項４】 請求項３記載の薄膜の比重が下記式を満
   足することを特徴とする請求項３記載のペ−パ−カ−ト
   ン用包装材料。 Ｄ＝０．０１Ａ＋ｂ ただし、Ｄ：薄膜の比重、Ａ：薄膜中の酸化アルミニウ
   ムの重量％ １．６≦ｂ≦２．２