JPH07233463A - 金属酸化物蒸着フィルムの製造方法 - Google Patents

金属酸化物蒸着フィルムの製造方法

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JPH07233463A
JPH07233463A JP2694894A JP2694894A JPH07233463A JP H07233463 A JPH07233463 A JP H07233463A JP 2694894 A JP2694894 A JP 2694894A JP 2694894 A JP2694894 A JP 2694894A JP H07233463 A JPH07233463 A JP H07233463A
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film
metal oxide
vapor deposition
deposited film
oxide vapor
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JP2694894A
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Itsuo Nagai
逸夫 永井
Yoshio Tanaka
善雄 田中
Tomoaki Ueda
智昭 上田
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Abstract

(57)【要約】 【構成】プラスチックフイルムからなる基体の表面を1
0W・分/m2 以上の処理強度で低温プラズマ処理し、
連続して該処理面に反応性蒸着により金属酸化物蒸着膜
を設けることを特徴とする金属酸化物蒸着フィルムの製
造方法。 【効果】酸素バリア性、および水蒸気バリア性の優れた
金属酸化物蒸着フィルムを安定して、かつ廉価に製造で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物蒸着フィル
ムの製造方法に関する。更に詳しくは、酸素や水蒸気の
遮断性に優れ、透明であることにより食品などの内容物
の様子を観察しやすい、金属酸化物蒸着フイルムの製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】食品や薬品を長期保存するためには、外
気からの酸素や水蒸気の進入を遮断する機能を持った、
いわゆるガスバリア性に優れた包装を行なう必要があ
る。この目的に使用されるガスバリア性に優れたフィル
ム包装材料に、近年特に内容物の状態を確認できる透明
性が要求される傾向が強くなっている。
【0003】これまで、金属酸化物をプラスチックフィ
ルム基材上に形成したものはガスバリア性と透明性に優
れていることがよく知られている。なかでも酸化ケイ素
と酸化アルミニウムをプラスチックフィルム上に蒸着し
たものが、透明でかなり高度のガスバリア性能をもつた
め注目されている。酸化ケイ素をプラスチックフィルム
上に形成したものが特公昭53−12953号公報によ
り知られている。また酸化アルミニウムを高分子樹脂フ
ィルム基材上に形成したものが特開昭62−17993
5号公報により知られているが、雑誌「ジャパンフード
サイエンス」1990,12,58〜63ページ(渡邊
英男氏著)にあるように非常に高いガスバリア性能を安
定して得ることは困難であった。これを改良したものと
して特開平5−338072号公報にある不完全酸化ア
ルミニウムを形成し金属を含有する層を内部に持つ構造
が開示されている。またEP0437946A2にある
不完全酸化アルミニウムを高分子フィルム上に形成する
方法も知られている。
【0004】しかしこれら金属酸化物蒸着フィルムは、
基材フィルムの選定、製膜後の履歴により蒸着後のガス
バリア性能が一定せず、安定して高いガスバリア性能を
得ることが困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
問題点を解決することを目的とする。すなわち本発明
は、基材フィルムの選定、製膜後の履歴によらず高いガ
スバリア性能を有する金属酸化物蒸着フィルムを安定し
て製造することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
フイルムからなる基体の表面を10W・分/m2 以上の
処理強度で低温プラズマ処理し、連続して該処理面に反
応性蒸着により金属酸化物蒸着膜を設けることを特徴と
する金属酸化物蒸着フィルムの製造方法である。
【0007】本発明でいうプラスチックフィルムとは、
有機重合体を溶融または、溶解押出しし、必要に応じて
長手方向および/または幅方向に延伸したものである。
有機重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどのポリ
エステル、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12な
どのポリアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリビ
ニルアルコール、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、ポリサルフォ
ン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファィド、
ポリフェニレンオキサイド、テトラフルオロエチレン、
1塩化3弗化エチレン、弗素化エチレンプロピレン共重
合体などがあげられる。
【0008】また、これらの共重合体や、他の有機重合
体との共重合体であっても良く、他の有機重合体を含有
するものであっても良い。
【0009】さらに、これらの有機重合体に公知の添加
剤、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑
剤、着色剤などが添加されていても良い。
【0010】これらのなかで特に、ポリエチレン、ポリ
プロピレンなどのポリオレフィンやポリエステル、中で
も未延伸のポリプロピレンフィルムと長手方向および幅
方向に延伸された二軸延伸ポリプロピレンフィルムと二
軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが包装用途
に最も好ましく用いられており特に好ましい。
【0011】本発明のプラスチックフィルムの厚さは、
特に制限を受けないが、包装材料としての適性から3〜
200μmの範囲が望ましい。機械的特性や可撓性の点
では、更に好ましくは、5〜100μmの範囲であるこ
とが望ましい。最も好ましくは、8〜30μmである。
【0012】本発明における低温プラズマ処理とは、低
圧力下でのグロー放電処理をいい、反応性蒸着に先立ち
行なわれ、引き続き連続して反応性蒸着が行なわれるこ
とが重要である。一般に、蒸着膜の接着性を向上させる
目的で低温プラズマ処理が行なわれており、特開平5−
338072などにも原反の前処理としてグロー放電処
理の例示があるが、これらは処理が行なわれた原反を蒸
着工程にかけることが一般的である。この場合、表面特
性の処理後の経時によりガスバリア性能が一定しない問
題がある。本発明の目的である、基材フィルムの種類や
履歴に影響を受けにくい高いガスバリア性能は、低温プ
ラズマ処理の後、連続して蒸着を行なうことで初めて可
能となったものである。
【0013】このための方式としては、いわゆるエアツ
ーエア方式の蒸着機の前段に、同じくエアツーエア方式
の低温プラズマ処理装置を設けるなどの手段が採用でき
るが、装置構成上の問題から、蒸着装置の中に低温プラ
ズマ処理を行なうゾーンを設け、連続的に蒸着を行なう
ことがより好ましい。
【0014】低温プラズマ処理を行なうためには、プラ
ズマ放電の安定性、処理強度などの点で放電電極とし
て、プレーナーマグネトロン電極、または、同軸円柱型
マグネトロン電極を選択することが必要である。マグネ
トロン電極とは、電極背後に置かれた磁石からの磁力線
により、電極表面に電子が加速される閉ループが形成さ
れるもので、低圧での放電に適したものである。
【0015】かかる電極を用いて低温プラズマ処理を行
なうために特定のガス導入を行なうが、この場合の低温
プラズマ処理は5×10−4 Torr以上3×10−2
Torr以下の圧力で行なわれることが重要である。5
×10−4 Torr未満では放電が安定せず、3×10
−2 Torrを超えるとアーク放電が生じ、連続して、
安定して低温プラズマ処理を行なうことが困難である。
【0016】この放電を行なうための電源周波数は直流
からラジオ周波数の範囲で選択できるが、電力導入の容
易さ、放電の安定性から直流(DC)が最も好ましい。
【0017】かかる電極を使用して行なう低温プラズマ
処理時に導入するガスとしては一般Arなどの希ガス
類、酸素や窒素や炭酸ガス、さらにはこれらの混合ガス
を用いることができるが、処理効果の点から炭酸ガスが
最も好ましい。これらガスはプラズマ処理を行なう近傍
に導入することが望ましく、プラズマ処理を行なう領域
に図1の13に示したようなカバーを設け、プラズマ処
理の領域のみ、蒸着層より圧力を高くすることでより安
定したプラズマ放電処理が可能となる。
【0018】低温プラズマ処理の処理強度は、単位面積
(1m2 )当たりの、電力(W)×単位時間(1分)す
なわち、E値であらわし、処理強度が大きくなるほど、
ガスバリア性は向上する。優れたガスバリア性を得るた
めには、10W・分/m2 以上の処理強度が望ましい。
【0019】本発明における金属酸化物蒸着膜を形成す
るための方法は、酸化雰囲気下での反応性蒸着による。
酸化雰囲気とは酸素ガス単独あるいは酸素ガスを不活性
ガスで希釈したものを真空蒸着機中に必要量導入したも
のをいう。不活性ガスとはArやHeなどの希ガスなら
びに窒素ガスおよびこれらの混合ガスを指す。反応性蒸
着とはこういった酸化雰囲気下で金属あるいは金属酸化
物を蒸発源から蒸発させ、基材フィルム近傍で酸化反応
を起こさせ、基材フィルム上に形成する手法である。こ
のための蒸発源としては抵抗加熱方式のボート形式や、
輻射あるいは高周波加熱によるルツボ形式や、電子ビー
ム加熱による方式などがあるが、特に限定されない。
【0020】蒸発させる金属あるいは金属酸化物として
Al、Si、Mg、Ti、Zn、Sn、Inやこれら酸
化物の中から選択できるが、生産性、ガスバリア性能の
点からAlと、SiとSi酸化物がより好ましく、さら
に生産コストの点からAlが最も好ましい。
【0021】金属酸化物蒸着膜は、完全酸化膜であり完
全透明であることが最も好ましいが、一般に完全酸化膜
を形成しようとすると、過剰に酸化された部分が形成さ
れる確率が高く、この部分のガスバリア性能が劣り、全
体として高いガスバリア性能を得ることができないこと
が知られている。このため、多少金属成分の残った不完
全酸化膜であっても、透明性に関し実用上問題なければ
好ましく形成できる。透明性に関し、光線透過率が原反
フィルムに対して蒸着後のものが80%以上であればよ
り好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
【0022】金属酸化物蒸着膜の膜厚としては、ガスバ
リア性および可撓性などの点で、5〜100nmの範囲
が好ましい。5nm未満では、ガスバリア性が十分でな
く、100nmを超えると、蒸着時の熱負けの発生や蒸
着膜の可撓性が悪くなり、さらに折曲げなどにより、割
れや、剥離が生じやすくなる。更に好ましくは、10〜
50nmである。
【0023】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。本発明の一例である酸化アルミニウム蒸着フィルム
の製造方法を図1を用いて説明する。
【0024】真空容器1内に設置されたフィルム巻出し
軸2より巻き出されたプラスチックフィルム5は、冷却
ドラム3に沿って走行しながらフィルム巻取り軸4に巻
き取られる。同時に、蒸発器6から蒸発金属あるいは金
属酸化物7のアルミニウム金属が蒸発され、蒸着部付近
に反応性蒸着用酸素含有ガス12をガス流量制御装置1
1をへて導入することによりプラスチックフィルム5上
に酸化アルミニウム蒸着膜が形成される。酸化アルミニ
ウム蒸着膜が形成される前部分にマグネトロン電極8を
設け、電極カバー13内に低温プラズマ処理用ガス10
をガス流量制御装置9をへて導入しながら低温プラズマ
処理を行なう。
【0025】
【物性の測定方法ならびに効果の評価方法】本発明の特
性値は以下の測定法による。
【0026】(1)水蒸気透過率 モダンコントロール社製水蒸気透過率計“PERMAT
RAN”−W1Aを用いて、40℃、90%RHの条件
で測定した。
【0027】(2)酸素透過率 モダンコントロール社製酸素透過率測定装置OX−TR
AN100を用いて、23℃、0%RHの条件で測定し
た。
【0028】
【実施例】以下、実施例について説明する。
【0029】実施例1 汎用の包装用タイプの二軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム(東レ(株)製“ルミラー”タイプP6
0、厚さ12μm)を基体として、蒸着装置内での低温
プラズマ処理と、引き続きこの上に反応性蒸着法によ
り、酸化アルミニウム膜を形成した。
【0030】電子ビーム加熱型真空蒸着機中で1×10
−3 Torrの圧力に炭酸ガスを導入し、DCプレーナ
型マグネトロン電極を使用し、E値100W・分/m2
の強度で低温プラズマ処理を行ない、続いて、アルミニ
ウム蒸発部に酸素を導入して酸化アルミニウムの反応性
蒸着を行なった。この酸化アルミニウム蒸着膜の光線透
過率は、原反フィルム88%に対して、86%となっ
た。この酸化アルミニウム蒸着フィルムを実施例1とし
た。
【0031】実施例2、実施例3、実施例4 実施例1の低温プラズマ処理強度を20W・分/m2
50W・分/m2 、200W・分/m2 としたときの酸
化アルミニウム蒸着フィルムをそれぞれ実施例2、実施
例3、実施例4とした。
【0032】実施例5 実施例1の包装用タイプの二軸延伸ポリエチレンテレフ
タレートフイルムの替わりに、包装用タイプの二軸延伸
ポリプロピレンフィルム(東レ(株)製“トレファン”
タイプY746、厚さ18μm)を基体とした酸化アル
ミニウム蒸着フィルムを実施例5とした。この酸化アル
ミニウム蒸着フィルムの光線透過率は、原反フィルム9
2%に対して、89%となった。
【0033】実施例6、実施例7、実施例8 実施例5の低温プラズマ処理強度を20W・分/m2
50W・分/m2 、200W・分/m2 としたときの酸
化アルミニウム蒸着フィルムをそれぞれ実施例6、実施
例7、実施例8とした。
【0034】比較例1、比較例2 実施例1で低温プラズマ処理を行なわない酸化アルミニ
ウム蒸着フィルムを比較例1とし、5W・分/m2 で処
理したものを比較例2とした。
【0035】比較例3、比較例4 実施例5で低温プラズマ処理を行なわない酸化アルミニ
ウム蒸着フィルムを比較例3とし、5W・分/m2 で処
理したものを比較例4とした。
【0036】実施例9 実施例1で低温プラズマ処理を4×10−4 Torrで
実施した。この場合の酸化アルミニウム蒸着フィルムを
実施例9とした。ただし、この場合放電が安定せず均一
な処理は困難であった。
【0037】実施例10 実施例1で低温プラズマ処理を5×10−2 Torrで
実施した。この場合の酸化アルミニウム蒸着フィルムを
実施例10とした。ただし、この場合アーク放電が頻発
し、安定して処理が行なえなかった。
【0038】実施例1〜実施例10、比較例1〜比較例
4の特性を表1に示す。
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】本発明の金属酸化物蒸着フィルムの製造
方法によれば、ガスバリア性の優れたフィルムを安定し
て、かつ廉価に製造できる効果があり、本発明で得られ
る金属酸化物蒸着フィルムは、その優れたガスバリア性
を活用して、食品、医薬品、電子部品、機械部品などの
包装材料として広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を実施するための低温プラズ
マ処理用マグネトロン電極を備えた真空蒸着装置の一例
を示した概略図である。
【符号の説明】
1:真空容器 2:フィルム巻出し軸 3:冷却ドラム 4:フィルム巻取り軸 5:プラスチックフィルム 6:蒸発器 7:蒸発金属あるいは金属酸化物 8:マグネトロン電極 9:ガス流量制御装置 10:低温プラズマ処理用ガス 11:ガス流量制御装置 12:反応性蒸着用酸素含有ガス 13:電極カバー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックフイルムからなる基体の表
    面を10W・分/m2以上の処理強度で低温プラズマ処
    理し、連続して該処理面に反応性蒸着により金属酸化物
    蒸着膜を設けることを特徴とする金属酸化物蒸着フィル
    ムの製造方法。
  2. 【請求項2】 低温プラズマ処理を、反応性蒸着を行な
    う蒸着装置の中でマグネトロン電極を用いて、5×10
    −4 Torr以上3×10−2 Torr以下の圧力で行
    ない、連続して不完全酸化金属酸化物蒸着膜を形成する
    ことを特徴とする請求項1の金属酸化物蒸着フィルムの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 金属酸化物が酸化アルミニウムであるこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属酸
    化物蒸着フィルムの製造方法。
JP2694894A 1994-02-24 1994-02-24 金属酸化物蒸着フィルムの製造方法 Pending JPH07233463A (ja)

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Cited By (5)

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