JPH0780983A

JPH0780983A - 透明ガスバリア材

Info

Publication number: JPH0780983A
Application number: JP23027493A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyamoto; 隆司宮本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は無色透明であり、かつ高いガスバリア
性を有するとともに後加工による外部からの作用に対し
て、ガスバリア性の低下することのないフレキシビリテ
ィを有する実用性の高い透明ガスバリア材を提供する。【構成】本発明の透明ガスバリア材１は、透明性を有す
る高分子材料からなる基材２の少なくとも一方の面に酸
化カルシウム（ＣａＯ）薄膜３を形成してなる透明ガス
バリア材であり、機械的なストレスを受けた後でも高い
光透過性を示すとともに薄膜を透過するガスを低く抑え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品、医薬品、精密電
子部品等の包装分野に用いられる透明性を有するガスバ
リア材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品、医薬品、精密電子部品等の
包装に用いられる包装材料は、内容物の変質、とくに食
品においては蛋白質や油脂等の酸化、変質を抑制し、さ
らに味、鮮度を保持するために、また無菌状態での取扱
いが必要とされる医薬品においては有効成分の変質を抑
制し、効能を維持するために、さらに精密電子部品にお
いては金属部分の腐食、絶縁不良等を防止するために、
包装材料を透過する酸素、水蒸気、その他内容物を変質
させる気体による影響を防止する必要があり、これら気
体（ガス）を遮断するガスバリア性を備えることが求め
られている。

【０００３】そのため、従来から塩化ビニリデン樹脂を
コートしたポリプロピレン（ＫＯＰ）やポリエチレンテ
レフタレート（ＫＰＥＴ）或いはエチレンビニルアルコ
ール共重合体（ＥＶＯＨ）など一般にガスバリア性が比
較的高いと言われる高分子樹脂組成物をガスバリア材と
して包装材料に用いた包装フィルムやＡｌなどの金属か
らなる金属箔、適当な高分子樹脂組成物（単独では、高
いガスバリア性を有していない樹脂であっても）にＡｌ
などの金属又は金属化合物を蒸着した金属蒸着フィルム
を包装材料に用いた包装フィルムが一般的に使用されて
きた。

【０００４】ところが、上述の高分子樹脂組成物のみを
用いてなる包装フィルムは、Ａｌなどの金属又は金属化
合物を用いた箔や蒸着層を形成した金属蒸着フィルムに
比べるとガスバリア性に劣るだけでなく、温度・湿度の
影響を受けやすく、その変化によってはさらにガスバリ
ア性が劣化することがる。一方、Ａｌなどの金属又は金
属化合物を用いた箔や蒸着層を形成した金属蒸着フィル
ムは、温度・湿度などの影響を受けることは少なく、ガ
スバリア性に優れるが、包装体の内容物を透視して確認
することができないとする欠点を有していた。

【０００５】そこで、これらの欠点を克服した包装用材
料として、最近では一酸化珪素（ＳｉＯ）などの珪素酸
化物薄膜、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜を透明性を
有する高分子材料からなる基材上に蒸着などの形成手段
により形成された蒸着フィルムが開発されており、一部
は上市されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳｉＯ
蒸着薄膜は、ガスバリア性が上述のＡｌ箔やＡｌ蒸着
膜と比較して劣ること、さらにＳｉＯ蒸着薄膜自体が薄
黄色に色を有するため、これを上述のような食品などの
包装材料に用いた場合には、内容物が変質していると思
われることがあるなどの問題を有している。

【０００７】また酸化マグネシウム（ＭｇＯ）蒸着薄膜
は、無色透明であり優れた光透過性を有しており、防湿
性も上記一酸化珪素（ＳｉＯ）蒸着薄膜より若干優れる
が、機械的強度が他の蒸着薄膜に比べて弱く、例えばこ
の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）蒸着薄膜は、包装材料に
用いられる場合に、包装体への加工（折り曲げ、ラミネ
ートなど）や文字や絵柄などデザインを印刷により表面
或いは裏面に施す、いわゆる蒸着後の後加工において薄
膜に傷などの損傷が発生し、この損傷部分から空気、水
蒸気などの気体が浸透するなどして本来有しているはず
の高いガスバリア性が低下してしまうという問題を有し
ている。

【０００８】すなわち、包装体として用いられる条件と
して、内容物自体を直視することが可能なだけの透明
性、内容物に対して影響を与える気体などを遮断する高
いガスバリア性、包装体への加工などによる機械的なス
トレスに対して機能を低下させない機械的強度（若しく
はフレキシビリティ）を有するものが求められており、
現在のところこれらを全て満たす包装材料は見いだされ
ていない。

【０００９】そこで、本発明は無色透明であり、かつ高
いガスバリア性を有するとともに後加工による外部から
の作用に対して、ガスバリア性の低下することのないフ
レキシビリティを有する実用性の高い透明ガスバリア材
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべくなされたものであり、請求項１記載の発明は、透
明性を有する高分子材料からなる基材の少なくとも一方
の面に無機化合物の薄膜を形成してなる透明ガスバリア
材において、前記無機化合物の薄膜が酸化カルシウム
（ＣａＯ）からなることを特徴とする透明ガスバリア材
である。

【００１１】請求項２に記載される発明は、無機化合物
の薄膜の厚さが５０〜３０００Åの範囲内であるを特徴
とする透明ガスバリア材である。

【００１２】請求項３に記載される発明は、ガスバリア
材上にヒートシール可能な熱可塑性樹脂層を設けてなる
ことを特徴とする透明ガスバリア材である。

【００１３】

【作用】本発明によれば、透明性を有する高分子材料か
らなる基材上に酸化カルシウム（ＣａＯ）からなる薄膜
を形成することにより、高い光透過性を示すとともに機
械的なストレスを受けた後でも薄膜を透過するガスを低
く抑えることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明の透明ガスバリア材を説明する断面図
であり、図２は本発明の透明ガスバリア材に対して機械
的なストレスを与えるモミ試験機の動作を説明する説明
図である。

【００１５】まず、本発明の透明ガスバリア材の構成に
ついて図１を参照し説明する。１は本発明の透明ガスバ
リア材であり、基材２の表面に無機化合物である酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）薄膜層３が形成されている。この酸
化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３は基材２の両面に形成
してもよく、また多層に形成してもよい。

【００１６】基材２は透明性を有する高分子材料であ
り、とくに無色透明性であればよく、通常、包装材料と
して用いられるものが好ましい。例えば、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、二軸延伸ポリプロピレン
（ＯＰＰ）、二軸延伸ナイロン（ＯＮｙ）など機械的強
度、寸法安定性を有するものであり、これらをフィルム
状に加工して用いられる。さらに平滑性が優れ、かつ添
加剤の量が少ないフィルムが好ましい。また、この基材
２の表面に、薄膜の密着性を良くするために、前処理と
してコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード
処理を施しておいてもよく、さらに薬品処理、溶剤処理
などを施してもよい。

【００１７】基材２は厚さはとくに制限を受けるもので
はないが、包装材料としての適性、他の層を積層する場
合も在ること、酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３を形
成する場合の加工性を考慮すると、５〜１００μｍの範
囲が好ましいと言える。

【００１８】また量産性を考慮すれば、連続的に薄膜を
形成できるように長尺状フィルムとすることが望まし
い。

【００１９】酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３は、通
常の真空蒸着法により形成することができるが、その他
の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレー
ティング法などを用いることができる。ただし生産性を
考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。
真空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段を電子線加熱
方式とすることが好ましく、薄膜と基材の密着性及び薄
膜の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法や
イオンビームアシスト法を用いることも可能である。

【００２０】酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３の厚さ
は、５０〜３０００Åの範囲内であることが望ましく、
その値は適宜選択される。ただし、膜厚を５０Å以下に
すると基材２の全面が膜にならないことがあり、ガスバ
リア材としての機能を十分に果たすことができない場合
がある。また膜厚を３０００Å以上にした場合は薄膜に
フレキシビリティを保持させることができず、成膜後の
後加工（印刷、折り曲げ、ラミネートなど）の工程にお
いて、薄膜に膜割れを生じるおそれがあるためである。

【００２１】さらに酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３
上には、包装体への加工のために必要に応じて、ヒート
シール加工が可能な熱可塑性樹脂を積層したり、別途印
刷した印刷層を積層したり、さらに複数の透明ガスバリ
ア材を積層することも可能である。この場合接着剤等を
必要に応じて採用される。

【００２２】本発明の透明ガスバリア材のより具体的な
実施例を挙げて説明する。〔実施例１〕酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３を形成
する蒸着材料として酸化カルシウム（ＣａＯ）粉末を用
いて、図示しない電子線加熱方式による真空蒸着装置に
より、基材２として膜厚１２μｍのポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に酸化カルシウム
（ＣａＯ）薄膜層３を約６００Åの厚さに蒸着した。

【００２３】この蒸着フィルムの色及び透明性は、目視
と光透過率の値を測定し、ガスバリア性は、酸素透過率
及び水蒸気透過率の値を測定し評価した。また蒸着フィ
ルムの機械的強度は、無延伸のポリプロピレン（ＣＰ
Ｐ）フィルムをドライラミネートした構成としてその蒸
着フィルムの有するフレキシビリティをモミ試験後の酸
素透過率の値を測定することで評価した。

【００２４】以下にガスバリア材を評価するための各測
定方法、ドライラミネート、モミ試験について説明す
る。 ○光線透過率・・・分光光度計（島津製作所社製ＵＶ
−３１００）を用いて、波長３５０ｎｍの光の透過率を
測定した。 ○酸素透過率・・・モダンコントロール社製（ＭＯＣＯ
ＮＯＸＴＲＡＮ１０／５０Ａ）を用いて、２５℃−
１００％ＲＨ雰囲気下で測定した。 ○水蒸気透過率・・・モダンコントロール社製（ＭＯＣ
ＯＮＰＥＲＭＡＴＲＡＮＷ６）を用いて、４０℃−
９０％ＲＨ雰囲気下で測定した。

【００２５】○ドライラミネート酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層上にポリエステル系接
着剤を乾燥後の厚みが約１μｍとなるように塗布し、厚
さ３０μｍの無延伸のポリプロピレン（ＣＰＰ）フィル
ムを積層した。

【００２６】○モミ試験図２はモミ試験機の一部を示しており、このモミ試験機
は直径３．５インチの固定ヘッド（４）と駆動ヘッド
（５）を有し、駆動ヘッド（５）面はストロークの出発
状態（ａ）においては固定ヘッド（４）面より７インチ
の所にある。試料を保持するヘッドの肩幅は０．５イン
チである。駆動ヘッド（５）の動作は取り付けられてい
る溝付きシャフト（６）によって規制されており、
（ｂ）に示されるようにストロークの最初の３．５イン
チで４４０°のひねりを与え、その後の２．５インチは
（ｃ）に示されるように直線水平運動を行うものであ
る。駆動ヘッド（５）の動作は前進と後退で１サイクル
（１回）であり、前進と後退とでは動作が逆である。

【００２７】このモミ試験機を用いて、ドライラミネー
トされた蒸着フィルムに５回のモミを加えた後に、酸素
透過率を測定した。以上の試験・測定方法に基づいて測
定・評価された結果を表１に記載した。

【００２８】

【表１】

【００２９】〔実施例２〕実施例１と同様に、酸化カル
シウム（ＣａＯ）薄膜層３を形成する蒸着材料として酸
化カルシウム（ＣａＯ）粉末を用いて、図示しない電子
線加熱方式による真空蒸着装置により、基材２として膜
厚１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フ
ィルムの片面に酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層３を約
１０００Åの厚さに蒸着し、ガスバリア材を作製し、実
施例１と同様に評価を行ない、表１に記載した。

【００３０】次に比較例として薄膜層を一酸化珪素（Ｓ
ｉＯ）及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）とした蒸着フィ
ルムを作製し評価した。〔比較例１〕蒸着材料として一酸化珪素（ＳｉＯ）粉末
を用いて、図示しない電子線加熱方式による真空蒸着装
置により、基材２として膜厚１２μｍのポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に一酸化珪素
（ＳｉＯ）薄膜層を約５００Åの厚さに蒸着し、ガスバ
リア材を作製し、実施例１と同様に評価を行ない、表１
に記載した。

【００３１】〔比較例２〕一酸化珪素（ＳｉＯ）薄膜層
を約１０００Åの厚さとした以外は、比較例１と同様に
ガスバリア材を作製し、実施例１と同様に評価を行な
い、表１に記載した。

【００３２】一酸化珪素（ＳｉＯ）薄膜層としたガスバ
リア材は、目視で薄黄色の色を有しており、光透過率の
値も低く、酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層に比べ、酸
素透過率、水蒸気透過率は高く、したがって酸素、水蒸
気等の気体に対するガスバリア性は低いものと言える。

【００３３】〔比較例３〕蒸着材料として酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）粉末を用いて、図示しない電子線加熱方
式による真空蒸着装置により、基材２として膜厚１２μ
ｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの
片面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜層を約５００Å
の厚さに蒸着し、ガスバリア材を作製し、実施例１と同
様に評価を行ない、表１に記載した。

【００３４】〔比較例４〕酸化マグネシウム（ＭｇＯ）
薄膜層を約１０００Åの厚さとした以外は、比較例１と
同様にガスバリア材を作製し、実施例１と同様に評価を
行ない、表１に記載した。

【００３５】酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜層とした
ガスバリア材は、目視では無色透明であり、光透過率の
値も良好であったが、酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層
に比べ、酸素透過率、水蒸気透過率は高いことから、酸
素、水蒸気等の気体に対するガスバリア性は低く、加え
てモミ試験後のガスバリア性はかなり低下し、ガスバリ
ア材としてのフレキシビリティ、すなわち機械的強度に
問題があると言える。

【００３６】比較例から上記した包装体として用いられ
る条件、すなわち内容物自体を直視することが可能なだ
けの透明性、内容物に対して影響を与える気体などを遮
断する高いガスバリア性、包装体への加工などによる機
械的なストレスに対して機能を低下させない機械的強度
（若しくはフレキシビリティ）を全て満たすものではな
いことが言える。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、成膜
後の透明性、ガスバリア性に優れ、かつ後加工（印刷、
折り曲げ、ラミネートなど）の工程において、薄膜に膜
割れ等の損傷を生じることがなく、上記した包装体とし
て用いられる条件である透明性、ガスバリア性、フレキ
シビリティ性を十分に有するものであって、十分に実用
性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明ガスバリア材をを説明する断面図
である。

【図２】本発明の透明ガスバリア材に対して機械的なス
トレスを与えるモミ試験機の動作を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１透明ガスバリア材２基材３酸化カルシウム（ＣａＯ）薄膜層４固定ヘッド５駆動ヘッド６溝付きシャフト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性を有する高分子材料からなる基材
の少なくとも一方の面に無機化合物の薄膜を形成してな
る透明ガスバリア材において、前記無機化合物の薄膜が
酸化カルシウム（ＣａＯ）からなることを特徴とする透
明ガスバリア材。
【請求項２】前記無機化合物の薄膜の厚さが５０〜３
０００Åの範囲内であることを特徴とする請求項１記載
の透明ガスバリア材。
【請求項３】前記ガスバリア材上にヒートシール可能
な熱可塑性樹脂層を設けてなることを特徴とする請求項
１、２記載の透明ガスバリア材。