JPH08142251A - 透明ガスバリア性フィルム - Google Patents

透明ガスバリア性フィルム

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JPH08142251A
JPH08142251A JP28956494A JP28956494A JPH08142251A JP H08142251 A JPH08142251 A JP H08142251A JP 28956494 A JP28956494 A JP 28956494A JP 28956494 A JP28956494 A JP 28956494A JP H08142251 A JPH08142251 A JP H08142251A
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JP
Japan
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film
gas barrier
aluminum oxide
oxide thin
thin film
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Pending
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JP28956494A
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English (en)
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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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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明性が高く、ガスバリア性に優れたフィル
ムを提供する。 【構成】プラスチックフィルムと該プラスチックフィル
ムの少なくとも片面に設けられた酸化アルミニウム薄膜
とからなるガスバリア性フィルムにおいて、該酸化アル
ミニウム薄膜の膜厚が8〜50nmであり、かつ該プラ
スチックフィルムと該酸化アルミニウム薄膜の界面での
赤外分光による1回の反射当たりのカルボン酸Alの吸
収強度が5×10-5以上であることを特徴とする透明ガ
スバリア性フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素および水蒸気の遮
断性に優れた透明ガスバリア性フィルムに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】食品や薬品を長期間保存するためには、
腐敗や変質を促進する外気からの酸素や水蒸気の侵入を
遮断する効果を持った、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材に、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】透明なガスバリア性フィルムとしてポリ塩
化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合体を積
層したものが知られている。また、金属酸化物を高分子
フィルム基材上に形成したものがガスバリア性と透明性
に優れていることは従来よりよく知られている。これら
の中で特に酸化珪素を高分子樹脂フィルム上に形成した
ものが特公昭53−12953号公報により、酸化アル
ミニウムを高分子樹脂フィルム上に形成したものが特公
昭62−179935号公報により知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
バリア性フィルムは以下のような課題を有していた。ポ
リ塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール積層フィ
ルムは酸素、水蒸気のガスバリア性が十分ではなく、特
に高温での殺菌処理においてその低下が著しい。さらに
ポリ塩化ビニリデンは焼却時の塩素ガスの発生があり地
球環境への影響が懸念されている。
【0005】一方、酸化珪素薄膜は、例えば独LEYB
OLD社のT.G.KrugらがBarrier Pa
ck Conference(London, May
21 and 22, 1990)で発表したもの
や、雑誌「コンバーテック」1990.6 30〜36
ページ(海保恵亮氏著)にあるように、高いガスバリア
性を確保するためには50nm程度の膜厚が必要とされ
る。このためにカールしやすく、ハンドリング性が悪く
なり乱暴に扱うと蒸着膜にクラック(割れ)が入りガス
バリア性が低下するという問題がある。
【0006】またアルミニウムの酸化膜は酸化珪素薄膜
に較べて薄い膜厚で、ある程度のガスバリア性を発現す
ることができる。しかし雑誌「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)にあるように酸化珪素薄膜並のガスバリア性を発現
することは不可能であった。また酸化珪素薄膜同様ラミ
ネートや印刷などの後工程でガスバリア性の劣化が大き
いことが問題になっている。
【0007】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、ガスバリア性に優
れ、酸化膜の膜厚が薄いことにより従来の透明ガスバリ
ア性フィルムがもっていた後加工によるガスバリア性の
劣化を小さくしたフィルムを提供することを目的とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に鋭意検討した結果、ついにガスバリア性能がプラスチ
ックフィルム上に形成された酸化アルミニウム薄膜の膜
厚と酸化アルミニウム薄膜と基材のプラスチックフィル
ムとの界面での赤外分光による1回の反射当たりのカル
ボン酸アルミニウムの吸収強度とに大きく依存すること
を発見し、本発明に至ったものである。すなわち本発明
は、プラスチックフィルムと該プラスチックフィルムの
少なくとも片面に設けられた酸化アルミニウム薄膜とか
らなるガスバリア性フィルムにおいて、該酸化アルミニ
ウム薄膜の膜厚が8〜50nmであり、かつ該プラスチ
ックフィルムと該酸化アルミニウム薄膜の界面での赤外
分光による1回の反射当たりのカルボン酸アルミニウム
の吸収強度が5×10-5以上であることを特徴とする透
明ガスバリア性フィルムである。
【0009】基材としてのプラスチックフィルムとして
は、特に限定されないが代表的なものとして、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、ポリブ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12などのポリアミド、エチ
レン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、芳
香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、セル
ロース、酢酸セルロースなどおよび、これらの共重合体
や、他の有機物との共重合体などを例示することができ
る。これら基材のうち透明性、経済性の点で、ポリエス
テルやポリオレフィンが好ましく、特に好ましくはポリ
エチレンテレフタレートやポリプロピレンである。
【0010】これらのプラスチックフィルムは熱可塑性
樹脂の場合、未延伸、一軸延伸、二軸延伸のいずれでも
よいが、寸法安定性や機械特性およびガスバリア性の安
定性の点から二軸延伸されたものが好ましい。また高分
子樹脂フィルム内には食品衛生上問題にならなければ公
知の添加剤、例えば帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、着
色防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、着色剤などが添加さ
れていてもよい。
【0011】さらに本発明に用いるプラスチックフィル
ムのアルミニウム酸化膜を形成する表面は平滑であるこ
とが望ましい。中心線平均粗さで0.5μm 以下が好ま
しく、より好ましくは0.2μm 以下、さらに好ましく
は0.05μm 以下であることが望ましい。この理由と
してフィルム表面上に大きな突起が存在すると、ガスバ
リア性蒸着膜が均一に形成されないためである。
【0012】プラスチックフィルムの厚みは特に限定さ
れないが、包装用途として適当な5μm から500μm
の範囲にあることが好ましい。
【0013】本発明における酸化アルミニウム薄膜とは
Al、Al2 3 、Al(OH)3、Al2 3 ・XH
2 Oなどから成り立っていると考えられるが、これらの
比率も作製条件で異なる。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%程度まで)の
微量成分を含んでいても良い。
【0014】該プラスチックフィルムと該酸化アルミニ
ウム薄膜の界面での赤外分光による1回の反射当たりの
カルボン酸Alの吸収強度(以下吸収強度と省略)は5
×10-5以上である必要がある。すなわち吸収強度が5
×10-5未満ではガスバリア性能が不十分であり、好ま
しくは1×10-4以上、より好ましくは2×10-4以上
である。
【0015】本発明における吸収強度を達成するには、
酸化アルミニウム薄膜を形成する前にプラズマ処理等に
より表面を活性化することが有効である。特にポリプロ
ピレンなどの表面が不活性な基材フィルムを用いる場合
に好ましく行われる。このための具体的な方法として
は、いわゆる低温プラズマ処理やコロナ放電処理が挙げ
られるが、生産性の点から蒸着装置内でのインラインの
低温プラズマ処理が特に好ましい。このための方式とし
ては、2極でのDC放電やAC放電、RF放電がありま
た低圧での安定性ではマグネトロン方式が推賞できる。
またマイクロ波を用いた放電も可能であるが、いずれの
方式に限定されるものではない。
【0016】該酸化アルミニウム薄膜の膜厚は8〜50
nmの範囲であることが必要である。膜厚が8nm未満
であるとガスバリア性能を満足しにくく、さらに好まし
くは10nm以上である。また50nm以上ではカール
が発生し、加工時にガスバリア性能が急激に低下するな
どの問題が起こる。生産性の点からも膜厚は小さい方が
好ましく、より好ましくは膜厚は35nm未満である。
【0017】本発明におけるアルミニウムの酸化膜を形
成するための方法は、真空蒸着法、スパッター法、イオ
ンプレーティングなどの物理的蒸着法(PVD)や化学
蒸着法(CVD)が適宜用いられる。例えば真空蒸着法
においてはアルミ金属やアルミナを抵抗加熱のボート方
式やルツボの高周波誘導加熱、電子ビーム加熱方式で蒸
発させ、必要に応じ適宜酸化雰囲気下で反応性蒸着を行
うなどの方式が採用される。酸化雰囲気を形成するため
の反応性ガスとして酸素を主体に水蒸気や希ガスを加え
たりしても良い。さらにオゾンを加えたりイオンアシス
トなどの反応を促進する手法も採られている。
【0018】本発明による透明ガスバリア性フィルム
は、優れたガスバリア性により酸素や水蒸気により変成
を受けやすい食品や薬品の包装に好ましく用いることが
できる。また透明であることから内容物の状態を外部よ
り観察できる包装用途に好ましく用いることができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって、本発明
の有効性や権利の範囲が限定されたり制限を受けるもの
ではない。むしろ、次の応用や展開をもたらすものであ
る。
【0020】本発明の特性値は以下の測定法による。
【0021】(1)膜厚 透過型電子顕微鏡(日本電子製,JEM−1200E
X)を用い、加速電圧100kVで断面を超薄切片法で
観察し、蒸着膜の膜厚を測定した。
【0022】(2)吸収強度 フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)によりATR法
で、蒸着フィルム側にATR板(Ge製)を密着させて
測定した。条件は以下のとおりである。
【0023】光源:SiC 検出器:MCT(HgCdTe) 分解能:4cm-1 積算回数:512回 ビームスプリッタ:Ge/KBr 入射角度:45度 反射回数:12回 得られたスペクトルの1600cm-1付近のピークの吸
収強度を反射回数(12)で割ったものを本発明の吸収
強度とした。
【0024】(3)水蒸気透過率 水蒸気透過率測定装置Permatran W3/30
(モダンコントロール社製)を用いて37.8℃、10
0%RHの条件で測定した。
【0025】(4)酸素透過率 酸素透過率測定装置 Oxtran 100(モダンコ
ントロール社製)を用いて23℃、0%RHの条件で測
定した。
【0026】実施例1 電子ビーム加熱蒸発源を有する連続式真空蒸着装置を用
い、アルミナ製ルツボに99.99%のアルミニウム金
属を装填して蒸着した。フィルムは東レ(株)製ポリプ
ロピレンフィルム2530タイプ(20μm)を用いコ
ロナ処理面に蒸着を行った。酸化雰囲気として100%
酸素をマスフローコントローラを通して導入した。イン
ラインプラズマ処理を平板マグネトロン方式の電極を用
いて行い、処理ガスとして炭酸ガスを用いた。処理強度
を100W・分/m2 とし、蒸着膜厚が20nmのサン
プルを得た。この膜の光線透過率は80%であった。
【0027】実施例2、3、4 実施例1と同様の方法で、インラインプラズマ処理強度
を50、70、150W・分/m2 としたものをそれぞ
れ実施例2、3、4とした。いずれの蒸着膜も膜厚は2
0nm前後であり、光線透過率も80%程度であった。
【0028】実施例5、6 実施例1と同様の方法で、処理強度を100W・分/m
2 とし、フィルム速度を変更することで膜厚の異なるも
のを得た。透過型電子顕微鏡での観察で膜厚10nmの
ものを実施例5、膜厚40nmのものを実施例6とし
た。いずれのサンプルも光線透過率は80%前後とし
た。
【0029】比較例1、2 実施例1と同様の方法で、プラズマ処理を行わなかった
ものを比較例1とした。またプラズマ処理強度を30W
・分/m2 としたものを比較例2とした。
【0030】比較例3、4 実施例5、6と同様の方法で膜厚が6nmのものを比較
例3、膜厚が60nmのものを比較例4とした。
【0031】以上の実施例1〜6、比較例1〜4のフィ
ルム特性を表1にまとめた。膜厚が8nmを切るものは
ガスバリア性能が不十分であり、50nm以上のもので
はフィルムのカールが著しく、測定時に蒸着膜が破壊す
るためか、やはりガスバリア性能が不十分である。カル
ボン酸Alの吸収強度が5×10-5未満のものではやは
りガスバリア性能が不十分である。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明の透明ガスバリア性フィルムは、
以上のような構成としたため、光線透過率が高く、かつ
酸素および水蒸気に対するガスバリア性能が高いという
特長を持つ。
【0034】本発明の透明ガスバリア性フィルムは、単
独でも用いることができるが、さらに、印刷を施した
り、アルミニウム酸化膜の上から保護層などをコーティ
ングしたり、他のフィルムと積層したり、あるいはこれ
らを組み合わせたりするなど、さらに加工して用いるこ
ともできる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B65D 81/24 D C23C 14/08 A 8939−4K

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックフィルムと該プラスチック
    フィルムの少なくとも片面に設けられた酸化アルミニウ
    ム薄膜とからなるガスバリア性フィルムにおいて、該酸
    化アルミニウム薄膜の膜厚が8〜50nmであり、かつ
    該プラスチックフィルムと該酸化アルミニウム薄膜の界
    面での赤外分光による1回の反射当たりのカルボン酸ア
    ルミニウムの吸収強度が5×10-5以上であることを特
    徴とする透明ガスバリア性フィルム。
  2. 【請求項2】 プラスチックフィルムがポリプロピレン
    フィルム又はポリエチレンテレフタレートフィルムであ
    ることを特徴とする請求項1記載の透明ガスバリア性フ
    ィルム。
JP28956494A 1994-11-24 1994-11-24 透明ガスバリア性フィルム Pending JPH08142251A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000127287A (ja) * 1998-10-27 2000-05-09 Dainippon Printing Co Ltd バリア性フィルムおよびそれを使用した積層材
JP2007039096A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド梱包物及びその製造方法
JP2019155646A (ja) * 2018-03-09 2019-09-19 大日本印刷株式会社 バリア樹脂フィルム、バリア積層体及び該バリア積層体を用いた包装材料

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JP2000127287A (ja) * 1998-10-27 2000-05-09 Dainippon Printing Co Ltd バリア性フィルムおよびそれを使用した積層材
JP2007039096A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド梱包物及びその製造方法
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