JPH09169075A - 酸化硅素系薄膜積層ガスバリアフィルム - Google Patents

酸化硅素系薄膜積層ガスバリアフィルム

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JPH09169075A
JPH09169075A JP8320192A JP32019296A JPH09169075A JP H09169075 A JPH09169075 A JP H09169075A JP 8320192 A JP8320192 A JP 8320192A JP 32019296 A JP32019296 A JP 32019296A JP H09169075 A JPH09169075 A JP H09169075A
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JP
Japan
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film
gas barrier
silicon oxide
thin film
barrier film
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JP8320192A
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English (en)
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Naganari Matsuda
修成 松田
Seiji Izeki
清司 伊関
Yoshiharu Morihara
芳治 森原
Toshio Uno
利夫 宇野
Toshiyuki Otani
寿幸 大谷
Yozo Yamada
陽三 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 包装フィルムにおいて、耐レトルト性、耐屈
曲性、ガスバリア性に優れた酸化硅素系薄膜積層ガスバ
リアフィルムを提供することにある。 【解決手段】 プラスチックフィルムの少なくとも片面
に、電子ビーム蒸着法により酸化硅素系薄膜が形成され
てなるガスバリアフィルムにおいて、該薄膜の比重が
1.80〜2.20であることを特徴とする酸化硅素系
薄膜積層ガスバリアフィルムである。このような構成の
フィルムは、ガスバリア性に優れ、また耐レトルト性、
耐ゲルボ性(耐屈曲性)が極めて良好であり、包装材料
またはガス遮断材料として特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ガスバリア性、耐
レトルト性、耐ゲルボテスト性に優れ、食品、医薬品、
電子部品等の気密性を要求される包装材料またはガス遮
断材料として優れた特性を持つフィルムに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ガスバリア性の優れたフィルムとして
は、プラスチックフィルム上にアルミニウムを積層した
フィルム、塩化ビニリデン系ポリマーやエチレンビニー
ルアルコール共重合体をコーティングしたフィルムが知
られている。また、無機薄膜を利用したフィルムとして
は、酸化硅素、酸化アルミニウム薄膜等を積層したフィ
ルムが知られている。
【0003】このような従来のガスバリア性フィルム
は、次のような課題を有していた。アルミニウム積層し
たフィルムは、経済性、ガスバリア性の優れたものでは
あるが、不透明なため包装時の内容物が見えず、また、
マイクロ波を透過しないため電子レンジでの使用ができ
ない。塩化ビニリデン系ポリマーやエチレンビニールア
ルコール共重合体をコーティングしたフィルムは、水蒸
気、酸素等のガスバリア性が十分でなく、特に高温処理
においてその低下が著しい。また、塩化ビニリデン系ポ
リマーについては、焼却時の塩素ガスの発生等があり、
地球環境への影響も懸念されている。
【0004】一方、やや褐色を程しているものの、内容
物が見え、電子レンジの使用が可能なガスバリアフィル
ムとして、合成樹脂体表面にSix Oy (例えばSiO
2 )を蒸着したガスバリアフィルム(特公昭51−48
511号)が提案され、注目されている。しかしなが
ら、この酸化硅素系ガスバリアフィルムについても、そ
のガスバリア特性、耐屈曲性はまだまだ不十分なもので
ある。すなわち、耐レトルト性を有するには、ある程度
以上(例えば2000Å)の薄膜の厚みが要求されるの
に対し、耐屈曲性を向上させるにはできるだけ薄い方が
よいという問題を有しており、現在レトルト用として使
用されているものはその取扱いに注意を要するものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解決しようとするものであり、その目的は、ガスバリ
ア性、耐レトルト性に優れると共に耐屈曲性(特に耐ゲ
ルボ性)に優れた酸化硅素系ガスバリアフィルムを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は (1)プラ
スチックフィルムの少なくとも片面に、電子ビーム蒸着
法により酸化硅素系薄膜が形成されてなるガスバリアフ
ィルムにおいて、該薄膜の比重が1.80〜2.20で
あることを特徴とする酸化硅素系薄膜積層ガスバリアフ
ィルムである。好適には、 (2)上記 (1)の酸化硅素系薄
膜積層ガスバリアフィルムの少なくとも片面に少なくと
も一層以上のプラスチックフィルムを積層することを特
徴とする酸化硅素系薄膜積層ガスバリアフィルムであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で使用されるプラスチック
フィルムとは、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等が挙
げられる。またこれらの有機高分子(有機重合体)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。
【0008】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、帯電防止剤、可塑剤、滑
剤、着色剤等が添加されていてもよい。またプラスチッ
クフィルムの透明度は特に限定するものではないが、透
明ガスバリアフィルムとして使用する場合には、50%
以上の透過率を有するのが好ましい。
【0009】上記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。
【0010】上記のプラスチックフィルムの厚さは、1
〜500μmの範囲、特に5〜300μmの範囲が好ま
しい。
【0011】本発明における酸化硅素系薄膜とは、S
i、SiO、SiO2 等の硅素または硅素酸化物の中か
ら1種または2種以上を蒸着材料として蒸着させた薄膜
であり、この薄膜の比重はこれらの蒸着材料の種類によ
り変わる。2種以上を使用する場合には上記の蒸着材料
の混合比により変わり、または混合せずに各々の単独の
蒸着材料の加熱比によっても変わる。この薄膜は、特性
が損なわれない範囲で10%以下の他成分を含んでもよ
い。該薄膜の厚さとしては、特に限定されないが、ガス
バリア性及び可尭性の点から50〜8000Åが好まし
い。
【0012】かかる酸化硅素系薄膜の作成には、電子ビ
ーム法により加熱する真空蒸着法、即ち、電子ビーム蒸
着法が採用される。この蒸着方法の場合、1×10-5
8×10-5Torrの真空度で行われ、蒸着材料として
SiO単独や、あるいはSi、SiO、SiO2 等の2
種以上を併用して使用される。併用の場合、上記の蒸着
材料の混合比、または混合せずに各々の単独の蒸着材料
の加熱比によって、得られる酸化硅素膜の比重を変える
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採用してもよい。さらに、プ
ラスチックフィルムにバイアス等を加えたり、プラスチ
ックフィルムの温度を上昇あるいは冷却する等、本発明
の目的を損なわない限りにおいて蒸着条件を変更しても
よい。酸化硅素系薄膜の形成において、真空度、蒸着材
料(2種以上併用の場合には、蒸着材料の混合比、また
は混合せずに各々の単独の蒸着材料の加熱比)、フィル
ムの走行速度、ガスの導入、プラスチックフィルムの温
度等の蒸着条件は、形成される酸化硅素系薄膜の比重に
大きく影響を及ぼすものであるので、特定の比重を有す
る薄膜を得るためには、これらの蒸着条件を各々の範囲
内で適宜選択すればよい。
【0013】本発明のガスバリアフィルムはそのままで
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、当該ガスバリアフィルムの少なくとも片面に、
好ましくは酸化硅素薄膜上にラミネートまたはコーティ
ングして使用してもよい。ラミネートの場合には、必要
に応じて接着剤を介してもよい。実用に供されるフィル
ム構成としては、例えば、未延伸ポリプロピレンフィル
ム/接着層/酸化硅素系薄膜層/ポリエチレンテレフタ
レートフィルム/接着層/印刷層/ポリエチレンテレフ
タレートフィルムという積層構造のガスバリアフィルム
が挙げられる。
【0014】本願発明の酸化硅素系薄膜積層ガスバリア
フィルムは、当該薄膜の比重は1.80〜2.20、好
ましくは1.90〜2.15である。本願発明におい
て、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 K7112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漬させ、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。
【0015】酸化硅素系薄膜の比重の値が1.80より
も小さい場合、当該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。逆に、当該薄膜の比重が2.2
0よりも大きい場合、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、特に耐
ゲルボテスト性が劣り、ゲルボ処理後のガスバリア性の
低下が大きく、ガスバリアフィルムとしての使用に適し
ていない。
【0016】次に実施例を挙げて本発明を説明する。 実施例1 蒸着源として、3〜5mm程度の大きさの粒子状のSi
(純度99.99%)とSiO2 (純度99.9%)を
用い、電子ビ−ム蒸着法で、12μm厚のPETフィル
ム(東洋紡績(株):E5007)の片面に酸化硅素系
薄膜の形成を行った。これらの蒸着材料は混合せずに2
つに区切っていれた。加熱源として、電子銃(以下EB
銃)を用い、SiとSiO2 のそれぞれを時分割で加熱
した。その時の電子ビーム銃(EB銃)のエミッション
電流を0.8〜1.8Aとし、SiとSiO2 への加熱
比を10:10〜60:10とし、フィルム送り速度を
30〜120m/minとし、蒸気圧は酸素ガスの供給
量を変えて1×10-5〜8×10-3Torrとして、比
重が1.80〜2.20の範囲内となるようにこれらの
条件を適宜選択した。このようにして、表1に示すよう
な、種々の比重の、膜厚500〜5000Åの酸化硅素
膜がPETフィルム上に蒸着されたガスバリアフィルム
を得た。なお、酸化硅素膜の比重は、上述したような方
法によりPETフィルムを溶解した後、浮沈法により測
定した。
【0017】次いで、得られたガスバリアフィルムの酸
化硅素薄膜上に厚さ40μmの未延伸ポリプロピレンフ
ィルム(OPPフィルム)を二液硬化型ポリウレタン系
接着剤(厚さ2μm)を用いて、ドライラミネートし、
本発明応用の包装用プラスチックフィルムを得た。この
包装用フィルムに対して、酸素透過率を測定し、またレ
トルト処理(120℃×30分)またはゲルボテストを
施した後の酸素透過率も測定した。その結果を表1に示
す。なお、酸素透過率の測定、およびゲルボテストの実
施は以下の示す方法により行われた。
【0018】<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−TRAN100)を用い
て測定した。
【0019】<耐屈曲疲労性(以下耐ゲルボ性)のテス
ト方法>耐屈曲疲労性は、いわゆるゲルボフレックステ
スター(理学工業(株) 社製)を用いて評価した。条件
としては(MIL−B131H)で112inch×8
inchの試料片を直径3(1/2)inchの円筒状
とし、両端を保持し、初期把持間隔7inchとし、ス
トロークの3(1/2)inchで、400度のひねり
を加えるものでこの動作の繰り返し往復運動を40回/
minの速さで、20℃、相対湿度65%の条件下で行
った。
【0020】
【表1】
【0021】表1より、実施例1で得られたガスバリア
フィルムにおいては、酸素透過率は1.0cc/m2 24h at
m前後、レトルト処理後の酸素透過率は1.2〜3.0c
c/m224h atmと非常に優秀であった。また100回ゲル
ボ試験後の酸素透過率も1.5〜3.0cc/m2 24h atm
と非常に優秀であり、総合特性の優れたものであった。
【0022】しかし、比重が本願範囲外のガスバリアフ
ィルムにおいては、酸素透過率は0.6〜2.5cc/m2
24h atmであったが、レトルト処理後の酸素透過率、ゲ
ルボ試験後の酸素透過率のいずれかが非常に劣ったもの
であり、ガスバリアフィルムとしては不適当なものであ
った。
【0023】実施例2 蒸着源として、3〜5mm程度の大きさの粒子状のSi
O(純度99.9%)を用い、電子ビーム蒸着法で、ポ
リイミドフィルムの片面に酸化硅素系薄膜の形成を行っ
た。この時、フィルム送り速度を30〜120m/mi
nとし、蒸気圧は酸素ガスの供給量を変えて1×10-5
〜8×10-3Torrとし、またポリイミドフィルムの
温度を室温〜150℃として、比重が1.80〜2.2
0の範囲内となるようにこれらの条件を適宜選択して1
000〜2000Å厚の酸化硅素膜を形成し、ガスバリ
アフィルムを得た。得られたガスバリアフィルムの酸化
硅素膜の比重を表2に示す。また、実施例1と同様にし
て、このガスバリアフィルムにOPPフィルムをドライ
ラミネートして包装用プラスチックフィルムを得、酸素
透過率、レトルト処理またはゲルボテスト後の酸素透過
率を測定した。その結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】表2より、酸化硅素薄膜の比重が1.80
〜2.20の範囲内にあるガスバリアフィルムにおいて
は、酸素透過性、耐レトルト性および耐ゲルボ性に優れ
たものであったが、酸化硅素薄膜の比重が2.20を超
えるガスバリアフィルムにおいては、酸素透過性および
耐レトルト性に優れているものの、耐ゲルボ性は非常に
劣ったものであり、ガスバリアフィルムとしては不適当
なものであった。
【0026】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、プラスチックフィルム上に形成される酸化硅素
系薄膜の比重を1.80〜2.20とすることによっ
て、ガスバリア性に優れ、また耐レトルト性、耐ゲルボ
性(耐屈曲性)が良好となり、包装用、工業用などの実
用上極めて有効な酸化硅素系ガスバリアフィルムを提供
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 C23C 14/20 C23C 14/20 A (72)発明者 宇野 利夫 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 大谷 寿幸 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックフィルムの少なくとも片面
    に、電子ビーム蒸着法により酸化硅素系薄膜が形成され
    てなるガスバリアフィルムにおいて、該薄膜の比重が
    1.80〜2.20であることを特徴とする酸化硅素系
    薄膜積層ガスバリアフィルム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の酸化硅素系薄膜積層ガス
    バリアフィルムの少なくとも片面に少なくとも一層のプ
    ラスチックフィルムを積層することを特徴とする酸化硅
    素系薄膜積層ガスバリアフィルム。
JP8320192A 1996-11-29 1996-11-29 酸化硅素系薄膜積層ガスバリアフィルム Pending JPH09169075A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600008B1 (en) 1998-07-22 2003-07-29 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Aliphatic polyester film and gas barrier film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600008B1 (en) 1998-07-22 2003-07-29 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Aliphatic polyester film and gas barrier film
US6649732B2 (en) 1998-07-22 2003-11-18 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Aliphatic polyester film and gas barrier film

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