JPH10100301A

JPH10100301A - ハイガスバリア性積層構成体

Info

Publication number: JPH10100301A
Application number: JP27882596A
Authority: JP
Inventors: Hideo Watanabe; 英男渡辺; Masayoshi Teranishi; 正芳寺西; Masakazu Yamamoto; 雅一山本
Original assignee: Toyo Metallizing Co Ltd
Current assignee: Toyo Metallizing Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高透明性・ハイバリア性を維持して、高速加工
が可能であり、かつ蒸着面直接印刷が可能である、全く
新規なハイバリア透明蒸着積層体を提供することある。【解決手段】プラスチックフィルムの表面に透明蒸着膜
を設け、該透明蒸着膜り表面に非電解質水溶性物質から
なる保護膜を設け、さらに該表面に印刷加工を施してか
らシーラントフィルムを積層してなるハイガスバリア性
積層構成体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイガスバリア性
積層構成体に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品、医薬品、日用雑貨における包装材
料に求められる諸機能のうち、酸素、水蒸気等の遮断性
いわゆるガスバリア性は、内容物の品質保持の点から最
も重要な特性のひとつとなっており、金属アルミニウム
蒸着フィルムやアルミニウム箔などが優良な包装材料と
して用いられて来た。しかしながら、近年高まりつつふ
る環境問題や製造物責任（ＰＬ）問題への対応の点で、
すなわち前者に関しては廃棄物焼却時の残渣の問題、後
者に関しては内容物の目視不能の問題を有しており、最
近では透明でガスバリア性を持ついわゆる透明蒸着フィ
ルムが新素材として多用されるようになってきた。

【０００３】透明蒸着フィルムは、酸化アルミニウム、
酸化珪素、酸化マグネシウムなどの無機化合物の薄膜
を、主として反応蒸着法などによってプラスチックフィ
ルム上に形成したもので、透明でガスバリア性を持ち、
かつ環境問題にも適応性の高い包装であり、今後産業界
での積極的使用が望まれる素材となっている。

【０００４】しかし、産業界で広く有効に用いられるた
めには、いくつかの改善すべき問題点がある。

【０００５】その１として、次の点が挙げられる。反応
蒸着における導入酸素は、４Ａｌ＋３Ｏ₂＝２Ａｌ₂Ｏ₃
の反応式から、アルミニウム４モルに対し酸素３モルが
理論量となる。透明蒸着膜の重要な特性の一つであるそ
の透明性は、導入酸素量が理論値以上にあった方が良好
で外観上の問題なくなる。しかし、その一方で最も重要
な特性であるガスバリア性が、導入酸素量が理論量を上
回ることにより低下してしまう現象があった。これは、
酸化アルミニウム生成時に余剰酸素が存在することによ
り生成膜に欠陥部やボイドが多く発生したり、また柱状
構造の結晶生成に悪影響を与えることに起因すると考え
られる。このために、導入酸素量を透明性を維持する限
度のなかで可能な限り低く抑えることが性能維持上必須
となり、特開昭６２−１０３３５９号などに関連技術が
開示されている。

【０００６】その２として、透明蒸着膜のガスバリア性
能の問題がある。透明蒸着膜のガスバリア性能は、蒸着
に用いる原物質、蒸着膜を生成する条件、とくに反応蒸
着においては、その反応条件、膜厚などの条件によって
決定されるが、現在工業生産規模での酸化アルミニウム
反応蒸着膜のガスバリア性特に酸素遮断性は、酸素透過
率でみてほぼ１〜５ｃｃ／ｍ²・ｄａｙのレベルであ
り、たとえば環境非対応型と言われるアルミ箔のように
１ｃｃ／ｍ²・ｄａｙを下回るバリア性の達成は出来て
いない。透明蒸着フィルムを環境対応型素材として産業
用途で広く用いるには、さらなるガスバリア性の向上す
なわち酸素透過率１ｃｃ／ｍ²・ｄａｙ以下の実現は不
可欠と言える。この場合、透明蒸着フィルムを２枚以上
重ねたり、また膜厚を１０００オングストローム以上に
厚くする等は工業生産上明らかに好ましくない。

【０００７】その３として、透明蒸着膜の印刷加工性の
問題がある。一般的に印刷加工性が低い。すなわち、透
明蒸着面に直接印刷を行う場合，印刷機の多数のローラ
ーと蒸着面の間に生じる微小な角度のずれが蒸着面をこ
する擦過現象を起こし、蒸着面の無機化合物薄膜に損傷
を与えることが主因で、当初のガスバリア性を印刷加工
工程を経ることにより著しく低下してしまうことが知ら
れている。印刷加工工程におけるガスバリア性の低下
は、擦過現象のほかに、工程全体で特に巻取部で、フィ
ルムにかかる張力の影響により生じる蒸着膜のマイクロ
クラックや、印刷インキに添加された界面活性剤、分散
剤、ＰＨ調整剤などの各種助剤の化学反応的影響にも起
因すうる。この現象は、無機酸化物の反応蒸着膜に特に
著しく見られるが、これは酸化物内にボイドが多く存在
することや、酸化物が柱状に結晶生成し、この柱状構造
がリジッドで脆いことなどに起因している。従来、透明
蒸着フィルムを包装材料として積層する場合は、透明蒸
着層のガスバリア性低下防止のため、蒸着面への直接印
刷を避ける構成でのみ行なわれていた。たとえば、酸化
アルミニウム蒸着膜を形成したポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）フィルムを透明バリヤ剤として用いる場
合に、予め印刷加工した延伸ポリプロピレンフィルム
（ＯＰＰ）と、酸化アルミニウム蒸着膜を形成したＰＥ
Ｔフィルムをラミネートし、その後にさらに未延伸ポリ
プロピレンフィルム（ＣＰＰ）などのシーラントをラミ
ネートする構成をとるとか、酸化アルミニウムを形成し
たＰＥＴフィルムの蒸着面と、予め印刷した延伸ナイロ
ンフィルム（ＯＮ）をラミネートしてその後にシーラン
トを貼合する構成をとる、などである。また、構成を透
明ガスバリア性蒸着フィルム／シーラントの２層構成に
するには、印刷加工をしないことが前提とならざるを得
なかった。

【０００８】印刷加工は、インキ成分の人体や食品への
移行を防ぐ食品衛生上の対策から、包装材料の最外層に
は行わず、接触の起こらない積層体の内層に行う必要が
ある。また、印刷加工では、耐熱性、寸法安定性、機械
特性に優れたＰＥＴフィルムを使用するのが最も好まし
い。このような需要要求にもかかわらず、従来技術で
は、上記の制約を設けさるを得なかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高透明性・ハイバリア性を維持して、高速加工が可
能であり、かつ蒸着面直接印刷が可能である、全く新規
なハイバリア透明蒸着積層体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らの鋭意検討の
結果、本発明の目的は、下記の構成になる本発明によっ
て工業的に有利に達成された。

【００１１】［１］プラスチックフィルムの表面に透明
蒸着膜を設け、該透明蒸着膜り表面に非電解質水溶性物
質からなる保護膜を設け、さらに該表面に印刷加工を施
してからシーラントフィルムを積層してなるハイガスバ
リア性積層構成体。

【００１２】［２］透明蒸着膜は、蒸着機中で蒸気化し
たアルミニウムと蒸着機外から導入された酸素ガスとの
反応によって得られる酸化アルミニウムの堆積膜であ
り、かつこの反応における酸素ガス量が、アルミニウム
と酸素の化学量論的比率に関して、理論値を上回ってい
ることを特徴とする上記［１］記載のハイガスバリア性
積層構成体。

【００１３】［３］保護膜が、ポリエチレングリコー
ル、庶糖、ポリビニルアルコール、およびキチン類の非
電解質から選ばれた１種もしくは２種以上の混合物から
なり、その厚さが０．０２〜０．２μｍであることを特
徴とする上記［１］もしくは上記［２］に記載のハイガ
スバリア性積層構成体。

【００１４】［４］保護膜が、ケン化度８８％以上、重
合度３００以上１，０００以下のポリビニルアルコール
を、水／エチルアルコール混合溶媒に溶解した溶液を厚
さが０．０２〜０．２μｍの膜厚に塗工形成したもので
あることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに
記載のハイガスバリア性積層構成体。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明を図を用いて詳細に説
明する。

【００１６】図１は、印刷加工済の透明蒸着フィルムと
シーラントフィルムを接着剤を介して積層したハイバリ
ア性透明蒸着積層体の構造を示している。印刷加工済の
透明蒸着フィルムは、１のベースフィルム、２の透明蒸
着層、３の保護膜、および４の印刷層からなる。

【００１７】１のベースフィルム（プラスチックフィル
ム）は、透明蒸着層を形成するための支持体でる。プラ
スチックフィルムを構成する高分子としては、ポリオレ
フィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等），ポリエス
テル（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、ポリエチレンナフタレフタレート等）、ポ
リアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリカーボ
ネート、およびポリ塩化ビニル等が挙げられ、用途に応
じて選択できる。

【００１８】この支持体には、静電防止剤、滑剤、紫外
線吸収剤、など目的に応じて添加剤が加えられていても
よく、また、表面をコロナ処理、グロー処理、アンカー
コート処理などの改質加工がなされていてもよい。

【００１９】２の透明蒸着層は、アルミニウム、ケイ
素、錫、マグネシウムなどの酸化物、窒化物、フッ化物
等を用いることができる。アルミニウム酸化物（アルミ
ナ）が最も好ましい。蒸着方法は、真空蒸着法、スパッ
タリング法、プラズマ法等が用いられる。透明性、ボイ
ル・レトルト適性、および生産安定性等から、真空蒸着
法によるアルミナ膜が最も好ましい。特に、反応蒸着に
よるアルミナ膜の形成が好ましい。

【００２０】反応蒸着によるアルミナ膜の形成は、蒸着
機内で蒸気化したアルミニウムと蒸着機外から導入され
た酸素ガスとの化学反応によって行うが、蒸気化アルミ
ニウムに対する導入酸素量の比は、得られるアルミナ膜
の透明性・ガスバリア性などの物性に影響を与え、さら
に真空度変動や光線透過率調整の難易などから制御性が
異なり、このことから蒸着速度などいわゆる生産性にも
影響を与える。一般に酸素過剰では透明性良好・生産性
良好であるが、ガスバリア性が低下し、逆のケ−スで
は、ガスバリア性は良好となるが、透明性が悪化し生産
性も低下することとなる。本発明では、後工程での塗工
加工によりバリア性が著しく向上するため、蒸着段階で
のガスバリア性能をそれほど強化する必要はなく、した
がって、高生産性反応蒸着が可能となる。蒸着膜の厚さ
は、通常８０〜１０００オングストロ−ムの範囲が工業
生産上適しているが、１００〜５００オングストロ−ム
が好適である。

【００２１】３の保護膜は、非電解質水溶液の塗工加工
によって形成され、ポリエチレングリコール、庶糖、ポ
リビニルアルコール、キチン類などから選ぶことができ
るが、これら物質は、十分な酸素存在下ての高速蒸着に
よって発生するアルミナの柱状構造欠陥や、ボイドおよ
びアルミナのグレン間隔を補強して、ガスバリア性能を
著しく向上させる効果を持つ。

【００２２】溶媒は、水のみよりも、水／アルコール混
合溶液好ましくは１：１混合溶液がより望ましいが、こ
れはアルミナ結晶間隔への湿潤のし易さによるものと考
えれる。該保護膜は、ガイバリア性向上の他に、アルミ
ナ膜の耐擦過性をも改善する効果があり、これにより印
刷加工性が強化されて、アルミナ膜直接印刷が可能とな
った。

【００２３】保護膜に用いられる物質は、上記状況から
ポリビニルアルコールが、タック性等塗工時の取扱い易
さや乾燥性の問題から最も好適である。ポリビニルアル
コールは、アルミナ結晶への湿潤性、バリア性向上効
果、溶解性・乾燥性などの塗工性から、ケン化度８８％
以上、重合度１０００以下が好適範囲である。重合度が
１０００を越えると、溶解液の粘性が急激に増加し、本
発明での塗工には不適であり、最も好適には７００以下
である。また、ケン化度は溶解性、湿潤性とガスバリア
性への影響から８８％未満は不適であり、最も好ましく
は９０％以上である。

【００２４】該保護膜の厚さは、アルミナ結晶補強や耐
擦過性などの効果と印刷インキ密着性等の問題から、
０．０２〜０．２μｍの範囲が良好で、特に０．２μｍ
を越えるとインキ密着や乾燥性に問題を生じ、実生産上
不適である。

【００２５】６のシーラントフィルムは、本構成体を包
装材料として用いるための熱封止体であり、未延伸ポリ
プロピレンフィルム、同ポリエチレンフィルム、アイオ
ノマーフィルム等が用いられる。

【００２６】４、５の接着剤層、印刷層は、通常包装材
料用途に用いられる種類でよく、特に制限されないが、
２液タイプであれば好ましい。

【００２７】

【実施例】次に実施例により、本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。［実施例１］幅１，６００ｍｍ、長さ１６，０００ｍの
ロール状の１２μｍのポリエステルフィルム（東レ株式
会社製Ｐ６０タイプ）の表面に、反応蒸着法によって、
５００ｍ／分の加工速度で２００オングストロームの厚
さのアネミナ膜を形成した。この時機外から導入する酸
素量を理論量よりやや上回ったレベルとし、得られるア
ルミナ膜を完全無色透明とした。

【００２８】すなわち、機内に設置した光電式光線透過
率計によって、アルミナ蒸着膜の光線透過率をベースフ
ィルムである上記ポリエステルフィルムの光線透過率と
同一の８９％になるように、機外から導入酸素量をモイ
クロメーターによって調整した。得られた蒸着フィルム
の酸素透過率は７ｃｃ／ｍ²・ｄａｙであり、水蒸気透
過率は２０ｃｃ／ｍ²・ｄａｙであった。

【００２９】上記の方法によって得た透明蒸着フィルム
の蒸着面に、通常のグラビア塗工機（富士機械工業株式
会社製１７０型、１２０メッシュのグラビアロール）を
使用して、予め用意したポリビニルアルコール（クラレ
株式会社製ＰＶＡ２０５：ケン化度８８、重合度７０
０）の水／アルコール１：１の４ｗｔ％溶液を０．１μ
ｍの固形分厚さになるように塗工した。この塗工蒸着フ
ィルムのガスバリア性は、酸素透過率０．１ｃｃ／ｍ²
・ｄａｙで塗工前フィルムの５０倍の改善を示した。水
蒸気透過率は３ｇ／ｍ²・ｄａｙで塗工前フィルムの約
２倍の改善を示した。また、この加工フィルムの耐擦過
性を調べたところ、酸素透過率は０．２ｃｃ／ｍ²・ｄ
ａｙであり、擦過前とほとんど同じレベルであった。

【００３０】この塗工蒸着フィルムの塗工面に印刷イン
キ（大日精化株式会社製ラミック２２０白）をバーコー
ターを用いて約１μｍの印刷加工を施した後、シーラン
トとして２５μｍのＣＰＰフィルム（東レ合成フイルム
株式会社製３５２９Ｓタイプ）を接着剤（大日精化株式
会社製Ｅ２７０／Ｃ−２６）を用いて積層した。４０℃
×２４時間のエージング後ラミネート強さを測定したと
ころ１２５ｇであり、十分な実用レベルにあることを確
認した。結果を表１に示した。［比較例１］ポリビニルアルコールを塗工しなかった以
外は、実施例１と全く同様の処理を行なった。透明性は
良好だが、ガスバリア性が低く、また耐擦過性が乏しい
ので直接印刷には不適であった。結果を表１に示した。［実施例２］反応蒸着法の加工速度を５００ｍ／分から
２５０ｍ／分に変更した以外は実施例１と全く同様の処
理を行なった。表１に示すとおりの良好な結果を得た。［比較例２］ポリビニルアルコールを塗工しなかった以
外は、実施例２と全く同様とした。透明性は良好だが、
ガスバリア性が低く、また耐擦過性が乏しいので直接印
刷には不適であった。結果を表１に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、高透明性・ハイバリア
性を維持して、高速加工が可能であり、かつ蒸着面直接
印刷が可能である、全く新規なハイバリア透明蒸着積層
体が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】：本発明のハイバリア透明蒸着積層体の１例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１：ベースフィルム２：透明蒸着層３：保護膜４：印刷層５：接着剤層６：シーラントフィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルムの表面に透明蒸着膜
を設け、該透明蒸着膜り表面に非電解質水溶性物質から
なる保護膜を設け、さらに該表面に印刷加工を施してか
らシーラントフィルムを積層してなるハイガスバリア性
積層構成体。
【請求項２】透明蒸着膜は、蒸着機中で蒸気化したアル
ミニウムと蒸着機外から導入された酸素ガスとの反応に
よって得られる酸化アルミニウムの堆積膜であり、かつ
この反応における酸素ガス量が、アルミニウムと酸素の
化学量論的比率に関して、理論値を上回っていることを
特徴とする請求項１記載のハイガスバリア性積層構成
体。
【請求項３】保護膜が、ポリエチレングリコール、庶
糖、ポリビニルアルコール、およびキチン類の非電解質
から選ばれた１種もしくは２種以上の混合物からなり、
その厚さが０．０２〜０．２μｍであることを特徴とす
る請求項１もしくは請求項２記載のハイガスバリア性積
層構成体。
【請求項４】保護膜が、ケン化度８８％以上、重合度３
００以上１，０００以下のポリビニルアルコールを、水
／エチルアルコール混合溶媒に溶解した溶液を厚さが
０．０２〜０．２μｍの膜厚に塗工形成したものである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイ
ガスバリア性積層構成体。