JPH11300875A - 高バリアポリマー複合フィルムおよび包装体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い酸素バリア性、水蒸気バリア性を持つ食品
や医薬品等に用いる包装材としての透明で、使用後の焼
却処理等環境に配慮された複合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基材１０の少なくと
も片面に、ドライコーティング法によって、厚さ１００
ｎｍ〜５００ｎｍのアルミニウム層２０を施し、該アル
ミニウム層上に酸化アルミニウム層３０を積層してな
り、さらに前記酸化アルミニウム層上に、ゾル・ゲル法
によって、酸化珪素と水溶性高分子の混合物からなる酸
化珪素塗膜４０を形成してなる高バリアポリマー複合フ
ィルムとしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフィ
ルム上にアルミニウムと酸化アルミニウムを積層した複
合フィルムに関するものであり、さらに詳細には、食品
や医薬品の包装に適した高度の酸素や水蒸気バリア性を
有し、さらに高度の透明性をも有した複合フィルムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より，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として、内容物を品質変
化させる原因となる酸素や水蒸気等の影響を防ぐために
ガスバリア性を有するアルミニウム箔層をプラスチック
フィルムにラミネートした包装材が知られ、実用されて
きた。しかし、このような包装材は、安定したガスバリ
ア性が得られるものの、透明性に欠け内容物が見にくい
という問題点があった。さらに、厚いアルミニウム箔層
をもつ包装材は、使用後の廃棄物処理の一つである焼却
処理において、溶けたアルミニウムのインゴットが焼却
炉の火格子等に絡みつき焼却炉を傷めたり、正常な運転
の阻害となったりするという問題点もあった。

【０００３】一方、透明なガスバリアフィルムとして、
ポリ塩化ビニリデンを塗布したフィルムや、エチレン・
ビニルアルコール共重合体としてのフィルムの技術が開
示されていた。しかし、ポリ塩化ビニリデンを塗布した
フィルムでは、塩素を含むため、廃棄時の焼却処理にお
いて、有害ガスの発生等による環境問題や焼却炉の腐食
等による耐用期間の短縮などの問題があった。また、エ
チレン・ビニルアルコール共重合体のフィルムでは、水
蒸気で酸素バリア性が劣化しやすいという問題点があっ
た。

【０００４】そこで、これらの問題点を解消する包装材
料として、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシ
ウム等の無機酸化物をプラスチックフィルム上に真空蒸
着法やスパックリング法で積層させたものが開発されて
いる。

【０００５】上記のように、真空蒸着法などを用いて、
ポリエステルフィルムに代表されるプラスチックフィル
ム上に無機酸化物が積層された複合フィルムは、酸素バ
リア性や水蒸気バリア性を有し、かつ透明性を有するの
で食品などの包装フィルムとして好んで用いられてい
る。

【０００６】しかし、上記のポリエステルフィルム上に
酸化アルミニウムを真空蒸着した複合フィルムにおいて
は、その酸素透過度は２ｃｃ／ｍ² ／Ｄａｙ、水蒸気透
過度は１ｇ／ｍ² ／Ｄａｙ程度であった。また該複合フ
ィルム上に、さらなるバリア性付与と、酸化アルミニウ
ム層保護のために、ゾル・ゲル法にて酸化珪素塗膜を形
成した複合フィルムについては、酸素透過度が０．１ｃ
ｃ／ｍ² ／Ｄａｙ、水蒸気透過度が１ｇ／ｍ² ／Ｄａｙ
程度であった。

【０００７】近年、食品等の包装材料に求められる酸素
バリア性、水蒸気バリア性はさらに高度化してきてお
り、上記のような現行の複合フィルムにおいては対応す
るのが難しくなってきている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点を解決するものであり、その課題とすると
ころは、従来の複合フィルムでは得られなかった、高い
酸素バリア性、水蒸気バリア性を持つ包装材としての透
明で、使用後の焼却処理等環境に配慮された複合フィル
ムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、プラスチ
ックフィルムからなる基材の少なくとも片面に、ドライ
コーティング法によって、厚さ１００ｎｍ〜５００ｎｍ
のアルミニウム層を施し、該アルミニウム層上に酸化ア
ルミニウム層を積層してなることを特徴とする高バリア
ポリマー複合フィルムとしたものである。

【００１０】また、請求項２の発明では、前記酸化アル
ミニウム層上に、ゾル・ゲル法によって、酸化珪素と水
溶性高分子の混合物からなる酸化珪素塗膜を形成してな
ることを特徴とする請求項１記載の高バリアポリマー複
合フィルムとしたものである。

【００１１】また、請求項３の発明では、前記請求項１
または２記載の高バリアポリマー複合フィルムを用い
て、食品および医薬品等の透明で高バリア性を有する包
装材料とすることを特徴とする包装体。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明の高バリアポリマー複合フィルムは、図１に
示すように、プラスチックフィルムからなる基材（１
０）の少なくとも片面に、ドライコーティング法によっ
て、厚さが１００ｎｍから５００ｎｍのアルミニウム層
（２０）を施し、該アルミニウム層（２０）上に酸化ア
ルミニウム層（３０）を積層してなることを特徴とする
高バリアポリマー複合フィルム（１）としたものであ
る。

【００１３】上記アルミニウム層（２０）は、高バリア
ポリマー複合フィルム（１）にかかる応力を緩和し、そ
の上層となる酸化アルミニウム層（３０）が容易に破壊
されないようにするとともに、緻密性、平滑性の高い膜
をプラスチックフィルムからなる基材（１０）上に積層
し、その上の酸化アルミニウム層（３０）が高い緻密性
を保った状態で積層されることを意図したものである。
よって、アルミニウム層（２０）と酸化アルミニウム層
（３０）の相乗効果により、酸素バリア性と水蒸気バリ
ア性に優れたアルミニウム・酸化アルミニウム積層フィ
ルムでなる高バリアポリマー複合フィルム（１）とする
ことができるものである。

【００１４】また、上記酸化アルミニウム層（３０）上
に、さらにゾルーゲル法によって酸化珪素と水溶性高分
子の混合物からなる酸化珪素塗膜（４０）を形成してな
ることを特徴とするアルミニウム・酸化アルミニウム積
層フィルムでなる高バリアポリマー複合フィルム（１）
としたものである。

【００１５】このように、上記酸化珪素塗膜（４０）
は、酸化アルミニウム層（３０）のキズ等破壊を防止す
るとともに、印刷や他のプラスチックフィルムとの貼り
合わせ等後加工に対する適性を高めるとともに、さらな
る酸素バリア性、水蒸気バリア性を付与するものであ
る。

【００１６】ここで、まずプラスチックフィルムからな
る基材（１０）に直接積層するアルミニウム層（２０）
について説明する。このアルミニウム層（２０）は基材
（１０）上に緻密で平滑な層を形成することを第一義と
し、かつアルミニウム・酸化アルミニウム積層フィルム
全体としてみたときの透明性を阻害しないようすること
が必要であるため、その厚さは１００ｎｍ〜５００ｎｍ
とすることが望ましい。この厚さが１００ｎｍ未満で
は、アルミニウムが層状をなさず、また５００ｎｍを越
えてしまっては、透明性が損なわれるからである。

【００１７】このアルミニウム層（２０）のプラスチッ
クフィルムからなる基材（１０）上への積層法として
は、真空蒸着法、スバッタリング法、ＣＶＤ法等ドライ
コーティング法が好ましく用いられ、例えば真空蒸着法
を用いる場合の蒸着材料の加熱方法として、抵抗加熱、
誘導加熱、電子加熱等から適宜選択できる。

【００１８】また、アルミニウム層（２０）上に積層さ
れる酸化アルミニウム層（３０）には、酸素バリア性、
水蒸気バリア性が要求される。そのため、その厚さは、
１０００ｎｍ以上が好ましいがとくにこの範囲に限定す
る必要はない。

【００１９】この酸化アルミニウム層（３０）のアルミ
ニウム層（２０）上への積層方法は、上記アルミニウム
層（２０）のプラスチックフィルムからなる基材（１
０）上への積層法と同様、真空蒸着法、スバッタリング
法、ＣＶＤ法等である。ただし、真空蒸着法を用いる場
合の蒸着材料としては酸化アルミニウム、アルミニウム
の両方が選択でき、アルミニウムを用いる場合には、蒸
発源とプラスチックフィルムからなる基材（１０）との
間に酸化剤を導入する必要がある。

【００２０】基材（１０）としてのプラスチックフィル
ムとしては、延伸フィルムおよび未延伸フィルムが使用
され、その種類としては、エチレン、プロピレン等の単
独重合体または共重合体等のポリオレフイン系樹脂フィ
ルム、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系
樹脂フィルム、ナイロン１２、ナイロン６共重合ナイロ
ン等のポリアミド系樹脂フィルム、ポリビニルアルコー
ル系樹脂フィルム、ポリエーテルケトン樹脂フィルム、
ポリイミド樹脂フィルムなどが挙げられ、用途、経済性
などに応じて適宜選択できる。

【００２１】これらプラスチックフィルムからなる基材
（１０）の厚さは、一般的には１０〜１００μｍが使用
されるが特に限定するものではない。また、用途や後加
工などに応じて、上記プラスチックフィルムに、プラズ
マ処理、火炎処理、グロー放電処理等の表面処理や、例
えば上記アルミニウム層（２０）との密着を高めるため
のアンカーコート処理を行うこともできる。そのアンカ
ーコート剤としては、イソシアネート樹脂、ウレタン樹
脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ポ
リエステル樹脂、エボキシ樹脂等単独または併合にて使
用することができる。

【００２２】また、酸化アルミニウム層（３０）上に形
成する酸化珪素と水溶性高分子の混合物からなる酸化珪
素塗膜（４０）としては、金属アルコキシド等の加水分
解物と水酸基を有する水溶性樹脂との混合物からなるも
のを乾燥によって得られるもので、この水酸基を有する
水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコールなどがあげ
られる。

【００２３】また、上記の酸化珪素塗膜（４０）の形成
方法としては、バーコート、グラビアコート、ロールコ
ート等が挙げられ、用途、生産性などから適宜選択する
ことができる。

【００２４】

【実施例】次に本発明を実施例により、さらに具体的に
説明する。 〈実施例１〉プラスチックフィルムからなる基材（１
０）として、厚さ１２μｍのポリエステルフィルムを用
い、その片面に、アルミニウムを真空蒸着法によって積
層し、アルミニウム層（２０）を形成した。さらにその
上に、酸化アルミニウムを同じ真空蒸着法によって積層
し、酸化アルミニウム層（３０）を形成して、アルミニ
ウム・酸化アルミニウム積層フィルムとした。

【００２５】このとき使用した基材（１０）は、ルミラ
ーＰ−６０（東レ社製）で、この片面にコロナ放電処理
が施されている。この処理面に上記アルミニウム層（２
０）を形成した。

【００２６】ここで使用した真空蒸着装置は、図２に示
すように、巻き取り式真空蒸着装置（２００）であっ
て、内部が二つの部屋からなり、下方にあるその一つ
は、蒸着源（６０）である蒸着材料を加熱し、気化した
材料を基材（１０）表面に積層させる蒸着室（Ａ）で、
上方にあるもう一つは、巻出しロール（６１）から蒸着
前のフィルムを蒸着用クーリングロール（６２）を介し
て蒸着室（Ａ）に送り出し、蒸着されたフィルムを巻き
取る巻き取りロール（６３）を備えた巻き取り室（Ｂ）
である。

【００２７】上記の蒸着にあたり、アルミニウムの積層
において、１．２Ｅ−５Ｔｏｒｒの真空度まで排気した
のち、蒸着室（Ａ）内にある坩堝（６０ａ）に満たされ
たアルミニウムからなる蒸着源（６０）に電子銃を照射
した。蒸着材料が十分に加熱され、蒸着が可能になるま
で、蒸着源（６０）と蒸着用クーリングロール（６２）
の間は金属製のシャッターで遮断しておいた。蒸着源
（６０）が十分に加熱された状態で、巻出しロール（６
１）から上記ポリエステルフィルムでなる基材（１０）
を蒸着用クーリングロール（６２）を介して巻き取りロ
ール（６３）側へ６００ｍ／ｍｉｎの速さで送り、シャ
ッターを開いて蒸着を開始した。

【００２８】積層の手順としては、まずプラスチックフ
ィルムからなる基材（１０）にアルミニウム層（２０）
を積層し、真空蒸着装置（２００）を開いて、巻き取り
ロール（６３）に巻き取られているアルミニウムが積層
されたフィルムを巻出しロール（６１）に付け替え、真
空蒸着装置（２００）を閉めたのちに、酸化アルミニウ
ムの積層を行った。

【００２９】ただし、酸化アルミニウム層形成に際して
は、蒸着源（６０）はアルミニウムとし、蒸着源（６
０）の上方に設置したパイプからアルミニウム蒸気内に
酸素を導入することによって酸化アルミニウムを基材上
に積層せしめた。

【００３０】〈比較例１〉上記実施例１におけるアルミ
ニウム層（２０）の厚さを７０ｎｍとした以外は実施例
１と同様の条件でアルミニウム・酸化アルミニウム積層
フィルムを作製した。

【００３１】〈比較例２〉実施例１におけるアルミニウ
ム層（２０）の厚さを１０００ｎｍとした以外は実施例
１と同様の条件でアルミニウム・酸化アルミニウム積層
フィルムを作製した。

【００３２】〈実施例２〉実施例１において得られたア
ルミニウム・酸化アルミニウム積層フィルム上に金属ア
ルコキシドの加水分解と水酸基を有する水溶性樹脂との
混合物からなる酸化珪素塗膜（４０）を形成した。

【００３３】上記酸化珪素塗膜（４０）の形成方法は、
まず、テトラエチルオルソシリレート（ＴＥＯＳ）８．
３ｇに、塩酸でＰＨを１に調整した水３．６ｇを加え、
３０分間攪拌して加水分解溶液を作製した。これに水を
加えて、ＳｉＯ₂ 分として固形分濃度が５％になるよう
に調整した。さらにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
（重合度約２０００、鹸化度８８％）の５％水溶液を重
量比で１／１（アルコキシドはＳｉＯ₂ 換算）になるよ
うに混合して複合溶液とした。

【００３４】上記で得られた複合溶液を、酸化アルミニ
ウム層（３０）上にバーコーターによって塗布したの
ち、乾燥機内で１００℃、１０分間乾燥して複合フィル
ムのサンプルを得た。

【００３５】上記実施例１、２および比較例１、２のア
ルミニウム・酸化アルミニウムが積層された複合フィル
ムについて、酸素透過度、水蒸気透過度等を評価した結
果を表１に示した。なお、評価方法として、 （１）酸素透過度・・・ＭＯＣＯＮＯＸＴＲＡＮ１０／
５０Ａ酸素ガス透過度測定装置（モダンコントロール社
製）を用いて、３０℃℃、７０％ＲＨの雰囲気下で測定
し、酸素透過度とした。 （２）水蒸気透過度・・・ＪＩＳ Ｚ−０２０８のカッ
プ法により、４０℃、９０％の雰囲気下で測定し、水蒸
気透過度とした。 （３）透明性・・・自記分光光度計ＵＶ−３１００（島
津製作所社製）を用いて、波長３５０ｎｍにおける光線
透過率を測定し、光線透過度とした。 （４）膜の厚さ…蛍光Ｘ線分析装置システム３２７０
（理学電気工業社製）を用いてサンプル中のアルミニウ
ムのＸ線強度を測定し、標準サンプルを用いて作製した
検量線より膜の厚さを算出した．なお、単体のアルミニ
ウム原子と酸化アルミニウム状態のアルミニウム原子の
検量線は別々にあるので、それぞれの層について検量線
を使い分けた。また、表中の酸素透過度の単位はすべて
ｃｃ／ｍ² ／Ｄａｙ、水蒸気透過度の単位はｇ／ｍ² ／
Ｄａｙ、光線透過度の単位は％、膜の厚さの単位はｎｍ
である。なお、加工時の膜の厚さの設定値と実際の測定
値には若干の違いがある。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記表１より明らかなように、実施例１と
比較してアルミニウム層の厚さを小さくしたものは酸素
バリア性、水蒸気バリア性に劣り、大きくしたものは透
明度に劣る。これに対して、実施例１では、酸素バリア
性、水蒸気バリア性、透明度ともに良好であった。ま
た、実施例２では、実施例１と比較して、透明度が若干
劣るが、酸素バリア性、水蒸気バリア性ではさらなる向
上が認められた。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、プラスチックフィルムから
なる基材の少なくとも片面に、厚さ１００ｎｍ〜５００
ｎｍのアルミニウム層を施し、該アルミニウム層の上に
酸化アルミニウム層を積層することによって、酸素バリ
ア性や水蒸気バリア性にすぐれ、かつ高透明を有する複
合フィルムとすることができる。

【００３９】また、上記酸化アルミニウム層上に、バー
コーター等によるゾルーゲル法によって酸化珪素と水溶
性高分子の混合物からなる酸化珪素塗膜を施すことによ
り、酸化アルミニウム層表面のキズ等破壊を防止すると
ともに、酸素バリア性、水蒸気バリア性をより向上させ
ることができる。

【００４０】従って本発明は、食品や医薬品の透明でガ
スバリア性に富んだ包装体として、さらに使用後の廃棄
物処理に優位な包装体としての用途において、実用上の
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す高バリアポリマー
複合フィルムを側断面で表した説明図である。

【図２】本発明の一実施に係わる高バリアポリマー複合
フィルムの作製を説明するための巻き取り式真空蒸着装
置の概略図である。

【符号の説明】

１‥‥高バリアポリマー複合フィルム １０‥‥プラスチックフィルムからなる基材 ２０‥‥アルミニウム層 ３０‥‥酸化アルミニウム層 ４０‥‥酸化珪素塗膜 ６０‥‥蒸着源 ６０ａ‥‥坩堝 ６１‥‥巻き出しロール ６２‥‥蒸着用クーリングロール ６３‥‥巻き取りロール ２００‥‥巻き取り式真空蒸着装置 Ａ‥‥蒸着室 Ｂ‥‥巻き取り室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックフィルムからなる基材の少な
   くとも片面に、ドライコーティング法によって、厚さ１
   ００ｎｍ〜５００ｎｍのアルミニウム層を施し、該アル
   ミニウム層上に酸化アルミニウム層を積層してなること
   を特徴とする高バリアポリマー複合フィルム。
2. 【請求項２】前記酸化アルミニウム層上に、ゾル・ゲル
   法によって酸化珪素と水溶性高分子の混合物からなる酸
   化珪素塗膜を形成してなることを特徴とする請求項１記
   載の高バリアポリマー複合フィルム。
3. 【請求項３】前記請求項１または２記載の高バリアポリ
   マー複合フィルムを用いて、食品および医薬品等の透明
   で高バリア性を有する包装材料とすることを特徴とする
   包装体。