JPS63223163A - 透明ガスバリアフイルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は透明ガスバリアフィルムの製造方法に関する。

更に詳しくは、透明で酸素ガスバリア性と水蒸気ガスバ
リア性の共に優れた透明ガスバリアフィルムの製造方法
に関する。

［従来の技術］ 従来、透明ガスバリアフィルムとして、プラスデックフ
ィルム上に酸化硅素を蒸着したもの（特公昭５３−１２
９５３＞や酸化アルミニウムを蒸着したもの（特開昭５
８−２１７３４４＞が知られている。

酸化硅素や酸化アルミニウムなど金属酸化物の蒸着には
、前述の特公昭５３−１２９５３や特開昭５８−２１７
３４４のように金属酸化物自体を加熱蒸発さゼる方法が
最も一般的であるが、金属酸化物は一般に蒸気圧が低く
蒸発には高温を必要とすることや、蒸発速度が小さいと
いう欠点がある。

これを改善する方法として、本発明者らは先に金属アル
ミニウムを酸素ガスを導入した雰囲気中で加熱蒸発させ
、基板上に非結晶性の酸化アルミニウムとして形成する
反応性真空蒸着法を提案した（特願昭６０−２４２０７
３＞。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような反応性蒸着方法においては、蒸着中
の圧力が酸化アルミニウム膜のガスバリア性に大きく影
響を及ぼすため、ガスバリア性の良好な膜が得られにく
く、特に１０００Å以下の薄い膜では、酸素バリア性と
水蒸気バリア性の共に優れた膜が得られにくいという問
題があった。

本発明は、上記欠点のないもの、すなわち、薄い膜厚で
も、酸素ガスバリア性と水蒸気ガスバリア性の共に優れ
た透明ガスバリアフィルムの製造方法を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち本発明は、透明プラスチックフィルム基体上に
、金属アルミニウムを酸素ガスを導入した雰囲気中で加
熱蒸発させて酸化アルミニウム薄膜を設けた後、該酸化
アルミニウム薄膜に水分を吸着ざゼ、次いで熱処理する
ことを特徴とする透明ガスバリアフィルムの製造方法で
ある。

本発明で用いられる透明プラスチックフィルムの例とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなど
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１
２などのポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリア
ミド、ポリイミドなどがある。また、これらの共重合体
や他の有機重合体との共重合体であっても良く、他の有
機重合体を含有するものであっても良い。

これらの有機重合体に公知の添加剤、例えば、帯電防止
剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤などが添加さ
れていても良い。これらの透明プラスチックフィルムは
強度、伸度、熱苛性、寸法安定性などの点で延伸されて
いることが好ましいが、未延伸であっても良い。

本発明のプラスチックフィルムの光線透過率は白色光線
での全光線透過率が少なくとも４０％以上、好ましくは
６０％以上、更に好ましくは７０％以上、最も好ましく
は８０％以上であることが望ましい。着色剤など公知の
添加剤は、この範囲内で添加されるのが良い。

本発明の透明プラスチックフィルムは、酸化アルミニウ
ム薄層の形成に先たち、コロナ放電処理、火炎処理、プ
ラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理などの表面処
理や、公知のアンカーコート処理が施されても良く、ま
た他のプラスチックフィルムと積層されていても良い。

本発明の透明プラスチックフィルムの厚さは、特に制限
を受けないが、３〜４００μｍの範囲が望ましく、機械
強度と可撓性の点で更に好ましくは５〜２００μｍの範
囲であることが望ましい。

かかる透明プラスチックフィルム基体上に、酸化アルミ
ニウム薄層が形成される。形成方法としては、金属アル
ミニウムを酸素ガスを導入した雰囲気中で加熱蒸発させ
る、いわゆる反応性蒸着である。

以下この方法の具体例を示す。

図は、酸化アルミニウム薄層を形成する反応性蒸着装置
の一例を示す概略図である。

図において真空容器１内に設置された巻出し軸２より、
プラスチックフィルム５が送り出され、−３０〜−５℃
に冷却された冷却ドラム３を経由して、巻取り軸４に巻
取られる。この間、冷却ドラム上にて、高周波誘導加熱
電源に接続された蒸発器６内のアルミニウムが蒸発し、
酸素ボンベ１０から、ガス流量制御装置９を通してマス
ク７で囲まれたガス吹出口８から供給される酸素ガスと
反応して、プラスチックフィルム基体５の上に酸化アル
ミニウム薄層が形成される。真空容器中の圧力は１Ｘ１
０−５〜１Ｘ１０−２トール、酸素ガスの供給間は、蒸
発器６からのアルミニウムの蒸発量に応じて調整される
。酸化アルミニウムの膜１里は蒸発器への供給電力とフ
ィルム走行速度により調整される。

本発明でいう酸化アルミニウムとは、ＡＱｏ。

八〇、２０２　、１１！　２０３　ｆ；；ト（Ｄフルミ
ニラム（Ｄａ化物であるが、本発明では、中でも透明性
の点で八〇、２０３であることが望ましい。また酸化ア
ルミニウム中に、微量の金属や他の金属酸化物、金属水
酸化物などを含んでいても良い。

酸化アルミニウム薄層の厚みは、使用する基体と目的に
合せて選定されるが、本発明においては３０人〜５００
０人の範囲が望ましく、好ましくは５０人〜２０００人
、更に好ましくは１００人〜１０００人が望ましい。３
０人未満ではガスバリア性が十分でなく、５０００Å以
上では基体〕ィルムが１５μｍ以下のように極めて薄い
場合にカールか発生するなど平面性を損う。

上記方法により、酸化アルミニウム薄層を形成すると、
酸化アルミニウム薄層の密度は結晶質α−アルミナに比
べて小さく、多孔質構造となる。

ところで、酸化アルミニウムは優れた乾燥剤で多量の水
蒸気を吸着する性質を持っているため、上記方法により
形成された酸化アルミニウム薄層は水分の存在する環境
下で、表面および微細孔に水を吸着させることができる
。

水分の吸着方法としては、酸化アルミニウム薄層を形成
したプラスチックフィルムを、高温・高湿の環境下、例
えば４０’Ｃ１８０％ＲＨの条件で一定時間浸漬する方
法、温湿の水中に一定時間浸漬する方法、３０’Ｃ〜４
０’Ｃの温水中に一定時間浸漬する方法などが挙げられ
るが、これらに限定されない。

水分の吸着量は酸化アルミニウム蒸着膜の重量に対して
、５〜９０％の範囲が望ましく、更に好ましくは１０〜
８０％が望ましい。

このようにして表面および微細孔に水が吸着された酸化
アルミニウム薄層は次いで熱処理が施される。

熱処理条件としては、酸化アルミニウムと表面および微
細孔に吸着された水を反応せしめて水酸化アルミニウム
を形成するような条件を選択するのが良い。熱処理温度
としては４０〜１８０’Ｃの範囲で行なうのが好ましい
が、これに限定されない。熱処理温度が４０°Ｃ未満で
は熱処理に要する時間が長くなり、１８０’Ｃを越える
とプラスチックフィルム基体が熱収縮をおこし、シワな
どが発生しやすくなるため好ましくない。更に好ましく
は、６０〜１６０℃の範囲で熱処理するのが良い。

熱処理方法としては、熱風乾燥機、恒温恒湿槽などの熱
処理装置が適宜使用される。また熱処理中の湿度につい
ては特に制限されない。

上記熱処理により、酸化アルミニウムと表面および微細
孔に吸着された水が反応し、水酸化アルミニウムが形成
される。この水酸化アルミニウムの形成にともなって、
酸化アルミニウム薄層中の微細孔が水酸化アルミニウム
により封かれる構造となる。そのために水蒸気が極めて
透過しにくく、水蒸気バリア性の優れたものとなる。

本発明方法による透明ガスバリアフィルムは、酸化アル
ミニウム薄層を設ける前、あるいは復にプラスチックフ
ィルム面および／または酸化アルミニウム薄層面に、ヒ
ートシール性や耐摩耗性を与えるためのコーティング、
押出しラミネーション、あるいは、他のフィルムとの積
層や文字、図柄などの印刷を適宜性なうことができる。

本発明方法による透明ガスバリアフィルムは、透明性が
高く、酸素ガスバリア性、水蒸気バリア性が共に優れて
いるため、内容物の変質を防ぐことができ、かつ透視性
の良い包装材料として食品。

電気部品、繊維製品、プラスチック部品などの包装に用
いることができる。

［作用］ 本発明方法による透明ガスバリアフィルムは、プラスチ
ックフィルム基体上に形成された多孔質酸化アルミニウ
ムの微細孔が熱処理によって生成された水酸化アルミニ
ウムにより封孔された構造であるため、透明で酸素ガス
バリア性、水蒸気バリア性が共に優れている。これに対
し、従来の酸化アルミニウム薄層を形成したプラスチッ
クフィルムは透明で酸素ガスバリア性には優れているも
のの、酸化アルミニウム膜の微細孔に吸着した水の影響
のために特に１０００大以下の薄い膜では、水蒸気バリ
ア性が十分ではない。

以下、実施例を用いて説明する。

本発明における特性の測定には、次の方式を用いた。

■　酸素透過率 ＡＳＴＭ　　Ｄ−３９８５に準じて、酸素透過率測定装
置（モダンコントロールズ社製、ｏ　ｘ　−１−ＲＡＮ
ｌｏｏ）を用いて２０’Ｃ，０％ＲＨの条件にて測定し
た。

◎　水蒸気透過率 水蒸気透過率測定装置（ハネウェル（株）製、Ｗ８２５
型）を用いて４０’Ｃ１１００％ＲＨの条件にて測定し
た。

■　光線透過率 分光光度計（日立製作所（株）、自記分光光度計３２３
型〉にて、分光透過率を測定し、波長５５Ｑｎｍでの透
過率を光線透過率とした。

［実施例］ 実施例に 軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１２
μｍ＞を幅８５０ｍｍ、長さ１２，００Ｑｍのロール状
とし、図に示す反応性蒸着装置に装着した。純度９９．
９８％のアルミニウムを高周波誘導加熱蒸発器に充填し
た俊、真空容器を５Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒに排気した。

次いて高周波誘導加熱蒸発器を加熱し、アルミニウムの
蒸着を始めると同時にフィルムの走行を始める。ガス流
量制御装置によりガス吹出口から酸素ガスを供給し、酸
素ガスの供給量は真空容器の圧力及び蒸着フィルムの光
線透過率を見ながら調整して圧力２．５Ｘ１Ｑ　’Ｔｏ
ｒｒで蒸着を行なった。

上記方法いて、酸化アルミニウム薄層（厚さ４００人）
を形成したプラスチツジフイルムを、酸化アルミニウム
薄層に水分を吸着させるため４０°Ｃ１８０％ＲＨで１
週間保管し、酸化アルミニウムの重量に対して４０％の
水分を吸着させた。この後、１００’Ｃの熱風乾燥機で
３０分間熱処理を行なった。

実施例２〜５ 実施例１において、熱処理条件を１２０’Ｃ−３分間、
１６０’ｃ−５秒間、８０’Ｃ−１日間、５０°Ｃ−１
週間とした以外は実施例１と同様とした。

それぞれを実施例２〜５とする。

比較例１ 実施例１において、酸化アルミニウム７Ｎ層を形成した
が、水分の吸着および熱処理を行なっていないものを比
較例１とする。

比較例２ 実施例１において、酸化アルミニウム薄層を形成した後
、水分の吸着を行なわずに直ちに１００°Ｃの熱風乾燥
機で３０分間熱処理を行なったものを比較例２とする。

比較例３ 実施例１〜５において使用した二軸延伸ポリエヂレンテ
レフタレートフイルム単体を比較例３とする。

実施例６ プラスチックフィルム基体として二軸延伸ポリプロピレ
ンフィルム（厚さ１５μｍ）を幅８５０ｍｍ、長さ１０
．０００ｍのロール状として使用し、酸価アルミニウム
蒸着膜厚を３００人とした以外は、実施例１と同様に酸
化アルミニウムの蒸着、水分の吸着および熱処理を行な
ったものを実施例６とする。

比較例４ 実施例６において、酸化アルミニウム薄層を形成したが
、水分の吸着および熱処理を行なっていないものを比較
例４とする。

比較例５ 実施例６において使用した二輪延伸ポリプロピレンフィ
ルム単体を比較例５とする。

実施例１〜５と比較例１〜３のそれぞれのガスバリア性
、光線透過率を表１に、実施例６と比較例４．５のそれ
ぞれのガスバリア性、光線透過率を表２に示す。

表１．２から明らかなように、本発明方法による透明ガ
スバリアフィルムは、透明性に優れており酸素ガスバリ
ア性と水蒸気バリア性が共に優れていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明方法によれば、このようにプラスチックフィルム
基体の種類にかかわらず透明で酸素ガスバリア性と水蒸
気バリア性が共に優れた透明ガスバリアフィルムが得ら
れる。更に酸化アルミニウム薄層の厚さが１０００Å以
下の薄い膜でも極めて優れた水蒸気バリア性が得られる
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施するための装置の一例を示す説明
図である。 １：真空容器　　　３：冷却ドラム ５ニブラスデツクフイルム ６：蒸発器　　　　７：マスク ８：ガス吹出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明プラスチックフィルム基体上に、金属アルミニウム
   を酸素ガスを導入した雰囲気中で加熱蒸発させて酸化ア
   ルミニウム薄膜を設けた後、該酸化アルミニウム薄膜に
   水分を吸着させ、次いで熱処理することを特徴とする透
   明ガスバリアフィルムの製造方法。