JP3443976B2

JP3443976B2 - 透明なガスバリア性フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP3443976B2
Application number: JP23535494A
Authority: JP
Inventors: 重信吉田; 義輝桜沢; 哲哉久保田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JPH0892727A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長尺なフィルム全体を
通して、品質が均一で優れた酸素バリア性と水蒸気バリ
ア性とを有する透明なガスバリア性フィルムを製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に食品、医薬品、化学薬品等の包装
用材料には、内容物の変質を防ぐために、水蒸気や酸素
の透過率の小さいプラスチックフィルムが使用されてい
る。中でも高いガスバリア性を有して、かつ、透明なプ
ラスチックフィルムとして、二軸延伸ポリエステルフィ
ルムなどの基材フィルムに珪素酸化物を蒸着したフィル
ムが提案されている（特公昭５３−１２９５３号公報等
参照）。しかしながら、このような蒸着フィルムを製造
する場合、基材フィルム上に直接珪素酸化物を蒸着して
も、得られた蒸着フィルムのガスバリア性が不十分であ
り、かつ、基材フィルムと蒸着膜との密着性が悪いとい
う問題があった。

【０００３】そのためガスバリア性および密着性を向上
させるため、基材フィルムにグラビアコート法、リバー
スコート法等の従来より公知の塗布方法によりアンカー
コート層を設け、このアンカーコート層上に蒸着、イオ
ンプレイーティング、スパッタリング等により、薄膜を
形成したガスバリヤ性フィルムが提案されている（特開
平３−８６５３９号公報等参照）。

【０００４】しかしながら、これらアンカーコート層上
に薄膜を形成したガスバリア性フィルムでも、フィルム
の流れ方向やロット間により大幅にバリア性が変化する
ため、均一で良好なガスバリア性フィルムを得るために
は、歩留りが悪くコストが高いものになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実状に
鑑みなされたものであり、長尺なフィルム上にアンカー
コート層を設けた後、このフィルムを巻取る際に、アン
カーコート層にダメージを与えることなく、かつ、蒸着
工程での巻ずれを起こさせないよう巻取りの硬度を規定
することにより、長尺なフィルム全体を通して品質が均
一で、優れた酸素バリア性と水蒸気バリア性とを有す
る、透明なガスバリア性フィルムの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１に記載の発明においては、長尺で透
明なプラスチックフィルムの少なくとも一方の面にアン
カーコート層を設け、このアンカーコート層上に金属酸
化物の薄膜を形成する透明なガスバリア性フィルムを製
造するにあたり、まず、アンカーコート層を設けたフィ
ルムを巻硬度が７０〜９５の範囲となるように巻取り、
ついで、巻取ったフィルムを真空中で巻戻しながらアン
カーコート層上に金属酸化物の薄膜を形成するという手
段を講ずるものである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明方
法においては、透明なプラスチックフィルムを基材フィ
ルムとする。基材フィルムは、プラスチックよりなる透
明なフィルムである。プラスチックの具体的な例として
は、エチレン、プロピレン、ブテンなどの単独重合体ま
たは共重合体などのポリオレフィン系樹脂、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系
樹脂、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロンなど
のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコールやエチレン
-ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサ
ルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテル
ケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラ
ール樹脂など、およびこれらの混合物が挙げられる。ま
た、これら高分子材料には、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、着色剤などを
添加することができる。

【０００８】基材フィルムは、未延伸フィルムまたは延
伸フィルムであってもよく、単層または異なる樹脂フィ
ルムの積層フィルムであってもよい。このうち、強度、
伸度、熱特性の点から延伸フィルムが好ましい。基材フ
ィルムの製造方法には、特に制限はなく、Ｔダイ法、イ
ンフレーション法等の押出成形法、カレンダー法等によ
ることができ、フィルムは未延伸でも２軸延伸されたも
のであってもよい。二軸延伸フィルムは、同時２軸延伸
法、逐次２軸延伸法のいずれの方法で製造されたもので
あってもよい。

【０００９】本発明方法における基材フィルムの厚さ、
幅、長さには特に制限はなく、適宜用途に応じて選択す
ることができる。例えば、長さは５００ｍ以上であり、
厚さは３〜４００μｍの範囲、特に、機械強度と可橈性
の点から５〜２００μｍの範囲のものが好ましい。本発
明方法におけるアンカーコート層は、基材フィルムと金
属酸化物の薄膜との密着性を向上させる機能を果たすも
のである。アンカーコート層を形成する原料としては、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニ
ル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シ
リコン樹脂およびアルキルチタネートなどが挙げられ
る。これらは単独で、２種類以上を併用することもでき
る。また、アンカーコート層を形成する原料には、シラ
ンカップリング剤や紫外線吸収剤等の添加剤を加えるこ
ともできる。

【００１０】本発明方法におけるアンカーコート層を形
成する方法としては、グラビアコート法、リバースコー
ト法等の従来公知の塗布方法を採用することができる。
この際、アンカーコート層を設ける前に、基材フィルム
上にコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー
放電処理、粗面化処理等の従来公知の方法によって表面
処理を行うことができる。

【００１１】アンカーコート層の厚さは、金属酸化物の
薄膜との密着性を考慮すると、０．００５〜５μｍの範
囲で選ぶのが好ましい。０．００５μｍ未満では、塗布
むらが生じるため、良好なバリア性が得られず、また、
５μｍを越えると、基材フィルムとの密着性が悪くなる
ので好ましくない。本発明方法によるときは、アンカー
コート層を設けた基材フィルムを、巻硬度が７０〜９５
の範囲になるように巻取る。ここで、フィルムの巻硬度
とは、ＪＩＳＫ６３０１に準拠したスプリング式硬さ
試験（Ｃ形）において、荷重を２kgとした場合の測定値
であり、フィルムの幅に応じて、幅方向に一定の間隔で
複数個所測定した値の最小値から最大値までの範囲をい
う。

【００１２】本発明者らの実験によると、最終的に得ら
れる長尺なフィルムのガスバリア性の振れは、アンカー
コート層を設けたフィルムを一旦巻取り、ついで、この
フィルムを巻戻しながら金属酸化物の薄膜を形成する際
に、アンカーコート層が局所的に剥離して脱落したり、
フィルムから剥がれて浮いたりすることが原因であるこ
とが判った。そして、本発明の目的を効果的に達成する
ためには、アンカーコート層を設けた該フィルムの巻硬
度が７０〜９５の範囲となるように巻取ることが必要で
あることが判った。巻硬度が７０未満であると蒸着する
際の巻戻し時に巻ずれがおこり、また、９５を越えると
アンカーコート層の脱落や剥離が起こるので好ましくな
い。この巻硬度の中では７５〜９０の範囲が、特に好ま
しい。巻硬度を７０〜９５の範囲となるように巻取るに
は、フィルムの巻芯部分からフィルムの最表面まで均一
な巻硬度になるように、巻取りテンションおよび接圧を
調整すればよい。

【００１３】本発明方法によるときは、アンカーコート
層の上に金属酸化物の薄膜を形成する。この薄膜は、最
終的に得られるフィルムに酸素バリア性と水蒸気バリア
性とを付与する機能を果たすものである。薄膜となる金
属酸化物としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化スズ等およびこれらの混合物が挙げ
られる。これら金属酸化物には、微量の金属や金属水酸
化物などが含まれていてもよい。

【００１４】薄膜を形成する方法としては、真空蒸着、
イオンプレーティング、スパッタリング、ＣＶＤなど従
来公知の方法が採用できる。金属酸化物の薄膜を形成す
る際の原料としては、金属酸化物、金属そのものいずれ
でもよい。なお、原料が金属そのものである場合、およ
び金属酸化物の場合にも、蒸着雰囲気中に酸素ガス、水
蒸気ガス等を導入すると、透明性良好な金属酸化物の薄
膜を形成することができる。両者とも導入する場合のガ
ス量は、製品フィルムのガスバリア性が変化しないよ
う、蒸着雰囲気の圧力を１×１０^-5Torr）〜１×１０^-3
（Torr）の範囲に調節して行うのが好ましい。圧力が１
×１０^-3（Torr）を越える場合は、ガスバリア性が著し
く低下し、圧力が１×１０^-5（Torr）未満の場合は、真
空引きのため生産性が低下するので好ましくない。

【００１５】金属酸化物の薄膜の厚さは、基材フィルム
の厚さと最終的に得られる蒸着フィルムの使用目的に応
じて、適宜選択することができる。本発明方法において
薄膜の厚さは、５０〜５０００Åの範囲で選ぶのが好ま
しい。薄膜の厚さが５０Å未満では、ガスバリア性が不
充分であり好ましくなく、５０００Åを越えると、基材
フィルムが１５μｍ以下のように極めて薄い場合にカー
ルが発生して平面性を損なったり、金属酸化物の種類に
よっては、黄色になるため膜厚の変化により最終的に得
られるフィルムに黄色の濃淡がついてしまい、食品、医
薬品、工業用品の包装資材として利用する場合に、外観
が劣ったものとなり好ましくない。薄膜の厚さは、上記
範囲の中では、１００〜２０００Åの範囲が特に好まし
い。薄膜の厚さにより金属酸化物の薄膜が黄色になる場
合には、一本の長尺フィルム製品全体を通して、薄膜の
厚さ振れの範囲は、±３０％以内、好ましくは±２０％
以内に収まるように調節するのが好ましい。

【００１６】本発明方法によって得られる透明なガスバ
リヤ性フィルムは、酸素バリヤ性および水蒸気バリヤ性
に優れているので、食品、医療品、薬品、ＥＬ素子用等
の包装用材料として使用することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の内容および効果を実施例によ
り更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えな
い限り以下の例に限定されるものではない。なお、以下
の例において、金属酸化物の薄膜の厚さ、酸素透過率、
透湿度、巻硬度などは、次に記載の方法により評価した
ものである。また、基材フィルムの種類および評価結果
を、まとめて表１に示した。

【００１８】＜金属酸化物の厚さ＞電子顕微鏡（（株）
日立製作所製；Ｈ−６００型）により膜厚を測定した。＜酸素透過率＞ＡＳＴＭＤ−３９８５に準拠して、酸素
透過測定装置（モダンコントロール社製；ＯＸ−ＴＲＡ
Ｎ１００）を使用し、温度２５℃、相対湿度９５％の条
件下で測定した。

【００１９】＜透湿度＞透湿度測定装置（モダンコント
ロール社製；Ｐｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗ１）を使用して、
温度４０℃、相対湿度９０％の条件下で測定した。＜巻硬度＞ＪＩＳＫ６３０１に準拠してアスカ硬度計
Ｃ（高分子計器（株）製）荷重２kgのものを使用して、
フィルム巾方向に１０cm間隔で９ヶ所測定した値の最小
値と最大値の範囲を示した。

【００２０】実施例１ロール状に巻かれた厚さ１２μ、幅１０００mm、長さ２
４０００ｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）フィルム（ダイアホイルヘキスト（株）製；Ｈ−
５００）に、イソシアネート化合物（日本ポリウレタン
工業（株）製；コロネートＬ）と飽和ポリエステル（東
洋紡績（株）製；バイロン３００）を１：１に配合した
混合物をコーターで塗布した。これを乾燥させて、厚さ
約０．１μｍのアンカーコート層を形成しながら巻取っ
た。この時、あらかじめ、巻芯から表層まで巻硬度が７
７〜８０の範囲となるように、巻取りテンション、接圧
を調べておき、この巻取り条件を採用した。基材フィル
ムの巻き取り途中、２００００ｍ、６０００ｍ、１２０
００ｍ、２４０００ｍにおけるフィルムの巻硬度を測定
し、結果を表１に示した。

【００２１】ついで、巻取り式真空蒸着装置を使用し、
上記基材フィルムを巻戻しながら、アンカーコート面
に、８×１０^-5（Torr）の真空下で、金属酸化物として
のＳｉＯを高周波誘導加熱方式で蒸発させ、厚さ４００
〜６００Åの珪素酸化物の薄膜を形成して、目的の蒸着
フィルムを得た。得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸
素透過率、透湿度等を測定した結果を、表１に示した。

【００２２】実施例２実施例１に記載の例において、ＳｉＯをＡｌに代え、蒸
着時の圧力を４×１０ ^-4（Torr）となるように、酸素ガ
スを導入しながらＡｌ₂Ｏ₃薄膜形成を行ったほかは、同
例に記載したと同様な方法で蒸着フィルムを得た。得ら
れた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透過率、透湿度等を
測定した結果を、表１に示した。

【００２３】実施例３実施例１に記載の例において、基材フィルムを２軸延伸
ポリビニルアルコールフィルム（日合フィルム（株）
製；ボブロン）に代えて、巻硬度を表１に記載のように
代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着フィ
ルムを得た。この蒸着フィルムの珪素酸化物薄膜面に、
ウレタン系接着剤（東洋モートン（株）製；主剤ＡＤ−
９００、硬化剤ＡＤ−ＲＴ−５）を介して、厚さ２０μ
ｍの延伸ポリプロピレンフィルム（二村化学工業（株）
製；ＦＯＲ）をドライラミネートして、積層フィルムを
得た。

【００２４】得られた積層フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表１に示した。比較例１実施例１に記載の例において、巻硬度を表１に記載のよ
うに代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着
フィルムを得た。

【００２５】得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表１に示した。比較例２実施例３に記載の例において、巻硬度を表１に記載のよ
うに代えたほかは、同例に記載したと同様な方法で蒸着
フィルムを得た。

【００２６】得られた蒸着フィルムを巻戻して、酸素透
過率、透湿度等を測定した結果を、表１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明方法によるときは、長尺なフィル
ム全体にわたって、酸素バリア性と水蒸気バリア性にお
いて優れた品質の安定した透明なガスバリア性フィルム
を、工業的に有利に製造することができるという特別に
有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大で
ある。

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−210869（ＪＰ，Ａ) 特開平３−86539（ＪＰ，Ａ) 特開平３−278946（ＪＰ，Ａ) 特開平１−203143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/02 - 14/58 B32B 1/00 - 35/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺で透明なプラスチックフィルムの少
なくとも一方の面にアンカーコート層を設け、このアン
カーコート層上に金属酸化物の薄膜を形成する透明なガ
スバリア性フィルムを製造するにあたり、まず、アンカ
ーコート層を設けたフィルムを巻硬度が７０〜９５の範
囲となるように巻取り、ついで、巻取ったフィルムを真
空中で巻戻しながらアンカーコート層上に金属酸化物の
薄膜を形成することを特徴とする透明なガスバリア性フ
ィルムの製造方法。
【請求項２】アンカーコート層の厚さが０．００５〜
５μｍ、かつ、金属酸化物の薄膜厚さが５０〜５０００
Åの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の透明なガスバリア性フィルムの製造方法。