JPH04168041A - 蒸着フィルム及びその製造方法並びに前記蒸着フィルムを用いた透明ガスバリヤ性積層フィルム - 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、蒸着フィルム及びその製造方法並びに上記蒸
着フィルムを用いた透明ガスバリヤ性積層フィルムに関
するものである。

〔従来の技術〕

食品、医薬品、化学薬品などの包装材料に用いられるプ
ラスチックフィルムやその成形品には、包装された内容
物の変質を防ぐために、水蒸気や酸素などのガスを透過
させないガスバリヤ性材料が用いられている。そして、
高度なガスバリヤ性が必要な包装では、ガスバリヤ性材
料にアルミニウムなどの金属箔を貼り合わせたり、アル
ミニウムなどの金属を蒸着させたものが用いられている
また、ガスバリヤ性を備えた包装材料としては、ポリ塩
化ビニリデン又は塩化ビニリデンを主成分とし、これと
共重合可能な他のモノマー、例えば、塩化ビニル、メチ
ルアクリレート、メチル°メタクリレート、アクリロニ
トリル等との共重合体よりなる塩化ビニリデン系フィル
ム若しくはこれらのフィルムにポリプロピレン、ポリエ
ステル、ポリアミド等よりなるフィルムを積層した塩化
ビニリデン系積層フィルムが知られている。

また、ポリビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体よりなるポリビニルアルコール系フィルム
も、酸素バリヤー性に優れている。

そして、ポリビニルアルコール系フィルムは、水蒸気バ
リヤ性に劣り、高湿度下では酸素バリヤ性も劣化するた
め、包装材料として用いる場合には、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリエステルなよりなる水蒸気バリヤ性
の優れたたフィルムを積層し、積層フィルムとして用い
られている。

更に、機械的強度の優れたプラスチックフィルムに金属
酸化物の薄膜を蒸着させてガスバリヤ性を付与すること
が提案されてる。例えば、二軸延伸ナイロンフィルムや
二軸延伸ポリエステルフィルムなどにケイ素酸化物を蒸
着させたフィルム（特公昭５３−１２９５３号公報）、
ポリエチレンテレフタレートフィルムや二軸延伸ポリプ
ロピレンフィルムなどにマグネシウム酸化物を蒸着させ
たフィルム（特開昭６０−２７５３２号公報）などがあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕。

しかしながら、金属箔や金属蒸着膜を用いた包装材料は
、水蒸気や酸素に対するガスバリヤ性に優れているが、
金属が積層されているのために、常に不透明とならざる
得ず、従って、内容物を外から見ることができずに包装
材料としての用途が極めて狭く限定される。

これに対して、前記の塩化ビニリデン系フィルムやポリ
ビニルアルコール系積層フィルムよりなる包装材料は、
透明ではあるが、水蒸気や酸素に対するガスバリヤ性が
十分ではなく、高度のガスバリヤ性が要求される包装材
料に使用する場合は、フィルムを厚くせねばならず、そ
の結果、透明性や柔軟性が損なわれ、高度のガスバリヤ
性が要求される包装材料には不適当である。

また、プラスチックフィルムに酸化物膜を蒸着させてガ
スバリヤ性を付与した包装材料も、水蒸気や酸素に対す
るガスバリヤ性が十分ではないばかりか、ガスバリヤ性
能の振れが大きいため、歩留りが悪くてコスト高のもの
にならざるを得ない。

本発明は、上述の背景に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、ガスバリヤ性フィルムとして有
用な新規な蒸着フィルム及びその製造方法ならびに上記
蒸着フィルムを用いた透明ガスバリヤ性積層フィルムを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上述の課題を解決すべく種々の試験研究
を行った結果、透明プラスチックフィルムの表面にある
特定の条件下でケイ素酸化物よりなる薄膜を蒸着して得
られる蒸着フィルムは、高度のガスバリヤ性を有してお
り、しかも、斯かるガスバリヤ性と蒸着薄膜のケイ素単
結晶に対するＥＳＣＡ法によるエツチング速度の比との
間には一定の関係があるとの知見を得、本発明の完成に
到った。

すなわち、 本発明の第１の要旨は、透明プラスチックフィルムの少
なくとも片面に厚さ１００〜５０００人のケイ素酸化物
よりなる蒸着薄膜を有する蒸着フィルムおいて、蒸着薄
膜のケイ素単結晶に対するＥＳＣＡ法によるエツチング
速度の比が３０倍以下であることを特徴とする蒸着フィ
ルムに存する。

本発明の第２の要旨は、透明プラスチックフィルムの少
なくとも片面にケイ素酸化物の薄膜を蒸着して蒸着フィ
ルムを製造するに当り、５Ｘ１０−４Ｔｏｒｒ以下の真
空下において、次の（Ｉ）式で定義される蒸着速度Ｖ（
入／５ｅｅ）が１０００〜５０００人／ｓｅｃの範囲の
条件下で真空蒸着することを特徴とする前記蒸着フィル
ムの製造方法に存する。

！ 上記（Ｉ）式において、ｔは蒸着されたケイ素酸化物薄
膜の厚さ（入）、■は蒸着中のフィルムの走行速度（ｍ
／５ｅｃ）　、ｌは蒸着有効長さ（ｍ）、を意味する。

本発明の第３の要旨は、前記の蒸着フィルムをガスバリ
ヤ性フィルムとして少なくとも１層含む透明な積層フィ
ルムからなることを特徴とする透明ガスバリヤ性積層フ
ィルムに存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明の蒸着フィルムについて説明する。

本発明の蒸着フィルムは、透明プラスチックフィルムの
少なくとも片面に厚さ１００〜５０００人のケイ素酸化
物よりなる蒸着薄膜を有する。

透明プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニ
ルアルコール、ポリアミド、ポリカーボネート及びこれ
らの共重合物などのフィルムが使用可能である。そして
、未延伸フィルムまたは一軸もしくは二軸延伸フィルム
のいずれであってよいが、強度や寸法安定性などの点か
ら二軸延伸フィルムが好適に使用される。

本発明の蒸着フィルムは、上記の透明プラスチックフィ
ルム表面にケイ素酸化物よりなる蒸着薄膜を形成したも
のであるが、当該蒸着薄膜のケイ素単結晶に対するＥＳ
ＣＡ法によるエツチング速度の比が３０倍以下であるこ
とにより特徴付けられる。

なお、上記のｒＥｓｃＡ法でのエツチング速度」とは、
後記の実施例に記載の測定方法により求められる値を意
味する。

本発明の蒸着フィルムは、上記のようなパラメータで特
徴付けらるれるが、斯かる特徴故に高度のガスバリヤ性
を発揮する。

次に、本発明の蒸着フィルムの製造方法について説明す
る。

本発明の蒸着フィルムは、−酸化ケイ素を主成分とする
ケイ素酸化物を蒸発材料として高周波誘導加熱による真
空蒸着法により、透明プラスチックフィルムの少なくと
も片面にケイ素酸化物の薄膜を設けることにより製造さ
れる。

第１図は、本発明の蒸着フィルムの製造方法において使
用される真空蒸着装置の概念図である。

透明プラスチックフィルム（Ａ）は、真空チャンバー（
１）内に配置されたフィルム供給ロール（２）から冷却
ロール（３）を経てフィルム巻取りロール（４）に巻き
取られる。そして、冷却ロール（３）の下方には、高周
波誘導加熱炉を備え、ケイ素酸化物を収容したルツボ（
５）が配置されており、透明プラスチックフィルム（Ａ
）は、冷却ロール（３）を通過する際にケイ素酸化物の
蒸着を受ける。

高周波誘導加熱炉は、炉材（６）とその周囲に配置され
た高周波誘導加熱コイル（７）より主として構成され、
第１図においては、冷却コイルなどの細部構造は図示を
省略しである。

なお、第１図中、（８）は隔板、（９）は支持台、（１
０）は案内ロール、（１１）は覗き窓、（１２）は真空
ポンプに連結された吸引口である。

本発明の製造方法においては、真空チャンバー（１）内
の圧力を５　ｘ　１０−４Ｔｏｒｒ以下とし、そして、
次の（Ｉ）式で定義されるケイ素酸化物の蒸着速度（Ｖ
）を１０００〜５０００（Å／ｓｅｃ）の範囲にするこ
とが重要である。

！ 上記（１）式において、ｔは蒸着されたケイ素酸化物薄
膜の厚さ（入）、■は蒸着中のフィルムの走行速度（ｍ
／５ｅｃ）　、１は蒸着有効長さ（ｍ）を意味する。

なお、上記の蒸着有効長さは、第１図中の２つの隔板（
８）の間の長さである。

そして、上記のような特定の蒸着速度条件下の真空蒸着
は、５　Ｘ　１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空条件下におい
て、次の（ＩＩ）式で定義される蒸着源収納ルツボに対
する加熱用供給電力比（ｗ）が０．０１〜０、０５　ｋ
　ｗ／ｃｎｒの範囲の条件下で真空蒸着することにより
達成される。

ｗ　＝　−（ｎ　） 上記（ｎ）式において、Ｗは高周波誘導加熱コイル（７
）よりルツボ（５）に与えられる加熱用全供給電力（ｋ
ｗ）　、ｓはルツボ（５）の全表面積（全側面積と全開
口部面積の和）　　（ｃＴｌ）を意味する。

本発明の製造方法において、好ましい圧力（真空度）は
、Ｉ　Ｘ　１０　　４Ｔｏｒｒ以下であり、また、好ま
しい加熱用供給電力比（ｗ）は、０．０１５〜０゜０４
　ｋ　ｗ／ｃＫＩｒの範囲である。

圧力が５　Ｘ　１０　””Ｔｏｒｒ以上（低真空側）の
場合、または、加熱用供給電力比（Ｗ）が０．０１ｋｗ
／ｃａｒ以下（低加熱電圧）の条件では、上記の（Ｉ）
式で定義される蒸着速度（Ｖ）が１０００Å／ｓｅｃ未
満となり、このような条件下で得られたケイ素酸化物蒸
着薄膜のＥＳＣＡでのエツチング速度は、ケイ素単結晶
のエツチング速度の３０倍以上となり、極めてエツチン
グされ易い。

圧力が５　Ｘ　１０−４Ｔｏｒｒ以下（高真空側）の場
合、または、加熱用供給電力比（ｗ）が０．０１ｋｗ／
ｃｒ！以上（高加熱電圧）の条件では、得られたケイ素
酸化物蒸着薄膜のＥＳＣＡでのエツチング速度は、ケイ
素単結晶のエツチング速度の３０倍以下となるが、上記
の（Ｉ）式で定義される蒸着速度（Ｖ）が５０００　（
入／５ｅｃ）を超え、その結果、ルツボが破壊されたり
、蒸発材料が粒子に飛散してフィルム面にピンホールが
発生する。

本発明において、上記の（ＩＩ）式で定義される蒸着速
度（Ｖ）が１０００〜５０００人／ｓｅｃの範囲の条件
下において、高度なガスバリヤ性の蒸着薄膜が得られる
理由は、必ずしも、明らかにされていないが、次のよう
に推定される。

すなわち、上記の蒸着速度（Ｖ）により、得られる蒸着
薄膜の緻密構造が異なり、蒸着薄膜のケイ素単結晶に対
するＥＳＣＡ法によるエツチング速度の比が３０倍以下
の蒸着薄膜は、緻密構造を有し、これがために、酸素ガ
ス、水蒸気などのガス分子を実質的に通り難くして優れ
たガスバリヤ性を発揮するものと推定される。

本発明で使用する蒸発材料は、−酸化ケイ素が９０重量
％以上含有されていればよく、その限りでは、二酸化ケ
イ素、カルシュラム、マグネシュウム等の酸化物を混入
していてもよい。

また、一般には、−酸化ケイ素から析出させた蒸着薄膜
は、ややコハク色を有しているが、圧力がＩ　Ｘ　Ｉ　
Ｏ４Ｔｏｒｒ以上にならない範囲内において、蒸着中に
酸素ガスを供給しながら行う反応蒸着法を採用すること
により、薄膜のコハク色を無色に近ずけることも可能で
ある。

そして、透明プラスチックフィルム表面に形成されるケ
イ素酸化物の蒸着薄膜の厚さは、１００〜５０００人、
好ましくは２００〜３０００人である。これは、蒸着薄
膜の厚さが１００人未満ではガスバリヤ性が不充分であ
り、また、５０００人を超えるとフィルムに反りが生じ
たり、蒸着薄膜に亀裂や剥離などが生じて可撓性が損な
われるからである。

次に、上記の蒸着フィルムを用いた透明ガスバリヤ性積
層フィルムについて説明する。

本発明の透明ガスバリヤ性積層フィルムは、上記の蒸着
フィルムをガスバリヤ性フィルムとして少なくとも１層
含む透明な積層フィルムからなる。

透明ガスバリヤ性積層フィルムは、蒸着フィルムの片面
にヒートシール可能なＬＤＰＥ、ＥＶＡ、ＰＰ、アイオ
ノマーなどの透明なシーラント層を積層して構成するこ
とができる。この積層においては、蒸着フィルムのケイ
素酸化物薄膜面がシーラント層に向くように積層するこ
とが望ましい。

そして、シーラント層と反対面に蒸着フィルムと同種も
しくは異種の透明プラスチックフィルムを積層し、ガス
バリヤ性や強度のより高い透明ガスバリヤ性積層フィル
ムにすることも可能である。

プラスチックフィルムを積層する場合は、ウレタン系接
着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤などを
用いるドライラミネート法や押出しラミネート法などの
公知の方法を採用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて、また、比較例と対照
させながら具体的に説明するが、本発明は、その要旨を
越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない
。

以下の例において、ケイ素酸化物蒸着薄膜のＥＳＣＡに
よるエツチング速度、得られた蒸着フィルムの透湿度、
酸素透過度、透明性は、次の方法により測定又は判定し
た。また、ケイ素酸化物の透明な薄膜層及び、金属ケイ
素の薄膜の厚さは、水晶式膜厚計により測定した。

＜ＥＳＣＡによるエツチング蓮度〉 エツチングは、Ｘ線光電子分光装置（島津製作所製、Ｅ
ＳＣＡ８５０型、を使用し、装置内の真空度が２Ｘ１０
−５から４Ｘ１０−’Ｐａになるまでアルゴンガスを導
入し、導入されたアルゴンガスを高電圧（２ＫＶ、２５
ｍＡ）でイオン化し、そのＡｒ＋イオンを試料に照射す
ることによって行った。

また、上記のエツチングは、同時に、電子シャワー（５
０Ｖ、２．５Ａ）により、試料の表面の帯電を中和しつ
つ行った。

そして、ケイ素単結晶のエツチング速度は、所定厚みの
ケイ素単結晶ウェハーの半分をマスクしてエツチングさ
れないようにして上記のエツチング処理を１２時間行い
、その後、マスクを取外し、エツチング面と非エツチン
グ面の段差を触針式表面粗さ計を用いて測定し、その結
果より算出した。

一方、透明プラスチックフィルム上に形成したケイ素酸
化物蒸着薄膜のエツチング速度は、水晶式膜厚計を用い
て蒸着薄膜の厚さを測定した後、蒸着薄膜が完全にエツ
チングされてフィルム表面が露出するまで上記のエツチ
ング処理を行い、それに要した時間と予め測定していた
蒸着薄膜の厚さから算出した。

く透湿度〉 ＡＳＴＭＦ−３７２に準拠し、温度４０℃、相対湿度９
０％の条件で測定した。

〈酸素透過度〉 酸素透過度測定装置（モダンコントロール社製、０Ｘ−
ＴＲＡＮｌ　００型）を使用し、温度３０℃、相対湿度
８０％の条件で測定した。

く透明性〉 肉眼で評価し、良好な透明度を示すものには◎印で結果
に表示した。

実施例１ 第１図に示すような真空蒸着装置を使用して行った。

ルツボ（５）は、口径３．５　ｃｍφ、高さ５．３ｃｍ
。

のルツボ（表面積６８＋ｆｆ１）のものを使用した。

二軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム（
延伸倍率３×３倍、厚さ２５μ）をフィルム供給ロール
（２）から冷却ロール（３）を経てフィルム巻取りロー
ル（４）に巻き取った。

そして、真空チャンバー（１）内をｌＸｌ０−４Ｔｏｒ
ｒの圧力下に維持し、高周波誘導加熱コイル（７）に２
．５ｋｗの電力（加熱電力ｗ＝０．０３７）を供給し、
ルツボ（５）内の一酸化ケイ素（純度９９．９％）を加
熱蒸発させ、フィルムの片面に１０００人のケイ素酸化
物の透明な蒸着薄膜層を形成させた。　得られた蒸着フ
ィルムのケイ素酸化物蒸着薄膜側にシーラント層として
ウレタン系接着剤によりポリプロピレンの未延伸フィル
ム（厚さ５０μ）を積層することにより２層構成の透明
積層フィルムを得た。

上記の積層フィルムの各物性等を測定し、その結果を表
−１に示した。

実施例２〜１０及び比較例１〜３ 表−１に示した条件に従って実施例１と同様の方法によ
り、蒸着フィルムを得、その各物性等を測定し、結果を
表−１に示した。

なお、表−１中、ＰＥＴ及びＣＰＰは、各々、上記の二
軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム及び未延伸
ポリプロピレンフィルムを表し、また、ＯＰＰは二軸延
伸されたポリプロピレンフィルム（延伸倍率３×３倍、
厚さ２５μ）を表す。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、ガスバリヤ性、透明性、
柔軟性、強度に優れた蒸着フィルムが提供され、そして
、斯かる蒸着フィルムは、食品、医薬品、化学薬品など
の包装材料として好適に使用することができると共に高
度なガスバリヤ性が必要な包装にも適用できる等の広範
囲の用途に使用することができる。

よって、本発明の工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の蒸着フィルムの製造方法において使
用される真空蒸着装置の概念図である。 図中、（Ａ）は透明プラスチックフィルム、（１）は真
空チャンバー、（２）はフィルム供給ロール、（３）は
冷却ロール、（４）はフィルム巻取りロール、（５）ル
ツボ、（６）は炉材、（７）は高周波誘導加熱コイル、
（８）は隔板、（９）は支持台、（１０）は案内ロール
、（１１）は覗き窓、（１２）は真空ポンプに連結され
た吸引口である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）透明プラスチックフィルムの少なくとも片面に厚
   さ１００〜５０００Åのケイ素酸化物よりなる蒸着薄膜
   を有する蒸着フィルムおいて、蒸着薄膜のケイ素単結晶
   に対するＥＳＣＡ法によるエッチング速度の比が３０倍
   以下であることを特徴とする蒸着フィルム。（２）透明
   プラスチックフィルムの少なくとも片面にケイ素酸化物
   の薄膜を蒸着して蒸着フィルムを製造するに当り、５×
   １０＾−＾４Ｔｏｒｒ以下の真空下において、次の（
   I ）式で定義される蒸着速度Ｖ（Å／ｓｅｃ）が１００
   ０〜５０００Å／ｓｅｃの範囲の条件下で真空蒸着する
   ことを特徴とする請求項第１項記載の蒸着フィルムの製
   造方法。 Ｖ＝（ｔ×ｖ）／ｌ（ I ） 上記（ I ）式において、ｔは蒸着されたケイ素酸化物
   薄膜の厚さ（Å）、ｖは蒸着中のフィルムの走行速度（
   ｍ／ｓｅｃ）、ｌは蒸着有効長さ（ｍ）を意味する。 （３）請求項第１項記載の蒸着フィルムをガスバリヤ性
   フィルムとして少なくとも１層含む透明な積層フィルム
   からなることを特徴とする透明ガスバリヤ性積層フィル
   ム。 （４）少なくとも一方の外表面にヒートシール可能なシ
   ーラント層が積層されていることを特徴とする請求項第
   ３項記載の透明ガスバリヤ性積層フィルム。