JPH07304127A - ガスバリヤー性包装材料およびその製造方法 - Google Patents

ガスバリヤー性包装材料およびその製造方法

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JPH07304127A
JPH07304127A JP6099461A JP9946194A JPH07304127A JP H07304127 A JPH07304127 A JP H07304127A JP 6099461 A JP6099461 A JP 6099461A JP 9946194 A JP9946194 A JP 9946194A JP H07304127 A JPH07304127 A JP H07304127A
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film
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gas barrier
silicon oxide
thin film
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JP6099461A
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Atsushi Araki
淳 荒木
Masanobu Azuma
正信 東
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマCVD法による酸化ケイ素の薄膜を形
成したガスバリヤー性包装材料において、単一の薄膜で
は達成されなかった高いガスバリヤー性を有するガスバ
リヤー性包装材料を提供する。 【構成】基材上にプラズマCVD法により酸化ケイ素の
薄膜を形成してガスバリヤー性の包装材料を得る際に、
該薄膜を、粗な膜、密な膜の順の2層構造に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスバリヤー性に優れ
た包装材料およびその製造方法に関する。より詳しく
は、プラスチックフィルムやプラスチック製の立体形状
容器からなる基材上に、酸化ケイ素の薄膜を形成したガ
スバリヤー性包装材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水蒸気バリヤー性や酸素バリヤー
性などの、ガスバリヤー性に優れた包装材料として、金
属箔を含む積層体や金属の蒸着層を形成したプラスチッ
クフィルムを含む積層体が、広く使用されており、袋状
の容器に成形されて使用されている。そして、上記金属
としてはアルミニウムが性能、コスト、加工性の点から
一般的に使用されている。
【0003】ところが、上記金属箔や金属蒸着層はガス
バリヤー性を発揮する厚さとした場合には不透明とな
り、包装材料として使用した際に内容物が透視できない
という欠点があった。また、金属箔は、焼却したときに
炉の中で塊となってしまい、廃棄性に問題があった。さ
らに、金属を用いた包装材料は、金属探知機にかけられ
ないという欠点もあった。
【0004】金属箔や金属蒸着層の上述した欠点を克服
し、ガスバリヤー性のある材料が種々検討されている
が、酸化ケイ素の薄膜を形成したプラスチックフィルム
が、透明性、ガスバリヤー性、コストの点で優れてお
り、すでに実用化されている。
【0005】このような包装材料として、例えば特公昭
51−48511号公報には、酸化ケイ素の薄膜を真空
蒸着法により形成したものが記載されている。
【0006】また、酸化ケイ素の薄膜形成手段として、
有機シロキサンやケイ素アルコキシドと酸素の混合ガス
等の材料ガスを用いたプラズマCVD法が提案され、検
討されている。このプラズマCVD法は、真空蒸着法な
どのPVD法に比べて、膜組成の自由度が高い、立体物
への均一な薄膜形成が可能、低温で成膜が可能といった
点で優れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プラズ
マCVD法による酸化ケイ素の薄膜を形成する実験を繰
り返すうちに、本発明者らは、単純に酸化ケイ素の薄膜
を設けただけでは十分なガスバリヤー性が得られない場
合があるとの知見を得た。そして、従来から材料ガスの
組成および絶対量、反応雰囲気の真空度、RF出力等の
製膜条件を変化させることにより、酸化ケイ素の膜の組
成や密度が変化することが知られているが、本発明者ら
は、これらの組み合わせ方を特定のものとすることによ
り、当該膜が優れたガスバリヤー性を示すようになるこ
とを発見し、本発明を完成した。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基材
上にプラズマCVD法により酸化ケイ素の薄膜を形成し
てガスバリヤー性の包装材料を得る際に、該薄膜を、粗
な膜、密な膜の順の2層構造に形成することを特徴とす
るものである。
【0009】
【作用】本発明は、酸化ケイ素の薄膜を上記特定の2層
構成としたことにより、優れたガスバリヤー性を示す。
【0010】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の包装材料の一実施例を示す断面
図、図2は本発明の製造方法の説明図である。
【0011】本発明の包装材料は、基材1の少なくとも
片面に酸化ケイ素の薄膜2が形成されたものであって、
該薄膜2が、基材1上に、粗な膜21、密な膜22の順
に形成された2層構造であることを特徴とするものであ
る。
【0012】基材1としては、プラスチックフィルムな
いしはシート、またはプラスチック製の立体形状容器が
適用される。
【0013】プラスチックの種類は特に制限ないが、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリ
アミド、ポリカーボネート等が使用でき、基材としてプ
ラスチックフィルムを用いる場合は一軸または二軸方向
に延伸された延伸フィルムを用いることが、耐熱性、透
明性、強度の点から好ましい。
【0014】本発明は、上記基材1上に、酸化ケイ素の
薄膜2を、プラズマCVD法により形成する。
【0015】プラズマCVD法自体は公知の技術である
が、本発明においては基材1として上述のようなプラス
チック製の基材1を対象としているので、耐熱性の観点
から低温で成膜できるプラズマCDV法が適している。
【0016】より具体的には、例えば図2に示すよう
に、有機シロキサンやケイ素アルコキシド等の材料モノ
マー3を、窒素やアルゴン等の不活性ガスをキャリアー
として用い、反応ガス4である酸素と同時に対向する一
対の平板状の電極51,52を備えたチャンバー6内に
導入し、減圧下、高周波(例えば13.56MHz)の
電源を印加することにより材料ガス(材料モノマー3と
反応ガス4)をプラズマ化し、電極51,52間に配置
された基材1上に酸化ケイ素2を反応堆積させるもので
ある。
【0017】本発明において、酸化ケイ素の薄膜2を生
成するための材料モノマー3および反応ガス4として
は、公知のものが使用できるが、材料モノマー3として
は、取り扱い上の簡便さ、室温での安定性等の点から、
常温で液体状である有機シロキサンあるいはケイ素アル
コキシドを用いることが好ましい。
【0018】より具体的には、有機シロキサンとしては
ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシ
ロキサン、オクタメチルテトラシロキサン、ジビニルヘ
キサメチルトリシロキサン、ジビニルテトラメチルジシ
ロキサン、トリビニルペンタメチルトリシロキサンが使
用できる。
【0019】また、ケイ素アルコキシドとしては、ビニ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニル
トリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチ
ルトリエトキシシラン、エチルメトキシシラン、エチル
トリメトキシシランが使用できる。
【0020】そしてこの材料モノマー3は、通常、窒
素、アルゴン等の不活性ガスをキャリアーとして使用し
て、チャンバー6内に導入される。
【0021】また、上記材料モノマー3と反応させる反
応ガス4としては、酸素を用いることが好ましい。
【0022】チャンバー6内は図示しない真空ポンプに
より減圧にされる。減圧の程度(真空度)は、0.1〜
11torr程度とすることが一般的である。
【0023】また、チャンバー6内には、一対の電極が
配置される。基材1がフィルム状であれば、図示のよう
に電極は平行に配置された一対の平板状電極51,52
とすることが好ましい。また、基材1が立体形状容器で
ある場合には、図示の電極52を棒状電極に変更するこ
とが好ましい。
【0024】上記電極51,52間に印加する電源は、
高周波のRF電源である。この高周波は特に限定されな
いが、13.56MHzの、一般に使用されている高周
波でよい。
【0025】本発明は、上記酸化ケイ素の薄膜2の形成
に当たり、粗な膜21、密な膜22の順に、2層構造を
形成することを特徴とするものである。
【0026】上記粗な膜21は、柱状構造からなり、高
周波のRF出力を大きくすると形成されやすい傾向にあ
る。
【0027】逆に、密な膜22は、高周波のRF出力を
小さくすると形成されやすい傾向にある。
【0028】上記膜21,22の形成順序は本発明の目
的において重要であり、後述の実験結果からも明らかな
ように、この順とすることにより、優れたガスバリヤー
性が得られるのである。
【0029】これらの膜の形成は、粗な膜21を形成し
た直後に、供給ガス濃度やRF出力、真空度等の製膜条
件を変更することにより、連続して密な膜22を形成す
るようにしてもよく、あるいは、粗な膜21を形成した
後、装置から基材1を取り出し、装置の条件(例えば電
極間隔)および/または前述の製膜条件を調整して、密
な膜22を形成するようにしてもよい。
【0030】なお、これらの膜の厚さは、膜21は10
〜300nm、膜22は10〜200nmという範囲と
なるように、処理条件を調整することが好ましい。
【0031】反応雰囲気の温度は、必要に応じて、適宜
の手段により調節することができる。
【0032】また、基材1の温度を管理することが必要
な場合には、電極51の下部に設けたヒーターHにより
調節することができる。基材1の好ましい温度範囲は、
基材の耐熱性を考慮すると、20〜100℃である。
【0033】<実施例>図2に示したような高周波プラ
ズマCVD装置を用いて、二軸延伸ポリエチレンテレフ
タレートフィルム(25μm)を基材とし、材料ガスと
してヘキサメチルジシロキサン(HMDS)、反応ガス
として酸素(O2 )、キャリヤーガスとしてアルゴン
(Ar)を用い、前記基材上に、製膜条件を下記(表
1)のように種々変えて、1層または2層構造の酸化ケ
イ素の薄膜を形成した。なお、電極としては直径120
mmφの円形平行平板を用いた。
【0034】
【表1】
【0035】得られた包装材料の、薄膜の厚さ、薄膜と
基材との密着強度、および包装材料の酸素透過度を測
定、評価した。結果を表2に示す。
【0036】ここで、薄膜の厚さは、得られた包装材料
を切断してその断面を透過型電子顕微鏡にて撮影、測定
した。薄膜と基材との密着強度は、セロハンテープによ
る引きはがし試験(JISH8504)に準拠して行
い、膜の剥離度合いで評価した。また、包装材料の酸素
透過度は、モダンコントロールズ社製のOX−TRAN
10/50という装置を用いて、20℃、100%RH
という方法で測定した(単位:cc/m2・day )。
【0037】なお、得られた包装材料はいずれも無色透
明であった。
【0038】
【表2】
【0039】上述の結果からわかるように、本発明の、
「粗な膜/密な膜」の順に形成した薄膜(No. 1〜5)
は、一層のみ形成したもの(No. 6,7)や他の順に形
成したもの(No. 8〜10)に比べ、優れたガスバリヤ
ー性を示すことがわかる。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、基材上に
プラズマCVD法により形成する酸化ケイ素の薄膜を、
粗な膜、密な膜の順の2層構造に形成するという構成を
採用したことにより、包装材料に優れたガスバリヤー性
と、高い透明性を与えることができた。また、本発明は
平坦なフィルム、シートばかりでなく、立体形状のボト
ルやトレーといった成形物にも適用ができる。そして、
得られた包装材料は、アルミニウム箔を使用する必要が
なく、従って廃棄性にも優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の包装材料の一実施例を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の製造方法の一実施例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1……基材 2……酸化ケイ素の薄膜 21…酸化ケイ素の粗な膜21 22…酸化ケイ素の密な膜21 3……材料モノマー 4……反応ガス 51、52…電極 6……チャンバー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】チャンバー内6は図示しない真空ポンプに
より減圧にされる。減圧の程度(真空度)は、0.1〜
torr程度とすることが一般的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 16/40

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基材の少なくとも片面に酸化ケイ素の薄膜
    が形成されたガスバリヤー性包装材料であって、該薄膜
    が、基材上に、粗な膜、密な膜の順に形成された2層構
    造であることを特徴とする、ガスバリヤー性包装材料。
  2. 【請求項2】粗な膜が、柱状構造の膜からなる、請求項
    1に記載のガスバリヤー性包装材料。
  3. 【請求項3】基材がプラスチックフィルムである請求項
    1に記載のガスバリヤー性包装材料。
  4. 【請求項4】基材がプラスチック製の立体形状容器であ
    る請求項1に記載のガスバリヤー性包装材料。
  5. 【請求項5】基材の少なくとも片面に酸化ケイ素の薄膜
    が形成されたガスバリヤー性包装材料の製造方法であっ
    て、基材上に、プラズマCVD法により酸化ケイ素の粗
    な膜を形成し、この粗な膜上に、プラズマCVD法によ
    り酸化ケイ素の密な膜を形成することを特徴とする、ガ
    スバリヤー性包装材料の製造方法。
  6. 【請求項6】材料ガスが、有機シロキサンまたはケイ素
    アルコキシドのいずれかのガスと、酸素との混合ガスで
    あることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
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