JPH07331436A

JPH07331436A - 真空蒸着装置および方法

Info

Publication number: JPH07331436A
Application number: JP12232094A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ozaki; 邦彦尾崎; Toshinori Machida; 敏則町田
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、包装材料，写真材料などの分野に利
用可能な各種機能を有したプラスチックフィルムの真空
蒸着加工装置の蒸着室構造に特徴を有する装置および真
空蒸着方法に関する。【構成】蒸発粒子がプラスチックフィルムへ到達堆積す
る際のプラスチックフィルムの表面に最初に堆積する蒸
発粒子の飛行経路のフィルム巻き取り方向成分とプラス
チックフィルム面の法線との成す角度（蒸着入射角度）
の最大値が０度〜６０度であることを特徴とする真空蒸
着装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品包装，医薬品包
装，電子機器部品包装，たばこ包装，写真製版及び感光
性写真材料などの分野に利用可能な各種機能を有したプ
ラスチックフィルムの真空蒸着加工装置の蒸着室構造に
特徴を有する装置および真空蒸着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、真空蒸着法によりプラスチックフ
ィルムの表面に金属または金属酸化物をコーティングす
る事により、装飾性、ガスバリヤ性、耐薬品性、濡れ特
性、磁気特性、電導性、寸法安定性などの機能性を付与
し、食品包装，医薬品包装，電子機器部品包装，たばこ
包装，写真製版及び感光性写真材料などの分野に利用さ
れるようになった。特にアルミニュウム蒸着フィルム
は、装飾、包装用途に広くに利用されるようになってい
る。また、最近では環境汚染の少ない透明ハイバリヤー
素材として珪素酸化物蒸着フィルムの研究開発も盛んに
行われ広く普及する事も期待されるなど金属酸化物の蒸
着技術の開発に対する要求も日増しに強くなっている。

【０００３】これらの用途の広がりに対応し、大量に生
産する事およびそれによる加工コストの低減が必要とな
り、その方法として、加工時間の短縮化をはかるため蒸
発温度を高温化することによる加工速度の高速化や、１
回の加工工程で生産可能な面積を広くするために装着す
るフィルム幅を広くする事や、加工長を延長することが
などが実用化され、結果として蒸着機は大型化されるよ
うになってきた。それに伴い、加工長を延長するため蒸
発原料を１回に大量に仕込めるように蒸発原料ルツボの
大型化をはかったり、真空槽内に蒸発原料の保存スペー
スを設けてそれを連続供給できるよう工夫されてきた。
蒸発原料を連続供給している実際の例としては、アルミ
ニュウム蒸着のような溶融性原料を使用する場合には、
図５（蒸着室構造の概要を示す斜視図）に示すように抵
抗加熱方式により蒸発原料が蒸発する温度以上に加熱さ
れたボート状の蒸発源１（蒸発原料を実際に蒸発させる
加熱部）にワイヤー状に加工された蒸発原料３を連続供
給する方法を用いた方式が欧米では広く普及している。
また、珪素酸化物蒸着のような昇華性原料を使用する場
合には、図４（蒸着室構造の概要を示す側面図）に示す
ように電子線１１加熱方式により昇華温度以上に加熱さ
れた蒸発原料３をゆっくりと移動させることにより連続
供給する方法や、図３（蒸着室構造の概要を示す側面
図）に示すような本発明者らが発明した装置並びに方法
を用い（特開平１−２５２７６８号公報、特開平２−２
７７７７４号公報）蒸発原料３を連続供給する方法が用
いられてきた。蒸発原料が粉体成形品の場合、本発明者
らが発明した装置並びに方法は、この中でも特に有効で
ある。

【０００４】しかしながら、蒸発原料連続供給／排出の
真空蒸着機，ルツボを用いるバッチ式真空蒸着機どちら
においても、得られた蒸着フィルムは必ずしも良好なバ
リヤー性能を示さなかった。そこで、良好なバリヤー性
能を示す蒸着フィルムを得るための真空蒸着機の蒸着室
構造が求められていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
スチックフィルムの巻き取り式真空蒸着装置および方法
において、良好なバリヤー性能を示す蒸着フィルムを得
るための蒸着室構造を有する装置およびそれを用いた蒸
着方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、プラス
チックフィルムの巻き取り式真空蒸着装置において、蒸
発粒子がプラスチックフィルムへ到達堆積する際のプラ
スチックフィルムの表面に最初に堆積する蒸発粒子の飛
行経路のフィルム巻き取り方向成分とプラスチックフィ
ルム面の法線との成す角度（蒸着入射角度）の最大値が
０度〜６０度である真空蒸着装置および方法である。簡
単に表現すれば、図１（蒸着装置の概要を示す側面図）
に示すように蒸着室のフィルム巻き取り方向の断面図に
おいて蒸発源１中心（蒸発源１の断面形状の重心点）と
走行するプラスチックフィルム５が巻き出し方向から最
初に蒸着室に入ってきた点を結んだときにプラスチック
フィルムの法線とその線がなす角が０度〜６０度とする
事により達成される。

【０００７】なお、蒸着入射角度１２とは、蒸発粒子の
飛行経路の、法線と同じ平面の成分を用いた直線に基づ
く角度を意味する。本発明において巻き取り式真空蒸着
装置としては、プラスチックフィルムを巻き取りながら
真空蒸着できる方法であれば、特に限定されない。この
蒸着機には、蒸発原料の連続供給／連続排出機構を有す
ることが望ましいが、ルツボ式の様に連続供給機構を持
たなくても構わない。また蒸着源の加熱方法としては、
その蒸着中にスプラッシュと呼称される蒸発原料の飛沫
が発生しなければ、又は支障なく取り除ける程度少なけ
れば、特に制限はなく、高周波誘導加熱、抵抗加熱、電
子線加熱などの従来公知の加熱方法を用いることができ
る。

【０００８】本発明においてプラスチックフィルムとし
ては、ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレー
ト，ポリエチレン−２，６−ナフタレート，ポリオレフ
ィンとしてポリエチレン，ポリプロピレン，ポリアミド
としてナイロン，その他ポリカーボネート，ポリスチレ
ン，フッ素樹脂フィルム，等のフィルムに適用でき、中
でも熱固定されたフィルムが望ましく、二軸延伸フィル
ム等は特に好ましい。このプラスチックフィルムには、
あらかじめ界面活性剤系や高分子電解質系等の有機系の
易接着剤が塗工されていてるものでも構わない。プラス
チックフィルムの厚さは、用途により種々であるが６〜
５０μｍの範囲であれば良く、特にポリエチレンテレフ
タレートフィルムやポリエチレン−２，６−ナフタレー
トの場合は１２μｍ〜１７５μｍ（特に包装用の蒸着フ
ィルムとしては１２〜２５μｍ、感光性写真フィルムと
しては１００〜１７５μｍが望ましい）、延伸したポリ
エチレン，ポリプロピレンの場合は１５μｍ〜２５μ
ｍ，未延伸のポリエチレン，ポリプロピレンの場合は２
５μｍ〜５０μｍ、ナイロンの場合は１２μｍ〜２５μ
ｍ特に好ましくは１５μｍ〜２０μｍである。

【０００９】本発明において真空蒸着の蒸発原料として
は、真空蒸着装置に使用される原料であれば特に制限は
ないが、Ｓｉ及びＳｉＯ，Ｓｉ₃Ｏ₄，Ｓｉ₂Ｏ₃，Ｓｉ
Ｏ₂を含むＳｉＯ_X（_X＝１〜２）の珪素及びまたは珪素
酸化物の中から選ばれる１種または２種以上の物質の混
合物や、珪素及びまたは珪素酸化物と金属及びまたは金
属化合物との混合物や化学結合物が挙げられる。金属化
合物としては金属酸化物や金属フッ化物が挙げられる。
ここで金属酸化物としては、マグネシウム酸化物，カル
シウム酸化物，バリウム酸化物，アルミニュウム酸化
物，チタン酸化物，ジルコニア酸化物，ナトリウム酸化
物，カリウム酸化物，錫酸化物，インジウム酸化物，酸
化マグネシウム−二酸化珪素共酸化物（フォルステライ
ト，ステアタイト），酸化アルミニュウム−二酸化珪素
共酸化物（ムライト）等が挙げられる。また金属フッ化
物としてはアルカリ土類金属のフッ化物，例えばフッ化
マグネシウムやフッ化カルシウム，フッ化バリウムや、
アルカリ金属のフッ化物，フッ化ナトリウムやフッ化カ
リウム等が挙げられる。また、アルミニュウムや銅，銀
等の溶融金属も挙げられる。

【００１０】本発明において蒸発源中心とは蒸発源を側
方から見た形状の重心点のを指す。蒸着入射角度１２に
おいて、得られる蒸着フィルムのバリヤー性能を向上さ
せるには、プラスチックフィルム５の表面へ蒸発粒子が
最初に堆積する時の角度を０度〜６０度にする事が良好
であり、生産効率等の観点から特に２０度〜５５度にす
る事が望ましい。この入射角度を達成するには、図２に
示すように蒸発源１を走行するプラスチックフィルム５
が巻き出し方向から最初に蒸着室に入ってくる方へ設置
する方法（１）や、蒸着マスクの内プラスチックフィル
ムの巻き出し側のマスクの設置位置を蒸発源の上方付近
に移動する方法（２）、その両方を併用する方法（３）
が挙げられる。この他、冷却ローラーの径を大きくする
方法（４）、及び基材フィルムと蒸発源の距離を長くす
る方法（５）が考えられるが、実際にはスペースや生産
効率の関係から（１）〜（３）の方法が望ましい。

【００１１】

【発明の効果】本発明により得られる蒸着室構造は、プ
ラスチックフィルムの巻き取り式真空蒸着装置におい
て、蒸発粒子がプラスチックフィルムへ到達堆積する際
のプラスチックフィルムの表面に最初に堆積する蒸発粒
子の飛行経路の内、フィルム巻き取り方向成分とプラス
チックフィルム面の法線との成す角度（蒸着入射角度）
を変する事により、結果としてバリヤー性能の高い蒸着
フィルムを得ることが出来る。本発明は、蒸着入射角度
を特定することにより、プラスチックフイルム面に比較
的直角に蒸着がなされ、斜めに蒸着される場合と比較し
て隙間の少ない密な蒸着が可能となり、さらに比較的直
角に近い状態で蒸着がなされるため、蒸発粒子のエネル
ギーが集中し、密着性を向上するものと推定され、結果
としてバリヤー性能の高い蒸着フイルムを得ることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はその要旨をこえない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。なお実施例で得ら
れた蒸着フィルムの試験方法は以下のとおりである。酸素バリヤー性能：ＡＳＴＭＤ３９８５に準拠し、
米国モダンコントロールズ社のＯＸＴＲＡＮ−ＴＷＩＮ
を用いて酸素ガス透過率を測定した。水蒸気バリヤー性能：ＡＳＴＭＦ１２４９に準拠
し、米国モダンコントロールズ社のＰＥＲＭＡＴＲＡＮ
−Ｗ−ＴＷＩＮを用いて水蒸気透過率を測定した。

【００１３】実施例１図１に示す真空蒸着装置の蒸発源１と蒸着マスク７と呼
ばれるその上方開口部の位置を設置し、蒸着室とした。
その時の蒸発源中心からプラスチックフィルムの巻き出
し側のマスクへの蒸着入射角度は（プラスチックフィル
ムの表面へ蒸発粒子が最初に堆積する時の蒸着入射角
度）５５度であった。この蒸発源の加熱方法は抵抗加熱
方式であり放射温度計による温度制御を用いた。次に、
珪素と二酸化珪素との等モル混合物を圧縮成形し、円柱
状の原料を得た。得られた原料を５ｍｍ／分間の速度で
連続供給しながら、１×１０^-4ｔｏｒｒの真空下で１３
５０℃に加熱し、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタ
レートフィルムに珪素酸化物を真空蒸着した。蒸着膜の
厚みは約１０００オングストロームであった。なお蒸着
膜の厚みは、水晶式膜厚モニターを用いた。得られた蒸
着フィルムについて酸素バリヤー性能と水蒸気バリヤー
性能を評価した。結果を表に示す。

【００１４】実施例２実施例１に使用した真空蒸着装置の蒸発源はそのままに
し、蒸着マスクと呼ばれるその上方開口部の位置を変更
設置し、蒸着室とした。その時の蒸発源中心からマスク
への蒸着入射角度（プラスチックフィルムの表面へ蒸発
粒子が最初に堆積する時の蒸着入射角度）は４５度であ
った。この蒸発源の加熱方法は抵抗加熱方式であり放射
温度計による温度制御を用いた。次に、珪素と二酸化珪
素と酸化マグネシウムの混合物（モル比４５モル％：４
５モル％：１０モル％）を圧縮成形し、円柱状の原料を
得た。得られた原料を５ｍｍ／分間の速度で連続供給し
ながら、１×１０^-4ｔｏｒｒの真空下で１３５０℃に加
熱し、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムに珪素酸化物を真空蒸着した。蒸着膜の厚みは約１
０００オングストロームであった。なお蒸着膜の厚み
は、水晶式膜厚モニターを用いた。得られた蒸着フィル
ムについて酸素バリヤー性能と水蒸気バリヤー性能を評
価した。結果を表に示す。

【００１５】実施例３図１に示すように、実施例２に使用した真空蒸着装置の
蒸発源，蒸着マスクの位置はそのままにし、蒸着室とし
た。蒸発源の加熱方法は抵抗加熱方式であり放射温度計
による温度制御も実施例２と同様に行った。次に、珪素
と二酸化珪素とフッ化カルシウムの混合物（モル比４５
モル％：４５モル％：１０モル％）を圧縮成形し、円柱
状の原料を得た。得られた原料を５ｍｍ／分間の速度で
連続供給しながら、１×１０^-4ｔｏｒｒの真空下で１３
５０℃に加熱し、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタ
レートフィルムに珪素酸化物を真空蒸着した。蒸着膜の
厚みは約１０００オングストロームであった。なお蒸着
膜の厚みは、水晶式膜厚モニターを用いた。得られた蒸
着フィルムについて酸素バリヤー性能と水蒸気バリヤー
性能を評価した。結果を表に示す。

【００１６】比較例１実施例１で使用した真空蒸着装置の蒸発源と蒸着マスク
と呼ばれるその上方開口部の位置を設置し、蒸着室とし
た。その時の蒸発源中心からマスクへの蒸着入射角度は
（プラスチックフィルムの表面へ蒸発粒子が最初に堆積
する時の蒸着入射角度）７０度であった。この蒸発源の
加熱方法は抵抗加熱方式であり放射温度計による温度制
御を用いた。後は実施例１と同様に行った。蒸着膜の厚
みは約１０００オングストロームであった。なお蒸着膜
の厚みは、水晶式膜厚モニターを用いた。得られた蒸着
フィルムについて酸素バリヤー性能と水蒸気バリヤー性
能について評価した。結果を表に示す。

【００１７】比較例２比較例１で用いた真空蒸着装置の蒸着室，加熱方法，プ
ラスチックフィルム等の蒸着条件のうち原料だけを珪素
と二酸化珪素と酸化マグネシウムの混合物（モル比４５
モル％：４５モル％：１０モル％）を圧縮成形原料に変
更し後は比較例１と同様に行った。蒸着膜の厚みは約１
０００オングストロームであった。なお蒸着膜の厚み
は、水晶式膜厚モニターを用いた。得られた蒸着フィル
ムについて酸素バリヤー性能と水蒸気バリヤー性能につ
いて評価した。結果を表に示す。

【００１８】測定条件酸素バリヤー性：1atom25℃100%RH 水蒸気バリヤー性：40℃90%RH

【図面の簡単な説明】

【図１】、

【図２】は本発明に係わる真空蒸着装置の概要側面図を
示す。

【図３】、

【図４】、

【図５】は蒸着室構造の概要を示す斜視図または側面図
である。

【符号の説明】

１．蒸発源２．電極３．蒸発原料４．蒸発原料供給機構５．プラスチックフィルム６．冷却ローラー７．蒸着マスク８．蒸着膜９．蒸発源中心１０．電子銃１１．電子線１２．蒸着入射角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルムの巻き取り式真空蒸
着装置において、蒸発粒子がプラスチックフィルムへ到
達堆積する際のプラスチックフィルムの表面に最初に堆
積する蒸発粒子の飛行経路のフィルム巻き取り方向成分
とプラスチックフィルム面の法線との成す角度（蒸着入
射角度）の最大値が０度〜６０度であることを特徴とす
る真空蒸着装置。
【請求項２】プラスチックフィルムの巻き取り式真空蒸
着方法において、蒸発粒子がプラスチックフィルムへ到
達堆積する際のプラスチックフィルムの表面に最初に堆
積する蒸発粒子の飛行経路のフィルム巻き取り方向成分
とプラスチックフィルム面の法線との成す角度（蒸着入
射角度）の最大値が０度〜６０度であることを特徴とす
る真空蒸着方法。