JPH08244157A

JPH08244157A - 紙を含むガスバリア性積層体

Info

Publication number: JPH08244157A
Application number: JP7054043A
Authority: JP
Inventors: Noboru Sasaki; 昇佐々木; Masanobu Okamura; 正信岡村; Fumitake Koizumi; 文剛小泉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-24

Abstract

(57)【要約】【構成】高分子プラスチック、厚さ３０〜３００ｎｍの
無機酸化物からなるガスバリア蒸着層、メルトフローレ
ートが１０（ｇ／１０ｍｉｎ）以上である押出ラミネー
トポリオレフィン系熱可塑性樹脂層、紙がこの順で積層
されている紙を含むガスバリア性積層体。【効果】本発明の紙を含むガスバリア性積層体によれ
ば、ガスバリア層として焼却処理が可能である無機酸化
物を蒸着したフィルムを用い、またメルトフローレート
が１０（ｇ／１０ｍｉｎ）以上であるので、蒸着層にク
ラックが発生しないラミ時の収縮が少なく、ガスバリア
性に優れ更に環境に優しい実用性の高い積層体が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用の分野】本発明は、食品、医薬品等の包
装分野に用いられる包装フィルムに係わり、特に紙を含
むことにより易開封性が優れ、更に見栄え等の意匠の点
が優れたガスバリア性積層体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品、医薬品等の包装に用いられ
る包装材料は、内容物の変質、特に食品においては蛋白
質や油脂等の酸化、変質を抑制し、さらに味、鮮度を保
持するために、また無菌状態での取扱いが必要とされる
医薬品においては有効成分の変質を抑制し、効能を維持
するために包装材料を透過する酸素、水蒸気、その他内
容物を変質される気体による影響を防止する必要があ
り、これらガス等の気体を遮断するガスバリア性を備え
ることが求められている。

【０００３】また、上記包装材料の中で易開封性を必要
とするもの、消費者の目に止まらすためのアイキャッチ
効果として印刷の見栄えを必要とするなどの意匠の点か
ら上質紙などの紙を使用する場合が数多くある。

【０００４】そのため、上記項目を満たすためにガスバ
リア層としてＡｌ等の金属からなる金属箔や、単独では
高いガスバリア性を有している若しくは有していない各
種の高分子樹脂組成物にＡｌなどの金属または金属化合
物を蒸着した金属蒸着フィルムと紙を貼り合わせたもの
を包装材料に用いた構成のフィルムが一般的に使用され
てきた。

【０００５】ところが、Ａｌなどの金属または金属化合
物を用いた箔や蒸着膜を形成した金属蒸着フィルムは、
使用後の廃棄の際不燃物として処理しなければならない
ので環境の点から問題があると言う欠点を有してした。

【０００６】そこで、これらの欠点を克服した包装材料
として、例えば米国特許第３４４２−６８６、特公昭６
３−２８０１７号公報等に記載されているような酸化珪
素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの無機酸
化物を高分子フィルム上に、真空蒸着法やスパッタリン
グ法等の形成手段により蒸着膜を形成したフィルムが開
発されている。これらのフィルムは、高いガスバリア性
を有するとともに焼却処理が可能であることから包装材
料として好適とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た包装材料に適するフィルムであっても、包装容器また
は包装材として、蒸着フィルム単体で用いられることは
ほとんどなく、包装袋として用いるためにフィルムや紙
等の基材との貼り合わせて用いる場合がほとんどであ
る。特に易開封性や意匠などの点から紙と押出ラミネー
ト法を用いて貼り合わせる場合が多い。

【０００８】そのため、紙と通常の押出条件（押出温
度：３２０℃）でラミネートとすると、蒸着膜にラミ時
の紙の収縮や熱によるダメージが伝わり、クラックや傷
等の損傷が発生し、この損傷部分から酸素、水蒸気など
の気体が浸透するなどして本来有しているはずの高いガ
スバリアが低下してしまうと言う問題を有してした。

【０００９】そこで、本発明は紙を押出ラミネート法に
より積層した積層体において、環境などの点から焼却処
理が可能で、且つラミネートによるバリア劣化のない実
用性の高い紙を含むガスバリア性積層体を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべくなされたものであり、請求項１に記載される発明
は、高分子プラスチック、厚さ３０〜３００ｎｍの無機
酸化物からなるガスバリア蒸着層、メルトフローレート
（以下ＭＦＲと略す）が１０（ｇ／１０ｍｉｎ）以上の
押出ラミネートポリオレフィン系熱可塑性樹脂層、紙が
この順で積層されている紙を含むガスバリア性積層体で
ある。また、請求項２に記載される発明は、前記無機酸
化物が、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウ
ムであることを特徴とする請求項１記載の紙を含むガス
バリア性積層体である。また、請求項３に記載される発
明は、前記ポリオレフィン系熱可塑性樹脂がポリエチレ
ンであることを特徴とする請求項１、２記載の紙を含む
ガスバリア性積層体である。また、請求項４に記載され
る発明は、押出温度が２８０℃以下であることを特徴と
する請求項３記載の紙を含むガスバリア性積層体であ
る。また、請求項５に記載される発明は、前記ポリオレ
フィン系熱可塑性樹脂の少なくとも片面にオゾン処理が
施されていることを特徴とする請求項１、２、３、４記
載の紙を含むガスバリア性積層体である。また、請求項
６に記載される発明は、前記ポリオレフィン系熱可塑性
樹脂の厚さが、２０μｍ以下であることを特徴とする請
求項１、２、３、４、５記載の紙を含むガスバリア性積
層体である。

【００１１】

【作用】本発明の紙を含むガスバリア性積層体によれ
ば、ガスバリア性に優れる無機酸化物を蒸着したフィル
ムを紙を押出ラミネート法により積層するため、焼却の
障害のないもののみで層構成ができた。また、ＭＦＲが
高い為に、ラミネート収縮が小さくてよいことになり、
これにより蒸着膜にクラックが発生せず、ガスバリア性
が劣化しない。特に低温においてこの作用は顕著であ
る。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明の紙を含むガスバリア性積層体を説明する断
面図である。

【００１３】まず、本発明の紙を含むガスバリア性積層
体１の構成について図１を参照し説明する。１は紙を含
むガスバリア性積層体であり、高分子基材２の表面に無
機酸化物からなる蒸着層３、ポリオレフィン系熱可塑性
樹脂層４、紙５が順次形成されている。

【００１４】上述した基材２は高分子プラスチック材料
であり、蒸着を行う際の基材となるものである。例え
ば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチ
レンナフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリエ
チレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンフィル
ム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ
塩化ビニルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリ
アクリルニトリルフィルム、ポリイミドフィルム等が用
いられ、延伸、未延伸のどちらでも良く、また機械的強
度や寸法安定性を有するものが良い。

【００１５】これらをフィルム状に加工して用いられ
る。特に二軸方向に任意に延伸されたポリエチレンテレ
フタレートが好ましく用いられる。またこの基材２の表
面に、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止
剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などが使用されていて
も良く、蒸着膜との密着性を良くするために、前処理と
してコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード
処理を施しておいても良く、さらに薬品処理、溶剤処理
などを施しても良い。

【００１６】基材２の厚さはとくに制限を受けるもので
はないが、包装材料としての適性、他の層を積層する場
合も在ること、無機酸化物蒸着層３を形成する場合の加
工性を考慮すると、実用的には３〜２００μｍの範囲
で、用途によって６〜３０μｍとすることが好ましいと
言える。

【００１７】また、量産性を考慮すれば、連続的に薄膜
を形成できるように長尺フィルムとすることが望まし
い。

【００１８】無機酸化物蒸着層３は、酸化珪素、酸化マ
グネシウム、酸化アルミニウムなどの無機酸化物の蒸着
膜からなり、酸素、水蒸気等のガスバリア性を有するも
のであればよい。ただし本発明の蒸着層３は、酸化珪
素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの無機酸
化物に限定されることなく上記条件に適合する材料であ
れば用いることができる。

【００１９】蒸着層３の厚さは、用いられる無機酸化物
の種類・構成により最適条件が異なるが、一般的には３
０〜３００ｎｍの範囲内であることが望ましく、その値
は適宜選択される。ただし膜厚が３０ｎｍ未満であると
基材２の全面が膜にならないことや膜厚が十分ではない
ことがあり、ガスバリア材としての機能を十分に果たす
ことができない場合がある。また膜厚が３００ｎｍを越
える場合は薄膜にフレキシビリティを保持させることが
できず、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因に
より、薄膜に亀裂を生じるおそれがあるためである。好
ましくは、４０〜１５０ｎｍの範囲にあることである。

【００２０】無機酸化物からなる蒸着層３を高分子プラ
スチック基材２上に形成する方法としては種々在り、通
常の真空蒸着法により形成することができるが、その他
の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレー
ティング法などを用いることもできる。但し生産性を考
慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。真
空蒸着法による真空蒸着装置の加熱手段としては電子線
加熱方式や抵抗加熱方式とすることが好ましく、蒸着膜
と基材の密着成及び薄膜の緻密性を向上させるために、
プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いる
ことも可能である。

【００２１】ポリオレフィン系熱可塑性樹脂層４は、押
出ラミネートの際カーテン状に該樹脂を溶融させ基材２
と紙５を貼り合わせる際接着層として機能するもので、
ラミ時の収縮を小さくし低温での加工性を考慮してＭＦ
Ｒが１０（ｇ／１０ｍｉｎ）以上である必要がある。Ｍ
ＦＲが１０（ｇ／１０ｍｉｎ）未満のものは、低温加工
性が劣るとともにラミ時の収縮が大きくなるため、蒸着
膜にクラックが発生しガスバリア性が劣化する。好まし
くは、ＭＦＲが１２〜１４（ｇ／１０ｍｉｎ）の範囲に
あることである。

【００２２】ポリオレフィン系熱可塑性樹脂としては、
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンー酢酸
ビニル共重合体、アイオノマー等が使用できるが、押出
加工適性等から判断するとポリエチレンが最も好まし
い。

【００２３】該樹脂をカーテン状に溶融し押し出す温度
としては、無機酸化物蒸着層２のガスバリア性が熱劣化
しない程度の低温にする必要があり、樹脂により最適条
件がことなるが、ポリエチレンの場合は２８０℃以下に
することが好ましい。２８０℃と越える場合は、熱によ
り蒸着膜が損傷しガスバリア性が劣化する。２５０℃以
下の場合は、押出加工上問題になる場合があるので、好
ましくは、２６０〜２８０℃の範囲にあることである。

【００２４】また、押出温度が２８０℃以下の低温にな
ると、Ｔダイからの自由落下の際におこる自然酸化が充
分でなくなり基材と紙との接着強度が弱くなる場合があ
る。このため、この不足分の酸化を補うために強制的に
酸化させる必要があり、上記温度で押出ラミネートを行
う際はオゾン処理を用いる必要がある。

【００２５】オゾン処理法としては、溶融された樹脂の
少なくとの片面に、樹脂の温度を過度に低下させずまた
振動させない程度のオゾンをふきつける。オゾンの発生
方法としては、公知のものでよく、例えば密閉容器内で
の空気の放電処理により容易に発生でき、キャリアーガ
スで定量的に輸送できる。

【００２６】ポリオレフィン系熱可塑性樹脂の厚さとし
ては、樹脂組成や押出温度等により最適条件が異なる
が、例えばポリエチレンを２８０℃以下の温度で押出ラ
ミネートを行う際は２０μｍ以下である必要がある。２
０μｍを越えるものは、樹脂層が冷却されて硬化される
際の応力が大きくなりすぎ蒸着膜にその歪みが伝わりク
ラックが発生する。１０μｍ以下の場合は、押出加工上
問題となる場合があるので、好ましくは１５〜２０μｍ
の範囲にあることである。

【００２７】紙５は、貼り合わせて開封性を付与するた
めと文字、絵柄や図面等と表印刷する場合の印刷基材と
して用いられる。種類としては、目的とする包材の機能
や印刷柄等により選択でき、例えば上質紙、クラフト
紙、コート紙等が用いることができる。厚さも、任意に
選択できる。

【００２８】また、基材２の無機酸化物蒸着層３とは反
対側にヒートシール層などの他の層を積層することも可
能である。ヒートシール層は、袋状包装体などを形成す
る際の接着部に利用されるものであり、ポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチ
レン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸
エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エ
チレン−アクリル酸エステル共重合体及びそれらの金属
架橋物等の樹脂が用いられる。厚さは目的に応じて決め
られるが、一般的には１５〜２００μｍの範囲である。
形成方法としては、上記樹脂からなるフィルム状のもの
をドライラミネート法、ノンソルベントラミネート法に
より積層する方法、上記樹脂を加熱溶融させカーテン状
に押し出し、貼合わせる押出ラミネート法等いずれも公
知の方法により積層することができる。

【００２９】本発明の紙を含むガスバリア性積層体を具
体的な実施例を挙げて更に説明する。

【００３０】〈実施例１〉基材２として厚さ１２μｍの
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィル
ムの片面に図示しない電子線加熱方式による真空蒸着装
置により、酸化マグネシウムを約５０ｎｍの厚さに蒸着
し無機酸化物蒸着膜層３を形成した。次いでこの蒸着フ
ィルムを、押出ラミネート法を用いてＭＦＲが１４．０
のポリエチレン４を押出温度２８０℃にてカーテン状に
厚さ１５μｍになるように加熱溶融させて、厚さ５２．
３ｇ／ｍ² の上質紙５と貼り合わせて本発明の紙を含む
ガスバリア性積層体１を得た。また、このとき強制的に
酸化させるためカーテン状に溶融された樹脂の両面にオ
ゾン処理を施した。

【００３１】〈実施例２〉実施例１において押出温度が
２７０℃とした以外は、同様に作製し本発明の紙を含む
ガスバリア性積層体１を得た。

【００３２】〈実施例３〉実施例１においてポリエチレ
ンの厚さが２０μｍとした以外は、同様に作製し本発明
の紙を含むガスバリア性積層体１を得た。

【００３３】〈実施例４〉実施例１においてＭＦＲが１
０．０のポリエチレンを用いた以外は、同様に作製し本
発明の紙を含むガスバリア性積層体１を得た。

【００３４】〈実施例５〉実施例１において無機酸化物
層２を図示しない抵抗加熱方式により酸化珪素を設けた
以外は、同様に作製し本発明の紙を含むガスバリア性積
層体１を得た。

【００３５】〈実施例６〉実施例１において無機酸化物
層２を図示しない電子線加熱方式により酸化アルミニウ
ムを設けた以外は、同様に作製し本発明の紙を含むガス
バリア性積層体１を得た。

【００３６】〈比較例１〉実施例１においてＭＦＲが
８．０のポリエチレンを用いた以外は、同様に作製し紙
を含む積層体を得た。

【００３７】〈比較例２〉バリア層として厚さ７μｍの
アルミ箔を、押出ラミネート法を用いてＭＦＲが５．０
のポリエチレンを押出温度３１０℃にて厚さ１５μｍに
なるようにカーテン状に加熱溶融させ、厚さ５２．３ｇ
／ｍ² の上質紙と貼り合わせ紙を含む積層体を得た。

【００３８】なお、以上のような請求項１に示した構成
を示していても、特に効果を減らす構成は可能で、以下
の参考例に示す。これは、樹脂や蒸着膜の選択を誤った
ものである。

【００３９】〈参考例１〉実施例１において押出温度を
３１０℃としオゾン処理を施さなかった以外は、同様に
作製し紙を含む積層体を得た。

【００４０】〈参考例２〉実施例１においてポリエチレ
ンの厚さを３０μｍとした以外は、同様に作製し紙を含
む積層体を得た。

【００４１】〈参考例３〉実施例１においてオゾン処理
を用いなかった以外は、同様に作製し紙を含む積層体を
得た。

【００４２】得られた積層体を評価するために、水蒸気
透過率（ｇ／ｍ² ／ｄａｙ）、ラミネート強度（ｇ／１
５ｍｍ）を測定した。また環境面から焼却性も確かめ
た。その結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】実施例に対して比較例は、ガスバリア性、
ラミネート強度、焼却性の全てを満足させるものではな
いが、本発明の紙を含むガスバリア性積層体は上記項目
を全て満たしている。

【００４５】参考例１は、本来本願発明の効果が出る筈
であるが、蒸着層の耐熱温度以上にしてしまった為に請
求項１の作用があるにもかかわらず請求項１の作用とは
別の作用により本願発明の効果が現れていない例であ
る。このような例も、本願発明の作用が発揮される様な
環境を備えさせれば、本願発明の効果を発揮させたもの
となる。

【００４６】また、参考例２も本来本願発明の効果が出
る筈であるが、樹脂と温度と膜厚の選択を誤ったもので
あり、樹脂層の応力が大きくなりすぎて蒸着膜に歪みが
伝わってクラックが発生したものであり、請求項１の作
用があるにもかかわらず請求項１の作用とは別の作用に
より本願発明の効果が現れていない例である。このよう
な例も、本願発明の作用が発揮される様な環境を備えさ
せれば、本願発明の効果を発揮させたものとなる。

【００４７】また、参考例３も本来本願発明の効果が出
る筈であるが、樹脂と温度との選択を誤ったものであ
り、樹脂層の酸化十分でなくなり、接着強度が低下した
ものであり、請求項１の作用があるにもかかわらず請求
項１の作用とは別の作用により本願発明の効果が現れて
いない例である。このような例も、本願発明の作用が発
揮される様な環境を備えさせれば、本願発明の効果を発
揮させたものとなる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の紙を含むガス
バリア性積層体によれば、ガスバリア層として焼却処理
が可能である無機酸化物を蒸着したフィルムを用い、ま
た該フィルムを紙と押出ラミネートする際無機酸化物蒸
着層にクラックが発生しないような高ＭＦＲでラミ時の
収縮が少ないポリオレフィン系熱可塑性樹脂を用いて貼
り合わせているので、ガスバリア性に優れ更に環境に優
しい実用性の高い積層体が得られる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紙を含むガスバリア性積層体を説明す
る断面図である。

【符号の説明】

１紙を含むガスバリア性積層体２高分子プラスチック基材３無機酸化物蒸着層４ポリオレフィン系熱可塑性樹脂５紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子プラスチック、厚さ３０〜３００ｎ
ｍの無機酸化物からなるガスバリア蒸着層、メルトフロ
ーレートが１０（ｇ／１０ｍｉｎ）以上である押出ラミ
ネートポリオレフィン系熱可塑性樹脂層、紙がこの順で
積層されている紙を含むガスバリア性積層体。
【請求項２】前記無機酸化物が、酸化珪素、酸化マグネ
シウム、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求
項１記載の紙を含むガスバリア性積層体
【請求項３】前記ポリオレフィン系熱可塑性樹脂がポリ
エチレンであることを特徴とする請求項１、２記載の紙
を含むガスバリア性積層体。
【請求項４】押出温度が２８０℃以下であることを特徴
とする請求項２記載の紙を含むガスバリア性積層体。
【請求項５】前記ポリオレフィン系熱可塑性樹脂の少な
くとも片面の表面が酸化されていることを特徴とする請
求項１、２、３、４記載の紙を含むガスバリア性積層
体。
【請求項６】前記ポリオレフィン系熱可塑性樹脂の厚さ
が、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１、
２、３、４、５記載の紙を含むガスバリア性積層体。