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JP3191321B2 - プラスチック被覆用材料および被覆プラスチックフィルム - Google Patents

プラスチック被覆用材料および被覆プラスチックフィルム

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JP3191321B2
JP3191321B2 JP15514991A JP15514991A JP3191321B2 JP 3191321 B2 JP3191321 B2 JP 3191321B2 JP 15514991 A JP15514991 A JP 15514991A JP 15514991 A JP15514991 A JP 15514991A JP 3191321 B2 JP3191321 B2 JP 3191321B2
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Japan
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plastic film
sio
specific gravity
plastic
vapor deposition
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芳治 森原
秀臣 神戸
陽三 山田
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチックフィルム上
に、蒸着等の気相薄膜形成法によって、無機物を被覆す
る際に使用される被覆材料、および当該被覆材料を使用
することによって製造されたガスバリア性に優れたプラ
スチックフィルムに関する。当該被覆プラスチックフィ
ルムは、ガスバリア性を有し、それ自体でまたはその表
面ハードコート物およびラミネートの態様でレトルト食
品等の包装用フィルム等として用いられる。
【0002】
【従来の技術】従来、かかるプラスチックフィルムとし
ては、例えばSiOを蒸着したプラスチックフィルムが
知られている。そのフィルムの構造は、プラスチックフ
ィルムの少なくとも片面上にSiOを1500Å程度蒸
着したものを表面ハードコートおよびラミネートしたも
のである。ところがSiOは材料が高価であり、従って
かかるプラスチックフィルムにはフィルムの製造時のコ
ストが高くなるという問題点がある。
【0003】そこで経済的なものとして、Si、Si
O、SiO2 の混合材料によって蒸着を施したプラスチ
ックフィルムが提案されている。ところが、当該プラス
チックフィルムは、その製造工程中に蒸着材料の飛散、
真空度の上昇等がみられ、そのため緻密な構造を有する
無機化合物薄膜を有するものとしては得られておらず、
そのガスバリア性に劣るという問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、SiおよびSi酸化物の混合材料よりなるにもかか
わらず、緻密な構造を有する無機化合物薄膜を形成する
ことが可能な被覆用材料を提供することである。本発明
の第2の目的は、経済的に製造しえ、1cc/m2 .2
4hr.atm以下という極めて高度のガスバリア性を
有する無機化合物薄膜が被覆されたプラスチックフィル
ムを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は第一番目に、S
i、Si酸化物、および他の無機化合物を含有し、多孔
質構造を有することを特徴とするプラスチックフィルム
被覆用材料である。本発明は第二番目に、上記被覆用材
料を使用することによって被覆された1cc/m2 .2
4hr.atm以下のガスバリア性を有するプラスチッ
クフィルムである。ここに、ガスバリア性は、ASTM
−D1434−75に準拠して測定された値である(以
下、同様)。
【0006】本発明の被覆用材料は、SiおよびSi酸
化物を含むものであるが、Siの酸化物としては、Si
O、SiO2 およびそれらの混合物が挙げられる。好適
にはSiO2 が使用される。SiとSi酸化物との配合
割合は次の通りである。すなわち、Si100重量部に
対して、Si酸化物は通常20〜400重量部、好まし
くは50〜300重量部、さらに好ましくは100〜2
50重量部である。
【0007】Siの酸化物としてSiOとSiO2 との
混合物を使用する場合、その配合割合は、次の通りであ
る。すなわち、SiO100重量部に対して、SiO2
は通常50〜400重量部、好ましくは50〜200重
量部、さらに好ましくは100〜150重量部である。
【0008】本発明で使用されるSi、Siの酸化物以
外の無機化合物は、本発明のプラスチック被覆用材料に
よって被覆されたプラスチックフィルムのガスバリア特
性を阻害しないものであれば特に制限はなく、例えば、
アルカリ土類金属(Mg、Ca、Sr、Ba等)、アル
ミニウム族(Al、B、Ga、In等)、炭素族(S
n、Ge等)、チタン族(Ti、Zr等)、それらを含
む無機化合物、それらの酸化物、ホウ化物、チッ化物
等、例えばMgO、Al2 3 、SnO、TiB2 、T
iO2 、B2 3 等、およびこれらの混合物が例示され
る。
【0009】当該無機化合物はSiおよびSiの酸化物
の総量100重量部に対して、通常1〜80重量部、好
ましくは10〜60重量部、さらに好ましくは30〜5
0重量部配合される。
【0010】本発明の被覆用材料は、多孔質構造を有す
るものであり、多孔質構造における孔の占める割合(気
孔率)は、材料の持つ比重よりも見掛け比重で5〜60
%小さい値、好ましくは10〜40%小さい値、より好
ましくは15〜30%小さい値を持つに相当する割合で
ある。
【0011】本発明の被覆用材料は、例えば次のように
して製造される。すなわち、SiとSi酸化物との混合
粉末に、他の無機化合物を混合した粉末に、実質的に塩
基性を示す物質を加えた組成物を成形・発泡させ、さら
に焼結させることによって製造される。
【0012】ここに実質的に塩基性を示す物質として
は、本発明の被覆用材料の構成成分であるSiの表面に
形成された酸化物を除去しえ、且つSi、Si酸化物と
共に水素ガスを発生しえるものであり、本発明の目的を
達成しえるものであれば特に制限はなく、例えばケイ酸
ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナト
リウム等のケイ酸類、四ホウ酸カリウム等のホウ酸類等
のアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等が例
示される。実質的に塩基性を示す物質としては、その5
%水溶液のpHが8〜14好ましくは12〜14のもの
が好適である。実質的に塩基性を示す物質は、好適には
粉末状として配合される。
【0013】上記製造法において成形は、例えば加圧成
形、可塑成形(押出成形等)、鋳込み成形、射出成形等
によって行われる。上記成形は自体既知の手法によって
行われる。前記粉末状組成物を一旦泥状ないしはペース
ト状等としてから成形する手法においては、粉末状組成
物は、適当な媒体、例えば水、アルコール(メタノー
ル、エタノール等)を使用して泥状ないしはペースト状
とされる。
【0014】成形時において、Si、Si酸化物は実質
的に塩基性を示す物質と共に水素ガスを発生し、その発
生した水素ガスおよび熱により発泡・成形される。
【0015】成形・発泡した材料組成物は、次に焼結工
程に付される。適度に焼結することによって、上記粉末
成形体は固結して気孔率の小さくなった焼結体、すなわ
ち前記適度の気孔率を有する多孔質構造体となる。焼結
条件は、例えば800〜1500℃、好適には1300
℃程度で、20分〜3時間、好適には1時間程度であ
る。また、焼結は大気中、不活性ガス(特に、アルゴ
ン)雰囲気下に行われることが好ましい。
【0016】本発明の上記被覆用材料によって被覆され
たプラスチックフィルム用のフィルムとしては、従来こ
の分野で使用されているものを使用すればよい。通常、
当該フィルムは、有機重合体を溶解または溶融押し出し
たもので、必要に応じて長手方向、幅方向に延伸したも
のである。有機重合体の代表的なものとしては、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ナイロン6、ポリアミド、ポリ
イミド等がある。本発明の上記蒸着用材料によって被覆
されたプラスチックフィルムにおける無機物よりなる被
覆層の厚みは、通常0.005〜0.5μm、好ましく
は0.01〜0.3μm、さらに好ましくは0.02〜
0.1μmである。
【0017】本発明の被覆プラスチックフィルムは、通
常気相薄膜形成法にて上記の被覆材料をプラスチックフ
ィルム上に適用することによって製造される。気相薄膜
形成法としては、蒸着法(真空蒸着法、化学蒸着法等)
等が例示され、好適には真空室内(特に、高真空室内)
における手法が例示される。
【0018】真空蒸着法とは、真空室内において抵抗加
熱、誘導加熱、電子線加熱等により、るつぼに入った被
覆材料を加熱、蒸発させて無機材料を基板であるプラス
チックフィルムに付着させる方法である。その際、材
料、目的等によって加熱温度、加熱方式が異なり、それ
ぞれに適したものを選ばなければならない。本発明にお
いて、好ましくは電子線加熱方式を用い、電子ビームの
投入電力は、通常30〜100kwで行う。
【0019】化学蒸着法は、真空槽内に酸素等の反応ガ
スを導入し、酸化反応等を起こさせる手法である。本発
明においては、通常反応ガスとして酸素を用い、蒸着時
の真空度を5×10-4〜2×10-3Torrで行い、電子線
蒸着法で蒸着させて酸化反応を起こさせる。
【0020】かくして、Si、Siの酸化物、他の無機
化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは実
質的に塩基性を示す物質の酸化物よりなる被膜がプラス
チックフィルム上に形成される。被膜が形成されたプラ
スチックフィルムは、自体既知の方法にて表面ハードコ
ートおよびラミネートすることによって、レトルト食品
等の包装用フィルムとされる。
【0021】
【実施例】
実施例1 Si、SiO2 およびMgOの粉末を24:36:40
wt%で混合した粉末材料200gに、Na2 SiO3
(水ガラス)を水に対して0.5wt%混合した液70
ccを加えて攪拌して粘土状とし、円柱状型に型入れし
て成形し、200℃で5時間乾燥させた後、1300℃
で60分間焼結させて蒸着材料を製造した。製造した蒸
着材料は、前記Si、SiO2 およびMgOにて構成さ
れる粉末材料の比重に対して67%の比重を有する多孔
質な構造であった。
【0022】実施例2 Si、SiO2 およびAl2 3 の粉末を28:42:
30wt%で混合した粉末材料200gに、NaOHを
水に対して1.0wt%混合した液を75cc加えて攪
拌して粘土状とし、円柱形状金型に型入れして成形し、
200℃で5時間乾燥させた後、1300℃で60分間
焼結させて蒸着材料を製作した。製作した蒸着材料は、
前記Si、SiO2 およびAl2 3 にて構成される粉
末材料の比重に対して69%の比重を有する多孔質な構
造であった。
【0023】実施例3 SiおよびSiO2 の粉末を47:53wt%で混合し
た粉末材料200gに、NaOHを水に対して0.5w
t%混合した液を70cc加えて攪拌して粘土状とし、
円柱形状金型に型入れして成形し、200℃で5時間乾
燥させた後、1300℃で60分間焼結させて蒸着材料
を製作した。製作した蒸着材料は、前記粉末材料の比重
に対して75%の見掛け比重を有する多孔質な構造であ
った。
【0024】実施例4 SiおよびSiO2 の粉末を47:53wt%で混合し
た粉末材料200gに、Na2 SiO3 (水ガラス)を
水に対して0.36wt%配合した液70ccを加えて
攪拌して粘土状とし、円柱形状金型に型入れして成形
し、200℃で5時間乾燥させた後、1300℃で60
分間焼結させて蒸着材料を製造した。製造した蒸着材料
は、前記粉末材料の比重に対して90%の見掛け比重を
有する多孔質な構造であった。
【0025】比較例1 SiおよびSiO2 の粉末を40:60wt%で混合し
た粉末材料にエチルシリケート(Si(OC
2 5 4 )を1:1の割合で混合したもの200gに
対して、無水アルコール100ccを加えて攪拌して粘
土状とし、円柱形状金型に型入れして成形し、200℃
で5時間乾燥させた後、1300℃で60分間焼結させ
て蒸着材料を製作した。製作した蒸着材料は、前記Si
およびSiO2 にて構成される粉末材料の比重に対して
99%の見掛け比重を有するほとんど緻密な構造であっ
た。
【0026】実験例1 電子ビーム蒸着法により、実施例および比較例で製造し
た材料によるプラスチックフィルム蒸着時の、材料の飛
散、真空度の観察を行った。その結果を表1に示す。 (実験方法)各実施例および比較例で製造した材料を使
用して図1に示したEB蒸着装置により、蒸着実験を行
った。蒸着実験を行う前に真空槽内を6×10-4pa以
下に排気した。電子ビームの投入電力は35kwとし、
るつぼ、EBガンは冷却水により水冷した。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】従来のSi、SiO、SiO2 の微細な
混合粉末状の材料では、これを使用するプラスチックフ
ィルムの被覆操作時に、電子ビームの熱の拡散、帯電等
により材料の飛散が起こり、また、熱の拡散により材料
に付着、および混入している不純物からガスが放出して
真空度の上昇を来す。これに対して、本発明のプラスチ
ックフィルム被覆用材料は、材料の飛散、真空度の上昇
が実質的にない蒸着材料であり、従ってこの材料を使用
して蒸着法により製作されたガスバリアフィルムは、緻
密な構造を有する無機被覆を有し、1cc/m2 .24
hr.atm以下のハイバリアな特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1、2、3の蒸着装置の構造図である。
【符号の説明】
1 PETフィルムのロール 2 テンショナー 3 冷却ドラム 4 シャッター 5 スリット 6 電子ビーム蒸着源 7 巻き取りロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C23C 14/20 C23C 14/20 (56)参考文献 特開 平2−221366(JP,A) 特開 昭63−86860(JP,A) 米国特許4748313(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 7/00 - 7/18 B32B 5/18,7/02 B32B 9/00,27/06 C23C 14/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si、Si酸化物、および他の無機化合
    物を含有し、かつ当該無機成分の持つ比重よりも見掛け
    比重が5〜60%小さい値を持つ多孔質構造を有するこ
    とを特徴とするプラスチックフィルム被覆用材料。
  2. 【請求項2】 Si、Si酸化物、他の無機化合物、お
    よび実質的に塩基性を示す物質を含有する粉末状組成物
    を成形・発泡、焼結させてなる請求項1記載のプラスチ
    ックフィルム被覆用材料。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の被覆用材料を
    使用することによって被覆された1cc/m2.24h
    r.atm以下のガスバリア性を有するプラスチックフ
    ィルム。
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JP5729072B2 (ja) * 2011-03-25 2015-06-03 凸版印刷株式会社 蒸着用材料及びガスバリア性蒸着フィルム及び該蒸着フィルムの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748313A (en) 1985-08-23 1988-05-31 Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh Apparatus by the continuous vaporization of inorganic compositions by means of a photon-generating thermal source of radiation heat

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