JP7192781B2 - LAMINATED FILM, BARRIER LAMINATED FILM, GAS BARRIER PACKAGING MATERIAL AND GAS BARRIER PACKAGE USING THE BARRIER LAMINATED FILM - Google Patents
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Description
本発明は、食品、医薬品、ペットフードなどレトルト処理を行う包装材料として好適に使用できる、酸素および水蒸気に対するバリア性に優れ、レトルト処理後のプラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との密着性が改善されたバリア性を備える積層フィルム及び耐レトルト性を有する該積層フィルムを用いたバリア性積層フィルム並びに包装材料に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used as a packaging material for retorting foods, pharmaceuticals, pet foods, etc., has excellent barrier properties against oxygen and water vapor, and improves adhesion between a plastic substrate and an aluminum oxide deposited film after retorting. The present invention relates to a laminated film having a superior barrier property, a barrier laminated film using the laminated film having retort resistance, and a packaging material.
食品、医薬品等のレトルト処理を必要とする分野では、内容物の変質を防止し、かつ機能や性質を維持できるように、温度、湿度などの影響を受けない、より高いバリア性を、安定して発揮し得るバリア性積層フィルムが求められ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の蒸着膜の薄膜からなるバリア層とバリア性の塗膜層を積層した多層構造のバリア性積層フィルムも開発されている。 In fields that require retort processing, such as food and pharmaceuticals, high barrier properties that are not affected by temperature, humidity, etc. There is a demand for a barrier laminated film that can exert its function as a barrier film, and a barrier laminated film having a multi-layer structure in which a barrier layer consisting of a thin film of a deposited film of silicon oxide, aluminum oxide, etc. and a barrier coating layer are laminated has also been developed.
しかしながら、温度、湿度などの影響を受けやすいバリア性に優れた蒸着膜を有する積層フィルムのプラスチック基材は、寸法変化を起こし易く、このため、プラスチック基材の寸法変化に伴う伸縮に対応して、その上に設けた、酸化ケイ素蒸着膜、あるいは酸化アルミニウム蒸着膜等の蒸着膜の追従が困難である。
そのため、プラスチック基材と、酸化ケイ素蒸着膜あるいは酸化アルミニウム蒸着膜等の蒸着膜との層間において、高温多湿の厳しい環境下等において、しばしば層間剥離現象が生じ、更に、クラックやピンホ-ル等も発生する。
その結果、本来のバリア性能を著しく棄損し、そのバリア性能を保持することが極めて困難であるという問題がある。However, the plastic base material of the laminated film, which has a vapor-deposited film with excellent barrier properties, is easily affected by temperature, humidity, etc., and is susceptible to dimensional changes. , it is difficult to follow the deposited film such as silicon oxide deposited film or aluminum oxide deposited film provided thereon.
As a result, delamination often occurs between the plastic base material and the deposited film such as silicon oxide deposited film or aluminum oxide deposited film under a severe environment of high temperature and high humidity, and cracks, pinholes, etc. also occur. Occur.
As a result, there is a problem that the original barrier performance is significantly impaired and it is extremely difficult to maintain the barrier performance.
上記の蒸着膜を用いる方法で、プラスチック基材上に酸化アルミニウム等の無機酸化物の蒸着膜を形成する場合において、プラスチック基材と形成した蒸着膜との間で高い密着性を得るために、平行平板型装置によるインラインプラズマ前処理や、アンダーコート処理層の形成といったプラスチック基材表面を改質する方法が実施されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
In the case of forming a vapor-deposited film of an inorganic oxide such as aluminum oxide on a plastic substrate by the above vapor-deposited film method, in order to obtain high adhesion between the plastic substrate and the formed vapor-deposited film, Methods for modifying the surface of plastic substrates, such as in-line plasma pretreatment using a parallel plate apparatus and formation of an undercoat treatment layer, have been implemented (see, for example,
しかしながら、特許文献1の、一般的に用いられる平行平板型装置によるインラインプラズマ処理法は、プラスチック表面に水酸基やカルボニル基などの官能基を導入し、同官能基を介在して蒸着膜間との密着性を発現させている。しかし、水酸基による水素結合で密着性を発現させたものは、電子ペーパーなどの電子デバイス、レトルト包装材料などの用途に必要とされる高温多湿環境下では水素結合が破壊されるため密着性が著しく低下する問題がある。
また、上記プラズマ処理は空気中で発生させたプラズマ雰囲気下をフィルムが通過するだけであることから基材と蒸着膜間で十分な高温多湿の厳しい環境下等における密着性が得られていないのが実情である。However, the in-line plasma treatment method of
In addition, since the film is simply passed through a plasma atmosphere generated in the air in the above-mentioned plasma treatment, sufficient adhesion cannot be obtained between the base material and the deposited film under a severe environment of high temperature and high humidity. is the actual situation.
また、特許文献2に記載のアンダーコート処理法は、プラスチックフィルム表面に接着層としてアンダーコート層を設けるもので、一般的に実施されているが、製造法として工程が増えるためコストアップとなる。
In addition, the undercoat treatment method described in
そこで、プラズマ発生のための電極を基材側にしてプラズマを発生させるリアクティブイオンエッチング(RIE)方式を用いてプラスチック基材表面に前処理を施すことにより、密着性を向上する技術が実施されている(特許文献3)。
前記プラズマRIE法は、基材の表面に官能基を持たせるなどの化学的効果と、表面をイオンエッチングして不純物等を飛ばし平滑化するという物理的効果の、2つの効果を同時に得ることで密着性を発現するものである。Therefore, a technology has been implemented to improve adhesion by pre-treating the surface of a plastic substrate using a reactive ion etching (RIE) method in which plasma is generated with the electrode for plasma generation on the substrate side. (Patent Document 3).
The plasma RIE method simultaneously obtains two effects: a chemical effect such as imparting functional groups to the surface of the base material, and a physical effect such as ion-etching the surface to remove impurities and smooth the surface. It expresses adhesiveness.
RIE法では、上記インラインプラズマ処理と異なり、水素結合で密着性を発現していないことから、高温多湿環境下での密着性の低下は見られない。
しかし、RIE法では、プラスチック基材上に官能基を持たせるため、界面での加水分解等を生じる耐水、耐熱水性が依然として不十分である。また、RIE法で十分な密着性を得るためには、一定値以上のEd値(=プラズマ密度×処理時間)が必要である。
同法で一定値以上のEd値を得るためにはプラズマ密度を高くする方法と、処理時間を長くする方法が考えられるが、プラズマ密度を高くする場合は、高出力の電源が必要であり、基材のダメージが大きくなる問題があり、処理時間を長くする場合は、生産性の低下が問題となる(特許文献4、特許文献5参照)。In the RIE method, unlike the above-mentioned in-line plasma treatment, adhesion is not developed by hydrogen bonding, so no decrease in adhesion is observed under a high-temperature and high-humidity environment.
However, since the RIE method provides functional groups on the plastic base material, the water resistance and hot water resistance that cause hydrolysis at the interface are still insufficient. Also, in order to obtain sufficient adhesion by the RIE method, an Ed value (=plasma density×processing time) of a certain value or more is required.
In order to obtain an Ed value above a certain value in this method, a method of increasing the plasma density and a method of increasing the processing time are conceivable. There is a problem that the damage to the base material becomes large, and when the treatment time is lengthened, there is a problem of a decrease in productivity (see Patent Documents 4 and 5).
そのため、上記のような搬送されるプラスチック基材表面に無機酸化物の蒸着膜を形成する上での問題を解決し、レトルト処理後においても、プラスチック基材と蒸着膜との密着性が良好で、バリア性に優れた積層フィルムが望まれている。 Therefore, the above-mentioned problem in forming an inorganic oxide vapor deposition film on the surface of the transported plastic substrate is solved, and the adhesiveness between the plastic substrate and the vapor deposition film is good even after retort treatment. , a laminated film with excellent barrier properties is desired.
特に、食品、医薬品等の高温高圧でのレトルト処理、殺菌処理を必要とする分野では、内容物の変質を防止し、かつ機能や性質を維持できるように、温度、湿度などの影響を受けない、より高いバリア性を、安定して発揮し得るバリア性積層フィルムが求められ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の酸化アルミニウムの薄膜からなるバリア層とバリア性の塗膜層を積層した多層構造を有する耐レトルト性に優れたバリア性積層フィルムが望まれている。 In particular, in fields that require high-temperature and high-pressure retort processing and sterilization of foods and pharmaceuticals, etc., it is necessary to prevent deterioration of the content and maintain its functions and properties without being affected by temperature, humidity, etc. , There is a demand for a barrier laminated film that can stably exhibit higher barrier properties, and has a multi-layer structure in which a barrier layer made of a thin film of aluminum oxide such as silicon oxide or aluminum oxide and a barrier coating layer are laminated. A barrier laminate film with excellent retort resistance is desired.
従来技術の問題点において、熱水処理によるレトルト処理は、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜の界面に大きな機械的及び化学的なストレスを与える。このストレスによりバリア性が劣化してしまう。この部位にストレスがかかるのは、この部位が積層構成の中で一番脆弱だからである。従って、レトルト耐性を得るためには、基材との界面に強固に蒸着膜を被覆することが重要である。
一方で、水酸化アルミニウムは、その化学構造によりプラスチック基材との密着性がよく、またそれ自体がネットワークを作り緻密なため、高い水蒸気バリア性を有する。しかし、レトルト処理のような強力な環境に対して、水酸化アルミニウムと基材との水素結合に基づく結合構造は微視的に崩れやすい。また、水酸化アルミニウムのネットワークに対しても、水分子と水酸化アルミニウムの粒界面の親和性から膜中に浸透しやすい。A problem of the prior art is that the retort treatment by hot water treatment gives a large mechanical and chemical stress to the interface between the plastic substrate and the evaporated aluminum oxide film. This stress degrades the barrier properties. This area is stressed because it is the most vulnerable part of the stack. Therefore, in order to obtain retort resistance, it is important to firmly cover the interface with the base material with a deposited film.
On the other hand, due to its chemical structure, aluminum hydroxide has good adhesion to plastic substrates, and since it itself forms a dense network, it has high water vapor barrier properties. However, the bonding structure based on hydrogen bonding between aluminum hydroxide and the substrate tends to collapse microscopically in a strong environment such as retort treatment. Also, the aluminum hydroxide network easily permeates into the film due to the affinity between the water molecules and the grain boundaries of the aluminum hydroxide.
本発明は、上記の課題及び知見に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱水処理後であっても、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との密着性が良好で、かつバリア性に優れた蒸着膜を有する積層フィルム、さらには該積層フィルムを含み、いわゆる耐レトルト性に優れた酸化アルミニウム蒸着膜を備えるバリア性積層フィルム並びに該バリア性積層フィルムを用い、密着性及びバリア性に優れた耐レトルト性に優れたガスバリア性包装材料、ガスバリア性包装体を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems and findings, and its object is to improve the adhesion between a plastic substrate and an aluminum oxide deposited film even after hot water treatment, In addition, a laminated film having a vapor-deposited film with excellent barrier properties, a barrier laminated film including the laminated film and provided with a vapor-deposited aluminum oxide film having excellent so-called retort resistance, and the barrier laminated film are used to improve adhesion and An object of the present invention is to provide a gas-barrier packaging material and a gas-barrier package having excellent barrier properties and retort resistance.
これらの目的を達成するため、本発明の積層フィルムは、プラスチック基材の表面に酸化アルミニウムを主成分とする酸化アルミニウム蒸着膜を形成したバリア性を備える積層フィルムにおいて、基材フィルム表面と形成された酸化アルミニウム蒸着膜を主体する蒸着膜との密着強度を規定する該蒸着膜の遷移領域が形成されており、該遷移領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いてエッチングを行うことで検出される水酸化アルミニウムに変成する元素結合Al2O4Hを含み、TOF-SIMSを用いてエッチングを行うことで規定される酸化アルミニウム蒸着膜に対する、TOF-SIMSを用いて規定される該変成される遷移領域の割合により定義される遷移領域の変成率が45%以下とするものである。In order to achieve these objects, the laminated film of the present invention is a laminated film having a barrier property in which an aluminum oxide deposited film containing aluminum oxide as a main component is formed on the surface of a plastic substrate, and is formed on the surface of the substrate film. A transition region is formed in the vapor deposition film that defines the adhesion strength with the vapor deposition film mainly composed of aluminum oxide vapor deposition film, and the transition region is measured by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). Using TOF-SIMS for an aluminum oxide deposited film defined by etching using TOF-SIMS, containing elemental bonds Al 2 O 4 H metamorphosed to aluminum hydroxide detected by etching with The transformation ratio of the transition region defined by the ratio of the transition region to be transformed defined by the above shall be 45% or less.
二次イオン質量分析(SIMS:secondary Ion Mass Spectrometry)は、一次イオンビームを被分析試料表面に照射して、試料表面からスパッタリングされて放出される二次イオンを質量分析する元素濃度分布の分析方法である。この二次イオン質量分析法では、スパッタリングを進行させつつ二次イオン強度を検出する。従って、二次イオン、即ち被検出元素イオン又は被検出元素と結合した分子イオンのイオン強度の時間推移のデータに対して、推移時間を深さに換算することで、試料表面の深さ方向の被検出元素の濃度分布を知ることができる。 Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is a method of analyzing elemental concentration distribution in which the surface of a sample to be analyzed is irradiated with a primary ion beam and the secondary ions sputtered and emitted from the surface of the sample are analyzed by mass analysis. is. In this secondary ion mass spectrometry, secondary ion intensity is detected while sputtering is progressing. Therefore, by converting the transition time into the depth for the data of the time transition of the ion intensity of the secondary ions, that is, the ions of the element to be detected or the molecular ions bound to the element to be detected, the depth direction of the sample surface can be obtained. It is possible to know the concentration distribution of the element to be detected.
本発明において、推移時間の深さへの換算は、一次イオンの照射により試料表面に形成された窪みの深さを表面粗さ計を用いて測定し、この窪みの深さと推移時間とから平均スパッタ速度を算出し、スパッタ速度が一定であるとの仮定の下に、照射時間(即ち、推移時間)を深さ(スパッタ量)に換算することでなされている。 In the present invention, conversion of transition time to depth is performed by measuring the depth of depressions formed on the sample surface by irradiation with primary ions using a surface roughness meter, and averaging the depth of the depressions and the transition time. The sputtering speed is calculated, and under the assumption that the sputtering speed is constant, the irradiation time (that is, transition time) is converted into the depth (sputter amount).
本発明では、積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜に対し、Cs(セシウム)イオン銃により上記した一定の速度でソフトエッチングを繰り返しながら、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて、酸化アルミニウム蒸着膜由来のイオンと、プラスチック基材に由来するイオンを測定することにより、基材フィルム表面と形成された酸化アルミニウム蒸着膜を主体する蒸着膜との間に密着強度を規定する遷移領域が形成されている。該遷移領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いてエッチングを行うことで検出される水酸化アルミニウムに変成する元素結合Al2O4Hを含み、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いてエッチングを行うことで規定される酸化アルミニウム蒸着膜に対する、飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて規定される該変成される遷移領域の割合により定義される水酸化アルミニウムに変成する遷移領域の変成率を規定することで密着強度が改善されたバリア性を備える積層フィルムを特定できるとの知見に基づくものである。In the present invention, while repeating soft etching at a constant rate as described above with a Cs (cesium) ion gun, the aluminum oxide deposited film of the laminated film is subjected to time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). A transition that defines the adhesion strength between the substrate film surface and the deposited film mainly composed of the formed aluminum oxide deposited film by measuring the ions derived from the deposited aluminum oxide film and the ions derived from the plastic substrate. A region is formed. The transition region contains elementally bound Al 2 O 4 H that transforms into aluminum hydroxide detected by etching using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). The ratio of the transformed transition region defined using time-of-flight secondary ion mass spectrometry to the deposited aluminum oxide film defined by etching using time-of-flight mass spectrometry (TOF-SIMS) It is based on the knowledge that a laminate film having barrier properties with improved adhesion strength can be specified by defining the transformation rate of the transition region that transforms into aluminum hydroxide defined by the following.
本発明は、具体的には、飛行時間型二次イオン質量分析計を用いてCsにより、酸化アルミニウム蒸着膜の最表面からエッチングを行い、酸化アルミニウム蒸着膜とプラスチック基材との界面の元素結合及び蒸着膜の元素結合を測定し、測定された元素および元素結合について、それぞれの実測グラフを得(図3 グラフ解析図)、酸化アルミニウム蒸着膜における水酸化アルミニウムが形成するプラスチック基材と蒸着膜の界面の遷移領域を極力狭くするために、元素結合Al2O4Hに注目し、1)元素C6のグラフの強度が半分になる位置を、プラスチック基材と酸化アルミニウムの界面として、表面から界面までを酸化アルミニウム蒸着膜として求め、2)元素結合Al2O4Hを表すグラフにおけるピークを求め、そのピークから界面までを遷移領域とし、求め、3)(元素結合Al2O4Hのピークから界面までの遷移領域/酸化アルミニウム蒸着膜)×100(%)として遷移領域の水酸化アルミニウムへの変成率を求めるものである。Specifically, the present invention uses a time-of-flight secondary ion mass spectrometer to etch from the outermost surface of an aluminum oxide vapor-deposited film with Cs. and measured the element bonding of the deposited film, and obtained actual measurement graphs for the measured elements and element bonding (Fig. 3 graph analysis chart), and the plastic substrate and deposited film formed by aluminum hydroxide in the aluminum oxide deposited film. In order to narrow the transition region of the interface of , 1) the position where the intensity of the graph of element C6 becomes half is set as the interface between the plastic substrate and aluminum oxide, and from the surface 2) A peak in a graph representing elemental bonding Al 2 O 4 H is obtained, and a transition region from the peak to the interface is obtained, 3) (elemental bonding Al 2 O 4 H The transformation rate of the transition region to aluminum hydroxide is obtained by (transition region from the peak to the interface/aluminum oxide deposition film)×100 (%).
本発明は、酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を45%以下としたことにより、積層フィルムに更にバリア性被覆層を形成し、バリア性積層フィルムのプラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との界面における密着強度が、135℃、40分間の熱水処理(ハイレトルト処理)後、又は121℃、40分間の熱水処理(セミレトルト処理)後においても、2.1N/15mm以上とすることができ、レトルトパウチを成形時またレトルト加工時においてデラミネーションが発生せず、密着性が改善され、耐レトルト性を有するバリア性積層フィルムを製造することができる。 According to the present invention, a barrier coating layer is further formed on the laminated film by setting the transition rate of the transition region of the vapor deposited aluminum oxide film to 45% or less, and the plastic substrate and the vapor deposited aluminum oxide film of the barrier laminated film are combined. The adhesion strength at the interface should be 2.1 N/15 mm or more even after hot water treatment at 135°C for 40 minutes (high retort treatment) or after hot water treatment at 121°C for 40 minutes (semi-retort treatment). Thus, it is possible to produce a barrier laminate film that does not cause delamination during molding or retort processing of retort pouches, has improved adhesion, and has retort resistance.
本発明は、酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を45%以下としたことにより、ハイレトルト処理、セミレトルト後の酸素透過度、水蒸気透過度が、それぞれ、0.2cc/m2・24hr以下、0.9g/m2・24hr以下で、レトルト処理後の内容分の品質劣化や保存寿命の劣化を起こしたりすることのない程度に十分なバリア性を示すバリア性積層フィルムを製造することができる。
したがって、本発明の酸化アルミニウム蒸着膜は、プラスチック基材との界面における密着性を改善できるだけでなく、バリア性能においてもレトルト処理後の耐湿熱性、耐熱水性に優れており耐レトルト性を改善できるものである。In the present invention, by setting the transformation ratio of the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film to 45% or less, the oxygen permeability and water vapor permeability after high retort treatment and semi-retort treatment are respectively 0.2 cc/m 2 ·24 hr. Below, at 0.9 g/m 2 ·24 hr or less, to produce a barrier laminated film exhibiting sufficient barrier properties to the extent that quality deterioration of contents after retort processing and deterioration of storage life do not occur. can be done.
Therefore, the deposited aluminum oxide film of the present invention not only can improve the adhesion at the interface with the plastic substrate, but also has excellent barrier properties such as resistance to moist heat and hot water after retort treatment, and can improve retort resistance. is.
本発明は、以下の点を特徴とする。
1.プラスチック基材の表面に酸化アルミニウムを主成分とする酸化アルミニウム蒸着膜を形成したバリア性を備える積層フィルムにおいて、基材フィルム表面と形成された酸化アルミニウム蒸着膜を主体する蒸着膜との密着強度を規定する該蒸着膜の遷移領域が形成されており、該遷移領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いてエッチングを行うことで検出される水酸化アルミニウムに変成する元素結合Al2O4Hを含み、TOF-SIMSを用いてエッチングを行うことで規定される酸化アルミニウム蒸着膜に対する、TOF-SIMSを用いて規定される該変成される遷移領域の割合により定義される遷移領域の変成率が45%以下とする、上記積層フィルム。
2.プラスチック基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルムである、上記1に記載の積層フィルム。
3.プラスチック基材が、リサイクルポリエチレンテレフタレートフィルムを含む、上記1に記載の積層フィルム。
4.プラスチック基材が、ポリブチレンテレフタレートフィルムである、上記1に記載の積層フィルム。
5.プラスチック基材が、バイオマス由来のポリエステルフィルムである、上記1に記載の積層フィルム。
6.プラスチック基材が、高スティフネスポリエステルフィルムである、上記1に記載の積層フィルム。
7.プラスチック基材表面が酸素プラズマ処理面である、上記1~6のいずれかに記載の積層フィルム。
8.酸素プラズマ処理面にインラインで酸化アルミニウム蒸着膜が積層された、上記7に記載の積層フィルム。
9.上記1~8のいずれかに記載の積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜表面上にバリア性被覆層が積層されてなる、バリア性積層フィルム。
10.バリア性被覆層が、金属アルコキシドと水溶性高分子の混合溶液を塗布し、加熱乾燥してなる層である、上記9に記載のバリア性積層フィルム。
11.バリア性被覆層が、金属アルコキシドとシランカップリング剤と水溶性高分子の混合溶液を塗布し、加熱乾燥してなる層である、上記9に記載のバリア性積層フィルム。
12.上記9~11のいずれかに記載のバリア性積層フィルムにヒートシール性を有する熱可塑性樹脂が積層されてなる、ガスバリア性包装材料。
13.レトルト殺菌用包装に用いられる、上記12に記載のガスバリア性包装材料。
14.上記12または13に記載のガスバリア性包装材料から作製された、ガスバリア性包装体。The present invention is characterized by the following points.
1. In a laminate film having barrier properties, in which an aluminum oxide vapor deposition film containing aluminum oxide as a main component is formed on the surface of a plastic base material, the adhesive strength between the substrate film surface and the formed vapor deposition film mainly composed of aluminum oxide vapor deposition film is improved. A defined transition region of the deposited film is formed, the transition region transforming into aluminum hydroxide detected by etching using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). Defined by the ratio of the transformed transition region defined using TOF-SIMS to the evaporated aluminum oxide film containing elementally bound Al 2 O 4 H and defined by etching using TOF-SIMS The above laminated film, wherein the transition region has a metamorphic rate of 45% or less.
2. 2. The laminated film as described in 1 above, wherein the plastic substrate is a polyethylene terephthalate film.
3. 2. The laminated film of
4. 2. The laminated film as described in 1 above, wherein the plastic substrate is a polybutylene terephthalate film.
5. 2. The laminated film according to 1 above, wherein the plastic substrate is a biomass-derived polyester film.
6. 2. The laminated film as described in 1 above, wherein the plastic substrate is a high-stiffness polyester film.
7. 7. The laminated film as described in any one of 1 to 6 above, wherein the surface of the plastic substrate is an oxygen plasma-treated surface.
8. 8. The laminated film as described in 7 above, wherein an aluminum oxide vapor-deposited film is laminated in-line on the oxygen plasma-treated surface.
9. A barrier laminate film comprising a barrier coating layer laminated on the surface of the aluminum oxide deposited film of the laminate film according to any one of 1 to 8 above.
10. 10. The barrier laminate film as described in 9 above, wherein the barrier coating layer is a layer obtained by applying a mixed solution of a metal alkoxide and a water-soluble polymer, followed by heating and drying.
11. 10. The barrier laminate film as described in 9 above, wherein the barrier coating layer is a layer formed by applying a mixed solution of a metal alkoxide, a silane coupling agent and a water-soluble polymer, followed by heating and drying.
12. 12. A gas-barrier packaging material obtained by laminating a heat-sealable thermoplastic resin on the barrier laminated film according to any one of 9 to 11 above.
13. 13. The gas barrier packaging material according to 12 above, which is used for packaging for retort sterilization.
14. 14. A gas barrier package produced from the gas barrier packaging material according to 12 or 13 above.
本発明では、酸化アルミニウム蒸着膜における水酸化アルミニウムが形成されるプラスチック基材との界面の遷移領域を極力狭くし、水酸化アルミニウムに変性する割合を適正化するために、元素結合Al2O4Hに注目し、積層フィルムにおける酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を45%以下として、相対的に水酸化アルミニウムが少ない、酸化アルミニウム膜の比率を上げることにより、レトルト処理による水分子による微視的な蒸着膜破壊、プラスチック基材との界面破壊を大きく抑制するものである。それにより、密着性が改善され、従来にないレトルト耐性を有する積層フィルム及び該性層フィルムを含むバリア性積層フィルムを提供することができる。
本発明のバリア性積層フィルムは、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との界面における密着強度が、ハイレトルト処理、セミレトルト処理後においても、2.1N/15mm以上で、かつ、ハイレトルト処理、セミレトルト後の酸素透過度、水蒸気透過度が、それぞれ、0.2cc/m2・24hr以下、0.9g/m2・24hr以下のバリア性能を有し、耐レトルト性に優れている。In the present invention, in order to narrow the transition region of the interface with the plastic substrate where aluminum hydroxide is formed in the aluminum oxide deposition film as much as possible, and to optimize the rate of modification to aluminum hydroxide, elemental bonding Al 2 O 4 is used. Focusing on H, by setting the transformation rate of the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film in the laminated film to 45% or less and increasing the ratio of the aluminum oxide film, which has relatively little aluminum hydroxide, the minute particles caused by water molecules during retort treatment It greatly suppresses the visual destruction of the deposited film and the destruction of the interface with the plastic substrate. As a result, it is possible to provide a laminated film having improved adhesion and unprecedented retort resistance, and a barrier laminated film containing such a layer film.
In the barrier laminated film of the present invention, the adhesion strength at the interface between the plastic substrate and the vapor deposited aluminum oxide film is 2.1 N/15 mm or more even after high retort treatment and semi-retort treatment, and high retort treatment, It has barrier properties of oxygen permeability and water vapor permeability after semi-retorting of 0.2 cc/m 2 ·24 hr or less and 0.9 g/m 2 ·24 hr or less, respectively, and is excellent in retort resistance.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルム及び該積層フィルムを含むバリア性積層フィルムについて詳しく説明する。なお、この実施例は、単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。
図1aは、本発明の積層フィルムの一例を示す断面図であり、図1bは、該積層フィルムを含み、表面にバリア性被覆層を積層したバリア性積層フィルムの一例を示す断面図であり、図1cは基材層が多層で構成されている積層フィルムの一例を示す断面図であり、図2は、本発明のバリア性を有する積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜を成膜するに好適なローラー式連続蒸着成膜装置の構成を模式的に示す図である。なお、バリア性被覆層を積層したバリア性積層フィルムを形成するために、バリアコート剤塗布装置が蒸着膜成膜装置に連続して配置されるが、公知のローラー塗布装置を連設するものであり、ここでは図示するのを省略した。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A laminate film having an aluminum oxide deposited film with barrier properties and improved adhesion and a barrier laminate film including the laminate film according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that this example is merely an example, and does not limit the present invention in any way.
FIG. 1a is a cross-sectional view showing an example of a laminated film of the present invention, and FIG. 1b is a cross-sectional view showing an example of a barrier laminated film containing the laminated film and having a barrier coating layer laminated on the surface, FIG. 1c is a cross-sectional view showing an example of a laminate film in which the substrate layer is composed of multiple layers, and FIG. It is a figure which shows typically the structure of a type|mold continuous vapor deposition film-forming apparatus. In order to form a barrier laminate film in which a barrier coating layer is laminated, a barrier coating agent coating device is arranged continuously with a vapor deposition film forming device, but a known roller coating device is installed continuously. Yes, and are omitted here.
本発明に係る密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルムAは、図1aに示すように、プラスチック基材1の一方の面に、密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミ二ウム蒸着膜2が積層されてなる層構成を基本構成とし、本発明では、さらに図1bに示すように、該積層フィルムAの蒸着膜2上にバリア性被覆層3がさらに積層されてなる積層構成とし、密着性及びバリア性に優れ、耐レトルト性に優れたバリア性積層フィルムBとしたものである。
As shown in FIG. 1a, a laminated film A having a barrier property with improved adhesion is provided on one surface of a
プラスチック基材は、特に制限されるものではなく、公知のプラスチックのフィルム又はシートを使用することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、バイオマス由来のポリエステル、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、リサイクルポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンフラノエートなどのポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂6、ポリアミド樹脂66、ポリアミド樹脂610、ポリアミド樹脂612、ポリアミド樹脂11、ポリアミド樹脂12などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのα-オレフィンの重合体などのポリオレフィン系樹脂等、からなるフィルムを使用することができる。ポリエチレンテレフタレートフィルムとして知られているポリエステル系樹脂は、特に好ましく用いられる。
The plastic substrate is not particularly limited, and known plastic films or sheets can be used. For example, polyethylene terephthalate, biomass-derived polyester, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, recycled polyethylene terephthalate, polyester resins such as polyethylene furanoate, polyamide resin 6, polyamide resin 66, polyamide resin 610, polyamide resin 612, polyamide resin 11 , polyamide resins such as
(ポリブチレンテレフタレートフィルム(PBT))
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、熱変形温度が高く、機械的強度、電気的特性にすぐれ、成型加工性も良いことなどから、食品などの内容物を収容する包装袋に用いると、レトルト処理を施す際に包装袋が変形したり、その強度が低下したりすることを抑制することができる。(Polybutylene terephthalate film (PBT))
Polybutylene terephthalate film has a high heat distortion temperature, excellent mechanical strength and electrical properties, and good molding processability. It is possible to suppress the deformation of the packaging bag and the reduction in its strength.
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、高い強度を有する。このため、ポリブチレンテレフタレートフィルムを用いると、包装袋を構成する包装用材料がナイロンフィルムを含む場合と同様に、包装袋に耐突き刺し性を持たせることができる。
また、ポリブチレンテレフタレートフィルムは、高温高湿度環境下で加水分解するためレトルト処理後の密着強度、バリア性の低下がみられるが、ナイロンに比べて水分を吸収しにくいという特性を有する。このため、ポリブチレンテレフタレートフィルムを包装用材料の外面に配置した場合であっても、包装袋の包装用材料間のラミネート強度が低下してしまうことを抑制することができる。このような性質を持つので、ポリブチレンテレフタレートフィルムをレトルト包装袋に用いると、従来のポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムの貼り合せ包装材に置き換えることができることから、好ましく用いられる。Polybutylene terephthalate film has high strength. Therefore, by using a polybutylene terephthalate film, the packaging bag can be made puncture-resistant, as in the case where the packaging material constituting the packaging bag includes a nylon film.
Polybutylene terephthalate film hydrolyzes in a high-temperature, high-humidity environment, and thus exhibits a decrease in adhesion strength and barrier properties after retort treatment, but it has the property of absorbing less moisture than nylon. Therefore, even when the polybutylene terephthalate film is arranged on the outer surface of the packaging material, it is possible to prevent the laminate strength between the packaging materials of the packaging bag from deteriorating. Due to such properties, when polybutylene terephthalate film is used for retort packaging bags, it is preferably used because it can replace the conventional laminated packaging material of polyethylene terephthalate film and nylon film.
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、主成分としてポリブチレンテレフタレート(以下、PBTとも記す)を含むフィルムであり、好ましく、60質量%以上のPBTを含む樹脂フィルムである。そして、ポリブチレンテレフタレートフィルムはその構造から2つの態様に分けられる。 A polybutylene terephthalate film is a film containing polybutylene terephthalate (hereinafter also referred to as PBT) as a main component, preferably a resin film containing 60% by mass or more of PBT. The polybutylene terephthalate film is divided into two types according to its structure.
第1の態様に係るポリブチレンテレフタレートフィルムフィルムにおけるPBTの含有率は、60質量%以上が好ましく、さらには70質量%以上、特には75質量%以上が好ましく、最も好ましくは80質量%以上である。
主たる構成成分として用いるPBTは、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸が90モル%以上であることが好ましく、より好ましくは95モル%以上であり、さらに好ましくは98モル%以上であり、最も好ましくは100モル%である。グリコール成分として1,4-ブタンジオールが90モル%以上であることが好ましく、より好ましくは95モル%以上であり、さらに好ましくは97モル%以上である。The content of PBT in the polybutylene terephthalate film according to the first aspect is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 75% by mass or more, and most preferably 80% by mass or more. .
PBT used as a main component preferably contains 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, still more preferably 98 mol% or more, and most preferably 100% terephthalic acid as a dicarboxylic acid component. in mol %. As a glycol component, 1,4-butanediol is preferably 90 mol % or more, more preferably 95 mol % or more, still more preferably 97 mol % or more.
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、PBT以外のポリエステル樹脂を含んでいてもよい。PBT以外のポリエステル樹脂としては、PET、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)などのポリエステル樹脂のほか、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などのジカルボン酸が共重合されたPBT樹脂や、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカーボネートジオール等のジオール成分が共重合されたPBT樹脂を挙げることができる。 The polybutylene terephthalate film may contain polyester resins other than PBT. Polyester resins other than PBT include polyester resins such as PET, polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), and polypropylene terephthalate (PPT), as well as isophthalic acid, orthophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, and biphenyldicarboxylic acid. , PBT resins copolymerized with dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, and sebacic acid, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, neopentyl glycol, 1,5 Examples include PBT resins obtained by copolymerizing diol components such as -pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, cyclohexanediol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, and polycarbonate diol.
これらPBT以外のポリエステル樹脂の添加量は、40質量%以下が好ましい。PBT以外のポリエステル樹脂の添加量が40質量%を超えると、PBTとしての力学特性が損なわれ、インパクト強度や耐ピンホール性、絞り成形性が不十分となることが考えられる。 The addition amount of these polyester resins other than PBT is preferably 40% by mass or less. If the amount of the polyester resin other than PBT added exceeds 40% by mass, the mechanical properties of PBT may be impaired, and impact strength, pinhole resistance, and drawability may become insufficient.
第1の態様に係るポリブチレンテレフタレートフィルムの層構成は、キャスト法によって、樹脂を多層化してキャストすることによって作製されたもので、複数の単位層を含む多層構造部からなる。複数の単位層はそれぞれ、主成分としてPBTを含む。例えば、複数の単位層は、それぞれ、60質量%以上のPBTを含む。なお、複数の単位層においては、n番目の単位層の上にn+1番目の単位層が直接積層されている。すなわち、複数の単位層の間には、接着剤層や接着層が介在されていない。このようなポリブチレンテレフタレートフィルムは、少なくとも10層以上、好ましくは60層以上、より好ましくは250層以上、更に好ましくは1000層以上の単位層を含む多層構造部からなる。 The layer structure of the polybutylene terephthalate film according to the first aspect is produced by casting a multi-layered resin by a casting method, and consists of a multi-layered structure section including a plurality of unit layers. Each of the plurality of unit layers contains PBT as a main component. For example, each of the unit layers contains 60% by mass or more of PBT. In addition, in the plurality of unit layers, the (n+1)th unit layer is directly laminated on the nth unit layer. That is, no adhesive layer or adhesion layer is interposed between the plurality of unit layers. Such a polybutylene terephthalate film is composed of a multilayer structure containing at least 10 or more, preferably 60 or more, more preferably 250 or more, and still more preferably 1000 or more unit layers.
第2の態様に係るポリブチレンテレフタレートフィルムは、PBTを主たる繰返し単位とするポリエステルを含む単一の層によって構成されている。PBTを主たる繰返し単位とするポリエステルは、例えば、グリコール成分としての1,4-ブタンジオール、又はそのエステル形成性誘導体と、二塩基酸成分としてのテレフタル酸、又はそのエステル形成性誘導体を主成分とし、それらを縮合して得られるホモ、またはコポリマータイプのポリエステルを含む。第2の構成に係るPBTの含有率は、70質量%以上が好ましく、さらには80質量%以上が好ましく、最も好ましくは90質量%以上である。 The polybutylene terephthalate film according to the second aspect is composed of a single layer containing polyester having PBT as a main repeating unit. A polyester having PBT as a main repeating unit includes, for example, 1,4-butanediol as a glycol component or an ester-forming derivative thereof, and terephthalic acid as a dibasic acid component or an ester-forming derivative thereof as a main component. , including homo- or copolymer-type polyesters obtained by condensing them. The PBT content of the second configuration is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
第2の態様に係るポリブチレンテレフタレートフィルムは、PBT以外のポリエステル樹脂を30質量%以下の範囲で含んでいてもよい。ポリエステル樹脂を含むことにより、PBT結晶化を抑制することができ、ポリブチレンテレフタレートフィルムの延伸加工性を向上させることができる。PBTと配合するポリエステル樹脂としては、エチレンテレフタレートを主たる繰返し単位とするポリエステルを用いることができる。例えば、グリコール成分としてのエチレングリコール、二塩基酸成分としてのテレフタル酸を主成分としたホモタイプを好ましく用いることができる。 The polybutylene terephthalate film according to the second aspect may contain a polyester resin other than PBT in an amount of 30% by mass or less. By containing the polyester resin, PBT crystallization can be suppressed, and the stretchability of the polybutylene terephthalate film can be improved. Polyester having ethylene terephthalate as a main repeating unit can be used as the polyester resin to be blended with PBT. For example, a homotype containing ethylene glycol as a glycol component and terephthalic acid as a dibasic acid component as main components can be preferably used.
第2の構成に係るポリブチレンテレフタレートフィルムは、チューブラー法又はテンター法により製造することができる。チューブラー法又はテンター法により、未延伸原反を縦方向及び横方向を同時に延伸してもよく、若しくは、縦方向及び横方向を逐次延伸してもよい。このうち、チューブラー法は、周方向の物性バランスが良好な延伸フィルムを得ることができ、特に好ましく採用される。 A polybutylene terephthalate film according to the second configuration can be produced by a tubular method or a tenter method. An unstretched raw sheet may be stretched simultaneously in the machine direction and the transverse direction, or may be stretched successively in the machine direction and the transverse direction by a tubular method or a tenter method. Among these methods, the tubular method is particularly preferably employed because it is possible to obtain a stretched film having a good balance of physical properties in the circumferential direction.
(バイオマス由来のポリエステルフィルム)
バイオマス由来のポリエステルフィルムは、ジオール単位とジカルボン酸単位とからなるポリエステルを主成分として含んでなる樹脂組成物からなり、前記樹脂組成物が、ジオール単位がバイオマス由来のエチレングリコールであり、ジカルボン酸単位が化石燃料由来のジカルボン酸であるポリエステルを、樹脂組成物全体に対して、50~95質量%、好ましくは50~90質量%含んでなるものである。(polyester film derived from biomass)
The biomass-derived polyester film is composed of a resin composition containing a polyester composed of a diol unit and a dicarboxylic acid unit as a main component, and the resin composition is such that the diol unit is biomass-derived ethylene glycol and the dicarboxylic acid unit. is a fossil fuel-derived dicarboxylic acid in an amount of 50 to 95% by mass, preferably 50 to 90% by mass, based on the total resin composition.
バイオマス由来のエチレングリコールは、従来の化石燃料由来のエチレングリコールと化学構造が同じであるため、バイオマス由来のエチレングリコールを用いて合成されたポリエステルのフィルムは、従来の化石燃料由来のポリエステルフィルムと機械的特性等の物性面で遜色がない。したがって、本発明の積層フィルムおよびそれを用いたバリア性積層フィルムは、カーボンニュートラルな材料からなる層を有するため、従来の化石燃料から得られる原料から製造された積層フィルムおよびそれを用いたバリア性積層フィルムに比べて、化石燃料の使用量を大幅に削減することができ、環境負荷を減らすことができる。 Biomass-derived ethylene glycol has the same chemical structure as conventional fossil fuel-derived ethylene glycol. There is no inferiority in terms of physical properties such as Therefore, since the laminated film of the present invention and the barrier laminated film using the same have a layer made of a carbon-neutral material, the laminated film produced from the raw material obtained from conventional fossil fuels and the barrier laminated film using the same have barrier properties. Compared to laminated films, the amount of fossil fuels used can be greatly reduced, and the environmental load can be reduced.
バイオマス由来のエチレングリコールは、サトウキビ、トウモロコシ等のバイオマスを原料として製造されたエタノール(バイオマスエタノール)を原料としたものである。例えば、バイオマスエタノールを、従来公知の方法により、エチレンオキサイドを経由してエチレングリコールを生成する方法等により、バイオマス由来のエチレングリコールを得ることができる。また、市販のバイオマスエチレングリコールを使用してもよく、例えば、インディアグライコール社から市販されているバイオマスエチレングリコールを好適に使用することができる。 Biomass-derived ethylene glycol is produced from biomass such as sugar cane and corn (biomass ethanol) as a raw material. For example, biomass-derived ethylene glycol can be obtained by a method in which biomass ethanol is converted into ethylene glycol via ethylene oxide by a conventionally known method. Also, commercially available biomass ethylene glycol may be used, and for example, biomass ethylene glycol commercially available from India Glycol can be preferably used.
ポリエステルのジカルボン酸単位は、化石燃料由来のジカルボン酸を使用する。ジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、およびそれらの誘導体を使用することができる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸及びイソフタル酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル、具体的には、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等が挙げられる。これらの中でも、テレフタル酸が好ましく、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、ジメチルテレフタレートが好ましい。 The dicarboxylic acid units of the polyester use dicarboxylic acids derived from fossil fuels. As dicarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, and derivatives thereof can be used. Examples of aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid and isophthalic acid. Examples of derivatives of aromatic dicarboxylic acids include lower alkyl esters of aromatic dicarboxylic acids, specifically methyl esters, ethyl esters, propyl esters and butyl esters. Ester etc. are mentioned. Among these, terephthalic acid is preferred, and dimethyl terephthalate is preferred as the aromatic dicarboxylic acid derivative.
バイオマス由来のポリエステルフィルムを形成する樹脂組成物中に5~45質量%の割合で含まれてもよいポリエステルは、化石燃料由来のポリエステル、化石燃料由来のポリエステル製品のリサイクルポリエステル、バイオマス由来のポリエステル製品のリサイクルポリエステルである。 The polyester that may be contained at a rate of 5 to 45% by mass in the resin composition that forms the biomass-derived polyester film is a fossil fuel-derived polyester, a recycled polyester of a fossil fuel-derived polyester product, or a biomass-derived polyester product. of recycled polyester.
上記のようにして得られるポリエステルを含む樹脂組成物は、放射性炭素(14C)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量が、ポリエステル中の全炭素に対して10~19%含まれることが好ましい。大気中の二酸化炭素には、14Cが一定割合(105.5pMC)で含まれているため、大気中の二酸化炭素を取り入れて成長する植物、例えばトウモロコシ中の14C含有量も105.5pMC程度であることが知られている。また、化石燃料中には14Cが殆ど含まれていないことも知られている。したがって、ポリエステル中の全炭素原子中に含まれる14Cの割合を測定することにより、バイオマス由来の炭素の割合を算出することができる。The resin composition containing the polyester obtained as described above preferably contains 10 to 19% of biomass-derived carbon based on radiocarbon ( 14 C) measurement with respect to the total carbon in the polyester. Since carbon dioxide in the atmosphere contains 14 C at a certain rate (105.5 pMC), the 14 C content in plants that grow by taking in carbon dioxide in the atmosphere, such as corn, is also about 105.5 pMC. is known to be It is also known that fossil fuels contain almost no 14 C. Therefore, the ratio of biomass-derived carbon can be calculated by measuring the ratio of 14 C contained in the total carbon atoms in the polyester.
本発明においては、ポリエステル中の14Cの含有量をP14Cとした場合の、バイオマス由来の炭素の含有量Pbioを、以下のように定義する。
Pbio(%)=P14C/105.5×100
ポリエチレンテレフタレートを例にとると、ポリエチレンテレフタレートは、2炭素原子を含むエチレングリコールと8炭素原子を含むテレフタル酸とがモル比1:1で重合したものであるため、エチレングリコールとしてバイオマス由来のもののみを使用した場合、ポリエステル中のバイオマス由来の炭素の含有量Pbioは20%となる。本発明においては、樹脂組成物中の全炭素に対して、放射性炭素(14C)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量が、10~19%であることが好ましい。樹脂組成物中のバイオマス由来の炭素含有量が10%未満であると、カーボンオフセット材料としての効果が乏しくなる。一方、上記したように、樹脂組成物中のバイオマス由来の炭素含有量は20%に近いほど好ましいが、フィルムの製造工程上の問題や物性面から、樹脂中には上記したようなリサイクルポリエステルや添加剤を含む方が好ましいため、実際の上限は18%となる。In the present invention, the biomass-derived carbon content Pbio is defined as follows, where P 14 C is the content of 14 C in the polyester.
Pbio (%) = P14C /105.5 x 100
Taking polyethylene terephthalate as an example, polyethylene terephthalate is obtained by polymerizing ethylene glycol containing 2 carbon atoms and terephthalic acid containing 8 carbon atoms at a molar ratio of 1:1, so only ethylene glycol derived from biomass is used. is used, the biomass-derived carbon content Pbio in the polyester is 20%. In the present invention, the content of biomass-derived carbon measured by radioactive carbon ( 14 C) is preferably 10 to 19% of the total carbon in the resin composition. If the biomass-derived carbon content in the resin composition is less than 10%, the effect as a carbon offset material is poor. On the other hand, as described above, the biomass-derived carbon content in the resin composition is preferably as close to 20% as possible. Since it is preferable to include additives, the practical upper limit is 18%.
(リサイクルポリエチレンテレフタレート)
本発明の樹脂基材として、メカニカルリサイクルによりリサイクルされたポリエチレンテレフタレート(以下、ポリエチレンテレフタレートをPETとも記す)を含むものを使用できる。
具体的には、樹脂基材は、PETボトルをメカニカルリサイクルによりリサイクルしたPETを含み、このPETは、ジオール成分がエチレングリコールであり、ジカルボン酸成分がテレフタル酸およびイソフタル酸を含む。(recycled polyethylene terephthalate)
As the resin base material of the present invention, one containing polyethylene terephthalate recycled by mechanical recycling (hereinafter, polyethylene terephthalate is also referred to as PET) can be used.
Specifically, the resin base material contains PET obtained by mechanically recycling PET bottles, and this PET contains ethylene glycol as a diol component and terephthalic acid and isophthalic acid as a dicarboxylic acid component.
ここで、メカニカルリサイクルとは、一般に、回収されたPETボトル等のポリエチレンテレフタレート樹脂製品を粉砕、アルカリ洗浄してPET樹脂製品の表面の汚れ、異物を除去した後、高温・減圧下で一定時間乾燥してPET樹脂の内部に留まっている汚染物質を拡散させ除染を行い、PET樹脂からなる樹脂製品の汚れを取り除き、再びPET樹脂に戻す方法である。 Here, mechanical recycling generally refers to the process of pulverizing collected PET bottles and other polyethylene terephthalate resin products, washing with alkali to remove dirt and foreign matter from the surface of the PET resin products, and then drying for a certain period of time under high temperature and reduced pressure. In this method, the contaminants remaining inside the PET resin are diffused and decontaminated, the dirt on the resin product made of the PET resin is removed, and the resin product is returned to the PET resin.
以下、本明細書においては、PETボトルをリサイクルしたポリエチレンテレフタレートを「リサイクルポリエチレンテレフタレート(以下、リサイクルPETとも記す)」といい、リサイクルされていないポリエチレンテレフタレートを「ヴァージンポリエチレンテレフタレート(以下、ヴァージンPETとも記す)」というものとする。 Hereinafter, in this specification, polyethylene terephthalate obtained by recycling PET bottles is referred to as "recycled polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as recycled PET)", and polyethylene terephthalate that is not recycled is referred to as "virgin polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as virgin PET). )”.
樹脂基材に含まれるPETのうち、イソフタル酸成分の含有量は、PETを構成する全ジカルボン酸成分中に、0.5モル%以上5モル%以下であることが好ましく、1.0モル%以上2.5モル%以下であることがより好ましい。
イソフタル酸成分の含有量が0.5モル%未満であると柔軟性が向上しない場合があり、一方、5モル%を超えるとPETの融点が下がり耐熱性が不十分となる場合がある。Among the PET contained in the resin base material, the content of the isophthalic acid component is preferably 0.5 mol % or more and 5 mol % or less, and 1.0 mol %, of the total dicarboxylic acid components constituting the PET. It is more preferable that the content is at least 2.5 mol % or less.
If the content of the isophthalic acid component is less than 0.5 mol %, the flexibility may not be improved.
なお、PETは、通常の化石燃料由来のPETの他、バイオマスPETであっても良い。「バイオマスPET」とは、ジオール成分としてバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸成分として化石燃料由来のジカルボン酸を含むものである。このバイオマスPETは、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール成分とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸成分とするPETのみで形成されていてもよいし、バイオマス由来のエチレングリコールおよび化石燃料由来のジオールをジオール成分とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸成分とするPETで形成されていてもよい。 PET may be biomass PET in addition to PET derived from ordinary fossil fuels. “Biomass PET” contains biomass-derived ethylene glycol as a diol component and a fossil fuel-derived dicarboxylic acid as a dicarboxylic acid component. This biomass PET may be formed only of PET having biomass-derived ethylene glycol as a diol component and fossil fuel-derived dicarboxylic acid as a dicarboxylic acid component, or may be formed from biomass-derived ethylene glycol and fossil fuel-derived diol. It may be formed of PET having a diol component and a fossil fuel-derived dicarboxylic acid as a dicarboxylic acid component.
PETボトルに用いられるPETは、上記したジオール成分とジカルボン酸成分とを重縮合させる従来公知の方法により得ることができる。 PET used for PET bottles can be obtained by a conventionally known method of polycondensing the above diol component and dicarboxylic acid component.
具体的には、上記のジオール成分とジカルボン酸成分とのエステル化反応および/またはエステル交換反応を行った後、減圧下での重縮合反応を行うといった溶融重合の一般的な方法、または有機溶媒を用いた公知の溶液加熱脱水縮合方法などによって製造することができる。 Specifically, a general method of melt polymerization such as performing an esterification reaction and/or a transesterification reaction between the diol component and the dicarboxylic acid component and then performing a polycondensation reaction under reduced pressure, or an organic solvent can be produced by a known solution heating dehydration condensation method using
上記PETを製造する際に用いるジオール成分の使用量は、ジカルボン酸またはその誘導体100モルに対し、実質的に等モルであるが、一般には、エステル化および/またはエステル交換反応および/または縮重合反応中の留出があることから、0.1モル%以上20モル%以下過剰に用いられる。
また、重縮合反応は、重合触媒の存在下で行うことが好ましい。重合触媒の添加時期は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、原料仕込み時に添加しておいてもよく、減圧開始時に添加してもよい。The amount of the diol component used in the production of the above PET is substantially equimolar to 100 mol of the dicarboxylic acid or its derivative, but in general, esterification and/or transesterification and/or polycondensation Since there is distillation during the reaction, it is used in excess of 0.1 mol % or more and 20 mol % or less.
Moreover, the polycondensation reaction is preferably carried out in the presence of a polymerization catalyst. The timing of adding the polymerization catalyst is not particularly limited as long as it is before the polycondensation reaction, and it may be added at the time of charging the raw materials or at the start of depressurization.
PETボトルをリサイクルしたPETは、上記のようにして重合して固化させた後、さらに重合度を高めたり、環状三量体などのオリゴマーを除去したりするため、必要に応じて固相重合を行ってもよい。
具体的には、固相重合は、PETをチップ化して乾燥させた後、100℃以上180℃以下の温度で1時間から8時間程度加熱してPETを予備結晶化させ、続いて、190℃以上230℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気下または減圧下において1時間~数十時間加熱することにより行われる。After the PET from recycled PET bottles is polymerized and solidified as described above, solid state polymerization is performed as necessary to further increase the degree of polymerization and remove oligomers such as cyclic trimers. you can go
Specifically, in the solid state polymerization, PET is chipped and dried, and then heated at a temperature of 100° C. or higher and 180° C. or lower for about 1 to 8 hours to pre-crystallize the PET, followed by 190° C. It is carried out by heating at a temperature of 230° C. or less in an inert gas atmosphere or under reduced pressure for 1 hour to several tens of hours.
リサイクルPETに含まれるPETの極限粘度は、0.58dl/g以上0.80dl/g以下であることが好ましい。極限粘度が0.58dl/g未満の場合は、樹脂基材としてPETフィルムに要求される機械特性が不足する可能性がある。他方、極限粘度が0.80dl/gを超えると、フィルム製膜工程における生産性が損なわれる場合がある。なお、極限粘度は、オルトクロロフェノール溶液で、35℃において測定される。 The intrinsic viscosity of PET contained in recycled PET is preferably 0.58 dl/g or more and 0.80 dl/g or less. If the intrinsic viscosity is less than 0.58 dl/g, the mechanical properties required for the PET film as the resin base material may be insufficient. On the other hand, when the intrinsic viscosity exceeds 0.80 dl/g, the productivity in the film forming process may be impaired. In addition, the intrinsic viscosity is measured at 35° C. with an orthochlorophenol solution.
リサイクルPETは、リサイクルPETを50重量%以上95重量%以下の割合で含むことが好ましく、リサイクルPETの他、ヴァージンPETを含んでいてもよい。
ヴァージンPETとしては、上記したようなジオール成分がエチレングリコールであり、ジカルボン酸成分がテレフタル酸およびイソフタル酸を含むPETであってもよく、また、ジカルボン酸成分がイソフタル酸を含まないPETであってもよい。また、樹脂基材層は、PET以外のポリエステルを含んでいてもよい。例えば、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸およびイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸以外にも、脂肪族ジカルボン酸等が含まれていてもよい。Recycled PET preferably contains recycled PET at a ratio of 50% by weight or more and 95% by weight or less, and may contain virgin PET in addition to recycled PET.
The virgin PET may be PET containing ethylene glycol as the diol component and terephthalic acid and isophthalic acid as the dicarboxylic acid component, or PET containing no isophthalic acid as the dicarboxylic acid component. good too. Moreover, the resin base material layer may contain polyester other than PET. For example, the dicarboxylic acid component may include aliphatic dicarboxylic acid and the like in addition to aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid.
脂肪族ジカルボン酸としては、具体的には、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸ならびにシクロヘキサンジカルボン酸などの、通常炭素数が2以上40以下の鎖状または脂環式ジカルボン酸が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸の誘導体としては、上記脂肪族ジカルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステルおよびブチルエステルなどの低級アルキルエステル、無水コハク酸などの上記脂肪族ジカルボン酸の環状酸無水物が挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、コハク酸、ダイマー酸またはこれらの混合物が好ましく、コハク酸を主成分とするものが特に好ましい。脂肪族ジカルボン酸の誘導体としては、アジピン酸およびコハク酸のメチルエステル、またはこれらの混合物がより好ましい。 Specific examples of aliphatic dicarboxylic acids include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, and cyclohexanedicarboxylic acid, which usually have 2 to 40 carbon atoms. cyclic or alicyclic dicarboxylic acids. Derivatives of aliphatic dicarboxylic acids include lower alkyl esters such as methyl esters, ethyl esters, propyl esters and butyl esters of the above aliphatic dicarboxylic acids, and cyclic acid anhydrides of the above aliphatic dicarboxylic acids such as succinic anhydride. . Among these, as the aliphatic dicarboxylic acid, adipic acid, succinic acid, dimer acid, or a mixture thereof is preferable, and those containing succinic acid as a main component are particularly preferable. More preferred derivatives of aliphatic dicarboxylic acids are methyl esters of adipic acid and succinic acid, or mixtures thereof.
このようなPETから構成される樹脂基材は、単層であってもよく、多層であってもよい。
図1cに示すように、樹脂基材に上記したようなリサイクルPETを用いる場合は、第1層1a、第2層1b、および第3層1cの3層を備えた樹脂基材としてもよい。
この場合、第2層1bをリサイクルPETのみから構成される層またはリサイクルPETとヴァージンPETとの混合層とし、第1層1aおよび第3層1cは、ヴァージンPETのみから構成される層とすることが好ましい。A resin base material composed of such PET may be a single layer or a multilayer.
As shown in FIG. 1c, when recycled PET as described above is used for the resin base material, the resin base material may have three layers of a first layer 1a, a second layer 1b, and a
In this case, the second layer 1b is a layer composed only of recycled PET or a mixed layer of recycled PET and virgin PET, and the first layer 1a and the
このように、第1層1aおよび第3層1cにヴァージンPETのみを用いることにより、リサイクルPETが樹脂基材層の表面または裏面から表出することを防止することができる。このため、積層体の衛生性を確保することができる。
また、樹脂基材層は、図1cに示す第1層1aを設けることなく、第2層1bおよび第3層1cの2層を備えた樹脂基材層としてもよい。さらに、樹脂基材層は、図1cに示す第3層1cを設けることなく、第1層1aおよび第2層1bの2層を備えた樹脂基材層としてもよい。これらの場合においても、第2層1bをリサイクルPETのみから構成される層またはリサイクルPETとヴァージンPETとの混合層とし、第1層1aおよび第3層1cは、ヴァージンPETのみから構成される層とすることが好ましい。Thus, by using only virgin PET for the first layer 1a and the
Alternatively, the resin base layer may be a resin base layer having two layers, the second layer 1b and the
リサイクルPETとヴァージンPETとを混合して一つの層を成形する場合には、別々に成形機に供給する方法、ドライブレンド等で混合した後に供給する方法などがある。中でも、操作が簡便であるという観点から、ドライブレンドで混合する方法が好ましい。 When recycled PET and virgin PET are mixed and molded into one layer, there are a method of feeding them separately to a molding machine, a method of feeding them after mixing by dry blending, and the like. Among them, the method of mixing by dry blending is preferable from the viewpoint of simple operation.
樹脂基材を構成するPETは、その製造工程において、またはその製造後に、その特性が損なわれない範囲において各種の添加剤を含有することができる。添加剤として、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、糸摩擦低減剤、離型剤、抗酸化剤、イオン交換剤、着色顔料などが挙げられる。添加剤は、PETを含む樹脂組成物全体中に、5質量%以上50質量%以下、好ましくは5質量%以上20質量%以下の範囲で含有されることが好ましい。 PET constituting the resin base material can contain various additives in the production process or after the production, as long as the properties are not impaired. Additives such as plasticizers, UV stabilizers, color inhibitors, matting agents, deodorants, flame retardants, weathering agents, antistatic agents, thread friction reducing agents, release agents, antioxidants, ions exchange agents, color pigments, and the like. The additive is contained in the total resin composition containing PET in an amount of 5% by mass or more and 50% by mass or less, preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
樹脂基材は、上記したPETを用いて、例えば、Tダイ法によってフィルム化することにより形成することができる。具体的には、上記したPETを乾燥させた後、PETの融点以上の温度(Tm)~Tm+70℃の温度に加熱された溶融押出機に供給して、樹脂組成物を溶融し、例えばTダイなどのダイよりシート状に押出し、押出されたシート状物を回転している冷却ドラムなどで急冷固化することによりフィルムを成形することができる。溶融押出機としては、一軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機等を目的に応じて使用することができる。 The resin substrate can be formed by forming a film from the PET described above, for example, by a T-die method. Specifically, after drying the above PET, it is supplied to a melt extruder heated to a temperature (Tm) above the melting point of PET to Tm + 70 ° C. to melt the resin composition, for example, a T die A film can be formed by extruding a sheet from a die such as the above, and rapidly cooling and solidifying the extruded sheet with a rotating cooling drum or the like. As the melt extruder, a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a vent extruder, a tandem extruder, or the like can be used depending on the purpose.
上記のようにして得られたフィルムは2軸延伸されていることが好ましい。2軸延伸は従来公知の方法で行うことができる。例えば、上記のようにして冷却ドラム上に押し出されたフィルムを、続いて、ロール加熱、赤外線加熱などで加熱し、縦方向に延伸して縦延伸フィルムとする。この延伸は2個以上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。縦延伸は、通常、50℃以上100℃以下の温度範囲で行われる。また、縦延伸の倍率は、フィルム用途の要求特性にもよるが、2.5倍以上4.2倍以下とするのが好ましい。延伸倍率が2.5倍未満の場合は、PETフィルムの厚み斑が大きくなり良好なフィルムを得ることが難しい。 The film obtained as described above is preferably biaxially stretched. Biaxial stretching can be performed by a conventionally known method. For example, the film extruded onto the cooling drum as described above is subsequently heated by roll heating, infrared heating, or the like, and stretched in the longitudinal direction to obtain a longitudinally stretched film. This stretching is preferably carried out using a difference in circumferential speed between two or more rolls. Longitudinal stretching is usually performed in a temperature range of 50°C or higher and 100°C or lower. Further, the longitudinal stretching ratio is preferably 2.5 times or more and 4.2 times or less, although it depends on the properties required for the film application. If the draw ratio is less than 2.5 times, the thickness unevenness of the PET film becomes large, making it difficult to obtain a good film.
縦延伸されたフィルムは、続いて横延伸、熱固定、熱弛緩の各処理工程を順次施して2軸延伸フィルムとなる。横延伸は、通常、50℃以上100℃以下の温度範囲で行われる。横延伸の倍率は、この用途の要求特性にもよるが、2.5倍以上5.0倍以下が好ましい。2.5倍未満の場合はフィルムの厚み斑が大きくなり良好なフィルムが得られにくく、5.0倍を超える場合は製膜中に破断が発生しやすくなる。 The longitudinally stretched film is then successively subjected to transverse stretching, heat setting, and heat relaxation steps to obtain a biaxially stretched film. Lateral stretching is usually performed in a temperature range of 50°C or higher and 100°C or lower. The lateral stretching ratio is preferably 2.5 times or more and 5.0 times or less, although it depends on the properties required for the application. If it is less than 2.5 times, the thickness of the film becomes uneven, making it difficult to obtain a good film.
横延伸のあと、続いて熱固定処理を行うが、好ましい熱固定の温度範囲は、PETのTg+70~Tm-10℃である。また、熱固定時間は1秒以上60秒以下が好ましい。さらに熱収縮率の低滅が必要な用途については、必要に応じて熱弛緩処理を行ってもよい。 After the transverse stretching, heat setting treatment is carried out, and the preferable temperature range for heat setting is Tg+70 to Tm−10° C. of PET. Moreover, the heat setting time is preferably 1 second or more and 60 seconds or less. Furthermore, for applications that require a reduction in heat shrinkage, heat relaxation treatment may be performed as necessary.
上記のようにして得られるPETフィルムの厚さは、その用途に応じて任意であるが、通常、5μm以上100μm以下程度であり、好ましくは5μm以上25μm以下である。また、PETフィルムの破断強度は、MD方向で5kg/mm2以上40kg/mm2以下、TD方向で5kg/mm2以上35kg/mm2以下であり、また、破断伸度は、MD方向で50%以上350%以下、TD方向で50%以上300%以下である。また、150℃の温度環境下に30分放置した時の収縮率は、0.1%以上5%以下である。The thickness of the PET film obtained as described above is arbitrary according to its use, but is usually about 5 μm to 100 μm, preferably 5 μm to 25 μm. The breaking strength of the PET film is 5 kg/mm 2 or more and 40 kg/mm 2 or less in the MD direction, and 5 kg/mm 2 or more and 35 kg/mm 2 or less in the TD direction. % or more and 350% or less, and 50% or more and 300% or less in the TD direction. Moreover, the shrinkage rate when left in a temperature environment of 150° C. for 30 minutes is 0.1% or more and 5% or less.
なお、ヴァージンPETは、化石燃料ポリエチレンテレフタレート(以下化石燃料PETとも記す)であってもよく、バイオマスPETであってもよい。ここで、「化石燃料PET」とは、化石燃料由来のジオールをジオール成分とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸成分とするものである。また、リサイクルPETは、化石燃料PETを用いて形成されたPET樹脂製品をリサイクルして得られるものであってもよく、バイオマスPETを用いて形成されたPET樹脂製品をリサイクルして得られるものであってもよい。 Virgin PET may be fossil fuel polyethylene terephthalate (hereinafter also referred to as fossil fuel PET) or biomass PET. Here, the term "fossil fuel PET" means that a fossil fuel-derived diol is used as a diol component, and a fossil fuel-derived dicarboxylic acid is used as a dicarboxylic acid component. Recycled PET may be obtained by recycling PET resin products formed using fossil fuel PET, or obtained by recycling PET resin products formed using biomass PET. There may be.
(高スティフネスポリエステルフィルム)
高スティフネスポリエステルフィルムとは、流れ方向(MD)及び垂直方向(TD)において0.0017N/15mm以上のループスティフネスを有し、且つ51質量%以上のポリエステルを含む延伸プラスチックフィルムである。
ループスティフネスとは、フィルムのこしの強さを表すパラメータである。以下、フィルムのループスティフネスの測定方法を説明する。(high stiffness polyester film)
A high-stiffness polyester film is an oriented plastic film having a loop stiffness of 0.0017 N/15 mm or more in the machine direction (MD) and the vertical direction (TD) and containing 51% by weight or more of polyester.
Loop stiffness is a parameter representing the stiffness of a film. A method for measuring the loop stiffness of a film will be described below.
まず、フィルムを、長辺及び短辺を有する短冊に切断して試験片を作製する。続いて、短冊の試験片を、長片がループを描くように湾曲させて所定の直径の円形ループを作成した状態で、長辺方向における短冊の両端の短辺を固定する。その後、円形ループを外側から所定の距離にわたって押し込む。そして、押し込みに要する荷重をループスティフネスとして記録する。 First, the film is cut into strips having long sides and short sides to prepare test pieces. Subsequently, the strip test piece is bent so that the long strip draws a loop to form a circular loop with a predetermined diameter, and the short sides at both ends of the strip in the long side direction are fixed. The circular loop is then pushed in from the outside for a given distance. Then, the load required for pushing is recorded as the loop stiffness.
本実施の形態においては、短冊の短辺の長さを15mmとし、長辺の長さを150mmとした。また、円形ループの直径を60mmとし、円形ループの押し込み距離を40mmとした。上記の「0.0017N/15mm」というループスティフネスは、短辺の長さが15mmの短冊の試験片の円形ループを40mm押し込むことに要する荷重が0.0017Nであることを意味している。 In this embodiment, the length of the short side of the strip is set to 15 mm, and the length of the long side is set to 150 mm. Also, the diameter of the circular loop was set to 60 mm, and the pushing distance of the circular loop was set to 40 mm. The loop stiffness of "0.0017 N/15 mm" means that a load of 0.0017 N is required to push a circular loop of a strip test piece with a short side length of 15 mm into 40 mm.
流れ方向におけるループスティフネスを測定する場合、フィルムの流れ方向が短冊の長辺方向に一致するよう、試験片を作製する。垂直方向におけるループスティフネスを測定する場合、フィルムの垂直方向が短冊の長辺方向に一致するよう、試験片を作製する。ループスティフネスの測定器としては、例えば、東洋精機社製のLOOP STIFFNESS TESTERを用いることができる。 When measuring the loop stiffness in the machine direction, a test piece is prepared so that the machine direction of the film coincides with the long side direction of the strip. When measuring the loop stiffness in the vertical direction, the test piece is prepared so that the vertical direction of the film coincides with the long side direction of the strip. As a loop stiffness measuring device, for example, LOOP STIFFNESS TESTER manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. can be used.
高スティフネスポリエステルフィルムの好ましい機械特性について更に説明する。
高スティフネスポリエステルフィルムの突き刺し強度は、好ましくは9.5N以上であり、より好ましくは10.0N以上である。Preferred mechanical properties of the high stiffness polyester film are further described.
The puncture strength of the high-stiffness polyester film is preferably 9.5N or more, more preferably 10.0N or more.
流れ方向における高スティフネスポリエステルフィルムの引張強度は、好ましくは250MPa以上であり、より好ましくは280MPa以上である。垂直方向における高スティフネスポリエステルフィルムの引張強度は、好ましくは250MPa以上であり、より好ましくは280MPa以上である。 The tensile strength of the high stiffness polyester film in the machine direction is preferably 250 MPa or higher, more preferably 280 MPa or higher. The tensile strength of the high stiffness polyester film in the vertical direction is preferably 250 MPa or more, more preferably 280 MPa or more.
流れ方向における高スティフネスポリエステルフィルムの引張伸度は、好ましくは130%以下であり、より好ましくは120%以下である。垂直方向における高スティフネスポリエステルフィルムの引張伸度は、好ましくは120%以下であり、より好ましくは110%以下である。 The tensile elongation of the high stiffness polyester film in the machine direction is preferably 130% or less, more preferably 120% or less. The tensile elongation of the high stiffness polyester film in the vertical direction is preferably 120% or less, more preferably 110% or less.
さらに、少なくとも1つの方向において、高スティフネスポリエステルフィルムの引張強度を引張伸度で割った値が2.0MPa/%以上であることが好ましい。
例えば、垂直方向(TD)における高スティフネスフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は、好ましくは2.0MPa/%以上であり、より好ましくは2.2MPa/%以上である。そして、流れ方向(MD)における高スティフネスフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は、好ましくは1.8MPa/%以上であり、より好ましくは2.0MPa/%以上である。Furthermore, in at least one direction, the value obtained by dividing the tensile strength of the high-stiffness polyester film by the tensile elongation is preferably 2.0 MPa/% or more.
For example, the value obtained by dividing the tensile strength of the high stiffness film in the vertical direction (TD) by the tensile elongation is preferably 2.0 MPa/% or more, more preferably 2.2 MPa/% or more. The value obtained by dividing the tensile strength of the high stiffness film in the machine direction (MD) by the tensile elongation is preferably 1.8 MPa/% or more, more preferably 2.0 MPa/% or more.
引張強度及び引張伸度は、JIS K7127に準拠して測定され得る。測定器としては、オリエンテック社製の引張試験機 STA-1150を用いることができる。試験片としては、フィルムを幅15mm、長さ150mmの矩形状のフィルムに切り出したものを用いることができる。試験片を保持する一対のチャックの間の、測定開始時の間隔は100mmであり、引張速度は300mm/分である。試験の際の環境温度は25℃である。 Tensile strength and tensile elongation can be measured according to JIS K7127. As a measuring instrument, a tensile tester STA-1150 manufactured by Orientec Co., Ltd. can be used. A rectangular film having a width of 15 mm and a length of 150 mm cut out from the film can be used as the test piece. The distance between the pair of chucks holding the specimen at the start of the measurement is 100 mm, and the pulling speed is 300 mm/min. The environmental temperature during the test is 25°C.
流れ方向における高スティフネスポリエステルフィルムの熱収縮率は、0.7%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましい。そして、垂直方向における高スティフネスポリエステルフィルムの熱収縮率は、0.7%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましい。熱収縮率を測定する際の加熱温度は100℃であり、加熱時間は40分である。 The heat shrinkage of the high-stiffness polyester film in the machine direction is preferably 0.7% or less, more preferably 0.5% or less. The heat shrinkage of the high-stiffness polyester film in the vertical direction is preferably 0.7% or less, more preferably 0.5% or less. The heating temperature for measuring the thermal shrinkage is 100° C., and the heating time is 40 minutes.
流れ方向における高スティフネスポリエステルフィルムのヤング率は、好ましくは4.0GPa以上であり、より好ましくは4.5MPa以上である。そして、垂直方向における高スティフネスポリエステルフィルムのヤング率は、好ましくは4.0GPa以上であり、より好ましくは4.5GPa以上である。 The Young's modulus of the high stiffness polyester film in the machine direction is preferably 4.0 GPa or more, more preferably 4.5 MPa or more. The Young's modulus of the high stiffness polyester film in the vertical direction is preferably 4.0 GPa or more, more preferably 4.5 GPa or more.
高スティフネスポリエステルフィルムの製造工程においては、例えば、まず、ポリエステルを溶融及び成形することによって得られたポリエステルフィルムを、流れ方向及び垂直方向において、それぞれ90℃~145℃で3倍~4.5倍に延伸する第1延伸工程を実施する。 In the process of producing a high-stiffness polyester film, for example, first, the polyester film obtained by melting and molding the polyester is stretched 3 to 4.5 times at 90 ° C. to 145 ° C. in the machine direction and the vertical direction, respectively. A first stretching step of stretching to is carried out.
続いて、ポリエステルフィルムを、流れ方向及び垂直方向において、それぞれ100℃~145℃で1.1倍~3.0倍に延伸する第2延伸工程を実施する。 Subsequently, the polyester film is stretched 1.1 times to 3.0 times at 100° C. to 145° C. in the machine direction and the vertical direction, respectively.
その後、190℃~220℃の温度で熱固定を行う。続いて、流れ方向及び垂直方向において、100℃~190℃の温度で、ポリエステルフィルムの幅を0.2%~2.5%程度縮める為の弛緩処理を実施する。 Thereafter, heat setting is performed at a temperature of 190°C to 220°C. Subsequently, a relaxation treatment is performed at a temperature of 100° C. to 190° C. in the machine direction and the vertical direction to reduce the width of the polyester film by about 0.2% to 2.5%.
これらの工程において、延伸倍率、延伸温度、熱固定温度、弛緩処理率を調整することにより、上述の機械特性を備える高スティフネスポリエステルフィルムを得ることができる
高スティフネスポリエステルフィルムに用いられるポリエステルの種類としては、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。In these steps, by adjusting the draw ratio, draw temperature, heat setting temperature, and relaxation treatment rate, a high-stiffness polyester film having the above mechanical properties can be obtained. Types of polyester used for high-stiffness polyester films is preferably polyethylene terephthalate.
上記のような本発明のプラスチック基材としてのプラスチックフィルムの厚さは、特に制限を受けるものではなく、後述するローラー式連続蒸着膜成膜装置により蒸着膜を成膜する際の前処理や成膜処理することができるものであればよく、可撓性及び形態保持性の観点から、6~400μm、好ましくは、9~200μmの範囲が望ましい。但し、高スティフネスポリエステルフィルムの場合には、厚さは、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは7μm以上であり、さらに、好ましくは25μm以下であり、より好ましくは20μm以下である。プラスチックフィルムの厚さが前記範囲内にあると、曲げやすい上に搬送中に破けることもなく、密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルムの製造に用いられる連続蒸着膜成膜装置で取り扱いやすい。
特にプラスチック基材に高スティフネスポリエステルフィルムを用いた場合には、積層フィルムの厚さと重量を小さくした上で同等以上の剛性、引張強度、突き刺し強度を有する積層フィルムを得ることができる。The thickness of the plastic film as the plastic substrate of the present invention as described above is not subject to any particular limitation. Any material can be used as long as it can be treated as a film, and from the viewpoint of flexibility and shape retention, the range of 6 to 400 μm, preferably 9 to 200 μm is desirable. However, in the case of a high-stiffness polyester film, the thickness is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, further preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less. When the thickness of the plastic film is within the above range, it is easy to bend, does not break during transportation, and has a barrier property with improved adhesion. Easy to handle with vapor deposition film deposition equipment.
In particular, when a high-stiffness polyester film is used as the plastic substrate, it is possible to reduce the thickness and weight of the laminated film and obtain a laminated film having rigidity, tensile strength, and puncture strength equal to or higher than those of the laminated film.
次に、酸化アルミニウム蒸着膜について説明する。本発明においては、酸化アルミニウム蒸着膜の成膜は、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との密着性等を向上させるために、プラスチック基材のフィルムの表面に、以下で説明するプラズマ前処理装置を用いた特殊酸素プラズマ前処理を行うことが好ましい。特殊酸素プラズマ前処理は、本発明において各種樹脂のフィルム又はシートと酸化アルミニウム蒸着膜との密着性等を従来法より強化、改善するための前処理であって、次のような蒸着膜成膜装置において実施されるものである。 Next, an aluminum oxide deposited film will be described. In the present invention, the aluminum oxide vapor deposition film is formed on the surface of the film of the plastic substrate in order to improve the adhesion between the plastic substrate and the aluminum oxide vapor deposition film. It is preferable to carry out a special oxygen plasma pretreatment using The special oxygen plasma pretreatment in the present invention is a pretreatment for strengthening and improving the adhesion, etc. between various resin films or sheets and aluminum oxide vapor deposition films compared to conventional methods. It is implemented in an apparatus.
本発明の密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルムの製造に好適に用いられるローラー式連続蒸着膜成膜装置10は、図2に示すように、減圧チャンバ12内に隔壁35a~35cが形成されている。該隔壁35a~35cにより、基材搬送室12A、プラズマ前処理室12B、成膜室12Cが形成され、特に、隔壁と隔壁35a~35cで囲まれた空間としてプラズマ前処理室12B及び成膜室12Cが形成され、各室は、必要に応じて、さらに内部に排気室が形成される。
(特殊酸素プラズマ前処理)A roller-type continuous vapor deposition
(special oxygen plasma pretreatment)
プラズマ前処理室12B内には、前処理が行われるプラスチック基材Sを搬送し、かつプラズマ処理を可能にするプラズマ前処理ローラー20の一部が基材搬送室12Aに露出するように設けられており、プラスチック基材Sは巻き取られながらプラズマ前処理室12Bに移動するようになっている。
In the plasma pretreatment chamber 12B, a part of a
プラズマ前処理室12B及び成膜室12Cは、基材搬送室12Aと接して設けられており、プラスチック基材Sを大気に触れさせないままに移動可能である。また、前処理室12Bと基材搬送室12Aの間は、矩形の穴により接続されており、その矩形の穴を通じてプラズマ前処理ローラー20の一部が基材搬送室12A側に飛び出しており、該搬送室の壁と該前処理ローラー20の間に隙間が開いており、その隙間を通じて基材Sが基材搬送室12Aから成膜室12Cへ移動可能である。基材搬送室12Aと成膜室12Cとの間も同様の構造となっており、プラスチック基材Sを大気に触れさせずに移動可能である。
The plasma pretreatment chamber 12B and the
基材搬送室12Aは、成膜ローラー23により再度基材搬送室12Aに移動させられた、片面に蒸着膜が成膜されたプラスチック基材Sをロール状に巻き取るため、巻取り手段としての巻き取りローラーが設けられ、蒸着膜を成膜されたプラスチック基材Sを巻き取り可能とするようになっている。
The base
本発明の密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルムを製造する際、前記プラズマ前処理室12Bは、プラズマが生成する空間を他の領域と区分し、対向空間を効率よく真空排気できるように構成されることで、プラズマガス濃度の制御が容易となり、生産性が向上する。その減圧して形成する前処理圧力は、0.1Pa~100Pa程度に設定、維持することができ、特に、本発明の酸化アルミニウム蒸着膜の好ましい遷移領域の変成率とするため特殊酸素プラズマ前処理の処理圧力としては、1~20Paが好ましい。 When manufacturing a laminated film having an aluminum oxide deposited film having a barrier property with improved adhesion according to the present invention, the plasma pretreatment chamber 12B separates the space in which plasma is generated from other regions, and separates the opposing space from the other regions. Efficient evacuation facilitates control of the plasma gas concentration and improves productivity. The pretreatment pressure formed by reducing the pressure can be set and maintained at about 0.1 Pa to 100 Pa. In particular, the special oxygen plasma pretreatment is used to achieve a preferred transformation rate in the transition region of the aluminum oxide vapor deposition film of the present invention. The processing pressure of 1 to 20 Pa is preferable.
プラスチック基材Sの搬送速度は、特に限定されないが、生産効率の観点から、少なくとも200~1000m/minにすることができ、特に、本発明の酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率とするため特殊酸素プラズマ前処理の搬送速度としては、300~800m/minが好ましい。 The transport speed of the plastic substrate S is not particularly limited, but from the viewpoint of production efficiency, it can be at least 200 to 1000 m/min. The conveying speed for the special oxygen plasma pretreatment is preferably 300 to 800 m/min.
プラズマ前処理装置を構成するプラズマ前処理ローラー20は、プラスチック基材Sがプラズマ前処理手段によるプラズマ処理時の熱による基材の収縮や破損を防ぐこと、酸素プラズマPをプラスチック基材Sに対して均一にかつ広範囲に適用することを目的とするものである。
前処理ローラー20は、前処理ローラー内を循環させる温度調節媒体の温度を調整することにより、-20℃から100℃の間で、一定温度に調節することが可能であることが好ましい。The
It is preferable that the
プラズマ前処理手段は、プラズマ供給手段及び磁気形成手段を含むものである。プラズマ前処理手段はプラズマ前処理ローラー20と協働し、プラスチック基材S表面近傍に酸素プラズマPを閉じ込める。
The plasma pretreatment means includes plasma supply means and magnetism formation means. The plasma pretreatment means cooperates with the
プラズマ前処理手段は、前処理ローラー20の一部を覆うように設けられている。具体的には、前処理ローラー20の外周近傍の表面に沿ってプラズマ前処理手段を構成するプラズマ供給手段と磁気形成手段を配置して、前処理ローラー20とプラズマ原料ガスを供給するとともにプラズマPを発生させる電極ともなるプラズマ供給ノズル22a~22cとプラズマPの発生を促進するためマグネット21等を有する磁気形成手段とにより挟まれた空隙を形成するように設置する。
それにより、該空隙の空間にプラズマ供給ノズル22a~22cを開口させてプラズマを基材表面に向かって噴射し、該空隙内をプラズマ形成領域とし、さらに、前処理ローラー20とプラスチック基材Sの表面近傍にプラズマ密度の高い領域を形成することで、プラスチック基材Sの片面にプラズマ処理面を形成する本発明の特殊酸素プラズマ前処理が行えるように構成されている。The plasma pretreatment means is provided so as to partially cover the
As a result, the plasma supply nozzles 22a to 22c are opened in the spaces of the gaps to inject plasma toward the surface of the base material, and the spaces in the gaps are used as plasma formation regions. By forming a region of high plasma density in the vicinity of the surface, the special oxygen plasma pretreatment of the present invention for forming a plasma-treated surface on one side of the plastic substrate S can be performed.
プラズマ前処理手段のプラズマ供給手段は、減圧チャンバ12の外部に設けたプラズマ供給ノズルに接続された原料揮発供給装置18と、該装置から原料ガス供給を供給する原料ガス供給ラインを含むものである。供給されるプラズマ原料ガスは、酸素単独又は酸素ガスとアルゴン、ヘリウム、窒素及びそれらの1種以上のガスとの混合ガスが、ガス貯留部から流量制御器を介することでガスの流量を計測しつつ供給される。
The plasma supply means of the plasma pretreatment means includes a raw material
これら供給されるガスは、必要に応じて所定の比率で混合されて、プラズマ原料ガス単独又はプラズマ形成用混合ガスに形成され、プラズマ供給手段に供給される。その単独又は混合ガスは、プラズマ供給手段のプラズマ供給ノズル22a~22cに供給され、プラズマ供給ノズル22a~22cの供給口が開口する前処理ローラー20の外周近傍に供給される。
そのノズル開口は前処理ローラー20上のプラスチック基材Sに向けられ、プラスチック基材Sの表面全体に均一に酸素プラズマPを拡散、供給させることが可能となるように配置、構成され、プラスチック基材Sの大面積の部分に均一なプラズマ前処理が可能となる。These gases to be supplied are mixed at a predetermined ratio as required to form a plasma raw material gas alone or a mixed gas for plasma formation, which is supplied to the plasma supply means. The single or mixed gas is supplied to the plasma supply nozzles 22a to 22c of the plasma supply means, and is supplied to the vicinity of the outer circumference of the
The nozzle openings are directed toward the plastic substrate S on the
本発明の酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率とするため特殊酸素プラズマ前処理としては、酸素ガスとアルゴンまたはヘリウムとの混合比率は、5対1、好ましくは、2対1である。混合比率を5対1とすることで、プラスチックフィルム基材上での蒸着アルミニウムの膜形成エネルギーが増加し、更に2対1とすることで、水酸化アルミニウムの形成が基材の界面近傍で形成される、すなわち該遷移領域の変成率が低下する。 The mixing ratio of oxygen gas and argon or helium is 5:1, preferably 2:1, in the special oxygen plasma pretreatment to obtain the transformation ratio of the transition region of the deposited aluminum oxide film of the present invention. By setting the mixing ratio to 5:1, the film-forming energy of vapor-deposited aluminum on the plastic film substrate is increased, and by setting the mixing ratio to 2:1, aluminum hydroxide is formed near the interface of the substrate. ie the metamorphic rate of the transition region is reduced.
前記プラズマ供給ノズル22a~22cは、前処理ローラー20の対向電極として機能するもので、電極機能を有するようにできているものであり、前処理ローラー20との間に供給される高周波電圧、低周波電圧等による電位差によって供給されたプラズマ原料ガスが励起状態になり、プラズマPが発生し、供給される。
The plasma supply nozzles 22a to 22c function as counter electrodes for the
具体的には、プラズマ前処理手段のプラズマ供給手段は、プラズマ電源としてプラズマ前処理ローラーを設置し、対向電極との間に周波数が10Hzから2.5GHzの交流電圧を印加し、投入電力制御または、インピーダンス制御等を行い、プラズマ前処理ローラー20との間に任意の電圧を印加した状態にすることができるものであり、基材の表面物性を物理的ないしは化学的に改質する処理ができる酸素プラズマPを正電位にするバイアス電圧を印加できる電源32を備えている。
本発明で採用する単位面積あたりのプラズマ強度として50~8000W・sec/m2であり、50W・sec/m2以下では、プラズマ前処理の効果がみられず、また、8000W・sec/m2以上では、基材の消耗、破損着色、焼成などプラズマによる基材の劣化が起きる傾向にある。特に、本発明の酸化アルミウム蒸着膜の遷移領域の変成率とするため特殊酸素プラズマ前処理のプラズマ強度としては、100~1000W・sec/m2が好ましい。Specifically, the plasma supply means of the plasma pretreatment means installs a plasma pretreatment roller as a plasma power supply, applies an AC voltage with a frequency of 10 Hz to 2.5 GHz between the counter electrode, and controls the input power or , impedance control, etc., and any voltage can be applied between it and the
The plasma intensity per unit area employed in the present invention is 50 to 8000 W·sec/m 2 . At 50 W·sec/m 2 or less, the effect of plasma pretreatment is not observed, and 8000 W·sec/m 2 or less. Under the above conditions, deterioration of the base material due to plasma, such as consumption of the base material, breakage and coloring, and baking, tends to occur. In particular, the plasma intensity of the special oxygen plasma pretreatment is preferably 100 to 1000 W·sec/m 2 in order to achieve a transformation rate in the transition region of the aluminum oxide deposited film of the present invention.
プラズマ前処理手段は、磁気形成手段を有している。磁気形成手段として、マグネットケース内に絶縁性スペーサ、ベースプレートが設けられ、このベースプレートにマグネット21が設けられる。マグネットケースに絶縁性シールド板が設けられ、この絶縁性シールド板に電極が取り付けられる。
したがって、マグネットケースと電極は電気的に絶縁されており、マグネットケースを減圧チャンバ12内に設置、固定しても電極は電気的にフローティングレベルとすることが可能である。The plasma pretreatment means comprises magnetic forming means. As magnetism forming means, an insulating spacer and a base plate are provided in the magnet case, and a
Therefore, the magnet case and the electrodes are electrically insulated, and even if the magnet case is installed and fixed in the
電極には電力供給配線31が接続され、電力供給配線31は電源32に接続される。また、電極内部には電極及びマグネット21の冷却のための温度調節媒体配管が設けられる。
マグネット21は、電極兼プラズマ供給手段であるプラズマ供給ノズル22a~22cからの酸素プラズマPが基材Sに集中して適用するために設けられる。マグネット21を設けることにより、基材表面近傍での反応性が高くなり、良好なプラズマ前処理面を高速で形成することが可能となる。A
The
マグネット21は、プラスチック基材Sの表面位置での磁束密度が10ガウスから10000ガウスである。プラスチック基材S表面での磁束密度が10ガウス以上であれば、基材表面近傍での反応性を十分高めることが可能となり、良好な前処理面を高速で形成することができる。
The
電極のマグネット21の配置構造によりプラズマ前処理時に形成されるイオン、電子がその配置構造に従って運動するため、例えば、1m2以上の大面積のプラスチック基材Sに対してプラズマ前処理をする場合においても電極表面全体にわたり、電子やイオン、基材の分解物が均一に拡散され、プラスチック基材Sが大面積の場合にも所望のプラズマ強度で、均一かつ安定した目的の前処理が可能となるものである。Because the ions and electrons formed during the plasma pretreatment move according to the arrangement structure of the
(酸化アルミニウム蒸着膜)
特殊酸化プラズマ処理されたプラスチック基材Sは、次の成膜室12Cに導くためのガイドロール14a~14dにより基材搬送室12Aから成膜室12Cに移動し、成膜区画で酸化アルミニウム蒸着膜が形成される。(aluminum oxide deposition film)
The plastic substrate S that has undergone the special oxidizing plasma treatment is moved from the
酸化アルミニウム蒸着膜は、主成分として酸化アルミニウムを含む無機酸化物の薄膜であって、酸化アルミニウムあるいはアルミニウムの窒化物、炭化物、水酸化物の単独又はその混合物などのアルミニウム化合物を含むことができる酸化アルミニウムを主成分として含む層である。
さらに、酸化アルミニウム蒸着膜は、前記アルミニウム化合物を主成分として含み、ケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素酸化窒化物、ケイ素炭化物、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、またはこれらの金属窒化物、炭化物及びその混合物などを含むことができる。The aluminum oxide deposition film is a thin film of an inorganic oxide containing aluminum oxide as a main component, and can contain aluminum compounds such as aluminum oxide or nitrides, carbides, and hydroxides of aluminum alone or in mixtures thereof. It is a layer containing aluminum as a main component.
Further, the deposited aluminum oxide film contains the aluminum compound as a main component, and includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbide, magnesium oxide, titanium oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, and zirconium oxide. metal oxides, such as metal oxides, or metal nitrides, carbides, and mixtures thereof.
本発明の酸化アルミニウム蒸着膜は、酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を45%以下としたものである。
酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率は、バリア性を有する積層フィルムAの酸化アルミニウム蒸着膜2に対し、Cs(セシウム)イオン銃により一定の速度でソフトエッチングを繰り返しながら、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて、アルミニウム蒸着膜由来のイオンと、プラスチック基材に由来するイオンを測定することにより図3のようなグラフ解析図が得られるものである。
具体的には、飛行時間型二次イオン質量分析計を用いてCsにより、一定の条件で酸化アルミニウム蒸着膜の最表面からエッチングを行い、酸化アルミニウム蒸着膜とプラスチック基材との界面の元素結合及び酸化アルミニウム蒸着膜の元素結合を測定し、測定された元素および元素結合についてそれぞれのグラフを得(図3 グラフ解析図)、1)元素C6のグラフの強度が半分になる位置を、プラスチック基材と酸化アルミニウムの界面として、表面から界面までを酸化アルミニウム蒸着膜として求め、2)元素結合Al2O4Hを表すグラフにおけるピークを求め、そのピークから界面までを遷移領域とし、求め、3)(元素結合Al2O4Hのピークから界面までの遷移領域/酸化アルミニウム蒸着膜)×100(%)と遷移領域の変成率を定め、求めたものである。The vapor-deposited aluminum oxide film of the present invention has a transformation rate of 45% or less in the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film.
The transformation rate of the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film was determined by repeatedly soft-etching the vapor-deposited
Specifically, using a time-of-flight secondary ion mass spectrometer, etching is performed from the outermost surface of the vapor deposited aluminum oxide film with Cs under certain conditions, and elemental bonding at the interface between the vapor deposited aluminum oxide film and the plastic substrate is detected. and the element bonding of the vapor-deposited aluminum oxide film, and obtained respective graphs for the measured elements and element bonding (Fig. 3 graph analysis chart). As the interface between the material and aluminum oxide, the area from the surface to the interface is obtained as an aluminum oxide deposition film, 2) the peak in the graph representing the elemental bond Al 2 O 4 H is obtained, and the transition region from the peak to the interface is obtained. ) (transition region from the peak of elemental bond Al 2 O 4 H to the interface/aluminum oxide deposition film)×100 (%) and the metamorphic rate of the transition region.
本発明の酸化アルミニウム蒸着膜層の遷移領域の変成率は、45%以下が望ましい。45%を超えると、135℃、40分間の熱水処理(ハイレトルト)後あるいは121℃、40分間の熱水処理(セミレトルト)後におけるプラスチック基材と蒸着膜との密着性が低下し、また、水蒸気に対するバリア性能が低下する。 The transformation rate of the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film layer of the present invention is desirably 45% or less. If it exceeds 45%, the adhesiveness between the plastic substrate and the vapor-deposited film decreases after hot water treatment at 135°C for 40 minutes (high retort) or after hot water treatment at 121°C for 40 minutes (semi-retort), Also, the barrier performance against water vapor is lowered.
熱水処理(レトルト処理)は、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜の界面に大きな機械的及び化学的なストレスを与える。このストレスによりバリア性が劣化してしまう。この部位にストレスがかかるのは、この部位が積層構成の中で一番脆弱だからである。
従って、レトルト耐性を得るためには、基材との界面を強固に、蒸着膜を被覆することが重要である。
水酸化アルミニウムは、その化学構造によりプラスチック基材との密着性がよく、またそれ自体がネットワークを作り緻密なため、高い水蒸気バリア性を有する。しかし、レトルト処理のような強力な環境に対して、水酸化アルミと基材との水素結合に基づく結合構造は微視的に崩れやすい。また、水酸化アルミニウムのネットワークに対しても、水分子と水酸化アルミニウムの粒界面の親和性から膜中に浸透しやすい。Hot water treatment (retort treatment) imparts great mechanical and chemical stress to the interface between the plastic substrate and the deposited aluminum oxide film. This stress degrades the barrier properties. This area is stressed because it is the most vulnerable part of the stack.
Therefore, in order to obtain retort resistance, it is important to firmly cover the interface with the base material with the deposited film.
Due to its chemical structure, aluminum hydroxide has good adhesion to plastic substrates, and since it itself forms a dense network, it has high water vapor barrier properties. However, the bonding structure based on hydrogen bonding between aluminum hydroxide and the substrate tends to collapse microscopically in a strong environment such as retort treatment. Also, the aluminum hydroxide network easily permeates into the film due to the affinity between the water molecules and the grain boundaries of the aluminum hydroxide.
本発明では、酸化アルミニウム蒸着膜における水酸化アルミニウムが形成するプラスチック基材との界面における遷移領域を極力狭くするために、元素結合Al2O4Hに注目し、その存在量を制御することで、熱水処理によって元素結合Al2O4Hから発生する水酸化アルミニウムを抑え、相対的に水酸化アルミニウムが少ない酸化アルミニウム膜比率を上げることにより、レトルト処理による水分子による微視的な蒸着膜破壊、プラスチック基材との界面破壊を大きく抑制した。それにより従来にない密着性、バリア性を有するレトルト耐性を備える積層フィルムを提供することができる。In the present invention, in order to minimize the transition region at the interface with the plastic substrate formed by aluminum hydroxide in the vapor deposited aluminum oxide film, attention is focused on the elemental bond Al 2 O 4 H, and the amount thereof is controlled. , By suppressing aluminum hydroxide generated from elemental bonding Al 2 O 4 H by hydrothermal treatment and increasing the ratio of aluminum oxide film with relatively less aluminum hydroxide, microscopic vapor deposition film by water molecules by retort treatment Breakage and interfacial breakage with the plastic substrate were greatly suppressed. As a result, it is possible to provide a laminated film having unprecedented adhesion and barrier properties and retort resistance.
本発明の酸化アルミニウム蒸着膜は、特殊酸素プラズマ前処理されたプラスチック基材表面に蒸着膜を成膜することで形成することができる。蒸着膜を成膜する蒸着法としては、物理蒸着法、化学蒸着の中から種々の蒸着法が適用できる。
物理蒸着法としては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、クラスターイオンビーム法からなる群から選ぶことができ、化学蒸着法としては、プラズマCVD法、プラズマ重合法、熱CVD法、触媒反応型CVD法からなる群から選ぶことができる。本発明においては、物理蒸着法の蒸着法が好適である。The vapor-deposited aluminum oxide film of the present invention can be formed by forming a vapor-deposited film on the surface of a plastic substrate pretreated with special oxygen plasma. As a vapor deposition method for forming a vapor deposition film, various vapor deposition methods selected from physical vapor deposition and chemical vapor deposition can be applied.
The physical vapor deposition method can be selected from the group consisting of vapor deposition method, sputtering method, ion plating method, ion beam assist method, and cluster ion beam method, and the chemical vapor deposition method includes plasma CVD method, plasma polymerization method, thermal It can be selected from the group consisting of CVD method and catalytic CVD method. In the present invention, a vapor deposition method of physical vapor deposition is suitable.
本発明に好適な物理蒸着法により蒸着を行うことができる、図2に示すローラー式連続蒸着膜成膜装置10を使って、酸化アルミニウム蒸着膜の製膜について、以下説明する。
Formation of an aluminum oxide vapor deposition film using a roller type continuous vapor deposition
蒸着膜成膜装置は、減圧された成膜室12C内に配置され、プラズマ前処理装置で前処理されたプラスチック基材Sの処理面を外側にしてプラスチック基材Sを巻きかけて搬送し、成膜処理する成膜ローラー23と、該成膜ローラーに対向して配置された成膜源24のターゲットを蒸発させてプラスチック基材表面に蒸着膜を成膜する。
蒸着膜成膜手段24は抵抗加熱方式であり、アルミニウムを蒸発源としてアルミニウムの金属線材を用い、 酸素を供給ししてアルミニウム蒸気を酸化しつつ、プラスチック基材Sの表面に酸化アルミニウム蒸着膜を成膜させる。The vapor deposition film forming apparatus is arranged in the decompressed
The vapor deposition film forming means 24 is of a resistance heating type, uses aluminum as an evaporation source, uses a metal wire of aluminum, and supplies oxygen to oxidize the aluminum vapor to form an aluminum oxide vapor deposition film on the surface of the plastic substrate S. form a film.
本発明においては、舟形(「ボートタイプ」という)蒸着容器に、ローラー23の軸方向にアルミニウムの金属線材を複数配置し、抵抗加熱式により加熱する。このようにすることで、供給される熱、熱量を抑えてアルミニウムの金属材料を蒸発させることができ、プラスチック基材Sの熱的変形性を極力抑えながら酸化アルミニウム蒸着膜を成膜することができる。
In the present invention, a plurality of aluminum metal wires are arranged in the axial direction of the
上記のように製膜される酸化アルミニウムの蒸着膜の厚さは、3~50nmであり、好ましくは8~30nmである。この範囲であれば、バリア性を保持することができる。 The thickness of the evaporated aluminum oxide film formed as described above is 3 to 50 nm, preferably 8 to 30 nm. Within this range, barrier properties can be maintained.
(バリア性被覆層)
本発明の積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜の表面上に積層されるバリア性被覆層は、酸化アルミニウム蒸着膜を機械的・化学的に保護するとともに、バリア性を有する積層フィルムのバリア性能を向上させるものである。以下、バリア性に優れたレトルト耐性を備えるバリア性積層フィルムを形成するためコートされるバリア性被覆層について説明する。(Barrier coating layer)
The barrier coating layer laminated on the surface of the deposited aluminum oxide film of the laminated film of the present invention mechanically and chemically protects the deposited aluminum oxide film and improves the barrier performance of the laminated film having barrier properties. It is. The barrier coating layer to be coated to form a barrier laminated film having excellent barrier properties and retort resistance will be described below.
バリア性被覆層は、バリアコート剤を酸化アルミニウム蒸着膜上に塗布し固化して形成されるものである。バリアコート剤は金属アルコキシド、水溶性高分子、必要に応じて加えられるシランカップリング剤、ゾルゲル法触媒、酸などから構成される。 The barrier coating layer is formed by applying a barrier coating agent onto the deposited aluminum oxide film and solidifying the coating. The barrier coating agent is composed of a metal alkoxide, a water-soluble polymer, a silane coupling agent added as necessary, a sol-gel catalyst, an acid, and the like.
金属アルコキシドとしては、一般式R1 nM(OR2)m(ただし、式中、R1、R2は、炭素数1~8の有機基を表し、Mは、金属原子を表し、nは、0以上の整数を表し、mは、1以上の整数を表し、n+mは、Mの原子価を表す。)で表される少なくとも1種以上の金属アルコキシド、金属アルコキシドのMで表される金属原子としては、ケイ素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、その他等を例示することができ、例えば、MがSiであるアルコキシシランを使用することが好ましいものである。The metal alkoxide has the general formula R 1 n M(OR 2 ) m (wherein R 1 and R 2 represent an organic group having 1 to 8 carbon atoms, M represents a metal atom, and n is , represents an integer of 0 or more, m represents an integer of 1 or more, and n+m represents the valence of M.) at least one metal alkoxide represented by M, the metal represented by M of the metal alkoxide Examples of atoms include silicon, zirconium, titanium, aluminum, and the like. For example, it is preferable to use an alkoxysilane in which M is Si.
上記のアルコキシシランとしては、例えば、一般式Si(ORa)4(ただし、式中、Raは、低級アルキル基を表す。)で表されるものである。上記において、Raとしては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、その他等が用いられる。上記のアルコキシシランの具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン Si(OCH3)4、テトラエトキシシラン Si(OC2H5)4、テトラプロポキシシラン Si(OC3H7)4、テトラブトキシシラン Si(OC4H9)4、その他等を使用することができる。
上記アルコキシドは、2種以上を併用してもよいExamples of the above alkoxysilane include those represented by the general formula Si(ORa) 4 (wherein Ra represents a lower alkyl group). In the above, as Ra, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group and the like are used. Specific examples of the above alkoxysilanes include tetramethoxysilane Si(OCH 3 ) 4 , tetraethoxysilane Si(OC 2 H 5 ) 4 , tetrapropoxysilane Si(OC 3 H 7 ) 4 and tetrabutoxysilane Si. (OC 4 H 9 ) 4 , etc. can be used.
The alkoxide may be used in combination of two or more
シランカップリング剤として、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基などの反応基を有するものを用いることができる。特にエポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好適であり、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、あるいは、β-(3、4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を使用することができる。上記のようなシランカップリング剤は、1種ないし2種以上を混合して用いてもよい。 As the silane coupling agent, one having a reactive group such as a vinyl group, an epoxy group, a methacrylic group, an amino group, or the like can be used. Particularly preferred are organoalkoxysilanes having an epoxy group, such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, γ-glycidoxysilane. Propyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, or the like can be used. The above silane coupling agents may be used singly or in combination of two or more.
水溶性高分子は、ポリビニルアルコール系樹脂、またはエチレン・ビニルアルコ一ル共重合体を単独で各々使用することができ、あるいは、ポリビニルアルコ一ル系樹脂およびエチレン・ビニルアルコール共重合体を組み合わせて使用することができる。本発明では、ポリビニルアルコール系樹脂が好適である。 As the water-soluble polymer, a polyvinyl alcohol resin or an ethylene/vinyl alcohol copolymer can be used alone, or a polyvinyl alcohol resin and an ethylene/vinyl alcohol copolymer can be used in combination. can do. In the present invention, a polyvinyl alcohol resin is suitable.
ポリビニルアルコ一ル系樹脂としては、一般に、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られるものを使用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸基が数十%残存している部分ケン化ポリビニルアルコール系樹脂でも、酢酸基が残存しない完全ケン化ポリビニルアルコールでも、OH基が変性された変性ポリビニルアルコール系樹脂でもよい。ポリビニルアルコール系樹脂として、ケン化度については、ガスバリア性塗膜の膜硬度が向上する結晶化が行われるものを少なくとも用いることが必要で、好ましくは、ケン化度が70%以上である。また、その重合度としても、従来のゾルゲル法で用いられている範囲(100~5000程度)のものであれば用いることができる。このようなポリビニルアルコール系樹脂としては、株式会社クラレ製のRS樹脂である「RS-110(ケン化度=99%、重合度=1,000)」、日本合成化学工業株式会社製の「ゴーセノールNM-14(ケン化度=99%、重合度=1,400)」等を挙げることができる。 As polyvinyl alcohol-based resins, those obtained by saponifying polyvinyl acetate can generally be used. The polyvinyl alcohol resin may be a partially saponified polyvinyl alcohol resin in which several tens of percent of acetic acid groups remain, a fully saponified polyvinyl alcohol in which no acetic acid groups remain, or a modified polyvinyl alcohol resin in which OH groups have been modified. good. Regarding the degree of saponification of the polyvinyl alcohol resin, it is necessary to use at least one that crystallizes to improve the film hardness of the gas barrier coating film, and preferably has a degree of saponification of 70% or more. Also, the degree of polymerization may be within the range used in the conventional sol-gel method (about 100 to 5000). Examples of such polyvinyl alcohol-based resins include RS resin "RS-110 (degree of saponification = 99%, degree of polymerization = 1,000)" manufactured by Kuraray Co., Ltd., and "Gosenol" manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. NM-14 (degree of saponification = 99%, degree of polymerization = 1,400)” and the like.
エチレン・ビニルアルコール共重合体としては、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、すなわち、エチレン-酢酸ビニルランダム共重合体をケン化して得られるものを使用することができる。
例えば、酢酸基が数十モル%残存している部分ケン化物から、酢酸基が数モル%しか残存していないかまたは酢酸基が残存しない完全ケン化物まで含み、特に限定されるものではない。ただし、バリア性の観点から好ましいケン化度は、80モル%以上、より好ましくは、90モル%以上、さらに好ましくは、95モル%以上であるものを使用することが好ましい。As the ethylene/vinyl alcohol copolymer, a saponified copolymer of ethylene and vinyl acetate, that is, a product obtained by saponifying an ethylene-vinyl acetate random copolymer can be used.
Examples include partially saponified products in which several tens of mol % of acetic acid groups remain, to complete saponified products in which only several mol % of acetic acid groups or no acetic acid groups remain, and are not particularly limited. However, from the viewpoint of barrier properties, it is preferable to use those having a degree of saponification of 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and even more preferably 95 mol% or more.
本発明において、バリア性被覆層は、以下の方法で製造することができる。
まず、上記金属アルコキシド、必要に応じて添加するシランカップリング剤、水溶性高分子、ゾルゲル法触媒、酸、及び溶媒としての水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロパノール等のアルコール等の有機溶媒を混合し、バリアコート剤を調製する。
次いで、酸化アルミニウム蒸着膜の上に、常法により、上記のバリアコート剤を塗布し、乾燥する。この乾燥工程によって、上記金属アルコキシド、シランカップリング剤および水溶性高分子の重縮合が更に進行し、塗膜が形成される。第一の塗膜の上に、更に上記塗布操作を繰り返して、2層以上からなる複数の塗膜を形成してもよい。
さらに、20~200℃、かつプラスチック基材の融点以下の温度、好ましくは、50~180℃の範囲の温度で、3秒~10分間加熱処理する。これによって、酸化アルミニウム蒸着膜の上に、上記バリアコート剤によるバリア性被覆層を形成することができる。In the present invention, the barrier coating layer can be produced by the following method.
First, the above metal alkoxide, optionally added silane coupling agent, water-soluble polymer, sol-gel catalyst, acid, and organic solvent such as water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropanol, etc. are mixed. and prepare a barrier coating agent.
Next, the above barrier coating agent is applied on the deposited aluminum oxide film by a conventional method and dried. This drying step further promotes polycondensation of the metal alkoxide, silane coupling agent and water-soluble polymer to form a coating film. A plurality of coating films consisting of two or more layers may be formed on the first coating film by repeating the coating operation described above.
Further, heat treatment is performed at a temperature of 20 to 200° C. and a temperature lower than the melting point of the plastic substrate, preferably a temperature in the range of 50 to 180° C. for 3 seconds to 10 minutes. As a result, a barrier coating layer of the barrier coating agent can be formed on the deposited aluminum oxide film.
バリアコート剤の組成は、アルコキシシラン100重量部に対して、ポリビニルアルコ-ル系樹脂などの水溶性高分子を100~500重量部、シランカップリング剤を1~20重量部位の範囲内で使用することができる。上記において、シランカップリング剤を20重量部超えて使用すると、形成されるバリア性塗膜の剛性と脆性とが大きくなり、好ましくない。 The barrier coating agent is composed of 100 parts by weight of alkoxysilane, 100 to 500 parts by weight of water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol resin, and 1 to 20 parts by weight of silane coupling agent. can do. In the above, if the silane coupling agent is used in excess of 20 parts by weight, the resulting barrier coating film will have increased rigidity and brittleness, which is undesirable.
上記にように形成されるバリア性被覆層は、層厚が100~500nmである。この範囲であれば、コート膜が割れず蒸着膜表面を十分に被覆するため好ましい。 The barrier coating layer formed as described above has a layer thickness of 100 to 500 nm. This range is preferable because the coating film does not crack and the vapor deposition film surface is sufficiently covered.
(ガスバリア性包装材料)
本発明のバリア性積層フィルムは、熱水処理、特に高温熱水処理のレトルト処理後においても、プラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜との密着性が良好で、かつガスバリア性にも優れているので、食品用のレトルト包装材、医療用の高温熱水処理包装材だけでなく、ペットフード等のレトルト処理を行う内容物の包装材として好適に使用できる。
本発明のガスバリア性包装材料は、バリア性積層フィルムに少なくとも1層のヒートシール可能な層を積層したものであって、ヒートシール可能な熱可塑性樹脂が接着層を介して、あるいは介することなく、最内層として積層され、ヒートシール性が付与されたものである。ガスバリア性包装材料としは、さらに必要に応じて、包装材料として付与したい機能、例えば、遮光性を付与するための遮光性層、装飾性、印字を付与するための印刷層、絵柄層、レーザー印刷層、臭気を吸収又は吸着する吸収性・吸着性層など各種機能層を層構成として追加し、ガスバリア性包装材料とすることもできる。(Gas barrier packaging material)
The barrier laminated film of the present invention has good adhesion between the plastic substrate and the aluminum oxide vapor-deposited film and has excellent gas barrier properties even after hot water treatment, particularly after retort treatment of high-temperature hot water treatment. , food retort packaging materials, medical high-temperature hot water treatment packaging materials, as well as packaging materials for contents to be retorted such as pet food.
The gas-barrier packaging material of the present invention is obtained by laminating at least one heat-sealable layer on a barrier laminated film. It is laminated as the innermost layer and imparted with heat-sealing properties. As the gas barrier packaging material, further functions to be imparted as a packaging material, such as a light-shielding layer for imparting light-shielding properties, decorative properties, a printing layer for imparting printing, a pattern layer, laser printing, etc. Various functional layers such as a layer and an absorbent/adsorptive layer that absorbs or adsorbs odors can be added as a layer structure to form a gas barrier packaging material.
また、用途に応じた機能フィルムを更に積層して作製することができる。例えば、レトルト用のガスバリア性包装材料であれば、耐ピンホール構造として、ナイロンフィルムを、また耐熱構造として耐熱シーラントCPPなどを積層した多層フィルムのガスバリア性包装材料、或いは、液体紙容器用のガスバリア性包装材料であれば、紙を積層した積層体の包装材料が挙げられる。
特にプラスチック基材に高スティフネスポリエステルフィルムを用いた積層フィルムから作製された包装材料の場合には、包装材料の厚さと重量を小さくした上で同等以上の剛性、引張強度、突き刺し強度を有する積層フィルムを得ることができる。Moreover, it can be produced by laminating a functional film according to the application. For example, in the case of retort gas barrier packaging materials, a multi-layer film gas barrier packaging material laminated with a nylon film as a pinhole resistant structure and a heat resistant sealant CPP etc. as a heat resistant structure, or a gas barrier for liquid paper containers. Examples of flexible packaging materials include laminate packaging materials in which paper is laminated.
Especially in the case of a packaging material made from a laminated film using a high-stiffness polyester film as a plastic base material, the thickness and weight of the packaging material can be reduced, and the laminated film has the same or higher rigidity, tensile strength, and puncture strength. can be obtained.
ヒートシール可能な熱可塑性樹脂としては、熱によって溶融し相互に融着し得る樹脂層やフィルムないしシートであれば良く、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密脂のフィルムないしシートであれば良い。
そして、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、α-オレフィン共重合体、アイオノマー樹脂、エチレンーアクリル酸共重合体、エチレンーアクリル酸エチル共重合体、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体、エチレンープロピレン共重合体、エラストマー等の樹脂の一種ないしそれ以上からなる樹脂ないしはこれらをフィルム化したシートを使用することが好ましく、中でも、食品等の内容物に接する層としては、衛生性、耐熱性、耐薬品性、保香性を有するポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂の一種ないしそれ以上からなる樹脂ないしはこれらをフィルム化したシートを使用することがより好ましい。
その厚さとしては3~100μm位が好ましく、15~70μm位がより好ましい。The heat-sealable thermoplastic resin may be any resin layer, film or sheet that can be melted and bonded to each other by heat. condition) Any film or sheet of low-density resin may be used.
And, for example, low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, linear (linear) low-density polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polystyrene, ethylene-vinyl acetate copolymer, α-olefin copolymer, Ionomer resins, ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-ethyl acrylate copolymers, ethylene-methyl methacrylate copolymers, ethylene-propylene copolymers, elastomers, and other resins or resins consisting of one or more resins, or these It is preferable to use a sheet that is made into a film. Among them, as a layer that comes in contact with the contents of food, etc., it is a type of olefin resin such as polyethylene and polypropylene that has hygienic, heat-resistant, chemical-resistant, and aroma-retaining properties. It is more preferable to use a resin made of 1 or more or a sheet obtained by forming a film of these.
The thickness is preferably about 3 to 100 μm, more preferably about 15 to 70 μm.
[ガスバリア性包装体]
本発明のガスバリア性包装体は、本発明のガスバリア性包装材料から作製される包装体である。
例えば、多層フィルムからなるガスバリア性包装材料のシーラント層を熱融着させるようなヒートシール加工によって、ピロー包装袋、三方シール、四方シール、ガセットタイプ等の形態のガスバリア性包装体を作製できる。また、紙を積層した積層フィルムからなるガスバリア性包装材料であれば、酒、ジュース等のゲーベルトップ型の液体紙容器包装体を作製できる。[Gas barrier package]
The gas-barrier package of the present invention is a package made from the gas-barrier packaging material of the present invention.
For example, by heat-sealing a sealant layer of a gas-barrier packaging material composed of a multi-layer film, a pillow packaging bag, a three-side seal, a four-side seal, a gusset type gas-barrier package, or the like can be produced. Further, if the gas barrier packaging material is made of a laminated film in which paper is laminated, a gobel-top liquid paper container packaging for liquor, juice, or the like can be produced.
(評価項目の測定方法)
上記各実施例又は比較例に示した条件下で製造した密着性が改善されたバリア性を備える酸化アルミニウム蒸着膜を有する積層フィルム又は該積層フィルムにバリア性被覆層を有するバリア性積層フィルムを測定用のサンプルとし、蒸着膜の遷移領域の変成率、酸素透過度、水蒸気透過度、及び密着強度について、下記の方法を用いて測定した。(Measurement method for evaluation items)
Measure a laminated film having an aluminum oxide deposited film with barrier properties and improved adhesion, or a barrier laminated film having a barrier coating layer on the laminated film, manufactured under the conditions shown in the above Examples or Comparative Examples. Transformation rate, oxygen permeability, water vapor permeability, and adhesion strength of the transition region of the deposited film were measured using the following methods.
(遷移領域の変成率)
本発明において、蒸着膜の遷移領域の変成率は、積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜表面にCs(セシウム)イオン銃により一定の速度でソフトエッチングを繰り返しながら、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて、酸化アルミウム蒸着膜由来のイオンと、プラスチック基材に由来するイオンを測定することにより図3のグラフ解析図が得られる。ここで、グラフの縦軸の単位(intensity)は、測定されたイオンの強度、横軸の単位(cycle)は、エッチングの回数である。
上記TOF-SIMSに用いられる飛行時間型二次イオン質量分析計としてはION TOF社製、TOF.SIMS5を用い、下記測定条件で測定を行なった。(Metamorphic rate of transition region)
In the present invention, the transformation rate of the transition region of the vapor deposited film is measured by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (time-of-flight secondary ion mass spectrometry) while repeating soft etching at a constant rate with a Cs (cesium) ion gun on the surface of the vapor deposited aluminum oxide film of the laminated film. Using TOF-SIMS), the ions derived from the deposited aluminum oxide film and the ions derived from the plastic base material are measured to obtain the graphical analysis diagram of FIG. Here, the unit (intensity) of the vertical axis of the graph is the intensity of the measured ions, and the unit (cycle) of the horizontal axis is the number of times of etching.
As a time-of-flight secondary ion mass spectrometer used in the TOF-SIMS, TOF. Using SIMS5, measurement was performed under the following measurement conditions.
(TOFSIMS測定条件)
・一次イオン種類:Bi3
++(0.2pA,100μs)
・測定面積:150×150μm2
・Et(エッチング)銃種類:Cs(1keV、60nA)
・Et(エッチング)面積:600×600μm2
・Et(エッチング)レート:3sec/Cycle
・真空引き時間:1×10-6mbar以下で15h以上
・真空引き開始後、30h以内に測定(TOFSIMS measurement conditions)
・Primary ion type: Bi 3 ++ (0.2 pA, 100 μs)
・Measurement area: 150 × 150 μm 2
・Et (etching) gun type: Cs (1 keV, 60 nA)
・ Et (etching) area: 600 × 600 μm 2
・Et (etching) rate: 3 sec/cycle
・Evacuation time: 15 hours or more at 1×10 −6 mbar or less ・Measured within 30 hours after starting vacuuming
なお、測定対象となる酸化アルミニウム由来のイオンを測定するためにイオン銃としては、通常、複数ある酸化アルミニウム由来のイオンの中から他の成分由来のイオンとの切り分けが必要であり、且つ十分な強度を有するものを選択する必要があること及び、特に元素結合Al2O4Hの濃度分布に近似換算できる深さ分布を得る目的から、本発明においては、Csイオンを選択することとした。In order to measure ions derived from aluminum oxide to be measured, it is usually necessary to separate ions derived from a plurality of aluminum oxide from ions derived from other components, and sufficient Cs ions are selected in the present invention because it is necessary to select ions with high intensity and particularly for the purpose of obtaining a depth distribution that can be approximately converted to the concentration distribution of elementally bonded Al 2 O 4 H.
Csを用いて、酸化アルミウム蒸着膜の最表面からエッチングを行い、酸化アルミウム蒸着膜とポリエステルフィルム等のフィルム基材との界面の元素結合及び蒸着膜の元素結合の分析を実施し、測定された元素および元素結合のグラフ1の各グラフを得た。なお、グラフは、測定された質量数の118.93をAl2O4Hに、101.94をAl2O3に、72.00をC6になど、測定される質量数で元素および元素結合を特定して作成したものである。グラフにおいて元素C6の強度がプラスチック基材層部分の半分になる位置を、フィルム基材と酸化アルミニウムの界面として、表面から界面までを酸化アルミニウム蒸着膜とした。
次に、測定された元素結合Al2O4Hを表すグラフにおけるピークを求め、そのピークから界面までを遷移領域とし、求めることができる。
以上の操作を行い、酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を
(元素結合Al2O4Hのピークから界面までの遷移領域/酸化アルミニウム蒸着膜)×100(%)
として求めた。Using Cs, etching was performed from the outermost surface of the vapor deposited aluminum oxide film, and elemental bonding at the interface between the vapor deposited aluminum oxide film and a film substrate such as a polyester film was analyzed and the elemental bonding of the vapor deposited film was measured. Each graph of
Next, the peak in the graph representing the measured elemental bond Al 2 O 4 H is determined, and the transition region from the peak to the interface can be determined.
By performing the above operations, the transformation rate of the transition region of the vapor-deposited aluminum oxide film was (the transition region from the peak of the elemental bond Al 2 O 4 H to the interface/the vapor-deposited aluminum oxide film) × 100 (%).
I asked as
(酸素透過度)
酸素透過度測定装置(モダンコントロール(MOCON)社製〔機種名:オクストラン(OX-TRAN)2/21〕)を用いて、測定のために作製したバリア性積層フィルム/接着剤/ナイロンフィルム15μm/接着剤/CPP70μmの複合積層フィルムとし、酸素供給側がバリア性積層フィルムのフィルム面となるように上記試験用サンプルをセットし、23℃、100%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K 7126 B法に準拠して測定した。
測定サンプルとして、
1)レトルト処理前の複合積層フィルム
2)ハイレトルト処理条件:135℃、40分間の処理をした袋の状態にした複合積層フィルムの袋片面の複合積層フィルム
3)セミレトルト処理条件:121℃、40分間の処理をした袋の状態にした複合積層フィルムの袋片面の複合積層フィルム
を用いた。(oxygen permeability)
Barrier laminated film/adhesive/nylon film 15 μm/ Adhesive/CPP 70 μm composite laminate film, set the above test sample so that the oxygen supply side is the film surface of the barrier laminate film, and measure under the conditions of 23 ° C. and 100% RH atmosphere, JIS K 7126 B method. Measured according to
As a measurement sample,
1) Composite laminated film before retort treatment 2) High retort treatment conditions: Composite laminated film on one side of bag of composite laminated film treated at 135°C for 40 minutes 3) Semi-retort treatment conditions: 121°C, The composite laminated film on one side of the bag of the composite laminated film that had been treated for 40 minutes and was in the form of a bag was used.
(水蒸気透過度)
水蒸気透過度測定装置(モコン(MOCON)社製の測定機〔機種名、パーマトラン(PERMATRAN)3/33〕)を用いて、センサー側がバリア性積層フィルムのフィルム面となるように上記試験用サンプルをセットし、37.8℃、100%RH雰囲気下の測定条件で、JIS K 7126 B法に準拠し、測定した。
測定サンプルとして、
1)レトルト処理前の複合積層フィルム
2)ハイレトルト処理条件:135℃、40分間の処理をした袋の状態にした複合積層フィルムの袋片面の複合積層フィルム
3)セミレトルト処理条件:121℃、40分間の処理をした袋の状態にした複合積層フィルムの袋片面の複合積層フィルム
を用いた。(water vapor permeability)
Using a water vapor transmission rate measuring device (measuring machine manufactured by MOCON [model name,
As a measurement sample,
1) Composite laminated film before retort treatment 2) High retort treatment conditions: Composite laminated film on one side of bag of composite laminated film treated at 135°C for 40 minutes 3) Semi-retort treatment conditions: 121°C, The composite laminated film on one side of the bag of the composite laminated film that had been treated for 40 minutes and was in the form of a bag was used.
(基材と酸化アルミニウム蒸着膜間の密着強度)
<密着強度の測定(1);ハイレトルト・セミレトルト処理前の密着強度>
バリア性積層フィルムのバリア性被覆層側に2液硬化型ポリウレタン系接着剤を塗工し、乾燥処理したものと、厚さ70μmの無延伸ポリプロピレンフィルムに2液硬化型ポリウレタン系接着剤と厚さ15μmの延伸ナイロンフィルムと貼り合わせたフィルムとをドライラミネートした積層複合フィルムを作製した。
上記積層複合フィルムを48時間エージング処理した後、15mm巾の短冊状にカットしたサンプルについて、引張試験機(株式会社オリエンテック社製[機種名:テンシロン万能材料試験機])を用いてJIS K6854-2に準拠し、バリア性積層フィルム基材と酸化アルミウム蒸着膜との強度を測定した。(Adhesion strength between substrate and aluminum oxide deposited film)
<Measurement of adhesion strength (1); adhesion strength before high-retort/semi-retort treatment>
A two-component curable polyurethane adhesive was applied to the barrier coating layer side of the barrier laminated film and then dried. A laminated composite film was prepared by dry laminating a 15 μm stretched nylon film and a laminated film.
After aging the laminated composite film for 48 hours, a sample cut into a strip with a width of 15 mm was subjected to JIS K6854- using a tensile tester (manufactured by Orientec Co., Ltd. [model name: Tensilon Universal Material Testing Machine]). 2, the strength of the barrier laminated film substrate and the aluminum oxide deposition film was measured.
測定は、測定のために事前に剥離したポリプロピレンフィルム側とバリア性積層フィルム側をそれぞれ測定器のつかみ具で把持し、ポリプロピレンフィルムとバリア性積層フィルムとがまだ積層されている部分の面方向に対して直交する方向において互いに逆向きに(180°剥離:T字剥離法)、50mm/minの速度で引っ張り、安定領域における引張応力の平均値を測定した。
剥離は積層複合フィルムで密着強度が最も弱いバリア性積層フィルムのプラスチックス基材と酸化アルミニウム蒸着膜との間で生じており、上記の測定値を、バリア性積層フィルムのプラスチック基材と酸化アルミニウム蒸着膜の密着強度とした。For the measurement, the polypropylene film side and the barrier laminate film side, which had been peeled off in advance for measurement, were each held by the grips of the measuring instrument, and the polypropylene film and the barrier laminate film were still laminated in the plane direction. In the directions orthogonal to each other, the films were pulled in opposite directions (180° peeling: T-shaped peeling method) at a rate of 50 mm/min, and the average value of the tensile stress in the stable region was measured.
Peeling occurs between the plastic substrate of the barrier laminate film and the vapor-deposited aluminum oxide film, which has the weakest adhesion strength in the laminated composite film. It was taken as the adhesion strength of the deposited film.
<密着強度の測定(2);ハイレトルト処理後の密着強度>
バリア性積層フィルムのバリア性被覆層側に2液硬化型ポリウレタン系接着剤を塗工し、乾燥処理したものと、厚さ70μmの無延伸ポリプロピレンフィルムに2液硬化型ポリウレタン系接着剤と厚さ15μmの延伸ナイロンフィルムと貼り合わせたフィルムとをドライラミネートし、積層複合フィルムを作製した。
上記積層複合フィルムを用いてB5サイズに作製した四方パウチに水100mLを注入し、135℃、40分間で熱水式レトルト処理を行った。該レトルト処理後、中身の水を抜いた四方パウチから15mm巾の短冊状にカットしたサンプルを作成した。このサンプルを用いて密着強度の測定(1)と同様にして、密着強度を測定した。<Measurement of adhesion strength (2); adhesion strength after high retort treatment>
A two-component curable polyurethane adhesive was applied to the barrier coating layer side of the barrier laminated film and then dried. A 15 μm stretched nylon film and the laminated film were dry-laminated to prepare a laminated composite film.
100 mL of water was poured into a four-side pouch made to B5 size using the laminated composite film, and hot water retort treatment was performed at 135° C. for 40 minutes. After the retort treatment, water was removed from the four-sided pouch, and samples were cut into strips of 15 mm in width. Using this sample, adhesion strength was measured in the same manner as measurement of adhesion strength (1).
<密着強度の測定(3):セミレトルト処理後の密着強度>
密着強度の測定(2)の構成にいて、ナイロンフィルムを使わずに、ポリプロピレンフィルムの厚みを70μmにして積層複合フィルムを作製した。
上記積層複合フィルムを用いてB5サイズに作製した四方パウチに水100mLを注入し、121℃、40分間で熱水式レトルト処理を行った。該レトルト処理後、中身の水を抜いた四方パウチから15mm巾の短冊状にカットしたサンプルを作成した。このサンプルを用いて密着強度の測定(1)と同様にして、密着強度を測定した。<Measurement of adhesion strength (3): adhesion strength after semi-retort treatment>
Measurement of Adhesion Strength In the configuration of (2), a laminated composite film was produced by using a polypropylene film with a thickness of 70 μm without using a nylon film.
100 mL of water was poured into a four-side pouch prepared in B5 size using the laminated composite film, and hot water retort treatment was performed at 121° C. for 40 minutes. After the retort treatment, water was removed from the four-sided pouch, and samples were cut into strips of 15 mm in width. Using this sample, adhesion strength was measured in the same manner as measurement of adhesion strength (1).
実施例1
<酸化アルミニウム蒸着膜>
まず、基材である厚さ12μmのポリエステルフィルム(以下、PETフィルム)を巻き取ったロールを準備した。
次に、このPETフィルムの蒸着膜を設ける面に、プラズマ前処理装置を配置した前処理区画と成膜区画を隔離した連続蒸着膜成膜装置を用いて、前処理区画において下記プラズマ条件下でプラズマ供給ノズルからプラズマを導入し、搬送速度400m/minで特殊酸素プラズマ前処理を施し、連続搬送した成膜区画内で、プラズマ処理面上に下記条件において真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ12nmの酸化アルミニウム蒸着膜をPETフィルムに形成した。Example 1
<Aluminum oxide deposition film>
First, a roll was prepared by winding a 12 μm-thick polyester film (hereinafter referred to as a PET film) as a base material.
Next, on the surface of the PET film on which the vapor-deposited film is to be formed, using a continuous vapor deposition film forming apparatus in which the pretreatment section in which the plasma pretreatment apparatus is arranged and the film formation section are separated, in the pretreatment section, under the following plasma conditions: Plasma was introduced from the plasma supply nozzle, subjected to special oxygen plasma pretreatment at a conveying speed of 400 m/min, and continuously conveyed. A 12 nm-thick aluminum oxide deposition film was formed on a PET film by a heating method.
(プラズマ前処理条件)
・プラズマ強度:150W・sec/m2
・プラズマ形成ガス:アルゴン1200(sccm)、酸素3000(sccm)
・磁気形成手段:1000ガウスの永久磁石
・前処理ドラム-プラズマ供給ノズル間印加電圧:340V
・前処理区画の真空度:3.8Pa
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
・搬送速度:400m/min
・波長366nmの光線透過率:92%(Plasma pretreatment conditions)
・Plasma intensity: 150 W・sec/m 2
- Plasma forming gas: argon 1200 (sccm), oxygen 3000 (sccm)
・Magnetism forming means: 1000 gauss permanent magnet ・Applied voltage between pretreatment drum and plasma supply nozzle: 340V
・Vacuum degree of pretreatment section: 3.8 Pa
(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
・Conveyance speed: 400m/min
・Light transmittance at wavelength 366 nm: 92%
<バリア性被覆層>
水385g、イソプロピルアルコール67g及び0.5N塩酸9.1gを混合し、pH2.2に調整した溶液にテトラエトキシシラン175gとグリシドキシプロピルトリメトキシシラン9.2gを10℃となるよう冷却しながら混合させて溶液Aを調製した。
ケン価度99%以上の重合度2400のポリビニルアルコール14.7g、水324g、イソプロピルアルコール17gを混合した溶液Bを調製した。
A液とB液を重量比6.5:3.5となるよう混合して得られた溶液をバリアコート剤とした。<Barrier coating layer>
385 g of water, 67 g of isopropyl alcohol and 9.1 g of 0.5N hydrochloric acid were mixed and adjusted to pH 2.2. To the solution was added 175 g of tetraethoxysilane and 9.2 g of glycidoxypropyltrimethoxysilane while cooling to 10°C. Solution A was prepared by mixing.
A solution B was prepared by mixing 14.7 g of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 2400 and a degree of saponification of 99% or more, 324 g of water and 17 g of isopropyl alcohol.
A solution obtained by mixing the A solution and the B solution in a weight ratio of 6.5:3.5 was used as a barrier coating agent.
<バリア性積層フィルム>
上記のPETフィルムの酸化アルミニウム蒸着膜上に、上記で調製したバリアコート剤をスピンコート法によりコーティングした。その後、180℃で60秒間、オーブンにて加熱処理して、厚さ約400nmのバリア性被覆層を酸化アルミニウム蒸着膜上に形成して、バリア性積層フィルムを得た。<Barrier laminated film>
The barrier coating agent prepared above was coated on the vapor-deposited aluminum oxide film of the PET film by spin coating. After that, heat treatment was performed in an oven at 180° C. for 60 seconds to form a barrier coating layer having a thickness of about 400 nm on the vapor-deposited aluminum oxide film, thereby obtaining a barrier laminated film.
実施例2
酸化アルミニウム蒸着膜厚の厚さを14nmに変更した以外は、実施例1と同じにして、バリア性積層フィルムを得た。
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
・搬送速度:340m/min
・波長366nmの光線透過率:92%Example 2
A barrier laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the deposited aluminum oxide film was changed to 14 nm.
(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
・Conveyance speed: 340m/min
・Light transmittance at wavelength 366 nm: 92%
実施例3
基材として厚さ12μmのバイオマス由来のポリエステルフィルムを使用したこと以外は、実施例1と同じにして、バリア性積層フィルムを得た。
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
・搬送速度:400m/min
・波長366nmの光線透過率:92%Example 3
A barrier laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that a biomass-derived polyester film having a thickness of 12 μm was used as the substrate.
(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
・Conveyance speed: 400m/min
・Light transmittance at wavelength 366 nm: 92%
実施例4
基材として厚さ12μmのポリブチレンテレフタレートフィルムを使用したことと、酸化アルミニウム蒸着膜厚の厚さを10nmに変更した以外は、実施例1と同じにして、バリア性積層フィルムを得た。
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
・搬送速度:400m/min
・波長366nmの光線透過率:92%Example 4
A barrier laminated film was obtained in the same manner as in Example 1, except that a polybutylene terephthalate film having a thickness of 12 μm was used as the substrate and the thickness of the aluminum oxide deposited film was changed to 10 nm.
(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
・Conveyance speed: 400m/min
・Light transmittance at wavelength 366 nm: 92%
実施例5
基材として高スティフネスポリエステルフィルムの東レ株式会社製のXP-55(厚み16μm)を使用したこと以外は、実施例1と同じにして、バリア性積層フィルムを得た。Example 5
A barrier laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that a high-stiffness polyester film XP-55 (thickness: 16 μm) manufactured by Toray Industries, Inc. was used as the base material.
比較例1
プラズマ前処理を行わなかった以外は、実施例1と同じにしてバリア性積層フィルムを得た。Comparative example 1
A barrier laminate film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the plasma pretreatment was not performed.
比較例2
まず、基材である厚さ12μmのPETフィルムを巻き取ったロールを準備した。次に、このPETフィルムの蒸着層を設ける面に、ダイレクトプラズマ方式を用いて下記の条件でプラズマ処理し、プラズマ処理したPETフィルムの巻き取りロールを得た。次に、このPETフィルムのプラズマ処理面に、反応性抵抗加熱方式により、厚さ12nmの酸化アルミニウム蒸着膜を下記の条件で形成した。Comparative example 2
First, a roll was prepared by winding a PET film having a thickness of 12 μm as a base material. Next, the surface of the PET film on which the deposited layer was to be formed was plasma-treated by a direct plasma method under the following conditions to obtain a take-up roll of the plasma-treated PET film. Next, on the plasma-treated surface of this PET film, a vapor deposition film of aluminum oxide having a thickness of 12 nm was formed under the following conditions by a reactive resistance heating method.
(プラズマ前処理条件)
・直流プラズマ強度:150W・sec/m2
・プラズマ形成ガス:アルゴン1200(sccm)、酸素3000(sccm)
・磁気形成手段:なし
・前処理ドラム-プラズマ供給ノズル間印加電圧:なし(Plasma pretreatment conditions)
・Direct current plasma intensity: 150 W・sec/m 2
- Plasma forming gas: argon 1200 (sccm), oxygen 3000 (sccm)
・Magnetic forming means: None ・Applied voltage between pretreatment drum and plasma supply nozzle: None
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
・搬送速度:400m/min
・波長366nmの光線透過率:92%(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
・Conveyance speed: 400m/min
・Light transmittance at wavelength 366 nm: 92%
次に、酸化アルミニウム蒸着膜上に実施例1と同様にして、バリア性被覆層を形成して、バリア性積層フィルムを得た。 Next, a barrier coating layer was formed on the deposited aluminum oxide film in the same manner as in Example 1 to obtain a barrier laminate film.
測定結果を表1に示す。実施例1~5に示されているように、本発明における積層フィルムの酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率は45%以下となり、比較例1,2では該遷移領域の変成率が高く、ハイレトルト処理、セミレトルト処理後、比較例1と2ではレトルト処理前の剥離強度が実施例とほぼ同じであっても、レトルト処理後、1N/15mm以下の低い値となり、急激な剥離強度の劣化が見られる。これとは対照的に、本発明では剥離強度が2.1N/15mm以上と十分に密着強度が維持され、レトルト処理による密着強度の大幅な低下が見られず、劣化が抑えられている。 Table 1 shows the measurement results. As shown in Examples 1 to 5, the denaturation rate of the transition region of the deposited aluminum oxide film of the laminated film of the present invention is 45% or less, and the denaturation rate of the transition region is high in Comparative Examples 1 and 2, After the high retort treatment, the semi-retort treatment, and in Comparative Examples 1 and 2, even if the peel strength before the retort treatment was almost the same as in the examples, the peel strength after the retort treatment was as low as 1 N/15 mm or less, and the peel strength suddenly decreased. Deterioration is seen. In contrast, according to the present invention, the adhesion strength is sufficiently maintained with a peel strength of 2.1 N/15 mm or more, and no significant decrease in adhesion strength due to retort treatment is observed, and deterioration is suppressed.
また、バリア性能においても、実施例1~5は、ハイレトルト処理、セミレトルト処理後、水蒸気透過率が0.9g/m2/24hr以下とレトルト処理によるバリア性能の劣化が抑えられ、また酸素透過度についてはいずれのレトルト処理後でも、一定の水準を維持できている。これに対し、比較例1と2ではレトルト前処理の水蒸気透過率は実施例とほぼ同じであっても、ハイレトルト処理後では1.2g/m2/24hrと高い値となり劣化を示し、また酸素透過度についても、0.5cc/m2/24hr以上と2倍以上の高い値を示し、レトルト処理によるバリア性能の劣化が起きている。
これらの結果に見られるように、本発明の酸化アルミニウムの遷移領域の変成率を制御した積層フィルムでは、優れたレトルト耐性を示すものが得られる。In terms of barrier performance, in Examples 1 to 5, after high retort treatment and semi-retort treatment, the water vapor transmission rate was 0.9 g/m 2 /24 hr or less, and deterioration of barrier performance due to retort treatment was suppressed. A certain level of permeability can be maintained after any retort treatment. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, even though the water vapor transmission rate before retort treatment was almost the same as in Examples, after high retort treatment, the value was as high as 1.2 g/m 2 /24 hr, indicating deterioration. The oxygen permeability also shows a high value of 0.5 cc/m 2 /24 hr or more, which is more than twice as high, indicating deterioration of the barrier performance due to the retort treatment.
As can be seen from these results, the laminated film of the present invention in which the transformation rate of the aluminum oxide transition region is controlled exhibits excellent retort resistance.
本発明は、蒸着膜とプラスチック基材との間の酸化アルミニウム蒸着膜の遷移領域の変成率を適正に設定することで改善された密着性が得られ、バリア性を有する酸化アルミニウム蒸着膜を備える積層フィルム及びバリア性積層フィルムを得ることができる。
蒸着膜とプラスチック基材間のレトルト処理前後における密着強度の劣化を改善することで、酸素ガス、水蒸気等の透過を阻止するバリア性及び密着性を有するバリア性積層フィルムとすることができ、例えば、レトルト処理、殺菌処理等の加工に伴う処理に耐える積層材を必要とする食品、医薬品などの包装材、及び電気・電子部品の包装、保護シートなどの耐久性、バリア性を必要とする使用環境が厳しい分野の産業資材等に適用できる。The present invention provides an aluminum oxide vapor deposition film having improved adhesion and barrier properties by properly setting the transformation ratio of the transition region of the aluminum oxide vapor deposition film between the vapor deposition film and the plastic substrate. A laminate film and a barrier laminate film can be obtained.
By improving the deterioration of the adhesion strength between the vapor-deposited film and the plastic substrate before and after the retort treatment, it is possible to obtain a barrier laminated film having a barrier property and adhesion property that prevents permeation of oxygen gas, water vapor, etc. Uses requiring durability and barrier properties such as packaging materials for foods and pharmaceuticals that require laminated materials that can withstand processing associated with processing such as retort processing and sterilization, as well as electrical and electronic component packaging and protective sheets. It can be applied to industrial materials, etc. in fields where the environment is severe.
1,S ………プラスチック基材
2 ………酸化アルミニウム蒸着膜
3………バリア性被覆層
A ………積層フィルム又は蒸着膜フィルム
B ………バリア性積層フィルム
P ………プラズマ
10 ………ローラー式連続蒸着膜成膜装置
12 ………減圧チャンバ
12A ………基材搬送室
12B ………プラズマ前処理室
12C ………成膜室
14a~d ………ガイドロール
18 ………原料ガス揮発供給装置
20 ………前処理ローラー
21 ………マグネット
22 ………プラズマ供給ノズル
23 ………成膜ローラー
24 ………蒸着膜成膜手段
31 ………電力供給配線
32 ………電源
35a~35c ………隔壁1, S ......
Claims (14)
該バリア性を備える積層フィルムは、プラスチック基材と、基材フィルム表面に形成された酸化アルミニウム蒸着膜を主体する蒸着膜からなり、
基材フィルム表面と形成された酸化アルミニウム蒸着膜を主体する蒸着膜との密着強度を規定する該蒸着膜の遷移領域が形成されており、
該遷移領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いてエッチングを行うことで検出される水酸化アルミニウムに変成する元素結合Al2O4Hを含み、TOF-SIMSを用いてエッチングを行うことで規定される酸化アルミニウム蒸着膜に対する、TOF-SIMSを用いて規定される該変成される遷移領域の割合により定義される遷移領域の変成率が45%以下であり、
測定のために作製した、上記積層フィルム/テトラエトキシシランとグリシドキシプロピルトリメトキシシランからなる溶液Aと、ポリビニルアルコールと水とイソプロピルアルコールからなる溶液Bを、A液とB液を重量比6.5:3.5となるよう混合してなる溶液よりゾルゲル法により得られたバリア性被覆層400nm/ 接着剤/ ナイロンフィルム15μm/接着剤/ CPP70μmからなる複合積層フィルムを試験用サンプルとし、
酸素供給側がバリア性積層フィルムのフィルム面となるように該試験用サンプルをセットし、23℃、100% RH雰囲気下の測定条件で、JISK7126B法に準拠して測定した、135℃、40分間のハイレトルト熱水処理後の、酸素透過度が0.2cc/m2・24hr以下であって、
上記試験用サンプルを、センサー側がバリア性積層フィルムのフィルム面となるようにセットし、37.8℃、100%RH雰囲気下の測定条件で、JISK 7126B法に準拠し測定した、135℃、40分間のハイレトルト熱水処理後の水蒸気透過度が0.9g/m2・24hr以下である、
上記積層フィルム。 A laminate film having barrier properties, in which an aluminum oxide vapor-deposited film containing aluminum oxide as a main component is formed on the surface of a plastic substrate,
The laminated film having barrier properties comprises a plastic substrate and a vapor deposited film mainly composed of a vapor deposited aluminum oxide film formed on the surface of the substrate film,
A transition region of the deposited film is formed, which defines the adhesion strength between the base film surface and the deposited film mainly composed of the formed aluminum oxide deposited film,
The transition region contains elementally bound Al 2 O 4 H that transforms into aluminum hydroxide detected by etching using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). The transformation ratio of the transition region defined by the ratio of the transformed transition region defined by TOF-SIMS to the deposited aluminum oxide film defined by etching using TOF-SIMS is 45% or less,
Solution A composed of the above laminated film/tetraethoxysilane and glycidoxypropyltrimethoxysilane, and solution B composed of polyvinyl alcohol, water, and isopropyl alcohol, which were prepared for the measurement, were mixed together at a weight ratio of 6. A composite laminated film consisting of a 400 nm barrier coating layer obtained by a sol-gel method from a solution mixed at 5:3.5/adhesive/15 μm nylon film/adhesive/70 μm CPP was used as a test sample,
The test sample was set so that the oxygen supply side was the film surface of the barrier laminated film, and the measurement conditions were 23°C, 100% RH, and measured according to JISK7126B method. The oxygen permeability after high-retort hot water treatment is 0.2 cc/m 2 ·24 hr or less,
The above test sample was set so that the sensor side was the film surface of the barrier laminate film, and the measurement conditions were 37.8°C and 100% RH in accordance with JISK 7126B method. Water vapor permeability after high retort hot water treatment for 1 minute is 0.9 g/m 2 · 24 hr or less,
The laminated film described above.
該高スティフネスポリエステルフィルムは、流れ方向(MD)及び垂直方向(TD)において0.0017N/15mm以上のループスティフネスを有し、且つ51質量%以上のポリエステルを含む延伸プラスチックフィルムである、
請求項1に記載の積層フィルム。 The plastic base material is a high-stiffness polyester film,
The high-stiffness polyester film is an oriented plastic film having a loop stiffness of 0.0017 N/15 mm or more in the machine direction (MD) and the vertical direction (TD) and containing 51% by weight or more of polyester.
The laminated film according to claim 1.
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