阻气性薄膜的制作方法_2

文档序号:9290768阅读:来源:国知局
此外,还可以实施公知的锚涂处理、印刷、装饰。
[0039] 对于本发明的塑料薄膜,其厚度优选为1 μπι以上且300 μπι以下的范围、进一步优 选为5 μπι以上且100 μπι以下的范围、最优选为9 μπι以上且50 μπι以下的范围。
[0040] 对于本发明的塑料薄膜的透明度,并没有特别限定,在要求透明性的包装材料用 途中使用所得阻气性薄膜时,塑料薄膜具有50%以上的透射率是理想的。
[0041] (无机化合物薄膜)
[0042] 本发明的无机化合物薄膜包含氧化铝和氧化镁。如此,通过设置包含氧化铝和氧 化镁的无机化合物薄膜,可以使所得薄膜的阻气性,尤其是对水蒸汽的阻隔性显著提高。 [0043] 在本发明的阻气性薄膜中,对无机化合物薄膜中所含的氧化镁的质量比率没有特 别限定,相对于无机化合物薄膜中所含的氧化铝和氧化镁的总计100质量%,氧化镁的比 率为5质量%以上且90质量%以下是优选的。在氧化镁的比率低于5质量%时,由于会有 缺乏柔软性的倾向,故容易因操作而产生断裂,从而有时难以得到稳定的阻隔性。另一方 面,若氧化镁的比率超过90质量%,则阻隔性会降低。
[0044] 此外,由于该阻气性薄膜也会曝露于高湿度环境下,故即使在高湿度下阻气性的 劣化小也是理想的。相对于无机化合物薄膜中所含的氧化铝和氧化镁的总计100质量%, 若氧化镁的比率为5质量%以上且25质量%以下,则在40°C、90 % RH下处理50小时左右 的阻气性的劣化小。氧化镁的比率为15质量%以上且25质量%以下是更优选的。
[0045] 若氧化镁的比率为5质量%以上且25质量%以下,则氧化铝和氧化镁的复合氧化 物容易形成,由此容易与水反应的氧化镁不易以单质形式存在、由水引起的变质变小。
[0046] 另一方面,相对于无机化合物薄膜中所含的氧化铝和氧化镁的总计100质量%, 若氧化镁的比率为70质量%以上且90质量%以下,则在40°C、90 % RH下处理50小时左右 的阻气性的劣化小。
[0047] 若氧化镁的比率为70质量%以上且90质量%以下,则由于氧化铝以覆盖氧化镁 的周围的方式分布,故由水引起的变质变小。
[0048] 氧化镁的比率为80质量%以上且90质量%以下是更优选的。
[0049] 本发明的无机化合物薄膜为包含氧化铝和氧化镁的薄膜,在不损害本发明的目 的的范围内,也可以含有氧化铝和氧化镁以外的其他化合物。作为其他化合物,例如可以 举出:各种氧化物、氮化物、或它们的混合物质,具体而言,可以举出:氧化硅、氧化钙、氧化 锁、氧化钪、氧化纪、氧化镧、氧化铺、二氧化钛、氧化错、氧化铪、三氧化二银、氧化钽等氧化 物;氮化镁、氮化钙、氮化镧、氮化钛、氮化铪等氮化物;还有它们的混合物质。在含有其他 化合物时,相对于无机化合物薄膜中的所有物质的重量,其含有率为5质量%以下是理想 的。
[0050] 对于前述无机化合物薄膜的膜厚,没有特别限定,优选为5~80nm、进一步优选为 5nm以上且60nm以下、特别优选为5nm以上且50nm以下。
[0051] 在无机化合物薄膜的膜厚低于5nm时,有时不易得到令人满意的阻气性,另一方 面,即使超过SOnm而过度地厚,也无法得到与其相当的阻气性的提高效果,因弯曲导致无 机薄膜的断裂较大,在刚刚蒸镀之后的辊卷绕工序后,阻隔性已经劣化。此外,若膜厚增大 至超过80nm,则由于蒸镀速度提高,而不易得到在高湿度下的水蒸汽阻隔性。
[0052] 此外,特别是用作包装材料时,对于用作基材的塑料薄膜的厚度,从容易操作的观 点出发,9 μπι以上且50 μπι以下的范围是适合的,若为100 μπι以上,则因操作等时的薄膜弯 曲而导致无机薄膜的断裂较大、无法得到阻隔性提高效果。
[0053] 本申请所说的无机化合物薄膜的组成、膜厚是指通过使用荧光X射线的标准曲线 法所求出的值。
[0054] 本申请的标准曲线使用了按照以下步骤制作的标准曲线。制作具有包含氧化铝和 氧化镁的无机化合物薄膜的薄膜,通过电感耦合等离子体发光法(ICP法)求出氧化铝和氧 化镁的各自附着量。通过所求出的氧化铝和氧化镁的附着量,算出制作的无机氧化物薄膜 的组成。
[0055] 膜厚如下算出:无机氧化薄膜的密度设为整体密度的80%,且即使是氧化铝和氧 化镁混合的状态,也以保持各自体积的形式算出。对于氧化铝的膜中的含有率wa(% )、氧 化镁在膜中的含量),若将氧化铝的每单位面积的附着量设为Ma(g/cm2)、将氧化镁的 每单位面积的附着量设为Mm(g/cm2),则分别通过下述式(1)、(2)而求出。
[0056] wa = 100 X [Ma/ (Ma+Mm) ] · · ·式(1)
[0057] wm = 100-wa · · ·式(2)
[0058] 若将氧化铝的每单位面积的附着量设为Ma(g/cm2)、将其整体密度设为 P a(3. 97g/cm3)、将氧化镁的每单位面积的附着量设为Mm(g/cm2)、将其整体的密度设为 pm(3. 65g/cm3),则膜厚t(nm)通过下述式(3)而求出。
[0059] t = ((Ma/ ( P aX 0· 8) +Mm/ ( P mX 0· 8)) X 10 7 · · ·式(3)
[0060] 制作多种规定了膜厚、组成的无机氧化薄膜,使用荧光X射线装置进行测定,由此 制作标准曲线。
[0061] 使用荧光X射线法所测定的膜厚的值与使用TEM实际测量的膜厚接近。
[0062] 以下,对在塑料薄膜的至少单面形成无机化合物薄膜的方法进行说明。
[0063] 对于形成无机化合物薄膜的方法,在真空槽内,在作为基板的塑料薄膜上形成无 机化合物薄膜的干法(dry process)是优选的。具体而言,可以适当采用:真空蒸镀法、派 射法、离子镀法等物理蒸镀法(PVD法)、或化学蒸镀法(CVD法)等公知的蒸镀法。特别是, 在制造适用于包装材料的本发明的阻气性薄膜时,从生产率的观点出发,优选真空蒸镀法。 [0064] 在使用真空蒸镀法形成无机化合物薄膜时,作为加热蒸镀材料的方式,有电阻加 热、高频感应加热、电子束加热等方式。
[0065] 在制造适用于包装材料的本发明的阻气性薄膜时等,从可以高速成膜的观点出 发,电子束加热蒸镀法是适合的。
[0066] 在使用电子束加热方式形成包含氧化铝和氧化镁的无机化合物薄膜时,可以使用 氧化铝和氧化镁作为蒸镀材料。
[0067] 作为优选的方法,分别配置纯度为99. 9%以上的氧化铝的焙烧颗粒和纯度为 99. 9%以上的氧化镁的焙烧颗粒,使各自加热而蒸发,并以气相混合而形成无机化合物薄 膜的方法是优选的。
[0068] 在使用混合了氧化铝和氧化镁的材料时,由于氧化铝与氧化镁的蒸气压不同而使 其长时间蒸发时,蒸气压高的氧化镁会选择性地蒸发而混合材料的组成发生变化,由此所 形成的无机化合物薄膜的组成也发生变化。
[0069] 作为分别加热氧化铝和氧化镁的方法,虽然有使用2台电子束源的方法,但也有 使用1台电子束源将电子束进行时间分割(time division)而扫描各个材料并分别进行加 热的方法。通过分别加热材料,可以进行适于每个材料的加热,因此可以使通过将蒸发特性 不同的材料混合、加热所产生的飞溅减少、高精度的组成比率和膜厚的控制成为可能。此 外,由于容易形成致密的薄膜,因此也容易提高高湿度下的水蒸汽阻隔性。
[0070] 作为氧化铝和氧化镁的材料形状,优选使用粒状材料。氧化铝的颗粒和氧化镁的 颗粒的粒径分别优选为2~6mm、2~6mm的范围,氧化错的颗粒更优选为3~6mm的范围。
[0071] 粉末在抽真空时、加热开始时会飞散,此外,大型结块会因热冲击导致粉碎而无法 有效地蒸镀。
[0072] 使用真空蒸镀法进行成膜时,蒸镀中的压力优选设为3. 0X10 1Pa以下。若压力大 于3. OX 10 1Pa,则蒸镀颗粒的能量变小,而有变成粗糙膜的倾向,有阻隔性降低的担心。
[0073] 此外,对使用真空蒸镀法进行成膜时的塑料薄膜的温度没有特别限定,优选 为-20~40°C的范围。
[0074] 如上所示,可以得到对氧气、水蒸汽的阻隔性优异、特别是水蒸汽阻隔性优异的本 发明的阻气性薄膜。
[0075] 实施例
[0076] 以下,示出实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于下述实施例。
[0077] 需要说明的是,在各实施例中得到的薄膜特性通过以下方法测定并进行评价。
[0078] 1)透氧率
[0079] 依据JIS K7126-2 A法,使用透氧率测定装置(M0C0N CORPORATION制造的 "ΟΧ-TRAN 2/21"),在23°C、65% RH的条件下进行测定。需要说明的是,进行测定时,将无 机化合物薄膜面作为氧气侧。
[0080] 2)水蒸汽透过率
[0081] 依据JIS K7129 B法,使用水蒸汽透过率测定装置(M0C0N CORPORATION制
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