JP2002200710A - ガスバリヤ性プラスチック - Google Patents

ガスバリヤ性プラスチック

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JP2002200710A
JP2002200710A JP2001034643A JP2001034643A JP2002200710A JP 2002200710 A JP2002200710 A JP 2002200710A JP 2001034643 A JP2001034643 A JP 2001034643A JP 2001034643 A JP2001034643 A JP 2001034643A JP 2002200710 A JP2002200710 A JP 2002200710A
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film
plastic
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compound
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Haruhiko Watanabe
晴彦 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスバリヤ性が優れたプラスチック材料を
提供する事にある。 【解決手段】 プラスチックフィルムまたはシートの
内面または外面または内外面に表面層を設け、表面層の
少なくとも一面にレーザー照射を行いガスバリヤ性を向
上させたプラスチック材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【0001】 本発明はガスバリヤ性に優れたプラスチ
ック材料に関する。更に詳しくはプラスチックの内面ま
たは外面または内外面に設けた表面層の少なくとも一面
にレーザーを照射した、ガスバリヤ性プラスチック材料
に関するものであり、食品や医薬品や精密電子部品など
を長期保存できる包装材料、ガラスに代わる水蒸気と酸
素などのガス透過性が極めて小さい透明プラスチック板
などに利用でき、液晶表示板などに使用できる。
【従来の技術】
【0002】 従来から塩化ビニリデン(PVDC)を
コーティングまたは共押出して製造されたガスバリヤ性
フィルム、シート、およびガスバリヤ性包装体が一般に
使用されているが、廃棄焼却処理を行うと、ダイオキシ
ンなどの有毒ガスが発生する事から、PVDCを使用し
ない、フィルム、シート、およびガスバリヤ性容器、ボ
トル、キャップ、クロージャー、フィルム包装袋、紙包
装袋、ペーパーカートン、蓋材などの包装体の開発する
ことが望まれている。
【0003】 プラスチックに金属蒸着、金属酸化物蒸
着、水素化炭素(ダイアモンドライクカーボン、DL
C、a−hCとも呼ばれている)蒸着、無機化合物であ
るモンモリロナイトやバーミキュライトなどの微小無機
平板のコーティング、酸化ケイ素のゾルゲルコーティン
グ、水ガラスのコーティング、メラミンやメチロールメ
ラミンなどの有機材料の蒸着またはコーティング、PV
OH(ポリビニルアルコール)やEVOH(エチレンビ
ニルアルコールコポリマー)などのコーティング行った
プラスチックはガスバリヤ性を有し、焼却処理を行って
もダイオキシンが発生しない環境に優しい素材である
が、蒸着皮膜またはコーティング皮膜にはピンホール
(微小な孔)、クレーズ(微小なひび割れ)、クラック
(クレーズがつながったひび割れ)、フリーボリュウム
(高分子間の空間)、空洞、気泡などの微小欠陥を有す
るので、微小欠陥から酸素や水蒸気が内部に透過し、液
晶表示板が劣化したり、包装体として使用する場合には
包装された食品や医薬品が酸化劣化したり、好気性菌増
殖して品質が劣化したりする。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】 従来技術による、プラスチック表面に蒸
着、コーティング、共押出により形成したガスバリヤ性
表面層(ガス透過性が小さい表面層)のピンホール、ク
レーズ、クラック、フリーボリュウム、空洞、気泡など
の微小欠陥を修復すれば、更にガスバリヤ性が優れたプ
ラスチック材料が得られる。
【課題を解決するための手段】
【0005】 本発明はプラスチックの内面または外面
または内外面に設けられた表面層の少なくとも一面に、
レーザーを照射し表面層のピンホール、クレーズ、クラ
ック、フリーボリュウム、空洞、気泡などの微小欠陥を
修復し、ガスバリヤ性を向上させる事により従来の問題
を解決した。
【0006】 蒸着、コーティング、共押出などの方法
によりプラスチック表面に設けられた表面層のピンホー
ル、クレーズ、クラック、フリーボリュウム、空洞、気
泡などの微小欠陥は、レーザーを照射する事により修復
できる事が明らかになった。レーザーとしてはエキシマ
レーザーのような単波長レーザーが優れた効果を示し、
波長248nm、エネルギー5mj/cm以上のエキ
シマレーザーのパルス照射が有効であったが、本発明に
使用するレーザーはこの範囲に限るものではない。
【0007】 プラスチック表面に設けられた表面層に
レーザーが照射されると、照射された部分の温度が急上
昇する。ピンホール、クレーズ、クラック、フリーボリ
ュウム、空洞、気泡などの微小欠陥にレーザーが照射さ
れると、照射された表面層のピンホール、クレーズ、ク
ラック、フリーボリュウム、空洞、気泡などの微小欠陥
の温度が急上昇し、溶融、反応、均一化が起こりレーザ
ー照射を中断すると瞬間的に冷却、固化が起こる。
【0008】 レーザーが照射され溶融、反応、均一化
が起こった表面層は、レーザー照射が中断されるとその
ままの状態で瞬間的に冷却されて固化し、水蒸気やガス
が透過するピンホール、クレーズ、クラック、フリーボ
リュウム、空洞、気泡などの微小欠陥の数が劇的に減少
し、ガスバリヤ性が向上する。
【0009】 上記の方法により製造された、プラスチ
ックフィルムまたはシートの内面または外面または内外
面に設けられた表面層にレーザー照射を行い、水蒸気バ
リヤ性とガスバリヤ性が向上したフィルムおよびシート
は、液晶表示板などの水蒸気およびガス透過を防ぐガラ
スの代替として使用する事ができる。また容器、ボト
ル、カップ、トレイ、キャップ、クロージャー、袋、バ
ッグ、パウチ、カートンの内面または外面または内外面
に設けられた表面層にレーザー照射を行い、水蒸気バリ
ヤ性とガスバリヤ性が向上した容器、ボトル、カップ、
トレイ、キャップ、クロージャー、袋、バッグ、パウ
チ、カートンを製造する事ができる。またプラスチック
フィルムまたはシートの内面または外面または内外面に
設けられた表面層にレーザー照射を行い、水蒸気とガス
バリヤ性が向上したフィルムおよびシートを一枚以上積
層して製造される、フィルム包装袋、フィルム蓋材、紙
包装袋、ペーパーカートン、紙トレイ、紙カップ、蓋材
などのハイバリヤ性包装体に食品、飲料、医薬品を包装
すると、包装された中身は長期間にわたり吸湿したり酸
化されることが無く、好気性菌の増殖を防ぎ、炭酸ガス
が抜ける事が無いので、製造直後の高品質を長期間保持
することができる。
【0010】
【実施例1】酸素透過度145cc/m・24hrs
の12μ厚みの2軸延伸PETフィルムに、市販の水ガ
ラス(酸化ケイ素を主成分とする水溶液)を2μの乾燥
厚みにコーティングした。コーティング皮膜はキセロゲ
ルと呼ばれる、ピンホールの多い皮膜であり、コーティ
ング後の酸素透過度は65cc/m・24hrsであ
った。PETフィルム上に形成された酸化ケイ素を主成
分とするキセロゲル皮膜に、波長248nmのエキシマ
レーザーのパルス照射を行った。エキシマレーザーパル
ス照射後のPETフィルムの酸素透過度は19cc/m
・24hrsに低下した。
【0011】
【実施例2】酸素透過度145cc/m・24hrs
の12μ厚みの2軸延伸PETフィルムを使用し、真空
中においてアセチレン、アルゴン混合ガスを吹き込み
2.54GHzのマイクロウエーブを照射して、水素化
炭素の皮膜を1000Å厚みに蒸着した。酸素透過度は
12cc/m・24hrsに低下した。水素化炭素皮
膜に波長248nmのエキシマレーザーのパルス照射を
行うと酸素透過度は6cc/m・24hrsに低下し
た。
【0012】
【実施例3】酸素透過度10cc/m・24hrs、
厚さ600μのAPET(非晶性PET)シートを使用
して、真空中においてヘキサメチルジシロキサン(HM
DSO)とヘリュウムと酸素の混合ガスを吹き込み1
3.5MHzの高周波を照射して酸化ケイ素(Si
)皮膜を750Å厚みに蒸着した。酸素透過度は
0.5cc/m・24hrsに低下した。得られたA
PET/SiO蒸着シートのSiO蒸着面に波長2
48nmのエキシマレーザーのパルス照射を行うと酸素
透過度は0.2cc/m・24hrsに低下した。
【0013】
【実施例4】酸素透過度10cc/m・24hrs、
厚さ600μのAPET(非晶性PET)シートを使用
して、真空中において酸化ケイ素(SiO)と酸化ア
ルミニュウム(Al)を加熱蒸発させた混合ガス
を800Å厚みに蒸着した。酸素透過度は0.3cc/
・24hrsに低下した。得られたAPET/Si
/Al共蒸着シートのSiO/Al
蒸着面に波長248nmのエキシマレーザーのパルス照
射を行うと酸素透過度は0.1cc/m・24hrs
に低下した。
【0014】
【実施例5】酸素透過度145cc/m・24hrs
の12μ厚みの2軸延伸PETフィルムに、PVOH
(ポリビニルアルコール)とPAA(ポリアクリル酸)
とPAA−Na(ポリアクリル酸ナトリュウム)混合水
溶液を2μの乾燥厚みにコーティングした。コーティン
グ後の酸素透過度は10cc/m・24hrsであっ
たが、コーティング皮膜は極めて耐水性に乏しい皮膜で
あり水に膨潤した。PETフィルム上に形成されたPV
OHとPAAとPAA−Na混合皮膜に波長248nm
のエキシマレーザーのパルス照射を行うと酸素透過度は
1cc/m・24hrsに低下すると共に、PVOH
とPAAの架橋反応が起こり耐水性が向上し水に膨潤し
ない皮膜が形成された。得られたPETフィルムに6色
印刷を行い、20μ厚みのCPP(キャストポリプロピ
レンフィルム)とポリウレタン接着剤でドライラミネー
トを行い、ヒートシールすることにより袋を製造し、窒
素ガスを封入しポテトチップの気密包装を行ったが、室
温において6ヶ月放置後の味覚は良好であった。
【0015】
【実施例6】酸素透過度145cc/m・24hrs
の12μ厚みの2軸延伸PETフィルムに、TMSO
(テトラメトキシシラン)に塩酸を加え加水分解を行
い、PVOH(ポリビニルアルコール)をブレンドした
混合水溶液のゾルゲルコーティングを行い、PETフィ
ルム上に乾燥状態で2μ厚みのSiOブレンドPVO
H皮膜のコーティングを行った。コーティングされたP
ETフィルムの酸素透過度は4cc/m・24hrs
に低下したが、コーティング皮膜は耐水性に乏しく、1
00%相対湿度下においては水分を吸収して酸素透過度
は65c/m・24hrsに上昇した。コーティング
皮膜に波長248nmのエキシマレーザーのパルス照射
を行うと酸素透過度は2cc/m・24hrsに低下
すると共に、SiOとPVOH架橋反応が進行し耐水
性が向上して水分を吸収しない皮膜が形成され、100
%相対湿度下における酸素透過度は4cc/m・24
hrsであった。
【0016】
【実施例7】酸素透過度145cc/m・24hrs
の12μ厚みの2軸延伸PETフィルムに、市販の水ガ
ラスとPVOH混合溶液のコーティングを行い、PET
フィルム上に乾燥厚みで3μの水ガラスブレンドPVO
H皮膜のコーティングを行った。PETフィルムの酸素
透過度は16cc/m・24hrsに低下したが、コ
ーティング皮膜は耐水性に乏しく、100%相対湿度下
においては水分を吸収して酸素透過度は72c/m
24hrsに上昇した。コーティング皮膜に波長248
nmのエキシマレーザーのパルス照射を行うと酸素透過
度は6cc/m・24hrsに低下すると共に、水ガ
ラスとPVOH架橋反応が進行し耐水性が向上して水分
を吸収しない皮膜が形成され、100%相対湿度下にお
ける酸素透過度は12cc/m・24hrsであっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3E086 BA04 BA13 BA15 BA24 BB02 BB05 DA01 4F006 AA35 AB13 AB20 AB24 AB72 AB73 AB74 AB76 BA05 CA07 DA01 DA03 EA03 4F100 AA01B AA18B AA19B AA20B AA27B AA37B AB10B AB12B AB16B AB17B AB18B AB19B AB21B AB25B AD00B AD01B AG00B AH01 AH06 AK01A AK21B AK25B AK42 AK69B AL05B AR00B BA02 BA07 DE01B EH46 EH66 EH66B EJ52 EJ52B EJ54B EJ61B GB15 GB66 JD02 JD03 JM10B

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックの内面または外面または内
    外面に表面層を設け、表面層の少なくとも一面にレーザ
    ー照射を行いガスバリヤ性を向上させたプラスチック材
    料。
  2. 【請求項2】 請求項1のプラスチックはフィルムおよ
    びシート単体、およびプラスチック容器、ボトル、カッ
    プ、トレイ、キャップなどの包装体。
  3. 【請求項3】 請求項1のガスバリヤ性を向上させたプ
    ラスチックフィルムまたはシートから構成される、フィ
    ルム包装袋、フィルム蓋材、紙/プラスチック複合包装
    袋、紙/プラスチック複合ペーパーカートン、紙/プラ
    スチック複合トレイ、紙/プラスチック複合カップ、蓋
    材などの包装体。
  4. 【請求項4】 請求項1の表面層はアルミニュウム、
    金、銅、亜鉛、ニッケル、錫、インジュウム、ジルコニ
    ュウム、チタニュウムなどの単独または混合金属加熱蒸
    着皮膜。
  5. 【請求項5】 請求項1の表面層は酸化ケイ素、酸化ア
    ルミニュウム、酸化マグネシュウム、酸化ジルコニュウ
    ムなどの単独または混合金属酸化物加熱蒸着皮膜。
  6. 【請求項6】 請求項1の表面層はアルコキシ金属化合
    物を加水分解した無機化合物、粒子状無機化合物、平板
    状無機化合物、セラミック、ガラス、水ガラス、クレイ
    などの無機化合物の単独または混合無機化合物コーティ
    ング皮膜。
  7. 【請求項7】 請求項1の表面層はアルコキシ金属化合
    物、アルキル金属化合物、キレート化合物などの有機物
    と金属との化合物の単独または混合物を紫外線、高周
    波、マイクロウエーブなどの電磁波または放射線でプラ
    ズマ化して蒸着した単独または混合金属酸化物蒸着皮
    膜。
  8. 【請求項8】 請求項1の表面層はアセチレン、エチレ
    ン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサンな
    どのハイドロカーボンまたはトリアジン、メラミン、メ
    チロールメラミンなどの有機化合物を紫外線、高周波、
    マイクロウエーブなどの電磁波または放射線でプラズマ
    化して蒸着した、非晶性および結晶性炭素または水素化
    炭素または有機物蒸着皮膜。 【請求項8】 請求項1の表面層はPVOH(ポリビニ
    ルアルコール)、EVOH(エチレンビニルアルコール
    コポリマー)、PAA(ポリアクリル酸)などのポリマ
    ーの単独または混合物。
  9. 【請求項9】 請求項1の表面層はPVOH、EVO
    H、PAAなどのポリマーとアルコキシ金属化合物を加
    水分解した無機化合物、粒子状無機化合物、平板状無機
    化合物、セラミック、ガラス、水ガラス、クレイなどの
    無機化合物の混合物。
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