(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面に無機酸化物層を持つプラスチックフィルムを蛍光Ｘ線により無機酸化物層の膜厚組成を測定するモニターとモニター出力により無機酸化物層の膜厚組成を制御する機構を備えた蒸着装置を用い連続的に製造するときにおいて、該プラスチックフィルムが該無機酸化物層が含む原子と同一の原子を含み且つその濃度がプラスチックフィルムの長手方向で少なくとも１個所不連続に変化する不連続部分を認識し、該不連続部分前後のモニター出力を比較してその差をプラスチックフィルムに起因するとして無機酸化物層の膜厚組成に補正をかけることを特徴とするバリアフィルムの製法。
【請求項２】
少なくとも片面に無機酸化物層を持つプラスチックフィルムを蛍光Ｘ線により無機酸化物層の膜厚組成を測定するモニターとモニター出力により無機酸化物層の膜厚組成を制御する機構を備えた蒸着装置を用い連続的に製造するときにおいて、該プラスチックフィルムが該無機酸化物層が含む原子と同一の原子を含み且つその濃度がプラスチックフィルムの長手方向で少なくとも１個所不連続に変化する不連続部分を認識する手段と、該不連続部分前後のモニター出力を比較してその差をプラスチックフィルムに起因するとして無機酸化物層の膜厚組成に補正をかける手段とをもつことを特徴とするバリアフィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア性、耐屈曲性に優れた食品、医薬品、電子部品等の気密性を要求される包装材料、または、ガス遮断材料として優れた特性を持つフィルムの製法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム蒸着フィルムをロールコーター型蒸着装置で作成する場合、光学式膜厚モニターで膜厚を測定しアルミニウムの膜厚を制御してきた。この膜厚計はアルミニウムの膜厚が厚くなるに従い光の透過度が低下することを利用したものである。また、アルミニウムでは膜厚が面抵抗と関係するのを利用する方法もある。また、近年酸化物、例えばＳｉＯｘ、Ａｌ2Ｏ3と言った物質をアルミニウムの代わりに蒸着し包装用途等に利用されてきた。これらはアルミニウムに比較して非常に透明であるが、若干の着色があるためこの色の光吸収を利用して光学式膜厚計を利用している。
【０００３】
更に蛍光Ｘ線を利用した方法もある。この方法は原子にＸ線を当てるとその原子特有の蛍光Ｘ線を放射する現象を利用した技術で、放射される蛍光Ｘ線強度を測定することにより原子の存在数を知ることが出来る。この情報より膜厚を測定する方法である。
【０００４】
しかし無機酸化物層を形成するプラスチックフィルムの中にはプラスチックフィルム同士の滑り性を改善する目的でシリカ等の無機物の粉体を滑剤として混入してある。このプラスチックフィルム上に例えばＳｉＯｘの無機酸化物層を形成した場合プラスチックフィルムも無機酸化物層もＳｉ原子を含んでいるため、蛍光Ｘ線を区別できず正しく膜厚を算出できない。そこで、予めプラスチックフィルムのみを測定し、その結果を使って無機酸化物層の膜厚を算出する方法がある。さらに、プラスチックフィルムに含まれる滑剤が均一に含まれていることを利用して、プラスチックフィルムの一部、例えばフィルム長手方向（以下、ＭＤと言う）の初めの部分を測定しその値を用いて無機酸化物層の膜厚を算出する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に蒸着はバッチ式で行なわれる。生産効率の観点から１バッチで長いプラスチックフィルムに無機酸化物層を形成した方が効率的である。しかし、連続するプラスチックフィルムの長さは１バッチで要求される長さより短いことが多くこれを解決するために複数本のプラスチックフィルムをつなぎ合せ長いプラスチックフィルムを得ることがなされる。しかしながら複数本のプラスチックフィルム間では滑剤の濃度が微妙にことなり、プラスチックフィルムを継いだ部分で濃度段差ができてしまう。たとえプラスチックフィルムの初めの部分を測定して計算によりプラスチックフィルム上の無機酸化物層の膜厚を算出しても、継目部分からプラスチックフィルムの滑剤濃度が異なるため、算出した無機酸化物薄膜層の膜厚に誤差が出てしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は少なくとも片面に無機酸化物層を持つプラスチックフィルムを蛍光Ｘ線により無機酸化物層の膜厚組成を測定するモニターとモニター出力により無機酸化物層の膜厚組成を制御する機構を備えた蒸着装置を用い連続的に製造するときにおいて、該プラスチックフィルムが該無機酸化物層が含む原子と同一の原子を含み且つその濃度がプラスチックフィルムの長手方向で少なくとも１個所不連続に変化する不連続部分を認識する手段と不連続部分前後のモニター出力を比較してその差をプラスチックフィルムに起因するとして無機酸化物層の膜厚組成に補正をかける手段とをもつことを特徴としたバリアフィルム製法および装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で言う無機酸化物とは酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物と酸化ケイ素等の半金属酸化物、またこれらの複合物を言う。酸化が完全でなく酸素を若干欠損したもの、例えばＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）といった表現をする無機酸化物を含む。
【０００８】
本発明で言う連続的に製造するとは例えばロール状に巻き取られている長尺プラスチックフィルムを順次巻出し、プラスッチクフィルム上に無機酸化物層を形成し巻取る製造法を言う。
【０００９】
本発明で使用する蒸着法は一般的に使用している抵抗加熱法、誘導加熱法、電子ビーム加熱法が使える。モニターを使った膜厚制御を考える場合電子ビーム蒸着法が制御性の面から好ましい。
【００１０】
本発明でいうプラスチックフィルムとは、有機高分子を溶融押し出しをして、必要に応じ、長手方向、及び、又は、幅方向に延伸、冷却、熱固定を施したフィルムであり、有機高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ナイロン６、ナイロン４、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニールアルコール、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイドなどがあげられる。また、これらの（有機重合体）有機高分子は他の有機重合体を少量共重合をしたり、ブレンドしたりしてもよい。
【００１１】
更にこの有機高分子には、公知の添加剤、例えば、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤などが添加されていてもよく、その透明度は特に限定するものではないが、透明性を利用したフィルムの観点より７０％以上の透過率をもつものが好ましい。
【００１２】
本発明に使用するプラスチックフィルムは、薄膜層を積層するに先行して、該フィルムをコロナ放電処理、グロー放電処理、その他の表面粗面化処理を施してもよく、また、公知のアンカーコート処理が施されていてもよい。本発明に使用するプラスチックフィルムは、その厚さとして５〜１０００μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１０〜５００μｍの範囲である。
【００１３】
本発明で言う蛍光Ｘ線を使った膜厚組成を測定するモニターとは被測定物にＸ線を照射して被測定物が含む原子から発生する特性Ｘ線の強度を測定して膜厚組成に換算し値を出力するものである。換算は既知の膜厚組成の被測定物を測定し、得られた蛍光Ｘ線との関係により作成した検量線による。従って少なくともこの蛍光Ｘ線モニターは励起用のＸ線を発生する装置と蛍光Ｘ線を検出する装置と得られた信号を処理する装置からなる。
【００１４】
本発明で言う該プラスチックフィルムが、該無機酸化物層が含む原子と同一の原子を含むとは、例えば無機酸化物層としてＳｉＯｘ、プラスチックフィルム中に滑剤としてシリカの粉体が含まれている場合Ｓｉ原子を共通に含んでいることとなる。無機酸化物層がＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2で表せる複合酸化物であっても、同じくＳｉ原子を共通に含んでいると言える。
【００１５】
該原子の濃度がプラスチックフィルムの長手方向で少なくとも１個所不連続に変化するとは、例えば異なる濃度の滑剤を含むプラスチックフィルムをつなぎ合わせて１本のプラスチックフィルムとした場合等が該当する。さらにこの不連続部分を認識する手段としては、例えば該接続部分に黒色のテープを貼り光センサーで光の透過率の変化を捉え認識する方法がある。
【００１６】
無機酸化物と同じ原子を含むプラスチックフィルム上にある無機酸化物層の膜厚を求める方法としては例えば次に示す方法がある。予め同一濃度の該原子を含むプラスチックフィルム上に異なる既知の膜厚の無機酸化物層を形成したフィルム作成し該モニターで測定する。得られた蛍光Ｘ線強度と膜厚の関係式を求めて作成した検量線により未知の無機酸化物層膜厚を得ることができる。
【００１７】
検量線を求めたプラスチックフィルムと異なる濃度の原子を含むプラスチックフィルム上に形成した無機酸化物層の膜厚を得る方法として、まずプラスチックフィルムのみを蛍光Ｘ線モニターで測定し出力される膜厚値を保持し、無機酸化物層を測定時に該値で補正することができる。また、プラスチックフィルムのみ蛍光Ｘ線強度を使い検量線を補正する方法もある。
【００１８】
不連続部分前後のモニター出力を比較してその差をプラスチックフィルムに起因するとして無機酸化物層の膜厚組成に補正をかける手段とは、先に述べた方法等によりプラスチックフィルム上に形成した無機酸化物層の膜厚を補正し測定している途中プラスチックフィルムの継いだ部分等に起因して蛍光Ｘ線を計測している原子の含有率が不連続に変化したとき、モニター出力の変化分を無機酸化物層の膜厚は一定でプラスチックフィルムからの影響のみであると仮定して変化する直前の値と変化直後の値との差で補正する方法である。例えばシリカを滑剤として含むプラスチックフィルム上にＳｉＯｘを形成するとき、途中不連続部分で蛍光Ｘ線モニター出力が１００ｎｍから９０ｎｍに変化したとき−１０ｎｍをプラスチックフィルム中の滑剤の濃度が低下したためと仮定して無機酸化物層の膜厚を１００ｎｍと補正しなおすことである。補正は蛍光Ｘ線の強度で行なってもよい。
【００１９】
ここでいう不連続部分は、例えば異なるフィルムロール継いだ部分をいい、不連続部分前後で滑剤濃度が低下しない場合もある。
【００２０】
該モニター出力で制御を行なう場合、不連続部分を認識した時制御を不連続部分での補正作業が完了するまで停止することが好ましい。
【００２１】
本発明によれば蛍光Ｘ線モニターを使用して継目を持つようなプラスチックフィルムも精度よく無機酸化物層を形成できる。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を説明する。
【００２３】
実施例１
図１（図中、１は巻出しロール、２は電子ビーム、３は坩堝、４はコーティングロール、５は電子銃、６は蛍光Ｘ線モニター、７はガイドロール、８は巻取りロールを夫々示している）に示す電子ビーム加熱方式蒸着装置を使用し、大よそ１０ｍｍから２０ｍｍの粒状の一酸化ケイ素を蒸着原料として、フィルム幅１１００ｍｍ、フィルム長１５０００ｍ、厚み１２μｍのＮｙフィルムを基板として蒸着した。ただし、このフィルム前半部分は通常のＮｙフィルム（ポリアミドフィルム  東洋紡績株式会社製  ハーデンフィルム  Ｎ２１００）７５００ｍと、滑剤を増やしたＮｙフィルム７５００ｍとを継いで作成したフィルムである。継目では黒色テープを貼り蛍光Ｘ線モニターに付属する光学センサーでフィルムからの反射光の変化を測定して継目が認識できるようにしてある。
【００２４】
蒸着装置の電子銃は、最大出力２５０ｋｗ（ライボルト社製ＫＳＲ−２５０）である。
【００２５】
一酸化ケイ素は、約幅１５００ｍｍ×奥行き８００ｍｍ×１５０ｍｍの銅製水冷坩堝にいれた。
【００２６】
フィルムの走行は２００ｍ／ｍｉｎで行なった。
【００２７】
ＳｉＯｘの目標膜厚を４０ｎｍとして蛍光Ｘ線モニターの出力を使い制御して蒸着を行なった。蒸着後１０００ｍおきに膜厚を測定した。膜厚は未蒸着のフィルムの両端を使いＳｉＯｘの膜厚を求めた。さらに、作成したガスバリアフィルムの酸素透過率を酸素透過率測定装置（モダンコントロールズ社製  ＯＸ−ＴＲＡＮ１０／５０）を用いて測定した。
【００２８】
結果を表１，２および図２，３に示す。
【００２９】
比較例１
継目での補正機能を停止した以外は実施例１と同様に蒸着を行なった。
【００３０】
【表１】
0003695297.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003695297.tif 000003
【００３２】
実施例１では、酸素透過量が安定した透明バリアフィルムが得られるが、比較例１ではフィルムの継目の所から酸素透過量が大きく安定しない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、途中で継いだようなプラスチックフィルムでも安定した低酸素透過量の透明バリアフィルムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用した装置の概略図である。
【図２】実施例および比較例で得た膜厚を示すグラフである。
【図３】実施例および比較例で得たフィルムの酸素透過率を示すグラフである。
【符号の説明】
１  巻出しフィルム
２  電子ビーム
３  坩堝
４  コーティングロール
５  電子銃
６  蛍光Ｘ線モニター
７  ガイドロール
８  巻取りロール
【図１】
0003695297.tif 000004
【図２】
0003695297.tif 000005
【図３】
0003695297.tif 000006