(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル系樹脂からなるベースフイルムのＡ面上にガスバリア層を有し、ベースフイルムのＡ面およびＢ面の面粗度をそれぞれＡＲａ、ＢＲａとするとき、
ＡＲａ＜ＢＲａ、
ＡＲａ≦０．０５μｍ、
０．０２μｍ≦ＢＲａ≦０．３μｍ
を満足し、かつ、ベースフイルムの長手方向、幅方向の最大熱収縮応力が各々５０ｇ／ｍｍ2 〜５００ｇ／ｍｍ2 の範囲にあり、ベースフイルムの１９０℃における長手方向熱収縮率が−１．５％〜６％の範囲にあることを特徴とするガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項２】
前記ガスバリア層が酸化物蒸着膜からなる、請求項１のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項３】
ベースフイルムのＢ面に水系塗料が塗布されている、請求項１または２のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項４】
前記水系塗料が滑剤粒子を含有しないものである、請求項３のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項５】
前記ベースフイルムのＡ面がグロー放電処理されてなることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項６】
前記ガスバリア層上に、さらに有機樹脂系ガスバリア層が設けられている、請求項１ないし５のいずれかに記載のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項７】
前記有機樹脂系ガスバリア層が、ポリビニルアルコール系樹脂またはポリ塩化ビニリデン系樹脂からなる、請求項５のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【請求項８】
少なくとも同時二軸延伸されてなることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のガスバリア用ポリエステルフイルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア用ポリエステルフイルムに関し、とくにポリエステル系樹脂からなるベースフイルム上に蒸着法、エレクトロビーム法、気相重合法、スパッタリング法等で無機薄膜や無機酸化物膜等を設けて良好なガスバリア性を発揮させることができるガスバリア用ポリエステルフイルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種ガスバリア用フイルムが提案されているが、良好なガスバリア性と、良好な加工性、とくに良好な収率とを両立させることが困難であった。
【０００３】
ガスバリア用フイルムにおいては、ベースフイルム上に設けられるガスバリア層もさることながら、とくにベースフイルムの特性が、得られるガスバリア用フイルムのガスバリア性、ガスバリア用フイルムに加工する際の加工性、ひいてはその加工性に起因するガスバリア性の良否を大きく左右する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、とくにベースフイルムの各種特性を制御、規定することにより、ベースフイルムの製膜性、ガスバリア用フイルムとする際の優れた加工性、ガスバリア用フイルムとした際の優れたガスバリア性を達成できるガスバリア用ポリエステルフイルムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のガスバリア用ポリエステルフイルムは、ポリエステル系樹脂からなるベースフイルムのＡ面上にガスバリア層を有し、ベースフイルムのＡ面およびＢ面の面粗度をそれぞれＡＲａ、ＢＲａとするとき、ＡＲａ＜ＢＲａ、
ＡＲａ≦０．０５μｍ、
０．０２μｍ≦ＢＲａ≦０．３μｍ
を満足し、かつ、ベースフイルムの長手方向、幅方向の最大熱収縮応力が各々５０ｇ／ｍｍ2 〜５００ｇ／ｍｍ2 の範囲にあり、ベースフイルムの１９０℃における長手方向熱収縮率が−１．５％〜６％の範囲にあることを特徴とするものからなる。
【０００６】
このようなガスバリア用ポリエステルフイルムにおいては、ベースフイルムのＡ面を面粗度が特定値以下の比較的平坦な面とすることにより、ガスバリア層との密着性が良くなるとともに薄膜のガスバリア層であっても容易に所望の層形態を保つことができ、良好なガスバリア性が発揮される。また、ベースフイルムのＢ面を面粗度が比較的大きい特定範囲の面とすることにより、摩擦係数を低く抑えて走行性やハンドリング性を向上し、ガスバリア用フイルムとする際の加工性を良好に保つことができるとともに、面粗度が大きくなりすぎないようにして良好なガスバリア性を確保できる。さらに、ベースフイルムの最大熱収縮応力および熱収縮率を最適な範囲に制御することにより、良好な加工性を確保しつつ、ガスバリア層との共働により優れたガスバリア性を発揮させることができる。
【０００７】
これらの特性を全て所定範囲内に収めることにより、ガスバリア用ポリエステルフイルムとして、総合的にみて優れた加工性と優れたガスバリア性の両立が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のガスバリア用ポリエステルフイルムの望ましい実施の形態について説明する。
本発明に係るガスバリア用ポリエステルフイルムは、ポリエステル系樹脂からなるベースフイルムと、該ベースフイルムのＡ面上に設けられたガスバリア層とを有するものである。
【０００９】
ベースフイルムを構成するポリエステル系樹脂としては、たとえば、酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカジオン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン等の脂環族ジカルボン酸、アルコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族ジオール等を有し、これらの酸成分、アルコール成分の１種以上を組み合わせたポリマを用いることができる。また、このようなポリマを２種以上ブレンドしたブレンド物を用いることもできる。中でも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレン−２，６−ナフタレートが機械特性の点で好適である。
【００１０】
ポリマの固有粘度はとくに限定されないが、０．４〜１．８の範囲にあることが好ましい。
【００１１】
このポリエステル系樹脂には、必要に応じて各種添加物を添加してもよい。添加物としては、各種無機、有機粒子を用いることができ、その粒子形状も、真球状粒子、凝集状粒子、鱗片状粒子、数珠状粒子等各種形状のものを使用できる。有機粒子として、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂、フッ素樹脂、イミド樹脂等の非熱可塑性樹脂からなるものも使用可能である。もちろん、各種ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、４−メチルペンテン−１、シリコン樹脂等の熱可塑性樹脂からなるものを用いることもできる。
【００１２】
上記のようなポリエステル系樹脂からなるベースフイルムは、次のように各特性が制御されたものに構成される。
【００１３】
まず、ガスバリア層が設けられる面をＡ面、その反対面をＢ面とし、Ａ面の面粗度をＡＲａ、Ｂ面の面粗度をＢＲａとするとき、
ＡＲａ＜ＢＲａ、
ＡＲａ≦０．０５μｍ、
０．０２μｍ≦ＢＲａ≦０．３μｍ
を満足することが必要である。
【００１４】
ＡＲａ＞０．０５μｍになると、所望の薄膜ガスバリア層を形成することが困難になるおそれがあり、ガスバリア性が不十分になる。また、ＢＲａ＜０．０２μｍになると、この面の摩擦係数が高くなり、走行性やハンドリング性が悪化するため加工性が不十分となる。さらに、ＢＲａ＞０．３μｍになると、面粗度が大きくなりすぎるため、バリア加工時裏面の悪影響が出るためと思われるがガスバリア性が悪くなるとともに、とくにこのＢ面に水系塗料を塗布する場合の塗布性が悪化し、やはりガスバリア性が不十分となる。
【００１５】
このようなＡ面、Ｂ面が異なる面粗度を有するベースフイルムは、代表的には共押出法による積層フイルムによって形成できる。すなわち、Ａ面を形成するフイルム層と、Ｂ面を形成するフイルム層の含有粒子を調整することにより、容易に所望の面粗度のＡ、Ｂ面を形成できる。
【００１６】
また、ベースフイルムの長手方向および幅方向の最大熱収縮応力が各々５０ｇ／ｍｍ2 〜５００ｇ／ｍｍ2 の範囲にあることが必要である。この最大熱収縮応力が５０ｇ／ｍｍ2 未満であると、ベースフイルム自身が伸びやすいものとなるので、ガスバリア用フイルムに加工する際に取り扱いにくいものとなり、所望のガスバリア層を設けることが困難となって、結果的にガスバリア性が不足するおそれがある。逆に最大熱収縮応力が５００ｇ／ｍｍ2 を超えると、熱収縮応力が高すぎるため、加工時にベースフイルム自身の変形やガスバリア層の変形を招くおそれがあり、やはり所望のガスバリア層を設けることが困難となって、結果的にガスバリア性が不足するおそれがある。
【００１７】
さらに、ベースフイルムの１９０℃における長手方向熱収縮率が−１．５％〜６％の範囲にあることが必要である。熱収縮率が６％を超えると、加工時のフイルムの変形が大きくなり、所望のガスバリア層を設けることが困難となって、結果的にガスバリア性が不足するおそれがある。また、−１．５％を下回ると、つまり、フイルムの伸びが１．５％を超えると、薄膜のガスバリア層を均一に形成することが困難になる。
【００１８】
このように、本発明においては、ベースフイルムのＡ面、Ｂ面の面粗度、長手方向、幅方向の最大熱収縮応力、長手方向の熱収縮率の全てが所定の範囲に制御される。このベースフイルムのＡ面上にガスバリア層が設けられる。
【００１９】
ガスバリア層の形成方法はとくに限定されず、たとえば、蒸着法、エレクトロビーム法、気相重合法、スパッタリング法等によることができる。
【００２０】
ガスバリア層としては、たとえば、無機物の薄膜、無機酸化物の薄膜（透明薄膜、不透明薄膜）を形成することができ、さらにその上に有機樹脂系ガスバリア層を設けることもできる。
【００２１】
無機系ガスバリア層としては、たとえば、Ａｌ、Ａｌ2 Ｏｘ、ＳｉＯｘ、ＭｇＯｘ、ＣａＯｘ等の単独物、混合物を使用でき、これらを抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム加熱による真空蒸着で所望の膜を形成することができる。膜厚としては５０〜２０００オングストロームの範囲が好ましい。また、該無機系ガスバリア層を設ける場合事前にグロー放電処理を施したり、あるいは気相重合法により各種アクリル、アクリル変成体等のポリマ薄膜を設けたりすれば、バリア性がさらに向上するため好ましい。
【００２２】
また、有機樹脂としては各種オレフィン、変性オレフィン、ナイロン、変性ナイロン等を用いることが可能であるが、特にその中でもポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル等を好ましく使用でき、これらを気相重合法、各種コーティング方法によって設けることができる。膜厚としては５Å〜５μｍの範囲が好ましい。
【００２３】
なお、本発明に係るガスバリア用ポリエステルフイルムにおいては、ベースフイルムのＢ面に水系塗料を塗布することもでき、この水系塗料はベースフイルム延伸時に共に延伸されてもよい。水系塗料としてはとくに限定されず、目的に応じて、たとえば一層のガスバリア性向上、あるいはベースフイルムのハンドリング性、帯電防止性向上等の目的に応じて選択すればよい。ただし、加工時のトラブル防止の観点から、この水系塗料には無機滑剤粒子を含有しないことが好ましい。滑剤を添加する場合、軟化温度１８０℃以下の有機粒子が好ましい。
【００２４】
上記のような本発明に係るガスバリア用ポリエステルフイルムは、たとえば次のような方法によって製造できる。
ポリエステル系樹脂中に、重合時添加、溶融混練時添加、或いは高濃度粒子マスタ原料を所定量原料に混合する等の方法を組み合わせて、必要に応じ所定量の粒子を添加した２種以上の原料を、各々水分率１５０ｐｐｍ以下に乾燥後、押出機を用いて溶融する。２種以上の各々溶融した樹脂を積層させ口金よりシート状に押し出し、冷却ロール上で冷却する。得られたシート状物を７０〜１２０℃で２．５〜７倍で長手方向に延伸し、更に８０〜１５０℃で２．５〜７倍で幅方向に延伸を行う。必要に応じて再度長手方向に１００〜１５０℃で１．０５〜３倍延伸してもよい。また、延伸は逐次延伸でもよいが、長手方向、幅方向同時に延伸するのが、傷等の表面欠点が少なく、バリア性が安定するため好ましい。この同時二軸延伸に、さらに長手方向および／または幅方向の再延伸を付加してもよい。熱処理は特に限定されないが、通常は１００〜２５０℃の温度で必要に応じ０〜１５％弛緩処理を施す。
【００２５】
このような積層フイルムからなるベースフイルムの製膜により、本発明で規定した面粗度のＡ面、Ｂ面を得ることができるとともに、所定範囲の最大熱収縮応力、熱収縮率に制御することができる。
【００２６】
得られたベースフイルムに、所定のガスバリア層を設け、必要に応じて、ベースフイルムのＢ面に、上記製膜時に、あるいは製膜後に、水系塗料層を設けることもできる。
【００２７】
［測定方法］
本発明の説明に使用した各特性の測定方法は次の通りである。
（１）面粗度
ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準じて中心線平均粗さを測定した。
【００２８】
（２）最大熱収縮応力
常温で４０ｇ／ｍｍ2 の張力をかけ、１０℃／分で昇温し、その際の最大収縮応力を測定した。
【００２９】
（３）熱収縮率
ＪＩＳ−Ｃ２３１８に準じて１９０℃、３０分加熱後の熱収縮率を測定した。
【００３０】
（４）ガスバリア性
１５０Åの酸化アルミ薄膜をＡ面に設けたフイルムについてその酸素と水分のｍ2 当たり２４時間の通過量を測定した。
【００３１】
（５）製膜性
幅２．５ｍ、厚さ１２μｍのフイルムを２００ｍ／分で４００００ｍ巻き取った際、折れ皺が発生したものを×、発生しなかったものを○とした。
【００３２】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例について、比較例と比較しながら説明する。実施例１〜５、比較例１〜５
固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートの原料Ａ、Ｂに表１、表２に示すように各粒子径のシリカ粒子を所定量添加し、水分率２０ｐｐｍに乾燥した後、２８０℃で層Ａ、Ｂの積層シート状に押し出し、３０℃のロール上で冷却した。長手方向延伸条件は延伸温度１１５℃、延伸倍率３．８倍、幅方向延伸条件は延伸温度１２０℃、延伸倍率３．６倍とし、熱処理温度は、それぞれ、２２８℃（実施例１〜３、比較例１〜３）、２００℃（比較例４）、２４５℃（比較例５）、２１９℃（実施例４）、２３４℃（実施例５）とした。弛緩率は、比較例５では１０％とし、その他は２．５％とした。
【００３３】
実施例６
長手方向に延伸した単層フイルム上にアクリル樹脂に軟化温度１５０℃、粒子径１μｍの架橋アクリル粒子を含有した水系塗料を塗布後、幅方向に延伸した。その他は上記実施例１と同じ条件とした。ただし、上記水系塗料のコーティングは、最終フイルムでの塗布厚みが０．１２μｍとなるように塗布し、ガスバリア層は非コート面（Ａ面）に塗布した。
【００３４】
実施例７
実施例６で得られたガスバリア用ポリエステルフイルムのガスバリア層上に、さらに厚さ５００Åのポリビニルアルコール膜を気相重合法で設けた。
【００３５】
実施例８
固有粘度０．６８のポリエチレン−２，６−ナフタレート樹脂を用いる以外実施例１と同様に製膜を行った。ただし縦延伸を１０５℃、横延伸は１１０℃で行った。
【００３６】
実施例９
延伸条件として、９８℃、長手方向に３倍、幅方向に３．５倍で同時二軸延伸する以外は実施例１と同一条件で製膜、評価した。
【００３７】
実施例１０
酸化アルミ薄膜を設ける前にグロー放電処理を行う以外は実施例１と同一条件で製膜、評価した。
【００３８】
結果を表１、表２に示す。表１、表２に示すように、本発明で特定した範囲内の各実施例に係るガスバリア用ポリエステルフイルムは優れたガスバリア性、製膜性（加工性）を示したが、そうでない各比較例に係るフイルムでは、ガスバリア性、製膜性の両方を同時に満足させることはできなかった。
【００３９】
【表１】
0004019334.tif 000002
【００４０】
【表２】
0004019334.tif 000003
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガスバリア用ポリエステルフイルムによれば、とくにベースフイルムの各種特性を特定の範囲に制御することで、ベースフイルムの製膜性、ガスバリア用ポリエステルフイルムへの加工性、ガスバリア用ポリエステルフイルムとした後のガスバリア性の全てを満足させることができる。