特開 2022-91444 ガスバリア性積層フィルム及び包装袋

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022091444

(43)【公開日】2022-06-21

(54)【発明の名称】ガスバリア性積層フィルム及び包装袋

(51)【国際特許分類】

   B32B 27/00 20060101AFI20220614BHJP

   B32B 27/36 20060101ALI20220614BHJP

   B65D 65/40 20060101ALI20220614BHJP

【ＦＩ】

B32B27/00 B

B32B27/36

B65D65/40 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020204285

(22)【出願日】2020-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(72)【発明者】

【氏名】福田 悠華

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正樹

【テーマコード（参考）】

3E086

4F100

【Ｆターム（参考）】

3E086AA23

3E086AB01

3E086AD01

3E086BA15

3E086BA24

3E086BA25

3E086BB02

3E086BB05

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3E086BB85

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4F100AA01D

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4F100AK51E

4F100AR00B

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4F100AR00E

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4F100AT00C

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4F100BA05

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4F100BA10D

4F100BA10E

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4F100EH66

4F100GB15

4F100GB16

4F100JA11A

4F100JA11C

4F100JD02B

4F100JD02D

4F100JD03

4F100JD04

4F100JK06

4F100JL12E

(57)【要約】

【課題】２層の蒸着膜を有するガスバリア性積層フィルムを包装用フィルムであって、接着剤と蒸着膜とに起因する気泡の発生を抑制したガスバリア性積層フィルムを提供すること。
【解決手段】接着剤層２０を介して２枚のガスバリアフィルム１０，３０を積層してガスバリア性積層フィルムＡとする。２枚のガスバリアフィルム１０，３０は、いずれも、蒸着基材フィルム１１，３１にガスバリア性蒸着膜１２，３２を積層して構成された蒸着フィルムであり、ガスバリアフィルム３０が、その蒸着基材フィルム３１を前記接着剤層２０側に向けて積層されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２枚のガスバリアフィルムが接着剤層を介して積層された積層フィルムであり、これら２枚のガスバリアフィルムが、いずれも、蒸着基材フィルムにガスバリア性蒸着膜を積層して構成された蒸着フィルムであり、
これら２枚のガスバリアフィルムのうち少なくとも一方のガスバリアフィルムが、その蒸着基材フィルムを前記接着剤層側に向けて積層されていることを特徴とするガスバリア積層フィルム。

【請求項2】

前記２枚のガスバリアフィルムの蒸着基材フィルムがいずれも結晶性ポリエステルフィルムから成ることを特徴とする請求項１に記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項3】

前記２枚のガスバリアフィルムのうち蒸着基材フィルムを前記接着剤層側に向けて積層されているガスバリアフィルムを中間フィルム、他方のガスバリアフィルムを基材フィルムとするとき、前記中間フィルムのガスバリア性蒸着膜側にシーラント層が積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項4】

前記シーラント層がポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項３に記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項5】

ポリエステル成分の合計質量が、前記ガスバリア積層フィルムの全量を基準として、９０質量％以上であることを特徴とする請求項４に記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項6】

水蒸気透過度が５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項7】

酸素透過度が１ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のガスバリア積層フィルム。

【請求項8】

請求項１～７のいずれかに記載のガスバリア積層フィルムを製袋して成る包装袋。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２枚の蒸着フィルムを積層して成るガスバリア性積層フィルムに関する。

【背景技術】

【0002】

蒸着基材フィルムに金属や無機物を蒸着した蒸着フィルムが酸素ガスや水蒸気に対するバリア性に優れていることはよく知られている。金属や無機物で構成される薄い蒸着膜がこれら酸素ガスや水蒸気の透過を防止するのである。

【0003】

このように蒸着膜はガスバリア性に優れているが、その製膜工程に起因して、蒸着膜にピンホールが発生することは避けられない。その蒸着基材フィルムの種類や表面処理、あるいは蒸着条件等によってピンホールの数は異なるが、多少ともピンホールは発生するのである。そして、酸素ガスや水蒸気等の各種ガスはこのピンホールを通って透過する。このため、蒸着フィルムのガスバリア性については限界があり、それ以上高いガスバリア性を獲得することは不可能であった。

【0004】

そこで、このような限界を打破するため、２層の蒸着膜をアンカーコート層や接着剤層を介して積層したガスバリア性積層フィルムが知られている（特許文献１参照）。これら２層の蒸着膜のどちらにもピンホールは発生するが、ピンホールの位置は蒸着膜によって異なり、このため、前記各種ガスが両蒸着膜のピンホールを透過することは困難なのである。そして、このため、２層の蒸着膜を積層したガスバリア性積層フィルムは、単層の蒸着膜を有する蒸着フィルムに比べて、飛躍的に優れたガスバリア性を発揮する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３８２９５２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、接着剤層は、その硬化の過程でガスを発生することがある。例えばイソシアネート化合物を使用した接着剤では、炭酸ガス等の反応ガスを発生する。

【0007】

しかしながら、前述のように２層の蒸着膜をアンカーコート層や接着剤層を介して積層すると、接着剤層はその両側の蒸着膜で挟まれており、接着剤層から発生したガスがその両面の蒸着膜を透過できないため、微細な気泡を生じることがある。この気泡の発生は、必ずしもガスバリア性を損なうわけではなく、また、剥離強度等に影響するわけでもないが、ガスバリア性積層フィルムの外観を損なう結果となる。例えば、このガスバリア性積層フィルムを包装用フィルムとして包装袋を製袋した場合には、この包装袋の外観を損ない、このため、内容物の品質に対する疑念をも引き起こすことがある。

【0008】

そこで、本発明は、２層の蒸着膜を有するガスバリア性積層フィルムを包装用フィルムであって、接着剤と蒸着膜とに起因する気泡の発生を抑制したガスバリア性積層フィルムを提供することを目的とするものである。

【0009】

また、本発明は、こうして気泡の発生を抑制したガスバリア性積層フィルムを使用することにより、ガスバリア性に優れると共に美麗な外観を有する包装袋の提供も目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

すなわち、請求項１に記載の発明は、２枚のガスバリアフィルムが接着剤層を介して積層された積層フィルムであり、これら２枚のガスバリアフィルムが、いずれも、蒸着基材フィルムにガスバリア性蒸着膜を積層して構成された蒸着フィルムであり、
これら２枚のガスバリアフィルムのうち少なくとも一方のガスバリアフィルムが、その蒸着基材フィルムを前記接着剤層側に向けて積層されていることを特徴とするガスバリア積層フィルムである。

【0011】

次に、請求項２に記載の発明は、前記２枚のガスバリアフィルムの蒸着基材フィルムがいずれも結晶性ポリエステルフィルムから成ることを特徴とする請求項１に記載のガスバリア積層フィルムである。

【0012】

次に、請求項３に記載の発明は、前記２枚のガスバリアフィルムのうち蒸着基材フィルムを前記接着剤層側に向けて積層されているガスバリアフィルムを中間フィルム、他方のガスバリアフィルムを基材フィルムとするとき、前記中間フィルムのガスバリア性蒸着膜側にシーラント層が積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスバリア積層フィルムである。

【0013】

次に、請求項４に記載の発明は、前記シーラント層がポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項３に記載のガスバリア積層フィルムである。

【0014】

次に、請求項５に記載の発明は、ポリエステル成分の合計質量が、前記ガスバリア積層フィルムの全量を基準として、９０質量％以上であることを特徴とする請求項４に記載のガスバリア積層フィルムである。

【0015】

次に、請求項６に記載の発明は、水蒸気透過度が５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のガスバリア積層フィルムである。

【0016】

次に、請求項７に記載の発明は、酸素透過度が１ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のガスバリア積層フィルムである。

【0017】

次に、請求項８に記載の発明は、請求項１～７のいずれかに記載のガスバリア積層フィルムを製袋して成る包装袋である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、２枚のガスバリアフィルムのうち少なくとも一方のガスバリアフィルムが、その蒸着基材フィルムを接着剤層側に向けて積層されており、接着剤層がガスバリア性蒸着膜に挟まれていないから、気泡の発生を抑制することができる。しかも、後述する実施例から分かるように、そのガスバリア性や剥離強度に対して実質的に影響を及ぼさないのである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は本発明のガスバリア積層フィルムの具体例の断面図である。

【図2】図２は比較例のガスバリア積層フィルムの具体例の断面図である。

【図3】図３はガスバリア積層フィルムの外観を示す顕微鏡写真で、図３（ａ）は比較例に係るガスバリア積層フィルムの顕微鏡写真、図３（ｂ）は実施例に係るガスバリア積層フィルムの顕微鏡写真である。

【図4】図４は、ガスバリア積層フィルムを使用して製袋した包装袋のシール強度を示すグラフ図である。

【図5】図５はガスバリア積層フィルムを使用して製袋した包装袋の保存性の指標を示すもので、図５（ａ）は包装袋に水を密封して保存したときの重量の減少率を示すグラフ図、図５（ｂ）は包装袋に乾燥剤（塩化カルシウム）を密封して保存したときの重量の増加率を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して、本開示の具体例を説明する。図１は本発明のガスバリア積層フィルムの具体例の断面図である。

【0021】

このガスバリア積層フィルムＡは、基材フィルム１０、中間フィルム３０及びシーラント層５０をこの順に積層して構成されている。これら各層は、それぞれ、接着剤層２０，４０を介して積層されている。すなわち、基材フィルム１０と中間フィルム３０とは接着剤層２０を介して積層されており、中間フィルム３０とシーラント層５０とは接着剤層４０を介して積層されている。

【0022】

基材フィルム１０及び中間フィルム３０は、いずれも、蒸着基材フィルムにガスバリア性蒸着膜を積層して構成された蒸着フィルムである。すなわち、基材フィルム１０は蒸着基材フィルム１１にガスバリア性蒸着膜１２を積層して構成されており、中間フィルム３０は蒸着基材フィルム３１にガスバリア性蒸着膜３２を積層して構成されている。なお、これら基材フィルム１０及び中間フィルム３０のいずれにおいても、ガスバリア性蒸着膜１２，３２の上に、これらガスバリア性蒸着膜１２，３２を保護する保護層が設けられていてもよい。

【0023】

基材フィルム１０はそのガスバリア性蒸着膜１２側が接着剤層２０に対向しており、他方、中間フィルム３０はその蒸着基材フィルム３１側が接着剤層２０に対向している。このため、接着剤層２０がガスバリア性蒸着膜１２，３２に挟まれていないから、ガスバリア積層フィルムＡに気泡を生じることはない。

【0024】

基材フィルム１０の蒸着基材フィルム１１及び中間フィルム３０の蒸着基材フィルム３１は任意のフィルムでよいが、これらフィルム１１，３１の表面にガスバリア性蒸着膜１２，３２を蒸着することから、耐熱性に優れたフィルムから成ることが望ましい。例えば、エチレングリコールとテレフタール酸をモノマーとして重合したポリエチレンテレフタレート樹脂から成る結晶性ポリエステル樹脂である。そして、この結晶性ポリエステル樹脂で製膜したフィルムを二軸延伸して結晶化させ、ヒートセットしてこの結晶化状態を固定したフィルムを好ましく利用できる。

【0025】

次に、基材フィルム１０のガスバリア性蒸着膜１２及び中間フィルム３０のガスバリア性蒸着膜３２としては、金属又は無機物を蒸着基材フィルム１１，３１の表面に蒸着して形成した蒸着膜を使用できる。望ましくは無機物である。なお、金属としては、アルミニウムや銅が例示できる。無機物としては、金属酸化物や金属窒化物を使用できる。例えば、酸化珪素、あるいは酸化アルミニウムを代表例として例示できる。なお、ガスバリア性蒸着膜１２，３２は、真空蒸着法のほか、スパッタリング法やＣＶＤ法によって形成することができる。

【0026】

次に、シーラント層５０としては、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂のほか、ヒートシール性を有するポリエステル樹脂を使用できる。例えば、東洋紡社製ポリエステルフィルムＤＥ４６は片面にヒートシール性を付与したポリエステル樹脂フィルムである。

【0027】

ヒートシール性を有するポリエステル樹脂を使用することで、ガスバリア積層フィルム及び包装袋全質量に占めるポリエステル成分の割合を高めることができ、マテリアルリサ
イクルに適した包装袋とすることができる。積層体に占めるポリエステル成分の合計質量が、前記ガスバリア積層フィルムの全量を基準として、９０質量％以上であることが好ましく、より色及び成型適合性において品質の高い再生樹脂を得るためには、９５質量％以上とすることがさらに好ましい。

【0028】

次に、接着剤層２０，４０には、公知のドライラミネート用接着剤を使用できる。例えば、主剤をポリオール、硬化剤をイソシアネート化合物とする二液硬化型ウレタン系接着剤である。主剤のポリオールとしてはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、あるいはアクリルポリオール等を使用できる。また、イソシアネート化合物も、脂肪族イソシアネート化合物、芳香族イソシアネート化合物、脂環族イソシアネート化合物等の中から選択して使用することができる。

【0029】

なお、ガスバリア積層フィルムＡを使用した後、これを廃棄することなく再生するため、このガスバリア積層フィルムＡに含まれるポリエステル成分の合計質量が、前記ガスバリア積層フィルムＡの全量を基準として、９０質量％以上であることが望ましい。ポリエステル成分の合計質量が９０質量％以上である場合、このガスバリア積層フィルムＡは、各層に分離することなく、その全体をポリエステルとして再生できるのである。

【0030】

こうして得られたガスバリア積層フィルムＡは、酸素バリア性や水蒸気バリア性等の各種バリア性に優れている。例えば、水蒸気透過度を５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下とすることができる。また、酸素透過度を１ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下とすることも可能である。

【0031】

また、後述する実施例から分かるように、このガスバリア積層フィルムＡは各層間のラミネート強度にも優れている。そして、シーラント層５０同士を重ねてヒートシールしたときのシール強度にも優れているから、このガスバリア積層フィルムＡを包装材料として包装袋を製造袋することができる。包装袋の形態は、四方シール袋、三方シール袋、ピロー袋、スタンディングパウチ、ガゼット袋等であってよい。いずれの形態の包装袋であっても、酸素バリア性や水蒸気バリア性等の各種バリア性に優れ、しかも、その外観上気泡のない美麗な包装袋とすることができる。

【実施例0032】

以下、実施例及び比較例によって本発明を説明する。

【0033】

これら実施例及び比較例で使用した基材フィルム１０と中間フィルム３０として、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの上に酸化珪素の蒸着膜を積層し、この蒸着膜上に保護層を設けたフィルムを使用した。

【0034】

また、シーラント層５０としてはヒートシール性ポリエステルフィルムを使用した。

【0035】

接着剤層２０，４０には、ポリエステルポリオールを主剤とし、イソシアネートを硬化剤とする二液硬化型ドライラミネート用接着剤を使用した。

【0036】

（実施例）
そして、図１に示すように、基材フィルム１０のガスバリア性蒸着膜１２と中間フィルム３０の蒸着基材フィルム３１との間に接着剤層２０が位置するように貼り合わせた。また、中間フィルム３０のガスバリア性蒸着膜３２とシーラント層５０との間に接着剤層４０が位置するように貼り合わせて、実施例のガスバリア積層フィルムＡとした。

【0037】

（比較例）
中間フィルム３０の向きを実施例１とは反対にして、比較例のガスバリア積層フィルムＢとした。

【0038】

すなわち、図２に示すように、比較例のガスバリア積層フィルムＢは、基材フィルム１０のガスバリア性蒸着膜１２と中間フィルム３０のガスバリア性蒸着膜３２との間に接着剤層２０が位置しており、中間フィルム３０の蒸着基材フィルム３１とシーラント層５０との間に接着剤層４０が位置している。

【0039】

（評価）
これらガスバリア積層フィルムＡ，Ｂについて、以下の方法によって評価した。

【0040】

（外観）
まず、ガスバリア積層フィルムＡ，Ｂの顕微鏡写真を図３に示す。図３（ａ）は比較例に係るガスバリア積層フィルムＢの顕微鏡写真、図３（ｂ）は実施例に係るガスバリア積層フィルムＡの顕微鏡写真である。

【0041】

この写真から、比較例に係るガスバリア積層フィルムＢには多数の気泡が見られ、この気泡によってその外観が損なわれているが、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡにはほとんど気泡が見られず、美麗なことが理解できる。

【0042】

（ラミネート強度）
引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製ＲＴＧ－１２２５）を使用して、３００ｍｍ／ｍｉｎの条件でＴ字剥離して、基材フィルム１０と中間フィルム３０との間のラミネート強度を測定した。また、同様に、中間フィルム３０とシーラント層との間のラミネート強度を測定した。

【0043】

ガスバリア積層フィルムＢでは、基材フィルム１０と中間フィルム３０との間のラミネート強度は３．２Ｎ／１５ｍｍ、中間フィルム３０とシーラント層との間のラミネート強度は４．５Ｎ／１５ｍｍであった。

【0044】

一方、ガスバリア積層フィルムＡでは、基材フィルム１０と中間フィルム３０との間のラミネート強度は３．３Ｎ／１５ｍｍ、中間フィルム３０とシーラント層との間のラミネート強度は４．７Ｎ／１５ｍｍであった。

【0045】

この結果、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡと比較例に係るガスバリア積層フィルムＢとは、どちらも高いラミネート強度を有しており、両者の間に有意な差はないことが確認できた。

【0046】

（ガスバリア性）
これらガスバリア積層フィルムＡ及びガスバリア積層フィルムＢの酸素透過度と水蒸気透過度とを測定して、ガスバリア性を比較した。

【0047】

酸素透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２６－２に準拠して、３０℃、７５％ＲＨの条件でＭＯＣＯＮ法によって測定した。

【0048】

また、水蒸気透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２９Ｂに準拠して、４０℃、９０％ＲＨの条件でＭＯＣＯＮ法によって測定した。

【0049】

ガスバリア積層フィルムＢの酸素透過度は０．０１８ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ、水蒸気透過度は０．０２３ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。

【0050】

ガスバリア積層フィルムＡの酸素透過度は０．０１８ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ、水蒸気透過度は０．０２２ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。

【0051】

この結果、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡと比較例に係るガスバリア積層フィルムＢとは、どちらも高いガスバリア性を有しており、両者の間に有意な差はないことが確認できた。

【0052】

（シール強度）
次に、２枚のガスバリア積層フィルムＢのシーラント層同士を重ね、圧力０．２ＭＰａ、時間１秒の条件でヒートシールした。次に、ＪＩＳ Ｚ１７１１に準拠して、引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製ＲＴＧ－１２２５）を使用して、３００ｍｍ／ｍｉｎの条件でＴ字剥離して、シーラント層とシーラント層との間のシール強度を測定した。なお、シール強度はシール温度によって異なることから、シール温度を９０℃～２００度まで変化させてシール強度を測定した。その結果を図４に示す。なお、図４中「外向き」と表記したものが比較例に係るガスバリア積層フィルムＢを示している。

【0053】

同様に、２枚のガスバリア積層フィルムＡのシーラント層同士を重ね、圧力０．２ＭＰａ、時間１秒の条件でヒートシールして、そのシール強度を測定した。その結果を合わせて図４に示す。なお、図４中「内向き」と表記したものが実施例に係るガスバリア積層フィルムＡを示している。

【0054】

この結果から、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡと比較例に係るガスバリア積層フィルムＢとは、どちらも高いシール強度を示し、両者の間に有意な差はないことが確認できた。

【0055】

（保存性）
最後に、これらガスバリア積層フィルムＢで製袋した包装袋及びガスバリア積層フィルムＡで製袋した包装袋に内容物を収容して保存した場合、その包装袋内部の水分が失われる割合や内容物に侵入する量を測定して、これら包装袋の保存性の評価の指標とした。

【0056】

まず、ガスバリア積層フィルムＢで１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの四方シール袋を製袋した。周縁のシール幅は５ｍｍである。そして、この四方シール袋に水２５ｍｇを密封し、６０日間保存して、その重量変化を経時的に測定した。水分の減少率は、保存前の水分の重量（２５ｍｇ）から測定された水の重量を引いて、これを保存前の水分の重量（２５ｍｇ）で除した割合である。この結果を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において「外向き」と表記したものが比較例に係るガスバリア積層フィルムＢを示している。

【0057】

同様に、ガスバリア積層フィルムＡで製袋した四方シール袋に水を密封し、６０日間保存して、その重量変化を経時的に測定した。この結果を併せて図５（ａ）に示す。図５（ａ）において「内向き」と表記したものが実施例に係るガスバリア積層フィルムＡを示している。

【0058】

次に、水２５ｍｇの代わりに乾燥剤（塩化カルシウム）２５ｍｇを前記包装袋に密封し、６０日間保存して、その重量変化を経時的に測定した。水分の増加率は、測定された水の重量から保存前の水分の重量（２５ｍｇ）を引いて、これを保存前の水分の重量（２５ｍｇ）で除した割合である。この結果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において「外向き」と表記したものが比較例に係るガスバリア積層フィルムＢを示し、「内向き」と表記したものが実施例に係るガスバリア積層フィルムＡを示している。

【0059】

この結果、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡと比較例に係るガスバリア積層フィルムＢとは、どちらも高い保存性を示していることが分かる。しかしながら、水分の減少率及び増加率のどちらについても、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡの方が低く、このため、保存性については実施例に係るガスバリア積層フィルムＡの方がわずかに優れていることが確認できた。

【0060】

（考察）
以上の各種評価の結果、ガスバリア性、ラミネート強度、シール強度あるいは内容物保存性等の点で、実施例に係るガスバリア積層フィルムＡは比較例に係るガスバリア積層フィルムＢと同等かわずかに優れており、その外観の点で大きく優れていることが理解できる。

【符号の説明】

【0061】

Ａ：ガスバリア積層フィルム
１０：基材フィルム １１：蒸着基材フィルム １２：ガスバリア性蒸着膜
２０：接着剤層
３０：中間フィルム ３１：蒸着基材フィルム ３２：ガスバリア性蒸着膜
４０：接着剤層
５０：シーラント層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】