特許 7577421 積層体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】積層体

(51)【国際特許分類】

   B32B 9/00 20060101AFI20241028BHJP

   B05D 3/10 20060101ALI20241028BHJP

   B05D 7/02 20060101ALI20241028BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20241028BHJP

   B32B 27/32 20060101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

B32B9/00 A

B05D3/10 E

B05D7/02

B05D7/24 302C

B32B9/00 Z

B32B27/32 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021126063

(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公開番号】P2023020606

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006909

【氏名又は名称】株式会社吉野工業所

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】吉野 慶

(72)【発明者】

【氏名】仁井田 一成

【審査官】緒形 友美

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１９３３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－２０２２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０１３３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７４７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０７２７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０６７７３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０９３４３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３２Ｂ１／００－４３／００

Ｂ０５Ｄ１／００－７／２６

Ｃ０９Ｄ１／００－１０／００

Ｃ０９Ｄ１０１／００－２０１／１０

Ｂ６５Ｄ６５／００－６５／４６

Ｃ２３Ｃ１６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層上にロジン層を介して積層されるダイヤモンドライクカーボン層を有する積層体。

【請求項2】

前記基材層の７５重量％以上の成分が前記ポリオレフィンである、請求項１に記載の積層体。

【請求項3】

前記基材層が繊維材料を含む、請求項１又は２に記載の積層体。

【請求項4】

前記繊維材料が植物繊維を含む、請求項３に記載の積層体。

【請求項5】

容器の少なくとも一部を形成する、請求項１～４の何れか１項に記載の積層体。

【請求項6】

前記基材層を準備する準備工程と、前記基材層上にロジンを塗布することで前記ロジン層を形成する塗布工程と、前記ロジン層上にダイヤモンドライクカーボンを蒸着させることで前記ダイヤモンドライクカーボン層を形成する蒸着工程と、を有する、請求項１～５の何れか１項に記載の積層体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は積層体に関する。

【背景技術】

【0002】

ポリエステルを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層上に積層されるダイヤモンドライクカーボン層を有する積層体が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２４１９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ポリエステルを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層に、良好なバリア性を発揮できるダイヤモンドライクカーボン層を積層することは知られている。しかし、基材層が上記のポリエステルでなくポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される場合には、基材層の表面がポリエステルの場合に比べて比較的荒れているため、ダイヤモンドライクカーボン層を良好なバリア性を発揮できるように積層することが困難であると考えられていた。

【0005】

そこで本発明の目的は、ポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層上に良好なバリア性を発揮できるダイヤモンドライクカーボン層を有する積層体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の積層体は、ポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層上にロジン層を介して積層されるダイヤモンドライクカーボン層を有する積層体である。

【0007】

また、本発明の積層体は、上記構成において、前記基材層の７５重量％以上の成分が前記ポリオレフィンである積層体であるのが好ましい。

【0008】

また、本発明の積層体は、上記構成において、前記基材層が繊維材料を含む積層体であるのが好ましい。

【0009】

また、本発明の積層体は、上記構成において、前記繊維材料が植物繊維を含む積層体であるのが好ましい。

【0010】

また、本発明の積層体は、上記構成において、容器の少なくとも一部を形成する積層体であるのが好ましい。

【0011】

また、本発明の積層体の製造方法は、前記基材層を準備する準備工程と、前記基材層上にロジンを塗布することで前記ロジン層を形成する塗布工程と、前記ロジン層上にダイヤモンドライクカーボンを蒸着させることで前記ダイヤモンドライクカーボン層を形成する蒸着工程と、を有する、積層体の製造方法であるのが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層上に良好なバリア性を発揮できるダイヤモンドライクカーボン層を有する積層体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態の積層体を示す一部断面側面図である。

【図2】実施例における酸素透過量の測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。

【0015】

図１に示すように、本発明の一実施形態において、積層体１は基材層２、ロジン層３及びダイヤモンドライクカーボン層４（以下、ダイヤモンドライクカーボン：Diamond Like CarbonをＤＬＣともいう）を有し、容器の少なくとも一部を形成する。

【0016】

本実施形態では容器はカップ状の容器本体５と図示しないシール材とを有し、容器本体５は周壁５ａと周壁５ａの下端部に連なる底壁５ｂと周壁５ａの上端に連なるフランジ壁５ｃとを有し、シール材は容器本体５内に内容物が充填された状態でフランジ壁５ｃの上面に剥離可能に貼着され、積層体１は周壁５ａと底壁５ｂを形成する。

【0017】

なお容器はカップ状の容器本体５を有するものに限らず、例えば、ボトル状の容器本体５とキャップを有するものや、化粧料用コンパクト容器などであってもよい。また積層体１は容器本体５の少なくとも一部を形成するものに限らず、キャップなどの蓋部材の少なくとも一部を形成するものであってもよい。また積層体１は容器の少なくとも一部を形成するものに限らない。

【0018】

ＤＬＣ層４は基材層２上にロジン層３を介して積層される。積層体１は本実施形態では基材層２の片面側のみにＤＬＣ層４を有するが、これに限らず、基材層２の両面側にＤＬＣ層４を有してもよい。また積層体１は本実施形態では基材層２の容器内面側のみにＤＬＣ層４を有するが、これに限らず、基材層２の容器外面側のみにＤＬＣ層４を有してもよい。また積層体１の片面側又は両面側に保護、加飾その他の所望の機能を有する追加の層を設けてもよい。

【0019】

基材層２はポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される。すなわち、基材層２を形成する合成樹脂材料の５０重量％を超える成分がポリオレフィンである。基材層２がこのような合成樹脂材料によって形成される場合には、基材層２に直接ＤＬＣ層４を良好なバリア性を発揮できるように積層することは困難であるが、基材層２にロジン層３を介してＤＬＣ層４を積層することで良好なバリア性を発揮させることができる。

【0020】

また基材層２は上記合成樹脂材料以外の成分を含んでもよい。この場合でも、基材層２にロジン層３を介してＤＬＣ層４を積層することで良好なバリア性を発揮させることができる。

【0021】

基材層２が上記合成樹脂材料以外の成分を含む場合、基材層２に占めるポリオレフィンの割合は高い方が好ましく、基材層２の７５重量％以上の成分がポリオレフィンであるのが特に好ましい。基材層２の７５重量％以上の成分がポリオレフィンである場合に、基材層２にロジン層３を介してＤＬＣ層４を積層することで特に良好なバリア性を発揮させることができる。

【0022】

基材層２は繊維材料を含んでもよく、この場合でも、基材層２にロジン層３を介してＤＬＣ層４を積層することで良好なバリア性を発揮させることができる。繊維材料は特に限定されないが、例えば植物繊維（セルロースなど）である。繊維材料として植物繊維を用いることにより、環境適合性を高めることができる。

【0023】

ポリオレフィンは特に限定されず、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、これらのブレンド樹脂などである。

【0024】

ロジン層３を形成するロジンは、松脂などのバルサム類を集めてテレピン精油を蒸留した後に残る残留物で、ロジン酸（アビエチン酸、パラストリン酸、イソピマール酸など）を主成分とする天然樹脂である。

【0025】

基材層２上にロジン層３を積層する方法は特に限定されず、例えば塗布である。塗布方法は特に限定されず、例えば浸漬塗布、スプレー塗布、スピン塗布、刷毛塗りなど、種々の方法を利用することができる。湿式塗布を行う場合、例えば、ロジンをアルコールなどの溶媒に溶かして得られるロジン溶液を基材層２上に塗布することができる。

【0026】

ＤＬＣ層４は、炭化水素あるいは炭素の同素体から成る非晶質（アモルファス）の硬質膜であり、例えば蒸着法によって形成することができる。蒸着法としては例えば化学蒸着（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）、物理蒸着（ＰＶＤ：physical vapor deposition）などを利用することができる。化学蒸着としては、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤなどが挙げられる。プラズマＣＶＤで用いる電源としては、例えば高周波、マイクロ波などが挙げられる。

【0027】

ＤＬＣ層４は、例えば、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）などを用いるプラズマＣＶＤによって形成することができる。その際、電源としては高周波を用いるのが好ましい。

【0028】

積層体１は例えば、準備工程、塗布工程及び蒸着工程を経ることで製造することができる。準備工程は基材層２を準備する工程である。塗布工程は基材層２上にロジンを塗布することでロジン層３を形成する工程である。蒸着工程はロジン層３上にＤＬＣを蒸着させることでＤＬＣ層４を形成する工程である。

【0029】

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0030】

したがって、前述した実施形態の積層体１は、ポリオレフィンを主成分とする合成樹脂材料によって形成される基材層２上にロジン層３を介して積層されるダイヤモンドライクカーボン層４を有する積層体１である限り、種々変更可能である。

【0031】

なお、前述した実施形態の積層体１は、上記構成において、基材層２の７５重量％以上の成分がポリオレフィンである積層体１であるのが好ましい。

【0032】

また、前述した実施形態の積層体１は、上記構成において、基材層２が繊維材料を含む積層体１であるのが好ましい。

【0033】

また、前述した実施形態の積層体１は、上記構成において、繊維材料が植物繊維を含む積層体１であるのが好ましい。

【0034】

また、前述した実施形態の積層体１は、上記構成において、容器の少なくとも一部を形成する積層体１であるのが好ましい。

【0035】

また、前述した実施形態の積層体１の製造方法は、基材層２を準備する準備工程と、基材層２上にロジンを塗布することでロジン層３を形成する塗布工程と、ロジン層３上にダイヤモンドライクカーボンを蒸着させることでダイヤモンドライクカーボン層４を形成する蒸着工程と、を有する、積層体１の製造方法であるのが好ましい。

【実施例】

【0036】

基材層の材質が異なる４つのサンプルを準備し、各サンプルについてロジン層もＤＬＣ層も設けないもの、ロジン層のみ設けたもの、ＤＬＣ層のみ設けたもの、ロジン層とＤＬＣ層を設けたものを製作し、酸素バリア性を評価した。ロジン層はアルコールにロジンを溶解させて得たロジン溶液を塗布し乾燥することで設けた。ＤＬＣ層を設けるものについてはロジン溶液中のロジンの濃度が３重量％から５０重量％までの間で異なる複数種類のロジン溶液を準備し、それぞれのロジン溶液を塗布することでロジン層を設け、ＤＬＣ層を積層し、酸素透過量を測定した。酸素透過量はＭＯＣＯＮ法により、外側２３℃－５５％ＲＨ、内側２３℃－９０％ＲＨの条件で測定した。サンプル１～４について、ロジン塗布なし、ＤＬＣ蒸着なしの未処理品での酸素透過量を、ＤＬＣ蒸着ありの処理品の中で最も優れたバリア性を示した（つまり酸素透過量が最も小さい）ものの酸素透過量で除した値をバリア性改善率ＢＩＦ（バリア性改善率：Barrier Improvement Factor）として算出した。その結果を以下の表１に示す。

【表1】

【0037】

サンプル１は基材層をポリプロピレンのみで形成し、サンプル２は基材層をポリプロピレンとセルロース（ポリプロピレン配合率８０重量％）で形成し、サンプル３は基材層を紙配合樹脂（株式会社環境経営総合研究所製のＭＡＰＫＡ（登録商標）、ポリプロピレン配合率４９重量％）のみで形成し、サンプル４は基材層を上記の紙配合樹脂とポリプロピレンとを５：５の比率でブレンドした材料で形成した。

【0038】

サンプル１～４は、開口部の直径が７６ｍｍで全高が７５ｍｍのカップ状容器本体とし、ロジン層とＤＬＣ層は容器内面側のみに設けた。ロジンの濃度が高いほど塗布により多くの重量のロジンを塗布することが容易となるが、ロジンの濃度が５０重量％を超えるとロジンの塗布が困難になる傾向がある。また、ロジンの濃度が２０重量％以上の場合、塗布、乾燥により形成されるロジン塗布量に大きな変化はなかった。なお、カップ内面の乾燥後に測定したロジン塗布量は、２０重量％溶液の場合で０．１０～０．１６ｇであり、３０重量％溶液の場合で０．１６～０．１８ｇであり、４０重量％溶液の場合で０．１８～０．１９ｇであり、５０重量％溶液の場合で０．１７～０．２２ｇであった。サンプル１～４におけるＤＬＣ層は、原料ガスとしてアセチレンを用いるプラズマＣＶＤによって形成した。その際、電源としては高周波を用い、出力設定は８００Ｗ、成膜時間は１．６秒とした。サンプル１において、形成されたＤＬＣ層の厚みは容器本体の周壁の高さ７５ｍｍ部分及び４５ｍｍ部分で２９ｎｍ、底壁部分で２７ｎｍ、平均で２８ｎｍであった。

【0039】

表１に示すように、サンプル１～４においてＤＬＣ層を設けない場合、ロジン層の有無によっては酸素バリア性に影響は認められなかった。また、サンプル１～４においてロジン層とＤＬＣ層を設けたものにおいては、最もポリプロピレン配合率が低い（４９重量％）サンプル３でもＢＩＦが３．６、最もポリプロピレン配合率が高い（１００重量％）サンプル１ではＢＩＦが７６と良好な酸素バリア性が認められた。

【0040】

サンプル１～４においてＤＬＣ層を設けたものについて、ロジン濃度と酸素透過量との関係をグラフ化し、図２に示す。図２に示すように、繊維材料の配合率が異なるサンプル１～４のいずれにおいても、ロジン層を設けることにより酸素透過量が抑制された。ロジン層を介してＤＬＣ層を設けることで、ロジンの極性基がＤＬＣ層の良好な成膜に寄与しているものと考えられる。またサンプル１～４のいずれにおいても、ロジンの濃度（つまり塗布できたロジンの重量）が或る程度の値に達するまでは、ロジンの濃度が高まるにつれて酸素透過量が抑制された。特に、ポリプロピレン配合率が７５重量％以上となるサンプル１、２、４では、サンプル３に比べ、ロジン濃度１０重量％での酸素透過量が著しく抑制された。

【符号の説明】

【0041】

１ 積層体
２ 基材層
３ ロジン層
４ ＤＬＣ層（ダイヤモンドライクカーボン層）
５ 容器本体
５ａ 周壁
５ｂ 底壁
５ｃ フランジ壁

【図1】

【図2】