蒸着とは？テープ・フィルム加工工法まとめ

このページでは、フィルム加工においてさまざまな効果を生み出す蒸着とは何か、基礎知識や用途、蒸着で使われる素材について解説します。

蒸着（真空蒸着）とは？

蒸着とは、真空容器内でアルミニウムや酸化物などの物質を加熱・蒸発させ、気体分子となったものが基板にくっつくことによって薄い膜を形成する加工技術です。その工程から「真空蒸着」とも呼ばれます。

日本では、1930年代にレンズの反射防止膜をつくるのに蒸着技術が使われるようになり、その後、技術の進歩によって印刷や様々な分野に応用できるようになりました。

蒸着する方法は、主に「物理蒸着」と「化学蒸着」の2つです。使用される物質や製品の製造方法によって、どちらか適切な方法が選ばれます。加熱・蒸発させる物質やフィルムの素材、膜の厚みを変えることによって、付加機能を持たせた加工も可能です。

蒸着フィルムの用途

基材と膜の組成方法のちがいによって、様々な機能を持たせた蒸着フィルムをつくれます。

例えば、アルミを蒸着すると、水蒸気バリア性や酸素バリア性、光遮断性などの機能を持つフィルムになります。このアルミ蒸着フィルムは、菓子類やレトルト食品の袋や飲料ラベル、電子部品などの精密機器に適しています。

また、シリカを蒸着するとケイ素酸化物が薄い膜となって形成されるため、ガスバリア性や保香性、耐薬品性の高いフィルムになります。そのため、印刷や包装などの目的に広く利用されています。

アルミ蒸着とは

蒸着フィルムの中でも広く使われ、ポピュラーと言えるのがアルミ蒸着フィルムです。アルミニウムを高真空状態で加熱して蒸発させ、フィルムの表面に気化したアルミニウムを付着させます。

アルミ蒸着フィルムは水蒸気バリア性や酸素バリア性を持つほか、ガスバリア性や防湿性、保香性に優れ、紫外線や赤外線を遮断する効果も持っており、長期保存が必要で電子レンジでの加熱にも耐えられるレトルト食品の包装に用いられることが多いです。

アルミ蒸着は光遮断性や防湿性にも優れており、保冷ボックスや精密機械の防湿包装、医薬品・化粧品など、様々なところで使われています。

ちなみに、アルミ蒸着フィルムを基材にしてポリエチレンなどをラミネートしたものをアルミラミネートと言い、食品の梱包や建築で使う断熱資材、精密機器を輸出する際の梱包材として活用されます。

アルミ蒸着フィルムに使われる素材について

アルミを蒸着させるために使われる基材には、PETやナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどが用いられます。フィルムの使用目的にあわせてこれらの素材を変化させると、様々な効果を持つフィルムを作ることが可能です。

例えば、ポリエステルの一種であるPETを使用したアルミ蒸着フィルムは特にバリア性が高く、スナック菓子や食品、お茶の包装に用いられます。

ポリプロピレンを使用したアルミ蒸着フィルムは、バリア性はもちろんラミネート強度に優れた特性もあり、チャックシールのついた食品の包装に適しています。アルミ蒸着を施したポリスチレンは、チョコレートやケーキなどのお菓子の型崩れ防止の容器に使われています。

透明蒸着フィルムとは

透明蒸着フィルムとは、アルミナや金属ケイ素などの無機物をフィルムに蒸着させたものです。

バリア性が高い点はアルミ蒸着フィルムと同じですが、アルミ蒸着と違って透明性があり、電子レンジでの加熱調理にも耐えられます。X線検査ができるため、包装後に金属探知が必要な製品に向いています。

また、透明蒸着フィルムはアルミ蒸着フィルムよりも環境に対する負荷が小さいとされています。そのため、今では包装材料や医療、産業など、幅広い分野や用途に使われています。

蒸着とスパッタリングの違いは？

スパッタリングとは、蒸着と同じように薄い膜を形成する技術のひとつですが、加工方法に違いがあります。蒸着は金属を真空中で加熱・蒸発させて気化させた状態で付着させるのに対し、スパッタリングは材料の成分を電気でイオン化させ、直接素材に衝突させて膜を形成する方法です。

そもそもスパッタリングとは、原子や分子、イオンが高速で表面にぶつかったとき、粒子が放出される現象のことを言います。被膜形成の分野では、放出された粒子が基板の表面にくっつき、皮膜となる過程も含めてスパッタリングと呼びます。

蒸着とスパッタリングの選択方法

フィルム加工において、蒸着を選択すべきかスパッタリングにすべきかは、双方のメリット・デメリットの理解が必要です。

蒸着は金属・非金属に対応でき、コストも比較的安価でコーティングまでの時間が短いのが利点です。一方、スパッタリングは付着力が強く、大面積のコーティングに向いていますが、成膜速度が遅く時間がかかります。

どちらの方法にするかは、対象物の状態や費用感、加工にかかる時間などを総合的に検討した上で選択しましょう。

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