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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Gasbarrierefilm, der hauptsächlich als
Verpackungsmaterial für
Nahrungsmittel, Medikamente und dergleichen, und als Verpackungsmaterial
für elektronische
Geräte
und dergleichen eingesetzt wird, und betrifft insbesondere einen
Gasbarrierefilm mit einem Siliziumoxidfilm, der ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften
hat.
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Ein
Gasbarrierefilm wird hauptsächlich
als Verpackungsmaterial für
Nahrungsmittel, Medikamente und dergleichen eingesetzt, um sie vor
dem Einfluss von Sauerstoff und Wasserdampf und ähnlichem zu schützen, die
eine Qualitätsveränderung
der Inhalte verursachen können,
und als Verpackungsmaterial für
elektronische Geräte
und dergleichen, um Elemente, die zu Flüssigkristallbildschirmen, EL-Bildschirmen
und ähnlichem
gebildet sind, vor dem Kontakt mit Sauerstoff und Wasserdampf, und
damit davor zu schützen,
dass ihre Leistungsfähigkeit
gemindert wird. Zudem wurde in den vergangenen Jahren ein Gasbarrierefilm
in einigen Bereichen eingesetzt, in denen bisher Glas und dergleichen
eingesetzt wurde, damit diese Flexibilität, Stoßfestigkeit und dergleichen
erhalten.
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Ein
solcher Gasbarrierefilm hat im Allgemeinen eine Zusammensetzung,
bei der ein Kunststofffilm als Basismaterial eingesetzt wird, und
eine Gasbarriereschicht auf einer oder beiden Seiten des Basismaterials gebildet
wird. Und der Gasbarrierefilm wird mit verschiedenen Verfahren gebildet,
einschließlich
des CVD-Verfahrens, des PVD-Verfahrens und des Sputter-Verfahrens,
aber sogar im Falle der Verwendung irgendeines Verfahrens, haben
herkömmliche
Gasbarrierefilme nur etwa eine Sauerstoffübertragungsrate (OTR) von 2 cc/m2/Tag und eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von etwa 2 g/m2/Tag und waren noch
unzureichend, wenn sie in Anwendungen eingesetzt wurden, die eine
höhere
Gasbarriereeigenschaft erforderten.
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Als
Trockenfilmbildungsverfahren eines Films, der eine Gasbarriereeigenschaft
auf einem Kunststoff-Basismaterial hat, sind einige Verfahren bekannt,
bei denen ein Siliziumoxidfilm (ein Siliziumdioxidfilm) und ein
Aluminiumoxidfilm (ein Aluminafilm) gebildet werden kann, indem
ein Trockenfilmbildungsverfahren, einschließlich des Plasma-CVD-Verfahrens, eingesetzt
wird. Diese Verfahren sind zum Beispiel in den japanischen Patentanmeldungsauslegeschriften
mit den Nr. 8-176326, 11-309815 und 2000-6301 und anderen beschrieben.
Insbesondere hat das Plasma-CVD-Verfahren die Vorteile, dass ein
Siliziumoxidfilm und ein Aluminiumoxidfilm, die ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften
und Flexibilität
aufweisen, gebildet werden können,
ohne ein Basismaterial aus Hochpolymerharz durch Erwärmung zu
beschädigen.
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Die
WO 93/24243 offenbart die Fertigung eines Gasbarrierefilms durch
die Verwendung des Plasma-CVD-Verfahrens, um einen Siliziumoxidfilm
aus einem siliziumorganischen Dampf und einem Oxidationsdampf zu
bilden. Von solchen Filmen ist bekannt, dass sie eine nennenswerte
Menge an organischen Rückständen aus
der Verwendung der siliziumorganischen Komponente umfassen.
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Die
Gasbarriereeigenschaft eines Gasbarrierefilms wird normalerweise
durch die Erhöhung
der Dicke der aufgedampften Barriereschicht verbessert. In den letzten
Jahren haben jedoch J. T. Felts et al. (34th Annual Technical Conference
Proceedings (1991), p. 99 to 104) and J. E. Klemberg-Sapieha et
al. (36th Annual Technical Conference Proceedings (1993), p. 445
to 449) in der Society of Vacuum Coaters darauf hingewiesen, dass
ein Barrierefilm durch der Spannungsrelaxation innerhalb des Films
reißt,
aufgrund der steigenden Filmdicke, was in einer Verbesserung seiner
Gasübertragungsrate
resultiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte mit einem Blick auf diese Umstände erreicht
und zielt hauptsächlich darauf,
einen Gasbarrierefilm bereitzustellen, der eine extrem gute Gasbarriereeigenschaft
hat, während
der Film eine vorher festgelegte Dicke behält.
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Um
den oben genannten Zweck zu erreichen, stellt ein erster Aspekt
der vorliegenden Erfindung einen Gasbarrierefilm bereit, wobei der
Film ein Basismaterial und einen Aufdampffilm umfasst, der auf beiden
Seiten oder auf einer Seite des Basismaterials gebildet wird, wobei
zwischen Körnern,
die auf der Oberfläche
des Aufdampffilms gebildet sind, ein Abstand zwischen 5 und 40 nm
vorliegt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Fläche,
durch die ein Gas übertragen
wird, klein gehalten werden, und daher kann ein Gasbarrierefilm
mit einer extrem ausgezeichneten Gasbarriereeigenschaft gemacht
werden, indem der Abstand zwischen den Körnern, die auf der Oberfläche des
Aufdampffilms gebildet sind, kontrolliert wird, der als ein Gasbarrierefilm
in dem oben erwähnten
Umfang agiert.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Aspekt der Erfindung ist der oben genannte Aufdampffilm
vorzugsweise ein Siliziumoxidfilm.
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Gemäß dieser
Erfindung kann der Film als Gasbarrierefilm gemacht werden, der
eine extrem gute Gasbarriereeigenschaft aufweist, indem die Eigenschaften
kontrolliert werden, die das Verhältnis der Komponenten im Siliziumoxidfilm
und der Peakposition des Infrarotabsorptionsbands der Streckschwingung
von Si-O-Si, beobachtet im Bereich zwischen 1055 und 1065 cm–1 umfassen.
Der Siliziumoxidfilm enthält
vorzugsweise zwischen 170 und 200 Sauerstoffatome und 30 oder weniger
Kohlenstoffatome je 100 Siliziumatome. Ein Siliziumoxidfilm, der
diese Eigenschaften aufweist, wird ein SiO2-ähnlicher Film, der dicht ist
und eine kleine Menge an Verunreinigungen enthält.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Aspekt der Erfindung kann der Siliziumoxidfilm vorzugsweise
einen Brechungsindex von 1,45 bis 1,48 in einem Gasbarrierefilm
haben. Daher kann die Gasbarriereeigenschaft noch weiter verbessert
werden, indem der Brechungsindex des Siliziumoxidfilms, der als
Gasbarrierefilm agiert, in dem oben genannten Bereich kontrolliert
wird.
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Vorzugsweise
hat der Siliziumoxidfilm ein E'-Zentrum,
das durch eine Messung nach einem Elektronenspinresonanzverfahren
(ESR-Verfahren) beobachtet wird.
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Der
Siliziumoxidfilm, der Siliziumatome aufweist, die ein E'-Zentrum, in anderen
Worten, ungepaarte Elektronen, enthalten, hat eine Filmstruktur,
die stark gestört
ist und kann daher als ein Gasbarrierefilm dienen, der eine extrem
ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft aufweist.
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Die
Dichte des E'-Zentrums
ist vorzugsweise 5 × 1015 Spins/cm3 oder
größer.
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Der
Siliziumoxidfilm, der eine Dichte des E'-Zentrums von 5 × 1015 Spins/cm3 oder größer aufweist, kann
als ein Film angesehen werden, der sicher eine stark gestörte Filmstruktur
hat, denn ein Gasbarrierefilm, der diese Struktur hat, hat eine
ganz ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft.
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Vorzugsweise
hat der Siliziumoxidfilm einen Infrarot-Absorbtionspeak, der bei 2341 ± 4 cm–1 vorhanden
ist, der auf der Streckschwingung von CO-Molekülen basiert.
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Gemäß dieser
Erfindung kann ein Gasbarrierefilm, der extrem ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften
hat, gemacht werden, indem die Eigenschaft kontrolliert wird, die
eine IR-Absorption
in einem Siliziumoxidfilm umfasst, der als ein Gasbarrierefilm agiert,
wie oben erwähnt.
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In
der Erfindung wird bevorzugt, dass die Sauerstoffübertragungsrate
0,5 cc/m2/Tag oder weniger ist, und die
Wasserdampfübertragungsrate
0,5 g/m2/Tag oder weniger ist.
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Denn
wenn die Sauerstoffübertragungsrate
und die Wasserdampfübertragungsrate
eines Gasbarrierefilm innerhalb der oben erwähnten Bereiche kontrolliert
werden, dann überträgt der Film
kaum Sauerstoff oder Wasserdampf, was eine Qualitätsveränderung
der Inhalte verursachen könnte,
und kann somit vorzugsweise in Anwendungen eingesetzt werden, bei
denen eine hohe Gasbarriereeigenschaft erforderlich ist.
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Gemäß der Erfindung
liegt die Dicke des Aufdampffilms vorzugsweise innerhalb des Bereichs
zwischen 5 und 300 nm.
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Denn
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Film, sogar in dem Fall, in dem ein extrem dünner Aufdampffilm
von 5 bis 300 nm gebildet wird, eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft
ausüben,
und kann ferner nur schwer gerissen werden. Da ein Gasbarrierefilm,
in dem ein Aufdampffilm, dessen Dicke innerhalb des Bereichs liegt,
gebildet wird, zusätzlich
hinsichtlich seiner Transparenz, Erscheinung und ähnlichem
nicht beschädigt
wird, und auch ein verstärktes
Einrollen des Films verzögert
werden kann, resultiert das in einer bevorzugten Produktivität.
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Zudem
wird in der vorliegenden Erfindung ein Herstellverfahren für einen
Gasbarrierefilm bereitgestellt, bei welchem zumindest ein Gas einer
organischen Siliziumverbindung und ein Sauerstoffatome enthaltendes
Gas als Ausgangsgase eingesetzt werden und innerhalb einer Reaktionskammer
ein Siliziumoxidfilm nach einem Plasma-CVD-Verfahren auf einem Basismaterial
gebildet wird, wobei eine Komponente des Gases der organischen Siliziumverbindung
eine Verbindung ist, die keine Kohlenstoff-Silizium-Bindung in ihren Molekülen aufweist,
die Temperatur des Basismaterials zu Beginn der Filmbildung in einem
Bereich zwischen –20°C und 100°C liegt,
der Siliziumoxidfilm bei einem Strömungsverhältnis des Sauerstoffatome enthaltenden Gases
zu dem Gas der organischen Siliziumverbindung in einem Bereich zwischen
3 und 50 gebildet wird, wenn für
das Gas der organischen Siliziumverbindung 1 genommen wird, und
dann der Film einer Wärmebehandlung
in einem Bereich zwischen 50°C
und 200°C
unterzogen wird.
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Ein
so erhaltener Siliziumoxidfilm kann zum Gasbarrierefilm gemacht
werden, der eine höhere
Gasbarriereeigenschaft hat, indem ein Herstellverfahren übernommen
wird, bei dem eine zusätzliche
Wärmebehandlung
durchgeführt
wird.
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Außerdem wird
in der vorliegenden Erfindung ein geschichtetes Material bereitgestellt,
wobei eine durch Wärmeeintrag
abdichtbare Harzschicht an der Oberfläche mindestens einer Seite
des Gasbarrierefilms gemäß irgendeinem
der oben genannten ersten bis vierten Aspekte der Erfindung vorgesehen
ist. Wenn ein solches geschichtetes Material eingesetzt wird, kann
ein Packmittel durch Wärmeeintrag
einer durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht in dem oben erwähnten geschichteten Material
zur Herstellung einer Tasche oder eines Behälters erhalten werden, und
da dieses Packmittel eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft aufweist,
ist das Mittel als Verpackungsmaterial für Nahrungsmittel und Medikamente
und ferner für
elektronische Geräte
und ähnliches
geeignet.
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Und
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein geschichtetes Material bereitgestellt, wobei
eine elektrisch leitfähige Schicht
an der Oberfläche
mindestens einer Seite des Gasbarrierefilms gemäß irgendeinem der oben genannten
ersten bis vierten Aspekte der Erfindung gebildet wird. Wenn ein
solches geschichtetes Material eingesetzt wird, dann kann ein Bildanzeigemedium
gemacht werden, indem eine Bildanzeigeschicht an der oben erwähnten elektrisch
leitfähigen
Schicht gebildet wird. Dieses Bildanzeigemedium kann so gemacht
werden, dass es über
eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit und Stoßfestigkeit
verfügt,
da das Basismaterial, das eingesetzt wird, über ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften
und Flexibilität
verfügt.
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Wie
oben illustriert, kann der Gasbarrierefilm gemäß der vorliegenden Erfindung
als Gasbarrierefilm mit extrem guten Gasbarriereeigenschaften gemacht
werden, nicht nur, indem die Dicke des Aufdampffilms herkömmlich angepasst
wird, sondern auch, indem die Zusammensetzung des Aufdampffilms,
der als Gasbarrierefilm agiert, der Abstand zwischen den Körnern, die
auf der Oberfläche
gebildet sind, die Gegenwart oder Abwesenheit des E'-Zentrums, beobachtet
durch ein Elektronenspinresonanzverfahren (ESR-Verfahren), die Gegenwart
und Abwesenheit von absorbierten CO-Molekülen und ähnliches, kontrolliert wird.
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Ferner
hat der Gasbarrierefilm der vorliegenden Erfindung eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und
eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und
kann vorzugsweise eingesetzt werden für Verwendungszwecke, für die zum
Beispiel eine hohe Gasbarriereeigenschaft erforderlich ist, und
für Verpackungsmaterialien
von Vorräten,
Arzneimitteln und ähnlichem,
für Verpackungsmaterialien
für elektronische
Geräte
und ähnliches.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel für die Struktur
eines Gasbarrierefilms nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die die Körner auf der Oberfläche eines
Aufdampffilms in einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
einer Oberfläche
des Gasbarrierefilms, der in 2 gezeigt
wird.
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4 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel für ein geschichtetes
Material zeigt, das den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung
nutzt.
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5 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel für ein geschichtetes
Material zeigt, das den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung
nutzt.
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6 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel für ein geschichtetes
Material zeigt, das den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung
nutzt.
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7 ist
eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel für ein Packmittel zeigt, das
den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung nutzt.
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8 ist
eine schematische Perspektivansicht, die ein anderes Beispiel für ein Packmittel
zeigt, das den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung nutzt.
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9 ist
eine Draufsicht, die einen Plattenrohling zeigt, der für die Herstellung
des Packmittels eingesetzt wird, das in 8 gezeigt
wird.
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10 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel für ein geschichtetes
Material zeigt, das den Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung
nutzt.
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11 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Plasma-CVD-Beschichtungsgeräts zeigt.
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12 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Plasma-CVD-Beschichtungsgeräts zeigt,
das mit einem Transportmechanismus ausgestattet ist.
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13 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufroll-Typ-Hohlkathoden-Ionenplattierungs-Beschichtungsgeräts zeigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein
Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
unter Verwendung der Zeichnungen konkret beschrieben.
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1 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel für die Zusammensetzung
eines Gasbarrierefilms zeigt. Wie in 1 gezeigt
besteht ein Gasbarrierefilm 1 nach der vorliegenden Erfindung
aus einem Basismaterial 2 und einem Aufdampffilm 3,
der auf beiden Seiten oder auf einer Seite des Basismaterials 2 gebildet
wird. Nachfolgend wird dieser Aufdampffilm und das Basismaterial
bzw. das Herstellverfahren dieses Gasbarrierefilms beschrieben.
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A. Aufdampffilm
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Ein
Aufdampffilm in der vorliegenden Erfindung ist ein Siliziumoxidfilm,
der bevorzugt durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird. Der Siliziumoxidfilm
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Film aus einem Verhältnis von
Komponenten besteht, bei dem die Anzahl der Sauerstoffatome zwischen
170 und 200, die Anzahl der Kohlenstoffatome bei 30 oder weniger
und die Anzahl der Siliziumatome bei 100 liegt, und ferner eine Peakposition
des IR-Absorptionsband zwischen 1055 und 1065 cm–1 hat,
die auf der Streckschwingung von Si-O-Si basiert. Das heißt, die
vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die extrem
gute Gasbarriereeigenschaft erreicht wurde, indem die Eigenschaften
kontrolliert wurden, die das Verhältnis der Komponenten im Siliziumoxidfilm 3,
der als ein Gasbarrierefilm agiert, und die Peakposition eines IR-Absorptionsbands
innerhalb des oben erwähnten
Bereichs umfassen.
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Der
oben erwähnte
Siliziumoxidfilm besteht aus einem Verhältnis von Komponenten, wobei
die Anzahl der Sauerstoffatome zwischen 170 und 200, die Anzahl
der Kohlenstoffatome bei 30 oder weniger und die Anzahl der Siliziumatome
bei 100 liegt, und wird so gebildet, dass eine Peakposition des
IR-Absorptionsband zwischen 1055 und 1065 cm–1 vorhanden
ist, die auf der Streckschwingung von Si-O-Si basiert. Ferner wird
gleichzeitig der Siliziumoxidfilm vorzugsweise so gebildet, dass
er einen Brechungsindex zwischen 1,45 und 1,48 aufweist. Ein Gasbarrierefilm 1,
der einen Siliziumoxidfilm 3 mit solchen Eigenschaften
hat, wird eine extrem ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft ausüben.
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Um
das Verhältnis
jeder Komponente Si, O und C, so zu machen, dass die Anzahl der
Sauerstoffatome zwischen 170 und 200 und die Anzahl der Kohlenstoffatome
bei 30 oder weniger zur Anzahl der Siliziumatome von 100 liegt,
wird das Strö mungsverhältnis des
Gases der organischen Siliziumverbindung zum Sauerstoffgas, die
Größe der elektrischen
Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge des Gases der organischen
Siliziumverbindung und andere angepasst. Als Ergebnis kann das Verhältnis innerhalb
des oben erwähnten
Bereichs kontrolliert werden. Insbesondere ist eine Kontrolle bevorzugt,
die das Mischen von C verhindert. Zum Beispiel kann, indem die Strömungsmenge
des (Sauerstoffgas/Gas der organischen Siliziumverbindung) innerhalb
des Bereichs von etwa 3 bis 50 angepasst wird, ein SiO2-ähnlicher
Film gebildet werden, um das Mischen von C zu verhindern, und indem
die Größe der elektrischen
Schlussleistung (geladene Leistung) je Einheit der Strömungsmenge
des Gases der organischen Siliziumverbindung erhöht wird, kann die Si-C-Bindung leicht durchschnitten
werden, um das Mischen von C in den Film zu verhindern. Weiters
ist die obere Grenze des Strömungsverhältnisses
aus Gründen
der Vorteilhaftigkeit definiert, und es gibt auch dann kein besonderes
Problem, wenn das Strömungsverhältnis über 50 liegt.
Da ein Siliziumoxidfilm mit einer Zusammensetzung der Komponenten
in diesem Bereich eine geringe Anzahl an Si-C-Bindungen hat, wird
der Film ein SiO2-ähnlicher gleichmäßiger Film
und ?????????????? eine extrem ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft
aus. Ein solches Komponentenverhältnis
wird durch die Ergebnisse bewertet, die mit einem Gerät gemessen
werden, das jede Komponente an Si, O und C quantitativ messen kann.
Typische Messgeräte
sind jene von ESCA (Elektronenspektroskopie für chemische Analysen), RBS
(Rutherford Rückstreuverfahren)
und Auger-Elektronenspektroskopieverfahren.
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Der
Fall, bei dem der O-Gehalt unter 170 Atomen je 100 Atomen liegt,
ist dann häufig
zu sehen, wenn das Strömungsverhältnis von
(Sauerstoffgas/Gas der organischen Siliziumverbindung) gering ist
(wenn die Strömung
des Sauerstoffgases relativ gering ist) und wenn die Menge an elektrischer
Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge der organi schen
Siliziumverbindung gering ist. In der Folge wird das Komponentenverhältnis von
C hoch. Als Ergebnis sind viele Si-C-Bindungen im Film enthalten,
und der Film ist kein SiO2-ähnlicher
gleichmäßiger Film
und hat eine hohe Sauerstoffübertragung
(Sauerstoffübertragungsrate)
und Wasserdampfübertragung
(Wasserdampfübertragungsrate).
In der Folge kann der Film keine ausreichende Gasbarriereeigenschaft
ausüben.
Ferner ist es schwierig, dass die Anzahl der Sauerstoffatome 200
pro 100 Si-Atome stöchiometrisch übersteigt.
Außerdem
wird der Fall, in dem der Gehalt an C über 30 pro 100 Si-Atome ist,
unter den gleichen Bedingungen wie in dem Fall, in dem der Gehalt
an O unter 170 pro 100 Si-Atome liegt
häufig
festgestellt, das heißt,
in dem Fall, in dem das Strömungsverhältnis von
(Sauerstoffgas/Gas der organischen Siliziumverbindung) gering ist
(in dem Fall, in dem die Strömung
des Sauerstoffgases relativ niedrig ist) und in dem Fall, in dem
die Größe der elektrischen
Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge des Gases der organischen
Siliziumverbindung gering ist, und die Si-C-Bindungen im Film, wie sie sind, erhalten bleiben.
Als Ergebnis ist der Film kein SiO2-ähnlicher
gleichmäßiger Film,
und hat dieser eine hohe Sauerstoffübertragungs- und Wasserdampfübertragungsrate.
In der Folge kann der Film keine ausreichende Gasbarriereeigenschaft
ausüben.
Andererseits ist die untere Grenze des Gehalts von C nicht speziell
definiert, aber der untere Grenzwert für den tatsächlichen Filmbildungsprozess
kann mit 10 pro 100 Si-Atome definiert werden. Ferner, obwohl es
tatsächlich
nicht leicht ist, der Gehalt von C auf weniger als 10 pro 100 Si-Atome
zu bringen, kann der Gehalt von C unter 10 pro 100 Si-Atome liegen
und ein SiO2-ähnlicher gleichmäßiger Film
kann erhalten werden.
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Damit
es möglich
ist, die Peakposition des Absorptionsband, das auf der Streckschwingung
von Si-O-Si basiert, in der IR-Messung auf zwischen 1055 und 1065
cm–1 zu
bringen, wird das Strömungsverhältnis des
Gases der organischen Silizium verbindung zum Sauerstoffgas und die
Größe der elektrischen
Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge des Gases der organischen
Siliziumverbindung angepasst, um so einen Siliziumoxidfilm zu machen,
der so stark wie möglich
einem SiO2-ähnlichen gleichmäßigen Film
gleicht. Als Ergebnis kann die Peakposition des Absorptionsbands
innerhalb des oben erwähnten
Bereichs kontrolliert werden. Zum Beispiel kann, indem die Strömungsmenge
von (Sauerstoffgas/Gas der organischen Siliziumverbindung) innerhalb
des Bereichs von etwa 3 bis 50 angepasst wird, und indem die Größe der elektrischen Schlussleistung
je Einheit der Strömungsmenge
des Gases der organischen Siliziumverbindung erhöht wird, damit die Si-C-Bindung
leicht durchgeschnitten werden kann, ein SiO2-ähnlicher
Film gebildet werden. Weiters ist die obere Grenze der Strömungsmenge
aus Gründen
der Vorteilhaftigkeit definiert, und es gibt auch dann kein besonderes
Problem, wenn die Strömungsmenge über 50 liegt.
Ein Siliziumoxidfilm, bei dem die Peakposition des IR-Absorptionsbandes
in dem oben beschriebenen Bereich erscheint, übt eine extrem gute Gasbarriereeigenschaft
aus, weil der Film Si-O-Bindungen hat, die einem SiO2-ähnlichen
gleichmäßigen Film
eigen sind. Eine Peakposition des IR-Absorptionsbandes wird mit
einem Infrarot-Spektrophotometer für IR-Messung gemessen und bewertet.
Es ist bevorzugt, das Infrarot-Absorptionsspektrum
mit einem Infrarot-Spektrophotometer zu messen, das mit einer ATR-Messvorrichtung
(Mehrfachreflexion) ausgestattet ist. Gleichzeitig ist es bevorzugt,
dass ein Germaniumkristall als Prisma eingesetzt wird und die Messung
bei einem Einfallswinkel von 45 durchgeführt wird.
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Der
Fall, bei dem keine Peakposition des IR-Absorptionsbandes innerhalb
dieses Bereichs liegt, ist häufig
zu sehen, wenn das Strömungsverhältnis von
(Sauerstoffgas/Gas der organischen Siliziumverbindung) gering ist
(wenn die Strömung
des Sauerstoffgases relativ gering ist) und wenn die Menge an elektrischer Schlussleistung
je Einheit der Strömungsmenge
der organischen Siliziumverbindung gering ist. In der Folge wird
der Gehalt von C hoch. Als Ergebnis sind die Si-C-Bindungen im Film
enthalten und die Anzahl der Si-O-Bindungen, die einem SiO2-ähnlichen
gleichmäßigen Film
eigen sind, ist relativ verringert. Daher erscheint die Peakposition
des IR-Absorptionsbandes nicht in dem oben genannten Bereich. Ein
so erhaltener Siliziumoxidfilm hat eine hohe Sauerstoffübertragungs-
und Wasserdampfübertragungsrate.
In der Folge kann der Film keine ausreichende Gasbarriereeigenschaft
ausüben.
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Um
den Brechungsindex des Siliziumoxidfilms auf 1,45 bis 1,48 zu bringen,
werden das Strömungsverhältnis des
Gases der organischen Siliziumverbindung und die Größe der elektrischen
Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge des Gases der organischen
Siliziumverbindung angepasst. Als Ergebnis kann der Brechungsindex
innerhalb des oben erwähnten
Bereichs kontrolliert werden. Der Brechungsindex kann zum Beispiel
kontrolliert werden, indem die Strömungsmenge von (Sauerstoffgas/Gas
der organischen Siliziumverbindung) innerhalb des Bereichs von etwa
3 bis 50 angepasst wird. Weiters ist die obere Grenze des Strömungsverhältnisses
aus Gründen
der Vorteilhaftigkeit definiert, und es gibt auch dann kein besonderes Problem,
wenn das Strömungsverhältnis über 50 liegt.
Ein Siliziumoxidfilm mit einem Brechungsindex innerhalb dieses Bereichs
wird ein SiO2-ähnlicher Film, der dicht ist
und der eine kleine Menge an Verunreinigungen enthält und eine
extrem ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft ausübt. Ein solcher Brechungsindex
wird bewertet durch den Brechungsindex bei 633 nm unter Verwendung
eines optischen Interferenzverfahrens nach der Messung der übertragung
und des Reflexionsvermögens
mit einem optischen Spektroskop.
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Der
Fall, in dem der Brechungsindex unter 1,45 liegt, wurde häufig festgestellt,
wenn das Strömungsverhältnis des
Gases der organischen Siliziumverbindung zum Sauerstoffgas außerhalb
des oben erwähnten Bereichs
liegt, und wenn die elekt rische Schlussleistung je Einheit der Strömungsmenge
des Gases der organischen Siliziumverbindung niedrig ist, und somit
ein Siliziumoxidfilm erhalten wird, der eine niedrige Dichte hat
und rau ist. Da der aufgedampfte Siliziumoxidfilm rau ist und eine
hohe Sauerstoffübertragungs-
und Wasserdampfübertragungsrate
hat, kann der Film keine ausreichende Gasbarriereeigenschaft ausüben. Andererseits
wird der Fall, in dem der Brechungsindex über 1,48 liegt, häufig festgestellt,
wenn das Strömungsverhältnis des
Gases der organischen Siliziumverbindung zum Sauerstoffgas außerhalb
des oben erwähnten
Bereichs liegt und wenn Verunreinigungen, einschließlich C
(Kohlenstoff), vermischt werden. Und der gebildete Siliziumoxidfilm
ist rau und hat eine hohe Sauerstoffübertragungs- und Wasserdampfübertragungsrate.
In der Folge kann der Film keine ausreichende Gasbarriereeigenschaft
ausüben.
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Ein
Gasbarrierefilm, in dem ein Siliziumoxidfilm, der jeder der oben
erwähnten
Eigenschaften hat, in einer dünnen
Dicke zwischen 5 und 300 nm gebildet wird, kann eine ausgezeichnete
Gasbarriereeigenschaft ausüben
und ist nur einer geringen Gefahr ausgesetzt, in dem Siliziumdioxidfilm
zu reißen.
Im Fall, in dem der Siliziumoxidfilm eine Dicke von weniger als
5 nm hat, kann der Siliziumoxidfilm gelegentlich nicht das gesamte Basismaterial
bedecken, und der Gasbarrierefilm kann daher dessen Gasbarriereeigenschaften
nicht verbessern. Wenn andererseits die Dicke des Siliziumoxidfilm über 300
nm liegt, können
leicht Probleme auftreten, wie etwa, dass der Film leicht reißt, die
Transparenz und die äußere Erscheinung
vermindert wird, das Einrollen des Films verstärkt wird, und die Massenfertigung
schwierig wird, weil die Produktivität sinkt und die Produktionskosten
steigen, und ähnliches.
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Außerdem liegt
im Fall, in dem ein Gasbarrierefilm der vorliegenden Erfindung in
Anwendungen eingesetzt wird, die Flexibilität erfordern, wie etwa Verpackungsmaterial
und ähnliches,
die Dicke des Films, unter angemessener Berücksichtigung der mechanischen
Eigenschaften und Anwendungen eines zu bildenden Siliziumoxidfilms,
vorzugsweise zwischen 5 und 30 nm. Indem die Dicke des Siliziumoxidfilm
so angepasst wird, dass sie zwischen 5 und 30 nm liegt, kann der
Film eine Flexibilität
als Verpackungsmaterial haben und kann vor dem Auftreten eines Risses
geschützt
werden, wenn er geknickt wird. Ferner ist in dem Fall, in dem ein Gasbarrierefilm
der vorliegenden Erfindung in solchen Anwendungen eingesetzt wird,
in denen ein dünner
Film nicht unbedingt erforderlich ist, zum Beispiel in Anwendungen
eines Gasbarrierefilms für
einen Flüssigkristallbildschirmfilm,
eines Gasbarrierefilms für
einen organischen EL-Bildschirmfilm, eines Gasbarrierefilms für einen
Solarzellenfilm oder dergleichen, da die Gasbarriereeigenschaften
vorzugsweise erforderlich sind, der Film vorzugsweise dicker als
der oben erwähnte
Bereich zwischen 5 und 30 nm, und die Dicke liegt mehr bevorzugt
zwischen 30 und 200 nm, wenn auch die Produktivität und ähnliches
in Betracht gezogen werden.
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Wenn
ein Gasbarrierefilm in einer der oben erwähnten Anwendungen eingesetzt
wird, kann der Film dünner
sein als jeder andere herkömmliche
Film und dabei fast die gleichen Gasbarriereeigenschaften aufweisen.
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Ein
Siliziumoxidfilm der vorliegenden Erfindung wie oben erwähnt ist
nicht speziell auf eine oder beide Seiten des oben erwähnten Basismaterials
beschränkt,
wird jedoch vorzugsweise nach einem Plasma-CVD-Verfahren gebildet.
Das Plasma-CVD-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Ausgangsgas
bei konstantem Druck in einem Plasmazustand durch elektrische Entladung
gehalten wird und aktiviete Partikel, die in dem Plasma generiert
werden, die chemischen Reaktionen auf der Oberfläche des Basismaterials beschleunigen,
um einen Film zu bilden. Das Plasma-CVD-Verfahren kann einen Film
auf einem gewünschten
Material bei einer so niedrigen Temperatur (im Bereich zwischen
etwa –10
und 200°C)
bilden, dass kein thermischer Schaden an einem Polymerharz verursacht
wird, wobei das Verfahren den Vorteil hat, dass die Art und die
physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Films durch die Art
und die Strömungsmenge
eines Ausgangsgases, den filmbildenden Druck, der elektrischen Schlussleistung
und ähnliches,
kontrolliert werden können.
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Ein
Siliziumoxidfilm 3 wird auf einem Basismaterial gebildet,
indem ein organisches Siliziumoxidgas mit einem Gas reagiert, das
Sauerstoffatome hat, vor allem mit einem Sauerstoffgas in Plasma,
das generiert wird, wenn direkter Strom oder elektrische Leistung,
die eine konstante Frequenz im Bereich zwischen niedriger und hoher
Frequenz haben, auf Elektroden angewendet wird, während ein
Gasgemisch aus einem Gas aus einer organischen Siliziumsverbindung
und Sauerstoffgas in einer zuvor festgelegten Strömungsmenge
in einer Reaktionskammer für
ein Plasma-CVD-Gerät
bereitgestellt wird. Der Typ des Plasma-CVD-Geräts, das eingesetzt werden soll,
ist nicht speziell beschränkt,
und es können
verschiedene Typen von Plasma-CVD-Geräten eingesetzt werden. üblicherweise
wird ein langer Polymerharzfilm als Basismaterial eingesetzt und
es wird vorzugsweise ein kontinuierlich filmbildendes Gerät eingesetzt,
in dem ein Siliziumoxidfilm kontinuierlich durch den stetigen Transport
des Basismaterials gebildet werden kann.
-
Zudem
kann, obwohl der Siliziumoxidfilm transparent sein kann, eine Schicht
mit geringerer Transparenz frei zwischen Basismaterialien und andere
geschichtete Materialien geschichtet werden, um alle Arten von Anwendungen
bereitzustellen, wobei Transparenz und der in einem Endprodukt erforderliche
Grad an Transparenz in einem Gasbarrierefilm mit allen Arten von
Anwendungen variieren. Zum Beispiel in dem Fall, in dem ein Gasbarrierefilm,
der aus einem Siliziumoxidfilm gemacht wurde, für ein Verpackungsmaterial eingesetzt
wird, ist es erlaubt, den Film mit farbiger Tinte und ähnlichem
zur Lichtabschirmung zu bedrucken, um den In halt vor Licht zu schützen. Es
ist auch möglich,
eine Schicht zu beschichten, in die irgend einer der Zusatzstoffe,
die antistatische Mittel und Füllstoffe
einschließen
und Faktoren haben, die die Transparenz des gesamten Gasbarrierefilm
verschlechtern, beigemischt wird, oder eine nicht transparente Metallfolie
und dergleichen zu beschichten. In dem Fall, in dem der Gasbarrierefilm
jedoch in Anwendungen eingesetzt wird, die einen Gasbarrierefilm
für einen
Flüssigkristallbildschirmfilm,
einen Gasbarrierefilms für
einen organischen EL-Bildschirmfilm oder einen Gasbarrierefilm für einen
Solarzellenfilm beinhalten, bei denen die Transparenz des gesamten
Gasbarrierefilm erforderlich ist, ist die Wirkung der Transparenz
eines Siliziumoxidfilms groß.
-
Ein
Aufdampffilm 3 nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Film entweder auf beiden Seiten oder auf
einer Seite eines Basismaterials 2 gebildet wird, wie in 2 und 3 gezeigt,
und ein Abstand L zwischen zwei Körnern 3a, die auf
der Oberfläche
des Aufdampffilms 3 gebildet werden, zwischen 5 und 40
nm beträgt.
-
Der
Bereich von Korn 3a ist ein Bereich, in dem die Kristallinität im Aufdampffilm 3 hoch
ist und durch die die Übertragung
von Gas- und Wasserdampf nicht leicht möglich ist. Daher kann die Gasbarriereeigenschaft
eines Aufdampffilm verbessert werden, indem der Abstand L zwischen
den Körnern
in dem oben erwähnten
Bereich gehalten wird, da Flächen,
in denen Gas und dergleichen übertragen
werden können
(außerhalb
der Kornflächen)
klein werden. In dem Fall, in dem der Abstand L zwischen den Körnern innerhalb
des oben erwähnten
Bereichs liegt, das heißt
zwischen 5 und 40 nm, kann ein Aufdampffilm mit guten Barriereeigenschaften
erhalten werden. Der Abstand L zwischen den Körnern liegt weiter bevorzugt
im Bereich zwischen 10 und 30 nm.
-
Hier
wird das Korn 3a, das auf der Oberfläche des Aufdampffilms 3 gebildet
wird, beschrieben. Ein Korn bezeichnet einen Bereich, der inselförmig zu
sein scheint, wenn der Abschnitt eines AFM-Bildes, das bei der Beobachtung
der Oberfläche
eines Aufdampffilms mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) erhalten
wird, wird in einer zuvor festgelegten Höhe geteilt und binarisiert.
Das heißt,
dass sich auf der Oberfläche
des Aufdampffilm 3 eine Unebenheit bildet und die Unebenheit
beobachtet wird und ein Bild unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops
verarbeitet wird, um die Unebenheit deutlich zu machen, und der
inselförmige
Bereich, in anderen Worten, der konvexe Bereich, der durch die Bildverarbeitung
erhalten wird, ist ein Korn.
-
Zudem
bezeichnet der Abstand L zwischen den Körnern den Abstand von dem Peak
eines Korns (der Spitze des konvexen Bereichs) zum Peak eines anderen
Korns, das neben dem Korn liegt. Aus dem Abstand L zwischen den
Körnern
wird ersichtlich, wie viele große
Körner
(konvexe Abschnitte) je Längeneinheit
vorhanden sind, und es wird auch die Dichte der Körner, die
sich auf der Oberfläche
des Aufdampffilm gebildet haben, verstanden.
-
Die
Arten der Filme, die als Aufdampffilm nach der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden können, sind
nicht speziell eingeschränkt,
und es können
sowohl transparente als auch opake Filme eingesetzt werden.
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Als
Filmarten können,
wenn der Aufdampffilm ein transparenter Film ist, Filme aus Aluminiumoxid, Bleioxid,
Antimonoxid, Indiumoxid, Calciumoxid, Cadmiumoxid, Silberoxid, Goldoxid,
Chromoxid, Siliziumoxid, Cobaltoxid, Zirconiumoxid, Zinnoxid, Titanoxid,
Eisenoxid, Kupferoxid, Nickeloxid, Platinoxid, Palladiumoxid, Bismuthoxid,
Magnesiumoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Vanadiumoxid, Bariumoxid
und ähnliche,
aufgelistet werden. Zudem können
auch ITO- Filme und ähnliche
als Aufdampffilm in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
-
Andererseits
können,
im Falle opaker Filme, als Filmarten, Filme aus Aluminium, Silizium
und dergleichen aufgelistet werden. Und es können alle Metalle als Aufdampffilm
nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist vor allem ein Siliziumoxidfilm das
meist bevorzugte Material im Hinblick auf die Einfachheit der Herstellung,
die Universaleigenschaften der Anwendungen und ähnliches.
-
Der
oben erwähnte
Aufdampffilm wird vorzugsweise nach dem Plasma-CVD-Verfahren, dem PVD-Verfahren
(das Ionenplattierungsverfahren oder ähnliches) oder dem Sputterverfahren
gebildet. Der Grund dafür
ist, dass in dem Fall, in dem ein Gasbarrierefilm der vorliegenden
Erfindung mittel Plasma-CVD-Verfahren
hergestellt wird, der Film als ganzes Flexibilität aufweist und in verschiedenen
Anwendungen eingesetzt werden kann. Der Grund dafür ist, dass
in dem Fall, in dem ein Gasbarrierefilm der vorliegenden Erfindung
mittels PVD-Verfahren (zum Beispiel dem Ionenplattierungsverfahren)
hergestellt wird, der Film der vorliegenden Erfindung eine hohe
Produktivität
hat und seinen Gebrauchswert verbessern kann. Ferner ist das Sputterverfahren
herkömmlich
geeignet zur Bildung eines Films mit einer hohen Gasbarriereeigenschaft und
daher auch geeignet, um in der vorliegenden Erfindung eingesetzt
zu werden. Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Gasbarrierefilm
vorzugsweise vor allem mit dem Plasma-CVD-Verfahren gebildet.
-
Um
den Abstand zwischen den Körnern
in einem Film zu messen, der mittels des Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt
wird, wie nachfolgend beschrieben, ist es auch möglich, dass Kornbereiche mit
hoher Kristallinität
auf der Oberfläche
des Film exponiert werden, indem sie mit einer wässri gen Fluorwasserstoffsäurelösung behandelt
wird, und der Abstand zwischen diesen Körnern mit einem Messgerät für die Oberflächenform, einschließlich AFM,
gemessen wird.
-
Um
einen Gasbarrierefilm der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist
es, obwohl es notwendig ist, den Abstand zwischen den Körnern anzupassen,
die auf der Oberfläche
eines Aufdampffilm gebildet werden, im Fall, in dem der Film durch
das oben erwähnte
Plasma-CVD-Verfahren oder ähnliche
gebildet wird, bevorzugt, ein aufdampffilmbildendes Material in
einem Zustand zu machen, der eine Energie hat, die die Oberfläche des
Basismaterials erreicht, und die elektrische Schlussleistung zu
erhöhen,
um einen strukturell stabilen und dichten Film zu bilden.
-
Übrigens
ist es auch bevorzugt, die Temperatur einer Basisplatte zu erhöhen, da
ein strukturell stabiler und dichter Film auch auf eine Weise gebildet
werden kann, bei der Moleküle
für das
Aufdampfen in einen Zustand versetzt werden, in dem sie leicht auf
die Oberfläche
des Basismaterials migrieren können,
wenn ein Aufdampffilm gebildet wird.
-
Ein
Aufdampffilm nach der vorliegenden Erfindung ist ein Siliziumoxidfilm,
und dieser Siliziumoxidfilm nach der vorliegenden Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass er ein E'-Zentrum hat, das durch Messung mit
einem Elektronenspinresonanzverfahren (ESR-Verfahren) beobachtet
wird.
-
Zunächst wird
ein E'-Zentrum beschrieben.
-
Ein
E'-Zentrum ist ein
ungepaartes Elektron und die folgende [chemische Formel 1] ist eine
Strukturformel des Siliziumatoms mit einem E'-Zentrum, in anderen Worten, mit einem
ungepaarten Elektron.
-
-
Ein
normales Siliziumatom hat vier Arme, um eine kovalente Bindung mit
anderen Atomen zu bilden, und somit ist ein Siliziumatom in einem
normalen Siliziumoxidfilm an vier benachbarte Sauerstoffatome gebunden.
Jedoch im Fall eines Siliziumatoms, das ein E'-Zentrum hat, in anderen Worten ein
ungepaartes Elektron, sind drei von vier Armen an Sauerstoffatome
gebunden, und der vierte Arm ist als ungepaartes Elektron vorhanden
und nicht an ein Sauerstoffatom gebunden. Aus diesem Grund ist ein
Siliziumoxidfilm, der aus einem Siliziumatom besteht, das ein E'-Zentrum hat, eine
Konstruktion, in der der Film stark gestört ist. Daher kann ein Siliziumoxidfilm
mit einem E'-Zentrum
einen Gasbarrierefilm mit einer extrem ausgezeichneten Gasbarriereeigenschaft
bilden, da ein Siliziumoxidfilm mit einem E'-Zentrum in einem Zustand ist, in dem
mehr Kristalle gefüllt
sind (da eine Sauerstoffbindung fehlt, können andere Siliziumatome oder
Sauerstoffatome in den fehlenden Teil eindringen), verglichen mit
der Kristallkonstruktion eines normalen Siliziumoxidfilms.
-
Hier
liegt die Dichte eines E'-Zentrums,
das durch Messung mit einem oben beschriebenen Elektronenspinresonanzverfah ren
(dem ESR-Verfahren) gemessen wird, vorzugsweise bei 5 × 1015 Spins/cm3 oder größer.
-
Da
ein Siliziumoxidfilm, bei dem die Dichte des E'-Zentrums 5 × 1015 Spins/cm3 oder größer ist,
eine Konstruktion hat, in der der Film sicher stark gestört ist Ferner
ist die Dichte des E'-Zentrums
vorzugsweise 1 × 1 × 1018 Spins/cm3 oder
kleiner. Der Grund dafür
ist, dass ein Anstieg der Dichte des E'-Zentrums bedeutet, dass die Anzahl
der Bindungen zwischen Siliziumatom und Sauerstoffatom klein wird,
und es schwierig wird, einen Film als Kristall zu bilden, wenn die
Dichte den oben erwähnten
numerischen Wert überschreitet.
-
Als
nächstes
wird ein Elektronenspinresonanzverfahren (ESR-Verfahren) beschrieben.
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Eine
Substanz mit einem ungepaarten Elektron, wie etwa ein Radikal und
ein Übergangsmetallion,
die Magnetismus mit dem Spin anzeigt, wird paramagnetische Substanz
genannt, und eine Substanz, die kein ungepaartes Elektron hat, wird
diamagnetische Substanz genannt. Hier ist ein Elektronenspinresonanzverfahren (ein
ESR-Verfahren) ein Absorptionsspektrumverfahren mit einem ungepaarten
Elektron in einer paramagnetischen Substanz, und Informationen über den
Elektronzustand und dessen Umgebung können mit dem Elektronenspinresonanzverfahren
(dem ESR-Verfahren) erhalten werden.
-
Wenn
ein Siliziumoxidfilm, der aus einem Gasbarrierefilm in der vorliegenden
Erfindung besteht, gemessen wird, ist es möglich, jedes der bekannten
Elektronenspinresonanzverfahren einzusetzen, und es ist nicht notwenig,
sich auf ein Messgerät
und ähnliches
zu beschränken,
das eingesetzt werden soll.
-
Wo
der Film nach dem oben erwähnten
Plasma-CVD-Verfahren und dergleichen gebildet wird, ist es bevorzugt,
die elektrische Schlussleistung in dem plasmagenerierenden Mittel
zu erhöhen.
Da ein siliziumoxidfilmbildendes Material mit Energie versorgt wird,
indem die elektrische Schlussleistung erhöht wird, können Moleküle als Ausgangsmaterialien
in sehr aktivierte Zustände
gebracht werden, um die Möglichkeit
der Spaltung einer Bindung zu erhöhen, was in der Bildung eines
Film resultiert, der ein E'-Zentrum
(ein ungepaartes Elektron) hat.
-
Außerdem ist
es auch bevorzugt, den Druck zu verringern, unter dem der Film gebildet
wird. Die Möglichkeit
einer Kollision der Atome (Siliziumatome und Sauerstoffatome) zur
Bildung eines Siliziumoxidfilm kann verringert werden, indem der
Druck während
der Filmbildung reduziert wird, was in der Bildung eines Films resultiert,
der ein E'-Zentrum
(ein ungepaartes Elektron) hat.
-
Vorzugsweise
ist der Siliziumoxidfilm dadurch gekennzeichnet, dass er einen IR-Absorptionspeak
bei 2341 ± 4
cm–1 hat,
der auf der Streckschwingung von CO-Molekülen basiert.
-
Wenn
der Film den oben erwähnten
IR-Absorptionspeak hat, ist der Grund, aus dem die Gasbarriereeigenschaft
verbessert ist, nicht klar, kann aber folgendermaßen betrachtet
werden. Das heißt,
dass die Tatsache, dass der Film einen IR-Absorptionspeak hat, wird
so betrachtet, dass CO-Moleküle
physikalisch adsorbiert, in anderen Worten, in einem Gaszustand
in den Film eingebaut werden.
-
Ein
herkömmlicher
Siliziumoxidfilm umfasst die Bindungen von Siliziumatomen (Si) und
Sauerstoffatomen (O), und es gibt eine Menge Hohlräume zwischen
dem Siliziumatom und dem Sauerstoffatom. Da jedoch ein Siliziumoxidfilm
der vorliegenden Erfindung in einem Zustand ist, in dem die CO-Moleküle in einem Gaszustand
in den Film eingebaut werden, das heißt, in dem Zustand, in dem
Hohlräume
zwischen Siliziumatomen und Sauerstoffatomen, aus denen der Siliziumoxidfilm
besteht, wie oben beschrieben, mit CO-Molekülen gefüllt werden, hat der Film einige
wenige Hohlräume
im Vergleich mit einem herkömmlichen
Siliziumoxidfilm, und als Ergebnis wird davon ausgegangen, dass
der Film eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft hat.
-
Und
in dem Fall, in dem, wie oben erwähnt, CO-Moleküle betrachtet
werden, die in der vorliegenden Erfindung physikalisch in den Siliziumoxidfilm
adsorbiert werden, das heißt,
dass CO-Moleküle,
die in den Film eingebaut werden, als durch die Zersetzung (Oxidation)
einer organischen Siliziumoxidverbindung gebildet, erachtet werden,
die als Ausgangsmaterial eingesetzt wird, wenn der Siliziumoxidfilm
mittels Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird. Und die oben beschriebenen
CO-Moleküle
werden gleichzeitig mit der Bildung des Siliziumoxidfilm gebildet;
daher kann, wenn der gebildete Siliziumoxidfilm eine Menge Hohlräume hat,
natürlich
erwartet werden, dass keine physikalische Adsorption stattfindet
und die CO-Moleküle
als Gas aus dem Film in die Luft emittiert werden, wie sie sind.
Im Gegensatz dazu, da der Siliziumoxidfilm der vorliegenden Erfindung einen
IR-Absorptionspeak
bei 2341 ± 4
cm–1 hat,
der auf der Streckschwingung von CO-Molekülen basiert, wird angenommen,
dass gasförmige
CO-Moleküle,
die als so genanntes Nebenprodukt gebildet werden, während der
Bildung des Siliziumoxidfilms eindeutig physikalisch in den Film
adsorbiert werden. Dies kann als Basis für die Betrachtung angesehen
werden, dass der Siliziumoxidfilm nach der vorliegenden Erfindung
eine so dichte Konstruktion hat, dass CO-Moleküle nicht aus dem Film emittiert
werden können.
-
Außerdem,
wie oben erwähnt,
erscheint im Fall der Betrachtung eines IR-Absorptionspeaks, der
auf der Streckschwingung der CO-Moleküle basiert, dieser normalerweise
bei 2341 cm–1,
nach der vorliegenden Erfindung ist er aber so fest gesetzt, dass
der IR-Absorptionspeak bei 2341 ± 4 cm–1 erscheint,
unter Berücksichtigung
der Auflösung
eines Geräts,
wenn eine IR-Messung ausgeführt
wird.
-
Hier
ist es besser, damit ein IR-Absorptionspeak, der auf der Streckschwingung
der CO-Moleküle
basiert, bei 2341 ± 4
cm–1 in
IR-Messung erscheint, die Menge an elektrischer Schlussleistung
in einem plasmagenerierenden Mitteln zu erhöhen. Daher kann die Erhöhung der
elektrischen Leistung die Spaltung der Bindungen innerhalb der Moleküle einer
organischen Siliziumoxidverbindung verbessern, die als Ausgangsmaterial
des Siliziumoxidfilms eingesetzt wird, und es einfach machen, CO-Moleküle zu verbinden.
Ferner ist es auch akzeptabel, die Bildung von CO-Molekülen zu erleichtern,
indem das Strömungsverhältnis einer
organischen Siliziumoxidverbindung als Ausgangsmaterial für Sauerstoff
kontrolliert wird.
-
Außerdem sollte
die Stärke
eines IR-Absorptionspeaks, der bei der IR-Messung im Bereich von
2341 ± 4
cm–1 erscheint,
der auf der Streckschwingung der CO-Moleküle basiert, vorzugsweise zwischen
0,005 und 0,3 Absorbanz liegen, da, wenn die Absorbanz innerhalb
des oben erwähnten
Bereichs bestätigt
wird, klar ist, dass gasförmige
CO-Moleküle
physikalisch in einen Siliziumoxidfilm adsorbiert werden.
-
Es
ist bevorzugt, das Infrarot-Absorptionsspektrum mit einem Infrarot-Spektrophotometer
zu messen, das mit einer ATR-Messvorrichtung (Mehrfachreflexion)
ausgestattet ist. Gleichzeitig ist es bevorzugt, dass ein Germaniumkristall
als Prisma eingesetzt wird und die Messung bei einem Einfallswinkel
von 45° durchgeführt wird.
-
B. Basismaterial
-
Als
nächstes
wird ein Basismaterial zur Zusammensetzung eines Gasbarrierefilms
der vorliegenden Erfindung beschrie ben.
-
Wenn
ein Basismaterial in einem Gasbarrierefilm der vorliegenden Erfindung
ein Film ist, der einen Aufdampffilm halten kann, der die oben erwähnte Barriereeigenschaft
aufweist, ist es nicht speziell beschränkt, und es kann jeder Film
eingesetzt werden.
-
Beispiel umfassen:
-
- • auf
Polyolefine (PO)-Harzbasierender Polymerfilm; einschließlich Homopolymere
oder Copolymer von Ethylen, Propylen, Buten und ähnliche,
- • auf
amorphem Polyolefinharz (APO) basierender Polymerfilm; einschließlich cyclische
Polyolefine,
- • auf
Polyesterharz basierender Polymerfilm; einschließlich Polyethylenterephthalat
(PTE) und Polyethylen-2,6-Naphthalat (PEN),
- • auf
Polyamid-(PA)-Harzbasierender Polymerfilm; einschließlich Nylon
6, Nylon 12 und Nyloncopolymere,
- • auf
Polyvinylalkohol-harz basierender Polymerfilm; einschließlich Polyvinylalkoholharz
(PVA) und Ethylenvinylalkoholcopolymer (EVOH),
- • auf
Polyimid-(PI)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polyetherimid-(PEI)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polysulfon-(PS)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polyethersulfon-(PES)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polyether-etherketon-(PEEK)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polycarbonat-(PC)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polyvinylbutylat-(PVB)-Harz basierender Polymerfilm,
- • auf
Polyallylat-(PAR)-Harz basierender Polymerfilm,
- • fluoriniertem
Harz basierende Polymerfilm;
einschließlich Ethylentetrafluorethylencopolymer
(ETFE), Trifluorchlorethylen (PFA), Tetrafluorethylenperfluoralkylvinylethercopolymer
(FEP), Vinylidenfluorid (PVDF), Vinylfluorid (PVF), Perfluorethylen-perfluorpropylen-perfluorvinylethercopolymer
(EPA),
und andere können
eingesetzt werden.
-
Und
neben den oben aufgelisteten Harzen ist es möglich, leicht härtende Harze
einzusetzen, einschließlich
einer harzhaltigen Zusammensetzung, die aus einer Acrylatverbindung
besteht, die eine radikalische reaktive ungesättigte Verknüpfung hat,
einer harzhaltigen Zusammensetzung, die die oben beschriebene Acrylatverbindung
und Mercaptoverbindungen mit einer Thiolgruppe hat, und einer harzhaltigen
Zusammensetzung, die irgend eines der Oligomere, wie etwa Epoxidacrylat,
Urethanacrylat, Polyesteracrylat, Polyetheracrylat und ähnliche,
die in einem multifunktionalen Acrylatmonomer aufgelöst sind,
und die Verwendung von Mischungen daraus und andere. Außerdem ist
es auch möglich,
Materialien als Basisfilm einzusetzen, in welches Material einer
oder mehrerer Arten dieser Harze geschichtet werden, durch Schichtung,
Beschichtung und ähnliches.
-
Ein
Basismaterial nach der vorliegenden Erfindung, das irgendeines der
oben aufgelisteten Harze nutzt, kann ein nicht gezogener Film und
ein gestreckter Film sein.
-
Ein
Basismaterial nach der vorliegenden Erfindung kann mittels eines
herkömmlichen
bekannten allgemeinen Verfahrens hergestellt werden. Es ist zum
Beispiel möglich,
ein praktisch amorphes und nicht gestrecktes, nicht gezogenes Basismaterial
herzustellen, indem ein Harz geschmolzen wird, das als Material
mit einem Extruder eingesetzt werden soll, und indem es dann durch
eine Ring- oder T-Düse
extrudiert und dann gehärtet
wird. Außerdem
kann ein gestrecktes Basismaterial hergestellt werden, indem ein
ungezogenes Basismaterial in Flussrichtung des Basismaterials (die
vertikale Achse) oder im rechten Winkel zur Flussrichtung des Basismaterials
(die horizontale Achse) gezogen wird, unter Verwendung eines bekannten
Verfahrens, einschließlich
uniaxiales Ziehen, aufeinander folgendes biaxiales Ziehen im Tenter-Verfahren,
gleichzeitiges biaxiales Ziehen im Tenter-Verfahren und gleichzeitiges
biaxiales Ziehen im Röhren-Verfahren.
Auch wenn das Zugverhältnis
in diesem Fall in Übereinstimmung
mit dem als Ausgangsmaterial für
das Basismaterial eingesetzte Harz fachgerecht ausgewählt werden
kann, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis 2 zu 10 Mal in der vertikalen
Achse bzw. der horizontalen Achse beträgt.
-
Ferner
kann für
das Basismaterial nach der vorliegenden Erfindung eine Oberflächenbehandlung,
einschließlich
Koronabehandlung, Beflammen, Plasmabehandlung, Glimmentladungsbehandlung,
Sandstrahlbehandlung und chemische Behandlung durchgeführt werden,
bevor ein Aufdampffilm gebildet wird.
-
Zusätzlich kann
eine Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel auf der Oberfläche eines
Basismaterials nach der vorliegenden Erfindung gebildet werden,
mit dem Ziel, dessen Adhäsion
mit einem Aufdampffilm zu verbessern. Als Ankerbeschichtungsmittel,
das in der ankerbeschichteten Schicht eingesetzt wird, kann eine
Art oder eine Kombination aus zwei Arten von Polyesterharz, Isocyanatharz,
Urethanharz, Acrylharz, Ethylenvinylalkoholharz, vinylmodifiziertem
Harz, Epoxidharz, modifiziertem Polystyrol, modifi ziertem Siliziumharz,
Alkyltitanat und anderen eingesetzt werden. Diesem Ankerbeschichtungsmittel
kann auch ein herkömmlich
bekannter Zusatzstoff zugefügt
werden. Und ein Basismaterial kann mit dem oben erwähnten Ankerbeschichtungsmittel
durch ein bekanntes Verfahren überzogen
werden, wie etwa Walzenstreichen, Gravurbeschichten, Rakelbeschichtung,
Tauchbeschichten, Spritzbeschichten und ähnliche, und dann wird das
eingesetzte Lösungsmittel,
Verdünnungsmittel
und dergleichen zum Entfernen getrocknet, woraus die Bildung einer Ankerbschichtung
resultiert. Die Menge des oben erwähnten angewendeten Ankerbeschichtungsmittels
liegt vorzugsweise bei etwa 0,1 bis 5 g/m2 (im
Trockenzustand).
-
Ein
Basismaterial ist gut geeignet, wenn es als langes Produkt in Rollenform
eingesetzt wird. Die Dicke eines Basismaterials ist unterschiedlich,
abhängig
von der Anwendung des erhaltenen Gasbarrierefilms, so dass sie nicht
unbedingt definiert wird. In dem Fall, in dem der Film für ein allgemeines
Verpackungsmaterial und für
ein Basismaterial für
ein Verpackungsmaterial eingesetzt wird, sollte die Dicke jedoch
vorzugsweise zwischen 3 und 188 μm
liegen.
-
C. Herstellverfahren
-
Ein
Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben,
besteht aus einem Film, den irgendein Aufdampffilm der vorliegenden
Erfindung auf dem Basismaterial gebildet hat. Es ist möglich, wie oben
erwähnt,
verschiedene Verfahren einzusetzen, um diesen Aufdampffilm zu bilden.
Ein Film wird jedoch besonders bevorzugt nach einem Plasma-CVD-Verfahren
hergestellt.
-
Als
bevorzugte Filmbildungsbedingung bei diesem Plasma-CVD-Verfahren liegt,
erstens, wenn ein Film gebildet wird, die Temperatur eines Basismaterials
im Bereich zwischen –20
und 100°C,
vorzugsweise in einem Bereich zwischen –10 und 30°C.
-
Als
nächstes
werden ein Gas einer organischen Siliziumverbindung und ein Gas,
das Sauerstoffatome enthält,
als Ausgangsgase eingesetzt, und das Strömungsverhältnis eines Sauerstoffatome
enthaltenden Gases zu diesem Gas der organischen Siliziumverbindung
liegt im Bereich zwischen 3 und 50, vorzugsweise im Bereich zwischen
3 und 10, wenn das Gas der organischen Siliziumverbindung 1 ist.
-
Und
es kann eine größere Wirkung
erreicht werden, indem die Menge an elektrischer Schlussleistung je
Einheit eines plasmagenerierenden Mittels in einem Plasma-CVD-Gerät auf hoch
gesetzt wird, und indem ein Raum wie ein Magnet und ähnliches
gebildet wird, um sich im Plasma zu schließen und die Reaktivität zu erhöhen.
-
Ferner
kann in der vorliegenden Erfindung als ein Gas einer organischen
Siliziumverbindung unter den oben erwähnten Ausgangsgasen, Hexamethyldisiloxan
(HMDSO), 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (TMDSO), Vinyltrimethoxysilan,
Vinyltrimethylsilan, Tetramethoxysilan (TMOS), Methyltrimethoxysilan,
Dimethyldimethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Tetraethoxysilan
(TEOS), Dimethyldiethoxysilan, Methyldimethoxysilan, Kethyldiethoxysilan
und Hexamethyldisilazan vorzugsweise eingesetzt werden. Übrigens
können
eine oder mehrere Arten herkömmlich
bekannter Gase, einschließlich
Tetramethyldisiloxan und normales Methyltrimethoxysilan eingesetzt
werden.
-
Nach
der vorliegenden Erfindung ist es jedoch für das Ziel, einen SiO2-ähnlichen
Film zu bilden, besonders bevorzugt, eine organische Siliziumverbindung
einzusetzen, die innerhalb des Moleküls keine Kohlenstoff-Silizium-Bindung
hat. Konkret können
Tetramethoxysilan (TMOS), Methyltrimethoxysilan, Methyldimethoxysilan,
tetraethoxysilan (TEOS), Methyltriethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan,
Methyldimethoxysilan, Methyldiethoxysilan und andere aufgelistet
werden.
-
Unter
diesen Verbindungen ist die Verwendung von Tetramethoxysilan (TMOS)
und Tetraethoxysilan (TEOS) bevorzugt, die in den Molekülen keine
Kohlenstoff-Silizium-Bindung haben.
-
Und
als Gas, das Sauerstoffatome enthält, können N2O,
Sauerstoff, CO, CO2 und andere aufgelistet werden.
Von diesen wird vorzugsweises Sauerstoffgas eingesetzt.
-
Auf
diese Weise kann eine organische Siliziumverbindung, die keine Kohlenstoff-Silizium-Bindung
hat, als organische Siliziumverbindung unter den Ausgangsgasen eingesetzt
werden, und zusätzlich
kann, indem die Temperatur eines Basismaterials am Anfang der Filmbildung,
das Strömungsverhältnis eines
Ausgangsgases und ferner die Menge der elektrischen Schlussladung
in einem plasmagenerierenden Mittel in den jeweiligen oben erwähnten Bereichen
kontrolliert wird, ein Gasbarrierefilm mit besseren Gasbarriereeigenschaften erhalten
werden. Der Grund hierfür
ist, dass die Zersetzbarkeit eines Gases einer organischen Siliziumverbindung
größer wird,
und die Sauerstoff können
leichter in einen Film aufgenommen werden, was zur Bildung eines
SiO2-ähnlichen
Films führt.
-
Nach
der vorliegenden Erfindung ist es ferner bevorzugt, die Wärmebehandlung
des so erhaltenen Gasbarrierefilms im Bereich zwischen 50°C und 200°C durchzuführen. Der
so erhaltene Siliziumoxidfilm kann durch diese Wärmebehandlung zu einem Siliziumoxidfilm
mit einer besseren Gasbarriereeigenschaft gemacht werden.
-
Nach
der vorliegenden Erfindung sollte, wenn diese Wärmebehandlung durchgeführt wird,
im Falle eines Siliziumoxidfilm mit einem IR-Absorptionspeak bei
2341 ± 4
cm–1,
der auf der Streckschwingung der CO-Moleküle vor der Wärmebehandlung
basiert, die Wärmebehandlung
vorzugsweise solange durchge führt werden,
bis dieser IR-Absorptionspeak, der auf der Streckschwingung der
CO-Moleküle
basiert, verschwindet.
-
Als
Grund, warum die Wärmebehandlung
so ausgeführt
wird, bis der IR-Absorptionspeak bei 2341 ± 4 cm–1,
der auf der Streckschwingung der CO-Moleküle basiert, verschwindet, wird
erachtet, dass die Schwingung der Bindungen in einem Molekül durch
die Zugabe von Wärmeenergie
zum Film stark wird, Räume
gebildet werden, in denen die CO-Moleküle übertragen werden, eingefangene
CO-Moleküle
sich lösen
und die Verbindungen enger werden, entsprechend dem Verhältnis der
sich lösenden
CO-Moleküle,
und als Ergebnis ein dichterer Film gebildet wird. In der Folge
wird, wenn der Film so lange erwärmt
wird, bis der oben erwähnte IR-Absorptionspeak
verschwindet, angenommen, dass sich die Gasbarriereeigenschaft des
Films verbessert. Nun bedeutet hier "der Peak verschwindet" nicht mehr als die
Nachweisgrenze eines Analysegeräts,
das einzusetzen ist.
-
Obwohl
die konkrete Erwärmungszeit
bis zum Verschwinden des oben erwähnten Peaks in Abhängigkeit
von der Temperatur stark schwankt, ist eine Erwärmung für etwa 30 Minuten oder länger bei
Temperaturen von 50°C
oder höher,
und eine Erwärmung
für 5 Minuten
oder länger
bei Temperaturen von 70°C
oder höher, notwendig.
-
D. Gasbarrierefilm
-
Ein
Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung hat eine extrem
gute Gasbarriereeigenschaft von 0,5 cc/m2/Tag
oder weniger an Sauerstoffübertragungsrate
und 0,5 g/m2/Tag oder weniger an Wasserdampfübertragungsrate
aus, mehr bevorzugt von 0,1 cc/m2/Tag oder
weniger an Sauerstoffübertragungsrate
und 0,1 g/m2/Tag oder weniger an Wasserdampfübertragungsrate.
Da ein Gasbarrierefilm nach der vorliegenden Erfindung kaum Sauerstoff
und Wasserstoff überträgt, die
Qualitätsveränderungen
der Inhalte verursachen können, kann
der Gasbarrierefilm vorzugsweise bei solchen Anwendungen eingesetzt
werden, die eine hohe Gasbarriereeigenschaft benötigen, zum Beispiel in Verpackungsmaterial
für Nahrungsmittel
und Medikamente und anderes und als Verpackungsmaterial für elektronische
Geräte
und dergleichen. Ferner kann der Gasbarrierefilm als Basismaterial
eingesetzt werden für,
zum Beispiel, alle Arten von Bildschirmen, da der Film eine hohe Gasbarriereeigenschaft
zusammen mit Stoßfestigkeit
aufweist. Der Film kann auch in Abdeckfilmen für Solarzellen und dergleichen
eingesetzt werden.
-
E. Geschichtetes Material
-
Ein
Gasbarrierefilm kann auf verschiedene Arten von Anwendungen ausgedehnt
werden, indem im Weiteren andere Schichten auf den oben erwähnten Gasbarrierefilm
geschichtet werden, um geschichtete Materialien zu machen. Als andere
Schichten, die hier geschichtet werden können, können verschiedene Arten von
Schichten eingesetzt werden, abhängig
von den Anwendungen für
die die Gasbarrierefilme eingesetzt werden, und so sind sie nicht
beschränkt.
Aber als geschichtete Materialien, die die oben erwähnte Gasbarriereeigenschaft
wirksam nutzen können,
werden die erste Ausführungsform,
bei der eine durch Wärmeeintrag abdichtbare
Harzschicht geschichtet wird, und die zweite Ausführungsform,
bei der eine elektrisch leitfähige Schicht
auf jeden der oben erwähnten
Gasbarrierefilm geschichtet wird, nachfolgend beschrieben.
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1. Erste Ausführungsform
des geschichteten Materials (Geschichtetes Material)
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4 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die die erste Ausführungsform
des geschichteten Materials nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 4 wird ein geschichtetes Material 11 einem
Gasbarrierefilm 1 angepasst, der eine Aufdampfschicht 3 auf
einer Seite eines Basismaterials 2 hat und eine durch Wärmeeintrag
abdichtbare Harzschicht 13, die auf der Aufdampfschicht 3 dieses
Gasbarrierefilms 1 gebildet wird durch die Vermittlung
einer Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel und/oder einer
Adhäsionsschicht 12.
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Die
Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel 12, aus der
das geschichtete Material 11 besteht, kann gebildet werden,
indem zum Beispiel Organotitan-Ankerbeschichtungsmittel, wie etwa
Alkyltitanat und andere, Isocyanat-Ankerbeschichtungsmittel, Polyethylenimin-Ankerbeschichtungsmittel,
Polybutadien-Ankerbeschichtungsmittel und andere eingesetzt werden.
Die Bildung der Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel 12 kann
gemacht werden, indem ein Ankerbeschichtungsmittel aufgetragen wird,
wie oben erwähnt,
mit einem bekannten Verfahren, wie etwa Walzenstreichen, Gravurbeschichten,
Rakelbeschichtung, Tauchbeschichten, Spritzbeschichten und ähnliche,
und dann indem das eingesetzte Lösungsmittel,
Verdünnungsmittel
und dergleichen durch Trocknen entfernt wird. Die Menge des oben
erwähnten
angewendeten Ankerbeschichtungsmittels liegt vorzugsweise bei etwa
0,1 bis 5 g/m2 (im Trockenzustand).
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Und
die Adhäsionsschicht 12,
aus dem das geschichtete Material 11 besteht, kann unter
Verwendung jeder Art von Kaschierklebstoffen gebildet werden, einschließlich Lösemitteltyp,
Wassertyp, lösemittelfreier
Typ oder Wärmeschmelztyp,
wobei eine Hauptkomponente der Kaschierklebstoffe irgend eines der
Vehikel ist, aus zum Beispiel Polyurethanen, Polyestern, Polyamiden,
Epoxiden, Polymethacrylaten, Polyvinylacetaten, Polyolefinen, Caseinen,
Wachsen, Ethylenmethacrylsäurecopolymere,
Polybutadiene und anderen. Die Bildung der Adhäsionsschicht 12 kann
erfolgen, indem ein Kaschierklebstoff aufgetragen wird, wie oben
erwähnt,
nach einem Verfahren, wie etwa Walzenstreichen, Gravurbeschichten,
Rakelbeschichtung, Tauchbeschichten, Spritzbeschichten und dergleichen,
und dann indem das eingesetzte Lösemittel, Verdünnungsmittel
und dergleichen durch Trocknen entfernt wird. Die Menge des oben
erwähnten
angewendeten Kaschierklebstoffs liegt vorzugsweise bei etwa 0,1
bis 5 g/m2 (im Trockenzustand).
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Als
durch Wärmeeintrag
abdichtbares Harz, das in der durch Wärmeeintrag abdichtbaren Harzschicht 13 eingesetzt
wird, aus der das geschichtete Material 11 besteht, können Harze
aufgeführt
werden, die durch Wärme
geschmolzen und miteinander verschweißt werden. Konkret können die
folgenden Harze eingesetzt werden; Polyethylen mit niedriger Dichte,
Polyethylen mit mittlerer Dichte, Polyethylen mit hoher Dichte,
geradkettiges (lineares) Polyethylen mit niedriger Dichte, Polypropylen,
Ethylenvinylacetatcopolymer, Ionomerharz, Ethylenacrylsäurecopolymer,
Ethylenmethacrylsäurecopolymer,
Ethylenmethyl-methacrylatcopolymer, Ethylenpropylencopolymer, Methylpentenpolymer, 'Polybutenpolymer,
säuremodifizierte
Polyolefinpolymere, dass Polyolefinharze, wie etwa Polyethylen oder
Polypropylen und andere mit ungesättigter Carbonsäure-ähnlicher
Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Maleinsäure,
Maleinanhydrid, Fumarsäure,
Itaconsäure
und anderen modifiziert werden, Polyvinylacetatharzen, Polymethacrylharze,
Polyvinylchloridharze und andere. Die durch Wärmeeintrag abdichtbaren Harzschicht 13 kann
durch Beschichtung mit einem durch Wärmeeintrag abdichtbaren Harz,
wie oben erwähnt,
gebildet werden, oder durch Schichten mit einem Film oder Blatt,
das ein durch Wärmeeintrag
abdichtbares Harz umfasst, wie oben erwähnt. Die Dicke einer solchen
durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht 13 kann auf 5 bis 300 μm, vorzugsweise
auf 10 bis 100 μm
festgelegt werden.
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5 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel eines
geschichteten Materials nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In 5 wird
ein geschichtetes Material 21 einem Gasbarrierefilm 1 angepasst,
der eine Aufdampfschicht 3 auf einer Seite eines Basismaterials 2 hat,
eine durch Wärmeeintrag abdichtbaren
Harzschicht 23, die auf der Aufdampfschicht 3 dieses
Gasbarrierefilms 1 gebildet wird durch die Vermittlung
einer Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel und/oder einer
Adhäsionsschicht 22,
und mit einer Schicht aus Basismaterial 24, die auf die
Oberfläche
der anderen Seite (die Oberfläche,
auf der keine Aufdampfschicht gebildet wird) eines Basismaterials 2 des
Gasbarrierefilms 1 angepasst wird.
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Die
Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel, die Adhäsionsschicht 22 und
die durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht 23, die das geschichtete Material 21 bilden,
können ähnlich wie
die Schicht aus Ankerbeschichtungsmittel, die Adhäsionsschicht 12 und
die durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht 13 gebildet werden, welche das
oben erwähnte
geschichtete Material 11 bilden. Daher werden die Beschreibungen
dazu hier weggelassen.
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Als
die Schicht aus Basismaterial 24, aus der das geschichtete
Material 21 besteht, zum Beispiel in dem Fall, in dem ein
Verpackungsmittel aus dem geschichteten Material 21 besteht,
ist die Schicht aus Basismaterial 24 das wesentliche Ausgangsmaterial;
folglich ist es möglich,
einen Film oder ein Blatt eines Harzes einzusetzen, das ausgezeichnete
mechanische, physikalische, chemische und andere Eigenschaften hat,
insbesondere eines, das Stärke
hat und zäh
ist und zusätzlich
resistent gegen Wärme
ist. Konkret kann ein (uniaxial oder biaxial) gezogener oder nicht
gezogener Film oder ein Blatt aus zähen Harzen aufgeführt werden, wobei
die Harze Polyesterharze, Polyamidharze, Polyaramidharze, Polyolefinharze,
Polycarbonatharze, Polystyrolharze, Polyacetalharze und fluorinierte
Harze beinhalten. Die Dicke dieser Schicht aus Basismaterial 24 liegt
wünschenswerterweise
zwischen 5 und 100 μm,
vorzugsweise zwischen etwa 10 und 50 μm.
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Ferner
kann bei der vorliegenden Ausführungsform
Flachdruck oder Konterdruck von gewünschten Druckmustern von, zum
Beispiel, Buchstaben, Figuren, Kennzeichen, Mustern, Designs und ähnlichem
auf der Schicht des Basismaterials 24 mittels eines üblichen
Druckverfahrens ausgeführt
werden. Da der transparente Barrierefilm 1, aus dem das
Schicht aus dem geschichteten Material 21 besteht, über ausgezeichnete
Transparenz verfügt,
können
Buchstaben und ähnliches
gut erkannt werden, indem durch diesen transparenten Barrierefilm 1 geschaut
wird.
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Zudem
können
bei der vorliegenden Ausführungsform
zum Beispiel alle Arten von Papier-Basismaterialien, aus der eine
Papierschicht besteht, als Schicht aus Basismaterial 24 eingesetzt
werden. Konkret kann ein Papierbasismaterial, das eine Formanpassungseigenschaft,
Flexibilität,
Steifigkeit und ähnliches
aufweist, zum Beispiel ein gebleichtes oder ungebleichtes Papierbasismaterial
mit starker Kaschiereigenschaft, oder Papierbasismaterial aus reinem
weißen
Rollenpapier, Kraftpapier, Karton, veredeltes Papier und dergleichen eingesetzt
werden. Für
ein Papierbasismaterial wie dieses ist es wünschenswert, ein Papiermaterial
von etwa 80 bis 600 g/m2 Basisgewicht flächenbezogene
Masse, vorzugsweise etwa 100 bis 450 g/m2 flächenbezogene Masse
einzusetzen.
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Ferner
können
bei der vorliegenden Ausführungsform
als Schicht aus Basismaterial 24, der Film oder das Blatt
aus einem oben erwähnten
Harz und einem oben erwähnten
Papierbasismaterial gleichzeitig eingesetzt werden.
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6 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel von
geschichteten Materialien nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 6 wird das geschichtetes Material 31 einem
Gasbarrierefilm 1 angepasst, der eine Aufdampfschicht 3 auf
einer Seite eines Basismaterials 2 hat, eine durch Wärmeeintrag abdichtbaren
Harzschicht 33, die auf der Aufdampfschicht 3 dieses
transparenten Barrierefilms 1 gebildet wird durch die Vermittlung
einer Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel und/oder einer
Adhäsionsschicht 32, und
mit einer Schicht aus Basismaterial 34, die auf die Oberfläche der
anderen Seite (die Oberfläche,
auf der keine Aufdampfschicht gebildet wird) eines Basismaterials 2 des
Gasbarrierefilms 1 angepasst wird, und mit einer durch
Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht 35, die auf dieser Schicht des
Basismaterials 34 gebildet wird.
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Die
Schicht aus einem Ankerbeschichtungsmittel, die Adhäsionsschicht 32 und
die durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschichten 33 und 35, die das
geschichtete Material 31 bilden, können ähnlich wie die Schicht aus
Ankerbeschichtungsmittel, die Adhäsionsschicht 12 und
die durch Wärmeeintrag
abdichtbaren Harzschicht 13 gebildet werden, welche das
oben erwähnte
geschichtete Material 11 bilden, ferner kann die Schicht
mit dem Basismaterial 34, die die geschichtete Schicht 31 bilden, ähnlich gebildet
werden wie die Schicht aus Basismaterial 24, die die oben
erwähnte
geschichtete Schicht 21 bildet. Daher werden die Beschreibungen
dazu hier weggelassen.
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Weiter
können
in den geschichteten Materialien der vorliegenden Ausführungsform
ferner folgende Filme oder Blätter
eingesetzt werden; zum Beispiel Filme oder Blätter von Harzen, die eine Barriereeigenschaft gegenüber Wasserdampf,
Wasser und dergleichen haben, einschließlich Polyethylen niedriger
Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte,
geradkettiges Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen und Ethylenpropylencopolymer,
Filme oder Blätter
aus Harzen, die eine Barriereeigenschaft gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf
und ähnliches
haben, einschließlich
Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol, das verseifte Produkt von
Ethylenvinyl, Acetatcopolymer und Filme oder Blätter aus verschiedenen Arten
von farbigen Harzen, die eine lichtabschirmende Eigenschaft haben,
deren Filme oder Blät ter
so gemacht sind, dass, nachdem ein Farbstoff eines Pigments und
dergleichen und andere gewünschte
Zusatzstoffe dem Harz zugegeben wurden, die Mischung geknetet wird
und dann ein Film oder Blatt gemacht wird.
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Diese
Materialien können
allein oder in Kombination von zwei oder mehreren Materialien verwendet werden
und die Dicke ist optional, liegt aber gewöhnlich zwischen 5 und 300 μm, vorzugsweise
etwa zwischen 10 und 100 μm.
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Wenn
ein geschichtetes Material der vorliegenden Ausführungsform zudem in Anwendungen
von Packmitteln eingesetzt wird, muss das geschichtete Material
auch streng zur Verpackung geeignet sein, da ein Packmittel gewöhnlich rauen
physikalischen und chemischen Bedingungen ausgesetzt ist. Konkret
sind verschiedene Bedingungen, einschließlich Formänderungsbeständigkeit,
Aufprallfestigkeit, Lochfestigkeit, Wärmeresistenz, Abdichtungsleistung,
Qualitätsbeständigkeit,
Verarbeitbarkeit, Hygieneeigenschaft und ähnliches erforderlich. Daher
wird ein Material, das die oben erwähnten Bedingungen erfüllt, willkürlich ausgewählt und
als Basismaterial 2, Schicht des Basismaterials 24 und 34,
oder als anderer Bestandteil eines geschichteten Material der vorliegenden
Ausführungsform
eingesetzt. Konkret ist es möglich,
willkürlich
Filme oder Blätter
bekannter Harze auszuwählen
und einzusetzen, einschließlich
Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen
hoher Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen,
Ethylenpropylencopolymer, Ethylenvinylacetatcopolymer, Ionomerharze,
Ethylenethylacrylatcopolymer, Ethylenacrylsäure- oder -methacrylsäurecopolymer,
Methylpentenpolymer, Polybutenharze, Polyvinylchloridharze, Polyvinylacetatharze,
Polyvinylidenchloridharze, Vinylchloridvinylidenchloridcopolymer,
Polymethacrylharze, Polyacrylonitrilharze, Polystyrenharze, Acrylonitrilstyrolcopolymer
(AS-Harz), Acrylonitrilbutadienstyrolcopolymer (ABS-Harz), Polyesterharze,
Polyamidharze, Polycarbonatharze, Polyvi nylalkoholharze, das verseifte
Produkt des Ethylenvinylacetatcopolymers, fluorinierte Harze, Dienharze,
Polyacetalharze, Polyurethanharze und Nitrocellulose. Zusätzlich können zum
Beispiel auch Cellophanfilme und dergleichen, synthetisches Papier
und anderes eingesetzt werden.
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Zu
den oben erwähnten
Filmen oder Blättern
können
beliebige nicht gezogene, uniaxial oder biaxial gerichtete Filme
oder Blätter
und andere eingesetzt werden. Ferner ist die Dicke optional, aber
es ist möglich, eine
Dicke einzusetzen, die ausgewählt
ist aus dem Bereich zwischen einigen μm bis zu etwa 300 μm. Die Schichtungsposition
ist nicht besonders beschränkt.
Und in der vorliegenden Erfindung können Filme oder Blätter ein
Film mit einer beliebigen Eigenschaft sein, abhängig von der Filmbildung mittels
Extrusion, Aufblasen, Beschichten und dergleichen.
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Ein
geschichtetes Material der vorliegenden Ausführungsform wie das oben erwähnte geschichtete Material 11, 21 und 31 kann
hergestellt werden unter Verwendung eines üblichen Verfahrens zur Schichtung von
Verpackungsmaterialien zum Beispiel ein Nassschichtungsverfahren,
ein Trockenschichtungsverfahren, ein lösemittelfreies Trockenschichtungsverfahren,
eine Extrusionsschichtungsverfahren, ein T-Düsen-Extrudierverfahren, ein Coextrusionsschichtungsverfahren,
ein Aufblasverfahren, ein Coextrusionsaufblasverfahren und dergleichen.
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Ferner
kann, wenn die oben erwähnte
Schichtung durchgeführt
wird, wenn nötig,
zum Beispiel eine Vorbehandlung, wie etwa eine Koronabehandlung,
eine Ozonbehandlung und dergleichen auf dem Film ausgeführt werden.
Und es ist auch möglich,
beliebige andere Ankerbeschichtungsmittel, zum Beispiel Isocyanatserien
(Urethanserien), Polyethyleniminserien, Polybutadienserien, Organotitanserien
und andere einzusetzen, oder beliebige Klebstoffe einzusetzen, die
als Klebstoffe zur Schichtung bekannt sind und ähnliche, einschließlich Polyurethanserien,
Polyacrylatserien, Polyesterserien, Epoxidserien, Polyvinylacetatserien
und Celluloseserien.
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(Packmittel)
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Als
nächstes
wird ein Packmittel, bei dem das oben erwähnte geschichtete Material
eingesetzt wird, beschrieben. Dieses Packmittel wird als Tasche
oder Behälter
unter Verwendung des oben erwähnten
geschichteten Materials der vorliegenden Ausführungsform mittels Wärmeeintrag
hergestellt.
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Konkret
wird, wenn das Packmittel ein weicher Verpackungsbeutel ist, ein
geschichtetes Material der vorliegenden Ausführungsform gefaltet, so dass
die Oberfläche
von dessen durch Wärmeeintrag
abdichtbarer Harzschicht gegenüber
liegt, oder zwei Blätter
des geschichteten Materials nach der vorliegenden Erfindung werden übereinander
gestapelt, dann werden sie im äußeren Bereich
durch Wärmeeintrag
verklebt mittels einer beliebigen Form des Wärmeverschweißens, zum
Beispiel, einem seitlichen Verschweißungstyp, einem zweiseitigen
Verschweißungstyp,
dreiseitigen Verschweißungstyp,
einem allseitigen Verschweißungstyp,
einem Umschlagverschluss-Verschweißungstyp, einem Stumpfnaht-Verschweißungstyp,
einem Kräusel-Verschweißungstyp,
einem Flachboden-Verschweißungstyp,
einem Winkelboden-Verschweißungstyp
und andere Typen. Auf diese Weise werden durch Wärmeeintrag verklebte Bereiche
gebildet, die in der Herstellung verschiedener Arten von Packmitteln
gemäß der vorliegenden
Erfindung resultieren.
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In
der oben erwähnten
Beschreibung kann das Verkleben mittels Wärmeeintrag nach bekannten Verfahren
ausgeführt
werden, zum Beispiel Stabverschweißen, Rotationsrollenverschweißen, Riemenschweißen, Impulsverschweißen, Hochfrequenzverschweißen, Ultraschallverschweißen und
dergleichen.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Packmittels,
wie oben erwähnt,
zeigt. Ein Packmittel 51, das in 7 gezeigt
wird, wird nach einem derartigen Verfahren hergestellt, dass ein
Satz eines geschichteten Materials 11 nach der vorliegenden
Erfindung so gefaltet wird, dass die durch Wärmeeintrag abdichtbare Harzschicht 13 gegenüber liegt
und dann an drei Seiten ihres Umfangs durch Wärmeeintrag verklebt wird, in
einem Zustand, um einen verklebten Bereich 52 zu bilden.
In diesem Packmittel 51 können Inhalte durch eine Öffnung 53 eingefüllt werden,
die an der einen verbliebenen Seite seines Umfangs gebildet wird. Und
nachdem die Inhalte eingefüllt
wurden, wird die oben erwähnte Öffnung 53 durch
Wärmeeintrag
verklebt, um einen verklebten Bereich zu bilden, was in einem Packmittel
resultiert, in dem Inhalte eingefüllt und verpackt sind.
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Zusätzlich zu
dem oben erwähnten
Mittel kann das Packmittel der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel
eine sich selbst tragende Verpackungstasche (ein stehender Beutel)
und ähnliches
sein. Und ferner kann ein Röhrenbehälter auch
unter Verwendung des geschichteten Materials nach der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden.
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Mehr
noch kann nach der vorliegenden Erfindung zum Beispiel ein Einfüllloch vom
Einstück-
oder Zweistück-Typ
und ähnliches,
oder ein Reißverschluss
zum Öffnen
und Schließen
und ähnliches
willkürlich
an das oben erwähnte
Packmittel angefügt
werden.
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Außerdem kann,
im Fall, in dem ein Packmittel der vorliegenden Erfindung ein Papierbehälter ist,
der ein Papierbasismaterial für
die Verwendung zum Einfüllen
von Flüssigkeiten
beinhaltet, zuerst ein Plattenrohling für die Herstellung eines gewünschten
Papierbehälters
eingesetzt werden, unter Verwendung des geschichteten Materials
nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Papierbasismaterial geschichtet
wird, und dann kann ein Papierbehälter und ähnli ches für Flüssigkeit, der zum Beispiel
ein Tetrapack-Typ, ein flacher Typ oder ein Goebel-Top-Typ ist,
hergestellt werden, indem dessen Körper, Boden, Kopf und andere
Bereiche unter Verwendung dieses Plattenrohlings gebildet werden.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des oben erwähnten Papierbehälters zum
Einfüllen
von Flüssigkeit
zeigt, das heißt
ein Packmittel nach der vorliegenden Erfindung, und 9 ist
eine Draufsicht, die einen Plattenrohling zeigt, der für ein Packmittel
eingesetzt wird, das in 8 gezeigt wird. Zum Beispiel
wird unter Verwendung eines geschichteten Materials 31 nach
der vorliegenden Erfindung, das in 6 gezeigt
wird, ein Plattenrohling 70 hergestellt, indem das geschichtete
Material 31 gestanzt wird, um die durch Pressen punktierten
Linien m, m ... für
das Knicken vorzubereiten, ebenso wie die Formteile 71, 72, 73 und 74, die
den Körper 62 eines
Behälters 61 bilden,
die Kopfteile 71a, 72a, 73a und 74a,
die den Kopf 63 eines Behälters 61 bilden, die
Bodenteile 71b, 72b, 73b und 74b,
die den Boden 64 eines Behälters 61 bilden, und
ein durch Wärmeeintrag
verklebbares Teil 75 zur Bildung der Schale beim Bilden
eines Behälters.
Dieser Plattenrohling 70 wird an den durch Pressen gepunkteten
Linien m, m ... geknickt, und der innere Bereich des Rand des Formteils 71 wird
mit dem äußeren Teil
des durch Wärmeeintrag
verklebbaren Teils 75 durch Wärmeeintrag verklebt, um die
Schale zu bilden, und dann werden die Bodenteile 71b, 72b, 73b und 74b an
den durch Pressen gepunkteten Linien m, m ... geknickt und durch
Wärmeeintrag
verklebt. Schließlich
werden, nachdem die Flüssigkeit über die Öffnung oben
eingefüllt
wurde, die Kopfteile 71a, 72a, 73a und 74a an
den durch Pressen gepunkteten Linien m, m ... geknickt und durch
Wärmeeintrag
verklebt, um ein Packmittel 61 zu bilden, in dem Inhalte
eingefüllt
und verpackt sind.
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Ein
Packmittel nach der vorliegenden Erfindung wird eingesetzt, um alle
Arten von Artikeln einzufüllen und
zu verpacken, einschließlich
verschiedener Ess- und Trinkwaren, Klebstoffchemikalien, druckempfindlicher
Klebstoffe und ähnliches,
Kosmetika, Medikamente, Verschiedenes, wie chemische Körperwärmer und dergleichen.
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2. Zweite Ausführungsform
des geschichteten Materials (Geschichtetes Material)
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Die
zweite Ausführungsform
des geschichteten Materials nach der vorliegenden Erfindung ist
ein geschichtetes Material, dass durch eine leitfähige Schicht
gekennzeichnet ist, die an der Oberfläche mindestens einer Seite
des oben erwähnten
Gasbarrierefilms gebildet wird. 10 zeigt
ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform. Ein geschichtetes
Material in der vorliegenden Ausführungsform wird gemacht, indem
eine leitfähige
Schicht 41 auf einem Gasbarrierefilm 1 gebildet
wird, der aus einem Basismaterial 2 und einem Aufdampffilm
(einem Siliziumoxidfilm) 3 besteht, gebildet auf dem Basismaterial 2;
es kann jedoch, wie in 10 gezeigt, eine Ankerbeschichtungsschicht 42 zwischen
der Aufdampfschicht 3 und dem Basismaterial 2 gebildet
werden, um die Adhäsion
des Aufdampffilms 3 zu verbessern. Und es kann eine Mantelschicht 43 auf
der Aufdampfschicht 3 gebildet werden.
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Ein
Gasbarrierefilm 1, der bei der vorliegenden Ausführungsform
eingesetzt wird, ist der gleiche wie der oben erwähnte Gasbarrierefilm.
Daher wird die Beschreibung hier weggelassen.
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Als
leitfähige
Schicht 41, die in der vorliegenden Ausführungsform
eingesetzt wird, kann zum Beispiel ein ITO-Film eingesetzt werden,
und sie wird durch das Sputterverfahren, das PVD-Verfahren und das
Ionenplattierungsverfahren gebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist vor allem ein ITO-Film, der mittels Sputter-Verfahren erhalten
wurde, bevorzugt, um die gleichmäßige Leitfähigkeit
auf der Oberfläche
zu erhalten.
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Die
Dicke dieser leitfähigen
Schicht 41 variiert in großem Umfang, in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung, den Anwendungen und ähnlichem, gewöhnlich wird
die Schicht jedoch in einem Bereich zwischen 100 nm und 200 nm gebildet.
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Diese
leitfähige
Schicht 41 hat vorzugsweise solche Eigenschaften, dass
Widerstandswerte zwischen 0 und 50 Ω liegen und die Übertragungsrate
aller Lichtstrahlen 85 % oder größer ist.
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Wenn
zum Beispiel in einem Flüssigkristallbildschirm
eine solche leitfähige
Schicht 41 eingesetzt wird, kann sie als transparente Elektrode
zur Aktivierung des Flüssigkristalls
eingesetzt werden.
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Ferner
kann als Mantelschicht 43 nach der vorliegenden Erfindung
ein UV-gehärteter
Film eines Epoxidacrylatpräpolymers
eingesetzt werden, das einen Schmelzpunkt von 50°C und höher aufweist, oder ein Urethanacrylatpräpolymer,
das einen Schmelzpunkt von 50°C
und höher
aufweist; aber es kann auch ein wärmegehärteter Film eingesetzt werden,
der hitzestabiler ist, wenn die Eigenschaften als Anzeigemedium-Anwendung
in einem Flüssigkristall
und ähnlichem
erfüllt
sind. Ein UV-härtendes
Harz mit einer hohen Produktivität ist
jedoch bevorzugt. Natürlich
ist die Adhäsion
an einem Polymerfilm und einer anorganische Schicht für den Film
entscheidend, und der Film muss Flexibilität und chemische Resistenz aufweisen.
Zu diesem Zweck kann eine üblicherweise
eingesetzte Primärschicht
hergestellt werden.
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(Bildanzeigemedium)
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Ein
Bildanzeigemedium nach der vorliegenden Erfindung ist eine Bildanzeigeschicht,
die auf der oben erwähnten
leitfähigen
Schicht unter Verwendung eines geschichteten Materials gebildet
wird, das bei der oben erwähnten
zweiten Ausführungsform
als Basismaterial dargestellt wurde.
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Als
Bildanzeigegeräte
wie diese können
nichtleuchtende Anzeigen wie ein Flüssigkristallanzeige genannt
werden, bei denen die Anzeige mit Gradation durch Abblenden der
Helligkeit eines Hintergrundlichts erfolgt, und eine selbstleuchtende
Anzeige, wie etwa eine Plasmaanzeige (PDP), eine Feldemissionsanzeige (FED)
und eine Elektroluminiszenzanzeige (EL), bei denen eine Anzeige
mittels Leuchten eines fluoreszierenden Materials mit einer bestimmten
Art von Energie erfolgt.
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In
dem Fall, in dem das oben erwähnte
Bildanzeigemedium eine Flüssigkristallanzeige
ist, ist die oben genannte Bildanzeigeschicht eine Flüssigkristallschicht,
und in dem Fall, in dem die das oben erwähnte Bildanzeigemedium eine
selbstleuchtende Anzeige, wie oben erwähnt, ist, entspricht eine Schicht
aus fluoreszierendem Material, die ein fluoreszierendes Material
aufweist, der oben erwähnten
Anzeigeschicht.
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Außerdem sollte
die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnte Beschreibung beschränkt sein. Die
oben erwähnte
Beschreibung dient der Illustration, und alle Arten von Filmen,
die praktisch die gleichen Zusammensetzungen haben wie jene, die
in den technischen Überlegungen
der Ansprüche
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, und operationale
Vorteile ähnlich
der vorliegenden Erfindung zeigen, sollen im technischen Umfang
der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele
im folgenden Abschnitt konkreter beschrieben.
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1. Bestimmung der bevorzugten
Si:O:C-Verhältnisse
des Aufdampffilms.
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(Beispiel 1-1)
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Wie
in 11 gezeigt, wurde ein blattförmiger (30 cm × 21 cm)
biaxial gerichteter Polyamidfilm (hergestellt von Toyobo Co., Ltd.,
N1102, 15 μm
Dicke) als Basismaterial 20 hergestellt und auf die Seite
der unteren Elektrode 114 innerhalb einer Kammer 102 eines
Plasma-CVD-Geräts 101 geladen.
Als nächstes
wurde der Druck im inneren Bereich der Kammer 102 des CVD-Geräts 101 auf
ein äußerstes
Vakuum von 3,0 × 10–5 Torr
(4,0 × 10–3 Pa)
mittels einer Ölrotationspumpe
und einer Turbopumpe herabgesetzt. Und als Ausgangsgase 112 wurden
Hexamethyldisiloxangas (HMDSO) (Toray Dow Corning Silicon Co., Ltd.,
SH200, 0,65 cSt) und Sauerstoffgas (Taiyo Toyo Sanso Co., Ltd.,
mit einer Reinheit von 99,9999 % oder höher) vorbereitet.
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Als
nächstes
wurde ein elektrischer Strom mit einer Frequenz von 90 kHz (elektrische
Schlussleistung: 300 W) an die untere Elektrode 114 angelegt.
Und 1 sccm HMDSO-Gas, 10 sccm Sauerstoffgas und 30 sccm Heliumgas
wurden durch eine Gaseinführöffnung 109,
die in der Nähe
der Elektrode in der Kammer 102 angebracht ist, eingeführt, und
der Druck innerhalb der Kammer während
der Filmbildung wurde auf 0,25 Torr (33,325 Pa) gehalten, indem
der Grad der Öffnung
und Schließung
des Ventils 113 zwischen einer Vakuumpumpe 108 und
der Kammer 102 kontrolliert wurde, um einen Film aus Siliziumoxid
als Aufdampffilm 3 auf dem Basismaterialfilm 2 zu
bilden. Hier steht sccm als Abkürzung
für Standardkubikzentimeter
pro Minute. Die Filmbildung wurde fortgesetzt, bis die Filmdicke
100 nm betrug und ein Gasbarrierefilm gemäß Beispiel 1-1 erhalten wurde.
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(Beispiel 1-2)
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Wie
in 12 gezeigt, wurde ein rollenförmiger biaxial gerichteter
Polyamidfilm (hergestellt von Toyobo Co., Ltd., N1102, 15 μm Dicke,
600 mm Breite und 5000 m Länge)
als Basismaterial 40 hergestellt und innerhalb einer Kammer 202 eines
Plasma-CVD-Geräts 201,
das mit einem Transportmechanismus ausgestattet ist, geladen. Als
nächstes
wurde der Druck im inneren Bereich der Kammer 202 des CVD-Geräts 201 auf ein äußerstes
Vakuum von 3,0 × 10–5 Torr
(4,0 × 10–3 Pa)
mittels einer Ölrotationspumpe
und einer Öldiffusionspumpe
herabgesetzt. Und als Ausgangsgas 212 wurden Tetramethoxysilangas
(TMOS) (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM04) und Sauerstoffgas (Taiyo
Toyo Sanso Co., Ltd., mit einer Reinheit von 99,9999 % oder höher) vorbereitet.
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Als
nächstes
wurde in der Nähe
einer Beschichtungstrommel 205 ein Stück einer Elektrode 213 so
angeordnet, dass es gegenüber
der Beschichtungstrommel 205 lag, und ein elektrischer
Hochfrequenzstrom mit einer Frequenz von 40 kHz (elektrische Schlussleistung:
3,0 kW) wurde zwischen dieser Beschichtungstrommel 205 und
einer Elektrode 213 angelegt. Und 50 sccm TMOS-Gas und
500 sccm Sauerstoffgas wurden durch eine Gaseinführungsöffnung 209, die in
der Nähe
der Elektrode 213 in der Kammer 202 angebracht
ist, eingeführt,
und der Druck innerhalb der Kammer während der Filmbildung wurde
auf 5 × 10–2 Torr
(6, 7 Pa) gehalten, indem der Grad der Öffnung und Schließung des
Ventils 214 zwischen einer Vakuumpumpe 208 und der
Kammer 202 kontrolliert wurde, um einen Film aus Siliziumoxid
als Aufdampffilm 3 auf dem Basismaterialfilm 40 zu
bilden. Die Transportgeschwindigkeit des Basismaterialfilms 40 wurde
so festgelegt, dass die Filmdicke 100 nm betrug und ein Gasbarrierefilm
aus Beispiel 1-2 erhalten wurde.
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(Beispiel 1-3)
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Abgesehen
davon das die Transportgeschwindigkeit des Basismaterialfilm so
festgelegt wurde, dass die Filmdicke eines Siliziumoxidfilm 10 nm
betrug, wurde der gleiche Vorgang wie in Beispiel 1-2 durchgeführt, und
ein Gasbarrierefilm aus Beispiel 1-3 wurde erhalten.
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(Vergleichsbeispiele 1-1
bis 1-5)
-
Abgesehen
davon, dass Hexamethyldisiloxangas und Sauerstoffgas unter den Bedingungen
eingeführt
wurden, die in Tabelle 1 gezeigt werden, und dass die Strömungsmengen
und Strömungsverhältnisse
der Gase und des Druck während
der Filmbildung angepasst wurden, wurde der Filmbildungsvorgang
unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1-1 durchgeführt und
es wurden die Gasbarrierefilme der Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-5
erhalten.
-
(Bewertungsverfahren)
-
Die
Komponenten der Siliziumoxidfilme wurden mit ESCA (ESCA LAB220 i-XL,
hergestellt von VG Scientific Co., England) gemessen. Es wurde eine
monochrome A1-Röntgenstrahlenquelle
mit Ag-3d-5/2 Peakfestigkeit und 300 K bis 1 Mcps als Röntgenstrahlenquelle
und ein Schlitz von etwa 1 mm φ im
Durchmesser eingesetzt. Die Messung wurde in einem Zustand durchgeführt, bei
dem der Detektor auf die normale Linie auf der Oberfläche einer
Probe festgelegt wurde, die für
die Messung bereitgestellt wurde, und die elektrische Aufladung
wurde auf geeignete Weise kompensiert. Die Analyse nach der Messung
wurde ausgeführt mit
jedem Peak, der der Bindungsenergie von Si: 2 p, C: 1 s, und O:
1 s entsprach, unter Verwendung der Software Eclipse Version 2.1
(herge stellt von VG Scientific Co., England), die zu dem oben erwähnten ESCA-Gerät gehört. Gleichzeitig
wurde ein Shirley Hintergrundgeräusch
aus jedem Peak entfernt und ein Empfindlichkeitskoeffizientenausgleich
jedes Atoms (Wenn C = 1, Si = 0,817 und O = 2,930) wurde für jede Peakfläche bereitgestellt,
und dann wurde das Verhältnis
der Anzahl der Atome berechnet. Basierend auf dem erhaltenen Verhältnis der
Anzahl der Atome wurde, wenn die Anzahl der Si-Atome 100 betrug,
die Anzahl von O und C, welches die anderen Komponenten sind, berechnet
und eingesetzt, um die Menge jeder Komponente zu berechnen.
-
Die
IR-Messung wurde durchgeführt
mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektralphotometer (Herschel
FT/IR-610, hergestellt von Nihon Bunko Co., Ltd.), ausgestattet
mit ATR (Mehrfachreflexionseinheit) (ATR-300/H, hergestellt von
Nihon Bunko Co., Ltd.). Die Infrarot-Absorptionsspektren wurden
unter Verwendung eines Germaniumkristalls als Prisma mit einem Einfallswinkel
von 45° gemessen.
-
Die
Brechungsindizes der Siliziumoxidfilme wurden mit einem optischen
Spektroskop (UV-3100PC, hergestellt von Shimadzu Corp.) gemessen.
Aus den erhaltenen Messergebnissen zum Übertragungs- und Reflexionsvermögen wurden
die Brechungsindizes bei 633 nm unter Verwendung des optischen Interferenzverfahrens
bewertet.
-
Bei
den erhaltenen Gasbarrierefilmen wurden die Gasbarriereeigenschaften
bewertet, indem die Sauerstoffübertragungsrate
und die Wasserdampfübertragungsrate
gemessen wurden. Die Sauerstoffgasübertragungsrate wurde bei 23°C unter trockenen
Bedingungen (0 % Rh) gemessen, unter Verwendung einer Sauerstoffgasübertragungsraten-Messeinheit
(OX-TRAN 2/20, hergestellt von MOCON Co.). Die Wasserdampfübertragungsrate
wurde bei 37,8°C
unter trockenen Bedingungen (100 % Rh) gemessen, unter Verwendung
einer Wasserdampfübertragungsraten-Messeinheit
(PERMATRAN-W 3/31, herge stellt von MOCON Co.). Die Kriterien für die Bewertung
der Gasbarriereeigenschaften wurden auf 0,5 cc/m2/Tag
oder weniger für
die Sauerstoffgasübertragungsrate
(OTR) und auf 0,5 g/m2/Tag oder weniger
für die
Wasserdampfübertragungsrate (WVTR)
festgelegt.
-
-
-
(Messergebnisse)
-
In
jedem der Gasbarrierefilme der Beispiele 1-1 bis 1-3 betrug die
Sauerstoffgasübertragungsrate (OTR)
0,5 cc/m2/Tag oder weniger und die Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) 0,5 g/m2/Tag oder weniger, und sie
zeigten ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften, während bei
den Vergleichsbeispielen 1-1 bis 1-5 sowohl die Sauerstoffgasübertragungsrate
(OTR) als auch die Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) die Bewertungskriterien überstiegen,
und diese unzureichende Gasbarriereeigenschaften zeigten.
-
2. Messung des Kornabstands
L
-
[1] Fall der Verwendung
des Plasma-CVD-Verfahrens
-
(Beispiele 2-1 bis 2-3)
-
Die
Beispiele 2-1 bis 2-3 wurden auf die gleiche Weise erhalten, wie
die Beispiele 1-1 bis 1-3.
-
(Vergleichsbeispiele 2-1
bis 2-5)
-
Hexamethyldisiloxangas
und Sauerstoffgas wurden unter den Bedingungen eingeführt, die
in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt werden die Filme wurden unter ähnlichen
Bedingungen gebildet wie in Beispiel 2-1, abgesehen davon, dass
ihre Gasflüsse,
Strömungsverhältnisse
und der Filmbildungsdruck angepasst wurden, und es wurden die Gasbarrierefilme
der Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-5 erhalten.
-
(Messverfahren des Abstands
zwischen den Körnern
mittels Rasterkraftmikroskop)
-
Da
der Aufdampffilm, der mittels des oben erwähnten Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt
wurde, wenn er nicht behandelt wird, eine glatte Oberfläche hat,
können
die Körner
nicht direkt gemessen werden. Demgemäß wurde die Oberfläche zuerst
mit Fluorwasserstoffsäure
oder einer wässrigen
Ammoniumfluoridlösung
behandelt. Diese Behandlung ist ein Verfahren, bei dem eine Charakteristik
eingesetzt wird, bei dem die Grenzen gelöst wurden, aber die Körner kaum
gelöst
wurden, und es möglich
wurde, die Körner,
die sich auf er Oberfläche
des Aufdampffilms bildeten, zu beobachten.
-
Und
nachdem die gleiche Probe nach der Filmbildung in eine Größe von 10
cm × 10
cm geschnitten wurde, wurde sie (1) bei 23°C 5 Sekunden lang mit 0,5 %
Fluorwasserstoffsäurelösung behandelt,
(2) 60 Sekunden lang mit Wasser gewaschen und (3) getrocknet.
-
Hier
wird das Messverfahren für
den Abstand zwischen den Körnern
durch ein Rasterkraftmikroskop (nachfolgend mit "AFM" bezeichnet)
erläutert.
-
Ein
AFM, wie zum Beispiel jenes, das von Digital Instruments Co., Ltd.
hergestellt wird, eines, das von Seiko Electronics Co., Ltd. hergestellt
wird, eines, das von Topometrix Co., Ltd. hergestellt wird, oder
dergleichen können
für die
Messung eingesetzt werden; es wurde damals jedoch das Nano Scope
III, hergestellt von Digital Instruments Co., Ltd., eingesetzt.
Ferner wurde in diesem Fall nach der Flachbehandlung des AFM-Bildes,
das erhalten wurde, indem die Oberflächenform auf einer Fläche von
500 nm × 500
nm gemessen wurde, ein willkürlicher
Abschnitt beobachtet, und es wurde ein Abstand zwischen dem Peak
und dem benachbarten Peak gemessen, bezüglich zweier benachbarter Körner, deren
Peakhöhe
annähernd
gleich war. Ferner wurde ein Cantilever in einer Bedingung, bei
der keine Abnutzung und kein Fleck festgestellt wurden, für die Messung eingesetzt,
und eine homogene unebene Region ohne feststellbare Vertiefung und
ohne Vorsprung wurde zum Messpunkt gemacht.
-
Ferner
ist das oben erwähnte "tapping mode" in Q. Zong et al., "Surface Science Letter,
Vol. 290 (1993), L688–690" erläutert. Es
ist ein Verfahren, bei dem ein Cantilever zur Schwingung angeregt
wird, wobei eine Sonde nahe einer Resonanzfrequenz (etwa 50 bis
500 MHz) unter Verwendung eines Piezooszillators bereitgestellt
wird, und bei dem diese auf der Oberfläche einer Probe gemessen wird,
während
sie periodisch leicht berührt
wird, und ein Verfahren bei dem die Position des Cantilevers in
eine in der Ebene liegende (Z-Richtung)
nachgeregelt wird, um die Variation der nachgewiesenen Amplitude
konstant zu halten, und bei dem eine dreidimensionale Oberflächenform
durch ein Signal, das auf der Bewegung in Z-Richtung basiert und durch
ein Signal in einer planaren Richtung (XY-Richtung) gemessen wird.
Ferner betrifft die oben erwähnte Flachbehandlung
zweidimensionale Daten, wobei die Korrektur der Neigung durch eine
eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Funktion
behandelt wird, basierend auf einer Standardebene, und die Welligkeit
der gesamten Ebene durch die Behandlung ausgeglichen wurde.
-
(Messung der Gasdurchlässigkeit)
-
Bezüglich der
erhaltenen Gasbarrierefilme wurden die Messung einer Sauerstoffgasübertragungsrate und
die Messung einer Wasserdampfübertragungsrate
durchgeführt,
um die Gasbarriereeigenschaft zu bewerten. Die Sauerstoffgasübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 23°C
und Trockenheit (0 % Rh) unter Verwendung eines Sauerstoffgasübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., OX-TRAN 2/20) gemessen. Die Wasserdampfübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 37,8°C
und 100 % Rh Trockenheit unter Verwendung eines Wasserdampfübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., PERMATRAN-W 3/31) gemessen. Die Bewertungskriterien
werden als Kriterien bezeichnet und sind eine Sauerstoffübertragungsrate
von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und eine
Wasserdampfübertragungsrate
von 0,5 g/m2/Tag oder weniger.
-
(Messergebnis)
-
Wie
auch aus den Ergebnissen klar wurde, hatte jeder der Gasbarrierefilme
der Beispiele 2-1 bis 2-3 eine Sauerstoffübertragungsrate (OTR) von 0,5
cc/m2/Tag oder weniger und eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und
eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft. Im Gegensatz dazu hatten
die Gasbarrierefilme der Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-5 eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) und eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR), welche die Bewertungskriterien überstiegen, und eine unzureichende
Gasbarriereeigenschaft.
-
[2] Fall der Verwendung
des Ionenplattierungsverfahrens
-
Beispiel 2-4
-
Wie
in 13 gezeigt, wurde ein rollförmiger biaxial gerichteter
Poly(ethylenterephthalat)film (Unichika Co., Ltd., PET, mit einer
Dicke von 12 μm)
als Substratfilm 50 eingesetzt und in die Kammer 302 eines
Aufroll-Typ-Hohlkathoden-Ionenplattierungs-Beschichtungsgeräts 301 geladen.
Dann wurde Siliziumdioxid (Merk Japan Co., Ltd. mit einer Reinheit
von 99 %, eine Partikeldurchmesser von 2,5 bis 4 mm) als Aufdampfquelle vorbereitet
und auf eine Anode (Gestell) 306 geladen. Dann wurde der
Innendruck der Kammer 302 auf ein erreichtes Vakuum von
1 × 10–5 Torr
mittels einer öldichten
Rotationspumpe und einer Öldiffusionspumpe
gesenkt.
-
Dann
wurde der Substratfilm laufen gelassen, indem der Grad der Öffnung und
der Schließung
eines Ventils 309 kontrolliert wurde, das zwischen einer
Vakuumpumpe 308 und der Kammer lag, während der Druck der Kammer
während
der Filmbildung auf 5 × 10–4 Torr
gehalten wurde; 5 kW Leistung zur Herstellung von Plasma wurde in
eine Plasmakanone vom Typ Hohlkathodenentladung 307 geladen,
in die 20 sccm Argongas eingeführt
wurde, wobei die Aufdampfquelle verdampft wurde, indem die Plasmaströmung auf
der Aufdampfquelle auf der Anode (Gestell) 306 konvergiert
wurde, um bestrahlt zu werden, wobei das Aufdampfmolekül ionisiert
wurde durch hochdichtes Plasma, und ein Siliziumoxidfilm als Aufdampffilm
auf dem Substratfilm 50 gebildet wird. Ferner wurde die
Laufgeschwindigkeit auf dem Substratfilm 50 so festgelegt,
dass die Dicke des gebildeten Siliziumoxidfilms 100 nm beträgt.
-
(Beispiel 2-5)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-4, abgesehen davon, dass das Sauerstoffgas, das während der
Filmbildung eingeführt
wurde bei 10 sccm eingeführt wurde,
um den Gasbarrierefilm aus Beispiel 2-5 zu erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 2-6)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-4, abgesehen davon, dass der Strom, der während der
Filmbildung angelegt wurde, auf 3,5 kW festgelegt wurde, um den
Gasbarrierefilm aus Vergleichsbeispiel 2-6 zu erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 2-7)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-4, abgesehen davon, dass der Druck der Kammer während der
Filmbildung auf 1 × 10–3 Torr
während
der Filmbildung festgelegt wurde, um den Gasbarrierefilm aus Vergleichsbeispiel
2-7 zu erhalten.
-
(Messung der Gasdurchlässigkeit)
-
Bezüglich der
erhaltenen Gasbarrierefilme wurden die Messung einer Sauerstoffgasübertragungsrate und
die Messung einer Wasserdampfübertragungsrate
durchgeführt,
um die Gasbarriereeigenschaft zu bewerten. Die Sauerstoffgasübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 23°C
und Trockenheit (0 % Rh) unter Verwendung eines Sauerstoffgasübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., OX-TRAN 2/20) gemessen. Die Wasserdampfübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 37,8°C
und 100 % Rh Trockenheit unter Verwendung eines Wasserdampfübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., PERMATRAN-W 3/31) gemessen. Die Bewertungskriterien
werden als Kriterien bezeichnet und sind eine Sauerstoffübertragungsrate
von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und eine
Wasserdampfübertragungsrate
von 0,5 g/m2/Tag oder weniger.
-
Die
Messergebnisse werden in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.
-
-
Wie
auch aus der oben genannten Tabelle 2 hervorgeht, hatte jeder der
Gasbarrierefilme der Beispiele 2-4 bis 2-5 eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) von 0,5 cc/m2/Tag oder we niger und
eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und
eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft. Im Gegensatz dazu hatten
die Gasbarrierefilme der Vergleichsbeispiele 2-6 bis 2-7 sowohl
eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) als auch eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR), welche die Bewertungskriterien überstiegen, und eine unzureichende
Gasbarriereeigenschaft.
-
[3] Fall der Verwendung
des Sputterverfahrens
-
(Beispiel 2-6)
-
Ein
blattförmiger
biaxial gerichteter Polyethylenterephthalatfilm einer Größe von 10
cm × 10
cm (Unichika Co., Ltd., PET, einer Dicke von 12 μm) wurde als Substratfilm eingesetzt
und in die Kammer eines diskontinuerlich-filmbildenden Sputtergeräts (ANELBA
Co., Ltd., SPF-730H) geladen. Dann wurde Silizium (mit einer Reinheit
von 99,9999 % oder höher)
als Sputter-Targetmaterial vorbereitet und in die Kammer geladen. Dann
wurden Argongas (Taiyo Toyo Sanso Co., Ltd., mit einer Reinheit
von 99,9999 % oder höher)
und Sauerstoffgas (Taiyo Toyo Sanso Co., Ltd., mit einer Reinheit
von 99,9999 % oder höher)
vorbereitet, um als Gase während
der Filmbildung zugeführt
zu werden.
-
Dann
wurde der Innendruck der Kammer auf ein erreichtes Vakuum von 2 × 10–3 Pa
mittels einer öldichten
Rotationspumpe und einer Kryopumpe gesenkt. Die Filmbildung eines
Siliziumoxidfilm als Aufdampffilm wurde bei einem angelegten Strom
von 200 W gemäß eines
DC-Magnetron-Sputter-Verfahrens durchgeführt, indem 30 sccm Argongas
und 5 sccm Sauerstoffgas eingeführt
wurden und indem der Druck der Kammer während der Filmbildung auf 0,1
Pa gehalten wurden, indem der Grad der Öffnung und Schließung eines
Ventils, das zwischen einer Vakuumpumpe und der Kammer angesiedelt
war, kontrolliert wurde. Die Filmbildungszeit wurde so festgesetzt,
dass die Dicke des Siliziumoxidfilms 100 nm betrug und der Gasbarrierefilm
aus Beispiel 2-6 erhalten wurde.
-
(Beispiel 2-7)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-6, abgesehen davon, dass der Filmbildungsdruck auf
0,05 Pa festgelegt wurde, um den Gasbarrierefilm aus Beispiel 2-7
zu erhalten.
-
(Beispiel 2-8)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-6, abgesehen davon, dass der angelegte Strom auf 400
W festgelegt wurde, um den Gasbarrierefilm aus Beispiel 2-8 zu erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 2-8)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-6, abgesehen davon, dass eine Sauerstoffgasströmung auf
15 sccm festgelegt wurde, um den Gasbarrierefilm aus Beispiel 2-8
zu erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 2-9)
-
Die
Filmbildung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt wie
in Beispiel 2-6, abgesehen davon, dass eine Aargongasströmung auf
60 sccm festgelegt wurde, um den Gasbarrierefilm aus Beispiel 2-9
zu erhalten.
-
(Messung der Gasdurchlässigkeit)
-
Bezüglich der
erhaltenen Gasbarrierefilme wurden die Messung einer Sauerstoffgasübertragungsrate und
die Messung einer Wasserdampfübertragungsrate
durchgeführt,
um die Gasbarriereeigenschaft zu bewerten. Die Sauerstoffgasübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 23°C
und Trockenheit (0 % Rh) unter Verwendung eines Sauerstoffgasübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., OX-TRAN 2/20) gemessen. Die Wasserdampfübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 37,8 °C
und 100 % Rh Trockenheit unter Verwendung eines Wasserdampfübertragungsraten-Messgeräts (MOCON
.Co., Ltd., PERMATRAN-W 3/31) gemessen. Die Bewertungskriterien
der Gasbarriereeigenschaft werden als Kriterien bezeichnet und sind
eine Sauerstoffübertragungsrate
von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und eine
Wasserdampfübertragungsrate von
0,5 g/m2/Tag oder weniger.
-
(Messergebnis)
-
Die
Messergebnisse werden in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
-
-
Wie
auch aus der oben erwähnten
Tabelle 3 hervorgeht, hatte jeder der Gasbarrierefilme der Beispiele 2-6
bis 2-8 eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und
eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und
eine ausgezeichnete Gasbarriere eigenschaft. Im Gegensatz dazu hatten
die Gasbarrierefilme der Vergleichsbeispiele 2-8 bis 2-9 sowohl
eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) als auch eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR), welche die Bewertungskriterien überstiegen, und eine unzureichende
Gasbarriereeigenschaft.
-
3. Messung der Dichte
der E'-Zentren unter
Verwendung von ESR
-
(Beispiele 3-1 bis 3-3)
-
Die
Gasbarrierefilme aus den Beispielen 3-1 bis 3-3 wurden unter Verwendung ähnlicher
Verfahren wie in den Beispielen 1-1 bis 1-3 erhalten.
-
(Vergleichsbeispiele 3-1
bis 3-5)
-
Die
Gasbarrierefilme aus Vergleichsbeispiel 3-1 bis Vergleichsbeispiel
3-5 wurden durch im Prinzip ähnliche
Verfahren erhalten wie in dem oben erwähnten Beispiel 3-1.
-
Die
jeweiligen Parameter (Gasströmungen
einer organischen Siliziumverbindung (HMDSO)-Gas-, Sauerstoffgasströmungen,
Filmbildungsdruck, angelegter Strom, Dicken) wurden gemäß den Werten
festgelegt, die in der folgenden Tabelle 4 gezeigt werden.
-
(Messverfahren des Elektronenspinresonanzverfahren
(ESR-Verfahren))
-
Bezüglich eines
jeden der Siliziumoxidfilme, die durch das oben erwähnte Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt
wurden, wurde die Dichte des E'-Zentrums
durch das Elektronenspinresonanzverfahren (ESR-Verfahren) gemessen.
Geräte
und Messbedingungen, die für
die Messung eingesetzt wurden, werden nachfolgend aufgelistet.
-
(Messergeräte)
-
- Hauptgerät:
ESR350E (BRUKER Co., Ltd.)
- Zusatzgerät:
HP5351B Mikrowellenfrequenzzähler
(HEWLETT PACKEARD Co., Ltd.), ER035M Gaußmeter (BRUKER Co., Ltd.),
und ESR910 Kryostat (OXFORD Co., Ltd.)
- (Messbedingung)
Messtemperatur: | Raumtemperatur
(23°C) |
Magnetfeld-Zeitablenkungsbereich: | 331,5
bis 341,5 mT |
Modulation: | 100
kHz, 0,2 mT |
Mikrowelle: | 9,43
GHz, 0,1 mW |
Zeitablenkung: | 83,886
Sek. × 4
Mal |
Zeitkonstante: | 327,68
msek. |
Datenpunkt: | 1024 |
Hohlraum: | TM10, zylindrischer Typ |
-
(Analyseverfahren)
-
Ein
Signal, das aus dem E'-Zentrum
in einem Siliziumdioxidfilm wurde nahe bei g = 2,0003 beobachtet. Das
ESR-Spektrum wird gewöhnlich
als eine Differentialkurve erhalten, eine Absorptionskurve wird
erhalten durch einmalige Differenzierung und eine Signalintensität (Flächenintensität) wird
durch zweimalige Differenzierung erhalten. Die Spin-Ziffer stellt
die Anzahl der ungepaarten Elektronen dar, und sie ist ein Wert,
der durch die zuvor erwähnte
Signalintensität
bestimmt wird, unter Verwendung eines Polyethylenfilms, der als zweite
Standardprobe ionenimplantiert war. Ferner wurde ein Kupfersulfat-5-hydrat
für die
erste Standardprobe eingesetzt.
-
Jene,
die durch Standardisierung der Anzahl der E'-Zentren durch die Filmdicke erhalten
wurden, und die Messfläche
werden als Dichte des E'-Zentrums
bestimmt. Ferner betrug die Nachweisgrenze des E'-Zentrums in den oben erwähnten Geräten (den
Geräten,
die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzt wurde)
5 × 1015 Spins/cm3.
-
(Messergebnis)
-
Die
Messergebnisse werden in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
-
-
Wie
auch aus der oben erwähnten
Tabelle 4 hervorgeht, hatte jeder der Gasbarrierefilme der Beispiele 3-1
bis 3-3 eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und
eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und
eine ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaft. Im Gegensatz dazu hatten
die Gasbarrierefilme der Vergleichsbeispiele 3-1 bis 3-5 sowohl
eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) als auch eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR), welche die Bewertungskriterien überstiegen, und eine unzureichende
Gasbarriereeigenschaft.
-
4. Messung der absorbierten
CO mittels IR-Spektroskopie
-
(Beispiele 4-1 bis 4-3)
-
Die
Gasbarrierefilme aus den Beispielen 4-1 bis 4-3 wurden unter Verwendung ähnlicher
Verfahren wie in den Beispielen 1-1 bis 1-3 erhalten.
-
(Vergleichsbeispiele 4-1
bis 4-5)
-
Die
Gasbarrierefilme aus Vergleichsbeispiel 4-1 bis Vergleichsbeispiel
4-5 wurden durch im Prinzip ähnliche
Verfahren erhalten wie in dem oben erwähnten Beispiel 4-1.
-
(IR-Messung)
-
Die
IR-Messung wurde durchgeführt
mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektralphotometer (NIHON
BUNKOU Co., Ltd., Herschel FT/IR-610), ausgestattet mit ATR-Messgerät (Mehrfachreflexion)
(NIHON BUNKOU Co., Ltd., ATR-300/H).
Das Infrarotstrahlenspektrum wurde bei einem Einfallswinkel von
45° unter
Verwendung eines Germaniumkristalls als Prisma gemessen.
-
(Bewertungsergebnis)
-
Bezüglich der
erhaltenen Gasbarrierefilme wurden die Messung einer Sauerstoffgasübertragungsrate und
die Messung einer Wasserdampfübertragungsrate
durchgeführt,
um die Gasbarriereeigenschaft zu bewerten. Die Sauerstoffgasübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 23°C
und Trockenheit (0 % Rh) unter Verwendung eines Sauerstoffgasübertragungsraten-Apparats
(MOCON .Co., Ltd., OX-TRAN 2/20) gemessen. Die Wasserdampfübertragungsrate
wurde unter Bedingungen von 37,8°C
und 100 % Rh Trockenheit unter Verwendung eines Wasserdampfübertragungsraten-Apparats
(MOCON .Co., Ltd., PERMATRAN-W 3/31) gemessen. Die Bewertungskriterien
der Gasbarriereeigenschaft werden als Kriterien bezeichnet und sind
eine Sauerstoffübertragungsrate
von 0,5 cc/m2/Tag oder weniger und eine
Wasserdampfübertragungsrate
von 0,5 g/m2/Tag oder weniger.
-
Wie
aus den Ergebnissen hervorgeht hatte jeder der Gasbarrierefilme
der Beispiele 4-1 bis 4-3 eine Sauerstoffübertragungsrate (OTR) von 0,5
cc/m2/Tag oder weniger und eine Wasserdampfübertragungsrate (WVTR)
von 0,5 g/m2/Tag oder weniger und eine ausgezeichnete
Gasbarriereeigenschaft. Im Gegensatz dazu hatten die Gasbarrierefilme
der Vergleichsbeispiele 4-1 bis 4-5 sowohl eine Sauerstoffübertragungsrate
(OTR) als auch eine Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR), welche die Bewertungskriterien überstiegen, und eine unzureichende
Gasbarriereeigenschaft.
-
(Wärmebehandlung)
-
Die
Wärmebehandlung
wurde für
die Gasbarrierefilme der Beispiele 4-1 to 4-3 unter verschiedenen Bedingungen
durchgeführt.
Die Bedingungen der Wärmebehandlung
und die Bewertungsergebnisse der Sauerstoffübertragungsrate (OTR) und der
Wasserdampfübertragungsrate
(WVTR) werden in Tabelle 5 zusammengefasst. Ferner ähneln die
Bewertungsverfahren den oben beschriebenen Verfahren.
-
-
-
Wie
auch aus Tabelle 5 hervorgeht, war, sogar wenn die Wärmebehandlung
60 Min. lang bei einer Erwärmung
auf 40°C
durchgeführt
wurde, und wenn die Erwärmung
bei 55°C
durchgeführt
wurde, der Peak (2341 cm–1) der IR-Absorption,
basierend auf der Streckschwingung der CO-Moleküle in einer Probe vorhanden,
die 5 Minuten lang durch Erwärmung
behandelt wurde, und die Verbesserungen der Sauerstoffgasübertragungsrate
und der Wasserdampfübertragungsrate
wurden in diesem Fall nicht beobachtet. Der Peak (2341 cm–1)
der IR-Absorption,
der auf der Streckschwingung der CO-Moleküle basiert, liegt unterhalb
der Nachweisgrenze des Analyseinstruments im Falle einer Probe,
die bei 55°C
30 Minuten lang durch Erwärmung
behandelt wurde, und einer Probe, die bei 70°C 5 Minuten lang durch Erwärmung behandelt
wurde, und die Sauerstoffgasübertragungsrate
und die Wasserdampfübertragungsrate
wurden verbessert.