JP2005131860A - Laminated transparent gas barrier film - Google Patents

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JP2005131860A
JP2005131860A JP2003368581A JP2003368581A JP2005131860A JP 2005131860 A JP2005131860 A JP 2005131860A JP 2003368581 A JP2003368581 A JP 2003368581A JP 2003368581 A JP2003368581 A JP 2003368581A JP 2005131860 A JP2005131860 A JP 2005131860A
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Yukihiro Numata
幸裕 沼田
Katsuya Ito
勝也 伊藤
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To economically provide a laminated transparent gas barrier film excellent in gas barrier properties, especially steam barrier properties and sufficiently high in the lamination strength with a base material film even when laminated to another film. <P>SOLUTION: The laminated transparent gas barrier film is a film wherein an anchor layer and an inorganic barrier layer with a thickness of 5-30 nm are provided at least on one side of a plastic base material and the anchor layer comprises a metal oxide while the inorganic barrier layer comprises Al, Si, oxygen and nitrogen and is characterized in that the weight ratio of the Al atom to the Si atom is 15:85-40:60, the molar ratio of nitrogen to oxygen is 10-40% and the sum total mole number of the oxygen and nitrogen atoms to 100g of a pure metal component satisfies a specific formula. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガスバリア性に優れ、かつ、他のフィルムとラミネートした際に、高いラミネート強度をもつフィルムで、スナック食品、米菓類、乾物品、穀物類等の食品包装用や、IC等の電子材料包装用、太陽電池等の保護用フィルムなどに適したバリア性フィルムに関するものである。   The present invention is a film having excellent gas barrier properties and high laminate strength when laminated with other films, for food packaging such as snack foods, rice confectionery, dry articles, cereals, etc. The present invention relates to a barrier film suitable for a material packaging, a protective film for solar cells and the like.

ガスバリア性の包装材料および包装体としては、各種プラスチックをラミネートしたものが用いられている。例えばOPP(延伸ポリプロピレン)フィルムとPE(ポリエチレン)フィルム、または、PET(ポリエステル)フィルムとCPP(未延伸ポリプロピレン)フィルムをラミネートしたもの。また、PETフィルム上にアルミ蒸着したもの、あるいは、塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合体をコーティングしたものをPEやCPPフィルムとラミネートした包装材料を使い、袋、カップ、トレイといった様々な包装体が製作され使用されている。又、最近酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの薄膜をバリアフィルムとして使った物も提案されている。   As a gas barrier packaging material and package, a laminate of various plastics is used. For example, an OPP (stretched polypropylene) film and a PE (polyethylene) film, or a PET (polyester) film and a CPP (unstretched polypropylene) film laminated. Also, various packagings such as bags, cups, trays, etc., using packaging materials in which aluminum is vapor-deposited on PET film or laminated with PE or CPP film coated with vinylidene chloride or ethylene vinyl alcohol copolymer. Made and used. Recently, products using thin films such as silicon oxide and aluminum oxide as barrier films have also been proposed.

かかる従来の包装材料および包装体は、次のような課題を有していた。アルミニウム箔、あるいはアルミニウム蒸着を用いたものは、ガスバリア性には優れているが、不透明であり、包装時の内容物が見えないという欠点があった。またアルミニウムを乾燥食品用包装材料および包装体の構成の一部に含むとプラスチックフィルムの回収再利用(リサイクリング)ができないという問題点もある。   Such conventional packaging materials and packages have the following problems. Aluminum foil or aluminum vapor deposition is excellent in gas barrier properties but is opaque and has a drawback that the contents during packaging cannot be seen. Further, when aluminum is included in the dry food packaging material and a part of the package, there is a problem that the plastic film cannot be collected and reused (recycled).

塩化ビニリデンや、エチレンビニルアルコール共重合体を、乾燥食品包装材料及び包装体の構成の一部に含む物は、水蒸気、酸素などのガスバリア性が不充分であり、内容物の保存期間が短い。又、塩化ビニリデン系については、容易に熱分解し、リサイクリングが行いにくく、焼却時の塩素ガスの発生など、地球環境への影響も懸念されている。また、エチレンビニルアルコール系は乾燥時のガスバリア性は優れているものの、高湿度下においては酸素バリア性の低下が著しく、保存期間が短くなる。また、透明蒸着のガスバリアフィルムは、基材との接着性が高くなく、他の素材とラミネートした際に剥離するなどの問題を生じることが多かった。   A product containing vinylidene chloride or ethylene vinyl alcohol copolymer in a part of the structure of the dry food packaging material and the package has insufficient gas barrier properties such as water vapor and oxygen, and the storage period of the contents is short. In addition, vinylidene chloride is easily pyrolyzed and difficult to recycle, and there are concerns about the impact on the global environment such as generation of chlorine gas during incineration. In addition, although ethylene vinyl alcohol is excellent in gas barrier properties during drying, the oxygen barrier property is significantly lowered under high humidity, and the storage period is shortened. Moreover, the gas barrier film of transparent vapor deposition does not have high adhesiveness to the base material, and often causes problems such as peeling when laminated with other materials.

基材フィルム表面にプラズマ処理を施し、無機蒸着層と基材フィルムの接着性を改善した物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−322201号公報
The thing which plasma-processed to the base film surface and improved the adhesiveness of an inorganic vapor deposition layer and a base film is proposed (for example, refer patent document 1).
JP 2001-322201 A

しかしながら、この方法は無機酸化物が特に弱い水付け時のラミ強力には、改善の効果が定かではない。   However, this method is not sure of the effect of improving the laminar strength at the time of watering when the inorganic oxide is particularly weak.

一方、基材フィルム上に金属層を設け、ラミ強力を向上させることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−200700公報
On the other hand, it has been proposed to provide a metal layer on a base film to improve the laminar strength (for example, see Patent Document 2).
JP 2002-200700 A

しかしながら、この方法は金属蒸着を前提にしている為、透明性が低下し、無機蒸着フィルムの特徴である透明性を著しく低下させる懸念がある。   However, since this method is premised on metal vapor deposition, there is a concern that the transparency is lowered and the transparency characteristic of the inorganic vapor deposition film is remarkably lowered.

また、プラスチックフィルム上に酸化アルミニウム薄膜を設け、高いガスバリア性のフィルムが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特開2001−6442号公報
Moreover, an aluminum oxide thin film is provided on a plastic film, and a highly gas barrier film has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-6442

しかしながら、この方法は酸素に対しては高いバリア性を有するものの、水蒸気に対しては、それほどバリア性は高くなく、内容物によっては、十分な水蒸気バリア性を持たないという欠点がある。   However, although this method has a high barrier property against oxygen, it does not have a high barrier property against water vapor, and there is a drawback that it does not have a sufficient water vapor barrier property depending on the contents.

かかる問題を解決する為に、酸化・窒化アルミニウム、珪素を用いた例も報告されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2002−361778号公報
In order to solve this problem, an example using aluminum oxide / aluminum nitride and silicon has also been reported (for example, see Patent Document 4).
JP 2002-361778 A

しかしながら、この方法は酸素に対する高いバリア性は記載されているものの、水蒸気バリア性に対する記載が無い。   However, although this method describes a high barrier property against oxygen, it does not describe a water vapor barrier property.

本発明は、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れ、他のフィルムとラミネートした際にも、基材フィルムとラミ強度が十分に高い透明バリア性フィルムを経済的に提供せんとするものである。   The present invention is economical to provide a transparent barrier film that is excellent in gas barrier properties, particularly water vapor barrier properties, and has a sufficiently high lamination strength even when laminated with other films.

すなわち本発明のガスバリア性フィルムは、プラスチック基材の少なくとも一方の面にアンカー層と厚み5〜30nmの無機バリア層を設けたフィルムであって、該アンカー層が金属の酸化物からなり、前記無機バリア層が、AlとSiと酸素、窒素からなり、Al原子とSi原子の重量比が15:85〜40:60の範囲であり、窒素の酸素に対するモル比が10〜40%であり、純金属分100gに対する酸素原子と窒素原子の合計モル数が下記の式を満足することを特徴とするものである。

Qc=Ototal×(1−n)+Ntotal×n
=(0.056a+(3.559−0.036a)×2)(1−n)
+(0.037a+3.559−0.036a)*(4/3) ・・・ (1)
=(0.017n−0.016)a−2.375n+7.119

0.9×Qc<Q<1.0×Qc ・・・ (2)

a :金属分100g中のAlの重量(15<a<40)
n :Oに対するNのモル比(0.1<n<0.4)
Q :薄膜の実際の酸・窒化度
Qc :計算より算出した完全酸・窒化度
total:完全酸化物に必要な酸素のトータル量(mol)
total:完全窒化物に必要な窒素のトータル量(mol)
That is, the gas barrier film of the present invention is a film in which an anchor layer and an inorganic barrier layer having a thickness of 5 to 30 nm are provided on at least one surface of a plastic substrate, and the anchor layer is made of a metal oxide, The barrier layer is made of Al, Si, oxygen, and nitrogen, the weight ratio of Al atoms to Si atoms is in the range of 15:85 to 40:60, and the molar ratio of nitrogen to oxygen is 10 to 40%. The total number of moles of oxygen atoms and nitrogen atoms with respect to 100 g of metal content satisfies the following formula.

Qc = Ototal * (1-n) + Ntotal * n
= (0.056a + (3.559-0.036a) * 2) (1-n)
+ (0.037a + 3.559-0.036a) * (4/3) (1)
= (0.017n-0.016) a-2.375n + 7.119

0.9 × Qc <Q <1.0 × Qc (2)

a: Weight of Al in 100 g of metal content (15 <a <40)
n: molar ratio of N to O (0.1 <n <0.4)
Q: Actual acid / nitridation degree Qc of thin film: Complete acid / nitridation degree calculated from calculation O total : Total amount of oxygen necessary for complete oxide (mol)
N total : Total amount of nitrogen required for complete nitride (mol)

この場合において、前記アンカー層を形成する金属が、チタニウム、アルミニウム、珪素のひとつか、あるいは2種類以上により形成され、該アンカー層がスパッタリングを用いて作成されることが好適である。   In this case, it is preferable that the metal forming the anchor layer is formed of one or more of titanium, aluminum, and silicon, and the anchor layer is formed by sputtering.

プラスチックフィルム基材上に、金属酸化物からなるアンカーコート層、金属酸化物からなる、バリア性層を順次積層することで、高いバリア性と、高い接着強力を持った透明バリア性フィルムが得ることが出来る。   By sequentially laminating an anchor coat layer made of metal oxide and a barrier layer made of metal oxide on a plastic film substrate, a transparent barrier film with high barrier properties and high adhesive strength can be obtained. I can do it.

基材であるフィルムは、有機物からなり、無機バリア層と化学的な反応がおきにくく、ラミ強度などの接着性が得ることが困難である。しかし、スパッタ法は、蒸着法に比べ、堆積する粒子のエネルギーが高く、基材上で十分マイグレーションがおき、高い密着性を得ることが出来る。しかし、全ての層をスパッタ法で作成すると、バリア性をもたせる為に必要な膜厚を得るためには、堆積速度が遅い為、フィルムの速度を非常に遅くする必要があるため、生産性に問題が生じる。一方、スパッタで作成した無機層と、蒸着などで作成した第2層の無機層は、化学的な反応も起きやすく、スパッタで作成した層とは、高い密着強力を得ることが出来る。これらの問題を解決する為に、第一層として密着の高いスパッタ層を生産性に影響を与えない範囲で形成し、第二層として蒸着法を用いてバリア性を得るために十分な膜厚を形成する方法を見出した。   A film as a substrate is made of an organic material, hardly reacts chemically with the inorganic barrier layer, and it is difficult to obtain adhesive properties such as a laminate strength. However, the sputtering method has higher energy of particles to be deposited than the vapor deposition method, and migration is sufficiently performed on the substrate, so that high adhesion can be obtained. However, if all layers are made by sputtering, the film deposition speed is slow and the film speed needs to be very slow to obtain the film thickness necessary to provide barrier properties. Problems arise. On the other hand, the inorganic layer formed by sputtering and the second inorganic layer formed by vapor deposition or the like easily undergo chemical reaction, and high adhesion strength can be obtained with the layer formed by sputtering. In order to solve these problems, a sputter layer with high adhesion is formed as a first layer in a range that does not affect the productivity, and a film thickness sufficient to obtain barrier properties using a vapor deposition method as the second layer. The method of forming was found.

さらに、これまでも水蒸気バリア性の改善の為に、珪素窒化物を検討したりしていたが、薄膜層の強い内部応力により、フィルムが強いカールを起こしたり、また強い内部応力により、薄膜自体が破壊されるという問題があった。また、上記問題を解決する為に、珪素窒化物を珪素酸・窒化物にするなどの方法もとられたが、酸化度の増加に伴い目的の水蒸気バリア性が低下し、逆に酸化度が減少すると、着色がきつくなったり、膜のフレキシブル性が低下し、外部からの力により、膜が破壊され、バリア性が低下するなどの問題が生じた。また、そこで、本願発明では、アルミニウムと珪素の複合系酸・窒化物の薄膜を形成することにより、高い水蒸気バリア性と、着色の問題が少なく、また外部応力に対して高い耐久性を持ち、かつ接着性の高いバリア性フィルムを提供することが出来る。   Furthermore, silicon nitride has been studied for the purpose of improving the water vapor barrier property, but the film causes strong curl due to the strong internal stress of the thin film layer, or the thin film itself due to the strong internal stress. There was a problem of being destroyed. In addition, in order to solve the above problems, a method such as converting silicon nitride into silicon oxynitride has been used. However, the target water vapor barrier property decreases with increasing degree of oxidation, and conversely, the degree of oxidation decreases. When it decreases, the coloring becomes harder, the flexibility of the film is lowered, the film is broken by an external force, and the barrier property is lowered. Further, in the present invention, by forming a thin film of a complex acid / nitride of aluminum and silicon, there are few high water vapor barrier properties and coloring problems, and high durability against external stress, In addition, a highly adhesive barrier film can be provided.

本発明で言うプラスチック基材とは、有機高分子を溶融押出しをして、必要に応じ、長手方向、及び、または、幅方向に延伸、冷却、熱固定を施したフィルムであり、有機高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ナイロン6、ナイロン4、ナイロン66、ナイロン12、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイドなどがあげられる。また、これらの(有機重合体)有機高分子は他の有機重合体を少量共重合したり、ブレンドしたりしてもよい。   The plastic substrate referred to in the present invention is a film obtained by melt-extrusion of an organic polymer and stretching, cooling, and heat setting in the longitudinal direction and / or the width direction as necessary. As polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene-2, 6-naphthalate, nylon 6, nylon 4, nylon 66, nylon 12, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, wholly aromatic polyamide, polyamideimide, polyimide , Polyetherimide, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide and the like. These (organic polymers) organic polymers may be copolymerized or blended with a small amount of other organic polymers.

さらに、この有機高分子には、公知の添加剤、例えば、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑材、滑材、着色剤などが添加されてもよく、その透明度は特に限定するものではないが、透明ガスバリア性フィルムとしては使用する場合には、50%以上の透過率を持つ物が好ましい。
本発明のプラスチック基材は、本発明の目的を損なわない限りにおいて、薄膜層を積層するに先行して、該フィルムをコロナ放電処理、グロー放電処理、その他の表面粗面化処理を施してもよく、また、アンカーコート処理、印刷、装飾が施されてもよい。本発明のプラスチック基材は、その厚さとして5〜500μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは、8〜300μmの範囲である。
Furthermore, known additives such as ultraviolet absorbers, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants and the like may be added to the organic polymer, and the transparency thereof is not particularly limited. When used as a transparent gas barrier film, a film having a transmittance of 50% or more is preferable.
The plastic substrate of the present invention may be subjected to corona discharge treatment, glow discharge treatment, or other surface roughening treatment prior to laminating the thin film layer as long as the object of the present invention is not impaired. Moreover, anchor coating treatment, printing, and decoration may be applied. The plastic substrate of the present invention preferably has a thickness in the range of 5 to 500 μm, more preferably in the range of 8 to 300 μm.

本発明におけるアンカー層は、Al、Si、Tiの酸化物からなると考えられ、これらの比率は作成条件により異なる。金属に近い状態、すなわち、酸化度の極端に低い場合は、ラミ強度は得られるが、効果を十分にするためには、膜厚を厚くする必要があり、フィルムに着色が起こるため好ましくない。酸化度は、なるべく高い方が良く、完全酸化に必要な酸素量の80%以上酸化していることが好ましく、更に好ましくは90%以上の酸化度が望ましい。また、アンカー層の膜厚は、薄いと改善の効果が期待できず、逆に厚すぎるとラミ強度に対する効果は大きくなるが、可尭性の点から、1〜8nmが好ましく、更に好ましくは2〜5nmである。   The anchor layer in the present invention is considered to be composed of oxides of Al, Si, and Ti, and these ratios vary depending on the production conditions. In a state close to a metal, that is, when the degree of oxidation is extremely low, a laminar strength can be obtained. However, in order to obtain a sufficient effect, it is necessary to increase the film thickness, and the film is colored, which is not preferable. The degree of oxidation is preferably as high as possible, preferably 80% or more of the amount of oxygen necessary for complete oxidation, more preferably 90% or more. On the other hand, if the thickness of the anchor layer is thin, the effect of improvement cannot be expected. Conversely, if the thickness is too large, the effect on the laminar strength increases. However, from the viewpoint of flexibility, 1 to 8 nm is preferable, and 2 is more preferable. ~ 5 nm.

かかるアンカー層の作成には、スパッタ法が用いられる。スパッタ法の中でも、特にバリア層の形成と連続で行うことを考慮すると、DCマグネトロンスパッタ法が好ましい。更に好ましくは、ターゲットに金属を用い、酸素を導入しながらスパッタを行う反応性スパッタが好ましい。また、放電状態を安定させる為に、圧力は1.3×10-2Paから1.3Paの間が望ましい。圧力を一定に保つ為に、酸素以外にArなどの不活性ガスを導入することが好ましい。 A sputtering method is used to create such an anchor layer. Among the sputtering methods, the DC magnetron sputtering method is preferable in consideration of the continuous formation with the barrier layer. More preferably, reactive sputtering using a metal as a target and performing sputtering while introducing oxygen is preferable. In order to stabilize the discharge state, the pressure is preferably between 1.3 × 10 −2 Pa and 1.3 Pa. In order to keep the pressure constant, it is preferable to introduce an inert gas such as Ar in addition to oxygen.

本発明におけるバリア性層は、Al、Si、O、Nを元素として含み、これらの比率は作成条件により異なる。この成分中に、特性が損なわれない範囲で微量(全成分に対して高々3%まで)の他成分を含んでもよい。該薄膜の厚さとしては、特にこれを限定するものではないが、ガスバリア性及び可尭性の点からは、5〜50nmが好ましく、更に好ましくは7〜30nmである。
窒素の含有量は酸素と窒素の合計の10〜40%の範囲が好ましく、更に好ましくは、20〜35%の範囲である。窒素の含有量が10%よりも低いと十分な水蒸気バリアが得られず、窒素が40%よりも多くなると着色がきつくなったり、ゲルボなどの外力に対し弱くなる。
The barrier layer in the present invention contains Al, Si, O, and N as elements, and the ratio thereof varies depending on the production conditions. This component may contain a trace amount (up to 3% with respect to all components) of other components within a range where the characteristics are not impaired. The thickness of the thin film is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 nm, more preferably 7 to 30 nm from the viewpoint of gas barrier properties and flexibility.
The nitrogen content is preferably in the range of 10 to 40% of the total of oxygen and nitrogen, and more preferably in the range of 20 to 35%. When the nitrogen content is lower than 10%, a sufficient water vapor barrier cannot be obtained, and when the nitrogen content exceeds 40%, coloring becomes intense or weak against external forces such as gelbo.

純金属分100gに対する酸素、窒素の合計モル量(ONtotal)下記のように計算される。
1)純金属分 100g中の金属アルミニウムの重量をagとすると
Al、Siのそれぞれのモル量は
Almol=a/26.98
Simol=(100−a)/28.09
で表される。
2)Al23に必要な酸素量は、(a/26.98)×1.5
SiO2に必要な酸素量は、((100−a)/28.09)×2
となる。
したがって、完全酸化物に必要な酸素のトータル量は、
total=(a/26.98)×1.5+((100−a)/28.09)×2
3)Alの窒化物はAlN、Siの窒化物は、Si34で表されるため
AlNに必要な窒素量は、a/26.98
Si34に必要な窒素量は、((100−a)/28.09)×(4/3)
したがって、完全窒化物に必要な窒素のトータル量は、
total=a/26.98+(100−a)/28.09)×(4/3)
4)ここで、酸素に対する窒素のモル量をnとすると
純金属分100gに対する酸素、窒素の合計モル量は
ONtotal=Qc
=Ototal×(1−n)+Ntotal×n
=(0.056a+(3.559−0.036a)×2)(1−n)
+(0.037a+3.559−0.036a)×(4/3)
=(0.017n−0.016)a−2.375n+7.119
The total molar amount (ON total ) of oxygen and nitrogen with respect to 100 g of pure metal content is calculated as follows.
1) Pure metal content When the weight of metallic aluminum in 100 g is ag, the molar amounts of Al and Si are Al mol = a / 26.98.
Si mol = (100−a) /28.09
It is represented by
2) The amount of oxygen required for Al 2 O 3 is (a / 26.98) × 1.5
The amount of oxygen required for SiO 2 is ((100−a) /28.09) × 2
It becomes.
Therefore, the total amount of oxygen required for the complete oxide is
O total = (a / 26.98) × 1.5 + ((100−a) /28.09) × 2
3) Since the nitride of Al is represented by AlN and the nitride of Si is represented by Si 3 N 4 , the amount of nitrogen necessary for AlN is a / 26.98
The amount of nitrogen required for Si 3 N 4 is ((100−a) /28.09) × (4/3)
Therefore, the total amount of nitrogen required for complete nitride is
N total = a / 26.98 + (100−a) /28.09) × (4/3)
4) Here, when the molar amount of nitrogen with respect to oxygen is n, the total molar amount of oxygen and nitrogen with respect to 100 g of pure metal is ON total = Qc
= O total × (1-n) + N total × n
= (0.056a + (3.559-0.036a) * 2) (1-n)
+ (0.037a + 3.559-0.036a) × (4/3)
= (0.017n-0.016) a-2.375n + 7.119

本発明のバリア性層は、金属アルミニウムあるいは、金属珪素を原料として用い、酸素、窒素を前述の割合になるように導入して無機薄膜を作製する。この場合において、無機薄膜中のアルミニウムと珪素の比が15:85〜40:60であることが好適である。アルミニウムの比が低くなると、十分なバリア性が得られず、逆にアルミニウムの比率が高くなると、初期のバリア性は高いものが得られるが、ゲルボなどの外部応力により破壊されやすい膜となる。   The barrier layer of the present invention uses a metal aluminum or metal silicon as a raw material, and introduces oxygen and nitrogen in the aforementioned proportions to produce an inorganic thin film. In this case, the ratio of aluminum to silicon in the inorganic thin film is preferably 15:85 to 40:60. When the aluminum ratio is low, sufficient barrier properties cannot be obtained. Conversely, when the aluminum ratio is high, high initial barrier properties can be obtained, but the film is easily broken by external stress such as gelbo.

かかる、酸・窒化物薄膜の作成には、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティングなどのPVD法(物理蒸着法)が、適宜用いられる。例えば、真空蒸着法においては、蒸発材料源としてAl23、Al、SiO、SiO2、SiOなどの混合物などを用いることが材料の取扱や、安全性の点で好ましい。
また、各粒子の大きさは、蒸着時の圧力が変化しないように適当な大きさにする必要がある。粒子径が大きすぎると熱を加えられてから、蒸発までに時間がかかり、圧力の変動が大きくなり、小さすぎると突沸を起こし、スプラッシュの原因となる。
また、加熱方式としては、抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱などを用いることができる。また、反応性ガスとして、酸素、窒素、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を用いてもよい。
エミッション電流は、0.3A〜1.0Aの間が好ましく、更に好ましくは、0.5〜0.8Aの間である。エミッション電流が0.3Aよりも小さいと十分な蒸発速度が得られず、生産性が低くなる。また、エミッション電流が大きくなりすぎると蒸発量が多くなりすぎ、圧力の上昇やアルミナの分解が大きくなり、圧力の制御が難しくなる。
For the production of such an acid / nitride thin film, a PVD method (physical vapor deposition method) such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method is appropriately used. For example, in the vacuum deposition method, it is preferable to use a mixture of Al 2 O 3 , Al, SiO, SiO 2 , SiO, or the like as an evaporation material source from the viewpoint of material handling and safety.
Further, the size of each particle needs to be an appropriate size so that the pressure during vapor deposition does not change. If the particle size is too large, it takes time to evaporate after heat is applied, and the pressure fluctuation increases. If the particle size is too small, bumping occurs, causing splash.
As a heating method, resistance heating, high frequency induction heating, electron beam heating, laser heating, or the like can be used. Further, as the reactive gas, oxygen, nitrogen, water vapor or the like may be introduced, or reactive vapor deposition using means such as ozone addition or ion assist may be used.
The emission current is preferably between 0.3 A and 1.0 A, more preferably between 0.5 and 0.8 A. When the emission current is less than 0.3 A, a sufficient evaporation rate cannot be obtained, and productivity is lowered. Further, if the emission current becomes too large, the amount of evaporation becomes too large, the pressure rises and the decomposition of alumina becomes large, and it becomes difficult to control the pressure.

本発明でいう酸素・窒素濃度とは、X線光電子分光法(以下ESCA)あるいはオージェ電子顕微鏡などを用いて、測定した薄膜中に含まれる酸素・窒素濃度である。上記の方法では、同時にアルミニウム、ケイ素、チタニウムの量も測定でき5者の比率が測定できる。また、アルゴンなどを用いて、薄膜をエッチングすることにより、薄膜の厚さ方向での組成の変動を測定することができる。   The oxygen / nitrogen concentrations in the present invention are oxygen / nitrogen concentrations contained in a thin film measured by using an X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as ESCA) or an Auger electron microscope. In the above method, the amount of aluminum, silicon and titanium can be measured at the same time, and the ratio of the five can be measured. In addition, by etching the thin film using argon or the like, variation in composition in the thickness direction of the thin film can be measured.

次に実施例を挙げて本発明を説明する。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated.

次に酸素透過率、水蒸気透過率の測定方法、耐屈曲疲労性、ラミ強度のテスト方法をしめす。
1)酸素透過率(OTR)の測定方法
作成したガスバリアフィルムの酸素透過率を酸素透過率測定装置(モダンコントロールズ社製 OX−TRAN100)を用いて測定した。
2)水蒸気透過率(WVTR)の測定方法
作成した試料を40℃、100%R.H.の条件で米国、モコン(MOCON)社製の測定機(PARMATRAN−W)を用いて測定した。
3)耐屈曲疲労性(以下ゲルボ特性)のテスト方法
耐屈曲疲労性は、いわゆるゲルボフレックステスター(理学工業(株)社製)を用いて評価した。条件としては(MIL−B131H)で、11.2inch×8inchの試料片を直径3(1/2)inchの円筒状とし、両端を保持し、初期把持間隔7inchとし、ストローク3(1/2)inchで、400度のひねりを加えるものでこの動作の繰り返し往復運動を40回/minの速さで、20℃、相対湿度65%の条件下で行った。
4)ラミ強度の測定方法
東洋モートン社製TM590/CAT56を15:2.4の重量比で混合し、バーコータでドライコート量3gになうように塗布し、東洋紡社製ポリエチレンフィルム(L6102、40μm)をラミネートした。これを幅15mm、長さ100mmに切り出し、ポリエチレンフィルムと、ベースのPETフィルムの剥離強度を測定した。
Next, methods for measuring oxygen transmission rate and water vapor transmission rate, bending fatigue resistance, and laminar strength testing methods are shown.
1) Measuring method of oxygen permeability (OTR) The oxygen permeability of the prepared gas barrier film was measured using an oxygen permeability measuring device (OX-TRAN100 manufactured by Modern Controls).
2) Measuring method of water vapor transmission rate (WVTR) The prepared sample was measured at 40 ° C., 100% R.D. H. The measurement was performed using a measuring device (PARMATRAN-W) manufactured by MOCON, USA.
3) Test method for bending fatigue resistance (hereinafter referred to as gelbo characteristics) The bending fatigue resistance was evaluated using a so-called gelboflex tester (manufactured by Rigaku Corporation). The conditions are (MIL-B131H), a 11.2 inch × 8 inch sample piece is cylindrical with a diameter of 3 (1/2) inch, both ends are held, an initial gripping interval is 7 inches, and a stroke 3 (1/2) The reciprocating motion of this operation was performed at a speed of 40 times / min under the conditions of 20 ° C. and 65% relative humidity.
4) Measuring method of Lami strength TM590 / CAT56 manufactured by Toyo Morton Co., Ltd. was mixed at a weight ratio of 15: 2.4, applied with a bar coater to a dry coating amount of 3 g, and a polyethylene film manufactured by Toyobo Co., Ltd. (L6102, 40 μm). ) Was laminated. This was cut into a width of 15 mm and a length of 100 mm, and the peel strength between the polyethylene film and the base PET film was measured.

(実施例1)
図1に示すような連続式蒸着装置において、冷却ロール1に向けて、マグネトロンスパッタのターゲット2を配置した。ターゲットには、純度99.5%のチタン板を用いた。ターゲット周辺には、ガスの流出を防止する為の仕切り版を設け、ターゲット付近の圧力が、蒸着室に影響を与えないようにした。12μm厚のPETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上にスパッタを行った。スパッタ時の圧力は、O2を、15SCCM導入し、5.3×10-1Paにした。酸素を導入し反応性スパッタを行った。出来上がった薄膜は、酸化チタンであった。投入電力は4.7W/cm2で行った。フィルムの走行速度は、130m/minで行い、膜厚は3nmであった。フィルム上にTiO2の薄膜を設けた後、連続で無機蒸着膜を加工した。
(Example 1)
In a continuous vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1, a magnetron sputtering target 2 is arranged toward a cooling roll 1. A titanium plate having a purity of 99.5% was used as the target. A partition plate for preventing the outflow of gas was provided around the target so that the pressure in the vicinity of the target did not affect the deposition chamber. Sputtering was performed on a 12 μm thick PET film (Toyobo Co., Ltd .: E5100). The sputtering pressure was set to 5.3 × 10 −1 Pa by introducing 15 SCCM of O 2 . Reactive sputtering was performed by introducing oxygen. The completed thin film was titanium oxide. The input power was 4.7 W / cm 2 . The running speed of the film was 130 m / min, and the film thickness was 3 nm. After providing a thin film of TiO 2 on the film, an inorganic vapor deposition film was continuously processed.

無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3mm〜5mm程度の粒子状のアルミニウム(純度99.5%)と3mm〜5mm程度のSiO2を用いて、電子ビーム蒸着法で、PETフィルム上にアルミニウム・珪素の酸・窒化物のガスバリア層の形成を行った。アルミニウムとSiO2の混合比はの混合比は、重量比25:75とした。電子ビームの出力は、0.5Aで、フィルムの送り速度は100m/minで15nm厚の膜を作った。真空層内には、巻き出し部、コーティング部、巻取り部が入っており、連続でフィルムに蒸着が可能である。蒸着時の圧力を窒素ガスと酸素ガスを導入し3.3×10-2Paになるように調整した。この時の酸素分圧は、1.3×10-3Paで、窒素の分圧は2.5×10-2Paであった。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。 The inorganic vapor deposition film is prepared by electron beam vapor deposition using aluminum particles having a particle size of about 3 mm to 5 mm (purity 99.5%) and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a vapor deposition source. -Gas barrier layer of silicon acid / nitride was formed. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was set to a weight ratio of 25:75. The output of the electron beam was 0.5 A, the film feed rate was 100 m / min, and a 15 nm thick film was formed. The vacuum layer contains an unwinding part, a coating part, and a winding part, and can be continuously deposited on the film. The pressure at the time of vapor deposition was adjusted to 3.3 × 10 −2 Pa by introducing nitrogen gas and oxygen gas. The oxygen partial pressure at this time was 1.3 × 10 −3 Pa, and the nitrogen partial pressure was 2.5 × 10 −2 Pa. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(実施例2)
ターゲットをアルミニウムと珪素の混合物(重量比40:60)とし、投入電力を5.2W/cm2とし、O2を20SCCM導入しながら反応性スパッタを行いアルミニウムと珪素の混合酸化物の薄膜を作成した。薄膜は、3nmであった。蒸着膜は、実施例1と同じ条件でフィルムを作成した。
(Example 2)
The target is a mixture of aluminum and silicon (weight ratio 40:60), the input power is 5.2 W / cm 2, and reactive sputtering is performed while introducing 20 SCCM of O 2 to form a mixed oxide thin film of aluminum and silicon. did. The thin film was 3 nm. The vapor deposition film produced the film on the same conditions as Example 1. FIG.

(実施例3)
ターゲットをアルミニウムにし、投入電力を3.3W/cm2とし、酸素を15SCCM導入しながら反応性スパッタを行い、酸化アルミニウムの薄膜を作成した。膜厚は、3nmであった。蒸着膜は、実施例1と同じ条件でフィルムを作成した。
(Example 3)
The target was aluminum, the input power was 3.3 W / cm 2, and reactive sputtering was performed while introducing 15 SCCM of oxygen to form an aluminum oxide thin film. The film thickness was 3 nm. The vapor deposition film produced the film on the same conditions as Example 1. FIG.

(実施例4)
ターゲットには、純度99.5%のチタン板を用いた。ターゲット周辺には、ガスの流出を防止する為の仕切り版を設け、ターゲット付近の圧力が、蒸着室に影響を与えないようにした。12μm厚のPETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上にスパッタを行った。スパッタ時の圧力は、O2を、15SCCM導入し、5.3×10-1Paにした。酸素を導入し反応性スパッタを行った。出来上がった薄膜は、酸化チタンであった。投入電力は4.7W/cm2で行った。フィルムの走行速度は、130m/minで行い、膜厚は3nmであった。フィルム上にTiO2の薄膜を設けた後、連続で無機蒸着膜を加工した。
Example 4
A titanium plate having a purity of 99.5% was used as the target. A partition plate for preventing the outflow of gas was provided around the target so that the pressure in the vicinity of the target did not affect the deposition chamber. Sputtering was performed on a 12 μm thick PET film (Toyobo Co., Ltd .: E5100). The sputtering pressure was set to 5.3 × 10 −1 Pa by introducing 15 SCCM of O 2 . Reactive sputtering was performed by introducing oxygen. The completed thin film was titanium oxide. The input power was 4.7 W / cm 2 . The running speed of the film was 130 m / min, and the film thickness was 3 nm. After providing a thin film of TiO 2 on the film, an inorganic vapor deposition film was continuously processed.

無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3mm〜5mm程度の粒子状のアルミニウム(純度99.5%)と3mm〜5mm程度のSiO2を用いて、電子ビーム蒸着法で、PETフィルム上にアルミニウム・珪素の酸化・窒化のガスバリア層の形成を行った。アルミニウムとSiO2の混合比はの混合比は、重量比40:60とした。電子ビームの出力は、0.5Aで、フィルムの送り速度は100m/minで150nm厚の膜を作った。真空層内には、巻き出し部、コーティング部、巻取り部が入っており、連続でフィルムに蒸着が可能である。蒸着時の圧力を窒素ガスと酸素ガスを導入し3.3×10-2Paになるように調整した。この時の酸素分圧は、2.6×10-3Paで、窒素の分圧は2.3×10-2Paであった。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。 The inorganic vapor deposition film is prepared by electron beam vapor deposition using aluminum particles having a particle size of about 3 mm to 5 mm (purity 99.5%) and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a vapor deposition source. -A gas barrier layer of silicon oxidation / nitridation was formed. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was 40:60 by weight. The output of the electron beam was 0.5 A, the film feed rate was 100 m / min, and a film having a thickness of 150 nm was formed. The vacuum layer contains an unwinding part, a coating part, and a winding part, and can be continuously deposited on the film. The pressure at the time of vapor deposition was adjusted to 3.3 × 10 −2 Pa by introducing nitrogen gas and oxygen gas. At this time, the oxygen partial pressure was 2.6 × 10 −3 Pa, and the nitrogen partial pressure was 2.3 × 10 −2 Pa. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(比較例1)
アンカーコートを作成せず、PET上に直接蒸着膜を作成した。蒸着膜は、実施例1と同じ条件で作成した。
(Comparative Example 1)
Without forming an anchor coat, a deposited film was directly formed on PET. The deposited film was created under the same conditions as in Example 1.

(比較例2)
実施例1と同じ条件で、アンカー層を作成した。無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3mm〜5mm程度の粒子状のアルミニウム(純度99.5%)と3mm〜5mm程度のSiO2を用いて、電子ビーム蒸着法で、PETフィルム上にアルミニウム・珪素の酸化・窒化のガスバリア層の形成を行った。アルミニウムとSiO2の混合比はの混合比は、重量比10:90とした。電子ビームの出力は、0.45Aで、フィルムの送り速度は100m/minで15nm厚の膜を作った。真空層内には、巻き出し部、コーティング部、巻取り部が入っており、連続でフィルムに蒸着が可能である。蒸着時の圧力を窒素ガスと酸素ガスを導入し3.3×10-2Paになるように調整した。この時の酸素分圧は、1.3×10-2Paで、窒素の分圧は2.5×10-2Paであった。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。
(Comparative Example 2)
An anchor layer was created under the same conditions as in Example 1. The inorganic vapor deposition film is prepared by electron beam vapor deposition using aluminum particles having a particle size of about 3 mm to 5 mm (purity 99.5%) and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a vapor deposition source. -A gas barrier layer of silicon oxidation / nitridation was formed. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was 10:90 by weight. The output of the electron beam was 0.45 A, the film feed rate was 100 m / min, and a 15 nm thick film was formed. The vacuum layer contains an unwinding part, a coating part, and a winding part, and can be continuously deposited on the film. The pressure at the time of vapor deposition was adjusted to 3.3 × 10 −2 Pa by introducing nitrogen gas and oxygen gas. The oxygen partial pressure at this time was 1.3 × 10 −2 Pa, and the nitrogen partial pressure was 2.5 × 10 −2 Pa. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(比較例3)
実施例1と同じ条件でアンカー層を作成した。無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3mm〜5mm程度の粒子状のアルミニウム(純度99.5%)と3mm〜5mm程度のSiO2を用いて、電子ビーム蒸着法で、PETフィルム上にアルミニウム・珪素の酸化・窒化のガスバリア層の形成を行った。アルミニウムとSiO2の混合比はの混合比は、重量比90:10とした。電子ビームの出力は、0.55Aで、フィルムの送り速度は100m/minで15nm厚の膜を作った。真空層内には、巻き出し部、コーティング部、巻取り部が入っており、連続でフィルムに蒸着が可能である。蒸着時の圧力を窒素ガスを導入し3.3×10-2Paになるように調整した。この時の酸素分圧は、1.1×10-2Paで、窒素の分圧は1.3×10-2Paであった。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。
(Comparative Example 3)
An anchor layer was created under the same conditions as in Example 1. The inorganic vapor deposition film is prepared by electron beam vapor deposition using aluminum particles having a particle size of about 3 mm to 5 mm (purity 99.5%) and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a vapor deposition source. -A gas barrier layer of silicon oxidation / nitridation was formed. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was 90:10 by weight. The output of the electron beam was 0.55 A, the film feed rate was 100 m / min, and a 15 nm thick film was formed. The vacuum layer contains an unwinding part, a coating part, and a winding part, and can be continuously deposited on the film. The pressure during deposition was adjusted to 3.3 × 10 −2 Pa by introducing nitrogen gas. The oxygen partial pressure at this time was 1.1 × 10 −2 Pa, and the nitrogen partial pressure was 1.3 × 10 −2 Pa. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(比較例4)
図1に示すような連続式蒸着装置において、冷却ロール1に向けて、マグネトロンスパッタのターゲット2を配置した。ターゲットには、純度99.5%のチタン板を用いた。ターゲット周辺には、ガスの流出を防止する為の仕切り版を設け、ターゲット付近の圧力が、蒸着室に影響を与えないようにした。12μm厚PETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上に、スパッタを行った。スパッタ時の圧力は、Arを、10SCCM導入し、5.3×10-1Paにした。の投入電力は4.7W/cm2で行った。フィルム上にTiの薄膜を設けた後、連続で無機蒸着膜を加工した。蒸着膜は、実施例1と同じ条件で作成した。
(Comparative Example 4)
In a continuous vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1, a magnetron sputtering target 2 is arranged toward a cooling roll 1. A titanium plate having a purity of 99.5% was used as the target. A partition plate for preventing the outflow of gas was provided around the target so that the pressure in the vicinity of the target did not affect the deposition chamber. Sputtering was performed on a 12 μm thick PET film (Toyobo Co., Ltd .: E5100). The sputtering pressure was set to 5.3 × 10 −1 Pa by introducing 10 SCCM of Ar. The input power was 4.7 W / cm 2 . After providing a Ti thin film on the film, an inorganic vapor deposition film was continuously processed. The deposited film was created under the same conditions as in Example 1.

(比較例5)
図1に示すような連続式蒸着装置において、冷却ロール1に向けて、マグネトロンスパッタのターゲット2を配置した。ターゲットには、純度99.5%のチタン板を用いた。ターゲット周辺には、ガスの流出を防止する為の仕切り版を設け、ターゲット付近の圧力が、蒸着室に影響を与えないようにした。12μm厚PETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上に、スパッタを行った。スパッタ時の圧力は、O2を、10SCCM導入し、5.3×10-1Paにした。の投入電力は5.5W/cm2で行った。フィルムの送り速度を75m/minとし、9nmの薄膜を作成した。フィルム上にTiの薄膜を設けた後、連続で無機蒸着膜を加工した。
(Comparative Example 5)
In a continuous vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1, a magnetron sputtering target 2 is arranged toward a cooling roll 1. A titanium plate having a purity of 99.5% was used as the target. A partition plate for preventing the outflow of gas was provided around the target so that the pressure in the vicinity of the target did not affect the deposition chamber. Sputtering was performed on a 12 μm thick PET film (Toyobo Co., Ltd .: E5100). The sputtering pressure was 5.3 × 10 −1 Pa by introducing O 2 with 10 SCCM. The input power was 5.5 W / cm 2 . A 9 nm thin film was prepared at a film feed rate of 75 m / min. After providing a Ti thin film on the film, an inorganic vapor deposition film was continuously processed.

無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3mm〜5mm程度の粒子状のアルミニウム(純度99.5%)と3mm〜5mm程度のSiO2を用いて、電子ビーム蒸着法で、PETフィルム上にアルミニウム・珪素の酸化・窒化のガスバリア層の形成を行った。アルミニウムとSiO2の混合比は、重量比25:75とした。電子ビームの出力は、0.375Aで、フィルムの送り速度は75m/minで15nm厚の膜を作った。真空層内には、巻き出し部、コーティング部、巻取り部が入っており、連続でフィルムに蒸着が可能である。蒸着時の圧力を窒素ガスと酸素ガスを導入し3.3×10-2Paになるように調整した。この時の酸素分圧は、1.3×10-2Paで、窒素の分圧は2.5×10-2Paであった。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。 The inorganic vapor deposition film is prepared by electron beam vapor deposition using aluminum particles having a particle size of about 3 mm to 5 mm (purity 99.5%) and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a vapor deposition source. -A gas barrier layer of silicon oxidation / nitridation was formed. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was 25:75 by weight. The output of the electron beam was 0.375 A, the film feed rate was 75 m / min, and a 15 nm thick film was formed. The vacuum layer contains an unwinding part, a coating part, and a winding part, and can be continuously deposited on the film. The pressure at the time of vapor deposition was adjusted to 3.3 × 10 −2 Pa by introducing nitrogen gas and oxygen gas. The oxygen partial pressure at this time was 1.3 × 10 −2 Pa, and the nitrogen partial pressure was 2.5 × 10 −2 Pa. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(比較例6)
図1に示すような連続式蒸着装置において、冷却ロール1に向けて、マグネトロンスパッタのターゲット2を配置した。ターゲットには、純度99.5%のチタン板を用いた。ターゲット周辺には、ガスの流出を防止する為の仕切り版を設け、ターゲット付近の圧力が、蒸着室に影響を与えないようにした。12μm厚PETフィルム(東洋紡績(株):E5100)上に、スパッタを行った。スパッタ時の圧力は、O2を、10SCCM導入し、5.3×10-1Paにした。の投入電力は5.5W/cm2で行った。フィルムの送り速度を75m/minとし、9nmの薄膜を作成した。フィルム上にTiの薄膜を設けた後、連続で無機蒸着膜を加工した。
(Comparative Example 6)
In a continuous vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1, a magnetron sputtering target 2 is arranged toward a cooling roll 1. A titanium plate having a purity of 99.5% was used as the target. A partition plate for preventing the outflow of gas was provided around the target so that the pressure in the vicinity of the target did not affect the deposition chamber. Sputtering was performed on a 12 μm thick PET film (Toyobo Co., Ltd .: E5100). The sputtering pressure was 5.3 × 10 −1 Pa by introducing O 2 with 10 SCCM. The input power was 5.5 W / cm 2 . A 9 nm thin film was prepared at a film feed rate of 75 m / min. After providing a Ti thin film on the film, an inorganic vapor deposition film was continuously processed.

無機蒸着膜の作成は、蒸着源として、3〜5mm程度の粒子状のSiO2(純度99.9%)とAl23(純度99.9%)を用いて、電子ビーム蒸着法で、アンカーコートを施したPETフィルム上に酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の混合ガスバリア層の形成を行った。蒸発材料は、混合せずに、2つに区切って入れた。加熱源として、電子銃(以下EB銃)を用い、2種類の原料をそれぞれ時分割で加熱した。その時、EB銃のエミッション電流を1.2Aとし、SiO2とAl23の加熱比を1:2とした。フィルムの送り速度は、130m/minとし、20nm厚の膜を作った。また、蒸着時のフィルムを冷却する為のロールの温度を−10℃に調整した。薄膜の酸素濃度を測定するために、得られたガスバリアフィルムの一部を切り取りESCAを用いて酸素濃度とAl,Si,Oの比率を測定した。AlとSiの重量比は、40:60であった。 The inorganic vapor-deposited film is produced by electron beam vapor deposition using, as a vapor deposition source, particulate SiO 2 (purity 99.9%) and Al 2 O 3 (purity 99.9%) of about 3 to 5 mm. A mixed gas barrier layer of aluminum oxide and silicon dioxide was formed on the PET film subjected to anchor coating. The evaporation material was divided into two parts without mixing. An electron gun (hereinafter referred to as an EB gun) was used as a heating source, and two types of raw materials were heated in a time division manner. At that time, the emission current of the EB gun was set to 1.2 A, and the heating ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 was set to 1: 2. The film feed rate was 130 m / min, and a 20 nm thick film was produced. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC. In order to measure the oxygen concentration of the thin film, a portion of the obtained gas barrier film was cut out and the ratio of oxygen concentration and Al, Si, O was measured using ESCA. The weight ratio of Al to Si was 40:60.

[ラミネートフィルムの作成]
得られた実施例1〜4、比較例1〜6フィルムの蒸着面にポリウレタン系接着剤(東洋モートン株式会社製,主剤/硬化剤 TM−590/CAT56)を約3μm塗布し、80℃で熱処理した後、低密度ポリエチレンフィルム(東洋紡績製 L6102 厚み40μm)を80℃に加熱した金属ロール上で490kPaのニップ圧力でドライラミネートし、ラミネートフィルムを得た。得られたラミネートフィルムについて、ゲルボ前後の酸素透過量、水蒸気透過量を作成した。
[Create laminate film]
A polyurethane-based adhesive (manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., main agent / curing agent TM-590 / CAT56) was applied to the deposited surfaces of the obtained Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 by heat treatment at 80 ° C. After that, a low density polyethylene film (L6102 thickness 40 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was dry laminated on a metal roll heated to 80 ° C. at a nip pressure of 490 kPa to obtain a laminate film. About the obtained laminate film, the oxygen permeation amount and the water vapor permeation amount before and after the gelbo were prepared.

実施例1〜4、比較例1〜6の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6.

Figure 2005131860
Figure 2005131860

本発明は、ガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れ、水分を嫌う食品や、高度な水蒸気バリア性の求められる医薬品、電子材料の包材や、有機EL、太陽電池などの電子材料の保護層に関する。   The present invention relates to a protective layer for electronic materials such as foods that are excellent in gas barrier properties, particularly water vapor barrier properties, dislike moisture, pharmaceuticals that require high water vapor barrier properties, packaging materials for electronic materials, and organic EL and solar cells. .

連続式蒸着装置の概要図である。It is a schematic diagram of a continuous vapor deposition apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1:冷却ロール
2:マグネトロンスパッタ装置
3:蒸着用坩堝
4:電子銃
5:巻き出しロール
6:巻き取りロール
1: Cooling roll 2: Magnetron sputtering device 3: Deposition crucible 4: Electron gun 5: Unwinding roll 6: Winding roll

Claims (2)

プラスチック基材の少なくとも一方の面にアンカー層と厚み5〜30nmの無機バリア層を設けたフィルムであって、該アンカー層が金属の酸化物からなり、前記無機バリア層が、AlとSiと酸素、窒素からなり、Al原子とSi原子の重量比が15:85〜40:60の範囲であり、窒素の酸素に対するモル比が10〜40%であり、純金属分100gに対する酸素原子と窒素原子の合計モル数が下記の式を満足することを特徴とするガスバリア性フィルム。

Qc=Ototal×(1−n)+Ntotal×n
=(0.056a+(3.559−0.036a)×2)(1−n)
+(0.037a+3.559−0.036a)*(4/3) ・・・ (1)
=(0.017n−0.016)a−2.375n+7.119

0.9×Qc<Q<1.0×Qc ・・・ (2)

a :金属分100g中のAlの重量(15<a<40)
n :Oに対するNのモル比(0.1<n<0.4)
Q :薄膜の実際の酸・窒化度
Qc :計算より算出した完全酸・窒化度
total:完全酸化物に必要な酸素のトータル量(mol)
total:完全窒化物に必要な窒素のトータル量(mol)
A film in which an anchor layer and an inorganic barrier layer having a thickness of 5 to 30 nm are provided on at least one surface of a plastic substrate, wherein the anchor layer is made of a metal oxide, and the inorganic barrier layer includes Al, Si, and oxygen Made of nitrogen, the weight ratio of Al atom to Si atom is in the range of 15:85 to 40:60, the molar ratio of nitrogen to oxygen is 10 to 40%, and the oxygen atom and nitrogen atom with respect to 100 g of pure metal content The total number of moles of the gas barrier film satisfies the following formula.

Qc = Ototal * (1-n) + Ntotal * n
= (0.056a + (3.559-0.036a) * 2) (1-n)
+ (0.037a + 3.559-0.036a) * (4/3) (1)
= (0.017n-0.016) a-2.375n + 7.119

0.9 × Qc <Q <1.0 × Qc (2)

a: Weight of Al in 100 g of metal content (15 <a <40)
n: molar ratio of N to O (0.1 <n <0.4)
Q: Actual acid / nitridation degree Qc of thin film: Complete acid / nitridation degree calculated from calculation O total : Total amount of oxygen necessary for complete oxide (mol)
N total : Total amount of nitrogen required for complete nitride (mol)
請求項1記載のガスバリア性フィルムであって、前記アンカー層を形成する金属が、チタニウム、アルミニウム、珪素のひとつか、あるいは2種類以上により形成され、該アンカー層がスパッタリングを用いて作成されることを特徴とするガスバリア性フィルム。   2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the metal forming the anchor layer is formed of one or more of titanium, aluminum and silicon, and the anchor layer is formed by sputtering. Gas barrier film characterized by
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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