JP2005138537A - Gas-barrier laminated film - Google Patents

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JP2005138537A
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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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Toyobo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas-barrier film which is excellent in initial gas-barrier properties, especially in water vapor-barrier property, high in flexural resistance, and low in deterioration in barrier properties during printing. <P>SOLUTION: In the film, an inorganic barrier layer 50-300 Å in thickness is formed on at least one side of a plastic substrate, and a resin layer is laminated between the plastic substrate and the inorganic barrier layer. The inorganic barrier layer is made from Al, Si, oxygen, and nitrogen. The weight ratio of Al atoms to Si atoms is 15:85-40:60. The molar ratio of nitrogen to oxygen is 10-40%. The total number of moles of oxygen atoms and nitrogen atoms based on 100 g of a pure metal component meets a specified formula. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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. .

ガスバリア性の優れた包装材料および包装体としては、PETフィルム上にアルミ蒸着したものや、アルミニウム箔をラミネートしたもの、或いは、酸化アルミニウムや、酸化珪素などを用いた透明ガスバリアフィルムなどが使われていた。   As packaging materials and packages having excellent gas barrier properties, those obtained by depositing aluminum on a PET film, those obtained by laminating aluminum foil, or transparent gas barrier films using aluminum oxide or silicon oxide are used. It was.

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. In addition, when aluminum is included in the packaging material and part of the packaging body, there is a problem that the plastic film cannot be collected and reused (recycled).

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1参照。)
特開2001−6442号公報
An aluminum oxide thin film is provided on a plastic film, and a high gas barrier film has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
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については、特に言及がない。   However, although this method has a high barrier property against oxygen, the barrier property is not so high with respect to water vapor, and there is no particular mention about 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2参照。)
特開2002−361778号公報
In order to solve such a problem, an example using aluminum oxide / aluminum nitride and silicon has been reported (for example, see Patent Document 2).
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物の、水蒸気バリア性に対する記載が無い。   However, although this method is described as having a high barrier property against oxygen, there is no description regarding the water vapor barrier property.

また、これらの無機蒸着フィルムは、基材との密着性が低いことや、基材フィルムと比較し、可撓性に劣ることから、印刷や、ラミネート、製袋時に無機薄膜にクラックが生じバリア性が著しく低下するなどの問題を有していた。   In addition, these inorganic vapor-deposited films have low adhesion to the base material, and are inferior in flexibility compared to the base material film, so that cracks occur in the inorganic thin film during printing, laminating, and bag making. There was a problem such as remarkably reduced properties.

本発明は、初期のガスバリア性、特に水蒸気バリア性に優れ、また耐屈曲性が高く、印刷時にもバリア性の低下の少ないガスバリア性フィルムを提供せんとするものである。   The present invention is intended to provide a gas barrier film that is excellent in initial gas barrier properties, particularly water vapor barrier properties, has high flex resistance, and has little deterioration in barrier properties even during printing.

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厚み50〜300Åの無機バリア層を設けたフィルムであって、前記プラスチック基材と前記無機バリア層の間に樹脂層が積層されており、かつ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)
=(0.017n−0.016)a−2.375n+7.119 ・・・ (1)

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 inorganic barrier layer having a thickness of 50 to 300 mm is provided on at least one surface of a plastic substrate, and a resin layer is laminated between the plastic substrate and the inorganic barrier layer. And the inorganic 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 The total number of moles of oxygen atoms and nitrogen atoms with respect to 100 g of the pure 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)
= (0.017n-0.016) a-2.375n + 7.119 (1)

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 Q: Complete acid / nitridation degree calculated from calculation O total : Total amount of oxygen required for complete oxide (mol)
N total : Total amount of nitrogen required for complete nitride (mol)

この場合において、前記樹脂層が酸基反応性官能基を含有する有機化合物が、メチロール基の一部あるいは全てがアルキルエーテル化されているメチロールメラミンからなる樹脂層がプラスチック基材と無機バリア層の間に積層されていることが好適である。   In this case, the organic compound in which the resin layer contains an acid group-reactive functional group is a resin layer made of methylol melamine in which part or all of the methylol group is alkyletherified. It is preferable to be laminated between them.

またこの場合において、 前記樹脂層が水酸基を含有する有機樹脂がポリビニルアルコール系重合体であることが好適である。   In this case, the organic resin in which the resin layer contains a hydroxyl group is preferably a polyvinyl alcohol polymer.

さらにまた、この場合において、前記樹脂層が水酸基反応性官能基を含有する有機化合物/水酸基を含有する有機樹脂の重量比が20/80よりも大きくなるように混合してなる被覆層を積層することが好適である。   Furthermore, in this case, the resin layer is laminated with a coating layer formed by mixing so that the weight ratio of the organic compound containing a hydroxyl-reactive functional group / the organic resin containing a hydroxyl group is larger than 20/80. Is preferred.

さらにまた、この場合において前記無機バリア層が、真空蒸着、DCマグネトロンスパッタ等、物理蒸着により形成されることが好適である。   Furthermore, in this case, the inorganic barrier layer is preferably formed by physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition or DC magnetron sputtering.

プラスチック基材の少なくとも一方の面に、2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物と水酸基を含有する有機樹脂を必須成分とした被覆層を積層し、更にその上に、厚み50〜300Åのアルミニウムと珪素の酸化物と窒化物の混合系からなるバリア層を設けた事で、バリア性、特に水蒸気バリア性が向上し、屈曲性が高く、かつ、印刷後のバリア性低下が少なく、環境にも優しい実用特性の優れた極めて有用な包装材料が得られる。   A coating layer containing an organic compound containing two or more hydroxyl-reactive functional groups and an organic resin containing a hydroxyl group as essential components is laminated on at least one surface of the plastic substrate, and a thickness of 50 to 50 is further formed thereon. By providing a barrier layer made of a mixed system of 300 ア ル ミ ニ ウ ム aluminum and silicon oxide and nitride, the barrier property, particularly the water vapor barrier property, is improved, the flexibility is high, and the barrier property is less lowered after printing. Thus, an extremely useful packaging material excellent in environmentally friendly practical characteristics can be obtained.

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し、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 as used 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. , 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, poly Examples include ether imide, polysulfone, polyphenylene sulfide, and polyphenylene oxide. These 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、好ましくは70%以上、さらに好ましくは85%以上の透過率を持つ物が好ましい。   Furthermore, known additives such as UV 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, preferably 70% or more, more preferably 85% or more is preferable.

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5〜200μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは8〜50μm、特に好ましくは10〜30μmの範囲である。   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. In addition, anchor coat treatment, printing, and decoration may be applied. The plastic substrate of the present invention has a thickness of preferably 5 to 200 μm, more preferably 8 to 50 μm, and particularly preferably 10 to 30 μm.

また本発明における基材層は、積層型フィルムであってもよい。積層型フィルムとする場合の積層体の種類、積層数、積層方法等は特に限定されず、目的に応じて公知の方法から任意に選択することができる。
この様な基材層の少なくとも一方の面に、特定の被覆層が積層される。被覆層としては、2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物と水酸基を含有する有機樹脂を必須成分とする。水酸基反応性官能基を含有する有機化合物は、水酸基を含有する有機樹脂を架橋反応させるために、2個以上の水酸基反応性官能基を含有することが必要である。
The base material layer in the present invention may be a laminated film. There are no particular limitations on the type of laminate, the number of laminations, the lamination method, and the like in the case of a laminated film, and any one of known methods can be selected according to the purpose.
A specific coating layer is laminated on at least one surface of such a base material layer. As the coating layer, an organic compound containing two or more hydroxyl-reactive functional groups and an organic resin containing a hydroxyl group are essential components. The organic compound containing a hydroxyl-reactive functional group needs to contain two or more hydroxyl-reactive functional groups in order to crosslink the organic resin containing a hydroxyl group.

その様な2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物としては、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどのジアルデヒド化合物、コハク酸、アジピン酸などのジカルボン酸、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、メチロール尿素、メチロールメラミンなどメチロール化合物などが挙げられる。中でもガスバリア性の発現の点から、メチロール基の一部あるいは全てが、アルキルエーテル化されているメチロールメラミンが好ましい。   Such organic compounds containing two or more hydroxyl-reactive functional groups include dialdehyde compounds such as glyoxal and glutaraldehyde, dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid, and diisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate and hexamethylene diisocyanate. And methylol compounds such as epoxy compounds, methylol urea, and methylol melamine. Of these, methylol melamine, in which some or all of the methylol groups are alkyl etherified, is preferred from the standpoint of gas barrier properties.

メチロール基の一部あるいは全てがアルキルエーテル化されているメチロールメラミンはトリアジン環に結合している3個のアミノ基の水素原子の少なくとも一部がメチロール基で置換されており、該メチロール基の数は一般に3〜6個であり、該メチロール基の一部または全部がアルキルエーテル化されているものである。アルキルエーテル化メチロールメラミンのアルキル部分は炭素数1〜6個、好ましくは1〜3個有する直鎖状または分岐鎖である。例えばメチル、エチル、n−またはiso−プロピル、n−、iso−、またはtert−ブチル等である。具体的に本発明に用いられるメチロールメラミンを例示すれば、ヘキサキスメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル、ヘキサメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミントリメチルエーテル、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、テトラメチロールメラミントリメチルエーテル、トリメチロールメラミントリメチルエーテル、トリメチロールメラミンジメチルエーテル等が挙げられるが、ポリビニルアルコール系重合体との相溶性の点から、トリメチロールメラミントリメチルエーテル、トリメチロールメラミンジメチルエーテルが好ましく用いられる。なお該メチロールメラミンは2量体などの縮合体を一部含んでも良い。   The methylol melamine, in which part or all of the methylol group is alkyl etherified, has at least a part of hydrogen atoms of three amino groups bonded to the triazine ring substituted with a methylol group, and the number of methylol groups Is generally 3 to 6, and some or all of the methylol groups are alkyl etherified. The alkyl moiety of the alkyl etherified methylol melamine is a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. For example, methyl, ethyl, n- or iso-propyl, n-, iso- or tert-butyl. Specific examples of methylol melamine used in the present invention include hexakismethoxymethyl melamine, hexamethylol melamine pentamethyl ether, hexamethylol melamine tetramethyl ether, pentamethylol melamine pentamethyl ether, pentamethylol melamine tetramethyl ether, penta Examples include methylol melamine trimethyl ether, tetramethylol melamine tetramethyl ether, tetramethylol melamine trimethyl ether, trimethylol melamine trimethyl ether, and trimethylol melamine dimethyl ether. From the point of compatibility with polyvinyl alcohol polymers, trimethylol melamine Trimethyl ether and trimethylol melamine dimethyl ether are preferably used. The methylol melamine may contain a part of a condensate such as a dimer.

一方、本発明に使用する水酸基を含有する有機樹脂としては、側鎖または末端に水酸基を含有する樹脂を挙げることができる。具体的には、アクリル系重合体、フルオロオレフィン系重合体、ビニルエステル系重合体、芳香族ビニル系重合体、ポリオレフィン系重合体、ポリエステル系重合体、アルキッド系重合体、ポリウレタン系重合体、等が挙げられる。ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール系重合体、セルロースおよびその誘導体、でんぷんなどが挙げられる。中でも、本発明の目的であるガスバリア性の発現の点で、ポリビニルアルコール系重合体を使用することが好ましい。   On the other hand, examples of the organic resin containing a hydroxyl group used in the present invention include a resin containing a hydroxyl group at a side chain or a terminal. Specifically, acrylic polymers, fluoroolefin polymers, vinyl ester polymers, aromatic vinyl polymers, polyolefin polymers, polyester polymers, alkyd polymers, polyurethane polymers, etc. Is mentioned. Examples thereof include polyester resins, polyurethane resins, acrylic resins, polyvinyl alcohol polymers, cellulose and its derivatives, and starch. Especially, it is preferable to use a polyvinyl alcohol-type polymer at the point of expression of the gas barrier property which is the objective of this invention.

ポリビニルアルコール系重合体は、ビニルアルコール単位を主要構成成分とするものであり、ポリビニルアルコール系重合体の重合度、鹸化度は、目的とするガスバリア性及びコーティング水溶液の粘度などから定められる。重合度については、水溶液粘度が高いことやゲル化しやすいことから、コーティングが困難となり、コーティングの作業性から2600以下が好ましい。鹸化度については、90%未満では高湿下での十分な酸素ガスバリア性が得られず、99.7%を超えると水溶液の調整が困難で、ゲル化しやすく、工業生産には向かない。従って、鹸化度は90〜99.7%が好ましく、さらに好ましくは93〜99%である。また、エチレンを共重合したポリビニルアルコール系重合体、シラノール変性したポリビニルアルコール系重合体など、各種共重合または変性したポリビニルアルコール系重合体も使用できる。   The polyvinyl alcohol polymer has a vinyl alcohol unit as a main component, and the polymerization degree and saponification degree of the polyvinyl alcohol polymer are determined from the target gas barrier properties and the viscosity of the aqueous coating solution. The degree of polymerization is preferably 2600 or less from the viewpoint of coating workability because the aqueous solution viscosity is high and gelation tends to be difficult. If the saponification degree is less than 90%, sufficient oxygen gas barrier properties under high humidity cannot be obtained, and if it exceeds 99.7%, it is difficult to prepare an aqueous solution, and gelation tends to occur, which is not suitable for industrial production. Therefore, the saponification degree is preferably 90 to 99.7%, more preferably 93 to 99%. Various copolymerized or modified polyvinyl alcohol polymers such as a polyvinyl alcohol polymer copolymerized with ethylene and a polyvinyl alcohol polymer modified with silanol can also be used.

本発明においては、2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物と水酸基を含有する有機樹脂の重量比は任意に選択できるが、ガスバリア性の点から、メチロールメラミン/ポリビニルアルコール系重合体の重量比は、好ましくは20/80〜95/5、更に好ましくは50/50〜90/10である。この比が20/80以下、或いは、95/5以上であると、目的の酸素バリア性、水蒸気バリア性が十分に発現しなくなってしまう。   In the present invention, the weight ratio of the organic compound containing two or more hydroxyl-reactive functional groups and the organic resin containing a hydroxyl group can be arbitrarily selected. From the viewpoint of gas barrier properties, a methylolmelamine / polyvinyl alcohol polymer is used. The weight ratio is preferably 20/80 to 95/5, more preferably 50/50 to 90/10. If this ratio is 20/80 or less, or 95/5 or more, the target oxygen barrier property and water vapor barrier property will not be sufficiently exhibited.

本発明に用いられる2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物と、水酸基を含有する有機樹脂を必須成分とした被覆層は、通常溶媒を用いてコーティングすることで形成される。コーティング液の溶媒としては、溶解性の点から、水100%または水/低級アルコール混合溶媒を用いることが好ましい。低級アルコールとは炭素数1〜3の直鎖または分岐鎖の脂肪族基を有するアルコール性化合物であり、具体例で示せばメタノール、エタノール、エチレングリコール、n−またはiso−プロピルアルコールが挙げられる。特にiso−プロピルアルコールが好ましい。また、本発明のコーティング液の全固形分濃度は2〜35%が好ましく、更に好ましくは、5〜30%の範囲が好ましい。さらに、塗布液中には、硬化触媒が含まれていてもよい。   The coating layer containing, as essential components, an organic compound containing two or more hydroxyl-reactive functional groups and an organic resin containing a hydroxyl group used in the present invention is usually formed by coating using a solvent. As a solvent for the coating liquid, it is preferable to use 100% water or a water / lower alcohol mixed solvent from the viewpoint of solubility. The lower alcohol is an alcoholic compound having a linear or branched aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms, and specific examples include methanol, ethanol, ethylene glycol, n- or iso-propyl alcohol. Iso-propyl alcohol is particularly preferable. The total solid concentration of the coating liquid of the present invention is preferably 2 to 35%, more preferably 5 to 30%. Further, the coating solution may contain a curing catalyst.

触媒としては、ベンゼンスルホン酸、そのアミン塩及びそのアンモニウム塩、ナフタレンスルホン酸誘導体、そのアミン塩及びそのアンモニウム塩、りん酸、そのアミン塩及びそのアンモニウム塩などの酸性触媒が挙げられる。具体的には、ドデシルベンゼンスルホン酸及びそのアミン塩、アンモニウム塩、ジノニルナフタレンスルホン酸及びそのアミン塩、アンモニウム塩、p−トルエンスルホン酸及びそのアミン塩、アンモニウム塩、りん酸、りん酸二水素アンモニウム、りん酸一水素アンモニウム、キャタリスト500(三井サイアナミド製)キャタリスト600(同)、キャタリスト4040(同)等を挙げることができる。また、塩化マグネシウムなどの中性触媒も使用することができる。   Examples of the catalyst include acidic catalysts such as benzenesulfonic acid, its amine salt and its ammonium salt, naphthalenesulfonic acid derivative, its amine salt and its ammonium salt, phosphoric acid, its amine salt and its ammonium salt. Specifically, dodecylbenzenesulfonic acid and its amine salt, ammonium salt, dinonylnaphthalenesulfonic acid and its amine salt, ammonium salt, p-toluenesulfonic acid and its amine salt, ammonium salt, phosphoric acid, dihydrogen phosphate Examples thereof include ammonium, ammonium monohydrogen phosphate, catalyst 500 (manufactured by Mitsui Cyanamid), catalyst 600 (same), catalyst 4040 (same), and the like. A neutral catalyst such as magnesium chloride can also be used.

更に必要であれば、本被覆層中に、静電防止剤や滑剤、アンチブロッキング剤などの公知の無機、有機の各種添加剤を加えることは本発明の目的を阻害しない限り任意である。   Further, if necessary, it is optional to add various known inorganic and organic additives such as an antistatic agent, a lubricant and an antiblocking agent to the coating layer as long as the object of the present invention is not impaired.

この様に、2個以上の水酸基反応性官能基を含有する有機化合物と水酸基を含有する有機樹脂を必須成分とした被覆層が基材上に形成される。被覆層を基材上に形成する方法としては、通常前述した様に水系溶液を基材にコーティングする方法が採られる。コーティングの方法は限定するものではないが、使用するコーティング液の塗布量と粘度により、最適な方法を選択すればよい。リバースロールコーティング法、ロールナイフコーティング法、ダイコーティング法などを採用すればよい。
コーティング時の乾燥、熱処理の条件は塗布厚み、装置の条件にもよるが、乾燥工程を設けずに直ちに直角方向の延伸工程に送入し、延伸工程の予熱ゾーン、あるいは延伸ゾーンで乾燥させることが好ましい。このような場合、通常50〜250℃程度で行う。なお、必要であれば、コーティングを行う前に基材フィルムにコロナ放電処理、その他の表面活性化処理や公知のアンカー処理剤を用いてコーティングを施してもよい。本発明の被覆層の厚みは、基材層によって異なるが、ガスバリア性を発揮させる最小限の厚みがよく、通常は乾燥厚みで1μm以下であることが、透明性、取り扱い性、経済性の点で好ましい。
In this manner, a coating layer containing an organic compound containing two or more hydroxyl-reactive functional groups and an organic resin containing a hydroxyl group as essential components is formed on the substrate. As a method for forming the coating layer on the substrate, a method of coating the substrate with an aqueous solution is usually employed as described above. The coating method is not limited, but an optimal method may be selected depending on the coating amount and viscosity of the coating liquid to be used. A reverse roll coating method, a roll knife coating method, a die coating method, or the like may be employed.
The drying and heat treatment conditions during coating depend on the coating thickness and equipment conditions, but immediately send them to the stretching process in the perpendicular direction without providing a drying process and dry them in the preheating zone or stretching zone of the stretching process. Is preferred. In such a case, it is normally performed at about 50 to 250 ° C. If necessary, the substrate film may be coated with a corona discharge treatment, other surface activation treatment or a known anchor treatment agent before coating. Although the thickness of the coating layer of the present invention varies depending on the base material layer, the minimum thickness for exhibiting the gas barrier property is good, and it is usually 1 μm or less in terms of transparency, handleability, and economical efficiency. Is preferable.

バリア性層は、無機膜により形成される。一般に透明蒸着膜は、アルミニウムの酸化物、あるいは、シリカが用いられてきたが、十分な水蒸気バリア性があるとは言えなかった。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ったバリア性フィルムを提供することが出来る。   The barrier layer is formed of an inorganic film. In general, an oxide of aluminum or silica has been used for the transparent vapor-deposited film, but it cannot be said to have a sufficient water vapor barrier property. In the past, silicon nitride has been studied to improve water vapor barrier properties, but the film causes strong curl due to the strong internal stress of the thin film layer, and the thin film itself breaks down due to the strong internal stress. There was a problem of being. 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. Therefore, in the present invention, by forming a thin film of aluminum and silicon complex acid / nitride, it has high water vapor barrier properties, less coloring problems, and high durability against external stress. A barrier film can be provided.

この場合において、前記ガスバリア性フィルムの酸素:窒素の比が3:1〜1:3であることが好適である。酸素の比率が高くなると透明性は上がるが、水蒸気バリア性が低下し、酸素の比率が低くなると水蒸気バリア性は向上するが、着色がきつくなったり、内部応力が強くなりすぎ、フィルムがカールしたり、膜が破壊されたりする。   In this case, the gas barrier film preferably has an oxygen: nitrogen ratio of 3: 1 to 1: 3. When the oxygen ratio increases, the transparency increases, but the water vapor barrier property decreases, and when the oxygen ratio decreases, the water vapor barrier property improves, but the coloring becomes tight, the internal stress becomes too strong, and the film curls. Or the film is destroyed.

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

本発明では、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。   In the present invention, an inorganic thin film is produced by using metallic aluminum or metallic silicon as a raw material and introducing oxygen and nitrogen in the aforementioned proportions. 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.

本発明における薄膜は、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、50〜500Åが好ましく、更に好ましくは70〜300Å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 thin film in the present invention contains Al, Si, O, and N as elements, and the ratios thereof vary 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 50 to 500 mm, more preferably 70 to 300 mm, 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.

かかる、酸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 the oxide 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 in terms 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.

また、基板にバイアス等を加えたり、本発明の目的を損なわない限りに於いて、作成条件を変更してもよい。
また、本発明品は、そのままで使用されてもよいが、他の有機高分子のフィルム、または、薄層をラミネートまたは、コーティングして使用してもよい。
Further, as long as a bias or the like is not applied to the substrate or the object of the present invention is not impaired, the production conditions may be changed.
The product of the present invention may be used as it is, but may be used by laminating or coating another organic polymer film or thin layer.

例えば、本発明の蒸着フィルムを用いて、包装に使用する場合は、包装する内容物に要求特性に応じ各種フィルムや、紙を用いてラミネートしてよく、代表的なラミ構成としては、ガスバリア性フィルム(PET上)/PE、ガスバリア性フィルム(PET上)/CPP、NY/ガスバリア性フィルム(PET上)/PE、ガスバリア性フィルム(NY上)/PEなどが考えられる。ラミネート方法としては、特に制限はないが、ドライラミネート、押し出しラミネート法等が望ましい。更に、装飾または、内容物説明の為に印刷を施したり、意匠用フィルムあるいは補強材等と貼り合わせたりしてもよい。   For example, when using the vapor-deposited film of the present invention for packaging, the contents to be packaged may be laminated using various films or paper according to the required characteristics. A film (on PET) / PE, a gas barrier film (on PET) / CPP, a NY / gas barrier film (on PET) / PE, a gas barrier film (on NY) / PE, and the like are conceivable. The laminating method is not particularly limited, but a dry laminating method, an extrusion laminating method or the like is desirable. Furthermore, it may be printed for decoration or explanation of contents, or may be bonded to a design film or a reinforcing material.

本願発明は、高度なガスバリア性を有することから本発明は、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や、太陽電池などの電子材料の保護層であり、また、これらに制   Since the present invention has high gas barrier properties, the present invention is excellent in gas barrier properties, particularly water vapor barrier properties, foods that dislike moisture, pharmaceuticals that require high water vapor barrier properties, packaging materials for electronic materials, organic It is a protective layer for electronic materials such as EL and solar cells.

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.

(測定法)
1)酸素透過率の測定方法
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。
(Measurement method)
1) Measuring method of oxygen permeability The oxygen permeability of the prepared gas barrier film was measured using an oxygen permeability measuring device (OX-TRAN100 manufactured by Modern Controls).

2)水蒸気透過率
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。
2) Water vapor transmission rate The prepared sample was 40 ° C., 100% R.D. H. The measurement was performed using a measuring device (PARMATRAN-W) manufactured by MOCON, USA.

3)膜厚
蛍光X線分析装置(理学電気製システム3270)を用いて測定を行った。X線の発生はロジウム管球を用い、50kV、50mAで行った。
3) Film thickness Measurement was performed using a fluorescent X-ray analyzer (Rigaku Denki System 3270). X-rays were generated using a rhodium bulb at 50 kV and 50 mA.

4)酸素・窒素比の算出
X線光電子分光分析装置(島津製作所製 ESCA−850M)を用いて測定を行った。
4) Calculation of oxygen / nitrogen ratio Measurement was performed using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA-850M manufactured by Shimadzu Corporation).

(実施例1)
[塗布液の調製]
水920gを攪拌しながら、無変性、鹸化度98.5mol%のポリビニルアルコール樹脂80gを徐々に投入した。90℃まで加熱、完全にポリビニルアルコール樹脂を溶解し、ポリビニルアルコール樹脂の8%水溶液を調製した。次にこのポリビニルアルコール樹脂水溶液 1000g、メチル化メラミンM−30W(住友化学製104g、水756g、イソプロピルアルコール140gを混合し、固形分濃度8%の塗布液を調製した。
[フィルムへのコーティング]
極限粘度0.62(30℃、フェノール/テトラクロロエタン=60/40)のPETを予備結晶化後、本乾燥し、Tダイを有する押出し機を用いて280℃で押出し、表面温度40℃のドラム上で急冷固化して無定形シートを得た。次に得られたシートを加熱ロールと冷却ロールの間で縦方向に100℃で4.0倍延伸を行った。そして、得られた一軸延伸フィルムの片面に、上記塗布液をファウンテンバーコート法により延伸前の樹脂固形分厚みが0.2μmとなる様に塗布した。乾燥しつつテンターに導き、100℃で予熱、120℃で4.0倍横方向に延伸し、6%の横方向の弛緩を行いながら225℃で熱処理を行い、厚さ12μmのニ軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
コーティングされたPET上に、Al−Siの混合系酸・窒化物を蒸着した。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、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、0.5Aで、フィルムの送り速度は100m/minで150Å(オングストローム)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。蒸着時の圧力は、窒素ガスを導入し2.5×10-4Torrになるように調整した。この時の酸素分圧は、0.1×10-4Torrで、窒素の分圧は1.9×10-4Torr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。
(Example 1)
[Preparation of coating solution]
While stirring 920 g of water, 80 g of polyvinyl alcohol resin having no modification and a saponification degree of 98.5 mol% was gradually added. It heated to 90 degreeC, the polyvinyl alcohol resin was melt | dissolved completely, and 8% aqueous solution of polyvinyl alcohol resin was prepared. Next, 1000 g of this polyvinyl alcohol resin aqueous solution, methylated melamine M-30W (104 g manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., 756 g water, and 140 g isopropyl alcohol were mixed to prepare a coating solution having a solid content concentration of 8%.
[Coating on film]
A PET having an intrinsic viscosity of 0.62 (30 ° C., phenol / tetrachloroethane = 60/40) is pre-crystallized, then dried, extruded at 280 ° C. using an extruder having a T die, and a drum having a surface temperature of 40 ° C. It was rapidly cooled and solidified to obtain an amorphous sheet. Next, the obtained sheet was stretched 4.0 times at 100 ° C. in the longitudinal direction between the heating roll and the cooling roll. And the said coating liquid was apply | coated to the single side | surface of the obtained uniaxially stretched film so that the resin solid content thickness before extending | stretching might be 0.2 micrometer by the fountain bar coat method. Dried to a tenter, preheated at 100 ° C, stretched 4.0 times transversely at 120 ° C, heat treated at 225 ° C with 6% transverse relaxation, and 12 µm thick biaxially stretched polyester A film was obtained.
An Al—Si mixed acid / nitride was deposited on the coated PET. Formation of a gas barrier layer for oxidation / nitridation of aluminum / silicon by electron beam evaporation using particulate aluminum (purity 99.5%) of about 3 mm to 5 mm and SiO 2 of about 3 mm to 5 mm as a deposition source. Went. The mixing ratio of aluminum and SiO 2 was 25:75 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 Å (angstrom) 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 the deposition was adjusted to 2.5 × 10 −4 Torr by introducing nitrogen gas. At this time, the oxygen partial pressure was 0.1 × 10 −4 Torr, and the nitrogen partial pressure was 1.9 × 10 −4 Torr. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(実施例2〜6)
表1に示す組成で、コーティング層を作成し、実施例1と同じ方法で、蒸着膜を作成した。
(Examples 2 to 6)
A coating layer was prepared with the composition shown in Table 1, and a deposited film was prepared in the same manner as in Example 1.

(実施例7)
実施例1と同じ方法で、コーティングフィルムを作成した。得られたコーティングフィルムに、アルミニウムとSiO2の混合比を40:60にした蒸着膜を作成した。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、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150Å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2.5×10-4Torrになるように調整した。この時の酸素分圧は、0.2×10-4Torrで、窒素の分圧は1.7×10-4Torr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。
(Example 7)
A coating film was prepared in the same manner as in Example 1. A deposited film having a mixing ratio of aluminum and SiO 2 of 40:60 was formed on the obtained coating film. 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 mm 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 2.5 × 10 −4 Torr by introducing nitrogen gas and oxygen gas. At this time, the oxygen partial pressure was 0.2 × 10 −4 Torr, and the nitrogen partial pressure was 1.7 × 10 −4 Torr. 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)
コーティングを施さないフィルムを実施例1と同じ条件で作成し、実施例1と同じ条件で、蒸着層を作成した。
(Comparative Example 1)
A film without coating was prepared under the same conditions as in Example 1, and a vapor deposition layer was prepared under the same conditions as in Example 1.

(比較例2)
実施例1と同じ方法で、コーティングフィルムを作成した。得られたコーティングフィルムに、蒸着膜を形成した。
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、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150Å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2.5×10-4Torrになるように調整した。この時の酸素分圧は、0.1×10-4Torrで、窒素の分圧は1.9×10-4Torr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)
A coating film was prepared in the same manner as in Example 1. A deposited film was formed on the obtained coating film.
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 film having a thickness of 150 mm 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 2.5 × 10 −4 Torr by introducing nitrogen gas and oxygen gas. At this time, the oxygen partial pressure was 0.1 × 10 −4 Torr, and the nitrogen partial pressure was 1.9 × 10 −4 Torr. 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と同じ方法で、コーティングフィルムを作成した。得られたコーティングフィルムに、蒸着膜を形成した。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、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150Å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。蒸着時の圧力は窒素ガスと酸素ガスを導入し2.5×10-4Torrになるように調整した。この時の酸素分圧は、0.9×10-4Torrで、窒素の分圧は1.0×10-4Torr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)
A coating film was prepared in the same manner as in Example 1. A deposited film was formed on the obtained coating film. 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, and the film feed rate was 100 m / min. 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 2.5 × 10 −4 Torr by introducing nitrogen gas and oxygen gas. At this time, the oxygen partial pressure was 0.9 × 10 −4 Torr, and the nitrogen partial pressure was 1.0 × 10 −4 Torr. Moreover, the temperature of the roll for cooling the film at the time of vapor deposition was adjusted to -10 degreeC.

(比較例4,5)
表1に示すコーティング液をコーティングした以外は、実施例1と同じ条件で、作成した。
(Comparative Examples 4 and 5)
It was created under the same conditions as in Example 1 except that the coating liquid shown in Table 1 was coated.

(比較例6)
実施例1と同じ方法で、コーティングフィルムを作成した。得られたコーティングフィルムに、蒸着膜を形成した。
アルミニウムとSiO2を25:75で混合し、電子ビームの出力を0.5A、フィルムの送り速度を100m/minで、150Åの薄膜を作製した。窒素を導入せず、酸素だけを導入し、蒸着時の圧力を2.5×10−4Torrになるように調整した以外は、実施例1と同じ条件で試験を行った。
(Comparative Example 6)
A coating film was prepared in the same manner as in Example 1. A deposited film was formed on the obtained coating film.
Aluminum and SiO 2 were mixed at a ratio of 25:75, and an electron beam output of 0.5 A, a film feed rate of 100 m / min, and a 150 mm thin film were produced. The test was performed under the same conditions as in Example 1 except that nitrogen was not introduced, only oxygen was introduced, and the pressure during vapor deposition was adjusted to 2.5 × 10 −4 Torr.

[ラミネートフィルムの作成]
次に、得られた実施例1〜7、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、水蒸気透過量を測定した。
[Create laminate film]
Next, about 3 μm of a polyurethane adhesive (manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., main agent / curing agent TM-590 / CAT56) was applied to the vapor deposition surfaces of the obtained Examples 1-7 and Comparative Examples 1-6, and 80 After heat treatment at 0 ° C., a low density polyethylene film (L6102 thickness 40 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was dry laminated at a nip pressure of 490 kPa on a metal roll heated to 80 ° C. 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 measured.

得られた実施例1〜7、比較例1〜6のフィルムの蒸着面にグラビアコータ−を用いて、全面に白色を印刷した。印刷後、印刷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、水蒸気透過量を測定した。   White color was printed on the whole surface using the gravure coater on the vapor deposition surface of the film of obtained Examples 1-7 and Comparative Examples 1-6. After printing, about 3 μm of polyurethane adhesive (manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., main agent / curing agent TM-590 / CAT56) is applied to the printed surface, heat-treated at 80 ° C., and then a low density polyethylene film (L6102 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) 40 μm) was dry laminated at a nip pressure of 490 kPa on a metal roll heated to 80 ° C. to obtain a laminated film. About the obtained laminate film, the oxygen permeation amount and the water vapor permeation amount before and after the gelbo were measured.

表1〜3に上記実施例、比較例の結果を示す。   Tables 1 to 3 show the results of the above examples and comparative examples.

Figure 2005138537
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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. .

Claims (5)

プラスチック基材の少なくとも一方の面に厚み50〜300Åの無機バリア層を設けたフィルムであって、前記プラスチック基材と前記無機バリア層の間に樹脂層が積層されており、かつ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)
=(0.017n−0.016)a−2.375n+7.119 ・・・ (1)

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 inorganic barrier layer having a thickness of 50 to 300 mm is provided on at least one surface of a plastic substrate, wherein a resin layer is laminated between the plastic substrate and the inorganic barrier layer, and the inorganic barrier layer Consisting 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, the molar ratio of nitrogen to oxygen is 10 to 40%, and the pure metal content A gas barrier film, wherein the total number of moles of oxygen atoms and nitrogen atoms per 100 g 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)
= (0.017n-0.016) a-2.375n + 7.119 (1)

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 Q: Complete acid / nitridation degree calculated from calculation O total : Total amount of oxygen required 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積層フィルムであって、前記樹脂層が酸基反応性官能基を含有する有機化合物が、メチロール基の一部あるいは全てがアルキルエーテル化されているメチロールメラミンからなる樹脂層がプラスチック基材と無機バリア層の間に積層されていることを特徴とするガスバリア性積層フィルム。   2. The gas barrier laminate film according to claim 1, wherein the organic compound containing an acid group-reactive functional group is made of methylol melamine in which a part or all of the methylol group is alkyletherified. A gas barrier laminate film, characterized in that is laminated between a plastic substrate and an inorganic barrier layer. 請求項1または2記載のガスバリア性積層フィルムであって、前記樹脂層が水酸基を含有する有機樹脂がポリビニルアルコール系重合体であることを特徴とする請求項1または2記載のガスバリア性積層フィルム。   3. The gas barrier laminate film according to claim 1 or 2, wherein the organic resin in which the resin layer contains a hydroxyl group is a polyvinyl alcohol polymer. 請求項1、2または3記載のガスバリア性積層フィルムであって、前記樹脂層が水酸基反応性官能基を含有する有機化合物/水酸基を含有する有機樹脂の重量比が20/80よりも大きくなるように混合してなる被覆層を積層したことを特徴とするガスバリア性積層フィルム。   4. The gas barrier laminate film according to claim 1, wherein the resin layer has a weight ratio of an organic compound containing a hydroxyl-reactive functional group / an organic resin containing a hydroxyl group larger than 20/80. A gas barrier laminate film, characterized in that a coating layer formed by mixing with is laminated. 請求項1、2、3または4に記載のガスバリアフィルムであって、前記無機バリア層が、真空蒸着、DCマグネトロンスパッタ等、物理蒸着により形成されることを特徴とするガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the inorganic barrier layer is formed by physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition or DC magnetron sputtering.
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EP3666519A4 (en) * 2017-08-10 2021-05-26 Toyobo Co., Ltd. Gas barrier laminate
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