JP2008265232A - Gas barrier laminate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業資材用途として用いる耐久性に優れたガスバリア積層体に関するものである。特に太陽電池のモジュールセルや配線を保護するに好適な、耐久性に優れた裏面保護シート用のガスバリア積層体に関するものである。また用途はこれに限定したものではなく応用展開が可能である。 The present invention relates to a gas barrier laminate excellent in durability for use as an industrial material. In particular, the present invention relates to a gas barrier laminate for a backside protective sheet excellent in durability, which is suitable for protecting module cells and wiring of a solar battery. Further, the application is not limited to this, and application development is possible.
ガスバリア積層体は食品や精密電子部品及び医薬品の包材として用いられ、内容物の変質を抑制しそれらの機能や性質を保持するために、包装材料を通過する酸素、水蒸気、その他内容物を変質させる気体や光線による影響を防止する必要があり、これらを遮断するガスバリア性等を備えることが求められてきた。近年、このガスバリア積層体は太陽電池モジュールの部材である裏面保護シートを代表とした産業資材用途として用いられるようになってきた。 Gas barrier laminates are used as packaging materials for foods, precision electronic components, and pharmaceuticals, and in order to suppress the alteration of the contents and maintain their functions and properties, the oxygen, water vapor, and other contents that pass through the packaging material are altered. It is necessary to prevent the influence of the gas or light to be generated, and it has been required to have a gas barrier property or the like for blocking these. In recent years, this gas barrier laminate has come to be used as an industrial material application represented by a back surface protection sheet that is a member of a solar cell module.
従来、上記裏面保護シートには温度・湿度などの影響が少ないアルミニウム等の金属箔をガスバリア層として一般的に用いられてきたが、金属箔は経年劣化により太陽電池のセル及び配線等と絶縁不良を起こすなど欠点を有し問題があった。 Conventionally, metal foil such as aluminum, which has little influence on temperature and humidity, has been generally used as the gas barrier layer for the above-mentioned back surface protection sheet, but metal foil is poorly insulated from solar cells and wiring due to deterioration over time. There was a problem with the drawbacks.
そこで、これらの欠点を克服した包装材料として、例えば特許文献1に記載されているようなフッ素樹脂フィルム上に、真空蒸着法により酸化珪素の蒸着膜を形成したフィルムが開発されている。この蒸着フィルムは透明性及び酸素、水蒸気等のガス遮断性を有しているため、金属箔等では得ることができない絶縁特性、透明性を有する包装材料として好適とされている。
Therefore, as a packaging material that has overcome these drawbacks, for example, a film in which a silicon oxide vapor deposition film is formed on a fluororesin film as described in
しかしながら、従来のように前処理を施さない基材に、無機酸化物層を積層したフィルムでは、基材と無機酸化物層の接着性が弱いために、長時間の高温高湿環境下ではデラミネーションを引き起こすという欠点がある。 However, in a film in which an inorganic oxide layer is laminated on a base material that has not been subjected to pretreatment as in the past, the adhesion between the base material and the inorganic oxide layer is weak. There is a drawback of causing lamination.
この問題を解決するために、従来からプラズマを用いることによって、インライン前処理によりプラスチック基材上に積層された無機酸化物層の接着性を改善する試みがなされている。 In order to solve this problem, attempts have been made to improve the adhesion of an inorganic oxide layer laminated on a plastic substrate by in-line pretreatment by using plasma.
しかしながら、従来はインラインでプラズマ処理を行おうとすると、プラズマ発生のための電圧を印加する電極を基材のあるドラム側でなく、反対側に設置している。この装置の場合、基材はアノード側に設置されることになるため、高い自己バイアスは得られず、結果として高い処理効果を発揮できなかった。 However, conventionally, when plasma processing is performed in-line, an electrode for applying a voltage for generating plasma is installed on the opposite side rather than the drum side on which the substrate is provided. In the case of this apparatus, since the base material is installed on the anode side, a high self-bias cannot be obtained, and as a result, a high treatment effect cannot be exhibited.
高い自己バイアスを得るために、直流放電方式を用いることも出来るが、この方法で高いバイアスの電圧を得ようとすると、プラズマのモードがグローからアークへと変化するため、大面積に均一な処理を行うことは出来ない。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムと無機酸化物層の密着を強化し、高温高湿環境下においてもデラミネーションの発生しないガスバリア積層体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a gas barrier laminate in which adhesion between a polyethylene naphthalate (PEN) film and an inorganic oxide layer is strengthened and delamination does not occur even in a high temperature and high humidity environment. The purpose is to provide.
本発明は特定の表面特性を有するPENフィルムを使用することにより上記の目的が達成できることを見出した。 The present invention has found that the above object can be achieved by using a PEN film having specific surface characteristics.
請求項1に記載の発明は、ポリエチレンナフタレートフィルムの少なくとも一方の面に無機酸化物層を積層してなるガスバリア積層体であって、
該ポリエチレンナフタレートフィルムの少なくとも該無機酸化物層を設ける面に、プラズマを利用したリアクティブイオンエッチング(RIE)処理が施されており、
該RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、酸素元素と炭素元素の原子数比(O/C)が0.20〜0.40の範囲内であることを特徴とするガスバリア積層体である。
請求項2に記載の発明は、前記RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、C1s波形の解析から求めた官能基比(C−O/C−C)が0.10〜0.25の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のガスバリア積層体である。
請求項3に記載の発明は、前記RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、C1s波形の解析から求めた官能基比(COO/C−C)が0.10〜0.25の範囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスバリア積層体である。
請求項4に記載の発明は、前記RIE処理が、直接電圧が印加される陰極側に基材を設置したプレーナ型のプラズマ処理、または、ホロアノード・プラズマ処理器を用いたプラズマ処理であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガスバリア積層体である。
請求項5に記載の発明は、前記RIE処理が、アルゴン、窒素、酸素、水素のうちの1種類のガス、または、これらの混合ガスを用いて1回以上行われる処理であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガスバリア積層体である。
請求項6に記載の発明は、前記無機酸化物層が、酸化アルミニウム、酸化珪素、あるいは、それらの混合物からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガスバリア積層体である。
請求項7に記載の発明は、前記RIE処理と前記無機酸化物層の積層が、同一製膜機にて行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガスバリア積層体である。
The invention according to
Reactive ion etching (RIE) treatment using plasma is performed on at least the surface of the polyethylene naphthalate film on which the inorganic oxide layer is provided,
When X-ray photoelectron spectroscopic measurement of the surface subjected to the RIE treatment (measurement conditions: X-ray source MgKα, X-ray output 100 W) is performed, the atomic ratio (O / C) of the oxygen element to the carbon element is 0.20. It is in the range of -0.40, It is a gas barrier laminated body characterized by the above-mentioned.
The invention according to
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, the RIE process is a planar type plasma process in which a substrate is placed on the cathode side to which a voltage is directly applied, or a plasma process using a holo anode plasma processor. It is a gas barrier laminated body in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
The invention according to
The invention according to
The invention according to
請求項1に記載の発明は、ポリエチレンナフタレートフィルムの少なくとも一方の面に無機酸化物層を積層してなるガスバリア積層体であって、該ポリエチレンナフタレートフィルムの少なくとも該無機酸化物層を設ける面に、プラズマを利用したリアクティブイオンエッチング(RIE)処理が施されており、該RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、酸素元素と炭素元素の原子数比(O/C)が0.20〜0.40の範囲内であることを特徴としている。この構成によれば、RIE処理を施すことで、発生したラジカルやイオンを利用して元素濃度を制御することができ、(O/C)を0.20〜0.40とすることで、PENフィルム表面にはC−OH基、C=O基、COOH基といった極性官能基が生成し、無機酸化物膜との接着性を強固にする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、C1s波形の解析から求めた官能基比(C−O/C−C)が0.10〜0.25の範囲内であることを特徴としている。この構成によれば、PENフィルム表面の分子構造を官能基比(C−O/C−C)を0.10〜0.25に制御することにより、表面自由エネルギーが無機酸化物層に近いエネルギーになり接着性を強固にすることができる。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、C1s波形の解析から求めた官能基比(COO/C−C)が0.10〜0.25の範囲内であることを特徴としている。この構成によれば、PENフィルム表面の分子構造を官能基比(C−O/C−C)として0.10〜0.25に制御することにより、表面自由エネルギーが無機酸化物層に近いエネルギーになり密着性を強固にすることができる。
The invention according to
請求項4記載の発明は、前記RIE処理が、直接電圧が印加される陰極側(冷却ドラム側)に基材を設置したプレーナ型のプラズマ処理、または、ホロアノード・プラズマ処理器を用いたプラズマ処理であることを特徴としている。この構成によれば、PENフィルム表面は、基材がアノード側に設置されたプラズマ処理あるいはコロナ処理などのアーク放電と比べて均一な処理が可能で、接着に寄与する表面から約10nmの処理深さで処理層を形成することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the RIE process, a planar type plasma process in which a substrate is installed on the cathode side (cooling drum side) to which a direct voltage is applied, or a plasma process using a holo anode plasma processor. It is characterized by being. According to this configuration, the PEN film surface can be treated more uniformly than arc discharge such as plasma treatment or corona treatment in which the base material is placed on the anode side, and a treatment depth of about 10 nm from the surface contributing to adhesion. Thus, a treatment layer can be formed.
請求項5記載の発明は、前記RIE処理が、アルゴン、窒素、酸素、水素のうちの1種類のガス、または、これらの混合ガスを用いて1回以上行われる処理であることを特徴としている。この構成によれば、処理液を用いた化学処理に比べて環境を汚染しない処理が可能となる。
The invention according to
請求項6記載の発明は、前記無機酸化物層が、酸化アルミニウム、酸化珪素、あるいは、それらの混合物からなることを特徴としている。この構成によれば、金属箔または金属薄膜を用いたバリア積層帯と比較し該無機酸化物層は廃棄、焼却の際に環境に無害な部材になる。
The invention described in
請求項7記載の発明は、前記RIE処理と前記無機酸化物層の積層が、同一製膜機(インライン製膜機)にて行われることを特徴としている。この構成によれば、生産性を高めることができ、また、ポリエチレンナフタレートフィルムと無機酸化物との密着性を強固にすることができる。
The invention according to
本発明によれば、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムと無機酸化物層の密着を強化し、高温高湿環境下においてもデラミネーションの発生しないガスバリア積層体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier laminate in which adhesion between a polyethylene naphthalate (PEN) film and an inorganic oxide layer is enhanced and delamination does not occur even in a high temperature and high humidity environment.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
図1は本発明のガスバリア積層体を説明する断面図である。PENフィルム1表面上に、無機酸化物層2が積層されている。PENフィルム1の表面は、プラズマを利用したリアクティブエッチング(RIE)による前処理が施され、処理層3が形成されている構造である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a gas barrier laminate according to the present invention. An
本発明のガスバリア積層体は、PENフィルム1表面にプラズマを利用したリアクティブイオンエッチング(RIE)による前処理を施している。このRIEによる処理を行うことで、発生したラジカルやイオンを利用してPENフィルム1表面の元素の原子数濃度と官能基比を制御することができる。その結果、PENフィルム1と無機酸化物層2との密着性を強化し、ガスバリア性向上やクラック発生防止につながるだけでなく、高温高湿環境においても、デラミネーションが起こることがない。
In the gas barrier laminate of the present invention, the surface of the
X線光電子分光法による測定(XPS測定)では、被測定物質の表面から数nmの深さ領域の原子の種類と濃度やその原子と結合している原子の種類やそれら結合状態が分析できる。
PENフィルムは、プラズマ処理などの表面処理が施されていない未処理状態において、原子数比(O/C)は、0.30程度の値を示すことが一般的である。また、C1s波形はPEN分子構造に由来するC−C結合、C−O結合、COO結合に分離でき、これらのピーク強度比はC−C:C−O:COO=5:1:1になり、C−CとC−Oの比(C−O/C−C)は0.20になり、C−CとCOOの比(COO/C−C)は0.20になる。このような(O/C)、(C−O/C−C)、(COO/C−C)を示し、これらの他に極性官能基が存在しない未処理状態のPENフィルムは、高温高湿環境下に放置すると無機酸化物蒸着膜とデラミネーションを起こしやすく密着性が低い。
In the measurement by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS measurement), it is possible to analyze the type and concentration of atoms in the depth region several nm from the surface of the substance to be measured, the type of atoms bonded to the atoms, and their bonding state.
In general, the PEN film has an atomic ratio (O / C) of about 0.30 in an untreated state where surface treatment such as plasma treatment is not performed. The C1s waveform can be separated into C—C, C—O, and COO bonds derived from the PEN molecular structure, and the peak intensity ratio is C—C: C—O: COO = 5: 1: 1. The ratio of C—C to C—O (C—O / C—C) is 0.20, and the ratio of C—C to COO (COO / C—C) is 0.20. Such (O / C), (C-O / C-C), (COO / C-C), and other untreated PEN films having no polar functional groups are If it is left in the environment, it tends to cause delamination with the deposited inorganic oxide film and has low adhesion.
これに対して、本発明のガスバリア積層体は、プラズマを利用したリアクティブイオンエッチング(RIE)による表面処理を施すことにより、フィルム表面が改質され、原子数比(O/C)が0.20〜0.40、官能基比(C−O/C−C)が0.10〜0.25、(COO/C−C)が0.10〜0.25を示す。これらは、無機酸化物層と極めて良好な密着性を示し、高温高湿環境下に放置すると無機酸化物蒸着膜とデラミネーションを起こしにくい。 In contrast, the gas barrier laminate of the present invention is subjected to surface treatment by reactive ion etching (RIE) using plasma, whereby the film surface is modified and the atomic ratio (O / C) is 0. 20 to 0.40, the functional group ratio (C—O / C—C) is 0.10 to 0.25, and (COO / C—C) is 0.10 to 0.25. These exhibit extremely good adhesion with the inorganic oxide layer, and when left in a high-temperature and high-humidity environment, they hardly cause delamination with the inorganic oxide vapor-deposited film.
図2はXPS測定で得られた未処理PENフィルム表面のC1s波形をピーク分離解析したスペクトである。C1s波形はC−C結合4、C−O結合5、COO結合6に分離される。
FIG. 2 is a spectrum obtained by peak separation analysis of the C1s waveform on the surface of the untreated PEN film obtained by XPS measurement. The C1s waveform is separated into a C—C bond 4, a C—
本発明におけるXPS測定条件は、X線源MgKα、X線出力100W、アナライザー透過エネルギー10eV、測定ステップ0.1eVである。 The XPS measurement conditions in the present invention are an X-ray source MgKα, an X-ray output of 100 W, an analyzer transmission energy of 10 eV, and a measurement step of 0.1 eV.
また、このPENフィルムには公知の添加剤、例えば帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤を使用することができる。 Also, known additives such as antistatic agents, ultraviolet absorbers, plasticizers, and lubricants can be used for the PEN film.
PENフィルムの厚さは特に制限を受けるものではないが、無機酸化物層を形成するときの加工性を考慮すると、実用的には3〜200μmの範囲が好ましく、特に6〜50μmとすることが好ましい。3μm未満である場合は、巻取り装置で加工する場合、シワの発生やフィルムの破断が生じ、200μmを超えると、フィルムの柔軟性が低下するため、巻き取り装置では加工が困難になる。また産業資材、包装材料としての適性を考慮して無機酸化物層以外に異なる性質のフィルムを積層することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリフッ化ビニルフィルムやポリフッ化ジビニルなどのフッ素系樹脂フィルムなどが考えられるが、これら以外の樹脂フィルムを積層することができる。 The thickness of the PEN film is not particularly limited, but considering the workability when forming the inorganic oxide layer, the range of 3 to 200 μm is preferable for practical use, particularly 6 to 50 μm. preferable. When the thickness is less than 3 μm, wrinkles are generated and the film breaks when processed by a winding device. When the thickness exceeds 200 μm, the flexibility of the film is lowered, so that the processing becomes difficult with the winding device. In consideration of suitability as industrial materials and packaging materials, films having different properties other than the inorganic oxide layer can be laminated. For example, a polyester film such as polyethylene terephthalate, a fluorine resin film such as a polyvinyl fluoride film or a polyfluorinated divinyl, and the like can be considered, but other resin films can be laminated.
本発明におけるRIEによる処理を巻き取り式のインライン装置で行う方法としては、PENフィルムの設置されている陰極側(冷却ドラム)に電圧を印加してプレーナ型にする方法(図3)、もしくはホロアノード・プラズマ処理器を用いて処理を行う方法(図4)がある。 As a method of performing the RIE processing in the present invention with a winding type in-line apparatus, a method of applying a voltage to the cathode side (cooling drum) on which the PEN film is installed to form a planar type (FIG. 3), or a holo anode There is a method (FIG. 4) in which processing is performed using a plasma processing device.
図3において、プレーナ型で処理を行えば、PENフィルム10は冷却ドラム9の陰極7(カソード)側に設置することができ、高い自己バイアスを得ることによってプラズマ8を利用したRIEによる処理が行える(図3)。もし、通常インライン処理で行うように、冷却ドラムもしくはガイドロールの対面側に印加電極を設置した場合には、PENフィルムは陽極(アノード)側に設置されることになる。この時、PENフィルムは高い自己バイアスを得られず、ラジカルがPENフィルム表面に作用し化学反応するだけの、いわゆるプラズマエッチングしか行われないため、無機酸化物層とPENフィルムとの密着性は低いままである。
In FIG. 3, if a planar type process is performed, the
また、図4において、上記ホロアノード・プラズマ処理器とは、中空状の陽極11を有し、その陽極11の面積(Sa)が、対極となる基板面積(Sc)に比べ、Sa>Scとなるような処理器である。陽極11の面積を大きくすることで、対極となる陰極(PENフィルム12)上に大きな自己バイアスを発生することが出来る。この大きな自己バイアスにより、安定で強力な表面処理が可能となる。さらに好ましくは、上記ホロアノード電極中に磁石を組み込み、磁気アシスト・ホロアノードとすることで、より強力且つ安定したプラズマ表面処理を高速で行うことである。磁気電極から発生される磁界により、プラズマ13の閉じ込め効果を更に高め、大きな自己バイアスで高いイオン電流密度を得ることが出来る。なお図4において符号14はガイドロール、15はガス導入管、16はマッチングボックス、17は遮蔽板である。
In FIG. 4, the holo anode / plasma processor has a
RIEによる前処理を行うためのガス種としては、アルゴン、酸素、窒素、水素を使用することが出来る。これらのガスは単独で用いても、2種類以上のガスを混合して用いてもよい。また、2基以上の処理器を用いて、連続して処理を行ってもよい。この時2基以上の処理器は同じものを使用する必要はなく、プレーナ型で処理を行った後に連続してホロアノード・プラズマ処理器を用いて処理を行っても構わない。 Argon, oxygen, nitrogen, and hydrogen can be used as the gas species for performing the pretreatment by RIE. These gases may be used alone, or two or more kinds of gases may be mixed and used. Moreover, you may process continuously using 2 or more processing apparatuses. At this time, it is not necessary to use the same two or more processing units, and the processing may be performed continuously using a holo anode / plasma processing unit after the planar type processing.
次に無機酸化物層2について、詳しく説明する。
本発明における無機酸化物層2は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化錫、酸化マグネシウム、あるいは、それらの混合物などの無機酸化物からなる層であり、透明性を有しかつ酸素、水蒸気等のガスバリア性を有する層であればよい。高温高湿環境での耐性を考慮するとこれらの中では、特に酸化アルミニウム、酸化珪素あるいはこれらの混合物を用いることがより好ましい。ただし、本発明の無機酸化物層2は、上述した無機酸化物に限定されず、上記条件に適合する材料であれば用いることが可能である。
Next, the
The
無機酸化物層2の厚さは、用いられる無機化合物の種類・構成により最適条件が異なるが、一般的には5〜300nmの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。ただし膜厚が5nm未満であると均一な膜が得られないことや膜厚が十分ではないことがあり、ガスバリア材としての機能を十分に果たすことができない場合がある。また、膜厚が300nmを越える場合は薄膜の残留応力によりフレキシビリティを保持させることができず、成膜後外的要因により、薄膜に亀裂を生じるおそれがあるので問題がある。より好ましくは、10〜150nmの範囲内にあることが好ましい。
The optimum condition of the thickness of the
無機酸化物層2をPENフィルム1に積層する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマ気相成長法(CVD)などを用いることができる。ただし、生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。真空蒸着法の加熱手段としては電子線加熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかの方式を用いることが好ましいが、蒸発材料の選択性の幅広さを考慮すると電子線加熱方式または抵抗加熱方式を用いることがより好ましい。また無機酸化物層2とPENフィルム1の密着性及び無機酸化物層2の緻密性を向上させるために、プラズマアシスト法やイオンビームアシスト法を用いて蒸着することも可能である。また、無機酸化物層2の透明性を上げるために蒸着の際、酸素等の各種ガスなど吹き込む反応蒸着を用いても一向に構わない。前記RIE処理と無機酸化物層2の積層が、同一製膜機(インライン製膜機)にて行われれば、生産性を高めることができ、好ましい。
As a method of laminating the
以下に本発明のガスバリア積層体の実施例を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the gas barrier laminate of the present invention will be specifically described below. The present invention is not limited to these examples.
[表面状態分析方法]
測定装置は、日本電子株式会社製JPS−90MXVを用い、X線源としては非単色化MgKα(1253.6eV)を使用、出力は100W(10kV−10mA)で測定した。定量分析にはO1sで2.28、C1sで1.00の相対感度因子を用いて計算をした。C1s波形の波形分離解析には装置付帯の波形分離ソフトを用い、ガウシアン関数とローレンツ関数の混合関数を使用し、C−C結合ピークは285.0eV、C−O結合ピークは286.6eV,COO結合ピークは289.0eVとして波形分離解析を行った。
[Surface condition analysis method]
The measuring apparatus used was JPS-90MXV manufactured by JEOL Ltd., non-monochromated MgKα (1253.6 eV) was used as the X-ray source, and the output was measured at 100 W (10 kV-10 mA). For quantitative analysis, calculation was performed using a relative sensitivity factor of 2.28 for O1s and 1.00 for C1s. For the waveform separation analysis of the C1s waveform, a device-separated waveform separation software is used, and a mixed function of a Gaussian function and a Lorentz function is used. The CC bond peak is 285.0 eV, the CO bond peak is 286.6 eV, and COO. Waveform separation analysis was performed with a binding peak of 289.0 eV.
<実施例1>
厚さ12μmのPENフィルムの片面に、処理方法としてホロアノード・プラズマ処理器を用いてリアクテブイオンエッチング(RIE)による前処理を施した。この時、電極には周波数13.56MHzの高周波電源を用い、処理ガスに水素ガスを用いた。XPS測定におけるO/Cは0.30、C−O/C―Cは0.22、COO/C−Cは0.22であった。この上に、抵抗加熱方式を用いて、酸化珪素を約40nmの厚みで成膜して、ガスバリア積層体を作製した。
<Example 1>
One side of a 12 μm-thick PEN film was pretreated by reactive ion etching (RIE) using a holoanode plasma processor as a treatment method. At this time, a high frequency power source having a frequency of 13.56 MHz was used for the electrodes, and hydrogen gas was used for the processing gas. In XPS measurement, O / C was 0.30, C—O / C—C was 0.22, and COO / C—C was 0.22. On top of this, silicon oxide was deposited to a thickness of about 40 nm using a resistance heating method to produce a gas barrier laminate.
<実施例2>
処理ガスに酸素ガスを用いて処理して得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.36、C−O/C−Cは0.18、COO/C−Cは0.18であった以外は実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Example 2>
O / C in the XPS measurement of the PEN film obtained by processing using oxygen gas as the processing gas is 0.36, C-O / C-C is 0.18, and COO / C-C is 0.18. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that.
<実施例3>
処理ガスにアルゴン/酸素混合ガスを用いて処理して得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.34、C−O/C―Cは0.18、COO/C−Cは0.16であった以外は実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Example 3>
In the XPS measurement of the PEN film obtained by processing using argon / oxygen mixed gas as the processing gas, O / C is 0.34, C—O / C—C is 0.18, and COO / C—C is 0. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that it was .16.
<実施例4>
処理ガスに窒素ガスを用いて処理して得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.30、C−O/C―Cは0.12、COO/C−Cは0.15であった以外は実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Example 4>
O / C in XPS measurement of PEN film obtained by processing using nitrogen gas as the processing gas is 0.30, C-O / C-C is 0.12, and COO / C-C is 0.15. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that.
<実施例5>
処理方法として冷却ドラム側から電圧を印加する方式のプレーナ型で、プラズマを利用したRIEによる前処理を行い、処理ガスにアルゴンガスを用いて処理して得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.25、C−O/C―Cは0.13、COO/C−Cは0.13であった以外は実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Example 5>
As a processing method, it is a planar type in which a voltage is applied from the cooling drum side, and pre-processing by RIE using plasma is performed, and O / O in XPS measurement of a PEN film obtained by processing using argon gas as a processing gas. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that C was 0.25, C—O / C—C was 0.13, and COO / C—C was 0.13.
<比較例1>
処理ガスに酸素/窒素混合ガスを用いて得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.46、C−O/C―Cは0.36、COO/C−Cは0.38であった以外は、実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Comparative Example 1>
O / C in XPS measurement of PEN film obtained by using oxygen / nitrogen mixed gas as process gas is 0.46, C—O / C—C is 0.36, and COO / C—C is 0.38. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
<比較例2>
PENフィルムにコロナ処理装置を用いて、コロナ処理して得られたPENフィルムのXPS測定におけるO/Cは0.44、C−O/C―Cは0.41、COO/C−Cは0.43であった以外は実施例1と同様の方法でガスバリア積層体を作製した。
<Comparative example 2>
In the XPS measurement of the PEN film obtained by corona treatment on a PEN film using a corona treatment apparatus, O / C is 0.44, C—O / C—C is 0.41, and COO / C—C is 0. A gas barrier laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that it was .43.
実施例1〜5、比較例1〜2のガスバリア積層フィルム上に、下記に示すA液とB液を配合比(wt%)で6/4に混合した溶液を作成した。
A液:テトラエトキシシラン10.4gに塩酸(0.1N)89.6gを加え、30分間撹拌し加水分解させた固形分3wt%(SiO2 換算)の加水分解溶液。
B液:ポリビニルアルコールの3wt%水/イソプロピルアルコール溶液(水:イソプロピルアルコール重量比で90:10)。
この溶液をグラビアコート法により塗布乾燥し、厚さ0.5μmの複合被膜層を形成した。
On the gas barrier laminated films of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, solutions A and B shown below were mixed in a mixing ratio (wt%) to 6/4.
Liquid A: A hydrolyzed solution having a solid content of 3 wt% (in terms of SiO 2 ) obtained by adding 89.6 g of hydrochloric acid (0.1N) to 10.4 g of tetraethoxysilane and stirring for 30 minutes for hydrolysis.
Liquid B: 3 wt% water / isopropyl alcohol solution of polyvinyl alcohol (90:10 by weight ratio of water: isopropyl alcohol).
This solution was applied and dried by a gravure coating method to form a composite coating layer having a thickness of 0.5 μm.
さらにニ液硬化型ポリウレタン系接着剤を用いて、ドライラミネートにより、ポリフッ化ビニル(50μm)/ガスバリア積層フィルム/ポリフッ化ビニル(50μm)の積層サンプルを作成した。当該積層サンプルの断面構造を図5に示す。
<評価>
上記積層サンプルの矢印aの部分のポリフッ化ビニルフィルム/ガスバリア積層フィルム間のラミネート強度を、オリエンテック社テンシロン万能試験機RTC−1250を用いて測定した(JIS Z1707準拠)。但し、測定の前に試料をプレッシャークッカーテスト(105℃100%)の高温高湿環境下に60時間放置した後に剥離強度を測定した。結果を表1に示す。
Furthermore, a laminate sample of polyvinyl fluoride (50 μm) / gas barrier laminate film / polyvinyl fluoride (50 μm) was prepared by dry lamination using a two-component curable polyurethane adhesive. A cross-sectional structure of the laminated sample is shown in FIG.
<Evaluation>
The laminate strength between the polyvinyl fluoride film / gas barrier laminate film at the portion indicated by arrow a in the laminate sample was measured using a Tensilon universal tester RTC-1250 (Orientec Corp.) (conforms to JIS Z1707). However, before the measurement, the peel strength was measured after the sample was left in a high temperature and high humidity environment of a pressure cooker test (105 ° C. 100%) for 60 hours. The results are shown in Table 1.
したがって、元素の比率(O/C)が0.20〜0.40、C1s波形の解析から求めた官能基比(C−O/C―C)が0.10〜0.25、(COO/C−C)が0.10〜0.25に調整した以外の比較例1、2の剥離強度が低いことが示された。 Therefore, the element ratio (O / C) is 0.20 to 0.40, the functional group ratio (C—O / C—C) obtained from the analysis of the C1s waveform is 0.10 to 0.25, (COO / It was shown that the peel strengths of Comparative Examples 1 and 2 except that CC) was adjusted to 0.10 to 0.25 were low.
以上のように本発明のガスバリア積層体は,PENフィルムと無機酸化物層との密着性が高く高温高湿環境下でもPENフィルムと無機酸化物層との密着性が劣化しないガスバリア積層体を提供することができる。 As described above, the gas barrier laminate of the present invention provides a gas barrier laminate in which the adhesion between the PEN film and the inorganic oxide layer is high and the adhesion between the PEN film and the inorganic oxide layer does not deteriorate even in a high temperature and high humidity environment. can do.
本発明のガスバリア積層体は、太陽電池のモジュールセルや配線を保護するに好適な、耐久性に優れた裏面保護シート用のガスバリア積層体として、とくに有用である。 The gas barrier laminate of the present invention is particularly useful as a gas barrier laminate for a backside protective sheet that is suitable for protecting module cells and wiring of solar cells and has excellent durability.
1 PENフィルム
2 無機酸化物層
3 RIEによる前処理層
4 C−C結合ピーク
5 C−O結合ピーク
6 COO結合ピーク
7 陰極
8 プラズマ
9 冷却ドラム
10 PENフィルム
11 陽極
12 PENフィルム
13 プラズマ
14 ガイドロール
15 ガス導入管
16 マッチングボックス
17 遮蔽板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該ポリエチレンナフタレートフィルムの少なくとも該無機酸化物層を設ける面に、プラズマを利用したリアクティブイオンエッチング(RIE)処理が施されており、
該RIE処理を施した表面のX線光電子分光測定(測定条件:X線源MgKα、X線出力100W)を行った場合、酸素元素と炭素元素の原子数比(O/C)が0.20〜0.40の範囲内であることを特徴とするガスバリア積層体。 A gas barrier laminate comprising an inorganic oxide layer laminated on at least one surface of a polyethylene naphthalate film,
Reactive ion etching (RIE) treatment using plasma is performed on at least the surface of the polyethylene naphthalate film on which the inorganic oxide layer is provided,
When X-ray photoelectron spectroscopic measurement of the surface subjected to the RIE treatment (measurement conditions: X-ray source MgKα, X-ray output 100 W) is performed, the atomic ratio (O / C) of the oxygen element to the carbon element is 0.20. A gas barrier laminate characterized by being in the range of ~ 0.40.
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