JP2014065198A - Gas barrier film - Google Patents

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恭輔 植田
Takayuki Tani
卓行 谷
Mitsuo Fujiwara
光男 藤原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film with which gas barrier performance is improved while further reducing deterioration of the gas barrier performance caused by film thickness reduction resulting from production speed increase.SOLUTION: A gas barrier film is configured in such a way that a gas barrier layer 11 having film thickness of 5 to 30 nm and having a difference between the maximum value and the minimum value of moisture permeability of 1 g/m/day or less is formed by making a plastic film 10 pass through an atmosphere in which a vapor deposition material is heated to generate vapor deposition particles and ion plating is performed with high density plasma.

Description

本発明は、医療医薬品およびインクジェットタンク部材の外装材、樹脂等の輸出用包材、太陽電池バックシートといった産業資材向け外装材や、食品の包装材に用いられるガスバリアフィルムに関する。   The present invention relates to an exterior material for medical drugs and inkjet tank members, an export packaging material such as resin, an exterior material for industrial materials such as a solar battery back sheet, and a gas barrier film used for a food packaging material.

医療医薬品やインクジェットタンク部材の外装材や、樹脂等の輸出用包材には、それぞれ、高温多湿化における加速試験や、高温化での溶剤蒸散防止、船便による輸送(特に赤道直下)において安定して優れた高い酸素バリア性、水蒸気バリア性を発揮する包装体が求められている。   For packaging materials for medical drugs and inkjet tank members, and export packaging materials such as resins, they are stable in accelerated tests at high temperatures and high humidity, prevention of solvent evaporation at high temperatures, and transportation by sea (especially directly below the equator). Therefore, there is a demand for a package that exhibits excellent oxygen barrier properties and water vapor barrier properties.

太陽電池保護シートは、太陽電池モジュールの起電部分であるパターニングされたシリコン薄膜の湿度による劣化を防止するために、太陽電池の裏側に配置されており、酸素や水蒸気といったガスを遮断し、同時に屋外などの過酷な状況下で使用されてもガスバリア性能が劣化しない耐久性能が求められる。   The solar cell protection sheet is placed on the back side of the solar cell to prevent deterioration due to humidity of the patterned silicon thin film that is the electromotive part of the solar cell module, and simultaneously blocks gases such as oxygen and water vapor. There is a need for durability that does not degrade the gas barrier performance even when used under harsh conditions such as outdoors.

ハードディスクや半導体モジュール、食品や医薬品類の包装に用いられる包装材料においても、内容物を保護することが必要である。特に、食品包装においては蛋白質や油脂などの酸化や変質を抑制し、味や鮮度を保持することが必要である。また無菌状態での取り扱いが必要とされる医薬品類においては有効成分の変質を抑制し、効能を維持することが求められる。これらの内容物の品質を保護するために、酸素や水蒸気、その他内容物を変質させる気体を遮断するガスバリア性を備える包装体が求められている。   It is necessary to protect the contents of packaging materials used for packaging hard disks, semiconductor modules, foods and pharmaceuticals. Particularly in food packaging, it is necessary to suppress the oxidation and alteration of proteins, fats and oils, and to maintain the taste and freshness. In addition, pharmaceuticals that require handling in a sterile state are required to suppress the alteration of the active ingredient and maintain its efficacy. In order to protect the quality of these contents, there is a demand for a package having a gas barrier property that blocks oxygen, water vapor, and other gases that alter the contents.

プラスチックフィルムからなる包装体としては、従来、高分子の中では比較的ガスバリア性能に優れるポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリロニトリル(PAN)などの樹脂フィルムや或いはこれらの樹脂をラミネートまたはコーティングしたプラスチックフィルムなどが好んで用いられてきた。   Conventionally, as a package made of a plastic film, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile (PAN), which are relatively excellent in gas barrier performance among polymers. Etc.) or plastic films laminated or coated with these resins have been used favorably.

しかしながら、これらのフィルムでは、温度依存性が高く、高温または高湿度下においてガスバリア性能に劣化が見られ、また、食品包装用途においてはボイル処理や高温高圧力条件下でのレトルト処理を行うとガスバリア性能が著しく劣化するおそれを有する。また、PVDC系の高分子樹脂組成物を用いたガスバリア性積層体は、湿度依存性は低いものの温度依存性がある上に、高いガスバリア性能(例えば、1cc/m・day・atm以下)を得ることができないという問題を有する。 However, these films are highly temperature-dependent, and the gas barrier performance is deteriorated at high temperatures or high humidity. In food packaging applications, gas barriers are obtained when boil treatment or retort treatment at high temperature and high pressure is performed. There is a risk that the performance will deteriorate significantly. In addition, the gas barrier laminate using the PVDC polymer resin composition has low humidity dependency but temperature dependency, and also has high gas barrier performance (for example, 1 cc / m 2 · day · atm or less). It has the problem that it cannot be obtained.

また、PVDCやPANなどは廃棄・焼却の際に有害物質が発生する危険性が高いため、高防湿性を有し、かつ高度のガスバリア性能が要求される包装体については、アルミニウムなどの金属箔などにてガスバリア性能を担保することが可能である。   In addition, since PVDC and PAN have a high risk of generating harmful substances during disposal and incineration, a metal foil such as aluminum is used for packaging that has high moisture resistance and requires high gas barrier performance. It is possible to guarantee the gas barrier performance by such as.

しかしながら、金属箔では、不透明であるため、包装材料を透過して内容物を識別することが難しく、金属探知機による内容物検査や、電子レンジでの加熱処理が出来ないという問題を有する。   However, since the metal foil is opaque, it is difficult to identify the contents through the packaging material, and there is a problem that the contents cannot be inspected by the metal detector and cannot be heat-treated in the microwave oven.

これらの問題を解決するべく、プラスチックフィルム上に、酸化珪素、酸化アルミニウム等からなる金属酸化膜を形成したガスバリア性フィルムが、一般的に数多く、実用化されている。   In order to solve these problems, many gas barrier films in which a metal oxide film made of silicon oxide, aluminum oxide or the like is formed on a plastic film are generally put into practical use.

このような金属酸化膜を形成する方法は、ドライコーティング法、中でも真空蒸着法を用いることで、生産性に優れた膜形成が可能となる。真空蒸着法以外のドライコーティング方式としては、スパッタリング法や化学気相蒸着法(ChemicalVaporDeposition:CVD)が挙げられるが、スパッタリング法では、ガスバリア性能には優れるものの、生産速度が大幅に遅くなるという不都合を有する。化学気相蒸着法(ChemicalVaporDeposition:CVD)の場合においても、ガスバリア層形成として選択した場合、真空蒸着法と比較して生産速度が遅くなってしまうというデメリットが生じる。   As a method of forming such a metal oxide film, a film having excellent productivity can be formed by using a dry coating method, particularly a vacuum deposition method. Examples of dry coating methods other than vacuum deposition include sputtering and chemical vapor deposition (CVD). Sputtering is superior in gas barrier performance, but has the disadvantage of significantly slowing production speed. Have. Even in the case of chemical vapor deposition (CVD), when it is selected as the gas barrier layer formation, there is a demerit that the production rate is slower than the vacuum deposition method.

しかしながら、更なる生産性の向上やコストダウンを目標に、金属酸化膜の生産速度を早くした場合、生産速度の上昇に起因する、膜厚の減少により、従来得られていたガスバリア性能が大幅に劣化してしまうおそれがあり、更なる生産性の向上やコストダウンを達成するには、鋭意工夫が求められている。   However, when the metal oxide film production rate is increased with the goal of further improving productivity and cost reduction, the previously obtained gas barrier performance is greatly improved due to the decrease in film thickness caused by the increase in production rate. In order to achieve further improvement in productivity and cost reduction, there is a need for diligent ingenuity.

膜厚の減少に伴う、ガスバリア性能の低下を防ぐ方法の1つとしては、より緻密な膜を形成する方法が挙げられ、その1つとして、圧力勾配型のプラズマガンを材料蒸発方法として用いた蒸着法が提案されている(例えば特許文献1)。この手法は、プラズマガンより発せられるプラズマを、磁場を用いて収束するなどして、材料へ誘導し、材料を加熱し、蒸発させるとともに、蒸発中の原子、分子がプラズマガンより発せられるプラズマを通過することにより、活性化し、蒸発時より高い運動エネルギーを持って基材に入射することにより、通常の蒸着法より緻密な膜を得ることが可能である。   One of the methods for preventing the gas barrier performance from being lowered due to the decrease in the film thickness is a method for forming a denser film, and one of them is a pressure gradient type plasma gun used as a material evaporation method. A vapor deposition method has been proposed (for example, Patent Document 1). In this method, the plasma emitted from the plasma gun is focused to the material by converging it using a magnetic field, etc., and the material is heated and evaporated. At the same time, the atoms and molecules being evaporated are emitted from the plasma gun. By passing the light, it is activated and incident on the base material with higher kinetic energy than that during evaporation, so that it is possible to obtain a denser film than a normal vapor deposition method.

ところが、特許文献1に提案される手法では、材料の蒸発とプラズマによる活性化が同時に行えることで、煩雑さは少なく、装置コスト的に有利である反面、材料の蒸発速度とプラズマ密度とが一義的に決定してしまうため、生産性の向上を図ることは困難であるという問題を有する。   However, in the method proposed in Patent Document 1, material evaporation and activation by plasma can be performed at the same time, which is less complicated and advantageous in terms of apparatus cost. On the other hand, the material evaporation rate and plasma density are unambiguous. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve productivity.

特開2005−34831号公報JP 2005-34831 A

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、生産性とガスバリア性との両立を実現し得、且つ、生産速度の上昇に起因する、膜厚の減少によるガスバリア性能の劣化の防止を図ると共に、ガスバリア性能の向上を図り得るようにしたガスバリアフィルムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of realizing both productivity and gas barrier properties, and prevents deterioration in gas barrier performance due to a decrease in film thickness due to an increase in production speed. Another object is to provide a gas barrier film capable of improving the gas barrier performance.

請求項1に係る発明は、基材を、蒸着材料を加熱して蒸着粒子を発生させ、高密度プラズマでイオンプレーティングした雰囲気に通過させて5から30nmの膜厚を有し、水蒸気透過率の最大値と最小値との差が1g/m・day以下のガスバリア層を形成したガスバリア性フィルムを特徴とする。 The invention according to claim 1 has a film thickness of 5 to 30 nm by heating a vapor deposition material to generate vapor deposition particles and passing the substrate through an ion-plated atmosphere with high-density plasma, and has a water vapor transmission rate. A gas barrier film in which a gas barrier layer having a difference between a maximum value and a minimum value of 1 g / m 2 · day or less is formed.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のガスバリア性フィルムにおいて、前記蒸着粒子を発生する手段を、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱法または高周波誘導加熱法のいずれか1つで実行したことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the gas barrier film according to the first aspect, the means for generating the vapor deposition particles is performed by any one of an electron beam vapor deposition method, a resistance heating method, and a high frequency induction heating method. It is characterized by.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のガスバリア性フィルムにおいて、前記高密度プラズマを生成する手段を、ICPプラズマ、ヘリコン波プラズマ、マイクロ波プラズマ、ホロカソード放電のいずれか1つで実行したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the gas barrier film according to the first or second aspect, the means for generating the high-density plasma is any one of ICP plasma, helicon wave plasma, microwave plasma, and holo cathode discharge. It is characterized by having executed.

請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載のガスバリア性フィルムにおいて、前記ガスバリア層を、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜の少なくとも1つで形成したことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the gas barrier film according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas barrier layer includes a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, It is characterized by being formed of at least one of an aluminum oxynitride film and a magnesium oxide film.

本発明によれば、生産速度の上昇に起因する、膜厚の減少によるガスバリア性能の劣化をより小さくしつつ、ガスバリア性能に優れたガスバリアフィルムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas barrier film excellent in gas barrier performance can be provided, making deterioration of the gas barrier performance by the reduction | decrease of the film thickness resulting from the increase in production rate smaller.

本発明の一実施の形態に係るガスバリア性プラスチックフィルムの構成を説明するために示した断面図である。It is sectional drawing shown in order to demonstrate the structure of the gas barrier plastic film which concerns on one embodiment of this invention. 図1の製造に供する製造装置を説明するために示した構成図である。It is the block diagram shown in order to demonstrate the manufacturing apparatus with which it uses for manufacture of FIG. 図1による実施例1〜3と比較例1とのガスバリア性を比較して示した特性図である。It is the characteristic view which compared and showed the gas-barrier property of Examples 1-3 by FIG. 1 and the comparative example 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態に係るガスバリア性プラスチックフィルムについて、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a gas barrier plastic film according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係るガスバリア性プラスチックフィルムの要部を示すもので、基材を構成するプラスチックフィルム10上には、ガスバリア層11が成膜される。   FIG. 1 shows a main part of a gas barrier plastic film according to an embodiment of the present invention. A gas barrier layer 11 is formed on a plastic film 10 constituting a substrate.

なお、フィルム構成としては、上記に制限されるものではなく、例えばガスバリア性能や密着性の向上を目的に、樹脂材料をベースにしたアンカーコート層の挿入や、プラズマを用いた表面処理を行うようにしてもよい。   The film structure is not limited to the above. For example, for the purpose of improving gas barrier performance and adhesion, insertion of an anchor coat layer based on a resin material or surface treatment using plasma is performed. It may be.

プラスチックフィルム10は、特に制限を受けるものではなく公知のものを使用することが出来る。例えば、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル系(ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド系(ナイロン―6、ナイロン―66等)、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系(トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等)などが挙げられるが特に限定されない。外観の観点や、中身が確認できると言った利点から、透明フィルムを用いることが好ましい。また、厚さに関しても特に制限を受けるものではなく、ガスバリアフィルムを形成する場合の加工性を考慮すると、実用的には6〜100μmの範囲が好ましい。   The plastic film 10 is not particularly limited, and a known film can be used. For example, polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polyester (polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, etc.), polyamide (nylon-6, nylon-66, etc.), polystyrene, ethylene vinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyimide, polyvinyl alcohol , Polycarbonate, polyethersulfone, acrylic, cellulose-based (triacetylcellulose, diacetylcellulose, etc.), and the like. From the viewpoint of appearance and the advantage that the contents can be confirmed, it is preferable to use a transparent film. Also, the thickness is not particularly limited, and practically in the range of 6 to 100 μm is preferable in consideration of processability when forming a gas barrier film.

ガスバリア層11としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜が挙げられる。これらを蒸着する際に用いる蒸着材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えば酸化珪素膜の場合、シリコン(Si)、一酸化珪素(SiO)や二酸化珪素(SiO )、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、上記の材料の蒸着時に、酸素などの反応性ガスを併用することにより、酸化珪素膜を得てもよい。 Examples of the gas barrier layer 11 include a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, and a magnesium oxide film. The vapor deposition material used when vapor-depositing these is not particularly limited, and known materials can be used. For example, in the case of a silicon oxide film, silicon (Si), silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2 ), or a mixture thereof can be used, but not limited thereto. Further, a silicon oxide film may be obtained by using a reactive gas such as oxygen in combination with the deposition of the above materials.

ガスバリア層11の組成としては、特に制限されるものではないが、例えばSiOで記される酸化珪素膜の場合、ガスバリア層11の組成を1.5≦x≦2.2とすることで、透明性とガスバリア性を両立した、ガスバリア層11を形成することができる。透明性とガスバリア性との両立を考慮すると、より好ましくは、1.6≦x<1.9とすることである。xの値を制御する方法としては、成膜中に、例えば酸素のような酸化剤となるようなガスを導入する、または、使用する蒸着材料におけるxの値を変化させる方法がある。酸化ガスを多く導入する、もしくは使用する蒸着材料におけるxの値を大きくすることで、ガスバリア層11におけるxの値が大きくなっていく。ガスバリア層11の組成がx<1.5の場合、ガスバリア層3の黄色味が強くなり、膜厚によっては透明性を確保できず、外観を損ねてしまう可能性がある。また、ガスバリア層11の組成が、2.2<xの場合、透明性は確保できるが、ガスバリア性能が発揮されない可能性がある。 The composition of the gas barrier layer 11 is not particularly limited. For example, in the case of a silicon oxide film described by SiO 2 X , by setting the composition of the gas barrier layer 11 to 1.5 ≦ x ≦ 2.2, The gas barrier layer 11 having both transparency and gas barrier properties can be formed. In consideration of compatibility between transparency and gas barrier properties, 1.6 ≦ x <1.9 is more preferable. As a method of controlling the value of x, there is a method of introducing a gas that becomes an oxidizing agent such as oxygen during film formation or changing the value of x in the vapor deposition material to be used. By introducing a large amount of oxidizing gas or increasing the value of x in the vapor deposition material to be used, the value of x in the gas barrier layer 11 increases. When the composition of the gas barrier layer 11 is x <1.5, the yellow color of the gas barrier layer 3 becomes strong, and transparency may not be ensured depending on the film thickness, which may impair the appearance. Moreover, when the composition of the gas barrier layer 11 is 2.2 <x, transparency can be secured, but the gas barrier performance may not be exhibited.

ガスバリア層11の膜厚は、生産性とガスバリア性を考慮すると、5から30nmが好ましい。5nm以下の場合、安定したガスバリア性能を得ることが困難であり、また30nm以上の場合、生産速度が遅くなり、コストが高くなってしまう恐れがある。   The film thickness of the gas barrier layer 11 is preferably 5 to 30 nm in consideration of productivity and gas barrier properties. If it is 5 nm or less, it is difficult to obtain a stable gas barrier performance, and if it is 30 nm or more, the production rate may be slow and the cost may be increased.

また、ガスバリア層11を成膜する際、従来の真空蒸着による成膜方式では、膜厚の急変等が生じ、狙いの膜厚よりも、膜厚が薄くなってしまった場合、ガスバリア性能が劣化し、結果生産性の低下を招いてしまうことがあった。この対策としては、膜質を向上させ、膜厚変動に対するガスバリア性能の変動を小さく抑える手法が挙げられ、中でもプラズマを用いた手法が考えられる。高い成膜速度により成膜する場合は、蒸着粒子の数が非常に多いため、高いプラズマ密度を発現できる方式で無い場合、蒸着粒子に比してプラズマ化している粒子数が少なく、膜質を向上させる変化を発現させることが困難である。このため、高いプラズマ密度を発現させる手段として、ICPプラズマ法、ヘリコン波プラズマ法、マイクロ波プラズマ法、ホロカソード放電法の何れかを用いることが最適である。   In addition, when the gas barrier layer 11 is formed, the conventional vacuum deposition method causes a sudden change in the film thickness and the gas barrier performance deteriorates if the film thickness becomes thinner than the target film thickness. As a result, productivity may be reduced. As a countermeasure, there is a technique for improving the film quality and suppressing the fluctuation of the gas barrier performance with respect to the fluctuation of the film thickness. Among them, a technique using plasma is conceivable. When depositing at a high deposition rate, the number of vapor deposition particles is very large, so if it is not a method that can express a high plasma density, the number of particles that are converted into plasma is smaller than vapor deposition particles, and the film quality is improved. It is difficult to express changes to be made. For this reason, it is optimal to use any one of the ICP plasma method, the helicon wave plasma method, the microwave plasma method, and the holocathode discharge method as means for developing a high plasma density.

さらに、ガスバリア層11の上に、保護層等を設けても問題ない。保護層としては、金属アルコキシドを用いる塗布膜を設けることが望ましい。具体的には一般式R(M−OR)(ただしR、Rは炭素数1〜8の有機基、Mは金属原子)で表されるものであり、金属原子としてはSi、Ti、Al、Zr等を挙げることができる。また、その上にナイロンフィルムやポリプロピレンフィルム等をラミネートしても問題ない。 Furthermore, there is no problem even if a protective layer or the like is provided on the gas barrier layer 11. As the protective layer, it is desirable to provide a coating film using a metal alkoxide. Specifically, it is represented by the general formula R 1 (M-OR 2 ) (where R 1 and R 2 are organic groups having 1 to 8 carbon atoms, M is a metal atom), and the metal atom is Si, Ti, Al, Zr, etc. can be mentioned. Moreover, there is no problem even if a nylon film or a polypropylene film is laminated thereon.

金属MがSiであるR(Si−OR)としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等を挙げることができる。 R 1 (Si—OR 2 ) in which the metal M is Si includes tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy. A silane etc. can be mentioned.

金属MがZrであるR(Zr−OR)としては、テトラメトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム等を挙げることができる。 Examples of R 1 (Zr—OR 2 ) in which the metal M is Zr include tetramethoxyzirconium, tetraethoxyzirconium, tetraisopropoxyzirconium, and tetrabutoxyzirconium.

金属MがTiであるR(Ti−OR)としては、テトラメトキシチタニウム、テトラエトキシチタニウム、テトライソプロポキシチタニウム、テトラブトキシチタニウム等を挙げることができる。 Examples of R 1 (Ti—OR 2 ) in which the metal M is Ti include tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, and tetrabutoxytitanium.

金属MがAlであるR(Al−OR)としては、テトラメトキシアルミニウム、テトラエトキシアルミニウム、テトライソプロポキシアルミニウム、テトラブトキシアルミニウム等を挙げることができる。 Examples of R 1 (Al—OR 2 ) in which the metal M is Al include tetramethoxyaluminum, tetraethoxyaluminum, tetraisopropoxyaluminum, and tetrabutoxyaluminum.

上記金属アルコキシドは、1種類のみ用いても2種以上混合して用いても差し支えない。また、アクリル酸やポリビニルアルコール、ウレタン化合物、ポリエステル化合物を混合してもよいが、膨潤性の材料を混合することが望ましい。   The metal alkoxide may be used alone or in combination of two or more. Moreover, although acrylic acid, polyvinyl alcohol, a urethane compound, and a polyester compound may be mixed, it is desirable to mix a swellable material.

ラミネーションを行なう場合、接着剤としてウレタン系の接着剤を用いることが好ましく、またラミネートする方法として、ドライラミネーション法、ノンソルベントラミネーション法、押出しラミネーション法、ニーラムラミネーション法などによりラミネーションすることが好ましい。   When laminating, it is preferable to use a urethane-based adhesive as the adhesive, and as a laminating method, it is preferable to perform lamination by a dry lamination method, a non-solvent lamination method, an extrusion lamination method, a knee lamination method, or the like.

ここで、プラスチックフィルム10上にガスバリア層11を積層形成する方法としては、例えば図2に示す真空チャンバー20を備えた製造装置が用いられて製造される。   Here, as a method of laminating and forming the gas barrier layer 11 on the plastic film 10, for example, a manufacturing apparatus including the vacuum chamber 20 shown in FIG. 2 is used.

即ち、プラスチックフィルム10を真空チャンバー20内の巻き出しローラ22に巻装し、その先端部を複数の案内ローラ21、成膜ロール23を経由させて巻取りローラ24に巻取り可能に巻装させ、巻き出しローラ22から巻取りローラ24に搬送させる。   That is, the plastic film 10 is wound around the unwinding roller 22 in the vacuum chamber 20, and the leading end is wound around the winding roller 24 via a plurality of guide rollers 21 and film forming rolls 23. Then, it is conveyed from the unwinding roller 22 to the winding roller 24.

このうち成膜ロール23は、その一部が成膜室201内に回転可能に露出されて配置される。この成膜室201には、蒸着材料251が収容される坩堝25が配置され、この坩堝25に対応して蒸着手段を構成する直進電子ビーム銃26、反応性ガスを導入する手段を構成する反応性ガス導入パイプ27が配置される。   Among these, a part of the film forming roll 23 is disposed in the film forming chamber 201 so as to be rotatably exposed. In this film forming chamber 201, a crucible 25 in which a vapor deposition material 251 is accommodated is disposed, and a rectilinear electron beam gun 26 constituting vapor deposition means corresponding to this crucible 25, and a reaction constituting means for introducing reactive gas. A sex gas introduction pipe 27 is arranged.

上記構成において、巻き出しローラ22に巻装されたプラスチックフィルム10は、案内ローラ21、成膜ロール23を経由して巻取りローラ24に順に巻き取られる。   In the above configuration, the plastic film 10 wound around the unwinding roller 22 is sequentially wound around the winding roller 24 via the guide roller 21 and the film forming roll 23.

同時に、成膜室内の坩堝24に収容した蒸着材料251が直進電子ビーム銃26からの電子ビームにより加熱されて蒸気となり蒸着粒子28として、成膜ロールを通過するプラスチックフィルム10上に蒸着される。この際、成膜室201内には、蒸着粒子28を反応性ガス導入パイプ27から導入される反応性ガスの作用によりイオンプレーティングする高密度プラズマ29の雰囲気が発生され、この雰囲気中においてプラスチックフィルム10上に蒸着される。   At the same time, the vapor deposition material 251 accommodated in the crucible 24 in the film forming chamber is heated by the electron beam from the straight electron beam gun 26 to become vapor, which is vapor-deposited on the plastic film 10 passing through the film forming roll. At this time, in the film forming chamber 201, an atmosphere of high-density plasma 29 is generated in which the vapor deposition particles 28 are ion-plated by the action of the reactive gas introduced from the reactive gas introduction pipe 27. It is deposited on the film 10.

坩堝25の蒸着材料251を過熱する手段として、直進電子ビーム銃27を設置した電子ビーム蒸着法を用いて構成した場合について説明したが、蒸着手段としては、蒸着材料251を詰めてある坩堝25に対し、抵抗加熱法または高周波誘導加熱法などを用いて加熱し、材料を蒸発させてもよい。そして、電子ビーム蒸着法は、これに限ることなく、偏向電子ビーム銃であってもよいが、高い成膜速度を発現させるためには大電力の投入が可能なピアース式平面陰極形電子銃などが挙げられるが、これに限られるものではない。また、抵抗加熱法としては、蒸着材料251を詰めた坩堝25を直接抵抗加熱する方式であってもよいし、抵抗加熱部に金属のワイヤーをフィードするタイプの抵抗加熱方式であっても問題ない。いずれの方式も高い成膜速度を発現できる装置の構成になっていることが必要である。   The case where the electron beam vapor deposition method in which the linear electron beam gun 27 is installed is described as the means for heating the vapor deposition material 251 of the crucible 25 has been described. On the other hand, the material may be evaporated by heating using a resistance heating method or a high frequency induction heating method. The electron beam vapor deposition method is not limited to this, but may be a deflected electron beam gun, but a Pierce type flat cathode electron gun capable of supplying a large amount of power in order to develop a high film forming speed, etc. However, it is not limited to this. Further, as the resistance heating method, a method of directly resistance heating the crucible 25 filled with the vapor deposition material 251 may be used, or a resistance heating method of feeding a metal wire to the resistance heating unit is not a problem. . Both methods are required to have an apparatus configuration capable of exhibiting a high film formation rate.

なお、製造装置構成としては、図2に示す構成に限るものではなく、必要に応じて、プラズマ処理装置を設置しても問題はない。ローラの配置、反応ガスの導入方法等に関しても、特に制限されるものではない。   The manufacturing apparatus configuration is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and there is no problem even if a plasma processing apparatus is installed if necessary. The arrangement of the rollers, the method for introducing the reaction gas, etc. are not particularly limited.

このように、ガスバリア性フィルムは、ガスバリア層11が蒸着法と高密度プラズマを発生させる手段とを併用してプラスチックフィルム10上に積層されることにより、該ガスバリア層11の膜厚を変化させても、水蒸気透過率の変化が非常に小さいという特徴を有する。具体的には、ガスバリア層11の膜厚を5から30nmまで変化させた場合、各膜厚における水蒸気透過率の最大値と最小値との差は、1g/m・day以下に抑えることができる。このような膜質を有するガスバリア層11を備えるガスバリア性プラスチックフィルムは、生産速度の上昇に起因する、膜厚の減少によるガスバリア性能の劣化をより小さくしつつ、ガスバリア性能の向上を図ることができる。 As described above, the gas barrier film is formed by laminating the gas barrier layer 11 on the plastic film 10 by using both the vapor deposition method and the means for generating high-density plasma, thereby changing the film thickness of the gas barrier layer 11. Is also characterized by a very small change in water vapor transmission rate. Specifically, when the film thickness of the gas barrier layer 11 is changed from 5 to 30 nm, the difference between the maximum value and the minimum value of the water vapor transmission rate at each film thickness can be suppressed to 1 g / m 2 · day or less. it can. The gas barrier plastic film including the gas barrier layer 11 having such a film quality can improve the gas barrier performance while further reducing the deterioration of the gas barrier performance due to the decrease in the film thickness due to the increase in production speed.

以下、本発明の実施の形態に係るガスバリア性フィルムとして高密度プラズマを併用した実施例1〜3を作製すると共に、高密度プラズマを併用しない比較例1を作製して比較検討する。   Hereinafter, while producing Examples 1-3 using high-density plasma in combination as a gas barrier film according to an embodiment of the present invention, Comparative Example 1 not using high-density plasma is produced and compared.

〈実施例1〉
実施例1として、図2の製造装置を用いて、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製P60)の片面にSiOxからなるガスバリア層を形成した。その際、ガスバリア層の膜厚を変化させるために、成膜速度を変化させた。この膜形成時、100Aに電流制御されたホロカソード放電による高密度プラズマを併用した。
<Example 1>
As Example 1, a gas barrier layer made of SiOx was formed on one surface of a 12 μm thick polyethylene terephthalate film (P60 manufactured by Toray Industries, Inc.) using the manufacturing apparatus of FIG. At that time, in order to change the film thickness of the gas barrier layer, the film forming speed was changed. When this film was formed, high-density plasma by holocathode discharge with current controlled to 100 A was used in combination.

〈実施例2〉
実施例2として、図2の製造装置を用いて、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製P60)の片面にSiOxからなるガスバリア層を形成した。その際、ガスバリア層の膜厚を変化させるために、成膜速度を変化させた。この膜形成時、10kWのICP放電による高密度プラズマを併用した。
<Example 2>
As Example 2, a gas barrier layer made of SiOx was formed on one side of a 12 μm thick polyethylene terephthalate film (P60 manufactured by Toray Industries, Inc.) using the manufacturing apparatus of FIG. At that time, in order to change the film thickness of the gas barrier layer, the film forming speed was changed. When this film was formed, high density plasma by 10 kW ICP discharge was used in combination.

〈実施例3〉
実施例3として、図2の製造装置を用いて、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製P60)の片面にSiOxからなるガスバリア層を形成した。その際、ガスバリア層の膜厚を変化させるために、成膜速度を変化させた。この膜形成時、6kWのマイクロ波放電による高密度プラズマを併用した。
<Example 3>
As Example 3, a gas barrier layer made of SiOx was formed on one side of a 12 μm thick polyethylene terephthalate film (P60 manufactured by Toray Industries, Inc.) using the manufacturing apparatus of FIG. At that time, in order to change the film thickness of the gas barrier layer, the film forming speed was changed. When this film was formed, high-density plasma by 6 kW microwave discharge was used in combination.

〈比較例1〉
比較例1として、図2の製造装置を用いて、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製P60)の片面にSiOxからなるガスバリア層を形成した。その際、ガスバリア層の膜厚を変化させるために、成膜速度を変化させた。この膜形成時、高密度プラズマを併用しなかった。
<Comparative example 1>
As Comparative Example 1, a gas barrier layer made of SiOx was formed on one side of a 12 μm-thick polyethylene terephthalate film (Toray P60) using the manufacturing apparatus of FIG. At that time, in order to change the film thickness of the gas barrier layer, the film forming speed was changed. When this film was formed, high-density plasma was not used in combination.

〈評価1〉
上記実施例1〜3、比較例1の水蒸気透過率を水蒸気透過度測定装置(モダンコントロール社製 MOCON PERMATRAN 3/21)を用い、40℃90%RH雰囲気にて測定した。
<Evaluation 1>
The water vapor transmission rates of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured in a 40 ° C. and 90% RH atmosphere using a water vapor transmission rate measuring device (MOCON PERMATRAN 3/21 manufactured by Modern Control).

〈評価2〉
上記実施例1〜3、比較例1の膜厚を、波長分散小型蛍光X線分析装置 (Rigaku社製 Supermini)を用いて測定した。
<Evaluation 2>
The film thicknesses of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured using a wavelength dispersion compact fluorescent X-ray analyzer (Supermini manufactured by Rigaku).

この測定結果を整理すると、実施例1〜3、比較例1における水蒸気透過率と膜厚との関係が、図3に示すようになり、実施例1〜3における膜厚に対するガスバリア性が比較例1に比して良好であることが確認された。   When this measurement result is arranged, the relationship between the water vapor transmission rate and the film thickness in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 is as shown in FIG. 3, and the gas barrier property with respect to the film thickness in Examples 1 to 3 is a comparative example. It was confirmed that it was better than 1.

なお、本発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problems described in the column of problems to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the effects of the invention can be obtained. In some cases, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

本発明によれば、医療医薬品およびインクジェットタンク部材の外装材、樹脂等の輸出用包装材、太陽電池バックシートといった産業資材向け外装材や、食品の包装材として好適するガスバリアフィルムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas barrier film suitable as a packaging material for industrial materials, such as packaging materials for medical drugs and inkjet tank members, export packaging materials such as resins, solar battery back sheets, and food packaging materials can be provided. it can.

10…プラスチックフィルム
11…ガスバリア層
20…真空チャンバー
201…成膜室
21…案内ローラ
22…巻き出しローラ
23…成膜ロール
24…巻取りローラ
25…坩堝
251…蒸着材料
26…直進電子ビーム銃
27…反応性ガス導入パイプ
28…蒸着粒子
29…高密度プラズマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plastic film 11 ... Gas barrier layer 20 ... Vacuum chamber 201 ... Film forming chamber 21 ... Guide roller 22 ... Unwinding roller 23 ... Film forming roll 24 ... Winding roller 25 ... Crucible 251 ... Vapor deposition material 26 ... Straight electron beam gun 27 ... reactive gas introduction pipe 28 ... deposited particles 29 ... high density plasma

Claims (4)

基材を、蒸着材料を加熱して蒸着粒子を発生させ、高密度プラズマでイオンプレーティングした雰囲気に通過させて5から30nmの膜厚を有し、水蒸気透過率の最大値と最小値との差が1g/m・day以下のガスバリア層を形成したことを特徴とするガスバリア性フィルム。 The substrate is heated to the vapor deposition material to generate vapor deposition particles, passed through an ion-plated atmosphere with high density plasma, has a thickness of 5 to 30 nm, and has a maximum and minimum water vapor transmission rate. A gas barrier film, wherein a gas barrier layer having a difference of 1 g / m 2 · day or less is formed. 前記蒸着粒子を発生する手段は、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱法または高周波誘導加熱法のいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the means for generating the vapor deposition particles is any one of an electron beam vapor deposition method, a resistance heating method, and a high frequency induction heating method. 前記高密度プラズマを生成する手段は、ICPプラズマ、ヘリコン波プラズマ、マイクロ波プラズマ、ホロカソード放電のいずれか1つであることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein the means for generating the high-density plasma is any one of ICP plasma, helicon wave plasma, microwave plasma, and holo cathode discharge. 前記ガスバリア層は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜、酸化アルミニウム膜、
窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜の少なくとも1つでなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
The gas barrier layer includes a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film,
4. The gas barrier film according to claim 1, comprising at least one of an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, and a magnesium oxide film.
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