JP2015080877A - 積層体の製造方法及び積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】水蒸気バリア性が高く、かつ無機膜が製膜されたプラスチックフィルムの該無機膜面と、他のプラスチックフィルムとが強固に接着している積層体の製造方法及び積層体を提供する。
【解決手段】主面を有する、第１，第２のプラスチックフィルムと、上記第１のプラスチックフィルム上に形成された無機膜と、上記第１，第２のプラスチックフィルムを接合するための接着剤とを備える、積層体の製造方法であって、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に無機膜を形成する工程と、上記無機膜の表面に、真空紫外線を照射する工程と、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に形成された無機膜の主面と、上記第２のプラスチックフィルムの主面とを、接着剤を用いて接合することにより、積層体を形成する工程とを備える、積層体の製造方法及び該製造方法により得られた積層体。
【選択図】なし

Description

本発明は、無機膜が成膜されたプラスチックフィルムの無機膜面と、他のプラスチックフィルムとを貼り合わせることにより形成された積層体の製造方法及び積層体に関する。

バリアシートには、水蒸気バリア性を得るために無機膜が成膜されたプラスチックフィルムが使用されている。上記プラスチックフィルム以外にも、バリアシートには、所望される機能を発現させるために、種々の材料を積層した多機能フィルム等が使用されている。

例えば、無機面を外界から保護するためにフッ素系樹脂を貼り合わせたり、また、バリアシートの品質や安定性の向上のためにバリアフィルム同士を何層にも貼り合わせるという手法がとられている。

これらの貼り合わせは一般的に接着剤や粘着剤を用いたドライラミネートにより行われる。なかでも、優れた透明性を実現するという点でアクリル系やウレタン系の接着剤や粘着剤が使用されてきた。

また、プラスチックフィルムの貼り合わせにおいて優れた接着強度と長期安定性を得るために、例えば、下記特許文献１に開示されているように、接着面にコロナ処理やプラズマ処理などの表面処理を施す手法が使用されてきた。

特開平８−３００５５１号公報

プラスチックフィルム上に無機膜が成膜されたバリアフィルムの無機膜表面にも、特許文献１と同様に、コロナ処理やプラズマ処理などの表面処理を施すことで接着強度の向上が期待できる。

しかしこれらの処理を施すことで水蒸気バリア性も同時に劣化することが確認されている。これはコロナ処理やプラズマ処理の放電により無機膜にピンホールなどの物理欠陥が生じ、水蒸気の通過経路になるためであると考えられている。

本発明の目的は、水蒸気バリア性が高く、かつ無機膜が製膜されたプラスチックフィルムの無機膜面と、他のプラスチックフィルムとが強固に接着している積層体の製造方法及び積層体を提供することにある。

本発明に係る積層体の製造方法は、主面を有する、第１，第２のプラスチックフィルムと、上記第１のプラスチックフィルム上に形成された無機膜と、上記第１，第２のプラスチックフィルムを接合するための接着剤とを備える、積層体の製造方法であって、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に無機膜を形成する工程と、上記無機膜の表面に、真空紫外線を照射する工程と、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に形成された無機膜の主面と、上記第２のプラスチックフィルムの主面とを、接着剤を用いて接合することにより、積層体を形成する工程とを備える。

本発明に係る積層体の製造方法のある特定の局面では、上記真空紫外線がエキシマランプによって照射される。

本発明に係る積層体の製造方法の他の特定の局面では、上記真空紫外線のピーク波長が、１７２ｎｍである。

本発明に係る積層体は、上記積層体の製造方法により得られた積層体である。

本発明の製造方法によると、無機膜の表面上にコロナ処理やプラズマ処理の代わりに真空紫外線を照射することで、ピンホールなどの物理欠陥が生じることなく濡れ性を向上させることができるため、水蒸気バリア性が高く、かつ無機膜が製膜されたプラスチックフィルムの該無機膜面と、他のプラスチックフィルムが強固に接着している積層体を製造することが可能となる。

本発明によると、無機膜の表面上にコロナ処理やプラズマ処理の代わりに真空紫外線を照射することでピンホールなどの物理欠陥が生じることなく濡れ性を向上させることができるため、水蒸気バリア性が高く、かつ無機膜が製膜されたプラスチックフィルムの該無機膜面と、他のプラスチックフィルムが強固に接着している積層体を得ることが可能となる。

以下、本発明の詳細を説明する。

本発明に係る製造方法で得られる積層体は、主面を有する、第１，第２のプラスチックフィルムと、上記第１のプラスチックフィルム上に形成された無機膜と、上記第１，第２のプラスチックフィルムを接合するための接着剤とを備える。

また、本発明に係る積層体の製造方法では、まず、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に無機膜を形成する。次に、無機膜の表面に、真空紫外線を照射する。そして、上記第１のプラスチックフィルムの主面上に形成された無機膜の主面と、上記第２のプラスチックフィルムの主面とを、接着剤を用いて接合することにより、積層体を形成する。

上記第１のプラスチックフィルムとしては、特に制限されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ナイロン等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィンまたは、エチレンとノルボルネンとのコポリマーである環状ポリオレフィンもしくはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、フッ素樹脂、アイオノマー、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、プラスチックフィルムを使用することができるが、透明性や無機膜との接着性の観点からポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートであることが好ましい。

上記無機膜を構成する無機物質としては、珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン、水素化炭素、あるいはこれらの酸化物、炭化物、窒化物またはそれらの混合物が挙げられる。

上記無機膜の形成方法としては、蒸着法、コーティング法などの方法がいずれも使用できるが、ガスバリア性の高い均一な薄膜が得られるという点で蒸着法が好ましい。この蒸着法には、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、あるいは化学気相蒸着（ＣＶＤ）などの方法が含まれる。物理気相蒸着法には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどが挙げられ、化学気相蒸着法には、プラズマを利用したプラズマＣＶＤ、加熱触媒体を用いて材料ガスを接触熱分解する触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ）等が挙げられる。

本発明においては、スパッタリングなどにより無機膜を形成する際に、ガス中にメタノール等を入れておくことが好ましい。具体的には、無機膜表面に炭素が導入できれば好ましく、有機汚れにより、炭素を導入してもよい。この場合、真空紫外線照射により、無機膜表面にカルボキシル基やカルボニル基が形成されるため、後述する、第１のプラスチックフィルム上に形成された無機膜と、第２のプラスチックフィルムとの接着強度をより一層向上させることができる。

上記第２のプラスチックフィルムとしては、上記第１のプラスチックフィルム同様に特に限定されるものではないが、無機膜の保護目的であれば耐候性の優れたフッ素系樹脂を用いることが好ましい。また、バリアフィルム同士の貼り合わせであれば、透明性や無機膜との接着性の観点からポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートであることが好ましい。

上記無機膜上に塗布されている接着剤は、プラスチックフィルムと貼り合わせることができるものであれば特に限定されず、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂などを含有する、一般的なものを使用することができる。なお、本発明においては、接着剤として、粘着剤を含む感圧接着剤を使用してもよい。

上記接着剤の塗布方法としては、バリアフィルムの全面に液状の接着剤を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。

本発明においては、無機膜が製膜されたバリアフィルムである第１のプラスチックフィルムと、第２のプラスチックフィルムとを貼り合わせる前に、第１のプラスチックフィルムの無機膜表面に真空紫外線を照射する。このとき照射された真空紫外線は、空気中の酸素に吸収され、オゾンと活性酸素が発生する。同時に無機膜表面の結合が切断され未結合手に水酸基等が形成されるため極性が高くなり濡れ性が向上する。よって、上記無機膜表面に、第２のプラスチックフィルムを貼り合わせた際の接着性が向上することとなる。

さらに発生したオゾンや活性酸素は、無機膜表面上に付着した有機汚れと反応して二酸化炭素や水分として揮発するため、接着界面の面積が大きくなり、より一層接着強度が向上することとなる。

本発明の製造方法に係る真空紫外線による表面改質は、コロナ処理やプラズマ処理と異なり、大気圧放電によるダメージがなく、無機膜のごく表面にのみ作用する。従って、無機膜表面に物理欠陥を形成することがなく、水蒸気バリア性を維持したまま接着強度を向上させることができる。

使用する真空紫外線は、数十ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲の紫外線であり、数ｅＶ〜数十ｅＶのエネルギーをもつ電離放射線である。真空紫外線は、分子結合エネルギーと同程度であるため、有機化合物に真空紫外線を照射するとラジカル等が発生する。真空紫外線を発生させる照射装置としては、従来公知の装置を使用できるが、これらのなかでも、エキシマランプを使用することが好ましい。

エキシマランプとしては、Ａｒエキシマランプ（１２６ｎｍ）、Ｋｒエキシマランプ（１４６ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマランプ（２２２ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマランプ（３０８ｎｍ）等が挙げられる。これらの中でも、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするＸｅエキシマランプを使用することが好ましい。Ｘｅエキシマランプを用いた場合、エネルギーのほとんどが酸素によって吸収され、オゾンや活性酸素がより一層発生しやすいため好適である。

このような真空紫外線照射装置としては、市販されているものを使用してもよく、例えばＲＦ放電型エキシマランプＬ１１７５１（浜松ホトニクス株式会社社製）等を好適に使用することができる。

真空紫外線の照射環境としては大気中、酸素雰囲気中いずれにおいても効果が期待できるが、オゾンや活性酸素の生成量の観点から酸素雰囲気中で行うことが好ましい。また照射時間に関しては短すぎると効果が期待できず、長すぎると無機膜内部の腐食につながり水蒸気バリア性に悪影響があることから、光源から１０ｃｍ程度の距離で１〜３秒間照射するのが好ましい。

なお、バリアフィルムと貼り合わせるプラスチックフィルムにも同様に表面処理をすることにより接着強度の向上が期待できるが、この場合真空紫外線を使用する必要はなく、コロナ処理やプラズマ処理などを使用できる。

（実施例１）
厚み５０μｍのＰＥＴフィルム（三菱樹脂社製）上に出力５ｋＷ、圧力１．０×１０^−１（Ｐａ）の条件下で、反応性スパッタリング法によりＺｎＳｎＯ膜を１００ｎｍの厚みとなるように成膜した。作製したバリアフィルムのＺｎＳｎＯ膜表面上に真空紫外線を１秒照射し、水蒸気透過率を測定した。真空紫外線は１７２ｎｍの波長の真空紫外線を照射できる浜松ホトニクス社製のエキシマランプＬ１１７５１を用いた。また上記のバリアフィルムをアクリル系の粘着剤を用いて、コンマコーターによりアクリルフィルムと貼り合わせを行い、４０℃の乾燥炉で４日間養生した後、１８０℃ピール試験により接着強度を測定した。

（比較例１）
上記のＺｎＳｎＯ膜を製膜したＰＥＴフィルムに表面処理を行わずに水蒸気透過率を測定した。成膜方法と条件に関しては、実施例１と同様である。また表面処理を行わずに実施例１と同様にアクリル系の粘着剤を用いてアクリルフィルムと貼り合わせを行い、接着強度を測定した。

（比較例２）
上記のＺｎＳｎＯ膜を成膜したＰＥＴフィルムのＺｎＳｎＯ膜表面上にコロナ処理を１秒施し、水蒸気透過率を測定した。コロナ処理は春日電機社製の枚葉式のコロナ放電気を用い、電極間距離を２ｍｍに調整し、１秒間照射した。また上記のフィルムをアクリル系の粘着剤を用いてアクリルフィルムと貼り合わせを行い、接着強度を測定した。

＜水蒸気バリア性の評価＞
実施例１及び比較例１、２において得られた積層フィルムを水蒸気透過率測定器（ＧＴＲ−３０００、ＧＴＲ−ＴＥＣ社製）を用いて、４０℃、９０％の条件で水蒸気透過率を測定した。このときの水蒸気透過率が５．０×１０^−３ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であれば○、それ以上であれば×とした。評価結果を表１にまとめた。なお、表１において、水蒸気透過率が低い程、水蒸気バリア性が高いことを意味するものとする。

＜接着強度の評価＞
実施例１及び比較例１、２において得られた積層フィルムを幅１０ｍｍの短冊状になるように切り出し、引張試験機（テンシロン万能材料試験機ＲＴＣ−１３１０Ａ、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて、２００ｍｍ／分の剥離速度にて接着強度試験を行った。このときの接着強度が１０Ｎ／ｃｍ以上であれば○、それ以下であれば×とした。評価結果を表１にまとめた。

表１から明らかなように、エキシマランプを使用した実施例１では、水蒸気バリア性と接着強度の双方に優れる積層フィルムが作製できていることを確認できた。

Claims (4)

1. 主面を有する、第１，第２のプラスチックフィルムと、前記第１のプラスチックフィルム上に形成された無機膜と、前記第１，第２のプラスチックフィルムを接合するための接着剤とを備える、積層体の製造方法であって、
   前記第１のプラスチックフィルムの主面上に無機膜を形成する工程と、
   前記無機膜の表面に、真空紫外線を照射する工程と、
   前記第１のプラスチックフィルムの主面上に形成された無機膜の主面と、前記第２のプラスチックフィルムの主面とを、接着剤を用いて接合することにより、積層体を形成する工程とを備える、積層体の製造方法。
2. 前記真空紫外線がエキシマランプによって照射される、請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 前記真空紫外線のピーク波長が、１７２ｎｍである、請求項１又は２に記載の積層体の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層体の製造方法により得られた、積層体。