JP2016203427A - ガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱水性を高めることを可能にしたガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】光透過性を有し、主面を有するプラスチックフィルムと、光透過性を有し、前記主面を覆うガスバリア層とを備え、前記ガスバリア層は、水素を含有する酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙからなる層であり、酸素組成比Ｘは、１．００＜Ｘ＜２．００を満たし、水素組成比Ｙは、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、前記ガスバリア層おける水素量が３０．０ａｔ％以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素を含有した酸化アルミニウム膜をガスバリア層として備えるガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法に関する。

上述したガスバリアフィルムの適用される範囲は、食品の包装材、医薬品類の外装材、インクジェットタンクの外装材、ハードディスクの包装材、半導体モジュールの包装材、太陽電池のバックシートなどに多様化している。ガスバリアフィルムに求められるバリア性もまた、適用の対象に合わせて多様化している。

例えば、食品の包装材や医薬品類の外装材のバリア性には、内容物を変質させる酸素や水蒸気などを遮断する機能が求められる。医療医薬品の外装材やインクジェットタンクの外装材のバリア性には、高温多湿下において溶剤の蒸散を抑える機能が求められる。太陽電池のバックシートにおけるバリア性には、過酷な屋外環境下において酸素や水蒸気などを遮断する機能、および、その耐久性が求められる。

こうしたガスバリアフィルムの製造方法には、水素を含有した酸化アルミニウム膜であるＡｌＯＨ膜をガスバリア層としてプラスチックフィルムに形成する方法が知られており、ＡｌＯＨ膜の成膜方法には、ドライコーティングの一例である真空蒸着法が多用されている。真空蒸着法によるＡｌＯＨ膜の形成には、蒸着材としてアルミニウムが用いられ、酸素などの酸化ガスと、アルミニウムの蒸発粒子との反応によってＡｌＯＨ膜が得られている。

ＡｌＯＨ膜が有する光透過性は、内容物の視認性が高められる観点において有用であり、酸化ガスの供給量が大きいほど高い一方で、ＡｌＯＨ膜が有するバリア性は、酸化ガスの供給量が大きいほど低い。そこで、光透過性の向上に伴うバリア性の低下を抑える方法として、アルミニウムの蒸発粒子にプラズマを通過させ、蒸発粒子の有するエネルギーを高めることによって、ＡｌＯＨ膜を緻密化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４８３１号公報

ところで、上述したガスバリアフィルムのバリア性には、ボイル処理、スチーム処理、レトルト処理などの熱水処理に対する耐性である耐熱水性も求められている。この点で、ガスバリア層としてＡｌＯＨ膜が用いられるガスバリアフィルムでは、ＡｌＯＨ膜と熱水との反応によって酸化アルミニウムがベーマイト（ＡｌＯＯＨ）に変質し、ガスバリア層のバリア性が低下するという課題を有している。
本発明の目的は、耐熱水性を高めることの可能なガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するためのガスバリアフィルムは、光透過性を有し、主面を有するプラスチックフィルムと、光透過性を有し、前記主面を覆うガスバリア層とを備えている。そして、前記ガスバリア層は、水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙからなる層であり、酸素組成比Ｘは、１．００＜Ｘ＜２．００を満たし、水素組成比Ｙは、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、前記ガスバリア層おける水素量が３０．０ａｔ％以下である。

上記課題を解決するためのガスバリアフィルムの製造方法は、真空雰囲気下においてアルミニウムを加熱して蒸発させる工程と、蒸発したアルミニウムと酸化ガスとの反応生成物として、水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを生成し、光透過性を有したプラスチックフィルムに前記反応生成物を蒸着させてガスバリア層を形成する工程とを含む。そして、酸素組成比Ｘは、１．００＜Ｘ＜２．００を満たし、水素組成比Ｙは、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、前記ガスバリア層おける水素量が３０．０ａｔ％以下である。

上記ガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法によれば、ガスバリア層における光透過性が得られ、かつ、ガスバリア層における耐熱水性が高められる。
上記ガスバリアフィルムにおいて、前記ガスバリア層の厚さは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記構成によれば、ガスバリア層の厚さが５ｎｍ以上であるため、ガスバリア層におけるバリア性が確保される。また、ガスバリア層の厚さが３０ｎｍ以下であるため、ガスバリア層の形成に要する時間が嵩むことによってガスバリアフィルムの生産性が低下することが抑えられる。

上記ガスバリアフィルムの製造方法において、前記反応生成物を蒸着する工程では、前記反応生成物が生成される空間における水分が吸着によって捕集されることが好ましい。

上記方法によれば、反応生成物が生成される空間における水分量が抑えられるため、３０．０ａｔ％以下の水素量と、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たす水素組成比Ｙとがガスバリア層において得られやすい。

上記ガスバリアフィルムの製造方法において、前記アルミニウムを加熱する工程では、前記アルミニウムの加熱に、電子ビーム加熱、抵抗加熱、および、高周波誘導加熱からなる群から選択される少なくとも１つを用いてもよい。
上記方法によれば、アルミニウムが蒸発する真空雰囲気においてアルミニウムを確実に加熱することが可能である。

上記ガスバリアフィルムの製造方法において、前記反応生成物を蒸着する工程では、ＩＣＰプラズマ、ヘリコン波プラズマ、マイクロ波プラズマ、ホロカソード放電からなる群から選択される少なくとも１つを前記酸化ガスから生成し、前記酸化ガスから生成されたプラズマとアルミニウムとの反応によって前記反応生成物を生成することが好ましい。
上記方法によれば、蒸発したアルミニウムと酸化ガスとの反応による反応生成物の生成の効率が高められる。

本発明によれば、ガスバリアフィルムにおける耐熱水性が高められる。

本開示におけるガスバリアフィルムの一実施形態においてフィルムの断面構造を示す断面図である。 本開示におけるガスバリアフィルムの製造方法の一実施形態においてフィルムの製造方法に用いられる製造装置の構成を示す装置構成図である。

図１、および、図２を参照して、一実施形態におけるガスバリアフィルム、および、ガスバリアフィルムの製造方法をこの順に説明する。

［ガスバリアフィルム］
図１が示すように、ガスバリアフィルムは、１つの側面である主面を有したプラスチックフィルム１０と、プラスチックフィルム１０の主面を覆うガスバリア層１１とを各別の層として備える積層体である。

プラスチックフィルム１０は、ガスバリア層１１を支持する基材として機能する光透過性を有したプラスチック製のフィルムである。プラスチックフィルム１０を形成する材料としては、公知のプラスチックが用いられる。

プラスチックフィルム１０を形成する材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系ポリマー、ナイロン‐６やナイロン‐６６などのポリアミド系ポリマーが用いられる。また、プラスチックフィルム１０を形成する材料としては、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、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースなどのセルロース系ポリマーが用いられる。

ガスバリアフィルムによって覆われる内容物を外部から視認できる利点から、また、ガスバリアフィルムの外観に制約を与え難い観点から、プラスチックフィルム１０は、透明であることが好ましい。プラスチックフィルム１０が有する厚さは、ガスバリアフィルムの用途に合わせて適宜設定され、例えば、ガスバリアフィルムを所望の形状に製造する際のフィルムの加工性を考慮すれば、１２μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが好ましい。

ガスバリア層１１は、光透過性を有したアルミニウム化合物層である。ガスバリア層１１は、水素を含有する酸化アルミニウム、水素を含有する窒化アルミニウム、および、水素を含有する酸窒化アルミニウムからなる群から選択される１つのアルミニウム化合物から形成される。
ガスバリア層１１を形成する材料が酸化アルミニウムの水素化物であるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙであるとき、ガスバリア層１１は下記３つの条件を満たしている。
（条件１）ガスバリア層１１に含まれる水素量は３０ａｔ％以下である。
（条件２）酸素組成比Ｘは１．００＜Ｘ＜２．００を満たす。
（条件３）水素組成比Ｙは０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たす。

プラスチックフィルム１０の有するバリア性は、通常、温度に対する依存性が高く、高温や高湿度下においては特に劣化が認められる。それゆえに、例えば、プラスチックフィルム１０が食品の包装材に用いられ、ボイル処理、スチーム処理、レトルト処理などの熱水処理がプラスチックフィルム１０に施されると、プラスチックフィルム１０の有するバリア性は著しく劣化する。なお、ポリ塩化ビニリデン系のプラスチックフィルムであれば、湿度に対するバリア性の低下は抑えられるが、温度に対するバリア性の依存性は依然として高く、例えば、１ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高いガスバリア性を得ることは到底望めない。それゆえに、プラスチックフィルム１０を備えたガスバリアフィルムにおいては、上述したガスバリア層１１に耐熱水性を担保させることが望まれる。

この点で、ガスバリア層１１が条件１から条件３を満たす構成であれば、光透過性が確保された状態でガスバリア層１１の耐熱水性が高められる。具体的には、酸素組成比Ｘが１．００＜Ｘを満たすことによって、ガスバリア層１１における光透過性が得られる。酸素組成比ＸがＸ＜２．００を満たすことによって、ガスバリア層１１における水素量が抑えられ、ガスバリア層１１の耐熱水性が高められる。水素組成比ＹがＹ＜１．２０を満たすことによって、ガスバリア層１１においては十分な膜密度が得られ、これに伴い、ガスバリア層１１の耐熱水性やガスバリア性が高められる。

ガスバリア層１１における酸素組成比Ｘは、例えば、ガスバリア層１１が成膜される空間において、そこに供給される酸化ガスの供給量の変更によって変えられる。上記条件２や条件３が満たされる範囲においては、成膜空間に供給される酸化ガスの供給量が大きいほど、ガスバリア層１１における酸素組成比Ｘは高まる。なお、こうした酸素組成比Ｘの変更に際しては、ガスバリア層１１における水素組成比Ｙも酸素組成比Ｘと共に変わり、酸素組成比Ｘが高いほど水素組成比Ｙも高い。

ガスバリア層１１に含まれる水素量は３０ａｔ％以下とすることと、ガスバリア層１１における水素組成比Ｙは、例えば、ガスバリア層１１が成膜される空間において、そこに残留する水分の量の変更によって変わる。例えば、ガスバリア層１１が成膜される空間を排気する排気系に、冷却によって水分を吸着するコールドトラップなどの水分除去装置が組み込まれる。そして、水分除去装置の駆動量が変わることによって、ガスバリア層１１における水素組成比Ｙが変えられる。

なお、ガスバリア層１１において光透過性が確保される観点から、酸素組成比Ｘは１．４０＜Ｘ＜１．７０を満たすことが好ましい。さらに、ガスバリア層１１において光透過性が確保され、かつ、耐熱水性が確保される観点から、水素組成比Ｙは０．１０＜Ｙ＜０．６０を満たすことが、より好ましい。

ガスバリア層１１の有する膜厚は５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。ガスバリア層１１の有する膜厚が５ｎｍ以上であることによって、ガスバリア層１１におけるガスバリア性能が確保される。また、ガスバリア層１１の有する膜厚が３０ｎｍ以下であることによって、ガスバリア層１１の成膜に要する時間の長期化が抑えられ、ガスバリアフィルムの製造に要するコストが抑えられる。

ガスバリア層１１の有する透過率は、ガスバリアフィルムの用途に合わせて適宜設定される。例えば、包装材に用いられる場合には、内容物の視認性や、包装材の外観における自由度が高まる観点から、ガスバリア層１１の有する透過率は、８０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。

プラスチックフィルム１０が有する断面構造は、単層構造であってもよいし多層構造であってもよい。ガスバリア層１１が有する断面構造もまた、単層構造であってもよいし多層構造であってもよい。

ガスバリアフィルムが有するバリア性を高めることや、ガスバリアフィルムが有する層間の密着性を高めることなどを目的として、プラスチックフィルム１０やガスバリア層１１以外の他の機能層を、ガスバリアフィルムが備えてもよい。他の機能層は、ガスバリア層１１が有する面のなかでプラスチックフィルム１０の主面と対向する対向面に位置してもよいし、対向面とは反対側の面である表面に位置してもよい。また、他の機能層は、プラスチックフィルム１０が有する面のなかでガスバリア層と対向する主面に位置してもよいし、主面とは反対側の面である裏面に位置してもよい。

他の機能層としては、例えば、樹脂材料を主材とするアンカーコート層や、樹脂材料を主材とする保護層が挙げられる。また、他の機能層としては、バリア性を高めることや、プラスチックフィルム１０とガスバリア層１１との密着性を高めることを目的として、プラスチックフィルム１０の有する面やガスバリア層１１の有する面に施されたプラズマ処理によるプラズマ処理層などが挙げられる。

保護層の一例としては、金属アルコキシドを用いた塗布によって形成された塗布層、さらには、塗布層とラミネート層との積層体が挙げられる。塗布層の一例としては、例えば、一般式Ｒ^１（Ｍ−ＯＲ^２）（ただしＲ^１、Ｒ^２は炭素数１以上８以下の有機基、Ｍは金属原子）で表される金属アルコキシドが原材料として用いられ、金属原子としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒなどが用いられる。ラミネート層としては、ナイロンフィルムやポリプロピレンフィルムなどが用いられる。

金属ＭがＳｉであるＲ^１（Ｓｉ−ＯＲ^２）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などが挙げられる。金属ＭがＺｒであるＲ^１（Ｚｒ−ＯＲ^２）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などが挙げられる。金属ＭがＴｉであるＲ^１（Ｔｉ−ＯＲ^２）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などが挙げられる。金属ＭがＡｌであるＲ^１（Ａｌ−ＯＲ^２）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などが挙げられる。金属アルコキシドは、１種類のみであってもよいし、２種以上の組み合わせであってもよい。また、塗布液としては、上述した金属アルコキシドに加えて、アクリル酸、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が添加されてもよく、特に、膨潤性の材料が添加されることが望ましい。

なお、ラミネート層が備えられる構成においては、接着剤としてウレタン系の接着剤が用いられることが好ましい。また、ラミネート層が形成される方法としては、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が用いられることが好ましい。

［ガスバリアフィルムの製造方法］
図２を参照して、上述したガスバリアフィルムの製造方法を説明する。なお、以下では、ガスバリア層１１を形成する材料が、水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙであり、アルミニウムを蒸発させるための加熱に電子ビームが用いられる例を示す。

ガスバリアフィルムの製造方法は、真空雰囲気下においてアルミニウムを加熱して蒸発させる工程と、水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを生成してプラスチックフィルム１０にガスバリア層１１を形成する工程とを含む。ガスバリア層１１を形成する工程においては、蒸発したアルミニウムと酸化ガスとの反応生成物としてＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを生成し、光透過性を有したプラスチックフィルム１０に反応生成物を蒸着させてガスバリア層１１を形成する。

図２が示すように、ガスバリアフィルムの製造装置は、電子ビーム蒸着法を用いてガスバリア層１１を形成する。ガスバリアフィルムの製造装置は、真空チャンバ２０を備え、真空チャンバ２０の内部には、巻き出しローラー２２、成膜ロール２３、および、巻き取りローラー２４が収容されている。巻き出しローラー２２に巻き付けられたプラスチックフィルム２１は、巻き出しローラー２２から巻き出された後に、成膜ロール２３を経て、巻き取りローラー２４に巻き取られる。

真空チャンバ２０の内部において成膜ロール２３と対向する位置には、蒸着源２５が配置されている。蒸着源２５には、蒸着材であるアルミニウムが収容されている。真空チャンバ２０には、直進電子ビーム銃２６が搭載されている。直進電子ビーム銃２６は、蒸着材を蒸発させるエネルギーを有した電子ビームＥＢを蒸着材に向けて出力する。電子ビームＥＢによって加熱された蒸着材は、蒸発粒子２９として成膜ロール２３に向けて飛行する。こうした電子ビームＥＢによる加熱によって、アルミニウムを蒸発させる工程が実施される。

真空チャンバ２０には、真空チャンバ２０とボンベとを接続する供給配管２７が連結されている。供給配管２７は、酸化ガスを貯留するボンベから、真空チャンバ２０の内部へ酸素などの酸化ガスを供給する。真空チャンバ２０には、酸化ガスから高密度のプラズマ３０を生成するプラズマ源が搭載されている。

真空チャンバ２０に生成されるプラズマ３０には、例えば、ＩＣＰプラズマ、ヘリコン波プラズマ、マイクロ波プラズマ、ホロカソード放電からなる群から選択されるいずれか１つが用いられる。真空チャンバ２０の内部に生成される高密度のプラズマ３０は、蒸着源２５から飛行する蒸発粒子２９と、活性化された酸化ガスとを反応させ、反応後の粒子であるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを反応生成物としてプラスチックフィルム２１に蒸着させる。こうした蒸発粒子２９とプラズマ３０との反応を通じて、ガスバリア層１１を形成する工程が実施される。
なお、真空チャンバ２０の内部に供給されるガスは、酸化ガスの他に、高密度のプラズマ３０を安定させるための希ガスが含まれてもよい。

ＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを構成材料とするガスバリア層１１の透過率は、通常、酸素組成比Ｘが高いほど高い傾向を有する。一方で、ガスバリア層１１が成膜される空間に供給される酸化ガスの供給量が大きいほど、空間内における粒子間の衝突回数は多く、蒸発粒子の有するエネルギーも多く失われる。結果として、ガスバリア層１１の光透過性が酸素組成比Ｘによって高められるほどガスバリア層１１が有するバリア性が低くなってしまう。また、ガスバリア層１１の成膜速度の増大を図るために空間内に滞在する蒸発粒子２９の数が増加するとなれば、空間内における粒子間の衝突回数がさらに増大し、ガスバリア層１１が有するバリア性がさらに低くなってしまう。

この点で、上述したガスバリアフィルムの製造装置によれば、高密度のプラズマ３０から蒸発粒子２９に対して新たなエネルギーが与えられる。それゆえに、上述した粒子間の衝突によって失われるエネルギーはプラズマ３０からの供給によって補われる。また、ガスバリア層１１の成膜速度の増大を図るために蒸発粒子２９の数が増加するとしても、真空チャンバ２０の内部に生成されるプラズマ３０が高密度であるため、蒸発粒子２９とプラズマ３０との反応の機会を確保すること、ひいては、蒸発粒子２９にエネルギーを与えることが可能でもある。

真空チャンバ２０の内部には、コールドトラップ３１が収容されている。コールドトラップ３１は、反応生成物が生成される空間において水分を吸着によって捕集し、真空チャンバ２０の内部における水分量を反応生成物が生成される期間において所望の値にまで下げる。

［実施例］
プラスチックフィルム１０として、厚さが１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製：ルミラＰ６０）を用いた。図２に記載の製造装置を用い、プラスチックフィルム１０の片面に、厚さが５ｎｍの酸化アルミニウム層を形成して、実施例のガスバリアフィルムを得た。

この際に、蒸着される材料としてアルミニウムを用い、酸化ガスとして酸素を用い、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。また、ガスバリアフィルムにおける耐延伸性や耐熱水性を高めるため、成膜空間に設置されたコールドトラップを駆動させた。

［比較例１］
高密度プラズマを印加することなくプラスチックフィルム１０にＡｌＯＨ膜を形成し、それ以外の点を実施例と同じくして、比較例１のガスバリアフィルムを得た。

［比較例２］
成膜空間に設置されたコールドトラップを駆動させることなくプラスチックフィルム１０にＡｌＯＨ膜を成膜し、それ以外の点を実施例と同じくして、比較例２のガスバリアフィルムを得た。

実施例、比較例１、および、比較例２の各々のガスバリアフィルムに対して、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）、光透過率、および、膜組成を測定した。これら水蒸気透過率、光透過率、および、膜組成の各々の測定結果を表１に示す。

水蒸気透過率の測定には水蒸気透過度測定装置（モダンコントロール株式会社製：MOCON PERMATRAN 3/21 ）を用い、４０℃で９０％ＲＨの雰囲気における水蒸気透過率を測定した。光透過率の測定には分光光度計（株式会社島津製作所製：UV-2450 ）を用い、ベースラインを大気として測定した。なお、プラスチックフィルム１０（ルミラＰ６０）の透過率は８５．８２％Ｔであった。膜密度、および、膜組成の測定には、高分解能ＲＢＳ（High Resolution Rutherford Backscattering Spectrometry:HR-RBS）、および、高分解能ERDA（High Resolution Elastic Recoil Detection Analysis:HR-ERDA）によって測定した。

表１が示すように、実施例のガスバリアフィルムにおける水蒸気透過率は０．５８ｇ／ｍ^２・ｄａｙである一方で、比較例１のガスバリアフィルムにおける水蒸気透過率は３３．０４ｇ／ｍ^２・ｄａｙであり、比較例２における水蒸気透過率も８．４７ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。結果として、高密度プラズマによる反応の促進と、コールドトラップによる水分量の抑制との各々によれば、比較例１，２のガスバリアフィルムよりも耐熱水性が高いガスバリアフィルムを得られることが認められた。

実施例のガスバリアフィルムにおけるガスバリア層１１の膜密度は２．８ｇ／ｃｍ^３である一方で、比較例１のガスバリアフィルムにおけるガスバリア層１１の膜密度は１．５ｇ／ｍ^３であり、また、比較例２のガスバリアフィルムにおけるガスバリア層１１の膜密度は２．３ｇ／ｍ^３であった。結果として、ガスバリア層１１の膜密度が高いほどガスバリア層１１の耐熱水性は高く、高密度プラズマによる反応の促進と、コールドトラップによる水分量の抑制との各々によれば、高い膜密度を有したガスバリアフィルムを得られることが認められた。なお、上述した結果によれば、ガスバリア層１１の膜密度が高いほど、ガスバリア層１１に含まれるダングリングボンドの数は少なく、これに伴い、ダングリングボンドに結合し得る水素量もガスバリア層１１において少ないことが示唆される。

実施例のガスバリアフィルムにおける透過率は８５．５８％Ｔであり、比較例１のガスバリアフィルムにおける透過率は８５．０９％Ｔであり、比較例２のガスバリアフィルムにおける透過率は８５．４１％Ｔであった。こうした透過率の差異から、高密度プラズマによる反応の促進と、コールドトラップによる水分量の抑制との各々によって、ガスバリア層１１の光透過性が低くなることが抑えられ、かつ、ガスバリア層１１の耐熱水性が高められることが認められた。

ここで、実施例のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１に含まれる水素量は１１．４ａｔ％であった。これに対して、比較例１のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１に含まれる水素量は３８．１ａｔ％であり、比較例２のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１に含まれる水素量は３１．４ａｔ％であり、いずれも３０．０ａｔ％を越える高い値であることが認められた。こうした水素量の差異から、高密度プラズマによる反応の促進と、コールドトラップによる水分量の抑制との各々によれば、ガスバリア層１１に含まれる水素量が抑えられることが認められた。そして、これらの併用によって水素量を３０．０ａｔ％以下に抑えることが可能であることも認められた。

また、実施例のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の水素組成比Ｙは０．３４であった。これに対して、比較例１のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の水素組成比Ｙは１．１６％であり、比較例２のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の水素組成比Ｙは１．４８ａｔ％であった。こうした水素組成比Ｙの差異から、水素組成比Ｙが０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、かつ、水素量が３０％ａｔ％以下であることによれば、ガスバリア層１１の光透過性が低くなることが抑えられ、かつ、ガスバリア層１１の耐熱水性が高められることが認められた。

なお、実施例のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の酸素組成比Ｘは１．５３であった。これに対して、比較例１のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の酸素組成比Ｘは１．７４％であり、比較例２のガスバリアフィルムにおいてガスバリア層１１の酸素組成比Ｘは１．６９ａｔ％であった。いずれの水準においても、酸素組成比Ｘは１．００＜Ｘ＜２．００を満たしているため、ホロカソード放電を用いた高密度プラズマによる反応の促進と、コールドトラップを用いた水分量の抑制との各々では、酸素組成比Ｘが大きく変わることはないことが認められた。

以上、上記実施形態によれば、以下に列記する効果が得られる。
（１）、ガスバリア層１１における光透過性が得られ、かつ、ガスバリア層１１における耐熱水性が高められる。
（２）ガスバリア層１１の厚さが５ｎｍ以上であるため、ガスバリア層１１におけるバリア性が確保される。また、ガスバリア層１１の厚さが３０ｎｍ以下であるため、ガスバリア層１１の形成に要する時間が嵩むことによってガスバリアフィルムの生産性が低下することが抑えられる。

（３）反応生成物が生成される真空チャンバ２０内において水分量が抑えられるため、３０．０ａｔ％以下の水素量と、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たす水素組成比Ｙとがガスバリア層１１において得られやすい。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・蒸着材であるアルミニウムを加熱する方法は、電子ビームＥＢの照射に限らず、例えば、抵抗加熱であってもよいし高周波誘導加熱であってもよい。また、抵抗加熱による蒸着材の加熱においては、蒸着材が収容された坩堝を抵抗体によって直接加熱する方式であってもよいし、加熱される抵抗体にワイヤー状に成形された蒸着材をフィードする方式であってもよい。

これら抵抗加熱であれ高周波誘導加熱であれ、いずれの方法によっても、真空雰囲気においてアルミニウムを確実に蒸発させることが可能である。なお、アルミニウムの蒸発量を調整することが容易である観点から、アルミニウムを加熱する方法は、電子ビームの照射であることが好ましい。

・蒸着材を加熱する電子ビーム銃は、直進電子ビーム銃に限らず、偏向電子ビーム銃であってもよい。なお、ガスバリア層１１の成膜に際して高い成膜速度が得られる観点から、蒸着材を加熱する電子ビーム銃は、例えば、大電力の投入を可能にしたピアース式平面陰極形電子銃などが好ましい。

・ガスバリアフィルムの製造装置は、蒸発粒子２９の飛行する経路にプラスチックフィルム１０が配置される構成を備えていればよい。例えば、成膜ロール２３が省略され、巻き出しローラー２２と巻き取りローラー２４との間にプラスチックフィルム１０が張り渡され、張り渡されたプラスチックフィルム１０に向けて蒸発粒子２９が飛行する構成であってもよい。

・蒸発材は、純粋なアルミニウムに限らず、アルミニウムの化合物であってもよい。要は、ガスバリアフィルムの製造方法では、アルミニウムが蒸発し、蒸発したアルミニウムと反応ガスとの反応からＡｌＯ_ＸＨ_Ｙが得られる方法であればよい。

・ガスバリア層１１の成膜に際しては、真空蒸着法以外のドライコーティング方式として、スパッタリング法や化学気相蒸着法が用いられてもよい。なお、スパッタリング法が用いられる場合においては、バリア性が高められる一方で、ガスバリアフィルムの生産速度が大幅に低くなる。また、化学気相蒸着法が用いられる場合においても、真空蒸着法と比べて生産速度は低くなる。それゆえに、バリア性が高められ、かつ、ガスバリアフィルムの生産性が高められる観点において、真空蒸着法が用いられることが好ましい。

１０，２１…プラスチックフィルム、１１…ガスバリア層、２０…真空チャンバ、２２…巻き出しローラー、２３…成膜ロール、２４…巻き取りローラー、２５…蒸着源、２６…直進電子ビーム銃、２７…供給配管、２９…蒸発粒子、３０…プラズマ、３１…コールドトラップ。

Claims (6)

1. 光透過性を有し、主面を有するプラスチックフィルムと、
   光透過性を有し、前記主面を覆うガスバリア層とを備え、
   前記ガスバリア層は、
   水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙからなる層であり、
   酸素組成比Ｘは、１．００＜Ｘ＜２．００を満たし、
   水素組成比Ｙは、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、
   前記ガスバリア層おける水素量が３０．０ａｔ％以下である
   ガスバリアフィルム。
2. 前記ガスバリア層の厚さは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である
   請求項１に記載のガスバリアフィルム。
3. 真空雰囲気下においてアルミニウムを加熱して蒸発させる工程と、
   蒸発したアルミニウムと酸化ガスとの反応生成物として、水素を含有した酸化アルミニウムであるＡｌＯ_ＸＨ_Ｙを生成し、光透過性を有したプラスチックフィルムに前記反応生成物を蒸着させてガスバリア層を形成する工程とを含み、
   酸素組成比Ｘは、１．００＜Ｘ＜２．００を満たし、
   水素組成比Ｙは、０．１０＜Ｙ＜１．２０を満たし、
   前記ガスバリア層おける水素量が３０．０ａｔ％以下である
   ことを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。
4. 前記反応生成物を蒸着する工程では、前記反応生成物が生成される空間における水分が吸着によって捕集される
   請求項３に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
5. 前記アルミニウムを加熱する工程では、前記アルミニウムの加熱に、電子ビーム加熱、抵抗加熱、および、高周波誘導加熱からなる群から選択される少なくとも１つを用いる
   請求項３または４に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
6. 前記反応生成物を蒸着する工程では、ＩＣＰプラズマ、ヘリコン波プラズマ、マイクロ波プラズマ、ホロカソード放電からなる群から選択される少なくとも１つを前記酸化ガスから生成し、前記酸化ガスから生成されたプラズマとアルミニウムとの反応によって前記反応生成物を生成する
   請求項３から５のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムの製造方法。