JP2017144593A - Method for producing gas barrier film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、食品、医薬品などの包装用途や、太陽電池、電子ペーパー、有機ELディスプレイ・照明などの電子デバイス用部材に使用される極めて優れたガスバリア性能を有するガスバリアフィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a gas barrier film having extremely excellent gas barrier performance used for packaging for foods, pharmaceuticals, etc., and for electronic device members such as solar cells, electronic paper, organic EL displays and lighting.
一般にガスバリアフィルムは基材であるプラスチックフィルムの表面に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD法)、あるいはプラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD法)等を利用して、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物などの無機化合物薄膜であるガスバリア層を形成してなる。 In general, a gas barrier film is formed on the surface of a plastic film as a base material by a physical vapor deposition method (PVD method) such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plasma chemical vapor deposition method, or a thermochemical vapor deposition method. Metal oxides such as aluminum oxide, silicon oxide and magnesium oxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and carbonization using chemical vapor deposition (CVD) such as photochemical vapor deposition and photochemical vapor deposition A gas barrier layer which is an inorganic compound thin film such as a carbide such as silicon is formed.
特に優れたガスバリア性を有するガスバリアフィルムの製造技術としては、例えば基材フィルム上に有機ケイ素化合物の蒸気と酸素を含有するガスを用いてプラズマCVD法によりケイ素酸化物を主体とし、炭素、水素、ケイ素及び酸素を少なくとも1種類含有した化合物を形成することによって、透明性を維持しつつガスバリア性を向上させる方法が用いられている(特許文献1)。 As a technology for producing a gas barrier film having particularly excellent gas barrier properties, for example, silicon oxide is mainly used by a plasma CVD method using a gas containing an organic silicon compound vapor and oxygen on a base film, and carbon, hydrogen, A method of improving gas barrier properties while maintaining transparency by forming a compound containing at least one kind of silicon and oxygen has been used (Patent Document 1).
一方、このようなガスバリアフィルムは封止材、接着剤を用いて、水蒸気や酸素などの遮断を必要とする食品や医薬品などの包装材料、高い防湿性を必要とする電子デバイス(例えば有機薄膜、CIGS系などのフレキシブル太陽電池、有機ELディスプレイ、有機EL照明、電子ペーパーなど)の封止に用いられる。 On the other hand, such a gas barrier film uses a sealing material and an adhesive, packaging materials such as foods and pharmaceuticals that require blocking of water vapor and oxygen, and electronic devices that require high moisture resistance (for example, organic thin films, Used for sealing CIGS-based flexible solar cells, organic EL displays, organic EL lighting, electronic paper, and the like.
また、封止工程では封止材にエポキシ樹脂系接着剤やオレフィン系ホットメルト材などが用いられる。この封止工程においては熱ラミネーションや封止材塗工後のUV照射による架橋、熱架橋工程が伴うため、ガスバリアフィルムに熱負荷が発生することとなる。特に加熱延伸工程を経て製造されるプラスチックフィルムを基材としたガスバリアフィルムでは、このような熱負荷が発生すると、熱収縮してしまう状態となる。 In the sealing step, an epoxy resin adhesive, an olefin hot melt material, or the like is used as the sealing material. Since this sealing process involves thermal lamination, crosslinking by UV irradiation after coating of the sealing material, and thermal crosslinking process, a thermal load is generated on the gas barrier film. In particular, in a gas barrier film that uses a plastic film produced through a heating and stretching process as a base material, when such a heat load is generated, the gas barrier film is in a state of being thermally contracted.
この収縮応力によって封止体全体に歪みを発生させたり、微小な無機化合物結晶の集まりであるバリア層に応力割れが発生し、バリア性低下が発生してしまう問題があった。また熱収縮が大きい基材フィルムと熱収縮が小さいガスバリア層との収縮差による応力差が発生し、層間密着強度が低下してしまう問題もあった。 Due to this shrinkage stress, there is a problem that distortion is generated in the entire sealing body, or stress cracking occurs in the barrier layer, which is a collection of minute inorganic compound crystals, resulting in a decrease in barrier properties. In addition, a stress difference due to a shrinkage difference between a base film having a large heat shrinkage and a gas barrier layer having a small heat shrinkage is generated, resulting in a problem that the interlayer adhesion strength is lowered.
本発明は、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、照明用途などの使用に耐えうる極めて高いガスバリア性能を有するガスバリアフィルムの製造方法を提供することを目的とし、ガスバリアフィルムを用いた熱負荷を伴う封止工程において、ガスバリアフィルムの熱収縮による封止体の変形、ガスバリア性の低下、基材フィルムとガスバリア層の層間密着強度低下を防止することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for producing a gas barrier film having an extremely high gas barrier performance that can withstand use in electronic paper, organic EL displays, lighting applications, and the like, and a sealing process with a thermal load using the gas barrier film The purpose of the invention is to prevent deformation of the sealing body due to heat shrinkage of the gas barrier film, reduction in gas barrier properties, and reduction in interlayer adhesion strength between the base film and the gas barrier layer.
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
第1の発明は、基材フィルムの片面あるいは両面に有機コーティング層を有し、一方の有機コーティング層の上にバリア層を有するバリアフィルムの製造方法であって、基材フィルムの片面あるいは両面に有機コーティング層を形成する工程(A)と、一方の有機コーティング層上にバリア層を形成する工程(B)と、加熱処理してガスバリアフィルムの熱収縮率(150℃で30分加熱後)が0.5%未満となるように熱収縮させる工程(C)とを有するガスバリアフィルムの製造方法である。 1st invention is a manufacturing method of the barrier film which has an organic coating layer on the single side | surface or both surfaces of a base film, and has a barrier layer on one organic coating layer, Comprising: On the single side | surface or both surfaces of a base film The step (A) of forming an organic coating layer, the step (B) of forming a barrier layer on one organic coating layer, and the heat shrinkage rate of the gas barrier film after heat treatment (after heating at 150 ° C. for 30 minutes) And a step (C) of thermally shrinking to be less than 0.5%.
第2の発明は、前記発明であって工程(A)が工程(C)を含むことを特徴とする。 2nd invention is the said invention, Comprising: A process (A) includes a process (C), It is characterized by the above-mentioned.
第3の発明は、前記第1または第2の発明であって、工程(B)の後に工程(C)を有することを特徴とする。 3rd invention is said 1st or 2nd invention, Comprising: It has a process (C) after a process (B), It is characterized by the above-mentioned.
第4の発明は、前記第1〜第3のいずれかの発明であって、工程(A)が、基材フィルムの一方の面に有機コーティング層(a1)を形成する工程(A1)と、基材フィルムの他方の面に有機コーティング層(a2)を形成する工程(A2)とをこの順に有し、工程(A1)および工程(A2)のいずれか一方もしくは両方が工程(C)を含むことを特徴とする。 4th invention is the invention in any one of said 1st-3rd, Comprising: The process (A1) which forms the organic coating layer (a1) in one surface of a base film, Step (A2) for forming an organic coating layer (a2) on the other surface of the base film in this order, and either or both of step (A1) and step (A2) include step (C) It is characterized by that.
第5の発明は、第4の発明であって、工程(A2)が、有機コーティング層(a2)を塗布する工程と加熱乾燥する工程とを有し、前記加熱乾燥工程が工程(C)を兼ねることを特徴とする。 5th invention is 4th invention, Comprising: A process (A2) has the process of apply | coating an organic coating layer (a2), and the process of heat-drying, The said heat-drying process has a process (C). It is also characterized by serving.
第6の発明は、第5の発明であって、工程(A2)が、加熱乾燥工程の後に紫外線硬化工程を有することを特徴とする。 6th invention is 5th invention, Comprising: A process (A2) has an ultraviolet curing process after a heat-drying process, It is characterized by the above-mentioned.
第7の発明は、第1〜第6のいずれかの発明であって、有機コーティング層(a1)の算術平均粗さ(Ra1)が1.5nm未満であり、有機コーティング層(a2)の算術平均粗さ(Ra2)が1.5nm以上であることを特徴とする。 The seventh invention is any one of the first to sixth inventions, wherein the arithmetic average roughness (Ra1) of the organic coating layer (a1) is less than 1.5 nm, and the arithmetic of the organic coating layer (a2) The average roughness (Ra2) is 1.5 nm or more.
第8の発明は、第1〜第7のいずれかの発明であって、有機コーティング層(a1)の上にバリア層を有することを特徴とする。 The eighth invention is any one of the first to seventh inventions, and is characterized by having a barrier layer on the organic coating layer (a1).
第9の発明は、第1〜第8のいずれかの発明であって、有機コーティング層(a1,a2)が紫外線硬化性樹脂層であることを特徴とする。 The ninth invention is any one of the first to eighth inventions, characterized in that the organic coating layers (a1, a2) are ultraviolet curable resin layers.
第10の発明は、第1〜第9のいずれかの発明であって、バリア層が酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムの共存相からなる層であり、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛原子濃度が20〜40at%、ケイ素原子濃度が5〜20at%、アルミニウム原子濃度が0.5〜5at%、酸素原子濃度が35〜70at%である組成で構成されたことを特徴とする。 A tenth invention is any one of the first to ninth inventions, wherein the barrier layer is a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide, and is measured by ICP emission spectroscopy. It is characterized by comprising a composition having an atomic concentration of 20 to 40 at%, a silicon atom concentration of 5 to 20 at%, an aluminum atom concentration of 0.5 to 5 at%, and an oxygen atom concentration of 35 to 70 at%.
本発明は有機薄膜太陽電池、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、照明用途などの使用に好適なガスバリアフィルムの製造方法を提供するものであり、ガスバリアフィルムを用いた熱負荷を伴う封止工程においてガスバリアフィルムの熱収縮による封止体の変形、ガスバリア性の低下、基材フィルムとガスバリア層の層間密着強度低下を防止できる。 The present invention provides a method for producing a gas barrier film suitable for use in organic thin film solar cells, electronic paper, organic EL displays, lighting applications, etc., and the gas barrier film is used in a sealing process with a thermal load using the gas barrier film. It is possible to prevent deformation of the sealing body due to thermal contraction of the resin, a decrease in gas barrier properties, and a decrease in interlayer adhesion strength between the base film and the gas barrier layer.
まず、第1の発明に係るガスバリアフィルムの製造方法の実施形態を示す。また本発明によって形成されるガスバリアフィルムの断面構成の例を図1,2に示す。 First, an embodiment of a method for producing a gas barrier film according to the first invention is shown. Moreover, the example of the cross-sectional structure of the gas barrier film formed by this invention is shown to FIG.
本発明は、基材フィルムの片面あるいは両面に有機コーティング層を有し、一方の有機コーティング層の上にバリア層を有するバリアフィルムの製造方法に関する。基材フィルムは有機高分子化合物からなるフィルムであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートあるいはポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール等の各種ポリマーからなるフィルムを使用することができる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンからなるフィルムであり、透明度や強靭性、汎用性の面でポリエチレンテレフタレートが最も好ましい。基材フィルムを構成するポリマーは、ホモポリマー、コポリマーのいずれでもよいし、また、単独またはブレンドして用いることができる。フィルム厚みは3〜188μm程度まで任意に選択できるが、電子デバイスの封止用途としては50〜100μm厚みが好適である。また本基材フィルムの片面あるいは両面に形成する有機コーティング層は、基材フィルム表面の平滑性を高め、バリア層の膜欠陥を防止する為や、基材フィルムとバリア層との密着性を高める目的、あるいは基材フィルムからのオリゴマー析出防止の目的で設けられる。材料としてエポキシ系、アクリル系、ポリエステル系、ウレタン系などの塗材を用いて形成することが好ましく、熱硬化性樹脂でも良いが紫外線硬化樹脂が好ましい。希釈材はIPAやMEK、酢酸エチルなどの有機溶剤を用いることができる。 The present invention relates to a method for producing a barrier film having an organic coating layer on one side or both sides of a base film, and having a barrier layer on one organic coating layer. The base film is not particularly limited as long as it is a film made of an organic polymer compound. For example, polyolefin such as polyethylene or polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyamide, polycarbonate, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl acetate A film made of various polymers such as a saponified copolymer, polyacrylonitrile, polyacetal and the like can be used. A film made of polyethylene terephthalate and polypropylene is preferable, and polyethylene terephthalate is most preferable in terms of transparency, toughness, and versatility. The polymer constituting the base film may be either a homopolymer or a copolymer, and may be used alone or blended. Although the film thickness can be arbitrarily selected up to about 3 to 188 μm, a thickness of 50 to 100 μm is suitable as a sealing application for electronic devices. In addition, the organic coating layer formed on one or both sides of the base film improves the smoothness of the base film surface, prevents film defects in the barrier layer, and improves the adhesion between the base film and the barrier layer. It is provided for the purpose or for the purpose of preventing oligomer precipitation from the substrate film. It is preferable to use a coating material such as epoxy, acrylic, polyester, or urethane as a material, and a thermosetting resin may be used, but an ultraviolet curable resin is preferable. As the diluent, an organic solvent such as IPA, MEK, or ethyl acetate can be used.
本発明で形成されるバリア層は金属または金属酸化物が好適であり、亜鉛、珪素、アルミニウム、銅、錫、酸化亜鉛、酸化珪素、および酸化アルミニウムの少なくとも1種からなるが、これら以外のものでも使用することができる。特に酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムの共存相からなる層であって、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛原子濃度が20〜40at%、ケイ素原子濃度が5〜20at%、アルミニウム原子濃度が0.5〜5at%、酸素原子濃度が35〜70at%である組成で構成されたものが好適である。上記が好適である理由は、非常にしなやかで透明な非晶質のバリア膜が形成できる為であり、基材フィルム自身の伸縮による外力に対応してバリア層も伸縮することが出来る。 The barrier layer formed in the present invention is preferably a metal or metal oxide, and is composed of at least one of zinc, silicon, aluminum, copper, tin, zinc oxide, silicon oxide, and aluminum oxide, but others But it can be used. In particular, it is a layer comprising a coexisting phase of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide, and the zinc atom concentration measured by ICP emission spectroscopy is 20 to 40 at%, the silicon atom concentration is 5 to 20 at%, and the aluminum atom concentration is A composition composed of 0.5 to 5 at% and an oxygen atom concentration of 35 to 70 at% is preferable. The reason why the above is preferable is that a very flexible and transparent amorphous barrier film can be formed, and the barrier layer can also expand and contract in response to the external force due to expansion and contraction of the base film itself.
本発明において、基材フィルムの片面あるいは両面に有機コーティング層を形成する工程(A)とは、ウェットコーティング装置で有機コーティング層を形成する工程を意味しており、塗材の乾燥と硬化が加熱工程のみで構成されるものでも良いが、硬化が紫外線照射工程で構成されているものが最も望ましい。 In the present invention, the step (A) of forming an organic coating layer on one or both sides of a base film means a step of forming an organic coating layer with a wet coating apparatus, and drying and curing of the coating material is heated. Although what consists only of a process may be sufficient, what is comprised by hardening with an ultraviolet irradiation process is the most desirable.
塗材の塗布手段としては、グラビア、リバースグラビア、マイクログラビア、スリットダイなどの手段が好適である。 As a means for applying the coating material, means such as gravure, reverse gravure, microgravure, and slit die are suitable.
バリア層を形成する工程(B)とは、金属または金属酸化物であるバリア層2の製造工程を示しており、真空排気設備を有するドライコーティング装置で加工される。CVDや多元蒸着設備が好適であるが、スパッタ装置が最も好ましく用いることができる。 The step (B) of forming a barrier layer indicates a step of manufacturing the barrier layer 2 made of metal or metal oxide, and is processed by a dry coating apparatus having a vacuum exhaust equipment. CVD or multi-source deposition equipment is suitable, but a sputtering apparatus can be most preferably used.
バリア層形成工程(B)で形成されるバリア層の膜厚は50〜300nm程度が好ましく、100〜200nmが最も好ましい。50nmより膜厚が薄い場合はバリア性が不安定となり、300nmより厚い場合は、加工コストが高くなり、屈曲によってバリア膜が割れ易くなる傾向がある。 The thickness of the barrier layer formed in the barrier layer forming step (B) is preferably about 50 to 300 nm, and most preferably 100 to 200 nm. When the film thickness is thinner than 50 nm, the barrier property becomes unstable, and when it is thicker than 300 nm, the processing cost becomes high and the barrier film tends to be easily broken by bending.
加熱処理してガスバリアフィルムの熱収縮率(150℃で30分加熱後)が0.5%未満となるように熱収縮させる工程(C)とは、フィルムを加熱出来る工程であれば良く、ウェットコーティング設備の乾燥工程や、オーブン、加熱炉を有する巻取り装置などを用いる工程である。加熱処理温度は100〜200℃の範囲で、加熱時間は1秒〜300秒程度の範囲が好ましく、150〜180℃で30秒〜120秒程度の範囲が更に好ましい。加熱後のバリアフィルムの熱収縮率(150℃30分)はフィルム走行方向(MD方向)、フィルム幅方向(TD方向)共に0.5%未満となるのが好ましい。 The step (C) of heat-shrinking so that the heat-shrink rate of the gas barrier film (after heating at 150 ° C. for 30 minutes) is less than 0.5% may be any step that can heat the film, and is wet. This is a coating process drying process, a process using an oven, a winding device having a heating furnace, or the like. The heat treatment temperature is in the range of 100 to 200 ° C, and the heating time is preferably in the range of about 1 second to 300 seconds, and more preferably in the range of about 150 seconds to 180 ° C and about 30 seconds to 120 seconds. The heat shrinkage rate (150 ° C., 30 minutes) of the barrier film after heating is preferably less than 0.5% in both the film running direction (MD direction) and the film width direction (TD direction).
次に第2の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the second invention is shown.
工程(A)が工程(C)を含むことを特徴とするものであり、工程(A)が有するウェットコーティング装置の乾燥工程を用いて工程(C)である加熱処理を実施するものである。すなわち乾燥工程温度を100〜200℃の範囲とし、乾燥工程時間を1秒〜300秒程度の範囲とする。更に好適な乾燥工程温度は150〜180℃で乾燥工程時間は30秒〜120秒程度の範囲である。 The step (A) includes the step (C), and the heat treatment which is the step (C) is performed using the drying step of the wet coating apparatus included in the step (A). That is, the drying process temperature is set to a range of 100 to 200 ° C., and the drying process time is set to a range of about 1 second to 300 seconds. Further, the drying process temperature is preferably 150 to 180 ° C. and the drying process time is in the range of about 30 seconds to 120 seconds.
次に第3の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the third invention is shown.
前記工程(B)の後に工程(C)を有することを特徴とするものであり、工程(B)にてバリア層を形成した後、あらためて工程(C)の加熱工程を設けるものである。それぞれの工程における実施形態は第1の発明のとおりである。本工程が好適である理由は、工程(B)にて非常にしなやかな非晶質のバリア膜が形成できる為であり、基材フィルム自身の伸縮による外力に対応してバリア層も伸縮することが可能であるためである。 The step (C) is provided after the step (B). After the barrier layer is formed in the step (B), a heating step of the step (C) is provided again. The embodiment in each step is as in the first invention. The reason why this step is suitable is that a very flexible amorphous barrier film can be formed in step (B), and the barrier layer also expands and contracts in response to the external force due to the expansion and contraction of the base film itself. This is because it is possible.
次に第4の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the fourth invention is shown.
本発明は前記いずれかに記載のガスバリアフィルムの製造方法であって、工程(A)が、基材フィルムの一方の面に有機コーティング層(a1)を形成する工程(A1)と、基材フィルムの他方の面に有機コーティング層(a2)を形成する工程(A2)とをこの順に有し、工程(A1)および工程(A2)のいずれか一方もしくは両方が工程(C)を含むことを特徴とする。 This invention is a manufacturing method of the gas barrier film in any one of the above, Comprising: The process (A) forms the organic coating layer (a1) in one surface of a base film, A base film A step (A2) of forming an organic coating layer (a2) on the other surface of the substrate in this order, and either or both of the step (A1) and the step (A2) include the step (C). And
本発明ば、図2の断面構成のバリアフィルムの製造方法であって、有機コーティング層(a1)および(a2)は第1の発明に記載の工程(A)を用いて、基材フィルムの両面へ、それぞれ(a1),(a2)の順で形成するものであり、工程(A1)、工程(A2)のウェットコーティング設備の乾燥工程において、いずれか一方あるいは両方に第1の発明に記載の、工程(C)に係る加熱処理工程を有するものである。 According to the present invention, there is provided a method for producing a barrier film having the cross-sectional structure of FIG. 2, wherein the organic coating layers (a1) and (a2) are formed on both sides of the base film using the step (A) described in the first invention. And (a1) and (a2), respectively, and in the drying step of the wet coating equipment in step (A1) and step (A2), either or both of them are described in the first invention. And a heat treatment step according to step (C).
特に本製造方法の特徴は、基材フィルムの両面へそれぞれ有機コーティング層(a1),(a2)を設けることにより、基材フィルムからのオリゴマー析出を防止することが出来、透明性の低下やバリア性悪化を防止することが出来ることである。 In particular, the feature of this production method is that by providing organic coating layers (a1) and (a2) on both surfaces of the base film, oligomer precipitation from the base film can be prevented. It is possible to prevent the deterioration of sex.
次に第5の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the fifth invention is shown.
これは第4の発明に係る工程(A2)が、有機コーティング層(a2)を塗布する工程と加熱乾燥する工程とを有し、前記加熱乾燥工程が工程(C)を兼ねるものである。工程(A2)の形態は第1の発明における工程(A)に準じ、その乾燥工程の条件を第1の発明における工程(C)の形態としたものである。これは加熱工程によって生じやすいオリゴマー析出に対し、既に工程(A1)を実施した後の工程(A2)に工程(C)の加熱工程を実施することで、特にオリゴマー析出を抑制することが出来ることを特徴とする。 This is because the step (A2) according to the fourth invention includes a step of applying the organic coating layer (a2) and a step of heating and drying, and the heating and drying step also serves as the step (C). The form of the step (A2) conforms to the step (A) in the first invention, and the conditions for the drying step are the forms of the step (C) in the first invention. In contrast to oligomer precipitation that is likely to occur during the heating process, the oligomer deposition can be particularly suppressed by carrying out the heating process of the process (C) in the process (A2) after the process (A1) has already been carried out. It is characterized by.
次に第6の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the sixth invention is shown.
これは第5の発明に係るガスバリアフィルムの製造方法であって前記工程(A2)が、加熱乾燥工程の後に紫外線硬化工程を有することを特徴とする。この時、乾燥工程温度は第1の発明に記載の工程(C)の加熱処理温度であり。その後、紫外線硬化工程にて紫外線ランプを照射し、有機コーティング層の塗材を硬化させることを特徴とする。積算光量が0.01〜10J/cm2となる範囲で照射し硬化させることが好適である。本製造方法によって、工程(A2)において工程(C)の加熱処理を実施しても、乾燥工程での基材フィルムの熱収縮時にはまだ有機コーティング層(a2)が硬化していない為、基材フィルムに合わせて有機コーティング層(a2)が自由に伸縮できることを特徴とする。 This is a method for producing a gas barrier film according to the fifth invention, wherein the step (A2) has an ultraviolet curing step after the heat drying step. At this time, the drying process temperature is the heat treatment temperature of the process (C) described in the first invention. Thereafter, an ultraviolet lamp is irradiated in an ultraviolet curing step to cure the coating material of the organic coating layer. It is preferable to cure by irradiating in a range where the integrated light quantity is 0.01 to 10 J / cm 2 . Even if the heat treatment of the step (C) is performed in the step (A2) by the present production method, the organic coating layer (a2) is not yet cured at the time of the heat shrinkage of the base film in the drying step. The organic coating layer (a2) can freely expand and contract in accordance with the film.
次に第7の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the seventh invention is shown.
これは前記第1〜第6のいずれかの発明であって、有機コーティング層(a1)の算術平均粗さ(Ra1)が1.5nm未満であり、有機コーティング層(a2)の算術平均粗さ(Ra2)が1.5nm以上とするものである。ガスバリアフィルムの製造方法として、バリア性発現の為の平滑性を有する面と、巻取り時の噛み込み空気層を排除し、安定して巻き取ることが出来る表面粗さを大きくした面とを有することを特徴とし、具体的には有機コーティング層(a2)には球状シリカなど無機粒子を添加しておき、有機コーティング層(a1)には添加しないようにすることが望ましい。 This is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the arithmetic average roughness (Ra1) of the organic coating layer (a1) is less than 1.5 nm, and the arithmetic average roughness of the organic coating layer (a2) (Ra2) is 1.5 nm or more. As a method for producing a gas barrier film, it has a surface having smoothness for exhibiting barrier properties and a surface having an increased surface roughness that can be stably wound up by eliminating the biting air layer during winding. Specifically, it is desirable to add inorganic particles such as spherical silica to the organic coating layer (a2) and not add it to the organic coating layer (a1).
次に第8の発明について実施形態を示す。 Next, an embodiment of the eighth invention is shown.
これは前記第1〜第7のいずれかの発明であって有機コーティング層(a1)の上にバリア層を有することを特徴としており、有機コーティング層(a1)の平滑な表面上に工程(B)によってバリア層を形成することで、安定して良好なバリア層を得ることが出来ることを特徴とする。 This is any one of the first to seventh inventions, and is characterized in that a barrier layer is provided on the organic coating layer (a1), and the step (B) is performed on the smooth surface of the organic coating layer (a1). ), A good barrier layer can be stably obtained.
次に第9の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the ninth invention is shown.
これは前記第1〜第8のいずれかの発明であって、有機コーティング層(a1,a2)が紫外線硬化性樹脂層であることを特徴とする。有機コーティング層材料としてエポキシ系、アクリル系、ポリエステル系、ウレタン系などの樹脂塗材を用いて形成することが好ましい。 This is one of the first to eighth inventions, wherein the organic coating layers (a1, a2) are ultraviolet curable resin layers. The organic coating layer material is preferably formed using a resin coating material such as epoxy, acrylic, polyester, or urethane.
次に第10の発明の実施形態を示す。 Next, an embodiment of the tenth invention is shown.
これは前記第1〜第9のいずれかの発明であって、バリア層が酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムの共存相からなる層であり、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛原子濃度が20〜40at%、ケイ素原子濃度が5〜20at%、アルミニウム原子濃度が0.5〜5at%、酸素原子濃度が35〜70at%である組成で構成されたことを特徴とする。これにより非常にしなやかなで透明な非晶質のバリア膜が形成できる。、基材フィルム自身の伸縮による外力に対応してバリア層も伸縮することが出来ることによる。 This is one of the first to ninth inventions, wherein the barrier layer is a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide, and the zinc atom concentration measured by ICP emission spectroscopy is It is characterized by comprising 20 to 40 at%, a silicon atom concentration of 5 to 20 at%, an aluminum atom concentration of 0.5 to 5 at%, and an oxygen atom concentration of 35 to 70 at%. Thereby, a very flexible and transparent amorphous barrier film can be formed. This is because the barrier layer can also expand and contract in response to the external force due to expansion and contraction of the base film itself.
以下、本発明のガスバリアフィルムの製造方法の具体的な例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of the manufacturing method of the gas barrier film of this invention is demonstrated, this invention is not limited to these Examples.
(評価方法)
(1)ガスバリアフィルムの水蒸気透過率(g/m2・24h)
温度40℃、相対湿度90%、測定面積50cm2の条件で、英国テクノロックス(Technolox)社製の水蒸気透過率測定装置“DELTAPERM”を使用して本発明のガスバリアフィルムの製造方法により作製されたガスバリアフィルムの水蒸気透過率の測定をした。サンプル数は水準当たり2検体とし、測定回数は各検体について5回とし、得られた10点の平均値を水蒸気透過率(g/m2・24h)とした。
(Evaluation method)
(1) Water vapor permeability of gas barrier film (g / m 2 · 24h)
It was produced by the method for producing a gas barrier film of the present invention using a water vapor transmission rate measuring device “DELTATAPERM” manufactured by Technolox in the UK under conditions of a temperature of 40 ° C., a relative humidity of 90%, and a measurement area of 50 cm 2 . The water vapor transmission rate of the gas barrier film was measured. The number of samples was 2 samples per level, the number of measurements was 5 times for each sample, and the average of the 10 points obtained was the water vapor transmission rate (g / m 2 · 24 h).
(2)評価判定
バリア層2を形成した後、加熱処理をするものについて、バリア層2を形成した時点での水蒸気透過率を基準とし、加熱処理後の水蒸気透過率の変化率が2未満のものをガスバリアフィルムの実用特性が合格であるとし、2以上を不合格であるとした。また加熱処理後にバリア層2を形成するものは、バリア値が1×10-3g/m2・24h以下のものを合格とし、以上のものは不合格とした。
(2) Evaluation and judgment After the barrier layer 2 is formed, the rate of change in the water vapor transmission rate after the heat treatment is less than 2 based on the water vapor transmission rate at the time of forming the barrier layer 2 for the heat treatment. A thing with the practical characteristic of the gas barrier film having passed the thing, and 2 or more were made unsuccessful. Moreover, what formed the barrier layer 2 after heat processing set the barrier value to 1 * 10 < -3 > g / m < 2 > 24h or less to pass, and let the above be disqualified.
また本バリアフィルムを用いてポリイミドフィルムをラミネート加工し、熱収縮シワが発生したものは実用特性が不合格であるとした。 Moreover, when the polyimide film was laminated using this barrier film and the heat shrink wrinkle was generated, the practical properties were rejected.
(実施例1)
図1の断面構成のものを形成すべく加工した。基材フィルム1は厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ(株)製“ルミラー”(登録商標)U48)を使用した。その上に有機コーティング層3をウェットコーティング用コーターにて1μm厚みとなるようグラビア塗布した。塗工液はDIC(株)製“ユニディック”(登録商標)RC29−124(ウレタンアクリレート系UV硬化型フィルムコート剤)をMEKにてNV(固形分濃度)50質量%に調整し用いた。乾燥工程にて100℃で1分間乾燥後、硬化工程にて紫外線ランプを用いて積算光量0.5J/cm2で照射して硬化させた。有機コーティング層3の算術平均粗さはRa=1.0nmであった。
その後バリア層2を形成した。バリア層2の形成は酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの混合物を焼結したターゲットを保持したスパッタリング装置を用い、バリア膜の組成として、亜鉛原子濃度が30.0at%、ケイ素原子濃度が10.0at%、アルミニウム原子濃度が2.0at%、酸素原子濃度が58.0at%のものを形成した。バリア層の厚みは150nmとした。本状態での水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。
(Example 1)
Processed to form the cross-sectional structure of FIG. The base film 1 was a polyethylene terephthalate film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm. The organic coating layer 3 was gravure coated thereon with a wet coating coater to a thickness of 1 μm. The coating solution used was “Unidic” (registered trademark) RC29-124 (urethane acrylate-based UV curable film coating agent) manufactured by DIC Corporation, adjusted to 50% by mass of NV (solid content concentration) with MEK. After drying at 100 ° C. for 1 minute in the drying process, the film was cured by irradiation with an integrated light amount of 0.5 J / cm 2 using an ultraviolet lamp in the curing process. The arithmetic average roughness of the organic coating layer 3 was Ra = 1.0 nm.
Thereafter, the barrier layer 2 was formed. The barrier layer 2 is formed using a sputtering apparatus holding a target obtained by sintering a mixture of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide, and the barrier film composition is a zinc atom concentration of 30.0 at% and a silicon atom concentration of 10. A film having 0 at%, aluminum atom concentration of 2.0 at%, and oxygen atom concentration of 58.0 at% was formed. The thickness of the barrier layer was 150 nm. The water vapor transmission rate in this state was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h.
次に本バリアフィルムを再びウェットコーティング用コーターの乾燥工程にて180℃の環境温度で30秒間加熱処理したのち常温まで冷却した。その後の水蒸気透過率は5.5×10−4g/m2・24h(変化率1.1)であり、また本バリアフィルムを150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.3%であった。 Next, the barrier film was again heat-treated at an environmental temperature of 180 ° C. for 30 seconds in the drying process of the wet coating coater, and then cooled to room temperature. The water vapor transmission rate thereafter was 5.5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h (change rate 1.1), and the thermal shrinkage rate after the barrier film was treated at 150 ° C. for 30 minutes was a maximum of 0. 3%.
その後、本バリアフィルムと被封止体を模擬したポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社製“カプトン” (登録商標)500V)とをホットメルトを用いてロールラミネート加工を実施した。ホットメルトは旭化学合成株式会社製 アサヒメルトTC10を用い、ロール温度は150℃とした。その結果、ラミネートフィルムは熱収縮しわが発生せず、平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。 Thereafter, the barrier film and a polyimide film (“Kapton” (registered trademark) 500V manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) simulating the object to be sealed were roll laminated using a hot melt. Asahi Chemical Synthesis Co., Ltd. Asahimelt TC10 was used as the hot melt, and the roll temperature was 150 ° C. As a result, the heat shrinkage wrinkle of the laminate film did not occur, and a flat and good laminate product was obtained.
(実施例2)
実施例1の製造工程において、有機コーティング層3形成時の乾燥工程を180℃30秒の条件とし、乾燥と加熱処理を兼ねて実行した。その後、実施例1と同様にバリア膜2を形成し、その後の加熱工程は省略した。本状態で水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。また150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.3%であった。その後、実施例1と同様にラミネート加工を実施したがラミネートフィルムに熱収縮しわは発生せず平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。
(Example 2)
In the manufacturing process of Example 1, the drying process at the time of forming the organic coating layer 3 was performed under the condition of 180 ° C. and 30 seconds, and both drying and heat treatment were performed. Thereafter, the barrier film 2 was formed in the same manner as in Example 1, and the subsequent heating step was omitted. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h. Moreover, the heat shrinkage rate after processing at 150 ° C. for 30 minutes was 0.3% at the maximum. Thereafter, laminating was carried out in the same manner as in Example 1. However, heat shrinkage and wrinkle did not occur in the laminate film, and a flat and good laminate product was obtained.
(実施例3)
図2の構成でバリアフィルムを加工した。実施例1と同様の基材フィルム1を用い、その上に実施例1と同様の有機コーティング層3を形成した。引き続き反対面に有機コーティング層4として、有機コーティング層3と同様の塗材に下記の表面処理シリカ粒子分散液を固形分換算で8質量%添加したものを用いて1μm厚みにグラビア塗布した。乾燥工程や硬化工程条件は同条件とした。本結果により得られた有機コーティング層4の算術平均粗さはRa=5.0nmであった。その後、実施例1と同様に有機コーティング層3の上へバリア層2を形成した。本状態で水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。バリア層2形成の後、実施例1と同様に180℃30秒の加熱工程を実施し、常温まで冷却した。その後の水蒸気透過率は5.5×10−4g/m2・24h(変化率1.1)であり、また本バリアフィルムを150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.3%であった。その後、実施例1と同様にラミネート加工を実施したがラミネートフィルムに熱収縮しわは発生せず平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。
(Example 3)
A barrier film was processed in the configuration of FIG. A base film 1 similar to that in Example 1 was used, and an organic coating layer 3 similar to that in Example 1 was formed thereon. Subsequently, as an organic coating layer 4 on the opposite surface, a gravure coating was applied to a thickness of 1 μm using a coating material similar to the organic coating layer 3 to which 8% by mass of the following surface-treated silica particle dispersion was added in terms of solid content. The drying process and curing process conditions were the same. The arithmetic average roughness of the organic coating layer 4 obtained by this result was Ra = 5.0 nm. Thereafter, the barrier layer 2 was formed on the organic coating layer 3 in the same manner as in Example 1. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h. After the formation of the barrier layer 2, a heating process at 180 ° C. for 30 seconds was performed in the same manner as in Example 1 and cooled to room temperature. The water vapor transmission rate thereafter was 5.5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h (change rate 1.1), and the thermal shrinkage rate after the barrier film was treated at 150 ° C. for 30 minutes was a maximum of 0. 3%. Thereafter, laminating was carried out in the same manner as in Example 1. However, heat shrinkage and wrinkle did not occur in the laminate film, and a flat and good laminate product was obtained.
<表面処理シリカ粒子分散液>
コロイダルシリカ(日産化学工業株式会社製の「オルガノシリカゾル IPA−STZL」)150質量部に、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン13.7質量部と10質量%蟻酸水溶液1.7質量部を混合し、70℃にて1時間撹拌した。次いで、フッ素化合物(H2C=CH−COO−CH2−(CF2)8F)13.8質量部および2,2−アゾビスイソブチロニトリル0.57質量部を加えた後、60分間90℃にて加熱撹拌して分散液を得た。
<Surface treatment silica particle dispersion>
70 parts by weight of colloidal silica (“organosilica sol IPA-STZL” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) is mixed with 13.7 parts by weight of methacryloxypropyltrimethoxysilane and 1.7 parts by weight of a 10% by weight formic acid aqueous solution. Stir at 1 ° C. for 1 hour. Then, fluorine compounds (H 2 C = CH-COO -CH 2 - (CF 2) 8 F) After adding 13.8 parts by mass and 0.57 parts by weight of 2,2-azobisisobutyronitrile, 60 A dispersion was obtained by heating and stirring at 90 ° C. for minutes.
(実施例4)
実施例3の製造工程において有機コーティング層4の乾燥工程条件を180℃30秒とし、バリア層2形成までの他の工程は同様とした。バリア層2形成後の加熱処理は省略した。本状態で水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。また150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.3%であった。その後、実施例1と同様にラミネート加工を実施したが、ラミネートフィルムに熱収縮しわは発生せず平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。
Example 4
In the manufacturing process of Example 3, the drying process condition of the organic coating layer 4 was 180 ° C. for 30 seconds, and the other processes until the formation of the barrier layer 2 were the same. The heat treatment after the formation of the barrier layer 2 was omitted. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h. Moreover, the heat shrinkage rate after processing at 150 ° C. for 30 minutes was 0.3% at the maximum. Thereafter, laminating was carried out in the same manner as in Example 1. However, heat shrinkage and wrinkle did not occur in the laminate film, and a flat and good laminate product was obtained.
(実施例5)
実施例3の製造工程において機コーティング層3および4の乾燥工程条件を180℃30秒とし、バリア層2形成までの他の工程は同様とした。バリア層2形成後の加熱処理は省略した。本状態で水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。また150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.2%であった。その後、実施例1と同様にラミネート加工を実施したがラミネートフィルムに熱収縮しわは発生せず平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。
(Example 5)
In the manufacturing process of Example 3, the drying process conditions for the machine coating layers 3 and 4 were 180 ° C. for 30 seconds, and the other processes until the formation of the barrier layer 2 were the same. The heat treatment after the formation of the barrier layer 2 was omitted. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h. Further, the heat shrinkage rate after treatment at 150 ° C. for 30 minutes was 0.2% at the maximum. Thereafter, laminating was carried out in the same manner as in Example 1. However, heat shrinkage and wrinkle did not occur in the laminate film, and a flat and good laminate product was obtained.
(実施例6)
実施例1の製造工程で、バリア層2の形成手段は同様とし、スパッタリング装置のターゲット材料を酸化亜鉛とし、バリア層2を酸化亜鉛層とした。この状態で測定した水蒸気透過率は5×10−3g/m2・24hであった。その後、実施例1と同様の加熱処理を実施したところ、蒸気透過率は8×10−3g/m2・24h(変化率1.6)であった。また150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で0.3%であった。その後、実施例1と同様にラミネート加工を実施したがラミネートフィルムに熱収縮しわは発生せず平坦で良好なラミネート品が出来たので合格とした。
Example 6
In the manufacturing process of Example 1, the means for forming the barrier layer 2 was the same, the target material of the sputtering apparatus was zinc oxide, and the barrier layer 2 was a zinc oxide layer. The water vapor transmission rate measured in this state was 5 × 10 −3 g / m 2 · 24 h. Then, when the heat processing similar to Example 1 was implemented, the vapor | steam permeability | transmittance was 8 * 10 < -3 > g / m < 2 > * 24h (change rate 1.6). Moreover, the heat shrinkage rate after processing at 150 ° C. for 30 minutes was 0.3% at the maximum. Thereafter, laminating was carried out in the same manner as in Example 1. However, heat shrinkage and wrinkle did not occur in the laminate film, and a flat and good laminate product was obtained.
(比較例1)
実施例1の製造工程でバリア層2までを形成した。本状態で水蒸気透過率は5×10−4g/m2・24hであった。また150℃30分処理した後の熱収縮率は最大で1.0%であった。その後加熱処理することなく、実施例1と同様にラミネート加工を実施したところ、熱収縮しわが発生し、ラミネートフィルムが波うち状態となった。判定は不合格であった
(比較例2)
実施例1の製造工程で有機コーティング層3を設けることなく、基材フィルム1の表面へバリア層2を形成した。基材フィルム1表面の算術平均粗さはRa=50nmであった。本状態で水蒸気透過率は5×10−3g/m2・24hであった。その後、実施例1と同様の加熱処理を実施したところ、蒸気透過率は5×10−2g/m2・24h(変化率10)であった。水蒸気透過率が悪く、加熱処理後の変化率も10であった為、判定は不合格であった。
(Comparative Example 1)
Up to the barrier layer 2 was formed in the manufacturing process of Example 1. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −4 g / m 2 · 24 h. Further, the heat shrinkage rate after treatment at 150 ° C. for 30 minutes was 1.0% at the maximum. After that, laminating was performed in the same manner as in Example 1 without performing heat treatment. As a result, heat shrinkage wrinkles were generated, and the laminate film was in a wavy state. Judgment failed (Comparative Example 2)
The barrier layer 2 was formed on the surface of the base film 1 without providing the organic coating layer 3 in the production process of Example 1. The arithmetic average roughness of the surface of the base film 1 was Ra = 50 nm. In this state, the water vapor transmission rate was 5 × 10 −3 g / m 2 · 24 h. Thereafter, was subjected to a similar heat treatment as in Example 1, a vapor transmittance was 5 × 10 -2 g / m 2 · 24h ( rate of change 10). Since the water vapor transmission rate was poor and the rate of change after heat treatment was 10, the determination was rejected.
本発明の方法で製造される金属または金属酸化物積層プラスチックフィルムは、水蒸気や酸素などのガスバリア性能に優れていることから、太陽電池や、有機ELディスプレイなどの表示体素子に用いることができる。例えば、有機薄膜太陽電池においては、発光層を片面、あるいは両面から本発明による金属または金属酸化物積層プラスチックフィルムで挟み込む構成にすることにより、発電性能の低下が小さい有機薄膜太陽電池を提供することができる。また、有機ELディスプレイにおいては、発光層を片面、あるいは両面から本発明による金属または金属酸化物積層プラスチックフィルムで挟み込む構成にすることにより発光特性の低下が小さい有機ELディスプレイを提供することができる。 Since the metal or metal oxide laminated plastic film produced by the method of the present invention is excellent in gas barrier performance such as water vapor and oxygen, it can be used for display elements such as solar cells and organic EL displays. For example, in an organic thin-film solar cell, an organic thin-film solar cell with a small decrease in power generation performance is provided by sandwiching a light-emitting layer from one side or both sides with a metal or metal oxide laminated plastic film according to the present invention. Can do. Further, in the organic EL display, an organic EL display with a small decrease in light emission characteristics can be provided by sandwiching the light emitting layer from one side or both sides with the metal or metal oxide laminated plastic film according to the present invention.
1 基材フィルム
2 バリア層
3、4 有機コーティング層
1 Base film 2 Barrier layer 3 and 4 Organic coating layer
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