JP2017144603A - Gas barrier film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリア性及び密着性に優れたフィルムに関する The present invention relates to a film excellent in gas barrier properties and adhesion.
ガスバリア性フィルムは、ハードディスクや半導体モジュールなどの精密電子部品類、太陽電池のバックシート、有機ELや電子ペーパーなどのエレクトロニクス部材、食品や医薬品等の包装分野、あるいは非包装分野で酸素および水蒸気を遮断する必要がある部材に広く用いられている。 Gas barrier films block oxygen and water vapor in precision electronic components such as hard disks and semiconductor modules, backsheets for solar cells, electronic components such as organic EL and electronic paper, packaging fields such as food and pharmaceuticals, and non-packaging fields It is widely used for members that need to be used.
精密電子部品類の包装用途においては、金属部分の腐食、絶縁不良などを防止するために包装材料を透過する酸素や水蒸気、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。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、ガスバリアフィルムには、有機ELや電子ペーパーなどの素子にバリア性やフレキシブル性を付与するなどの応用が期待される。さらに、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必要である。 For packaging of precision electronic components, a packaging body with gas barrier properties that blocks oxygen and water vapor that permeate the packaging material and other gases that alter the contents to prevent corrosion of metal parts and insulation failure is required. It has been. 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, the gas barrier film is expected to have applications such as imparting barrier properties and flexibility to elements such as organic EL and electronic paper. Furthermore, in pharmaceuticals that require handling under aseptic conditions, it is necessary to suppress the alteration of active ingredients and maintain their efficacy.
そのため、従来から温度、湿度などに影響されないアルミニウムなどの金属箔やアルミニウム蒸着フィルム、あるいは、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。 Therefore, metal foils such as aluminum and aluminum vapor deposited films that have not been affected by temperature, humidity, etc., or polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile ( PAN) and the like, and plastic films laminated or coated with these resins have been used favorably.
しかし、ガスバリア性樹脂フィルムやガスバリア性樹脂をコーティングしたフィルムは、温度依存性が大きく、高温下で高いガスバリア性を維持できない。さらに、使用後のPVDCやPANなどは廃棄、焼却の際に有害物質が発生する原因となる可能性を有していた。 However, a gas barrier resin film or a film coated with a gas barrier resin has a large temperature dependency and cannot maintain a high gas barrier property at high temperatures. Furthermore, PVDC, PAN, etc. after use have the possibility of causing harmful substances when discarded or incinerated.
アルミニウムなどの金属箔やアルミニウム蒸着フィルムを用いた包装材料は、ガスバリア性には優れるが、レトルト耐性がなく、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いだけではなく、使用後の廃棄の際に不燃物として処理しなければならない点や、金属探知機による異物検査や、電子レンジでの加熱処理が出来ない点などの欠点を有していた。 Packaging materials using metal foils such as aluminum and aluminum vapor deposition films have excellent gas barrier properties, but they are not retort resistant and opaque, so it is not only difficult to identify the contents through the packaging material. However, it has the disadvantages that it must be treated as an incombustible material upon disposal after use, foreign matter inspection using a metal detector, and heat treatment in a microwave oven cannot be performed.
また、これらの欠点を克服した包装用材料として、最近では酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどの無機酸化物を透明な基材フィルム上に蒸着したガスバリア性フィルムが上市されている。これらのガスバリア性蒸着フィルムは金属蒸着フィルムほどではないが、酸素、水蒸気などのガス遮断性を有していることが知られている。しかし、これらの無機酸化物蒸着フィルムにおいても、高いガスバリア性と高温高湿下(85℃85%RH)や耐候試験後の層間の密着強度については未だ不十分である。 Further, as a packaging material that overcomes these drawbacks, a gas barrier film in which an inorganic oxide such as silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide or the like is vapor-deposited on a transparent base film has recently been put on the market. These gas barrier vapor-deposited films are known to have gas barrier properties such as oxygen and water vapor, although not as much as metal vapor-deposited films. However, these inorganic oxide vapor-deposited films are still insufficient in terms of high gas barrier properties, high temperature and high humidity (85 ° C., 85% RH), and adhesion strength between layers after a weather resistance test.
上記の課題を解決する手段として、特開2015−51520号には、高分子フィルム基材の少なくとも一方の面に、アンカーコート層と無機酸化物層とオーバーコート層とをこの順序で配置し、アンカーコート層をアクリル樹脂とイソシアネート樹脂とからなるウレタン樹脂とし、アクリル樹脂をアクリル酸エステルモノマーとメタクリル酸エステルモノマーの少なくともいずれか一方を2種以上用いてブロック共重合させたガスバリア性フィルムが記載されている。 As means for solving the above-mentioned problem, JP-A-2015-51520 arranges an anchor coat layer, an inorganic oxide layer, and an overcoat layer in this order on at least one surface of a polymer film substrate, A gas barrier film is described in which the anchor coat layer is a urethane resin composed of an acrylic resin and an isocyanate resin, and the acrylic resin is block copolymerized using at least one of an acrylate monomer and a methacrylate monomer. ing.
本発明は、高いガスバリア性と、高温高湿下や耐候試験後においても高い層間密着性を有するガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gas barrier film having high gas barrier properties and high interlayer adhesion even under high temperature and high humidity and after a weather resistance test.
本発明に係るガスバリアフィルムは、基材の少なくとも一方の面に、アンカーコート層と、無機酸化物層と、オーバーコート層とがこの順序で積層されており、アンカーコート層が、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有するアクリルモノマーとスチレンモノマーとを共重合してなるアクリル−スチレン共重合体と、イソシアネート化合物とが結合したウレタン樹脂からなることを特徴とする。 In the gas barrier film according to the present invention, an anchor coat layer, an inorganic oxide layer, and an overcoat layer are laminated in this order on at least one surface of a substrate, and the anchor coat layer is a hydroxyl group or a carboxyl group. It is characterized by comprising a urethane resin in which an acrylic-styrene copolymer obtained by copolymerizing an acrylic monomer having a group and a styrene monomer and an isocyanate compound are combined.
本発明によれば、高いガスバリア性と、高温高湿下や耐候試験後においても高い層間密着性を有するガスバリア性フィルムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier film having high gas barrier properties and high interlayer adhesion even under high temperature and high humidity and after a weather resistance test.
(第1の実施形態)
以下に、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態によるガスバリア性フィルムを説明する断面図である。図1に示すように、ガスバリア性フィルム5は、高分子フィルム基材1の上にアンカーコート層2と、無機酸化物層3と、オーバーコート層4とをこの順に積層してなる。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
高分子フィルム基材1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、ポリカーボネート、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)などの高分子のフィルム基材が挙げられるが、特に限定されない。
The
高分子フィルム基材1として、透明フィルムを用いることは、大量生産に適するため好ましい。また、厚みに関しては、特に制限を受けるものではなく、ガスバリア性フィルムを形成する蒸着加工などの加工性を考慮すると、実用的には6μm以上188μm以下の範囲が好ましい。
It is preferable to use a transparent film as the
アンカーコート層2は、アクリルモノマーと、スチレンモノマーとが共重合されたアクリル−スチレン共重合体と、イソシアネート化合物とが結合した樹脂からなる。
The
アンカーコート層2のアクリルモノマーとして、(メタ)アクリル酸エステルモノマー及び(メタ)アクリル酸モノマーの中から選ばれる2種類以上を使用し、2種類のうちの1種類には、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸モノマーまたはアクリル酸モノマーを使用する。(メタ)アクリル酸エステルモノマー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できる。例えば、メチルアクリレート(MA)、エチルアクリレート(EA)、プロピルアクリレート(PA)、ブチルアクリレート(BA)、シクロヘキシルアクリレート(CHA)、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート(EMA)、プロピルメタクリレート(PMA)、ブチルメタクリレート(BMA)、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、ヒドロキシブチルアクリレート(HBA)、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)、ヒドロキシブチルメタクリレート(HBMA)などが挙げられるが、特に限定されない。また、アクリル酸モノマーも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できる。例えば、アクリル酸(AA)、メタクリル酸(MAA)などが挙げられるが、特に限定されない。
As an acrylic monomer of the
層間の密着性を維持するためには、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートの群から1つ以上選択することが好ましい。また、ヒドロキシル基やカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーまたは(メタ)アクリル酸を用いることにより、イソシアネートと反応してウレタン結合を形成し、層間密着力を向上させることができる。 In order to maintain the adhesion between the layers, it is preferable to select one or more from the group of methyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, and hydroxyethyl methacrylate. Moreover, by using the (meth) acrylic acid ester monomer or (meth) acrylic acid which has a hydroxyl group or a carboxyl group, it reacts with isocyanate, forms a urethane bond, and can improve interlayer adhesion.
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸とメタクリル酸の両方を指す。 In the present specification, “(meth) acrylic acid” refers to both acrylic acid and methacrylic acid.
アンカーコート層2に用いるアクリル−スチレン共重合体を構成するスチレンモノマーの割合(スチレンモノマー由来の構造単位の割合)は、5mol%以上50mol%以下が好ましい。スチレンモノマーの割合が5mol%未満では耐候性試験後に十分な層間密着性が得られず、50mol%を超えると湿熱試験後に十分な層間密着性が得られない恐れがある。 The proportion of the styrene monomer constituting the acrylic-styrene copolymer used in the anchor coat layer 2 (the proportion of structural units derived from the styrene monomer) is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less. If the proportion of the styrene monomer is less than 5 mol%, sufficient interlayer adhesion cannot be obtained after the weather resistance test, and if it exceeds 50 mol%, sufficient interlayer adhesion may not be obtained after the wet heat test.
また、アクリル−スチレン共重合体のOH価は、10mgKOH/g以上150mgKOH/gが好ましい。OH価が10mgKOH/g未満の場合、または150mgKOH/gを超える場合には、耐久試験後に十分な層間密着性が得られない恐れがある。 The OH value of the acrylic-styrene copolymer is preferably 10 mgKOH / g or more and 150 mgKOH / g. When the OH value is less than 10 mgKOH / g or more than 150 mgKOH / g, sufficient interlayer adhesion may not be obtained after the durability test.
アンカーコート層2に用いるイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソサネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ノルボルネンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート等の各種ジイソシアネート、及びそれらの各種変性物、及びそれらを多官能化したダイマー体、アダクト体、アロファネート体、トリマー体、カルボジイミドアダクト体、ビウレット体、またそれらの重合物、及び多価アルコールを付加した重合物が挙げられるが特に限定されない。
Examples of the isocyanate compound used for the
また、アクリル−スチレン共重合体のOH基に対するイソシアネート化合物のNCO基のモル比(NCO/OH)が0.5以上4.0以下であることが好ましい。NCO/OHが0.5未満では十分な密着性が得られない恐れがあり、4.0を超えるとロール・ツー・ロールで塗工した際に硬化不足によりバリア性が低下する恐れがある。 Moreover, it is preferable that the molar ratio (NCO / OH) of the NCO group of the isocyanate compound to the OH group of the acrylic-styrene copolymer is 0.5 or more and 4.0 or less. If NCO / OH is less than 0.5, sufficient adhesion may not be obtained, and if it exceeds 4.0, barrier properties may be deteriorated due to insufficient curing when applied roll-to-roll.
アンカーコート層2のアクリル−スチレン共重合体とイソシアネート化合物との反応生成物である硬化膜のガラス転移温度Tgは40℃以上150℃以下が好ましい。アンカーコート層2の硬化膜のガラス転移温度Tgが40℃未満では耐久性が低く、十分な層間密着性が得られない恐れがある。また、ガラス転移温度Tgが150℃を超えると、折り曲げ、引張りなどの外的要因により、膜に亀裂が生じ、バリア性が低下する恐れがある。
The glass transition temperature Tg of the cured film which is a reaction product of the acrylic-styrene copolymer of the
一般に、高分子共重合体のガラス転移温度(Tg)は、次のFOX式(1)により理論計算値として求めることができ、上述したアクリル−スチレン共重合体のガラス転移温度(Tg)も、FOX式(1)で求めることができる。
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+・・・+Wn/Tgn・・・式(1)
(式中、Tgは、ガラス転移温度(K)であり、W1、W2、・・・、Wnは、ウレタン樹脂を構成するモノマーの重量分率であり、Tg1、Tg2、・・・、Tgnは、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度である)
ただし、イソシアネート化合物は、ホモポリマーを形成可能なモノマーではないため、上述したアクリル−スチレン共重合体とイソシアネート化合物とを反応させたウレタン樹脂のガラス転移温度(Tg)は、実測により求める。
In general, the glass transition temperature (Tg) of the polymer copolymer can be obtained as a theoretical calculated value by the following FOX equation (1), and the glass transition temperature (Tg) of the acrylic-styrene copolymer described above is It can be obtained by FOX equation (1).
1 / Tg = W 1 / Tg 1 + W 2 / Tg 2 +... + W n / Tg n ... Formula (1)
(Wherein, Tg is a glass transition temperature (K), W 1 , W 2 ,..., W n are weight fractions of monomers constituting the urethane resin, and Tg 1 , Tg 2 ,. · ·, Tg n is the glass transition temperature of the homopolymer of each monomer)
However, since the isocyanate compound is not a monomer capable of forming a homopolymer, the glass transition temperature (Tg) of the urethane resin obtained by reacting the acrylic-styrene copolymer and the isocyanate compound described above is obtained by actual measurement.
アンカーコート層2の厚みは、10nm以上10,000nmが好ましい。膜厚が10nm未満では膜厚が均一にならない可能性があり十分な密着性が得られない恐れがある。また、10,000nmを超える場合、膜の内部応力によりフィルム基材1から剥離する恐れがある。
The thickness of the
また、フィルム基材1への塗膜の接着性を向上させるため、塗工前にフィルム基材1の表面に化学処理、放電処理などを施してもよい。
Moreover, in order to improve the adhesiveness of the coating film to the
アンカーコート層2のコーティング方式はバーコート、ナイフコート、ダイコート、(リバース)グラビアコート、マイクログラビアコート、スプレーコート、ディップコート、スクリーン印刷などが挙げられるが特に限定されない。乾燥方法は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射など熱をかける方法を1種類あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
Examples of the coating method for the
無機酸化物層3に用いる金属材料は、珪素、アルミニウム、チタン、スズ、亜鉛、インジウム、マグネシウムの群から一つ若しくは複数から選択される。
The metal material used for the
これらの中でも、無機酸化物層3は、珪素酸化物(SiOX)からなる蒸着膜であることが好ましい。この場合、X(珪素と酸素との元素比O/Si)が、1.5≦X≦1.8を満たすことが好ましい。Xが1.5未満の場合、無機酸化物層3の黄色が強くなることによる透明度が低下したり、珪素酸化物(SiOX)を蒸発させる際の電子ビームによる加熱時にスプラッシュが発生したりするため好ましくない。一方、Xが1.8を超えると、透明度は向上するが、バリア性が低下する問題がある。
Among these, the
無機酸化物層3の成膜手段としては、真空蒸着方式のうち、電子ビームやレーザービーム等による加熱蒸着法が好ましく用いられ、特に電子ビーム加熱蒸着法が、成膜速度や無機酸化物蒸着用材料への昇温降温が短時間で行える点で有効である。
As a means for forming the
蒸発した金属材料によってアンカーコート層2の表面上に形成される無機酸化物層3の厚さは、一般的には5nm以上300nm以下の範囲内が望ましく、さらに好ましくは10nm以上150nm以下であり、その値は適宜選択される。
The thickness of the
ただし、無機酸化物層3の厚みが5nm未満であると、均一な膜が得られないことや、十分なバリア性能を発揮できない場合がある。また、膜厚が300nmを超える場合は、膜にフレキシビリティを保持させることができず、成膜後に折り曲げ、引張りなどの外的要因により、膜に亀裂が生じる恐れがある。
However, if the thickness of the
オーバーコート層4は、硬く脆い無機酸化物膜3を保護し、擦れや屈曲によるクラックの発生を防止するために設けられ、水溶性高分子と、アルコキシシランまたはその加水分解生成物とを含有した成分からなる。オーバーコート層4は、水溶性高分子と、アルコキシシランまたはその加水分解生成物とを含有するコーティング液を無機酸化物層3の上に塗工し、乾燥させることにより形成される。
The overcoat layer 4 is provided to protect the hard and brittle
オーバーコート層4の厚みは、通常10〜6,000nm、好ましくは50〜600nmである。膜厚が10nm未満では十分なバリア性が発現しない可能性がある。また、6000nmを超える場合、膜の内部応力により無機酸化物層3から剥離する恐れがある。また、無機酸化物層3への塗膜の接着性を向上させるため、塗工前に無機酸化物層3の表面に化学処理、放電処理などを施してもよい。
The thickness of the overcoat layer 4 is usually 10 to 6,000 nm, preferably 50 to 600 nm. If the film thickness is less than 10 nm, sufficient barrier properties may not be exhibited. Moreover, when exceeding 6000 nm, there exists a possibility of peeling from the
オーバーコート層4の塗工方式としては、アンカーコート層1と同様に通常のコーティング方法を用いることができる。バーコート、ナイフコート、ダイコート、(リバース)グラビアコート、マイクログラビアコート、スプレーコート、ディップコート、スクリーン印刷などが挙げられるが特に限定されない。乾燥方法は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射など熱をかける方法を1種類あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
As the coating method of the overcoat layer 4, a normal coating method can be used in the same manner as the
水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂(EVOH)、ポリビニルピロリドン樹脂(PVP)などを用いることができ、これらを単独あるいは複数組み合わせて用いてもよい。 As the water-soluble polymer, polyvinyl alcohol resin (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer resin (EVOH), polyvinyl pyrrolidone resin (PVP), etc. can be used, and these may be used alone or in combination.
アルコキシシランとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシランなどを用いることができる。また、アルコキシシランの加水分解生成物としては、メタノールなどのアルコールにアルコキシシランを溶解し、その溶液に塩酸などの酸の水溶液を添加し、加水分解反応させることにより調製したものが挙げられる。 As the alkoxysilane, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, or the like can be used. Examples of the hydrolysis product of alkoxysilane include those prepared by dissolving alkoxysilane in an alcohol such as methanol, adding an aqueous solution of an acid such as hydrochloric acid to the solution, and causing a hydrolysis reaction.
また、無機酸化物層3との密着性を上げるために、シランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ基を有するもの、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するもの、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基を有するもの、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基を有するもの、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどが挙げられ、これらのシランカップリング剤を1種類あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
Moreover, in order to improve adhesiveness with the
(第2の実施形態)
図2は、本発明の一実施形態によるラミネートガスバリア性フィルムの断面図である。図2に示すように、ラミネートガスバリア性フィルム8は、上述した第1の実施形態に係るガスバリア性フィルム5の両面に、接着剤層6を介してラミネート樹脂層7を設けたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a laminated gas barrier film according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the laminate
接着剤層6の材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリエチレンイミン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリブタジエン、ワックス、カゼイン、又はそれらの混合物を主成分として含有した、無溶剤型、溶剤型、水性型、又は熱溶融型接着剤を使用することができる。 Examples of the material of the adhesive layer 6 include polyurethane, polyester urethane, polyester, polycarbonate polyurethane, polyamide, epoxy resin, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyethyleneimine, ethylene-acrylic acid copolymer, and ethylene-methacrylic acid copolymer. It is possible to use a solvent-free, solvent-based, water-based, or hot-melt type adhesive containing a polymer, polyvinyl acetate, polyolefin, modified polyolefin, polybutadiene, wax, casein, or a mixture thereof as a main component. it can.
接着剤層6の塗工方式としては、アンカーコート層1と同様に通常のコーティング方法を用いることができる。バーコート、ナイフコート、ダイコート、グラビアコート、マイクログラビアコート、スプレーコート、ディップコート、スクリーン印刷などが挙げられるが特に限定されない。乾燥方法は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射など熱をかける方法を1種類であるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。接着剤層6の厚さは目的に応じて決められるが、一般的には15μm以上200μm以下の範囲である。
As the coating method of the adhesive layer 6, a normal coating method can be used as in the
ラミネート樹脂層7の材料としては、その用途に応じて選択され、例えば精密電子部品の包装袋として使用される場合には、袋を密閉するためにヒートシール性を有する樹脂層が好適に使用される。例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、及び直鎖状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリエステル、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、これらの金属架橋物、又はポリ乳酸樹脂などの生分解性樹脂を使用することができる。
The material of the
また、産業資材の部材として使用される場合には、液晶表示素子、太陽電池、電磁波シールド、タッチパネル、真空断熱材、EL用基板、カラーフィルター等の用途特性に応じた樹脂フィルム層が使用され、例えば、ポリエチレンテレフタテート、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、セルローストリアセテート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、三フッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、など高温高湿で長期間使用可能な樹脂を使用することができる。ラミネート樹脂層7の厚さは、一般的には10μm以上500μm以下の範囲である。
In addition, when used as a member of industrial materials, a resin film layer according to application characteristics such as a liquid crystal display element, solar cell, electromagnetic wave shield, touch panel, vacuum heat insulating material, EL substrate, color filter, etc. is used, For example, polyethylene terephthalate, hydrolysis resistant polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polysulfone, polycarbonate, polyamide, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl acetate copolymer, cellulose triacetate, Polyacetal, modified polyphenylene ether, polyetherimide, polyphenylene sulfide, polyvinyl butyral, polyarylate, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene trifluoride chloride, tetra Tsu ethylene - perfluoroalkyl vinyl ether copolymer may be used vinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, long-term available resins at high temperature and high humidity and the like. The thickness of the
ラミネート樹脂層7とガスバリア性フィルム5との貼り合わせには、例えば、ドライラミネート法、ノンソルベントラミネート法、又は押出しラミネート法を利用することができる。例えば、押出しラミネート法を利用した場合には、接着剤層6は省略することも可能である。
For laminating the
なお、接着剤層6を介して貼り合わされるラミネート樹脂層7は、ガスバリア積層フィルム5の片面にのみ設けてもよい。
Note that the
以下に、本発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
<実施例1>
<アンカーコート層の積層工程>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)/スチレンモノマーの割合をモル比で12/38/30/20(OH価:67mgKOH/g)として分子量4万となるように共重合させた。この(メタ)アクリル樹脂のOH基に対して、イソシアネート化合物としてタケネートD−110N(三井化学(株)製)をNCO/OH比が1.0になるように調整し、固形分1%とした塗液を16μmのPET上にバーコーター#3で塗工し、120℃で1分乾燥させ、厚み25nmの膜を形成した。得られた膜を60℃で2日間硬化させ、Tg85℃のアクリルウレタン膜であるアンカーコート層を得た。
<Example 1>
<Anchor coating layer lamination process>
The ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) / styrene monomer is 12/38/30/20 (OH value: 67 mgKOH / g) in molar ratio so that the molecular weight is 40,000. Copolymerized. Takenate D-110N (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) as an isocyanate compound was adjusted so that the NCO / OH ratio was 1.0 with respect to the OH group of this (meth) acrylic resin to a solid content of 1%. The coating liquid was applied onto 16 μm PET with a
<無機酸化物層の積層工程>
蒸着材料の無機酸化物は金属珪素と二酸化珪素とを用い、O/Si比が1.61になるように混合した。金属珪素は50μm以下の径を有する粉末が95%以上のものを使用し、二酸化珪素には結晶構造を95%含み、50μm以下の径を有する粉末が95%以上のものを使用した。次に、電子ビーム加熱方式の真空蒸着装置により、電子銃から放出する電子ビームを蒸着用材料に照射し蒸発させ、アンカーコート層上に厚み30nmの酸化珪素膜を形成した。
<Inorganic oxide layer lamination process>
The inorganic oxide of the vapor deposition material was metallic silicon and silicon dioxide, which were mixed so that the O / Si ratio was 1.61. The metal silicon used was 95% or more of powder having a diameter of 50 μm or less, and silicon dioxide containing 95% of crystal structure and 95% or more of powder having a diameter of 50 μm or less was used. Next, an electron beam emitted from an electron gun was irradiated to the evaporation material by an electron beam heating type vacuum evaporation apparatus to evaporate, thereby forming a silicon oxide film having a thickness of 30 nm on the anchor coat layer.
<オーバーコート層の積層工程>
(1)テトラエトキシシランを0.02mol/Lの塩酸で加水分解した。
(2)けん化度99%、重合度2300のPVAの5wt%水溶液を調製した。
(3)(2)の溶液に(1)の溶液をSiO2/PVA=65/35となる割合で加え、オーバーコート層溶液とした。この溶液を無機酸化物層上にバーコーター#5にて塗工し、120℃で2分乾燥させ、300nmのオーバーコート層を形成し、図1に示した積層構造のガスバリア性フィルムを得た。
<Lamination process of overcoat layer>
(1) Tetraethoxysilane was hydrolyzed with 0.02 mol / L hydrochloric acid.
(2) A 5 wt% aqueous solution of PVA having a saponification degree of 99% and a polymerization degree of 2300 was prepared.
(3) The solution of (1) was added to the solution of (2) at a ratio of SiO 2 / PVA = 65/35 to obtain an overcoat layer solution. This solution was coated on the inorganic oxide layer with a
<ガスバリア性フィルムへのラミネート樹脂層積層工程>
得られたガスバリア性フィルムの両面に、5g/m2のポリウレタン系接着剤を介して厚さ50μmの耐加水分解PET(東レ製、X10S)をドライラミネート法により積層し、図2に示した積層構造のラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Lamination resin layer lamination process to gas barrier film>
A 50 μm-thick hydrolysis resistant PET (X10S manufactured by Toray, Inc.) was laminated on both sides of the obtained gas barrier film via a 5 g / m 2 polyurethane-based adhesive by a dry lamination method, and the lamination shown in FIG. A laminated gas barrier film having a structure was obtained.
<実施例2>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)/スチレンモノマーの割合をモル比で20/30/30/20(OH価:109mgKOH/g)とし、Tg80℃のアクリルウレタン膜を得た以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Example 2>
Acrylic urethane film having a Tg of 80 ° C. with a ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) / styrene monomer in a molar ratio of 20/30/30/20 (OH value: 109 mgKOH / g) A gas barrier film and a laminate gas barrier film were obtained in the same manner as in Example 1 except that.
<実施例3>
NCO/OH比を2.0とした以外は実施例2と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Example 3>
A gas barrier film and a laminate gas barrier film were obtained in the same manner as in Example 2 except that the NCO / OH ratio was 2.0.
<実施例4>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/スチレンモノマーの割合をモル比で12/53/35(OH価:64mgKOH/g)とし、Tg105℃のアクリルウレタン膜を得た以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Example 4>
Example 3 except that the ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / styrene monomer was 12/53/35 (OH value: 64 mgKOH / g) in molar ratio to obtain an acrylic urethane film having a Tg of 105 ° C. In the same manner as above, a gas barrier film and a laminated gas barrier film were obtained.
<実施例5>
アンカーコート形成用塗液を固形分5%の塗液とし、厚み50nmのアクリルウレタン膜を得た以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Example 5>
A gas barrier film and a laminate gas barrier film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the anchor coating forming coating liquid was a 5% solid content coating liquid and an acrylic urethane film having a thickness of 50 nm was obtained.
以下に本発明の比較例について説明する。 Hereinafter, comparative examples of the present invention will be described.
<比較例1>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)の割合をモル比で12/58/30(OH価:68mgKOH/g)とした以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Comparative Example 1>
Gas barrier properties in the same manner as in Example 1 except that the ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) was changed to 12/58/30 (OH value: 68 mgKOH / g) in molar ratio. A film and a laminate gas barrier film were obtained.
<比較例2>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)の割合をモル比で25/45/30(OH価:136mgKOH/g)とした以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Comparative example 2>
Gas barrier properties in the same manner as in Example 3, except that the ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) was changed to 25/45/30 (OH value: 136 mgKOH / g) in molar ratio. A film and a laminate gas barrier film were obtained.
<比較例3>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)の割合をモル比で12/78/10(OH価:66mgKOH/g)とした以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Comparative Example 3>
Gas barrier properties in the same manner as in Example 3, except that the ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) was changed to 12/78/10 (OH value: 66 mgKOH / g) in molar ratio. A film and a laminate gas barrier film were obtained.
<比較例4>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)の割合をモル比で20/10/70(OH価:117mgKOH/g)とし、NCO/OH比を0.1とした以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Comparative Example 4>
The ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) is 20/10/70 (OH value: 117 mgKOH / g) in molar ratio, and the NCO / OH ratio is 0.1. Obtained a gas barrier film and a laminated gas barrier film in the same manner as in Example 1.
<比較例5>
ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)/メチルメタクリレート(MMA)/メチルアクリレート(MA)の割合をモル比で20/10/70(OH価:117mgKOH/g)とし、NCO/OH比を0.1とし、膜厚を2μmとした以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム及びラミネートガスバリア性フィルムを得た。
<Comparative Example 5>
The ratio of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) / methyl methacrylate (MMA) / methyl acrylate (MA) is 20/10/70 (OH value: 117 mgKOH / g) in terms of molar ratio, the NCO / OH ratio is 0.1, and the membrane A gas barrier film and a laminate gas barrier film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 2 μm.
上記実施例1〜5及び比較例1〜5のガスバリア性フィルムについて、以下の方法で水蒸気透過度、アンカーコート層の硬化膜のTgの測定値、及び層間密着力を測定評価した。 About the gas-barrier film of the said Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5, the water vapor permeability, the measured value of Tg of the cured film of an anchor coat layer, and interlayer adhesive force were measured and evaluated by the following methods.
<水蒸気透過度について>
実施例1〜5及び比較例1〜5のガスバリア性フィルムの水蒸気透過度を、モダンコントロール社製の水蒸気透過度測定装置(MOCON PERMATRAN 3/33)を用いて40℃90%RHの雰囲気で測定した。
<About water vapor permeability>
The water vapor permeability of the gas barrier films of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured in an atmosphere of 40 ° C. and 90% RH using a water vapor permeability measuring device (
<硬化膜のTgの測定値について>
アンカーコート層の硬化膜のTgの測定値はSII社製の示差走査熱量測定装置(EXSTA6000)を用いて−20℃から250℃まで10℃/min.で昇温させ、5分間保持した後、270℃/min.で−20℃まで冷却した。これを2サイクル行い、2サイクル目の値を採用した。
<Measured value of Tg of cured film>
The measured value of Tg of the cured film of the anchor coat layer was 10 ° C./min. From −20 ° C. to 250 ° C. using a differential scanning calorimeter (EXSTA6000) manufactured by SII. At 270 ° C./min. At -20 ° C. This was repeated for 2 cycles, and the value for the second cycle was adopted.
<層間密着性について>
層間密着力は、上述したラミネートガスバリア性フィルム(図2)を用いて評価した。具体的には、ラミネートガスバリア性フィルムに対して、耐湿熱試験85℃85%RH(エスペック(株)製PR−4J)で1000時間処理と、耐候性試験装置((株)東洋精機製作所製アトラス・ウェザオメータCi4000)で500時間処理とを実施した後の層間密着力を評価した。耐候性試験条件はブラックスタンダード温度65℃、試験槽温度40℃、相対湿度50%RH、放射照度60W/m2、散水ありで行った。試験片を10mm巾の短冊状に切り出し、その端部を一部剥離させ、引っ張り試験機((株)島津製作所製AGS−500NX)により、4条件、すなわち、300mm/min.の速度でT型剥離、180度剥離、界面に水を付けた状態でT型剥離、180度剥離とを行い、4条件のうち層間密着力が1N以上であった測定結果が4つの場合を○、3つを△、2つ以下を×とした。
<Interlayer adhesion>
Interlayer adhesion was evaluated using the above-described laminated gas barrier film (FIG. 2). Specifically, the laminated gas barrier film was treated with a heat and humidity resistance test at 85 ° C. and 85% RH (PR-4J manufactured by ESPEC Corporation) for 1000 hours, and a weather resistance test apparatus (Atlas manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). -Interlayer adhesion force after carrying out treatment for 500 hours with a weatherometer (Ci4000) was evaluated. The weather resistance test conditions were a black standard temperature of 65 ° C., a test bath temperature of 40 ° C., a relative humidity of 50% RH, an irradiance of 60 W / m 2 , and watering. The test piece was cut into a strip of 10 mm width, part of the end was peeled off, and the tensile tester (AGS-500NX manufactured by Shimadzu Corporation) was used for 4 conditions, that is, 300 mm / min. T-type peeling, 180-degree peeling at a speed of T, and T-type peeling, 180-degree peeling with water attached to the interface. ◯: 3 for Δ, 2 or less for x
次の表1に測定結果を示す。 The measurement results are shown in Table 1 below.
<評価>
表1に示されるように、実施例1〜5は、水蒸気透過度、耐湿熱試験後の層間密着性、及び耐候試験後の層間密着性のいずれにおいても良好な結果を示した。比較例1〜3は水蒸気透過度及び耐湿熱試験後の層間密着性は良好な結果を示したが、耐候試験後の層間密着性が低かった。比較例4〜5は水蒸気透過度が高く、耐湿熱試験後の層間密着性及び耐候試験後の層間密着性が低下した。
<Evaluation>
As shown in Table 1, Examples 1 to 5 showed good results in any of water vapor permeability, interlayer adhesion after the moist heat resistance test, and interlayer adhesion after the weather resistance test. Comparative Examples 1 to 3 showed good results in water vapor permeability and interlayer adhesion after the moist heat test, but the interlayer adhesion after the weather resistance test was low. In Comparative Examples 4 to 5, the water vapor permeability was high, and the interlayer adhesion after the wet heat resistance test and the interlayer adhesion after the weather resistance test were lowered.
本発明は、水蒸気などの種々のガスに対する高ガスバリア性と、高温高湿下や耐候試験後における層間密着性とに優れたガスバリア性フィルムとして利用でき、ガスバリア性や封止が求められる分野に幅広く適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a gas barrier film excellent in high gas barrier properties against various gases such as water vapor and interlayer adhesion under high temperature and high humidity and after a weather resistance test, and is widely used in fields where gas barrier properties and sealing are required. Applicable.
1 高分子フィルム基材
2 アンカーコート層
3 無機酸化物層
4 オーバーコート層
5 ガスバリア性フィルム
6 接着剤層
7 ラミネート樹脂層
8 ラミネートガスバリア性フィルム
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記アンカーコート層が、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有するアクリルモノマーとスチレンモノマーとを共重合してなるアクリル−スチレン共重合体と、イソシアネート化合物とが結合したウレタン樹脂からなることを特徴とする、ガスバリア性フィルム。 An anchor coat layer, an inorganic oxide layer, and an overcoat layer are laminated in this order on at least one surface of the substrate.
The gas barrier, wherein the anchor coat layer is made of a urethane resin in which an acryl-styrene copolymer obtained by copolymerizing an acrylic monomer having a hydroxyl group or a carboxyl group and a styrene monomer and an isocyanate compound are combined. Sex film.
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