JP2018052040A - Laminate - Google Patents

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江美 朱峰
Emi Akemine
江美 朱峰
義和 佐藤
Yoshikazu Sato
義和 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate that has a high gas barrier property against water vapor and a high film quality stability.SOLUTION: Provided is a laminate having a layer [A]2 containing Si, O and N on at least one side of a substrate 1, and having 20 nm or more in the thickness direction of the layer [A]2 and having an inorganic layer [B]3 on the substrate side of the layer [A]2, thereby the Si-H bonds existing in the region where the element ratio O/Si of the layer [A]2 satisfies the range of 0<O/Si<0.150 can be protected from the side of the substrate 1, and the film quality stability of the layer [A]2 is improved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高いガスバリア性が必要とされる用途、例えば食品、医薬品の包装用途や太陽電池、電子ペーパー、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレーなどの電子デバイス用途に使用される積層体に関する。   The present invention relates to a laminate for use in applications requiring high gas barrier properties, such as food and pharmaceutical packaging applications, and electronic device applications such as solar cells, electronic paper, and organic electroluminescence (EL) displays.

基材の表面に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムなどの無機物(無機酸化物を含む)を使用し、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理気相成長法(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、光化学気相成長法などの化学気相成長法(CVD法)などを利用して、その無機物の蒸着膜を形成してなる高いガスバリア性を有する積層体は、水蒸気や酸素などの各種ガスの遮断を必要とする食品や医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス部材として用いられている。   Physical vapor deposition method (PVD method) such as vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method using inorganic materials (including inorganic oxides) such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide on the surface of the substrate Alternatively, an inorganic vapor deposition film is formed using a chemical vapor deposition method (CVD method) such as a plasma chemical vapor deposition method, a thermal chemical vapor deposition method, or a photochemical vapor deposition method. Laminates having gas barrier properties are used as packaging materials for foods and pharmaceuticals that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen, and electronic device members such as flat-screen TVs and solar cells.

ガスバリア性向上技術としては、例えば、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法により基材上に、ケイ素酸化物を主体とした無機層を積層することによって、透明性を維持しつつガスバリア性を向上させる方法が開示されている(特許文献1)。また、プラズマCVD法などの成膜方法以外によるガスバリア性向上技術としては、ウェットコート法により形成したポリシラザン膜を酸化ケイ素膜や酸窒化ケイ素膜へ転化させる方法(特許文献2〜9)が開示されている。   As a gas barrier property improving technique, for example, by laminating an inorganic layer mainly composed of silicon oxide on a base material by a plasma CVD method using a gas containing an organic silicon compound vapor and oxygen, transparency can be achieved. A method for improving the gas barrier property while maintaining it is disclosed (Patent Document 1). Further, as a gas barrier property improving technique other than a film forming method such as a plasma CVD method, a method of converting a polysilazane film formed by a wet coating method into a silicon oxide film or a silicon oxynitride film (Patent Documents 2 to 9) is disclosed. ing.

特許第3859518号公報Japanese Patent No. 3859518 特許第5734675号公報Japanese Patent No. 5734675 特許第5447022号公報Japanese Patent No. 5444722 特許第5326052号公報Japanese Patent No. 5326052 特許第5531892号公報Japanese Patent No. 5531892 特許第5895684号公報Japanese Patent No. 5895684 国際公開第2016/052123号International Publication No. 2016/052123 国際公開第2016/052123号International Publication No. 2016/052123 特開2015−149404号公報JP 2015-149404 A

しかしながら、特許文献1のように、プラズマCVD法によりケイ素酸化物を主成分とした無機層を形成する方法では、無機層の欠陥を抑制することが難しいことから安定したガスバリア性が得られず、ガスバリア性を安定させたり、高いバリア性を得るためには厚膜化や多層積層する必要があり、耐屈曲性が低下したり製造コストが増加したりするといった問題がある。また、特許文献2,3,4のポリシラザンによって無機層を形成する方法では、基材側からのガス透過により層が酸化しやすく、高温高湿下での層の安定性が不十分である。また、特許文献5,6,7,8では第一のガスバリア層の上にポリシラザン層を形成させているが、層を形成する際の条件(塗布時の塗液の大気暴露や改質時の照射強度)や第一のガスバリア層の性能によりポリシラザン層内の酸化が進んでいて、膜質安定性、耐久性が低下しており、電子デバイス用途として十分なガスバリア性は得られていない。特許文献9では酸窒化ケイ素膜の酸化抑制を試みているものの、酸化抑制が不十分な組成であり、電子デバイス用途として十分なガスバリア性は得られていない。   However, as in Patent Document 1, in the method of forming an inorganic layer mainly composed of silicon oxide by plasma CVD, it is difficult to suppress defects in the inorganic layer, so that stable gas barrier properties cannot be obtained. In order to stabilize the gas barrier property or to obtain a high barrier property, it is necessary to increase the film thickness or laminate the layers, which causes problems such as a decrease in bending resistance and an increase in manufacturing cost. Moreover, in the method of forming an inorganic layer with the polysilazane of patent documents 2, 3, and 4, the layer is easily oxidized by gas permeation from the substrate side, and the stability of the layer under high temperature and high humidity is insufficient. Further, in Patent Documents 5, 6, 7, and 8, a polysilazane layer is formed on the first gas barrier layer, but the conditions for forming the layer (at the time of coating the coating solution exposed to the atmosphere or during the modification) Irradiation intensity) and the performance of the first gas barrier layer cause the oxidation in the polysilazane layer to progress, the film quality stability and durability are lowered, and sufficient gas barrier properties for electronic device applications are not obtained. Although Patent Document 9 attempts to suppress oxidation of the silicon oxynitride film, the composition has insufficient oxidation suppression, and sufficient gas barrier properties for electronic device applications are not obtained.

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、厚膜化や多層積層をせずとも水蒸気に対する高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体を提供することである。   In view of the background of such a conventional technique, the present invention is to provide a laminate having a high gas barrier property against water vapor and a high film quality stability without increasing the thickness or multilayer lamination.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような構成を採用する。
[1]
基材の少なくとも片側に、SiとOとNとを含有する層[A]を有する積層体であって、前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、積層体。
[2]
前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.130の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、[1]に記載の積層体。
[3]
前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.100の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、[1]または[2]に記載の積層体。
[4]
前記基材と前記層[A]との間に、無機層[B]を有し、該無機層[B]が、亜鉛、ケイ素、スズ、アルミニウム、インジウム、チタン、銀、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の積層体。
[5]
前記無機層[B]が亜鉛とケイ素とを含有する、[4]に記載の積層体。
In order to solve this problem, the present invention employs the following configuration.
[1]
A laminate having a layer [A] containing Si, O and N on at least one side of a substrate, wherein the element ratio O / Si of the layer [A] is 0 <O / Si <0.150 The laminated body which has the area | region which satisfy | fills the range of 20 nm or more in the thickness direction.
[2]
The laminate according to [1], wherein the layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies a range of 0 <O / Si <0.130 in the thickness direction of 20 nm or more.
[3]
The laminate according to [1] or [2], wherein the layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies a range of 0 <O / Si <0.100 in the thickness direction of 20 nm or more.
[4]
An inorganic layer [B] is provided between the substrate and the layer [A], and the inorganic layer [B] is zinc, silicon, tin, aluminum, indium, titanium, silver, zirconium, niobium, molybdenum. And a laminate according to any one of [1] to [3], which contains at least one element selected from the group consisting of palladium.
[5]
The laminate according to [4], wherein the inorganic layer [B] contains zinc and silicon.

本発明によれば、水蒸気に対する高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated body which has high gas barrier property with respect to water vapor | steam, and high film quality stability can be provided.

本発明の積層体の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the laminated body of this invention. 本発明の積層体の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the laminated body of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

本発明者らは、水蒸気などに対する高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体を得ることを目的として鋭意検討を重ね、基材の少なくとも片側に、SiとOとNとを含有する層[A]を有する積層体であって、前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する積層体とすることで、前記課題を解決することを見出したものである。   The inventors of the present invention have made extensive studies for the purpose of obtaining a laminate having a high gas barrier property against water vapor and the like and a high film quality stability, and a layer containing Si, O, and N on at least one side of the substrate [ A], wherein the layer [A] has an area where the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150 in the thickness direction by 20 nm or more. The present invention has been found to solve the above problems.

以下、本発明の積層体の各構成要素について説明する。   Hereinafter, each component of the laminated body of this invention is demonstrated.

[基材]
本発明に用いられる基材として使用できる材料としては、例えばシリコンなどの金属基板、ガラス基板、セラミックス基板、樹脂フィルムなどが挙げられる。柔軟性を確保する観点からフィルム形態を有することが好ましい。フィルムの構成としては、単層フィルム、または2層以上の、例えば、共押し出し法で製膜したフィルムであってもよい。フィルムの種類としては、一軸方向あるいは二軸方向に延伸されたフィルムなどを使用してもよい。
[Base material]
Examples of materials that can be used as the base material used in the present invention include metal substrates such as silicon, glass substrates, ceramic substrates, and resin films. It is preferable to have a film form from the viewpoint of ensuring flexibility. The structure of the film may be a single-layer film or a film having two or more layers, for example, a film formed by a coextrusion method. As the type of film, a film stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction may be used.

本発明に用いられる基材の素材は特に限定されないが、有機高分子を主たる構成成分とするものであることが好ましい。本発明に好適に用いることができる有機高分子としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの結晶性ポリオレフィン、環状構造を有する非晶性環状ポリオレフィン、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などのポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、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、ポリアセタールなどの各種ポリマーなどを挙げることができる。これらの中でも、透明性や汎用性、機械特性に優れた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、シクロオレフィンを素材とするフィルムであることが好ましい。また、前記有機高分子は、単独重合体、共重合体のいずれでもよいし、有機高分子として1種類のみを用いてもよいし、複数種類をブレンドして用いてもよい。   The material of the base material used in the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the main component is an organic polymer. Examples of organic polymers that can be suitably used in the present invention include crystalline polyolefins such as polyethylene and polypropylene, amorphous cyclic polyolefins having a cyclic structure, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamides, polyimides, Examples include polycarbonate, polystyrene, polyvinyl alcohol, saponified ethylene vinyl acetate copolymer, various polymers such as polyacrylonitrile and polyacetal. Among these, a film made of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, or cycloolefin having excellent transparency, versatility, and mechanical properties is preferable. Further, the organic polymer may be either a homopolymer or a copolymer, and only one type may be used as the organic polymer, or a plurality of types may be blended.

基材における層[A]を形成する側の表面には、密着性や平滑性を良くするためにコロナ処理、プラズマ処理、紫外線処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、有機物もしくは無機物またはそれらの混合物で構成されるアンダーコート層の形成処理などの前処理が施されていてもよい。また、層[A]を形成する側の反対側には、フィルムの巻き取り時の滑り性の向上を目的として、有機物や無機物あるいはこれらの混合物のコーティング層が積層されていてもよい。   In order to improve adhesion and smoothness, the surface of the substrate on the side where the layer [A] is formed is corona treated, plasma treated, ultraviolet treated, ion bombarded, solvent treated, organic or inorganic, or a mixture thereof. A pretreatment such as an undercoat layer forming treatment may be applied. Further, on the side opposite to the side on which the layer [A] is formed, a coating layer of an organic material, an inorganic material, or a mixture thereof may be laminated for the purpose of improving the slipping property at the time of winding the film.

本発明に用いる基材の厚みは、用途により適宜選択することができるが、柔軟性を確保する観点から500μm以下が好ましく、引張りや衝撃に対する強度を確保する観点から5μm以上が好ましい。さらに、フィルムの加工やハンドリングの容易性から基材の厚みは10μm〜200μmがより好ましい。   The thickness of the substrate used in the present invention can be appropriately selected depending on the use, but is preferably 500 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility, and preferably 5 μm or more from the viewpoint of securing strength against tension or impact. Furthermore, the thickness of the base material is more preferably 10 μm to 200 μm from the viewpoint of film processing and handling.

[層[A]]
本発明において層[A]はSiとOとNとを含有し、かつ元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有することが好ましい。
[Layer [A]]
In the present invention, the layer [A] preferably contains Si, O, and N, and has a region in which the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150 in the thickness direction of 20 nm or more. .

本発明の層[A]を適用することにより高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体が得られる理由は以下のように推定している。すなわち、SiとOとNとを含有する層[A]において、元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域は、酸化が抑制された領域となる。酸素原子は水分子と強く相互作用し、水素結合を作りやすいため、酸素原子が多く存在する領域は、水分子が安定に存在しやすい領域となる。この逆として、酸化が抑制された領域では、水分子が安定に存在しにくくなるため、高いガスバリア性を有する領域となる。   The reason why a laminate having high gas barrier properties and high film quality stability can be obtained by applying the layer [A] of the present invention is estimated as follows. That is, in the layer [A] containing Si, O, and N, the region where the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150 is a region where oxidation is suppressed. Since oxygen atoms interact strongly with water molecules and easily form hydrogen bonds, a region where many oxygen atoms are present is a region where water molecules are likely to exist stably. On the contrary, in the region where oxidation is suppressed, water molecules are less likely to exist stably, and thus the region has high gas barrier properties.

さらに、酸化が抑制された領域では、Si−O結合の数が制限され、ケイ素原子の4つの結合手は、酸素原子以外の原子と結合する。酸素原子以外の原子は、特に限定されるものではないが、例えば、窒素原子、ケイ素原子、水素原子などが挙げられる。中でも、窒素原子は結合手が3つあることから、Si−N結合は層の緻密化に寄与し、層に高いガスバリア性を付与する。また、水素原子と結合したSi−H結合は、水をはじく性質(疎水性)に加え、結合を水素原子で終端することで柔軟性も付与することができ、本発明の積層体を屈曲させる際に生じる応力を緩和させられ、クラック生成に起因するガスバリア性低下を抑制できる、耐屈曲性に優れた領域となる。層[A]が、元素比O/Siが0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を、厚み方向において20nm以上有することで、積層体全体として、高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体となる。   Furthermore, in the region where oxidation is suppressed, the number of Si—O bonds is limited, and the four bonds of silicon atoms are bonded to atoms other than oxygen atoms. The atom other than the oxygen atom is not particularly limited, and examples thereof include a nitrogen atom, a silicon atom, and a hydrogen atom. Among these, since the nitrogen atom has three bonds, the Si—N bond contributes to densification of the layer and imparts high gas barrier properties to the layer. In addition to the property of repelling water (hydrophobicity), the Si—H bond bonded to a hydrogen atom can also be given flexibility by terminating the bond with a hydrogen atom, and bends the laminate of the present invention. This is an area with excellent bending resistance that can relieve the stress generated at the time and suppress a decrease in gas barrier properties due to crack generation. The layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150 in the thickness direction by 20 nm or more, so that the entire laminate has high gas barrier properties and high film quality stability. It becomes the laminated body which has.

ここで、元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域について、厚み方向において20nm以上である箇所が、層[A]の厚み方向で少なくとも1箇所あればよく、2箇所以上あってもよい。   Here, regarding the region where the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150, it is sufficient that at least one place in the thickness direction is 20 nm or more in the thickness direction of the layer [A]. There may be two or more locations.

また、層[A]は、より高いガスバリア性と高い膜質安定性が得られる観点から、元素比O/Siが、0<O/Si<0.130の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有することがより好ましく、0<O/Si<0.100の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有することがさらに好ましい。   Further, the layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.130 in the thickness direction of 20 nm or more from the viewpoint of obtaining higher gas barrier properties and higher film quality stability. More preferably, the region satisfying the range of 0 <O / Si <0.100 is more preferably 20 nm or more in the thickness direction.

ここで、層[A]の厚み方向の組成分布は、従来公知の組成分析方法により求めることができ、例えば、XPS分析(X線光電子分光分析)とエッチングを併用した方法により求めることができる。   Here, the composition distribution in the thickness direction of the layer [A] can be obtained by a conventionally known composition analysis method, for example, a method using XPS analysis (X-ray photoelectron spectroscopy) and etching in combination.

以下、本発明におけるXPS分析とエッチングを併用した方法について説明する。   Hereinafter, a method using XPS analysis and etching in the present invention will be described.

本発明の積層体のエッチングレートは各層ごとに異なる。そこで、SiO換算のエッチングレートを元にして一旦求めておき、XPS分析と同一試料のTEM(透過型電子顕微鏡)による断面観察画像をもとに、各層の界面を特定して各層当たりの厚みを求める。断面観察画像をもとに求めた各層当たりの厚みを、XPS分析から求めた厚み方向の組成分布と比較しながら、厚み方向の組成分布における各層を特定する。XPS分析から求めた各層の厚みと、断面観察画像から求めた各層の厚みが一致するように、XPS分析から求めた各層の厚みに対して係数をかけることで厚み方向の補正を行う。 The etching rate of the laminate of the present invention is different for each layer. Therefore, once obtained based on the etching rate in terms of SiO 2 , the thickness of each layer is determined by specifying the interface of each layer based on the cross-sectional observation image by TEM (transmission electron microscope) of the same sample as the XPS analysis. Ask for. Each layer in the composition distribution in the thickness direction is specified while comparing the thickness per each layer obtained based on the cross-sectional observation image with the composition distribution in the thickness direction obtained from the XPS analysis. The thickness direction is corrected by applying a coefficient to the thickness of each layer obtained from the XPS analysis so that the thickness of each layer obtained from the XPS analysis matches the thickness of each layer obtained from the cross-sectional observation image.

本発明の主旨に即した組成分析では、厚み方向の解像度が重要であり、測定点1点あたりのエッチング深さは2nmで行う。0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有することとは、XPS分析から求めた0<O/Si<0.150の範囲を満たす連続する測定点を結ぶことにより得られる線分の長さが厚み方向において20nm以上であることをいう。より具体的に説明すると、測定点1点あたりのエッチング深さが2nmであるので、0<O/Si<0.150の範囲を満たす測定点が連続して11点以上あることである。この場合、0<O/Si<0.150の範囲を満たす測定点を結ぶことにより得られる線分の長さが20nm以上となる。   In the composition analysis in line with the gist of the present invention, the resolution in the thickness direction is important, and the etching depth per measurement point is 2 nm. Having a region satisfying the range of 0 <O / Si <0.150 in the thickness direction of 20 nm or more means connecting continuous measurement points satisfying the range of 0 <O / Si <0.150 obtained from XPS analysis. The length of the line segment obtained by means that it is 20 nm or more in the thickness direction. More specifically, since the etching depth per measurement point is 2 nm, there are 11 or more measurement points continuously satisfying the range of 0 <O / Si <0.150. In this case, the length of the line segment obtained by connecting the measurement points satisfying the range of 0 <O / Si <0.150 is 20 nm or more.

例えば、層[A]の表層側から基材側に向かって連続する1〜4点の測定点が0<O/Si<0.150の範囲を満たす測定点であり、層[A]の表層側から基材側に向かって5点目の測定点が0<O/Si<0.150の範囲を満たさない測定点であり、層[A]の表層側から基材側に向かって連続する6〜13点の測定点が0<O/Si<0.150の範囲を満たす測定点であった場合、1〜4点の測定点で得られる線分(6nm)および6〜13点の測定点で得られる線分(14nm)の合計は20nmとなるが、このような場合は0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有するには該当しないこととする。   For example, 1 to 4 measurement points continuous from the surface layer side to the base material side of the layer [A] are measurement points satisfying a range of 0 <O / Si <0.150, and the surface layer of the layer [A] The fifth measurement point from the side toward the substrate side is a measurement point that does not satisfy the range of 0 <O / Si <0.150, and is continuous from the surface layer side of the layer [A] toward the substrate side. When 6 to 13 measurement points are measurement points satisfying the range of 0 <O / Si <0.150, a line segment (6 nm) obtained from 1 to 4 measurement points and 6 to 13 measurement points are obtained. The total of the line segments (14 nm) obtained at the points is 20 nm. In such a case, it does not correspond to having a region satisfying the range of 0 <O / Si <0.150 in the thickness direction of 20 nm or more. .

さらに、高いガスバリア性が得られる観点から、層[A]はSi−Hで表される結合(以下、Si−H結合と表すこともある)を有する成分を含むことが好ましい。Si−H結合は、水をはじく性質(疎水性)に加え、結合を水素原子で終端することで柔軟性も付与することができ、本発明の積層体を屈曲させる際に生じる応力を緩和させられ、クラック生成に起因するガスバリア性低下を抑制でき、高い耐屈曲性が得られる。ここで、層[A]がSi−Hで表される結合を有する成分を含むか否かは、フーリエ変換赤外分光法での分析によって判断し、2,140〜2,260cm−1にSi−H伸縮振動を示すピークを有すればSi−Hで表される結合を有する成分を含むと判断する。 Furthermore, from the viewpoint of obtaining a high gas barrier property, the layer [A] preferably contains a component having a bond represented by Si—H (hereinafter also referred to as Si—H bond). In addition to the water-repellent property (hydrophobicity), the Si—H bond can also impart flexibility by terminating the bond with a hydrogen atom, and relaxes the stress generated when the laminate of the present invention is bent. Therefore, it is possible to suppress a decrease in gas barrier properties due to crack generation and to obtain high bending resistance. Here, whether or not the layer [A] contains a component having a bond represented by Si—H is determined by analysis by Fourier transform infrared spectroscopy, and Si is 2140-2260 cm −1 . If it has a peak showing -H stretching vibration, it is judged to contain a component having a bond represented by Si-H.

加えて、高いガスバリア性と高い膜質安定性が得られる観点から、層[A]は、最表面側20nmの領域が、元素比O/Siが0.150≦O/Siの範囲を満たす領域であることが好ましい。ここで、最表面側20nmの領域とは、層[A]の基材と反対側の表面から厚み方向に0nm〜20nmの領域のことである。元素比O/Siが0.150≦O/Siの範囲を満たす領域は、Si−H結合が少ない領域となることで膜密度の高い領域となる。最表面側が膜密度の高い領域となることで、元素比O/Siが0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域に存在するSi−H結合を、最表面側から保護することができ、層[A]の膜質安定性が向上する。層[A]の最表面側20nmが、元素比O/Siが0.150≦O/Siの範囲を満たす領域であることで、積層体全体として、高いガスバリア性と高い膜質安定性を有する積層体となる。   In addition, from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties and high film quality stability, the layer [A] is a region where the outermost surface side 20 nm satisfies the element ratio O / Si range of 0.150 ≦ O / Si. Preferably there is. Here, the region on the outermost surface side of 20 nm is a region of 0 nm to 20 nm in the thickness direction from the surface of the layer [A] on the side opposite to the substrate. A region in which the element ratio O / Si satisfies the range of 0.150 ≦ O / Si is a region having a high film density because the region has few Si—H bonds. By making the outermost surface side a region having a high film density, it is possible to protect Si—H bonds existing in a region where the element ratio O / Si satisfies the range of 0 <O / Si <0.150 from the outermost surface side. And the film quality stability of the layer [A] is improved. A layer having a high gas barrier property and high film quality stability as a whole of the laminate because the outermost surface side 20 nm of the layer [A] is a region where the element ratio O / Si satisfies the range of 0.150 ≦ O / Si. Become a body.

(層[A]の厚み)
本発明において層[A]の厚みは、50〜500nmが好ましく、90〜500nmがより好ましい。層[A]の厚みが50nmより薄くなると、安定したガスバリア性を得ることができない場合がある。層[A]の厚みが500nmより厚くなると、層[A]内に残留する応力が大きくなり層[A]にクラックが発生してガスバリア性が低下する場合がある。層[A]の厚みは、TEMによる断面観察画像から測定することが可能である。
(Thickness of layer [A])
In the present invention, the thickness of the layer [A] is preferably 50 to 500 nm, more preferably 90 to 500 nm. If the thickness of the layer [A] is less than 50 nm, stable gas barrier properties may not be obtained. When the thickness of the layer [A] is greater than 500 nm, the stress remaining in the layer [A] increases, and cracks may occur in the layer [A], which may reduce the gas barrier properties. The thickness of the layer [A] can be measured from a cross-sectional observation image by TEM.

(層[A]を設ける工程)
本発明において層[A]の原料としては、ポリシラザン骨格を持つケイ素化合物が好ましく用いられる。ポリシラザン骨格を持つケイ素化合物としては、例えば下記の化学式(1)で表される部分構造を有する化合物を好ましく用いることができる。具体的には、パーヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン、およびこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも一種を用いることができる。本発明においては、ガスバリア性向上の観点から下記の化学式(1)に示されるR、R、Rの全てが水素であるパーヒドロポリシラザンを用いることが好ましいが、水素の一部又は全部がアルキル基などの有機基で置換されたオルガノポリシラザンであってもよい。また、単一の組成で用いてもよいし、二成分以上を混合して使用してもよい。なお、nは1以上の整数を表す。
(Step of providing layer [A])
In the present invention, a silicon compound having a polysilazane skeleton is preferably used as a raw material for the layer [A]. As the silicon compound having a polysilazane skeleton, for example, a compound having a partial structure represented by the following chemical formula (1) can be preferably used. Specifically, at least one selected from the group consisting of perhydropolysilazane, organopolysilazane, and derivatives thereof can be used. In the present invention, it is preferable to use perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 , and R 3 represented by the following chemical formula (1) are hydrogen from the viewpoint of improving gas barrier properties, but part or all of hydrogen is used. May be an organopolysilazane substituted with an organic group such as an alkyl group. Moreover, you may use by a single composition and may mix and use two or more components. Note that n represents an integer of 1 or more.

Figure 2018052040
Figure 2018052040

本発明における層[A]を設ける工程は、ポリシラザン骨格を持つケイ素化合物を含む塗液を塗布して塗膜を設ける工程[a]、前記塗膜を乾燥させる工程[b]、前記塗膜に光照射処理を施して前記塗膜を組成転化させる工程[c]をこの順に有することが好ましい。工程[a]、工程[b]、工程[c]を含んでいれば、その他の工程を含んでもよい。以下各工程の詳細を説明する。   The step of providing the layer [A] in the present invention includes the step [a] of applying a coating liquid containing a silicon compound having a polysilazane skeleton to provide a coating film, the step of drying the coating film [b], and the coating film. It is preferable to have the process [c] which performs a light irradiation process and carries out composition conversion of the said coating film in this order. Other steps may be included as long as the steps [a], [b], and [c] are included. Details of each step will be described below.

[工程[a]]
前記工程[a]は、ポリシラザン骨格を持つケイ素化合物を含む塗液を塗布して塗膜を設ける工程であることが好ましい。
[Step [a]]
The step [a] is preferably a step of applying a coating liquid containing a silicon compound having a polysilazane skeleton to provide a coating film.

ここで、工程[a]における塗液を塗布して塗膜を設ける工程としては、公知の方法を用いることができ、ロールコート法、グラビアコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スリットダイコート法などの方法により基材上に塗布することが好ましい。本発明においては、層[A]の酸化を抑制する観点から、塗布直前まで塗液が酸素または水蒸気に暴露されない状態で塗布できる方法を選択することがより好ましく、塗液の供給は乾燥窒素での送液や密閉状態のシリンジポンプを用いることが好ましく、スリットダイコート法により基材上に塗布することが特に好ましい。   Here, as a process of providing a coating film by applying the coating liquid in the step [a], a known method can be used, and a roll coating method, a gravure coating method, a knife coating method, a dip coating method, a spray coating method. It is preferable to apply on the substrate by a method such as slit die coating. In the present invention, from the viewpoint of suppressing the oxidation of the layer [A], it is more preferable to select a method in which the coating liquid can be applied without being exposed to oxygen or water vapor until immediately before coating, and the supply of the coating liquid is dry nitrogen. It is preferable to use a liquid-feeding solution or a sealed syringe pump, and it is particularly preferable to apply the solution onto the substrate by a slit die coating method.

また、本発明においては、塗工適性の観点から有機溶剤を用いて前記化学式(1)で表される化合物を含む塗料を希釈することが好ましい。具体的には、キシレン、トルエン、ターペン、ソルベッソなどの炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤などを用いて、固形分濃度を15質量%以下に希釈して使用することが好ましい。これらの溶剤は、単独あるいは2種以上を混合して用いてもよい。   Moreover, in this invention, it is preferable to dilute the coating material containing the compound represented by the said Chemical formula (1) using an organic solvent from a viewpoint of coating suitability. Specifically, using a hydrocarbon solvent such as xylene, toluene, terpene, or solvesso, or an ether solvent such as diethyl ether, dibutyl ether, diisopropyl ether, butyl ethyl ether, or tetrahydrofuran, the solid content concentration is 15% by mass. It is preferable to use after diluting. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

層[A]を形成するケイ素化合物を含む塗料には、層[A]の効果が損なわれない範囲で、各種の添加剤を必要に応じて配合することができる。例えば、触媒、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、界面活性剤、レベリング剤、帯電防止剤などを用いることができる。   Various additives can be blended in the coating material containing the silicon compound forming the layer [A], if necessary, as long as the effect of the layer [A] is not impaired. For example, a catalyst, an antioxidant, a light stabilizer, a stabilizer such as an ultraviolet absorber, a surfactant, a leveling agent, an antistatic agent, or the like can be used.

[工程[b]]
前記工程[b]は、塗膜を乾燥させる工程[b]であることが好ましい。具体的には、工程[b]では、塗布後の塗膜を加熱乾燥させて希釈溶剤を除去することが好ましい。ここで、乾燥に用いられる熱源としては特に制限は無く、スチームヒーター、電気ヒーター、赤外線ヒーターなど任意の熱源を用いることができる。なお、ガスバリア性向上のため、加熱温度は50〜150℃で行うことが好ましく、層[A]の酸化を抑制する観点から、50〜120℃で行うことがより好ましい。また、加熱処理時間は10秒〜30分間行うことが好ましく、10秒〜10分間行うことがより好ましい。加熱処理時間が30分間を超える、または加熱温度が150℃を超えると、塗膜の酸化が進行して高いガスバリア性が低下する場合があるため、30分間以内とすることが好ましい。また、加熱処理中は温度が一定であってもよく、徐々に温度を変化させてもよい。さらに、加湿処理は大気中もしくは不活性ガス中に封入した状態で行ってもよい。
[Step [b]]
The step [b] is preferably a step [b] for drying the coating film. Specifically, in the step [b], it is preferable to remove the diluted solvent by heating and drying the coated film. Here, there is no restriction | limiting in particular as a heat source used for drying, Arbitrary heat sources, such as a steam heater, an electric heater, and an infrared heater, can be used. In order to improve gas barrier properties, the heating temperature is preferably 50 to 150 ° C., and more preferably 50 to 120 ° C. from the viewpoint of suppressing oxidation of the layer [A]. The heat treatment time is preferably 10 seconds to 30 minutes, more preferably 10 seconds to 10 minutes. When the heat treatment time exceeds 30 minutes or the heating temperature exceeds 150 ° C., oxidation of the coating film proceeds and high gas barrier properties may be deteriorated. Therefore, it is preferably within 30 minutes. Further, the temperature may be constant during the heat treatment, or the temperature may be gradually changed. Furthermore, the humidification treatment may be performed in the atmosphere or in a state enclosed in an inert gas.

[工程[c]]
工程[c]は前記塗膜に活性エネルギー線照射処理を施す工程であることが好ましい。具体的には、工程[c]では、加湿後の塗膜にプラズマ処理、紫外線照射処理、フラッシュパルス処理などの光照射処理を施すことで前記塗膜を組成転化させ、本発明の層[A]を得ることができる。
[Step [c]]
Step [c] is preferably a step of subjecting the coating film to an active energy ray irradiation treatment. Specifically, in the step [c], the coating film after humidification is subjected to light irradiation treatment such as plasma treatment, ultraviolet ray irradiation treatment, flash pulse treatment, etc., so that the composition of the coating film is changed, and the layer [A of the present invention [A] ] Can be obtained.

活性エネルギー線照射処理としては、簡便で生産性に優れ、かつ均一な層[A]組成を得ることが容易であることから紫外線処理を使用することが好ましい。紫外線処理としては、大気圧下または減圧下のどちらでも構わないが、汎用性、生産効率の観点から本発明では大気圧下にて紫外線処理を行うことが好ましい。前記紫外線処理を行う際の酸素濃度は1.0体積%以下が好ましく、0.5体積%以下がより好ましい。酸素濃度の低下には、乾燥窒素を用いることが好ましい。相対湿度は任意でよい。   As the active energy ray irradiation treatment, ultraviolet treatment is preferably used because it is simple and excellent in productivity, and it is easy to obtain a uniform layer [A] composition. The ultraviolet treatment may be performed under atmospheric pressure or reduced pressure, but in the present invention, the ultraviolet treatment is preferably performed under atmospheric pressure from the viewpoint of versatility and production efficiency. The oxygen concentration during the ultraviolet treatment is preferably 1.0% by volume or less, and more preferably 0.5% by volume or less. For reducing the oxygen concentration, dry nitrogen is preferably used. The relative humidity may be arbitrary.

紫外線発生源としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、マイクロ波方式無電極ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、またアルゴンやクリプトンやキセノン等を用いたエキシマランプなど、既知のものを用いることができるが、生産効率や本発明の積層体を形成しやすい等の観点からキセノンエキシマランプを使用することが好ましい。照射する紫外線の波長は特に限定されるところではないが、生産効率の観点から10〜200nmが好ましく、100〜200nmがより好ましく、150〜180nmがさらに好ましい。   As an ultraviolet ray generation source, a known source such as a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a microwave type electrodeless lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp, or an excimer lamp using argon, krypton, xenon, or the like can be used. In view of production efficiency and easy formation of the laminate of the present invention, it is preferable to use a xenon excimer lamp. Although the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated is not particularly limited, it is preferably 10 to 200 nm, more preferably 100 to 200 nm, and further preferably 150 to 180 nm from the viewpoint of production efficiency.

また、生産効率の観点から、波長が同一または異なる紫外線を複数回照射してもよい。例えば、波長が異なる紫外線を2回照射する場合、一回目の照射では、紫外線発生源として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、マイクロ波方式無電極ランプのいずれかを使用することが好ましい、紫外線の波長は、200〜380nmが好ましく、280〜380nmがより好ましく、315〜380nmがさらに好ましい。続いて2回目の照射では、紫外線発生源としてキセノンエキシマランプを使用することが好ましく、紫外線の波長は、10〜200nmが好ましく、100〜200nmがより好ましく、150〜180nmがさらに好ましい。   Moreover, you may irradiate the ultraviolet-ray with the same or different wavelength in multiple times from a viewpoint of production efficiency. For example, when irradiating ultraviolet rays having different wavelengths twice, it is preferable to use any one of a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a microwave type electrodeless lamp as an ultraviolet ray generation source in the first irradiation. 200 to 380 nm is preferable, 280 to 380 nm is more preferable, and 315 to 380 nm is more preferable. Subsequently, in the second irradiation, it is preferable to use a xenon excimer lamp as an ultraviolet ray generation source, and the wavelength of the ultraviolet ray is preferably 10 to 200 nm, more preferably 100 to 200 nm, and further preferably 150 to 180 nm.

紫外線照射の積算光量は、1.5〜10J/cmであることが好ましく、2.5〜7J/cmがより好ましい。前記積算光量が1.5J/cm以上であると酸化を抑制する所望の層[A]組成が得ることができ、また、前記積算光量が10J/cm以下であると基材へのダメージを少なくすることができるため好ましい。 Integrated light quantity of ultraviolet irradiation is preferably from 1.5~10J / cm 2, 2.5~7J / cm 2 is more preferable. When the integrated light amount is 1.5 J / cm 2 or more, a desired layer [A] composition that suppresses oxidation can be obtained, and when the integrated light amount is 10 J / cm 2 or less, damage to the substrate is achieved. Can be reduced, which is preferable.

また、本発明では、紫外線処理の際、生産効率を向上させるために加湿後の塗膜を加熱しながら紫外線処理を行うことがより好ましい。加熱温度としては、40〜100℃が好ましく、50〜80℃がより好ましい。加熱温度が40℃以上であれば高い生産効率が得られるため好ましく、また、加熱温度が100℃以下であれば基材など他の材料の変形や変質が起こりにくく、層[A]の酸化を抑制できるため好ましい。   Moreover, in this invention, in order to improve production efficiency in the case of ultraviolet treatment, it is more preferable to perform ultraviolet treatment, heating the coating film after humidification. As heating temperature, 40-100 degreeC is preferable and 50-80 degreeC is more preferable. A heating temperature of 40 ° C. or higher is preferable because high production efficiency can be obtained, and a heating temperature of 100 ° C. or lower is less likely to cause deformation or alteration of other materials such as a base material, and the layer [A] is oxidized. Since it can suppress, it is preferable.

[無機層[B]]
本発明の積層体では、高いガスバリア性と高い膜質安定性が得られる観点から、基材と層[A]との間に、無機層[B]を有することが好ましい。層[A]の基材側に無機層[B]を有することで、層[A]の元素比O/Siが0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域に存在するSi−H結合を、基材側から保護することができ、層[A]の膜質安定性が向上する。従って、基材と層[A]との間に無機層[B]を有することで、積層体全体として、高いガスバリア性と高い膜質安定性を実現することが可能となる。
[Inorganic layer [B]]
In the laminated body of this invention, it is preferable to have an inorganic layer [B] between a base material and layer [A] from a viewpoint from which a high gas barrier property and high film quality stability are acquired. By including the inorganic layer [B] on the base material side of the layer [A], the element ratio O / Si of the layer [A] is present in a region satisfying the range of 0 <O / Si <0.150. The bond can be protected from the substrate side, and the film quality stability of the layer [A] is improved. Therefore, by having the inorganic layer [B] between the base material and the layer [A], it is possible to realize high gas barrier properties and high film quality stability as the whole laminate.

本発明の無機層[B]は、高いガスバリア性を得られる観点から、亜鉛、ケイ素、スズ、アルミニウム、インジウム、チタン、銀、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含有することが好ましい。上記を満たしていれば、その他の元素や、酸化物、窒化物、硫化物、または、それらの混合物を含有していてもよい。また、無機層[B]は、高いガスバリア性が得られる観点から、亜鉛とケイ素とを含有することがより好ましい。   The inorganic layer [B] of the present invention is at least one element selected from the group consisting of zinc, silicon, tin, aluminum, indium, titanium, silver, zirconium, niobium, molybdenum and palladium from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties. It is preferable to contain. As long as the above is satisfied, other elements, oxides, nitrides, sulfides, or a mixture thereof may be contained. Moreover, it is more preferable that the inorganic layer [B] contains zinc and silicon from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties.

本発明における無機層[B]の厚みは、ガスバリア性を発現する層の厚みとして10nm以上、1,000nm以下が好ましい。層の厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、面内でガスバリア性がばらつく場合がある。また、層の厚みが1,000nmより厚くなると、層内に残留する応力が大きくなるため、曲げや外部からの衝撃によって無機層[B]にクラックが発生しやすくなり、使用に伴いガスバリア性が低下する場合がある。従って、無機層[B]の厚みは10nm以上、1,000nm以下が好ましく、柔軟性を確保する観点から50nm以上、500nm以下がより好ましい。無機層[B]の厚みは、TEMによる断面観察画像から測定することが可能である。   The thickness of the inorganic layer [B] in the present invention is preferably 10 nm or more and 1,000 nm or less as the thickness of the layer exhibiting gas barrier properties. When the thickness of the layer is less than 10 nm, there may be a portion where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and the gas barrier property may vary in the plane. In addition, when the thickness of the layer is greater than 1,000 nm, the stress remaining in the layer increases, so that the inorganic layer [B] is liable to crack due to bending or external impact, and the gas barrier properties are increased with use. May decrease. Therefore, the thickness of the inorganic layer [B] is preferably 10 nm or more and 1,000 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 500 nm or less from the viewpoint of ensuring flexibility. The thickness of the inorganic layer [B] can be measured from a cross-sectional observation image by TEM.

本発明における無機層[B]の中心面平均粗さSRaは、10nm以下であることが好ましい。SRaが10nmより大きくなると、無機層[B]表面の凹凸形状が大きくなり、積層される粒子間に隙間ができるため、膜質が緻密になりにくく、膜厚を厚く形成してもガスバリア性の向上効果は得られにくくなる場合がある。また、SRaが10nmより大きくなると、無機層[B]上に積層する層[A]の膜質が均一にならないため、ガスバリア性が低下する場合がある。従って、無機層[B]のSRaは10nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは7nm以下である。本発明における無機層[B]のSRaは、三次元表面粗さ測定機を用いて測定することができる。   The center plane average roughness SRa of the inorganic layer [B] in the present invention is preferably 10 nm or less. When SRa is larger than 10 nm, the irregular shape on the surface of the inorganic layer [B] becomes large, and gaps are formed between the stacked particles, so that the film quality is difficult to be dense and the gas barrier property is improved even if the film thickness is increased. The effect may be difficult to obtain. Further, when SRa is larger than 10 nm, the film quality of the layer [A] laminated on the inorganic layer [B] is not uniform, and the gas barrier property may be lowered. Therefore, SRa of the inorganic layer [B] is preferably 10 nm or less, and more preferably 7 nm or less. SRa of the inorganic layer [B] in the present invention can be measured using a three-dimensional surface roughness measuring machine.

本発明において無機層[B]を形成する方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法などによって形成することができる。これらの方法の中でも、簡便かつ緻密に無機層[B]を形成可能であることから、スパッタリング法またはCVD法が好ましい。   In the present invention, the method for forming the inorganic layer [B] is not particularly limited. For example, the inorganic layer [B] can be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like. Among these methods, the sputtering method or the CVD method is preferable because the inorganic layer [B] can be easily and precisely formed.

さらに、高いガスバリア性と高い膜質安定性が得られる観点から、無機層[B]が、以下の[B1]および/または[B2]を満たすことが好ましい。
無機層[B1]:(i)〜(iii)の共存相からなる無機層
(i)酸化亜鉛
(ii)二酸化ケイ素
(iii)酸化アルミニウム
無機層[B2]:硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる無機層
以下、無機層[B1]、[B2]のそれぞれの詳細について説明する。
Furthermore, from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties and high film quality stability, the inorganic layer [B] preferably satisfies the following [B1] and / or [B2].
Inorganic layer [B1]: Inorganic layer consisting of coexisting phases of (i) to (iii) (i) Zinc oxide (ii) Silicon dioxide (iii) Aluminum oxide inorganic layer [B2]: From the coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide Hereinafter, details of each of the inorganic layers [B1] and [B2] will be described.

[無機層[B1]]
本発明において無機層[B]として好適に用いられる、(i)酸化亜鉛、(ii)二酸化ケイ素、および(iii)酸化アルミニウムの共存相(以下、(i)酸化亜鉛、(ii)二酸化ケイ素、および(iii)酸化アルミニウムの共存相を「酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウム共存相」と表記することもある)からなる層である無機層[B1]について詳細を説明する。なお、「酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウム共存相」を「ZnO−SiO−Al」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、二酸化ケイ素あるいはSiOと表記することとする。かかる組成比の化学式からのずれに関しては、酸化亜鉛、酸化アルミニウムについても同様の扱いとし、それぞれ、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、それぞれ酸化亜鉛またはZnO、酸化アルミニウムまたはAlと表記することとする。
[Inorganic layer [B1]]
In the present invention, (i) zinc oxide, (ii) silicon dioxide, and (iii) a coexisting phase of aluminum oxide (hereinafter referred to as (i) zinc oxide, (ii) silicon dioxide, And (iii) the inorganic layer [B1], which is a layer composed of the coexisting phase of aluminum oxide (sometimes referred to as “zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase”) will be described in detail. In addition, the “zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase” may be abbreviated as “ZnO—SiO 2 —Al 2 O 3 ”. Also, silicon (SiO 2) dioxide, the generation time of the condition, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce silicon dioxide or SiO 2 It shall be written as Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc oxide and aluminum oxide. Regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of production, zinc oxide or ZnO, aluminum oxide or Al, respectively. It shall be expressed as 2 O 3 .

本発明の積層体において無機層[B1]を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウム共存相においては酸化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素の非晶質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい酸化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。   The reason why the gas barrier property is improved by applying the inorganic layer [B1] in the laminate of the present invention is that, in the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide, the crystalline component contained in zinc oxide and the non-silicon dioxide It is presumed that the coexistence of the crystalline component suppresses crystal growth of zinc oxide, which tends to generate microcrystals, and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of water vapor is suppressed.

また、酸化アルミニウムを共存させることによって、酸化亜鉛と二酸化ケイ素を共存させる場合に比べて、より結晶成長を抑制することができるため、さらなる層の緻密化ができること、それに伴い、使用時におけるクラックの生成に起因するガスバリア性低下についても抑制できたものと考えられる。   In addition, the coexistence of aluminum oxide can suppress the crystal growth more than the case of coexistence of zinc oxide and silicon dioxide, so that the layer can be further densified, and accordingly, cracks during use can be reduced. It is considered that the gas barrier property deterioration due to the generation could be suppressed.

無機層[B1]の組成は、亜鉛原子濃度が1〜35atm%、ケイ素原子濃度が5〜25atm%、アルミニウム原子濃度が1〜7atm%、酸素原子濃度が50〜70atm%の範囲にあることが好ましい。亜鉛原子濃度が1atm%よりも少ない、またはケイ素原子濃度が25atm%よりも多いと、ガスバリア層を柔軟性の高い性質にする亜鉛原子の割合が少なくなるため、積層体の柔軟性が低下する場合がある。かかる観点から、亜鉛原子濃度は、3atm%以上であることがより好ましい。亜鉛原子濃度が35atm%よりも多い、またはケイ素原子濃度が5atm%よりも少ないと、ケイ素原子の割合が少なくなることでガスバリア層は結晶層になりやすく、クラックが入りやすくなる場合がある。かかる観点から、ケイ素原子濃度は、7atm%以上であることがより好ましい。アルミニウム原子濃度が1atm%よりも少ないと、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が損なわれるため、ガスバリア層には空隙や欠陥が生じやすくなる場合がある。また、アルミニウム原子濃度が7atm%よりも多いと、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が過剰に高くなるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。酸素原子濃度が50atm%よりも少ないと、亜鉛、ケイ素、アルミニウムは酸化不足となり、光線透過率が低下する場合がある。また、酸素原子濃度が70atm%よりも多いと、酸素が過剰に取り込まれるため、空隙や欠陥が増加し、ガスバリア性が低下する場合がある。   The composition of the inorganic layer [B1] is such that the zinc atom concentration is 1 to 35 atm%, the silicon atom concentration is 5 to 25 atm%, the aluminum atom concentration is 1 to 7 atm%, and the oxygen atom concentration is 50 to 70 atm%. preferable. When the zinc atom concentration is less than 1 atm% or the silicon atom concentration is more than 25 atm%, the ratio of zinc atoms that make the gas barrier layer a highly flexible property decreases, so the flexibility of the laminate decreases. There is. From this viewpoint, the zinc atom concentration is more preferably 3 atm% or more. If the zinc atom concentration is higher than 35 atm% or the silicon atom concentration is lower than 5 atm%, the ratio of silicon atoms decreases, so that the gas barrier layer tends to become a crystal layer and cracks are likely to occur. From this viewpoint, the silicon atom concentration is more preferably 7 atm% or more. When the aluminum atom concentration is less than 1 atm%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide is impaired, and therefore there are cases where voids and defects are likely to occur in the gas barrier layer. On the other hand, if the aluminum atom concentration is higher than 7 atm%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes excessively high, so that cracks are likely to occur against heat and external stress. When the oxygen atom concentration is less than 50 atm%, zinc, silicon, and aluminum are insufficiently oxidized, and the light transmittance may decrease. On the other hand, when the oxygen atom concentration is higher than 70 atm%, oxygen is taken in excessively, so that voids and defects increase, and the gas barrier property may deteriorate.

無機層[B1]の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同様の組成で形成されるため、目的とする層の組成に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで無機層[B1]の組成を調整することが可能である。   The composition of the inorganic layer [B1] is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer. Therefore, by using a mixed sintered material having a composition that matches the composition of the target layer, the inorganic layer [B1] It is possible to adjust the composition of the layer [B1].

無機層[B1]の組成は、従来公知の組成分析方法により求めることができ、例えばXPS分析により測定することができる。ここで無機層[B1]の最表面は一般に過剰酸化されており、内部の組成比率と異なるため、XPS分析による分析の前処理としてアルゴンイオンを用いたスパッタエッチングにより、最表層を5nm程度エッチングして除去した後、組成分析を行い得た原子濃度を、本発明における原子濃度とする。なお、無機層[B1]上にさらに層が積層されている場合、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、XPS分析にて測定することができる。   The composition of the inorganic layer [B1] can be determined by a conventionally known composition analysis method, and can be measured, for example, by XPS analysis. Here, since the outermost surface of the inorganic layer [B1] is generally over-oxidized and differs from the internal composition ratio, the outermost layer is etched by about 5 nm by sputter etching using argon ions as a pretreatment for analysis by XPS analysis. Then, the atomic concentration obtained by performing composition analysis is defined as the atomic concentration in the present invention. In addition, when the layer is further laminated | stacked on inorganic layer [B1], it can measure by XPS analysis, after removing a layer by ion etching or a chemical | medical solution process as needed.

[無機層[B2]]
次に、本発明において無機層[B]として好適に用いられる、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相(以下、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相を「硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相」と表記することもある)からなる層である無機層[B2]について詳細を説明する。なお、「硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相」を、「ZnS−SiO」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、その生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、二酸化ケイ素あるいはSiOと表記することとする。かかる組成比の化学式からのずれに関しては、硫化亜鉛についても同様の扱いとし、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、硫化亜鉛またはZnSと表記することとする。
[Inorganic layer [B2]]
Next, the coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (hereinafter referred to as the coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide is referred to as “zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase”) that is preferably used as the inorganic layer [B] in the present invention. The details of the inorganic layer [B2], which is a layer formed from the above, will be described. The “zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase” is sometimes abbreviated as “ZnS—SiO 2 ”. Further, silicon dioxide (SiO 2), depending on the conditions at the time of generation, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce silicon dioxide or SiO It shall be written as 2 . Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc sulfide, and it is expressed as zinc sulfide or ZnS regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of production.

本発明の積層体において無機層[B2]を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相においては硫化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素の非晶質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい硫化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。   The reason why the gas barrier property is improved by applying the inorganic layer [B2] in the laminate of the present invention is that the crystalline component contained in the zinc sulfide and the amorphous component of silicon dioxide in the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase It is presumed that the coexistence with the above suppresses the crystal growth of zinc sulfide, which is likely to produce microcrystals, and the particle diameter is reduced, so that the layer is densified and the permeation of water vapor is suppressed.

また、結晶成長が抑制された硫化亜鉛を含む硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相は、無機酸化物または金属酸化物だけで形成された層よりも柔軟性がより高くなり、熱や外部からの応力に対してクラックが生じにくい層となるため、かかる無機層[B2]を適用することにより、使用時におけるクラックの生成に起因するガスバリア性低下についても抑制できたものと考えられる。   In addition, the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase containing zinc sulfide with suppressed crystal growth is more flexible than a layer formed only of inorganic oxides or metal oxides, and is resistant to heat and external stress. On the other hand, since it becomes a layer which is hard to generate | occur | produce a crack, it is thought that the gas barrier property fall resulting from the production | generation of the crack at the time of use was also suppressed by applying this inorganic layer [B2].

無機層[B2]は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9である組成により構成されたものであることが好ましい。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.9より大きくなると、硫化亜鉛の結晶成長を抑制する二酸化ケイ素が不足するため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7より小さくなると、無機層[B2]内部の二酸化ケイ素の非晶質成分が増加して層の柔軟性が低下するため、機械的な曲げに対する柔軟性が低下する場合がある。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率のさらに好ましい範囲は0.75〜0.85である。   The inorganic layer [B2] is preferably composed of a composition in which the molar fraction of zinc sulfide relative to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.7 to 0.9. If the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is greater than 0.9, there will be insufficient silicon dioxide to suppress zinc sulfide crystal growth, resulting in an increase in voids and defects, resulting in the prescribed gas barrier properties. May not be obtained. In addition, if the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is smaller than 0.7, the amorphous component of silicon dioxide inside the inorganic layer [B2] increases and the flexibility of the layer decreases. The flexibility to mechanical bending may be reduced. A more preferable range of the molar fraction of zinc sulfide relative to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.75 to 0.85.

無機層[B2]の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同様の組成で形成されるため、目的に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで無機層[B2]の組成を調整することが可能である。   Since the composition of the inorganic layer [B2] is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer, by using the mixed sintered material having a composition suitable for the purpose, the inorganic layer [B2] It is possible to adjust the composition.

無機層[B2]の組成分析は、ICP発光分光分析によりまず亜鉛及びケイ素の組成比を求め、この値を基にラザフォード後方散乱法を使用して、各元素を定量分析し硫化亜鉛と二酸化ケイ素および含有する他の無機酸化物の組成比を知ることができる。ICP発光分光分析は、試料をアルゴンガスとともにプラズマ光源部に導入した際に発生する発光スペクトルから、多元素の同時計測が可能な分析手法であり、組成分析に適用することができる。また、ラザフォード後方散乱法は高電圧で加速させた荷電粒子を試料に照射し、そこから跳ね返る荷電粒子の数、エネルギーから元素の特定、定量を行い、各元素の組成比を知ることができる。なお、無機層[B2]は硫化物と酸化物の複合層であるため、硫黄と酸素の組成比分析が可能なラザフォード後方散乱法による分析を実施する。無機層[B2]上にさらに無機層や樹脂層が積層されている場合、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、ICP発光分光分析及び、ラザフォード後方散乱法にて分析することができる。   In the composition analysis of the inorganic layer [B2], first, the composition ratio of zinc and silicon is obtained by ICP emission spectroscopic analysis. Based on this value, each element is quantitatively analyzed by using Rutherford backscattering method, and zinc sulfide and silicon dioxide are analyzed. And the composition ratio of other inorganic oxides contained. The ICP emission spectroscopic analysis is an analysis method capable of simultaneously measuring multiple elements from an emission spectrum generated when a sample is introduced into a plasma light source unit together with argon gas, and can be applied to composition analysis. In Rutherford backscattering method, a charged particle accelerated by a high voltage is irradiated on a sample, and the number of charged particles bounced from the sample and the element are identified and quantified from the energy, and the composition ratio of each element can be known. Note that since the inorganic layer [B2] is a composite layer of sulfide and oxide, analysis by Rutherford backscattering method capable of analyzing the composition ratio of sulfur and oxygen is performed. When an inorganic layer or a resin layer is further laminated on the inorganic layer [B2], the layer is removed by ion etching or chemical treatment as necessary, and then analyzed by ICP emission spectroscopic analysis and Rutherford backscattering method. be able to.

以上のように、無機層[B]として[B1]および/または[B2]を満たすことで、より高いガスバリア性と高い膜質安定性が得られるが、無機層[B]は上記に限定されるものではなく、無機層[B]が以下の[B3]を満たすことも好ましい。また、その他の無機層[B]として、アルミナからなる無機層[B4]を適用してもよい。
無機層[B3]:ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5〜2.0であるケイ素酸化物を主成分とする無機層
以下、無機層[B3]、[B4]の詳細について説明する。
As described above, by satisfying [B1] and / or [B2] as the inorganic layer [B], higher gas barrier properties and high film quality stability can be obtained, but the inorganic layer [B] is limited to the above. It is also preferable that the inorganic layer [B] satisfy the following [B3] instead of the above. Moreover, you may apply the inorganic layer [B4] which consists of aluminas as another inorganic layer [B].
Inorganic layer [B3]: Inorganic layer mainly composed of silicon oxide having an atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms of 1.5 to 2.0 Hereinafter, details of inorganic layers [B3] and [B4] will be described. To do.

[無機層[B3]]
本発明において無機層[B]として好適に用いられる、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5〜2.0であるケイ素酸化物を主成分とする無機層[B3]について詳細を説明する。ここで、主成分とはケイ素酸化物が無機層[B3]全体の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。なお、二酸化ケイ素(SiO)は、その生成時の条件によって、前記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、二酸化ケイ素あるいはSiOと表記することとする。従って、XPS分析によりケイ素原子に対する酸素原子の原子数比を求め、無機層[B]中のケイ素酸化物がすべてSiO(xはXPS分析により求めたケイ素原子に対する酸素原子の原子数比)になっていると仮定して、無機層[B]中のケイ素酸化物の含有量を求める。
[Inorganic layer [B3]]
The inorganic layer [B3], which is preferably used as the inorganic layer [B] in the present invention and has a silicon oxide as a main component and having an atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms of 1.5 to 2.0, will be described in detail. To do. Here, the main component means that the silicon oxide is 60% by mass or more of the entire inorganic layer [B3], and preferably 80% by mass or more. Incidentally, silicon dioxide (SiO 2), depending on the conditions at the time of generation, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen of the composition formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce silicon dioxide or SiO It shall be written as 2 . Therefore, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is determined by XPS analysis, and all silicon oxides in the inorganic layer [B] are changed to SiO x (x is the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms determined by XPS analysis). Assuming that it is, the silicon oxide content in the inorganic layer [B] is determined.

無機層[B3]の形成方法は、緻密な膜を形成することができるCVD法が好ましい。CVD法では、後述する有機ケイ素化合物のモノマー気体を高強度のプラズマにより活性化し、重合反応によって緻密な膜を形成することができる。ここでいう有機ケイ素化合物とは、例えば、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシラン、プロポキシシラン、ジプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラプロポキシシラン、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、ジメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタンシロキサン、ウンデカメチルシクロヘキサシロキサン、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、デカメチルシクロペンタシラザン、ウンデカメチルシクロヘキサシラザンなどが挙げられる。中でも取り扱い上の安全性からヘキサメチルジシロキサン、テトラエトキシシランが好ましい。   The formation method of the inorganic layer [B3] is preferably a CVD method capable of forming a dense film. In the CVD method, a monomer gas of an organosilicon compound described later can be activated by high-intensity plasma, and a dense film can be formed by a polymerization reaction. Examples of the organosilicon compound here include silane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, ethylsilane, diethylsilane, triethylsilane, tetraethylsilane, propoxysilane, dipropoxysilane, tripropoxysilane, and tetrapropoxysilane. , Tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, dimethyldisiloxane, tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentanesiloxane, undecamethylcyclohexa Siloxane, dimethyldisilazane, trimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotri Razan, octamethylcyclotetrasilazane, decamethylcyclopentasiloxane silazane, such undecapeptide methyl cyclohexasilane La disilazane and the like. Of these, hexamethyldisiloxane and tetraethoxysilane are preferable in terms of safety in handling.

無機層[B3]の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が、1.5〜2.0の範囲であることが好ましく、さらに1.6〜1.8の範囲であることがより好ましい。酸素原子に対するケイ素原子の原子数比が2.0より大きくなると、含まれる酸素原子量が多くなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、酸素原子に対するケイ素原子の原子数比が1.5より小さくなると、酸素原子が減少し緻密な膜になるが、柔軟性が低下する場合がある。無機層[B3]の組成は、従来公知の組成分析方法により求めることができ、例えばXPS分析により測定することができる。   The composition of the inorganic layer [B3] is such that the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is preferably in the range of 1.5 to 2.0, and more preferably in the range of 1.6 to 1.8. preferable. When the ratio of the number of silicon atoms to oxygen atoms is larger than 2.0, the amount of oxygen atoms contained is increased, so that void portions and defect portions increase, and a predetermined gas barrier property may not be obtained. On the other hand, when the atomic ratio of silicon atoms to oxygen atoms is smaller than 1.5, oxygen atoms are reduced to form a dense film, but flexibility may be lowered. The composition of the inorganic layer [B3] can be determined by a conventionally known composition analysis method, and can be measured, for example, by XPS analysis.

[無機層[B4]]
次に、本発明において無機層[B]として好適に用いられる、無機層[B4]について詳細を説明する。無機層[B4]はアルミナからなる層である。アルミナからなる層は、コスト、生産設備、着色、食品衛生性等の観点から好ましい。無機層[B4]の形成方法としては、例えば物理蒸着法や化学蒸着法を用いることができる。積層体への物理蒸着法には例えば真空蒸着法、スパッタリング法があり、特に酸化度の制御のしやすさから真空蒸着法が好ましく、さらに金属蒸気の高エネルギー化が可能な電子ビーム蒸着法が好ましい。無機層[B4]の組成は、従来公知の組成分析方法により求めることができ、例えばXPS分析により測定することができる。
[Inorganic layer [B4]]
Next, details of the inorganic layer [B4], which is preferably used as the inorganic layer [B] in the present invention, will be described. The inorganic layer [B4] is a layer made of alumina. The layer made of alumina is preferable from the viewpoints of cost, production equipment, coloring, food hygiene, and the like. As a method of forming the inorganic layer [B4], for example, a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method can be used. Examples of the physical vapor deposition method on the laminate include a vacuum vapor deposition method and a sputtering method. Particularly, the vacuum vapor deposition method is preferable because it is easy to control the degree of oxidation, and an electron beam vapor deposition method capable of increasing the energy of metal vapor is also available. preferable. The composition of the inorganic layer [B4] can be determined by a conventionally known composition analysis method, and can be measured, for example, by XPS analysis.

[アンカーコート層[C]]
本発明に適用される基材の表面には、ガスバリア性向上、耐屈曲性向上、密着性の向上を目的として、アンカーコート層を形成することが好ましい。得られた積層体の基材の表面にアンカーコート層を有することにより、基材に直接無機層[B]または層[A]を作製した場合よりも、無機層[B]または/および層[A]の平坦性が向上し、ガスバリア性、耐屈曲性、密着性が向上する。
[Anchor coat layer [C]]
An anchor coat layer is preferably formed on the surface of the substrate applied to the present invention for the purpose of improving gas barrier properties, bending resistance, and adhesion. By having an anchor coat layer on the surface of the base material of the obtained laminate, the inorganic layer [B] or / and the layer [ The flatness of A] is improved, and the gas barrier properties, flex resistance and adhesion are improved.

無機層[B]のスパッタリングの際にアンカーコート層上に飛来してきたスパッタ粒子の表面拡散性を確保するため、アンカーコート層の鉛筆硬度はH以上3H以下であることが好ましい(鉛筆硬度は、(軟)10B〜B、HB、F、H〜9H(硬)である)。Hより軟らかいと、スパッタ粒子が飛来した際に、ミキシングが起こりやすくなり、十分な表面拡散性が得られないため、無機層[B]の緻密化を図ることが難しい場合がある。一方、3Hより硬い場合、積層体の屈曲性が損なわれ、無機層[B]または/および層[A]にクラックが入りやすくなる場合がある。   In order to ensure the surface diffusibility of the sputtered particles flying on the anchor coat layer during the sputtering of the inorganic layer [B], the pencil hardness of the anchor coat layer is preferably H or more and 3H or less (the pencil hardness is (Soft) 10B-B, HB, F, H-9H (hard). If it is softer than H, mixing is likely to occur when sputtered particles come in, and sufficient surface diffusivity cannot be obtained, so it may be difficult to make the inorganic layer [B] dense. On the other hand, if it is harder than 3H, the flexibility of the laminate may be impaired, and cracking may easily occur in the inorganic layer [B] and / or the layer [A].

このアンカーコート層に用いられる材料としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネートなどが挙げられ、これらを1または2種以上併せて使用することもできる。本発明に用いるアンカーコート層の材料としては耐溶剤性の観点から主剤と硬化剤とからなる二液硬化型樹脂が好ましく、ガスバリア性、耐水性の観点からポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂を主剤として使用することがより好ましい。硬化剤としてはガスバリア性、透明性などの特性を阻害しない範囲内であれば、特に限定されることはなく、イソシアネート系、エポキシ系などの一般的な硬化剤を使用することができる。これらのアンカーコート層には、既知の添加剤を含有させることもできる。   Examples of the material used for the anchor coat layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. These may be used alone or in combination of two or more. As a material for the anchor coat layer used in the present invention, a two-part curable resin comprising a main agent and a curing agent is preferable from the viewpoint of solvent resistance, and a polyester resin, a urethane resin, and an acrylic resin are mainly used from the viewpoint of gas barrier properties and water resistance. It is more preferable to use as. The curing agent is not particularly limited as long as it does not impair the properties such as gas barrier properties and transparency, and general curing agents such as isocyanate and epoxy can be used. These anchor coat layers may contain known additives.

本発明に用いるアンカーコート層の厚みは、0.3〜10μmが好ましい。層の厚みが0.3μmより薄くなると、基材の凹凸の影響を受けて、無機層[B]または/および層[A]の表面粗さが大きくなる可能性があり、ガスバリア性が低下する場合がある。層の厚みが10μmより厚くなると、アンカーコート層の層内に残留する応力が大きくなることによって基材が反り、無機層[B]または/および層[A]にクラックが発生するため、ガスバリア性が低下する場合がある。従って、アンカーコート層の厚みは0.3〜10μmが好ましい。さらに、柔軟性を確保する観点から1〜3μmがより好ましい。   The thickness of the anchor coat layer used in the present invention is preferably 0.3 to 10 μm. When the thickness of the layer is less than 0.3 μm, the surface roughness of the inorganic layer [B] and / or the layer [A] may be increased due to the influence of the unevenness of the base material, and the gas barrier property is lowered. There is a case. When the thickness of the layer exceeds 10 μm, the stress remaining in the layer of the anchor coat layer increases and the base material warps and cracks occur in the inorganic layer [B] and / or the layer [A]. May decrease. Therefore, the thickness of the anchor coat layer is preferably 0.3 to 10 μm. Furthermore, 1 to 3 μm is more preferable from the viewpoint of ensuring flexibility.

基材の表面にアンカーコート層を形成する方法としては上記のアンカーコート層の材料に溶剤、希釈剤などを加えて塗剤とした後、ロールコート法、グラビアコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法などの方法により基材上に塗布して塗膜を形成し、溶剤、希釈剤などを乾燥除去することによりアンカーコート層を形成することができる。塗膜の乾燥方法は、熱ロール接触法、熱媒(空気、オイルなど)接触法、赤外線加熱法、マイクロ波加熱法などが利用できる。中でも、本発明のアンカーコート層の好ましい厚みである0.3〜10μmの厚みの層を塗工するに好適な手法として、グラビアコート法が好ましい。   As a method of forming an anchor coat layer on the surface of the substrate, a solvent, a diluent, etc. are added to the material of the above-mentioned anchor coat layer to form a coating, followed by a roll coating method, a gravure coating method, a knife coating method, a dip coating. An anchor coat layer can be formed by applying a coating film on a substrate by a method such as a spray coating method or the like, forming a coating film, and drying and removing a solvent, a diluent or the like. As a method for drying the coating film, a hot roll contact method, a heating medium (air, oil, etc.) contact method, an infrared heating method, a microwave heating method, or the like can be used. Among these, a gravure coating method is preferable as a method suitable for coating a layer having a thickness of 0.3 to 10 μm, which is a preferable thickness of the anchor coat layer of the present invention.

[その他の層]
本発明の積層体の最表面の上には、ガスバリア性が低下しない範囲で耐擦傷性の向上を目的としたハードコート層を形成してもよいし、有機高分子化合物からなるフィルムをラミネートした積層構成としてもよい。なお、ここで積層体の最表面とは、基材上に層[A]が積層された後の、層[A]の基材側とは反対側の面をいう。
[Other layers]
On the outermost surface of the laminate of the present invention, a hard coat layer may be formed for the purpose of improving the scratch resistance within a range where the gas barrier property is not lowered, or a film made of an organic polymer compound is laminated. It is good also as a laminated structure. In addition, the outermost surface of a laminated body means the surface on the opposite side to the base material side of layer [A] after layer [A] was laminated | stacked on the base material here.

[用途]
本発明の積層体は水蒸気に対する高いガスバリア性と高い膜質安定性を活かしてガスバリア性フィルムとして好適に用いることができる。
[Usage]
The laminate of the present invention can be suitably used as a gas barrier film taking advantage of high gas barrier properties against water vapor and high film quality stability.

[電子デバイス]
本発明の積層体は高いガスバリア性と高い膜質安定性を有するため、様々な電子デバイスに用いることができる。例えば、太陽電池のバックシートやフレキシブル回路基板のような電子デバイスに好適に用いることができる。本発明の積層体を用いた電子デバイスは、優れたガスバリア性を有するため、水蒸気などによるデバイスの性能低下を抑制することができる。
[Electronic device]
Since the laminate of the present invention has high gas barrier properties and high film quality stability, it can be used in various electronic devices. For example, it can be suitably used for an electronic device such as a back sheet of a solar cell or a flexible circuit board. Since the electronic device using the laminate of the present invention has excellent gas barrier properties, it is possible to suppress degradation of the device performance due to water vapor or the like.

[その他の用途]
本発明の積層体は高いガスバリア性と高い膜質安定性を有するため、電子デバイス以外にも、食品や電子部品の包装用フィルムなどとして好適に用いることができる。
[Other uses]
Since the laminate of the present invention has high gas barrier properties and high film quality stability, it can be suitably used as a packaging film for foods and electronic parts, in addition to electronic devices.

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[評価方法]
まず、各実施例および比較例における評価方法を説明する。特に記載のない限り評価n数は水準当たり5検体とし、得られた5検体の測定値の平均値を測定結果とした。
[Evaluation method]
First, an evaluation method in each example and comparative example will be described. Unless otherwise stated, the number of evaluation n was 5 samples per level, and the average value of the measured values of the 5 samples obtained was used as the measurement result.

(1)層の厚み
各層の厚みは、TEMによる断面観察によって測定した。すなわち、断面観察用サンプルをマイクロサンプリングシステム((株)日立製作所製 FB−2000A)を使用してFIB法により(具体的には「高分子表面加工学」(岩森暁著)p.118〜119に記載の方法に基づいて)作製した。透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製 H−9000UHRII)により、加速電圧300kVとして、観察用サンプルの断面を観察し、層[A]、無機層[B]、アンカーコート層の厚みを測定した。観察倍率は、観察画像における層の厚みが占める割合が30〜70%となるように調整した。
(1) Layer thickness The thickness of each layer was measured by cross-sectional observation with TEM. That is, a sample for cross-sectional observation is obtained by the FIB method using a microsampling system (FB-2000A manufactured by Hitachi, Ltd.) (specifically, “Polymer Surface Processing” (by Atsushi Iwamori) p. 118-119). (Based on the method described in 1). Using a transmission electron microscope (H-9000UHRII, manufactured by Hitachi, Ltd.), the cross section of the observation sample was observed at an acceleration voltage of 300 kV, and the thicknesses of the layer [A], the inorganic layer [B], and the anchor coat layer were measured. . The observation magnification was adjusted so that the proportion of the layer thickness in the observation image was 30 to 70%.

(2)水蒸気透過度(g/(m・day))−1(差圧法)
温度40℃、湿度90%RH、測定面積50cm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(機種名:DELTAPERM(登録商標))を使用して測定した。サンプル数は水準当たり2サンプルとし、測定回数は同一サンプルについて各5回測定を行った。1つのサンプルについて5回測定を行い得たデータを平均し、小数点第2位を四捨五入し、当該サンプルにおける平均値を求めた。同様に別のサンプルの平均値を求め、2つのサンプルの平均値をさらに平均した上で、小数点第2位を四捨五入し、その値を水蒸気透過度(g/(m・day))とした。ただし、DELTAPERMにて2.0×10−4g/(m・day)以下の測定試料については、後述の(3)のカルシウム腐食法により測定した。
(2) Water vapor permeability (g / (m 2 · day))-1 (differential pressure method)
The measurement was performed using a water vapor transmission rate measuring device (model name: DELTAPERRM (registered trademark)) manufactured by Technolox, England, under conditions of a temperature of 40 ° C., a humidity of 90% RH, and a measurement area of 50 cm 2 . The number of samples was 2 samples per level, and the number of measurements was 5 times for the same sample. Data obtained by measuring five times for one sample were averaged, and the second decimal place was rounded off to obtain an average value for the sample. Similarly, after obtaining the average value of another sample, the average value of the two samples was further averaged, and the second decimal place was rounded off to obtain the water vapor permeability (g / (m 2 · day)). . However, a measurement sample of 2.0 × 10 −4 g / (m 2 · day) or less by DELTAPERRM was measured by the calcium corrosion method (3) described later.

(3)水蒸気透過度(g/(m・day))−2(カルシウム腐食法)
特許第4407466号に記載のカルシウム腐食法により、温度40℃、相対湿度90%RHの雰囲気下での水蒸気透過度を測定した。具体的には、真空蒸着により、積層体の層[A]の基材側とは反対側の面に、厚み100nmのカルシウム層を形成した。次いで、同じく真空蒸着により前記カルシウム層上に、カルシウム層全域を覆うように厚み3,000nmのアルミニウム層を形成した。さらに、前記アルミニウム層の表面に熱硬化性エポキシ樹脂を介して厚み1mmのガラスを貼り合わせ、100℃で1時間処理し、評価サンプルを得た。得られたサンプルを、温度40℃、相対湿度90%RH、800時間処理した。前記処理後、水蒸気により腐食したカルシウムの量を算出することにより水蒸気の透過量を算出し、水蒸気透過度(g/(m・day))とした。
(3) Water vapor permeability (g / (m 2 · day))-2 (calcium corrosion method)
The water vapor transmission rate under an atmosphere of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH was measured by the calcium corrosion method described in Japanese Patent No. 4407466. Specifically, a calcium layer having a thickness of 100 nm was formed on the surface opposite to the substrate side of the layer [A] of the laminate by vacuum deposition. Next, an aluminum layer having a thickness of 3,000 nm was formed on the calcium layer by vacuum deposition so as to cover the entire calcium layer. Further, a glass with a thickness of 1 mm was bonded to the surface of the aluminum layer via a thermosetting epoxy resin and treated at 100 ° C. for 1 hour to obtain an evaluation sample. The obtained sample was treated at a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 800 hours. After the treatment, the amount of water vapor permeated by calculating the amount of calcium corroded by water vapor was calculated as the water vapor permeability (g / (m 2 · day)).

(4)無機層[B1]、無機層[B3]、無機層[B4]の組成
無機層[B1]、無機層[B3]または無機層[B4]の組成分析は、XPS分析により行った。すなわち、アルゴンイオンを用いたスパッタエッチングにより、最表層を5nm程度エッチングして除去した後、各元素の含有比率を測定した。層中における組成傾斜はないものとし、この測定点における組成比率を、層の組成比率とした。なお、分析する試料が、無機層[B1]、無機層[B3]または無機層[B4]上にさらに層が積層されている場合は、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、XPS分析にて測定することができる。XPS分析の測定条件は下記の通りとした。
・装置:ESCA 5800(アルバックファイ社製)
・励起X線:monochromatic AlKα
・X線出力:300W
・X線径:800μm
・光電子脱出角度:45°
・Arイオンエッチング:2.0kV、10mPa。
(4) Composition of inorganic layer [B1], inorganic layer [B3], and inorganic layer [B4] Composition analysis of inorganic layer [B1], inorganic layer [B3], or inorganic layer [B4] was performed by XPS analysis. That is, after removing the outermost layer by etching about 5 nm by sputter etching using argon ions, the content ratio of each element was measured. It was assumed that there was no composition gradient in the layer, and the composition ratio at this measurement point was taken as the composition ratio of the layer. When the sample to be analyzed is further laminated on the inorganic layer [B1], inorganic layer [B3] or inorganic layer [B4], the layer was removed by ion etching or chemical treatment as necessary. Later, it can be measured by XPS analysis. The measurement conditions for XPS analysis were as follows.
・ Equipment: ESCA 5800 (manufactured by ULVAC-PHI)
Excitation X-ray: monochromic AlKα
・ X-ray output: 300W
・ X-ray diameter: 800μm
-Photoelectron escape angle: 45 °
Ar ion etching: 2.0 kV, 10 mPa.

(5)無機層[B2]の組成
無機層[B2]の組成分析はICP発光分光分析(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、SPS4000)により行った。基材またはアンダーコート層上に無機層[B2]を形成した段階(層[A]を積層する前)でサンプリングした試料を、硝酸および硫酸で加熱分解し、希硝酸で加温溶解してろ別した。不溶解分は加熱灰化したのち、炭酸ナトリウムで融解し、希硝酸で溶解して、先のろ液とあわせて定容とした。この溶液について、亜鉛原子、ケイ素原子の含有量を測定した。次に、この値をもとにさらにラザフォード後方散乱法(日新ハイボルテージ(株)製 AN−2500)を使用して、亜鉛原子、ケイ素原子、硫黄原子、酸素原子を定量分析し、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の組成比を求めた。なお、分析する試料が、無機層[B2]上に層[A]等を積層したものである場合は、層[B]等をイオンスパッタリングにより除去した後、無機層[B2]の組成分析を行う。
(5) Composition of inorganic layer [B2] The composition analysis of the inorganic layer [B2] was performed by ICP emission spectroscopic analysis (SPS4000, manufactured by SII Nanotechnology). The sample sampled at the stage of forming the inorganic layer [B2] on the base material or undercoat layer (before the layer [A] is laminated) is thermally decomposed with nitric acid and sulfuric acid, heated and dissolved with dilute nitric acid, and filtered. did. The insoluble matter was ashed by heating, melted with sodium carbonate, dissolved with dilute nitric acid, and made up to a constant volume with the previous filtrate. About this solution, content of a zinc atom and a silicon atom was measured. Next, based on this value, the Rutherford backscattering method (AN-2500 manufactured by Nissin High Voltage Co., Ltd.) was used to quantitatively analyze zinc atoms, silicon atoms, sulfur atoms, oxygen atoms, and zinc sulfide. And the composition ratio of silicon dioxide. When the sample to be analyzed is a layer in which the layer [A] is laminated on the inorganic layer [B2], the composition analysis of the inorganic layer [B2] is performed after removing the layer [B] by ion sputtering. Do.

(6)層[A]の厚み方向の組成分布
層[A]の厚み方向の組成分布は、XPS分析とイオンエッチングを併用した方法を用いて測定した。本発明の積層体のエッチングレートは各層ごとに異なるため、SiO換算のエッチングレートを元にして一旦求めておき、前述のTEMによる断面観察によって求めた各層当たりの厚みを、XPS分析から求めた厚み方向の組成分布と比較しながら、厚み方向の組成分布における各層を特定した。XPS分析から求めた各層の厚みと、断面観察から求めた各層の厚みが一致するように、XPS分析から求めた各層の厚みに対して係数をかけることで厚み方向の補正を行った。
測定条件は下記の通りとした。
・装置:ESCA 5800(アルバックファイ社製)
・励起X線:monochromatic AlKα
・X線出力:300W
・X線径:800μm
・光電子脱出角度:45°
・Arイオンエッチング:2.0kV、10mPa
・測定点1点あたりのエッチング深さ:2nm
ここでは、測定点1点あたりのエッチング深さを2nmとしたため、層[A]のO/Siがある範囲を満たす領域を厚み方向に20nm以上有することとは、O/Siがある範囲を満たした測定点が連続して11点以上あること、すなわち、層[A]のO/Siがある範囲を満たす連続する測定点を結ぶことにより得られる線分の長さが厚み方向において20nm以上であることになる。
(6) Composition distribution in the thickness direction of the layer [A] The composition distribution in the thickness direction of the layer [A] was measured using a method in which XPS analysis and ion etching were used in combination. Since the etching rate of the laminate of the present invention varies from layer to layer, the thickness per layer obtained by cross-sectional observation using the above-mentioned TEM was obtained from XPS analysis once obtained based on the etching rate in terms of SiO 2 . While comparing with the composition distribution in the thickness direction, each layer in the composition distribution in the thickness direction was specified. The thickness direction was corrected by applying a coefficient to the thickness of each layer obtained from XPS analysis so that the thickness of each layer obtained from XPS analysis and the thickness of each layer obtained from cross-sectional observation coincided.
The measurement conditions were as follows.
・ Equipment: ESCA 5800 (manufactured by ULVAC-PHI)
Excitation X-ray: monochromic AlKα
・ X-ray output: 300W
・ X-ray diameter: 800μm
-Photoelectron escape angle: 45 °
Ar ion etching: 2.0 kV, 10 mPa
・ Etching depth per measurement point: 2 nm
Here, since the etching depth per measurement point is 2 nm, having a region satisfying the O / Si range of the layer [A] in the thickness direction of 20 nm or more satisfies the O / Si range. The length of the line segment obtained by connecting the continuous measurement points satisfying a certain range of O / Si in the layer [A] is 20 nm or more in the thickness direction. There will be.

(7)層[A]のSi−H結合を有する成分の有無
層[A]のSi−H結合を有する成分の有無の確認はフーリエ変換赤外分光法により行った。すなわち、積層体を10mm×10mmにサンプリングし、層[A]の表面をATR結晶に圧着して以下の測定条件で測定し、2,140〜2,260cm−1におけるSi−Hに由来するピークの有無の確認を行った。ピークがある場合はSi−H結合を有する成分を含むと判断し、ピークがない場合はSi−H結合を有する成分を含まないと判断した。
測定条件は下記の通りとした。
・装置:FT/IR−6100
・光源:標準光源
・検出器:GTS
・分解能:4cm−1
・積算回数:256回
・測定方法:減衰全反射(ATR)法
・測定波数範囲:4,000〜600cm−1
・ATR結晶:Geプリズム、入射角:45°。
(7) Presence / absence of component having Si—H bond in layer [A] The presence / absence of a component having Si—H bond in layer [A] was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy. That is, the laminate was sampled to 10 mm × 10 mm, the surface of the layer [A] was pressure-bonded to an ATR crystal, measured under the following measurement conditions, and a peak derived from Si—H at 2,140-2,260 cm −1 . The presence or absence of was confirmed. When there was a peak, it was judged that the component which has Si-H bond was included, and when there was no peak, it was judged that the component which has Si-H bond was not included.
The measurement conditions were as follows.
・ Apparatus: FT / IR-6100
・ Light source: Standard light source ・ Detector: GTS
・ Resolution: 4cm -1
Number of integration: 256 times Measurement method: attenuated total reflection (ATR) method Measurement wave number range: 4,000 to 600 cm -1
ATR crystal: Ge prism, incident angle: 45 °.

(8)層[A]の膜質安定性
層[A]の膜質安定性は、層[A]のSi−H結合を有する成分の有無において、湿熱処理前後の変化で判断した。まず、10mm×10mmにサンプリングした積層体を2検体準備し、1検体については、湿熱処理をせずに上述の(7)の方法で層[A]のSi−H結合を有する成分の有無を確認した。その後、残りの1検体については、温度40℃、相対湿度90%RHの条件で72時間湿熱処理、湿熱処理後に上述の(7)の方法で層[A]のSi−H結合を有する成分の有無を確認した。湿熱処理前後の変化から以下のように膜質安定性を判断した。
○:湿熱処理前後ともにSi−H結合を有する成分を含む
×:湿熱処理前はSi−H結合を有する成分を含むが、湿熱処理後はSi−H結合を有する成分を含まない
−:湿熱処理前後ともにSi−H結合を有する成分を含まない。
(8) Film quality stability of layer [A] The film quality stability of layer [A] was judged by the change before and after the wet heat treatment in the presence or absence of a component having a Si—H bond in layer [A]. First, two samples of a laminate sampled at 10 mm × 10 mm were prepared, and for one sample, the presence or absence of a component having a Si—H bond in the layer [A] was performed by the method (7) described above without performing wet heat treatment. confirmed. Thereafter, the remaining one specimen was subjected to a wet heat treatment for 72 hours under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH, and after the wet heat treatment, the component having the Si—H bond of the layer [A] by the method (7) described above. The presence or absence was confirmed. From the changes before and after the wet heat treatment, the film quality stability was judged as follows.
○: Contains a component having a Si—H bond before and after the wet heat treatment ×: Contains a component having a Si—H bond before the wet heat treatment, but does not contain a component having a Si—H bond after the wet heat treatment— It does not contain a component having Si-H bonds in the front and rear.

[実施例および比較例におけるアンカーコート層[C]の形成]
基材上に、アンカーコート層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレート(中国塗料(株)製フォルシード420C)100質量部をトルエン70質量部で希釈した塗工液Aを調製した。次いで、塗工液Aを前記高分子フィルム基材の片面にマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線(ピーク波長365nm)を1.0J/cm照射、硬化させ、厚み1μmのアンカーコート層を設けた。
[Formation of Anchor Coat Layer [C] in Examples and Comparative Examples]
On the base material, as a coating liquid for forming an anchor coat layer, a coating liquid A was prepared by diluting 100 parts by mass of urethane acrylate (Forseed 420C manufactured by China Paint Co., Ltd.) with 70 parts by mass of toluene. Next, coating liquid A was applied to one side of the polymer film substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 60 ° C. for 1 minute, and then irradiated with ultraviolet rays (peak wavelength 365 nm). Irradiated with 0.0 J / cm 2 and cured, an anchor coat layer having a thickness of 1 μm was provided.

[実施例および比較例における無機層[B1]の形成方法]
巻き取り式スパッタリング装置を使用し、基材の片面に、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムで形成された混合焼結材であるスパッタターゲット(酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77/20/3)を用いて、下記条件でスパッタリングを実施し、無機層[B1]を設けた。無機層[B1]の組成は、Zn原子濃度が27.6atm%、Si原子濃度が13.1atm%、Al原子濃度が2.3atm%、O原子濃度が57.0atm%であった。
・減圧度:2×10−1Pa
・導入ガス:アルゴンガス量45ccm、酸素ガス量5ccm
・電力:直流電源により投入電力4,000Wを印加。
[Method for Forming Inorganic Layer [B1] in Examples and Comparative Examples]
Using a winding-type sputtering apparatus, a sputter target (zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide composition mass ratio of 77), which is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide on one side of the substrate. / 20/3), sputtering was performed under the following conditions to provide an inorganic layer [B1]. As for the composition of the inorganic layer [B1], the Zn atom concentration was 27.6 atm%, the Si atom concentration was 13.1 atm%, the Al atom concentration was 2.3 atm%, and the O atom concentration was 57.0 atm%.
・ Decompression degree: 2 × 10 −1 Pa
Introducing gas: Argon gas amount 45 ccm, oxygen gas amount 5 ccm
-Electric power: Applied power of 4,000 W is applied from a DC power source.

[実施例および比較例における無機層[B2]の形成方法]
巻き取り式スパッタリング装置を使用し、基材の片面に、硫化亜鉛および二酸化ケイ素で形成された混合焼結材であるスパッタターゲット(硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が80/20)を用いて、下記条件でスパッタリングを実施し、無機層[B2]を設けた。無機層[B2]の組成は、硫化亜鉛のモル分率が0.80であった。
・減圧度:2×10−1Pa
・導入ガス:アルゴンガス
・電力:高周波電源により投入電力500Wを印加。
[Method for Forming Inorganic Layer [B2] in Examples and Comparative Examples]
Using a winding type sputtering apparatus, a sputter target (zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio is 80/20), which is a mixed sintered material formed of zinc sulfide and silicon dioxide, on one side of the substrate Sputtering was performed under the following conditions to provide the inorganic layer [B2]. As for the composition of the inorganic layer [B2], the molar fraction of zinc sulfide was 0.80.
・ Decompression degree: 2 × 10 −1 Pa
・ Introducing gas: Argon gas ・ Power: 500 W of applied power is applied from a high frequency power source.

[実施例および比較例における無機層[B3]の形成方法]
巻き取り式CVD装置を使用し、基材の片面に、ヘキサメチルジシロキサンを原料として、下記条件で化学気相蒸着を実施し、無機層[B3]を設けた。無機層[B3]の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.95であった。
・減圧度:2×10−1Pa
・導入ガス:酸素ガス0.5L/分、ヘキサメチルジシロキサン70cc/分
・電力:高周波電源からCVD電極に投入電力3,000Wを印加。
[Method for Forming Inorganic Layer [B3] in Examples and Comparative Examples]
Using a roll-up type CVD apparatus, chemical vapor deposition was performed on one side of the substrate using hexamethyldisiloxane as a raw material under the following conditions to provide an inorganic layer [B3]. In the composition of the inorganic layer [B3], the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.95.
・ Decompression degree: 2 × 10 −1 Pa
Introducing gas: Oxygen gas 0.5 L / min, hexamethyldisiloxane 70 cc / min. Electric power: An applied power of 3,000 W is applied to the CVD electrode from a high frequency power source.

[実施例および比較例における無機層[B4]の形成方法]
巻き取り式真空蒸着装置を使用し、基材の片面に、純度99.99質量%アルミニウムを電子ビーム(出力5.1kW)で加熱蒸発させ、酸素ガス(2.0L/分)を金属蒸気と同じ方向に供給して、アルミナの蒸着薄膜層からなる無機層[B4]を設けた。
[Method for Forming Inorganic Layer [B4] in Examples and Comparative Examples]
Using a wind-up type vacuum deposition apparatus, aluminum of purity 99.99 mass% is heated and evaporated with an electron beam (output 5.1 kW) on one side of the substrate, and oxygen gas (2.0 L / min) is converted into metal vapor. An inorganic layer [B4] composed of a vapor-deposited thin film layer of alumina was provided in the same direction.

(実施例1:試料1)
基材として厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ株式会社製 “ルミラー”(登録商標)U48)を使用し、この基材の片面にアンカーコート層[C]を設け、さらにその上に無機層[B]として無機層[B1]を厚み150nmとなるよう設けた。
(Example 1: Sample 1)
A 100 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) is used as a base material, and an anchor coat layer [C] is provided on one side of the base material. An inorganic layer [B1] was provided as a layer [B] to a thickness of 150 nm.

次いで、層[A]形成用の塗液として、ジブチルエーテル中のパーヒドロポリシラザン溶液(メルクパフォーマンスマテリアルズ合同会社製「NN120−20」)100質量部を、ジブチルエーテル100質量部とジイソプロピルエーテル200質量部で希釈して塗液Iを窒素気流下で調製し、層[A]の酸化を抑制するため塗液1を無機層[B1]上にスリットダイコーター(塗液供給手段:シリンジポンプ)で塗布し、100℃で1分間乾燥した。次いで、紫外線処理を下記の処理条件にて施して、厚み150nmの層[A]を設けた積層体を得た。
・ランプ型式:MEBF−440HQ(エム・ディ・エキシマ社製)
・紫外線発生源:172nmキセノンエキシマランプ
・照射強度:250mW/cm
・導入ガス:N
・酸素濃度:500ppm
・積算光量:5.0J/cm
・試料温調:70℃。
Subsequently, 100 parts by mass of a perhydropolysilazane solution (“NN120-20” manufactured by Merck Performance Materials LLC) in dibutyl ether as a coating liquid for forming layer [A], 100 parts by mass of dibutyl ether and 200 parts by mass of diisopropyl ether The coating liquid I is prepared by diluting the coating liquid I under a nitrogen stream, and the coating liquid 1 is applied onto the inorganic layer [B1] with a slit die coater (coating liquid supply means: syringe pump) in order to suppress oxidation of the layer [A]. It was applied and dried at 100 ° C. for 1 minute. Next, ultraviolet treatment was performed under the following treatment conditions to obtain a laminate provided with a layer [A] having a thickness of 150 nm.
・ Lamp model: MEBF-440HQ (MDI Excimer)
UV source: 172 nm xenon excimer lamp Irradiation intensity: 250 mW / cm 2
・ Introduced gas: N 2
・ Oxygen concentration: 500ppm
-Integrated light quantity: 5.0 J / cm 2
-Sample temperature control: 70 ° C.

(実施例2:試料2)
層[A]形成時の吐出量を調整して層[A]の厚みを400nmに変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 2: Sample 2)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the discharge amount during the formation of the layer [A] was adjusted to change the thickness of the layer [A] to 400 nm.

(実施例3:試料3)
層[A]形成時の吐出量を調整して層[A]の厚みを550nmに変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。得られた積層体の層[A]側の表面には、目視で測定に不要な箇所におけるクラックの発生を確認したが、それ以外の箇所を使用しそのまま評価を続けた。
(Example 3: Sample 3)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the discharge amount during the formation of the layer [A] was adjusted to change the thickness of the layer [A] to 550 nm. On the surface on the layer [A] side of the obtained laminate, the occurrence of cracks at locations unnecessary for measurement was visually confirmed, but the evaluation was continued using the other locations.

(実施例4:試料4)
層[A]形成時の吐出量を調整して層[A]の厚みを70nmに変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 4: Sample 4)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the discharge amount during the formation of the layer [A] was adjusted to change the thickness of the layer [A] to 70 nm.

(実施例5:試料5)
基材を厚み50μmのシクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(日本ゼオン株式会社製“ゼオノアフィルム”(登録商標)ZF−14)に変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 5: Sample 5)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the base material was changed to a cycloolefin polymer (COP) film having a thickness of 50 μm (“ZEONOR FILM” (registered trademark) ZF-14, manufactured by ZEON CORPORATION).

(実施例6:試料6)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み150nmの無機層[B2]に変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 6: Sample 6)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B2] having a thickness of 150 nm.

(実施例7:試料7)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み300nmの無機層[B3]に変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 7: Sample 7)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B3] having a thickness of 300 nm.

(実施例8:試料8)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み20nmの無機層[B4]に変更した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Example 8: Sample 8)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1, except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B4] having a thickness of 20 nm.

(比較例1:試料9)
無機層[B]を設けず、アンカーコート層[C]の上に直接層[A]を積層した以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 1: Sample 9)
A laminated body was obtained in the same manner as Sample 1, except that the inorganic layer [B] was not provided and the layer [A] was directly laminated on the anchor coat layer [C].

(比較例2:試料10)
層[A]形成時の吐出量を調整して層[A]の厚みを40nmに変更し、紫外線処理を下記の処理条件に変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。
・ランプ型式:MEBF−440HQ(エム・ディ・エキシマ社製)
・紫外線発生源:172nmキセノンエキシマランプ
・照射強度:250mW/cm
・導入ガス:N
・酸素濃度:500ppm
・積算光量:1.5J/cm
・試料温調:70℃。
(Comparative Example 2: Sample 10)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the discharge amount during the formation of the layer [A] was adjusted to change the thickness of the layer [A] to 40 nm and the ultraviolet treatment was changed to the following treatment conditions. .
・ Lamp model: MEBF-440HQ (MDI Excimer)
UV source: 172 nm xenon excimer lamp Irradiation intensity: 250 mW / cm 2
・ Introduced gas: N 2
・ Oxygen concentration: 500ppm
-Integrated light quantity: 1.5 J / cm 2
-Sample temperature control: 70 ° C.

(比較例3:試料11)
層[A]形成時の紫外線処理を下記の処理条件に変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。得られた積層体の層[A]側の表面には、目視でフィルムしわの発生を確認したが、そのまま評価を続けた。
・紫外線処理装置:CV−110QC−G(ヘレウス株式会社製)
・ランプ型式:LH−10−10
・ピーク波長:365nm
・バルブ:Hバルブ
・導入ガス:N
・酸素濃度:500ppm
・積算光量:3.0J/cm
・試料温調:22℃。
(Comparative Example 3: Sample 11)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet treatment during the formation of the layer [A] was changed to the following treatment conditions. On the surface on the layer [A] side of the obtained laminate, the generation of film wrinkles was visually confirmed, but the evaluation was continued as it was.
UV treatment device: CV-110QC-G (manufactured by Heraeus Co., Ltd.)
-Lamp model: LH-10-10
・ Peak wavelength: 365nm
・ Valve: H valve ・ Introducing gas: N 2
・ Oxygen concentration: 500ppm
-Integrated light quantity: 3.0 J / cm 2
-Sample temperature control: 22 ° C.

(比較例4:試料12)
層[A]形成時の紫外線処理を下記の処理条件に変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。
・紫外線処理装置:CV−110QC−G(ヘレウス株式会社製)
・ランプ型式:LH−10−10
・ピーク波長:365nm
・バルブ:Hバルブ
・導入ガス:N
・酸素濃度:500ppm
・積算光量:1.5J/cm
・試料温調:22℃。
(Comparative Example 4: Sample 12)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet treatment during the formation of the layer [A] was changed to the following treatment conditions.
UV treatment device: CV-110QC-G (manufactured by Heraeus Co., Ltd.)
-Lamp model: LH-10-10
・ Peak wavelength: 365nm
・ Valve: H valve ・ Introducing gas: N 2
・ Oxygen concentration: 500ppm
-Integrated light quantity: 1.5 J / cm 2
-Sample temperature control: 22 ° C.

(比較例5:試料13)
層[A]形成時の乾燥後の紫外線処理を下記条件の湿熱処理に変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。
処理温度:85℃
処理湿度:85%RH
処理時間:96時間。
(Comparative Example 5: Sample 13)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet treatment after drying at the time of forming the layer [A] was changed to wet heat treatment under the following conditions.
Processing temperature: 85 ° C
Processing humidity: 85% RH
Processing time: 96 hours.

(比較例6:試料14)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み20nmの無機層[B4]に変更し、層[A]形成用の塗液を、塗液Iから以下の塗液IIへと変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 6: Sample 14)
Except for changing the inorganic layer [B] from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B4] having a thickness of 20 nm and changing the coating liquid for forming the layer [A] from the coating liquid I to the following coating liquid II. In the same manner as in Example 1, a laminate was obtained.

ジブチルエーテル中のパーヒドロポリシラザン溶液(メルクパフォーマンスマテリアルズ合同会社製「NAX120−20」)80質量部、アミン系触媒を含有するジブチルエーテル中のパーヒドロポリシラザン溶液(メルクパフォーマンスマテリアルズ合同会社製「NAX120−20」)20質量部を、ジブチルエーテル150質量部とジイソプロピルエーテル150質量部で希釈して塗液IIを調製した。   Perhydropolysilazane solution in dibutyl ether (“NAX120-20” manufactured by Merck Performance Materials LLC), perhydropolysilazane solution in dibutyl ether containing amine catalyst (“NAX120 manufactured by Merck Performance Materials LLC”) −20 ”) 20 parts by mass was diluted with 150 parts by mass of dibutyl ether and 150 parts by mass of diisopropyl ether to prepare a coating solution II.

(比較例7:試料15)
層[A]を設けない以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 7: Sample 15)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1 except that the layer [A] was not provided.

(比較例8:試料16)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み150nmの無機層[B2]に変更し、層[A]を設けない以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 8: Sample 16)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1 except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B2] having a thickness of 150 nm and the layer [A] was not provided.

(比較例9:試料17)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み300nmの無機層[B3]に変更し、層[A]を設けない以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 9: Sample 17)
A laminate was obtained in the same manner as Sample 1 except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B3] having a thickness of 300 nm and the layer [A] was not provided.

(比較例10:試料18)
無機層[B]を無機層[B1]から厚み20nmの無機層[B4]に変更し、層[A]を設けない以外は、試料1と同様にして積層体を得た。
(Comparative Example 10: Sample 18)
A laminated body was obtained in the same manner as Sample 1 except that the inorganic layer [B] was changed from the inorganic layer [B1] to the inorganic layer [B4] having a thickness of 20 nm and the layer [A] was not provided.

得られた積層体の評価結果を表1に示す。   The evaluation results of the obtained laminate are shown in Table 1.

表1から明らかなように、本発明の実施例1〜8(試料1〜8)の積層体は、対応する比較例1〜10(試料9〜18)の積層体と比較して、高いガスバリア性と高い膜質安定性を有することが分かった。   As is clear from Table 1, the laminates of Examples 1 to 8 (Samples 1 to 8) of the present invention have higher gas barriers than the corresponding laminates of Comparative Examples 1 to 10 (Samples 9 to 18). And high film quality stability.

Figure 2018052040
Figure 2018052040

本発明の積層体は、酸素ガス、水蒸気等に対するガスバリア性に優れているので、例えば、食品、医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス用部材として有用に用いることができるが、用途がこれらに限定されるものではない。   Since the laminate of the present invention is excellent in gas barrier properties against oxygen gas, water vapor and the like, it can be usefully used, for example, as a packaging material for foods, pharmaceuticals, etc., and as a member for electronic devices such as thin televisions and solar cells. The application is not limited to these.

1 基材
2 層[A]
3 無機層[B]
4 アンカーコート層[C]
1 base material 2 layer [A]
3 Inorganic layer [B]
4 Anchor coat layer [C]

Claims (5)

基材の少なくとも片側に、SiとOとNとを含有する層[A]を有する積層体であって、前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.150の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、積層体。   A laminate having a layer [A] containing Si, O and N on at least one side of a substrate, wherein the element ratio O / Si of the layer [A] is 0 <O / Si <0.150 The laminated body which has the area | region which satisfy | fills the range of 20 nm or more in the thickness direction. 前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.130の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、請求項1に記載の積層体。   The laminate according to claim 1, wherein the layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies a range of 0 <O / Si <0.130 in the thickness direction of 20 nm or more. 前記層[A]の元素比O/Siが、0<O/Si<0.100の範囲を満たす領域を厚み方向において20nm以上有する、請求項1または2に記載の積層体。   The laminate according to claim 1 or 2, wherein the layer [A] has a region in which the element ratio O / Si satisfies a range of 0 <O / Si <0.100 in a thickness direction of 20 nm or more. 前記基材と前記層[A]との間に、無機層[B]を有し、該無機層[B]が、亜鉛、ケイ素、スズ、アルミニウム、インジウム、チタン、銀、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。   An inorganic layer [B] is provided between the substrate and the layer [A], and the inorganic layer [B] is zinc, silicon, tin, aluminum, indium, titanium, silver, zirconium, niobium, molybdenum. The laminate according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one element selected from the group consisting of palladium and palladium. 前記無機層[B]が亜鉛とケイ素とを含有する、請求項4に記載の積層体。   The laminate according to claim 4, wherein the inorganic layer [B] contains zinc and silicon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021012461A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-28 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Array substrate, oled display panel, and display apparatus

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