JP2021000817A - Gas barrier laminate and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂基材を用いたガスバリア性積層体と、これを製造する方法に関する。 The present invention relates to a gas barrier laminate using a resin base material and a method for producing the same.
ガスバリア性積層体とは、酸素や水蒸気などを透通させない性質(ガスバリア性)を備えている積層体であり、精密電子部品類やエレクトロニクス部材、食品や医薬品等の包装など、各種ガスの遮断を必要とする様々な分野に広く用いられている。 A gas barrier laminate is a laminate that has the property of impermeable to oxygen and water vapor (gas barrier property), and blocks various gases such as precision electronic parts, electronic components, and packaging for foods and pharmaceuticals. Widely used in various fields of need.
求められるガスバリア性は用途により様々であるが、一般的に、有機エレクトロルミネッセンス(EL)や電子ペーパーなどディスプレイ用封止フィルムでは、0.01g/(m2・day)以下の高い水蒸気バリア性が必要といわれ、近年ではさらに高い水準の水蒸気バリア性を有する要求が高まっている。また、これらのフィルムには透明性が要求される。 The required gas barrier properties vary depending on the application, but in general, a sealing film for a display such as organic electroluminescence (EL) or electronic paper has a high water vapor barrier property of 0.01 g / (m 2 · day) or less. It is said to be necessary, and in recent years there has been an increasing demand for an even higher level of water vapor barrier properties. In addition, these films are required to be transparent.
近年、有機ELや電子ペーパー分野などでは、フレキシブル化、破損防止、軽量化など理由から、基材として、ガラスではなく樹脂が用いられる傾向にある。しかし、樹脂基材は、酸素ガスや水蒸気に対するガスバリア性が低いため、これら素子や電子部材等の劣化が問題となる。 In recent years, in the fields of organic EL and electronic paper, there is a tendency that resin is used as a base material instead of glass for reasons such as flexibility, damage prevention, and weight reduction. However, since the resin base material has a low gas barrier property against oxygen gas and water vapor, deterioration of these elements, electronic members, and the like becomes a problem.
そのため、樹脂基材を用いて高いガスバリア性と透明性を実現するために、種々のものが開発されているが、近年は酸化珪素、酸化アルミニウムのような金属酸化物膜、各種金属の酸窒化物膜をナノスケールで樹脂基材上に設けたガスバリア性積層体が数多く提案されている。 Therefore, various materials have been developed in order to realize high gas barrier properties and transparency by using a resin base material, but in recent years, metal oxide films such as silicon oxide and aluminum oxide, and oxynitride of various metals have been developed. Many gas barrier laminates in which a material film is provided on a resin substrate on a nanoscale have been proposed.
また、ガスバリア性積層体の製造方法としては、大面積化やロール・ツー・ロールへの展開が容易であることから、誘導加熱法、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などの物理成膜法が検討されている。 In addition, as a method for producing a gas barrier laminate, since it is easy to increase the area and develop it into a roll-to-roll method, physical formation such as an induction heating method, a resistance heating method, an electron beam vapor deposition method, and a sputtering method is performed. Membrane methods are being studied.
より高いガスバリア性を実現するためには、無機化合物からなるガスバリア層を緻密に成膜することが必要であり、緻密な無機化合物膜は、一般に、スパッタリング法により容易に製造することが可能である。 In order to realize higher gas barrier properties, it is necessary to form a dense gas barrier layer made of an inorganic compound, and a dense inorganic compound film can generally be easily produced by a sputtering method. ..
また、より高い透明性を実現するためには、樹脂基材と無機化合物膜との界面での反射が少なく、可視光での光透過率が高いことが求められる。そのため、樹脂基材と近い屈折率である無機化合物膜を成膜する必要がある。 Further, in order to realize higher transparency, it is required that there is little reflection at the interface between the resin base material and the inorganic compound film and the light transmittance in visible light is high. Therefore, it is necessary to form an inorganic compound film having a refractive index close to that of the resin base material.
例えば、下記特許文献1では、透明性が高く、かつ、高い水蒸気バリア性能を持つ透明樹脂基板(ガスバリア性積層体)が記載されている。係るガスバリア性積層体では、酸化スズと、添加元素として珪素(Si)を、SiとSnの総和に対して46原子%以上63原子%以下の割合で含み、非晶質膜であり、かつ、波長633nmにおける屈折率が1.75以下である透明酸化物膜を、ガスバリア層として、樹脂基材の少なくとも一方の面に、直流(DC)パルススパッタリング法により形成している。 For example, Patent Document 1 below describes a transparent resin substrate (gas barrier laminate) having high transparency and high water vapor barrier performance. The gas barrier laminate contains tin oxide and silicon (Si) as an additive element at a ratio of 46 atomic% or more and 63 atomic% or less with respect to the total of Si and Sn, and is an amorphous film. A transparent oxide film having a refractive index of 1.75 or less at a wavelength of 633 nm is formed as a gas barrier layer on at least one surface of a resin substrate by a DC (DC) pulse sputtering method.
しかしながら、係るガスバリア性積層体は、JIS規格のK7129法に従って、モコン法により測定された水蒸気透過率が、0.01g/(m2・day)未満であると記載されており、確かに高い水蒸気ガスバリア性ではあるが、近年要求されている、より高い水準の水蒸気バリア性に応えるためには、更なる改善が求められているのが実情である。 However, it is stated that the water vapor permeability of the gas barrier laminate is less than 0.01 g / (m 2 · day) measured by the Mocon method according to the JIS standard K7129 method, and it is certainly high in water vapor. Although it has a gas barrier property, in order to meet the higher level of water vapor barrier property that has been demanded in recent years, further improvement is required.
そこで、本発明は、良好な水蒸気バリア性を有する、樹脂基材を用いた透明なガスバリア性積層体及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a transparent gas barrier laminate using a resin base material having good water vapor barrier properties and a method for producing the same.
上記の課題を解決するための本発明の一局面は、樹脂基材と、樹脂基材の片面もしくは両面に形成された珪素(Si)および第6族元素(Aと呼ぶ)を含む透明酸化物膜層とを備え、測定条件40℃、90%R.H.における水蒸気透過率が0.01g/(m2・day)以下である、ガスバリア性積層体である。 One aspect of the present invention for solving the above problems is a transparent oxide containing a resin base material and silicon (Si) and a Group 6 element (referred to as A) formed on one or both sides of the resin base material. A film layer is provided, and the measurement conditions are 40 ° C. and 90% R.I. H. It is a gas barrier laminated body having a water vapor transmittance of 0.01 g / (m 2 · day) or less.
本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の第6族元素(A)が、モリブデン(Mo)もしくはタングステン(W)であっても良い。 In the gas barrier laminate according to the present invention, the Group 6 element (A) of the transparent oxide film layer may be molybdenum (Mo) or tungsten (W).
本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の第6族元素(A)が、モリブデン(Mo)とタングステン(W)との両方を含んでも良い。 In the gas barrier laminate according to the present invention, the Group 6 element (A) of the transparent oxide film layer may contain both molybdenum (Mo) and tungsten (W).
本発明に係るガスバリア性積層体において、測定条件40℃、0%R.H.におけるヘリウム透過率が1200cc/(m2・day・atm)以下であっても良い。 In the gas barrier laminate according to the present invention, measurement conditions were 40 ° C. and 0% R. H. Helium permeability 1200cc / (m 2 · day · atm) may be less in the.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、測定条件40℃、0%R.H.におけるネオン透過率が2.0cc/(m2・day・atm)以下であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the measurement conditions were 40 ° C. and 0% R.M. H. Neon transmittance 2.0cc / (m 2 · day · atm) may be less in the.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)および第6族元素(A)の合計の原子数との比(Si/(Si+A))が0.10以上0.98以下であり、酸素(O)の原子数と、珪素(Si)および第6族元素(A)の合計の原子数との比(O/(Si+A))が0.80以上3.00以下であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the ratio of the number of atoms of silicon (Si) in the transparent oxide film layer to the total number of atoms of silicon (Si) and the group 6 element (A) (Si /). (Si + A)) is 0.10 or more and 0.98 or less, and the ratio (O / (Si + A)) of the number of atoms of oxygen (O) to the total number of atoms of silicon (Si) and group 6 element (A). )) May be 0.80 or more and 3.00 or less.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の屈折率nが1.45以上2.00以下であり、膜厚dと屈折率nとの積で表される光学膜厚ndが7nm以上1000nm以下であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the refractive index n of the transparent oxide film layer is 1.45 or more and 2.00 or less, and the optical film thickness is represented by the product of the film thickness d and the refractive index n. The nd may be 7 nm or more and 1000 nm or less.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の波長400nmにおける光吸収率が10%以下であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the light absorption rate of the transparent oxide film layer at a wavelength of 400 nm may be 10% or less.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層の表面の算術平均粗さが5.0nm以下であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the arithmetic average roughness of the surface of the transparent oxide film layer may be 5.0 nm or less.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層がMg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、In、Sn、Ba、Hf、Taから選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含有しても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the transparent oxide film layer is Mg, Al, Ca, Sc, Ti, V, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, In, Sn, Ba, At least one element selected from Hf and Ta may be further contained.
また、本発明に係るガスバリア性積層体において、透明酸化物膜層が窒素(N)をさらに含んでいても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the transparent oxide film layer may further contain nitrogen (N).
また、本発明に係るガスバリア性積層体は、樹脂基材と透明酸化物膜層との間にアンダーコート層をさらに有し、アンダーコート層は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂の少なくとも1つ以上から形成されても良い。 Further, the gas barrier laminate according to the present invention further has an undercoat layer between the resin base material and the transparent oxide film layer, and the undercoat layer is a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and an ultraviolet curable. It may be formed from at least one or more of a resin and an electron beam curable resin.
また、本発明に係るガスバリア性積層体は、アンダーコート層は、有機酸基を有するアクリル樹脂を含む組成物の硬化物からなる層であり、前記組成物がポリイソシアネートをさらに含み、前記アクリル樹脂がアクリルポリオール樹脂であっても良い。 Further, in the gas barrier laminate according to the present invention, the undercoat layer is a layer composed of a cured product of a composition containing an acrylic resin having an organic acid group, the composition further containing a polyisocyanate, and the acrylic resin. May be an acrylic polyol resin.
また、本発明に係るガスバリア性積層体は、透明酸化物膜層の外側にオーバーコート層をさらに有し、オーバーコート層は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂の少なくとも1つ以上から形成されても良い。 Further, the gas barrier laminate according to the present invention further has an overcoat layer on the outside of the transparent oxide film layer, and the overcoat layer is a thermosetting resin, a thermoplastic resin, an ultraviolet curable resin, and an electron beam curing. It may be formed from at least one or more of the sex resins.
また、本発明に係るガスバリア性積層体は、オーバーコート層が、ヒドロキシ基を有する水溶性高分子と、アルコキシシラン及びその加水分解物からなる群から選ばれた少なくとも1種を含有して形成されても良い。 Further, the gas barrier laminate according to the present invention is formed by containing at least one selected from the group consisting of a water-soluble polymer having a hydroxy group, an alkoxysilane and a hydrolyzate thereof, in an overcoat layer. You may.
また、本発明の他の局面は、上述のガスバリア性積層体の製造方法であって、電極に電圧を周期的に印加可能であるマグネトロンスパッタリング装置を用いることにより透明酸化物膜層を成膜する工程を含む、ガスバリア性積層体の製造方法である。 Another aspect of the present invention is the above-mentioned method for producing a gas barrier laminate, in which a transparent oxide film layer is formed by using a magnetron sputtering apparatus capable of periodically applying a voltage to an electrode. It is a method for producing a gas barrier laminate including a step.
また、本発明に係るガスバリア性積層体の製造方法は、透明酸化物膜層を成膜する工程において、マグネトロンスパッタリング装置が、電圧が周期的に印加可能であり、電圧印加のオフタイムに、電圧印加とは正負の異なるパルス電圧を印加しても良い。 Further, in the method for producing a gas barrier laminate according to the present invention, a voltage can be periodically applied by a magnetron sputtering apparatus in a step of forming a transparent oxide film layer, and a voltage is applied during off-time of voltage application. A pulse voltage having a positive or negative positive or negative value may be applied.
また、本発明の他の局面は、上述のガスバリア性積層体の製造方法であって、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、各々の二つの電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いることにより透明酸化物膜層を成膜する工程を含む、ガスバリア性積層体の製造方法である。 Further, another aspect of the present invention is the above-mentioned method for manufacturing a gas barrier laminate, in which two electrodes are located in parallel, and voltages can be applied to each electrode alternately positive and negative, and each of the two electrodes can be applied alternately. Is a method for producing a gas-barrier laminate, which comprises a step of forming a transparent oxide film layer by alternately using a magnetron sputtering apparatus that acts as a cathode and an anode.
また、本発明の他の局面は、上述のガスバリア性積層体の製造方法であって、回転する機構を有する円筒型の電極を備えたマグネトロンスパッタリング装置を用いることにより透明酸化物膜層を成膜する工程を含む、ガスバリア性積層体の製造方法である。 Another aspect of the present invention is the method for producing a gas barrier laminate described above, wherein a transparent oxide film layer is formed by using a magnetron sputtering apparatus provided with a cylindrical electrode having a rotating mechanism. It is a method of manufacturing a gas-barrier laminate including the step of performing.
また、本発明に係るガスバリア性積層体の製造方法は、透明酸化物層を成膜する際の成膜圧力を0.05Pa以上5.00Pa以下の範囲に設定しても良い。 Further, in the method for producing a gas barrier laminate according to the present invention, the film forming pressure when forming a transparent oxide layer may be set in the range of 0.05 Pa or more and 5.00 Pa or less.
本発明によれば、良好な水蒸気バリア性を有する、樹脂基材を用いた透明なガスバリア性積層体及びその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a transparent gas barrier laminate using a resin base material having good water vapor barrier properties and a method for producing the same.
<第1実施形態>
以下に、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るガスバリア性積層体は、樹脂基材11と樹脂基材11の片面に形成した透明酸化物膜層13からなる。なお、実際には、樹脂基材11の両面に透明酸化物膜層13を積層した構成であっても良い。ここで、以下の説明において、樹脂基材11に形成(積層)した透明酸化物膜層と、透明酸化物膜層13とは同義である。
<First Embodiment>
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the gas barrier laminate according to the present embodiment comprises a
(樹脂基材)
樹脂基材11の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えばポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル系(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリイミド系、ポリアミド系(ナイロン−6、ナイロン−66等)、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系(トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等)などが挙げられるが特に限定されない。実際的には、用途や要求物性により適宜選定をすることが望ましく、電子部材、光学部材等の極端に水分を嫌う内容物を保護する包装には、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド類、ポリエーテルスルホンなどのそれ自体も高いガスバリア性を有する樹脂基材11を用いることが望ましいが、これらの例に限定されない。
(Resin base material)
The material of the
また、樹脂基材11の厚みは限定するものではないが、用途に応じて、12μmから300μm程度が使用しやすい。この範囲内の厚さの樹脂基材11は、フレキシブルであるとともに、ロール状に巻き取ることもできるので好ましい。
The thickness of the
また、樹脂基材11の形態は、長尺材であってもよいし枚葉材であってもよいが、長尺の樹脂基材11を好ましく用いることができる。長尺の樹脂基材11の長手方向の長さは特に限定されないが、例えば10m以上の長尺フィルムが好ましく用いられる。なお、長さの上限は限定されず、例えば10km程度のものであってもよい。
Further, the form of the
また、樹脂基材11の表面には、必要に応じて帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑り剤といった添加剤が含まれていてもよい。さらに、樹脂基材11の表面に、密着性を高めるため、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、易接着処理等の物理的処理や、酸やアルカリによる薬液処理等の化学的処理改質処理を施してもよい。樹脂基材11表面は真空成膜の初期成長段階における緻密性に寄与するものであり、平滑であることが望ましい。
Further, the surface of the
(透明酸化物膜層)
透明酸化物膜層13は、ガスバリア性積層体全体にガスバリア性を付与するために設けられる、珪素(Si)と第6族元素(Aと呼ぶ)を含む透明酸化物膜である。第6族元素は、より好ましくはモリブデン(Mo)もしくはタングステン(W)であり、さらに好ましくはタングステン(W)である。また、モリブデン(Mo)およびタングステン(W)の両方を含むことがより好ましい。第6族元素の中でも、珪素(Si)とサイズの異なる元素が入ることで、緻密な膜が形成され、そのため原子番号が大きくサイズの大きいタングステン(W)による効果が大きいと考えられるが、詳細は不明である。透明酸化物膜層13の形成方法としては、各種のスパッタリング法を用いることができる。スパッタリング法の中でも、電極に電圧を周期的に印加可能であるマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることが好ましい。さらに、電極に電圧を周期的に印加可能であり、電圧印加のオフタイムに、電圧印加とは正負の異なるパルスがかかる(パルス電圧を印加する)マグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることが好ましい。また、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることが好ましい。さらに、回転する機構を有する円筒型の電極を備えたマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることが好ましい。また、これらのスパッタリング法により透明酸化物層を成膜する際には、成膜圧力を0.05Pa以上5.00Pa以下の範囲に設定することが好ましい。
(Transparent oxide film layer)
The transparent
透明酸化物膜層13は、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)および第6族元素(A)の合計の原子数との比(Si/(Si+A))が0.10以上0.98以下であり、酸素(O)の原子数と、珪素(Si)および第6族元素(A)の合計の原子数との比(O/(Si+A))が0.80以上3.00以下となるように形成する。屈折率とガスバリア性を考慮すると、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)および第6族元素(A)の合計の原子数との比(Si/(Si+A))は、0.20以上0.95以下がより好ましい。また、第6族元素(A)がタングステン(W)であるときは、屈折率と透明性、ガスバリア性を考慮すると、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)およびタングステン(W)の合計の原子数との比(Si/(Si+W))は0.25以上0.95以下がより好ましく、更に好ましくは0.30以上0.80以下であることが望ましい。また、第6族元素(A)がモリブデン(Mo)であるときは、屈折率と透明性、ガスバリア性を考慮すると、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)およびモリブデン(Mo)の合計の原子数との比(Si/(Si+Mo))は0.50以上0.85以下がより好ましい。また、第6族元素(A)としてモリブデン(Mo)とタングステン(W)の両方を含むことがより好ましく、屈折率と透明性、ガスバリア性を考慮すると、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)およびモリブデン(Mo)、タングステン(W)の合計の原子数との比(Si/(Si+Mo+W))は0.25以上0.95以下がより好ましい。透明酸化物膜層13が、上記の組成範囲であるか否かを求める方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、XPS(X線光電子分析装置)等の分析装置で得られた結果で評価できる。
In the transparent
透明酸化物膜層13の膜組成を前記の範囲にすることにより、屈折率nが1.45以上2.00以下となり、樹脂基材11と近い屈折率nを得ることができる。そのため、樹脂基材11と透明酸化物膜層13との界面での反射が少なく、可視光での光透過率を高めることができる。透明酸化物膜層13の屈折率の測定は、透明酸化物膜層13と同一組成の膜の屈折率を屈折率計(エリプソメーター)によって測定して評価できる。
By setting the film composition of the transparent
また、透明酸化物膜層13の膜厚は、5nm以上500nm以下が好ましい。5nm未満では、透明酸化物膜層13で樹脂基材11全体を覆うことができず、十分なガスバリア性を得ることができない。また、500nmを超えるとクラックが発生しやすくなり、ガスバリア性が低下することがある。さらに、材料使用量の増加、膜形成時間の長時間化等に起因してコストが増加し、経済的観点から好ましくない。つまり、膜厚dと屈折率nとの積で表される光学膜厚ndが7nm以上1000nm以下であるようにすることが好ましい。
The film thickness of the transparent
また、透明酸化物膜層13の組成を前記の範囲とし、光学膜厚を前記の範囲とすることで、透明酸化物膜層13の波長400nmにおける光吸収率を10%以下とすることができる。このため、可視光領域の全ての波長において十分な透明性を得ることができる。第6族元素(A)がタングステン(W)であるとき、珪素(Si)の原子数と、珪素(Si)およびタングステン(W)の合計の原子数との比(Si/(Si+W))が0.10未満では波長400nmの光を吸収し、十分な透明性を得ることができない。また、光学膜厚が1000nmを超えた場合にも、可視光を吸収し、十分な透明性を得られないことがある。つまり、波長400nmにおける光吸収率を10%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましい。透明酸化物膜層13の光吸収率は、紫外可視光分光光度計によって測定して評価できる。
Further, by setting the composition of the transparent
また、透明酸化物膜層13の表面の算術平均粗さは5.0nm以下とすることが好ましい。透明酸化物膜層13の表面粗さは、透明酸化物膜層の内部構造と関係し、表面粗さが小さい膜では緻密な構造となるため、ガスバリア性を付与すると考えられるが、詳細は不明である。また、透明酸化物膜層13にクラック等のガスバリア性を低下させる欠陥が生じた場合にも、表面粗さが大きくなる。このため、透明酸化物膜層13の表面の算術平均粗さは5.0nm以下とすることが好ましく、更に好ましくは3.0nm以下とすることがより望ましい。透明酸化物膜層13の表面粗さは、原子間力顕微鏡により測定して評価できる。
Further, the arithmetic mean roughness of the surface of the transparent
また、透明酸化物膜層13は、珪素(Si)と第6族元素(A)の金属元素のほかに、Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、In、Sn、Ba、Hf、Taから選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含有していてもよい。透明酸化物膜層13が、珪素(Si)と第6族元素(A)のほかに、Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、In、Sn、Ba、Hf、Taから選ばれる少なくとも1種の元素を含有することで、ガスバリア性の向上および、樹脂基材11との密着性向上、温湿度耐久性の向上、屈折率nの調整などが可能となる。また、透明酸化物膜層13は、前記金属元素群のほかに、窒素をさらに含有しても差し支えず、透明酸窒化物膜層としてもよい。
Further, in the transparent
(スパッタリング方法について)
透明酸化物膜層13の形成手段としては、各種スパッタリング法を用いることができる。好ましくは、電極に電圧を周期的に印加可能であるマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いる。このスパッタリング法によれば、電圧が周期的に印加されるので、電圧印加のオフタイムが設けられることで、ターゲット表面の帯電を解消する。そのため、アーキング起因による膜へのダメージを抑えることができ、安定的に高品質な膜を成膜することが可能である。さらに、好ましくは、電極に電圧を周期的に印加可能であり、電圧印加のオフタイムに、電圧印加とは正負の異なるパルスがかかるマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いる。このスパッタリング法によれば、電圧印加のオフタイムが設けられ、さらに、そのオフタイムの電圧が印加時と正負反転するため、ターゲット表面の帯電が、より解消しやすくなる。そのため、アーキング起因による膜へのダメージを、より抑えることができ、安定的に高品質な膜を成膜することが可能である。また、好ましくは、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いる。このスパッタリング法は、真空チャンバー内に設置された二つの電極に、材料のターゲットを設置し、高電圧をかけてイオン化した希ガス元素(通常はアルゴンを用いる)をターゲットに衝突させて、ターゲット表面の原子をはじき出し、樹脂基材11上にターゲット元素を付着させ、透明酸化物膜層13を成膜する方法である。このスパッタリング法では、二つのターゲット間でアノードとカソードが交互に入れ替わるため、片側のターゲットが放電し成膜している際に、もう片方のターゲットが弱い逆電荷を帯びて、ターゲット表面の帯電を解消する。そのため、アーキング起因による膜へのダメージを抑えることができ、安定的に高品質な膜を成膜することが可能である。また、回転する機構を有する円筒型の電極を備えたマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることも好ましい。このスパッタリング法によれば、ターゲット形状も電極と同様に円筒形であり、回転することによりターゲット表面の全面がエロージョン領域となるため、ターゲットの利用率が高い。また、ターゲット表面の全面がクリーンな状態となり、アーキングを抑制できるため、長時間の連続して運転することができる。さらに、アーキング起因による膜へのダメージを抑えることができ、安定的に高品質な膜を成膜することが可能である。また、回転する機構を有する円筒型の電極は2本が並列に配置されていてもよく、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置であってもよい。このとき、チャンバー内に所定量の酸素ガスを流すことにより、ターゲットからはじき出された元素と、酸素とを反応させて透明酸化物膜層13を形成する。さらにこのとき、前記酸素ガスと同時に窒素ガスを流すことにより、透明酸窒化物膜層としてもよい。また、ターゲットには、Siと第6族元素(A)の合金からなるターゲットを用いる。前記述ターゲットは、Siと第6族元素(A)の他に、Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、In、Sn、Ba、Hf、Taから選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含有してもよい。
(About sputtering method)
Various sputtering methods can be used as the means for forming the transparent
電極に電圧を周期的に印加可能であるマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、また、回転する機構を有する円筒型のカソードを備えたマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、電極に電圧を印加する電源は、特に指定は無く、交流(AC)でもDCでも良いが、DCパルス電源であることが望ましい。これは、印加する電圧波形をパルス波にした方が、電圧印加のオフタイムの際、アノードでのチャージアップの緩和に効果的であるためである。DCパルス電源の周波数は、特に限定されるものではなく適宜設定することができる。好ましくは、1kHz以上100kHz以下が望ましく、より好ましくは10kHz以上50kHz以下が望ましい。 Even when a magnetron sputtering device that can periodically apply a voltage to the electrodes is used, the two electrodes are located in parallel, and the voltage can be applied to each electrode alternately positive and negative, and each electrode alternately cathodes. The power supply that applies voltage to the electrodes is not particularly specified, regardless of whether a magnetron sputtering device that acts as an anode is used or a magnetron sputtering device that has a cylindrical cathode having a rotating mechanism is used. It may be AC (AC) or DC, but it is desirable to use a DC pulse power supply. This is because it is more effective to make the applied voltage waveform a pulse wave to alleviate the charge-up at the anode during the off-time of voltage application. The frequency of the DC pulse power supply is not particularly limited and can be set as appropriate. Preferably, it is 1 kHz or more and 100 kHz or less, and more preferably 10 kHz or more and 50 kHz or less.
電極に電圧を周期的に印加可能であるマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、また、回転する機構を有する円筒型のカソードを備えたマグネトロンスパッタリング装置を用いた場合でも、透明酸化物層を成膜する際の成膜圧力は0.05Pa以上5.00Pa以下の範囲に設定することが好ましい。この成膜圧力の範囲で成膜を行うことで、表面の欠陥が少ない膜を得ることができる。 Even when a magnetron sputtering device that can periodically apply a voltage to the electrodes is used, the two electrodes are located in parallel, and the positive and negative voltages can be applied to each electrode alternately, and each electrode alternately cathodes. , Even when a magnetron sputtering device that acts as an anode is used, or when a magnetron sputtering device having a cylindrical cathode having a rotating mechanism is used, film formation when forming a transparent oxide layer is performed. The pressure is preferably set in the range of 0.05 Pa or more and 5.00 Pa or less. By forming a film within the range of this film forming pressure, a film having few surface defects can be obtained.
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、樹脂基材11上に上述した透明酸化物膜層13を積層して構成される。これにより、測定条件40℃、90%R.H.における水蒸気透過率を0.01g/(m2・day)以下とすることができる。また、透明酸化物膜層13を緻密な膜とすることにより、測定条件40℃、0%R.H.におけるヘリウム透過率を1200cc/(m2・day・atm)以下とすることができる。また、測定条件40℃、0%R.H.におけるネオン透過率を2.0cc/(m2・day・atm)以下とすることができる。また、上述したマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法を用いることにより、アーキングによる膜の欠陥を抑制し、緻密な透明酸化物膜層13を備えたガスバリア性積層体を製造することが可能である。したがって、本実施形態によれば、良好なガスバリア性を有するガスバリア性積層体及びその製造方法を実現できる。
The gas barrier laminate according to the present embodiment is configured by laminating the above-mentioned transparent
<第2実施形態>
以下に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、図2に示すガスバリア性積層体のように、図1に示すガスバリア性積層体の樹脂基材11と透明酸化物膜層13の間に、アンダーコート層12をさらに設けたものである。また、樹脂基材11の両面にアンダーコート層12と透明酸化物膜層13を順次積層した構成であっても良い。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below.
The gas barrier laminate according to the present embodiment has an undercoat layer between the
アンダーコート層12は、樹脂基材11上に、樹脂基材11と透明酸化物膜層13との密着性を高め、透明酸化物膜層13の剥離発生を防止し、さらに引っ掻き傷や擦り傷などの機械的外傷から保護するために設けられる。アンダーコート層12の材料としては、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などを用いることができる。
The
アンダーコート層12を形成する熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオール樹脂とイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化型ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。なかでも、ヒドロキシ基を含有するアクリルポリオール樹脂と、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するイソシアネート系化合物との複合物を用いて形成されることにより、樹脂基材11と透明酸化物膜層13との密着性を高めることができる。
Examples of the thermosetting resin forming the
アクリルポリオール樹脂とは、(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物、又は(メタ)アクリル酸誘導体モノマーとその他のモノマーとを共重合させて得られる高分子化合物等のうち、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有するもので、イソシアネート系化合物のNCO基と反応するものである。(メタ)アクリル酸誘導体モノマーは、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有する。(メタ)アクリル酸誘導体モノマーの例としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等がある。 The acrylic polyol resin is a polymer compound obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer, or a polymer compound obtained by copolymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer with another monomer. It has a hydroxy group at the end and a side chain, and reacts with the NCO group of an isocyanate compound. The (meth) acrylic acid derivative monomer has a hydroxy group at the terminal and the side chain. Examples of the (meth) acrylic acid derivative monomer include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate and the like.
上記のその他のモノマーは、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーと共重合可能である。上記のその他のモノマーの例として、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート等の側鎖にアルキル基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー、(メタ)アクリル酸等の側鎖にカルボキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の側鎖に芳香環や環状構造を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー等が考えられる。(メタ)アクリル酸誘導体モノマー以外では、スチレンモノマー、シクロヘキシルマレイミドモノマー、フェニルマレイミドモノマー等が考えられる。上記のその他のモノマーは、それ自身が末端と側鎖とに、ヒドロキシ基を有していても良い。 The above other monomers can be copolymerized with a (meth) acrylic acid derivative monomer having a hydroxy group at the terminal and a side chain. Examples of the above-mentioned other monomers include (meth) acrylic acid having an alkyl group in the side chain such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, and t-butyl (meth) acrylate. Derivative monomer, (meth) acrylic acid, etc. having a carboxy group in the side chain (meth) acrylic acid derivative monomer, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc. having an aromatic ring or cyclic structure in the side chain (meth) ) Acrylic acid derivative monomer and the like can be considered. Other than the (meth) acrylic acid derivative monomer, styrene monomer, cyclohexylmaleimide monomer, phenylmaleimide monomer and the like can be considered. The other monomers mentioned above may themselves have hydroxy groups at the ends and side chains.
アクリルポリオール樹脂は、特に(メタ)アクリル酸等の側鎖にカルボキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物であることが好ましい。アンダーコート層12を形成する際、カルボキシ基を有するモノマーを重合させて得られるアクリルポリオール樹脂とイソシアネート系化合物との複合物を用いて形成することにより、より高い水蒸気バリア性を有するガスバリア性積層フィルムを得ることができる。
The acrylic polyol resin is particularly preferably a polymer compound obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer having a carboxy group in the side chain such as (meth) acrylic acid. When forming the
アンダーコート層12に使用可能な、ヒドロキシ基を含有するアクリルポリオール樹脂について、特に限定しないが、ヒドロキシ基価が50mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが望ましい。ここで、ヒドロキシ基価(mgKOH/g)とは、アクリルポリオール樹脂中の、ヒドロキシ基量の指標であり、アクリルポリオール樹脂1g中の、ヒドロキシ基をアセチル化するために必要な水酸化カリウムのmg数を示す。また、アクリルポリオール樹脂の重量平均分子量は特に限定しないが、具体的には、3000以上200000以下であると好ましい。特に、5000以上100000以下であると好ましい。更に、5000以上40000以下であると、より好ましい。
The acrylic polyol resin containing a hydroxy group that can be used in the
イソシアネート系化合物とは、その分子中に2個以上のNCO基を有するものである。モノマー系イソシアネートの例として、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族系イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ビスイソシアネートメチルシクロヘキサン(H6XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)等の脂肪族系イソシアネート等が考えられる。また、これらのモノマー系イソシアネートの重合体若しくは誘導体も使用可能である。例えば、3量体のヌレート型、1,1,1−トリメチロールプロパン等と反応させたアダクト型、ビウレットと反応させたビウレット型等がある。 The isocyanate-based compound has two or more NCO groups in its molecule. Examples of monomeric isocyanates include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and bisisocyanate. An aliphatic isocyanate such as methylcyclohexane (H6XDI), isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI) and the like can be considered. In addition, polymers or derivatives of these monomeric isocyanates can also be used. For example, there are a trimer nurate type, an adduct type reacted with 1,1,1-trimethylolpropane and the like, a biuret type reacted with biuret and the like.
イソシアネート系化合物は、上記のイソシアネート系化合物若しくはその重合体、誘導体から任意に選択して良く、1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。 The isocyanate-based compound may be arbitrarily selected from the above-mentioned isocyanate-based compounds or polymers or derivatives thereof, and may be used alone or in combination of two or more.
アンダーコート層12の一例としては、上記のアクリルポリオール樹脂と上記のイソシアネート系化合物との複合物と溶媒とからなる溶液を樹脂基材11上に塗工し、反応硬化させることにより形成される。アクリルポリオール樹脂のヒドロキシ基に対するイソシアネート化合物のNCO基の当量比(NCO/OH)は、0.3以上、2.5以下であることが好ましい。ここで用いられる溶媒は、上記アクリルポリオール樹脂及びイソシアネート系化合物を溶解する溶媒であれば良い。溶媒の例として、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。なお、実際には、これらの溶媒を1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
As an example of the
アンダーコート層12を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エポキシポリオール、などの、ヒドロキシ基を2個以上有するポリオールや、ポリ酢酸ビニルやポリ塩化ビニルなどのポリビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂などから適宜選択される。さらに、これらを任意の比率で混合してもよい。ポリオールのヒドロキシ基価は、特に限定しないが、10mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが望ましい。
Examples of the thermoplastic resin forming the
アンダーコート層12を形成する紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂としては、有機高分子樹脂として、特に限定しないが、ヒドロキシ基価が10以上100mgKOH/g以下の範囲にある樹脂を少なくとも含むことが望ましい。また、有機高分子樹脂として、特に限定しないが、酸価が10以上100mgKOH/g以下の範囲にある樹脂を少なくとも含むことが望ましい。ここで、酸価(mgKOH/g)とは、試料1g中に含有する遊離脂肪酸、樹脂酸などを中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数を示す。また、有機高分子樹脂として熱可塑性樹脂を少なくとも含むことが望ましい。ヒドロキシ基価又は酸価が10mgKOH/g未満であると、官能基と透明酸化物膜層13の表面との化学的な結合力が弱くなり、透明酸化物膜層13との密着性が低くなる傾向がある。ヒドロキシ基価又は酸価が100mgKOH/gを超えると、耐湿熱試験などの耐久性試験でアンダーコート層12の分解により生じたヒドロキシ基を含む析出物がアンダーコート層12と透明酸化物膜層13との密着を阻害する傾向がある。
The ultraviolet curable resin or electron beam curable resin forming the
アンダーコート層12を形成する紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂に利用できるモノマーとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルプロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、例えば、トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレートなどが使用できる。この紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂に利用できるオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどがある。
Examples of the monomer that can be used for the ultraviolet curable resin or the electron beam curable resin that forms the
アンダーコート層12を形成する有機高分子樹脂として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選択される2種以上を併用する場合、その配合比は特に限定されるものではない。
When two or more kinds selected from a thermosetting resin, a thermoplastic resin, an ultraviolet curable resin, and an electron beam curable resin are used in combination as the organic polymer resin forming the
アンダーコート層12は、有機高分子樹脂以外に必要に応じて添加物を更に含有していてもよい。添加物としては、例えば、酸化防止剤、耐候剤、熱安定剤、滑剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤、フィラー、界面活性剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
The
アンダーコート層12の膜厚は、0.05μm以上10.0μm以下が望ましい。特に、0.05μm以上5.0μm以下であると好ましい。0.05μmよりも薄いと、樹脂基材11と透明酸化物膜層13との密着性が不十分となる。10.0μmよりも厚いと内部応力の影響が大きくなり、透明酸化物膜層13がきれいに積層されず、バリア性の発現が不十分となり、さらに、透明性、塗工精度も不十分となる。
The film thickness of the
アンダーコート層12の形成方法としては、通常のコーティング方法を用いることができる。例えば、ディッピング法、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、エアナイフコート、コンマコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法、有機蒸着法等の周知の方法を用いることができる。乾燥方法は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射、電子線照射等の熱を加える方法を1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。また、上記形成方法で別の樹脂基材にあらかじめコーティングされた膜を、粘着材転写、熱転写、UV転写等の転写法を用いて樹脂基材11に転写するのでもよい。
As a method for forming the
<第3実施形態>
以下に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係るガスバリア性積層体は、図3に示すガスバリア性積層体のように、図2のガスバリア性積層体の透明酸化物膜層13の上に、オーバーコート層14をさらに設けたものである。また、図1のガスバリア性積層体の透明酸化物膜層13の上に、オーバーコート層14を設けても同様の効果を得ることができる。
<Third Embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below.
The gas-barrier laminate according to the present embodiment has an
オーバーコート層14は、有機高分子樹脂を含む層であり、透明酸化物膜層13を保護し、擦れや屈曲によるクラックの発生を防止するために設けられる。
The
オーバーコート層14に含まれる有機高分子樹脂は、適宜選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選択される1種又は2種以上を使用することができる。オーバーコート層14に占める有機高分子樹脂の割合は、特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
The organic polymer resin contained in the
オーバーコート層14を形成する熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオール樹脂とイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化型ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。なかでも、ヒドロキシ基を含有するアクリルポリオール樹脂と、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するイソシアネート系化合物との複合物を用いて形成されることにより、オーバーコート層14と透明酸化物膜層13との密着性を高めることができる。
Examples of the thermosetting resin forming the
アクリルポリオール樹脂とは、(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物、又は(メタ)アクリル酸誘導体モノマーとその他のモノマーとを共重合させて得られる高分子化合物等のうち、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有するもので、イソシアネート系化合物のNCO基と反応するものである。(メタ)アクリル酸誘導体モノマーは、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有する。(メタ)アクリル酸誘導体モノマーの例としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等がある。 The acrylic polyol resin is a polymer compound obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer, or a polymer compound obtained by copolymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer with another monomer. It has a hydroxy group at the end and a side chain, and reacts with the NCO group of an isocyanate compound. The (meth) acrylic acid derivative monomer has a hydroxy group at the terminal and the side chain. Examples of the (meth) acrylic acid derivative monomer include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate and the like.
上記のその他のモノマーは、末端と側鎖とにヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーと共重合可能である。上記のその他のモノマーの例として、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート等の側鎖にアルキル基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー、(メタ)アクリル酸等の側鎖にカルボキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の側鎖に芳香環や環状構造を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマー等が考えられる。(メタ)アクリル酸誘導体モノマー以外では、スチレンモノマー、シクロヘキシルマレイミドモノマー、フェニルマレイミドモノマー等が考えられる。上記のその他のモノマーは、それ自身が末端と側鎖とに、ヒドロキシ基を有していても良い。 The above other monomers can be copolymerized with a (meth) acrylic acid derivative monomer having a hydroxy group at the terminal and a side chain. Examples of the above-mentioned other monomers include (meth) acrylic acid having an alkyl group in the side chain such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, and t-butyl (meth) acrylate. Derivative monomer, (meth) acrylic acid, etc. having a carboxy group in the side chain (meth) acrylic acid derivative monomer, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc. having an aromatic ring or cyclic structure in the side chain (meth) ) Acrylic acid derivative monomer and the like can be considered. Other than the (meth) acrylic acid derivative monomer, styrene monomer, cyclohexylmaleimide monomer, phenylmaleimide monomer and the like can be considered. The other monomers mentioned above may themselves have hydroxy groups at the ends and side chains.
アクリルポリオール樹脂は、特に(メタ)アクリル酸等の側鎖にカルボキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物であることが好ましい。アンダーコート層12を形成する際、カルボキシ基を有するモノマーを重合させて得られるアクリルポリオール樹脂とイソシアネート系化合物との複合物を用いて形成することにより、より高い水蒸気バリア性を有するガスバリア性積層フィルムを得ることができる。
The acrylic polyol resin is particularly preferably a polymer compound obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer having a carboxy group in the side chain such as (meth) acrylic acid. When forming the
オーバーコート層14の、ヒドロキシ基を含有するアクリルポリオール樹脂について、特に限定しないが、ヒドロキシ基価が50mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが望ましい。また、アクリルポリオール樹脂の重量平均分子量は特に限定しないが、具体的には、3000以上200000以下であると好ましい。特に、5000以上100000以下であると好ましい。更に、5000以上40000以下であると、より好ましい。
The acrylic polyol resin containing a hydroxy group in the
イソシアネート系化合物とは、その分子中に2個以上のNCO基を有するものである。モノマー系イソシアネートの例として、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香族系イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ビスイソシアネートメチルシクロヘキサン(H6XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)等の脂肪族系イソシアネート等が考えられる。また、これらのモノマー系イソシアネートの重合体若しくは誘導体も使用可能である。例えば、3量体のヌレート型、1,1,1−トリメチロールプロパン等と反応させたアダクト型、ビウレットと反応させたビウレット型等がある。 The isocyanate-based compound has two or more NCO groups in its molecule. Examples of monomeric isocyanates include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and bisisocyanate. An aliphatic isocyanate such as methylcyclohexane (H6XDI), isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI) and the like can be considered. In addition, polymers or derivatives of these monomeric isocyanates can also be used. For example, there are a trimer nurate type, an adduct type reacted with 1,1,1-trimethylolpropane and the like, a biuret type reacted with biuret and the like.
イソシアネート系化合物は、上記のイソシアネート系化合物若しくはその重合体、誘導体から任意に選択して良く、1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。 The isocyanate-based compound may be arbitrarily selected from the above-mentioned isocyanate-based compounds or polymers or derivatives thereof, and may be used alone or in combination of two or more.
オーバーコート層14は、その一例としては、上記のアクリルポリオール樹脂と上記のイソシアネート系化合物との複合物と溶媒とからなる溶液を樹脂基材11上に塗工し、反応硬化させることにより形成される。アクリルポリオール樹脂のヒドロキシ基に対するイソシアネート化合物のNCO基の当量比(NCO/OH)は、0.3以上、2.5以下であることが好ましい。ここで用いられる溶媒は、上記アクリルポリオール樹脂及びイソシアネート系化合物を溶解する溶媒であれば良い。溶媒の例として、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。なお、実際には、これらの溶媒を1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
As an example, the
オーバーコート層14を形成する熱硬化性樹脂は、上記の他に、特に、ヒドロキシ基を有する水溶性高分子と、アルコキシシラン及びその加水分解物からなる群から選ばれた少なくとも1種を含有するものが好ましい。
In addition to the above, the thermosetting resin forming the
ヒドロキシ基を有する水溶性高分子は、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、でんぷん、セルロース類が好ましい。特にポリビニルアルコール(以下PVA)を本発明のコーティング剤に用いた場合にガスバリア性が優れる。PVAはモノマー単位中に最も多くヒドロキシ基を含む高分子であるため加水分解後の有機ケイ素化合物のヒドロキシ基と非常に強固な水素結合をもつ。ここで言うPVAとは、一般にポリ酢酸ビニルをケン化して得られるもので、酢酸基が数十%残存している、いわゆる部分ケン化PVAから酢酸基が数%しか残存していない完全ケン化PVAまでを含む。PVAの分子量は重合度が300〜数千まで多種あるが、どの分子量のものを用いても効果に問題はない。しかし一般的にケン化度が高く、また重合度が高い高分子量のPVAは耐水性が高いため好ましい。 As the water-soluble polymer having a hydroxy group, polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid, starch and celluloses are preferable. In particular, when polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) is used as the coating agent of the present invention, the gas barrier property is excellent. Since PVA is a polymer containing the largest number of hydroxy groups in the monomer unit, it has a very strong hydrogen bond with the hydroxy group of the hydrolyzed organosilicon compound. The PVA referred to here is generally obtained by saponification of polyvinyl acetate, and is completely saponified in which only a few percent of acetic acid groups remain from the so-called partially saponified PVA in which several tens of percent of acetic acid groups remain. Including up to PVA. The molecular weight of PVA varies from 300 to several thousand, but there is no problem in the effect regardless of the molecular weight. However, in general, a high molecular weight PVA having a high degree of saponification and a high degree of polymerization is preferable because it has high water resistance.
また、アルコキシシランは、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシランなどを用いることができる。また、アルコキシシランの加水分解生成物としては、メタノールなどのアルコールにアルコキシシランを溶解し、その溶液に塩酸などの酸の水溶液を添加し、加水分解反応させることにより調製したものが挙げられる。加水分解反応により、珪素原子に結合したアルコキシ基がヒドロキシ基となり、ヒドロキシ基の脱水縮合によりシロキサン結合を形成し、緻密で強固なネットワーク重合被膜を形成することができる。このため、耐熱性、耐水性、耐湿性、耐屈曲性、耐伸張性などに優れたオーバーコート層14を得ることができる。
Further, as the alkoxysilane, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane and the like can be used. Examples of the hydrolysis product of alkoxysilane include those prepared by dissolving alkoxysilane in an alcohol such as methanol, adding an aqueous solution of an acid such as hydrochloric acid to the solution, and causing a hydrolysis reaction. By the hydrolysis reaction, the alkoxy group bonded to the silicon atom becomes a hydroxy group, and a siloxane bond is formed by dehydration condensation of the hydroxy group, so that a dense and strong network polymerization film can be formed. Therefore, the
また、透明酸化物膜層13との密着性を上げるために、シランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ基を有するもの、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するもの、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基を有するもの、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのNCO基を有するものなどが挙げられ、これらのシランカップリング剤を1種類あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
Further, a silane coupling agent may be added in order to improve the adhesion to the transparent
オーバーコート層14を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エポキシポリオール、などの、ヒドロキシ基を2個以上有するポリオールや、ポリ酢酸ビニルやポリ塩化ビニルなどのポリビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂などから適宜選択される。さらに、これらを任意の比率で混合してもよい。ポリオールのヒドロキシ基価は、特に限定しないが、10mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが望ましい。
Examples of the thermoplastic resin forming the
オーバーコート層14を形成する紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂としては、有機高分子樹脂として、特に限定しないが、ヒドロキシ基価が10以上100mgKOH/g以下の範囲にある樹脂を少なくとも含むことが望ましい。また、有機高分子樹脂として、特に限定しないが、酸価が10以上100mgKOH/g以下の範囲にある樹脂を少なくとも含むことが望ましい。また、有機高分子樹脂として熱可塑性樹脂を少なくとも含むことが望ましい。ヒドロキシ基価又は酸価が10mgKOH/g未満であると、官能基と透明酸化物膜層13の表面との化学的な結合力が弱くなり、透明酸化物膜層13との密着性が低くなる傾向がある。ヒドロキシ基価又は酸価が100mgKOH/gを超えると、耐湿熱試験などの耐久性試験でオーバーコート層14の分解により生じたヒドロキシ基を含む析出物がオーバーコート層14と透明酸化物膜層13との密着を阻害する傾向がある。
The ultraviolet curable resin or electron beam curable resin forming the
オーバーコート層14を形成する紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂に利用できるモノマーとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルプロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、例えば、トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレートなどが使用できる。この紫外線硬化性樹脂もしくは電子線硬化性樹脂に利用できるオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどがある。
Examples of the monomer that can be used for the ultraviolet curable resin or the electron beam curable resin that forms the
オーバーコート層14を形成する有機高分子樹脂として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選択される2種以上を併用する場合、その配合比は特に限定されるものではない。
When two or more kinds selected from a thermosetting resin, a thermoplastic resin, an ultraviolet curable resin, and an electron beam curable resin are used in combination as the organic polymer resin forming the
オーバーコート層14は、有機高分子樹脂以外に必要に応じて添加物を更に含有していてもよい。添加物としては、例えば、酸化防止剤、耐候剤、熱安定剤、滑剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤、フィラー、界面活性剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
The
オーバーコート層14の膜厚は、特に限定されるものではなく適宜設定することができる。好ましくは、0.05μm以上10.0μm以下が望ましい。0.05μmよりも薄いと透明酸化物膜層13の保護が不十分となり、10.0μmよりも厚いと内部応力の影響が大きくなり、クラックが発生する。
The film thickness of the
オーバーコート層14の形成方法としては、アンダーコート層12と同様に通常のコーティング方法を用いることができる。例えばディッピング法、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、エアナイフコート、コンマコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法、有機蒸着法等の周知の方法を用いることができる。乾燥方法は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、高周波照射、赤外線照射、UV照射、電子線照射等熱をかける方法を1種類若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。また、上記形成方法で別の樹脂基材にあらかじめコーティングされた膜を、粘着材転写、熱転写、UV転写等の転写法を用いて透明酸化物膜層13に転写するのでもよい。
As a method for forming the
以下、本発明に係るガスバリア性積層体について、本発明を実施例および比較例により、さらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples for the gas barrier laminate according to the present invention, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例1、実施例20、実施例21、実施例22、実施例23、及び比較例1、比較例2、比較例3、比較例4では、樹脂基材11の片面に透明酸化物膜層13を設けている。実施例2、実施例3、実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、実施例10、実施例11、実施例12、実施例13、実施例14、実施例15、実施例16、実施例17、実施例18、実施例19、及び比較例5では、更に樹脂基材11と透明酸化物膜層13の間にアンダーコート層12を設けている。実施例4及び実施例5では、更に透明酸化物膜層13の上にオーバーコート層14を設けている。すなわち、実施例1、実施例20、実施例21、実施例22、実施例23、及び比較例1、比較例2、比較例3、比較例4は、図1に示すガスバリア性積層体に対応する。実施例2、実施例3、実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、実施例10、実施例11、実施例12、実施例13、実施例14、実施例15、実施例16、実施例17、実施例18、実施例19、及び比較例5は、図2に示すガスバリア性積層体に対応する。実施例4及び実施例5は、図3に示すガスバリア性積層体に対応する。
In Example 1, Example 20, Example 21, Example 22, Example 23, and Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, a transparent oxide film layer was formed on one side of the
<実施例1>
[樹脂基材の配置工程]
樹脂基材11として、厚さ50μmの二軸延伸PETフィルム(東レ株式会社製、品名「ルミラーT60」)を使用した。
<Example 1>
[Placement process of resin base material]
As the
[透明酸化物膜層の積層工程]
樹脂基材11の片面上に、透明酸化物膜層13を、二つの電極が並列に位置し、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法(方式Aとする)により成膜した。成膜条件としては、成膜圧力を0.30Pa、電力密度を3.3W/cm2とし、ターゲットはSiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=90:10)を用いた。2つの電極への電力投入手段としては、MF電源を用いた。その際、周波数40kHzの矩形電圧を、二つの並列に位置した電極に加えた。ガスとしては、アルゴンガス、酸素ガスを用いた。このとき、ターゲット表面の状態が、金属モードから酸化物モードに遷移する途中の状態である遷移状態となるように、プラズマの発光強度および放電の電圧値を検知することで酸素ガスの流量を制御した。膜厚として100nmの透明酸化物膜層13を成膜することで、ガスバリア性積層体を得た。
[Laminating process of transparent oxide film layer]
The transparent
<実施例2>
[樹脂基材の配置工程]
実施例1と同様に、樹脂基材11として、厚さ50μmの二軸延伸PETフィルム(東レ株式会社製、品名「ルミラーT60」)を使用した。
<Example 2>
[Placement process of resin base material]
As in Example 1, a biaxially stretched PET film having a thickness of 50 μm (manufactured by Toray Industries, Inc., product name “Lumilar T60”) was used as the
[アンダーコート層用の溶液の調液・塗工工程]
アンダーコート層12用の溶液として、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、メチルメタクリレート(MMA)をモノマーとして共重合させて得られたアクリルポリオール(重量平均分子量10×103)を主剤とし、HDIヌレート型のイソシアネート系硬化剤を主剤のヒドロキシ基量に対して1当量配合したメチルエチルケトン5%溶液を調製した。その後、樹脂基材11上に上記調製した溶液を塗工し、乾燥後の厚みが300nmのアンダーコート層12を積層した。
[Preparation / coating process of solution for undercoat layer]
As a solution for the
[透明酸化物膜層の積層工程]
SiとMoの合金ターゲット(原子組成比Si:Mo=80:20)を用いたこと以外は、実施例1と同様のスパッタ条件として、アンダーコート層12上に膜厚100nmの透明酸化物膜層13を形成することで、ガスバリア性積層体を得た。
[Laminating process of transparent oxide film layer]
A transparent oxide film layer having a film thickness of 100 nm was formed on the
<実施例3>
SiとMoの合金ターゲット(原子組成比Si:Mo=50:50)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 3>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and Mo (atomic composition ratio Si: Mo = 50: 50) was used.
<実施例4>
[樹脂基材の配置工程]
実施例1および実施例2と同様に、樹脂基材11として、厚さ50μmの二軸延伸PETフィルム(東レ株式会社製、品名「ルミラーT60」)を使用した。
<Example 4>
[Placement process of resin base material]
Similar to Example 1 and Example 2, a biaxially stretched PET film having a thickness of 50 μm (manufactured by Toray Industries, Inc., product name “Lumilar T60”) was used as the
[アンダーコート層用の溶液の調液・塗工工程]
実施例2と同様に、樹脂基材11の上に乾燥後の厚みが300nmのアンダーコート層12を積層した。
[Preparation / coating process of solution for undercoat layer]
In the same manner as in Example 2, the
[透明酸化物膜層の積層工程]
SiとCrの合金ターゲット(原子組成比Si:Cr=70:30)を用いたこと以外は、実施例1と同様のスパッタ条件として、アンダーコート層12上に膜厚100nmの透明酸化物膜層13を形成した。
[Laminating process of transparent oxide film layer]
A transparent oxide film layer having a film thickness of 100 nm is applied on the
[オーバーコート層用の溶液の調液・塗工工程]
オーバーコート層14用の溶液としてテトラエトキシシラン(TEOS)の加水分解溶液と、ポリビニルアルコール(PVA)の水溶液とを、乾燥後の固形分比が70:30となるように混合して固形分5質量%の溶液を調整した。その後、透明酸化物膜層13の上に、スピンコートを用いて上記調製した溶液を塗工し、乾燥後の厚みが300nmのオーバーコート層14を積層することで、ガスバリア性積層体を得た。
[Preparation / coating process of solution for overcoat layer]
As a solution for the
<実施例5>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=60:40)を用いたこと以外は、実施例4と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 5>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 4 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 60: 40) was used.
<実施例6>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=10:90)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 6>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 10: 90) was used.
<実施例7>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=30:70)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 7>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 30: 70) was used.
<実施例8>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=50:50)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 8>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 50: 50) was used.
<実施例9>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=75:25)を用い、成膜圧力を0.50Paに設定したこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 9>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 75: 25) was used and the film formation pressure was set to 0.50 Pa.
<実施例10>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=95:5)を用い、成膜圧力を0.8Paに設定したこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 10>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 95: 5) was used and the film formation pressure was set to 0.8 Pa.
<実施例11>
成膜条件として、成膜圧力を0.15Paに設定したこと以外は、実施例5と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 11>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 5 except that the film forming pressure was set to 0.15 Pa as the film forming condition.
<実施例12>
SiとMoとWの合金ターゲット(原子組成比Si:Mo:W=50:25:25)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 12>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that an alloy target of Si, Mo and W (atomic composition ratio Si: Mo: W = 50: 25: 25) was used.
<実施例13>
透明酸化物膜層13の成膜方法として、電極に電圧を周期的に印加可能であり、電圧印加のオフタイムに、電圧印加とは正負の異なるパルスがかかるマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法(方式Bとする)を用い、SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=20:80)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。このとき、電極への電力投入手段としては、DC電源を用いた。その際、周波数10kHz(オンタイム:95%、オフタイム:5%、オンタイムには負の電圧がかかり、オフタイムには正の電圧がかかる)のパルス電圧を電極へ加えた。成膜条件としては、成膜圧力を0.35Pa、電力密度を3.3W/cm2とした。ガスとしては、アルゴンガス、酸素ガスを用い、酸化膜が得られるように酸素ガスの流量を調整した。
<Example 13>
As a method for forming the transparent
<実施例14>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=30:70)を用いたこと以外は、実施例13と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 14>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 13 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 30: 70) was used.
<実施例15>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=50:50)を用いたこと以外は、実施例13と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 15>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 13 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 50: 50) was used.
<実施例16>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=80:20)を用いたこと以外は、実施例13と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 16>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 13 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 80: 20) was used.
<実施例17>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=90:10)を用い、成膜圧力を0.50Paに設定したこと以外は、実施例13と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 17>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 13 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 90:10) was used and the film formation pressure was set to 0.50 Pa.
<実施例18>
透明酸化物膜層13の成膜方法として、回転する機構を有する円筒形の電極2本を並列に備え、各電極に正負交互に電圧を印加可能であり、その各々の電極が交互にカソード、アノードの役割を果たすマグネトロンスパッタリング装置を用いたスパッタリング法(方式Cとする)を用い、SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=25:75)を用いたこと以外は、実施例2と同様としてガスバリア性積層体を得た。このとき、2つの電極への電力投入手段としては、MF電源を用いた。その際、周波数40kHzの矩形電圧を、二つの並列に位置した電極に加えた。ガスとしては、アルゴンガス、酸素ガスを用いた。このとき、ターゲット表面の状態が、金属モードから酸化物モードに遷移する途中の状態である遷移状態となるように、プラズマの発光強度および放電の電圧値を検知することで酸素ガスの流量を制御した。成膜条件としては、成膜圧力を0.30Pa、電力密度を3.3W/cm2とした。
<Example 18>
As a method for forming the transparent
<実施例19>
成膜条件として、成膜圧力を0.18Paに設定し、SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=60:40)を用いたことと以外は、実施例18と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 19>
As the film forming conditions, the gas barrier property is the same as in Example 18 except that the film forming pressure is set to 0.18 Pa and an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 60: 40) is used. A laminate was obtained.
<実施例20>
SiとWとAlから形成されるターゲットを用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 20>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a target formed of Si, W, and Al was used.
<実施例21>
SiとWとHfから形成されるターゲットを用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 21>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a target formed of Si, W, and Hf was used.
<実施例22>
SiとWとTaから形成されるターゲットを用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 22>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a target formed of Si, W, and Ta was used.
<実施例23>
スパッタ条件における導入ガスとして、アルゴンガスと酸素ガスと窒素ガスとを用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Example 23>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that argon gas, oxygen gas, and nitrogen gas were used as the introduction gas under the sputtering conditions.
<比較例1>
Siから形成されるターゲット(原子組成比Si=100%)を用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Comparative example 1>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a target formed from Si (atomic composition ratio Si = 100%) was used.
<比較例2>
Wから形成されるターゲット(原子組成比W=100%)を用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Comparative example 2>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a target formed from W (atomic composition ratio W = 100%) was used.
<比較例3>
SiとWの合金ターゲット(原子組成比Si:W=5:95)を用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Comparative example 3>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an alloy target of Si and W (atomic composition ratio Si: W = 5: 95) was used.
<比較例4>
SiとMoの合金ターゲット(原子組成比Si:Mo=10:90)を用いたこと以外は、実施例1と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Comparative example 4>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that an alloy target of Si and Mo (atomic composition ratio Si: Mo = 10: 90) was used.
<比較例5>
SiとSnの合金ターゲット(原子組成比Si:Sn=50:50)を用いたこと以外は、実施例13と同様としてガスバリア性積層体を得た。
<Comparative example 5>
A gas barrier laminate was obtained in the same manner as in Example 13 except that an alloy target of Si and Sn (atomic composition ratio Si: Sn = 50: 50) was used.
<評価及び方法>
[ガスバリア性積層体の透明酸化物膜層の膜組成測定]
実施例1から実施例19、及び比較例1から比較例5で作製したガスバリア性積層体について、膜組成を、X線光電子分光法(日本電子製JPS−9010MX)を用いて測定した。その際、Arイオンで蒸着膜の深さ方向に組成分析を4回以上繰り返し、その平均を求め、Si/(Si+A)及びO/(Si+A)を算出した。また、第6族元素(A)としてタングステン(W)を含む場合はArイオンにより還元の影響を受けるため、最表面の組成を分析した。
<Evaluation and method>
[Measurement of film composition of transparent oxide film layer of gas barrier laminate]
The film composition of the gas barrier laminates produced in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 5 was measured using X-ray photoelectron spectroscopy (JPS-9010MX manufactured by JEOL Ltd.). At that time, composition analysis was repeated 4 times or more in the depth direction of the vapor-deposited film with Ar ions, and the average was calculated to calculate Si / (Si + A) and O / (Si + A). In addition, when tungsten (W) was contained as the Group 6 element (A), it was affected by reduction by Ar ions, so the composition of the outermost surface was analyzed.
[ガスバリア性積層体の透明酸化物膜層の屈折率測定]
実施例1から実施例19、及び比較例1から比較例5で作製したガスバリア性積層体について、屈折率を、ジェー・エー・ウーラム株式会社製のエリプソメーター(VUV−VASE)によって測定した。
[Measurement of refractive index of transparent oxide film layer of gas barrier laminate]
The refractive index of the gas barrier laminates produced in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 5 was measured by an ellipsometer (VUV-VASE) manufactured by JA Woolam Co., Ltd.
[ガスバリア性積層体の透明酸化物膜層の光吸収率測定]
実施例1から19及び比較例1から5で作製したガスバリア性積層体について、光吸収率を、島津製作所製の紫外可視光分光光度計(UV−2450)によって測定した。
[Measurement of light absorption rate of transparent oxide film layer of gas barrier laminate]
The light absorption rate of the gas barrier laminates produced in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 5 was measured by an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-2450) manufactured by Shimadzu Corporation.
[ガスバリア性積層体の透明酸化物膜層の表面粗さ]
実施例1から19及び比較例1から5で作製したガスバリア性積層体について、表面の算術平均粗さを、日立ハイテクサイエンス製の走査型プローブ顕微鏡(AFM5400L)によって測定した。その際、1視野あたり1μm四方の範囲を観察した像から算術平均粗さを解析した。
[Surface roughness of transparent oxide film layer of gas barrier laminate]
The arithmetic mean roughness of the surfaces of the gas barrier laminates prepared in Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 5 was measured by a scanning probe microscope (AFM5400L) manufactured by Hitachi High-Tech Science. At that time, the arithmetic mean roughness was analyzed from the image obtained by observing a range of 1 μm square per field of view.
[ガスバリア性積層体のガスバリア性の測定]
実施例1から実施例23、及び比較例1から比較例5で作製したガスバリア性積層体について、JIS−K7129に準ずる方法を用いて、米国MOCON社製の水蒸気透過率計(AQUATRAN−ModelII)により、40℃90%RH(温度40℃、相対湿度90%)環境下での水蒸気透過率(g/m2・day)を測定した。ヘリウム透過率(cc/(m2・day・atm))およびネオン透過率(cc/(m2・day・atm))については40℃、0RH%におけるJIS K 7126A法に準ずる差圧法を用いて、Technolox社製の圧力センサー式ガス測定装置(デルタパームDP−2MST)にて測定した。
[Measurement of gas barrier property of gas barrier laminate]
The gas barrier laminates produced in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 5 were subjected to a water vapor transmittance meter (AQUATRAN-ModelII) manufactured by MOCON in the United States using a method according to JIS-K7129. , 40 ° C. 90% RH (temperature 40 ° C., relative humidity 90%), the water vapor transmittance (g / m 2 · day) was measured. Helium permeability (cc / (m 2 · day · atm)) and neon transmittance (cc / (m 2 · day · atm)) 40 ℃ for using the differential pressure method pursuant to JIS K 7126A method in 0RH% , Measured with a pressure sensor type gas measuring device (Delta Palm DP-2MST) manufactured by Technolux.
[測定結果]
測定結果を下記表1〜表3に示す。表1は実施例1〜13の測定結果を示し、表2は実施例14〜19および比較例1〜5の測定結果を示し、表3は実施例1および実施例20〜23の測定結果を示す。
The measurement results are shown in Tables 1 to 3 below. Table 1 shows the measurement results of Examples 1 to 13, Table 2 shows the measurement results of Examples 14 to 19 and Comparative Examples 1 to 5, and Table 3 shows the measurement results of Examples 1 and 20 to 23. Shown.
第1実施形態に対応する実施例1と、比較例1から比較例4とを比較すると、ターゲットおよび透明酸化物膜層13に金属元素としてSiおよびWを含む、実施例1の方が、ターゲットの元素および透明酸化物膜層13に金属元素としてSiのみを含む比較例1や、Wのみを含む比較例2や、Siの含有量が5%しかない比較例3やSiおよびMoを含みSiの含有量が10%しかない比較例4より、水蒸気透過率、ヘリウム透過率およびネオン透過率ともに良好な結果が得られた。
Comparing Example 1 corresponding to the first embodiment with Comparative Examples 1 to 4, the target and the transparent
実施例13から17は、スパッタ方式が方式Bであるが、スパッタ方式が方式Aである実施例2と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。 In Examples 13 to 17, the sputtering method was method B, but similar to Example 2 in which the sputtering method was method A, good results of water vapor transmittance, helium transmittance, and neon transmittance were obtained.
実施例18および19は、スパッタ方式が方式Cであるが、スパッタ方式が方式Aである実施例2と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。 In Examples 18 and 19, the sputtering method was method C, but similar to Example 2 in which the sputtering method was method A, good results of water vapor permeability, helium transmittance, and neon transmittance were obtained.
第2実施形態に対応し、スパッタ方式が方式Bである、実施例13から17と比較例5を比較すると、ターゲットおよび透明酸化物膜層13に金属元素としてSiおよびWを含む、実施例13から17のほうが、SiおよびSnを含む比較例5より、水蒸気透過率、ヘリウム透過率およびネオン透過率ともに良好な結果が得られた。
Comparing Examples 13 to 17 and Comparative Example 5 in which the sputtering method is Method B corresponding to the second embodiment, the target and the transparent
第2実施形態に対応し、スパッタ方式が方式Aであり、ターゲットおよび透明酸化物膜層13に金属元素としてSi、Mo、Wの3種類を含む、実施例12は、SiおよびMoのみを含む実施例2及び3、SiおよびWのみを含む実施例5から11と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。
Corresponding to the second embodiment, the sputtering method is method A, and the target and the transparent
第3実施形態に対応する実施例4及び実施例5は、オーバーコート層が積層されているが、オーバーコート層の積層されていない第2実施形態に対応する実施例2と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。 Examples 4 and 5 corresponding to the third embodiment are as good as Example 2 corresponding to the second embodiment in which the overcoat layer is laminated but the overcoat layer is not laminated. Results of water vapor permeability, helium permeability and neon permeability were obtained.
実施例20から実施例22では、ターゲットの金属元素としてSiおよび第6族元素以外の金属元素を含むターゲットを用いたが、ターゲットの金属元素としてSiおよび第6族元素のみを含むターゲットを用いた実施例1と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。 In Examples 20 to 22, a target containing only Si and a metal element other than the Group 6 element was used as the target metal element, but a target containing only Si and the Group 6 element was used as the target metal element. Similar to Example 1, good water vapor permeability, helium permeability and neon permeability results were obtained.
実施例23では、スパッタ工程における反応ガスに、酸素ガスと同時に窒素ガスを用いたが、スパッタ工程における反応ガスに、酸素ガスのみを用いた実施例1と同様に、良好な水蒸気透過率とヘリウム透過率およびネオン透過率の結果が得られた。 In Example 23, nitrogen gas was used at the same time as oxygen gas as the reaction gas in the sputtering process, but as in Example 1 in which only oxygen gas was used as the reaction gas in the sputtering process, good water vapor transmission rate and helium were used. Results for transmission and neon transmission were obtained.
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is included in the present invention even if there are changes within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
本発明に係るガスバリア性積層体は、電子機器関連部材等の分野において、高いガスバリア性が必要とされる場合に特に好適に利用が期待される。 The gas barrier laminate according to the present invention is expected to be particularly preferably used in the field of electronic device-related members and the like when high gas barrier properties are required.
11…樹脂基材
12…アンダーコート層
13…透明酸化物膜層
14…オーバーコート層
11 ...
Claims (20)
The method for producing a gas barrier laminate according to any one of claims 1 to 15, wherein the film forming pressure is set in the range of 0.05 Pa or more and 5.00 Pa or less as the film forming condition of the transparent oxide film layer. A method for producing a gas-barrier laminate, which comprises forming a film.
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