JP2021169183A - Laminate, method for producing laminate, and organic element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高いガスバリア性が必要とされる材料などに使用される積層体に関する。 The present invention relates to a laminate used for a material or the like that requires high gas barrier properties.
フィルム基材の表面に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD法)、または、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD法)等を利用して、無機物(無機酸化物を含む)の蒸着層を形成してなるガスバリア性フィルムは、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電子ペーパー、太陽電池などの電子デバイス部材として用いられており、それらの部材において、水蒸気透過度で5.0×10−3g/(m2・24hr・atm)以下の高いガスバリア性が求められている。
Physical vapor deposition (PVD method) such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, or plasma chemical vapor deposition, thermochemical vapor deposition, photochemical vapor deposition on the surface of the film substrate. A gas barrier film formed by forming a vapor deposition layer of inorganic substances (including inorganic oxides) using a chemical vapor deposition method (CVD method), etc., requires blocking of various gases such as water vapor and oxygen. packaging materials and electronic paper, such as foods and pharmaceuticals and has been used as an electronic device member such as a solar cell, in their members, in
高いガスバリア性を満たす方法の1つとして、有機層と無機層を交互に多層積層させることで、穴埋め効果により欠陥の発生を防止したガスバリア性フィルム(特許文献1)や、ZnOとSiO2を主成分とするターゲットを用いてスパッタリングすることで、ZnO−SiO2系膜をフィルム基材上に形成したガスバリア性フィルム(特許文献2)が提案されている。 As one of the methods for satisfying high gas barrier properties, gas barrier films (Patent Document 1) in which defects are prevented from occurring due to the fill-in-the-blank effect by alternately laminating organic layers and inorganic layers, and ZnO and SiO 2 are mainly used. A gas barrier film (Patent Document 2) in which a ZnO—SiO 2 system film is formed on a film substrate by sputtering using a target as a component has been proposed.
しかしながら、特許文献1のように有機層と無機層を交互に多層積層させることにより、高いバリア性を発現させることは可能であるが、積層させることから工程数が多くなり高コストとなる問題点があった。また、特許文献2のようにZnOとSiO2を主成分としたガスバリア層を形成する積層体は、ZnOは耐薬品性に乏しくガスバリア層が耐薬品性に乏しくなったり、ガスバリア層の膜厚を薄くすると耐擦傷性に乏しくなり、フィルム搬送や後加工時にキズがつきやすくなったりする問題があった。
However, although it is possible to exhibit high barrier properties by alternately laminating organic layers and inorganic layers as in
本発明の課題は、かかる従来技術の背景に鑑み、シンプルな構成でも高度なガスバリア性を有し、さらに、耐薬品性や耐擦傷性に優れる積層体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laminate having a high degree of gas barrier property even with a simple structure and also having excellent chemical resistance and scratch resistance in view of the background of the prior art.
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用する。すなわち、以下である。
(1)基材の少なくとも片面に、ケイ素Si、金属元素Mおよび酸素Oを含むA層を有し、A層の最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40である積層体。
The present invention employs the following means in order to solve such a problem. That is, it is as follows.
(1) An average atomic concentration (atm%) measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface of the layer A having a layer A containing silicon Si, a metal element M and oxygen O on at least one surface of the base material. ) Laminated body having a ratio M / (M + Si) of 0 to 0.40.
本発明によれば、水蒸気に対する高度なガスバリア性と耐薬品性を有する積層体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laminate having a high gas barrier property against water vapor and chemical resistance.
[積層体]
本発明の積層体の好ましい一態様は、基材の少なくとも片面に、ケイ素Si、金属元素Mおよび酸素Oを含むA層を有し、A層の最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40である積層体、である。なお、本発明において〜は以上、以下を示し、金属元素Mはケイ素Si以外の金属元素であることとする。
[Laminate]
A preferred embodiment of the laminate of the present invention has an A layer containing silicon Si, a metal element M and oxygen O on at least one surface of the base material, and is measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface of the A layer. It is a laminate in which the average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) is 0 to 0.40. In the present invention, ~ indicates the following, and the metal element M is a metal element other than silicon Si.
A層に含まれる金属元素Mは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ等が挙げられる。ガスバリア性の観点から、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、蒸着性、光学特性の観点から、マグネシウムであることがさらに好ましい。 Examples of the metal element M contained in the layer A include magnesium, calcium, strontium, scandium, titanium, zirconium, tantalum, zinc, aluminum, gallium, indium, germanium, and tin. From the viewpoint of gas barrier property, it is preferably at least one selected from the group consisting of magnesium, calcium, and zinc, and from the viewpoint of vapor deposition property and optical properties, magnesium is more preferable.
A層が酸素を含むとは、X線光電子分光法(XPS)で評価を行った場合に、SiO2膜の換算厚みで、A層最表面から5nmアルゴンイオンエッチングにより層を除去した場所において、酸素原子の含有比率が10.0atm%以上であることを言う。透明性や緻密性などの観点より、酸素原子の含有比率は20.0atm%以上であることが好ましく、40.0atm%以上であることがより好ましい。A層最表面はA層が基材と最も近接する面と反対面のことを指す。 The fact that layer A contains oxygen is the equivalent thickness of the SiO 2 film when evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), where the layer was removed from the outermost surface of layer A by 5 nm argon ion etching. It means that the content ratio of oxygen atoms is 10.0 atm% or more. From the viewpoint of transparency and density, the oxygen atom content ratio is preferably 20.0 atm% or more, and more preferably 40.0 atm% or more. The outermost surface of the A layer refers to the surface opposite to the surface where the A layer is closest to the base material.
A層に含まれるケイ素および金属元素の形態は、酸化物、窒化物、酸化窒化物、炭化物などに限定されないが、非晶質膜を形成することやガスバリア性の観点から、酸化物、窒化物、酸化窒化物および炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物として含有されていることが好ましく、酸化物、窒化物、および酸化窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物として含有されていることがより好ましい。A層にケイ素、金属元素および酸素を含んでいれば、その他の無機化合物が含まれていても構わない。 The morphology of silicon and metal elements contained in layer A is not limited to oxides, nitrides, nitride nitrides, carbides, etc., but from the viewpoint of forming an amorphous film and gas barrier properties, oxides and nitrides , Preferably contained as at least one compound selected from the group consisting of oxides, nitrides and carbides, and contained as at least one compound selected from the group consisting of oxides, nitrides and nitrides. Is more preferable. As long as the layer A contains silicon, a metal element, and oxygen, other inorganic compounds may be contained.
なかでも、A層が、酸化マグネシウムおよび酸化ケイ素を含むことがさらに好ましい。酸化マグネシウムと酸化ケイ素を含むことで緻密な複合酸化物膜を形成することができ、ガスバリア性が良好となる。酸化マグネシウムとケイ素が含まれていれば、その他の元素を含んでいても構わない。 Above all, it is more preferable that the A layer contains magnesium oxide and silicon oxide. By containing magnesium oxide and silicon oxide, a dense composite oxide film can be formed, and the gas barrier property is improved. Other elements may be contained as long as magnesium oxide and silicon are contained.
最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40であることが好ましい。なお、A層の最表面からの厚みは、XPSにより評価を行った場合の、SiO2膜のアルゴンイオンエッチングの換算厚みを指す。最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率を求める際は、最表面から厚み10nmの深さまでは5nmずつアルゴンイオンエッチングを行う。つまり、最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率は、最表面から厚み5nmおよび10nmの値の平均値のことである。最表面から厚み10nmの平均原子濃度比率M/(M+Si)が0.40以下であることにより、Si化合物の比率を十分なものとでき耐薬品性や耐擦傷性を向上できる。同様の観点より、最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)は0〜0.20がより好ましく、さらに好ましくは0〜0.10である。原子濃度比率M/(M+Si)が0〜0.40を満足する厚みは表層から厚み10nmよりも厚くてもよい。なお平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、複数の金属元素を含む場合は、各金属元素の平均原子濃度の総和を金属元素Mの平均原子濃度とし、以下同様である。 The average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface is preferably 0 to 0.40. The thickness of the A layer from the outermost surface refers to the equivalent thickness of the argon ion etching of the SiO 2 film when evaluated by XPS. When determining the average atomic concentration (atm%) ratio measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface, argon ion etching is performed at a depth of 10 nm from the outermost surface by 5 nm. That is, the average atomic concentration (atm%) ratio measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface is an average value of values having a thickness of 5 nm and 10 nm from the outermost surface. When the average atomic concentration ratio M / (M + Si) having a thickness of 10 nm from the outermost surface is 0.40 or less, the ratio of Si compounds can be made sufficient, and chemical resistance and scratch resistance can be improved. From the same viewpoint, the average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface is more preferably 0 to 0.20, still more preferably 0 to 0.10. Is. The thickness at which the atomic concentration ratio M / (M + Si) satisfies 0 to 0.40 may be thicker than 10 nm from the surface layer. When calculating the average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si), when a plurality of metal elements are contained, the sum of the average atomic concentrations of each metal element is taken as the average atomic concentration of the metal element M, and the same applies hereinafter. ..
また、最表面におけるSi化合物の比率を十分なものとし耐薬品性や耐擦傷性を向上させる観点から、前記最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、およびスズの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40であることが好ましく、0〜0.20であることがより好ましく、0〜0.10であることがさらに好ましい。 Further, from the viewpoint of improving the chemical resistance and scratch resistance by making the ratio of the Si compound on the outermost surface sufficient, the average atomic concentration (atm%) ratio measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface. In determining M / (M + Si), the sum of the average atomic concentrations (atm%) of magnesium, calcium, strontium, scandium, titanium, zirconium, tantalum, zinc, aluminum, gallium, indium, germanium, and tin is the sum of the metal element M. When the average atomic concentration is taken, the average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface is preferably 0 to 0.40, preferably 0 to 0. It is more preferably .20 and even more preferably 0 to 0.10.
加えて、最表面におけるSi化合物の比率を十分なものとし耐薬品性や耐擦傷性を向上させる観点から、前記最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛の平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40であることが好ましく、0〜0.20であることがより好ましく、0〜0.10であることがさらに好ましい。 In addition, the average atomic concentration (atm%) measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface from the viewpoint of improving the chemical resistance and scratch resistance by making the ratio of the Si compound on the outermost surface sufficient. In determining the ratio M / (M + Si), when the sum of the average atomic concentrations (atm%) of magnesium, calcium, and zinc is taken as the average atomic concentration of the metal element M, X-ray photoelectron spectroscopy with a thickness of 10 nm from the outermost surface is used. The measured average atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) is preferably 0 to 0.40, more preferably 0 to 0.20, and further preferably 0 to 0.10. preferable.
さらに、最表面におけるSi化合物の比率を十分なものとし耐薬品性や耐擦傷性を向上させる観点から、前記最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウムの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、最表面から厚み10nmのX線光電子分光により測定される平均原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が0〜0.40であることが好ましく、0〜0.20であることがより好ましく、0〜0.10であることがさらに好ましい。 Further, from the viewpoint of improving the chemical resistance and scratch resistance by making the ratio of the Si compound on the outermost surface sufficient, the average atomic concentration (atm%) ratio measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface. In determining M / (M + Si), when the sum of the average atomic concentrations (atm%) of magnesium is taken as the average atomic concentration of the metal element M, the average atomic concentration measured by X-ray photoelectron spectroscopy having a thickness of 10 nm from the outermost surface. The (atm%) ratio M / (M + Si) is preferably 0 to 0.40, more preferably 0 to 0.20, and even more preferably 0 to 0.10.
本発明のA層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が連続的に傾斜する箇所を含むことが好ましい。連続的に傾斜するとは、A層において、XPSにより金属元素Mおよびケイ素Siの含有比率M/(M+Si)を深さ方向に10nm間隔で求めた値を、a0,a1,a2,a3・・・an(a0はAの最表面側の測定点での値、anは基材付近の値)としたとき、少なくとも連続する3点が下記の式を満たすことを言う。 It is preferable to include a portion in the layer A of the present invention in which the atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) in the thickness direction is continuously inclined. In the A layer, the continuous inclination means that the content ratio M / (M + Si) of the metal element M and silicon Si in the layer A is determined at 10 nm intervals in the depth direction, and the values are a0, a1, a2, a3 ... When an (a0 is a value at the measurement point on the outermost surface side of A and an is a value near the base material), it means that at least three consecutive points satisfy the following formula.
1.2>a(i+1)/ai>1.0
(式中iは、0以上n−1以下の整数を表す)
ここで、基材付近とは、A層最表面から基材方向にアルゴンイオンエッチングしながらXPS組成分析を行い、はじめて金属元素の含有比率が1.0atm%以下となった箇所を界面基準面としたとき、界面基準面からA層最表面側に30nmの箇所を言う。金属元素が複数存在した場合には、それらの原子濃度の合計が1.0atm%以下となった箇所を界面基準面とする。また、基材側にA層に含有する金属元素と同様の金属元素が含まれている場合には、A層中に存在しない元素の原子濃度比率が10atm%を超えた箇所を界面基準面とする。連続的に傾斜する箇所を含むことで欠陥を少なくすることができ、また薄いA層厚みであっても高いバリア性と耐薬品性を得られるため、屈曲性を向上させることができる。同様の観点から、A層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、およびスズの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときにA層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が連続的に傾斜する箇所を含むことが好ましい。また、同様の観点から、A層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛の平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときにA層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が連続的に傾斜する箇所を含むことが好ましい。加えて、同様の観点から、A層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)を求めるにあたり、マグネシウムの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときにA層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が連続的に傾斜する箇所を含むことが好ましい。
1.2> a (i + 1) / ai> 1.0
(In the formula, i represents an integer of 0 or more and n-1 or less)
Here, the vicinity of the base material is defined as the interface reference surface where the metal element content ratio becomes 1.0 atm% or less for the first time after performing XPS composition analysis while performing argon ion etching from the outermost surface of the A layer toward the base material. When this is done, the
本発明のA層は単一層であることが好ましい。単一層であることで、シンプルな構成でも欠陥が少なくバリア性が高い、そして耐薬品性が良好な積層体を得ることが可能となる。ここで層とは、厚み方向に向かって、隣接する部位と区別可能な境界面を有し、かつ有限の厚みを有する部位を指す。それらは透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により、区別することが出来る。より具体的には、前記積層体の断面をTEMにて断面観察した際、不連続な境界面の有無により区別されるものを指す。組成が変わっていても、その間に前述の境界面がない場合には、1つの層として取り扱う。また、シンプルな構成でも欠陥が少なくバリア性が高い、そして耐薬品性が良好な積層体を得る観点から、最表面から厚み10nmの箇所とA層中のそれ以外の箇所における構成元素が同一であることが好ましい。断面観察は例えば、以下のような方法を取ることができる。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)作製する。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、20万倍で観察用サンプルの断面を観察する。 The layer A of the present invention is preferably a single layer. Since it is a single layer, it is possible to obtain a laminate having few defects, high barrier properties, and good chemical resistance even with a simple structure. Here, the layer refers to a portion having a boundary surface distinguishable from the adjacent portion and having a finite thickness in the thickness direction. They can be distinguished by cross-section observation with a transmission electron microscope (TEM). More specifically, when the cross section of the laminated body is observed by TEM, it is distinguished by the presence or absence of a discontinuous boundary surface. Even if the composition is changed, if there is no above-mentioned boundary surface between them, it is treated as one layer. Further, from the viewpoint of obtaining a laminate having few defects, high barrier properties, and good chemical resistance even with a simple structure, the constituent elements are the same in the portion having a thickness of 10 nm from the outermost surface and the portion other than that in the A layer. It is preferable to have. For example, the cross-section observation can be performed by the following method. A sample for cross-section observation is described by the FIB method using a microsampling system (FB-2000A manufactured by Hitachi, Ltd.) (specifically, "Polymer Surface Processing" (written by Akira Iwamori), pp. 118-119. (Based on the method of). The cross section of the observation sample is observed with a transmission electron microscope (H-9000UHRII manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 300 kV at a magnification of 200,000.
本発明のA層中の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)について、最表面付近の原子濃度比率MAと基材付近の原子濃度比率MBがMA<MBの関係となることが好ましい。最表面付近とは、XPSにより評価を行った場合の、アルゴンイオンエッチングのSiO2換算厚みにおいて、最表面から5nmの箇所を言う。また、基材付近とは、前述のとおりである。最表面付近の原子濃度比率MAと基材付近の原子濃度比率MBがMA<MBであることにより、ガスバリア性や耐薬品性をともにより良いものとすることができる。同様の観点から、本発明のA層中の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)について、最表面付近の原子濃度比率MAと基材付近の原子濃度比率MBを求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、およびスズの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、MA<MBの関係となることが好ましい。また、同様の観点から、本発明のA層中の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)について、最表面付近の原子濃度比率MAと基材付近の原子濃度比率MBを求めるにあたり、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛の平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、MA<MBの関係となることが好ましい。加えて、本発明のA層中の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)について、最表面付近の原子濃度比率MAと基材付近の原子濃度比率MBを求めるにあたり、マグネシウムの平均原子濃度(atm%)の総和を金属元素Mの平均原子濃度としたときに、MA<MBの関係となることが好ましい。 The atomic concentration of the layer A of the present invention (atm%) Ratio M / (M + Si), the atomic concentration ratio M B near atomic concentration ratio M A and the substrate in the vicinity of the outermost surface is the relation of M A <M B Is preferable. The vicinity of the outermost surface means a portion of 5 nm from the outermost surface in the SiO 2 equivalent thickness of argon ion etching when evaluated by XPS. Further, the vicinity of the base material is as described above. By atomic concentration ratio M B near atomic concentration ratio M A and the substrate in the vicinity of the outermost surface is M A <M B, it can be made better than both the gas barrier properties and chemical resistance. From the same viewpoint, the atomic concentration of the layer A of the present invention (atm%) Ratio M / (M + Si), Upon obtaining the atomic concentration ratio M A and the atomic concentration ratio M B near the substrate in the vicinity of the outermost surface, magnesium , calcium, strontium, scandium, titanium, zirconium, tantalum, zinc, aluminum, gallium, indium, germanium, and the sum of the average atomic concentration of tin (atm%) when the average atomic concentration of the metal element M, M a <it is preferable that a relationship of M B. From the same viewpoint, the atomic concentration of the layer A of the present invention (atm%) Ratio M / (M + Si), Upon obtaining the atomic concentration ratio M A and the atomic concentration ratio M B near the substrate in the vicinity of the outermost surface , magnesium, calcium, and the sum of the average atomic concentration of zinc (atm%) when the average atomic concentration of the metal element M, it is preferable that a relationship of M a <M B. In addition, the atomic concentration of the layer A of the present invention (atm%) Ratio M / (M + Si), Upon obtaining the atomic concentration ratio M A and the atomic concentration ratio M B near the substrate in the vicinity of the outermost surface, the average of the magnesium the sum of atomic concentration (atm%) when the average atomic concentration of the metal element M, it is preferable that a relationship of M a <M B.
本発明のA層は、陽電子ビーム法(薄膜対応陽電子消滅寿命測定法)(「陽電子計測の科学」(日本アイソトープ協会)I章1節,V章2節参照)により測定される平均寿命が0.935ns以下であることが好ましい。陽電子ビーム法は、陽電子消滅寿命測定法の一つであり、陽電子が試料に入射してから消滅するまでの時間(数百ps〜数十nsオーダー)を測定し、その消滅寿命から約0.1〜10nmの空孔の大きさ、数濃度、さらには大きさの分布に関する情報を非破壊的に評価する手法である。陽電子線源として放射性同位体(22Na)の代わりに陽電子ビームを用いる点が、通常の陽電子消滅法と大きく異なり、シリコンや石英基板上に製膜された数百nm厚程度の薄膜の測定を可能とした手法である。得られた測定値から非線形最小二乗プログラムPOSITRONFITにより、平均細孔半径や細孔の数濃度を求めることが出来る。サブnmオーダーの細孔や基本骨格に対応するものは、第3成分および第4成分の平均寿命を解析することで得られる。
The A layer of the present invention has an average lifetime of 0 as measured by the positron beam method (measurement of positron annihilation lifetime for thin films) (see "Science of positron measurement" (Japan Radioisotope Association), Chapter I,
ここで、第3成分とは、陽電子ビーム法による平均寿命の測定条件として3成分に対する解析を選択することにより得られた平均寿命をいい、第4成分とは、陽電子ビーム法による平均寿命の測定条件として4成分に対する解析を選択することにより得られた平均寿命をいう。POSITRONFITにより解析をする際には、逆ラプラス変換法に基づく分布解析プログラムCONTINを用いて算出した細孔半径分布曲線で得られたピーク数から、POSITRONFITの成分数を決定する。POSITRONFITから算出した平均細孔半径とCONTINの細孔半径分布曲線のピーク位置が一致していることで、解析が妥当であることを判断する。本発明でいう平均寿命は、第3成分の平均寿命のことを指す。 Here, the third component means the average life obtained by selecting the analysis for the three components as the measurement condition of the average life by the positron beam method, and the fourth component means the measurement of the average life by the positron beam method. It refers to the average life obtained by selecting the analysis for 4 components as a condition. When the analysis is performed by POSITRONFIT, the number of components of POSITRONFIT is determined from the number of peaks obtained by the pore radius distribution curve calculated by using the distribution analysis program CONTIN based on the inverse Laplace transform method. It is judged that the analysis is valid when the average pore radius calculated from POSITRONFIT and the peak position of the pore radius distribution curve of CONTIN match. The average life of the third component as used in the present invention refers to the average life of the third component.
平均寿命が0.935ns以下であることにより、A層が緻密であり、高いガスバリア性を発現することができる。ガスバリア性の観点から、陽電子ビーム法により測定される平均寿命は0.912ns以下であることが好ましく、0.863ns以下がより好ましい。また、平均寿命の下限は特に限定されないが、0.542ns以上であることが好ましい。平均寿命が0.542ns以上であることにより屈曲性を十分なものとすることができる。 When the average life is 0.935 ns or less, the layer A is dense and high gas barrier properties can be exhibited. From the viewpoint of gas barrier property, the average lifetime measured by the positron beam method is preferably 0.912 ns or less, more preferably 0.863 ns or less. The lower limit of the average life is not particularly limited, but is preferably 0.542 ns or more. When the average life is 0.542 ns or more, the flexibility can be made sufficient.
本発明で規定する、A層の陽電子ビーム法により測定される平均寿命が0.935ns以下とするためには、例えば算術平均粗さRaが3.0nm以下の基材上に、複合酸化物膜を適した組成比率で緻密に形成することにより達成される。ここでいう緻密に形成するとは、それぞれの酸化物が原子レベルで混ざり合い緻密なネットワークを形成している状態をいう。 In order for the average lifetime measured by the positron beam method of layer A specified in the present invention to be 0.935 ns or less, for example, a composite oxide film is placed on a substrate having an arithmetic mean roughness Ra of 3.0 nm or less. Is achieved by densely forming with a suitable composition ratio. The term "densely formed" as used herein means a state in which each oxide is mixed at the atomic level to form a dense network.
本発明のA層の厚み方向における平均組成について、マグネシウム(Mg)原子濃度が5〜50(atm%)、ケイ素(Si)原子濃度が2〜30(atm%)、酸素(O)原子濃度が45〜70(atm%)の積層体であることが好ましい。A層の厚み方向における平均組成は、XPSにてA層最表面からSiO2換算厚みで5nmずつ基材方向にアルゴンイオンエッチングしながら組成分析を行った時に、最表面から基材付近の組成比率を平均したもののことを言う。 Regarding the average composition of the A layer of the present invention in the thickness direction, the magnesium (Mg) atomic concentration is 5 to 50 (atm%), the silicon (Si) atomic concentration is 2 to 30 (atm%), and the oxygen (O) atomic concentration is It is preferably a laminate of 45 to 70 (atm%). The average composition of the A layer in the thickness direction is the composition ratio from the outermost surface to the vicinity of the base material when the composition is analyzed by argon ion etching from the outermost surface of the A layer to the base material by 5 nm in terms of SiO 2 equivalent thickness. Is the average of.
A層の厚み方向における平均組成について、結晶層になりクラックが入りやすくなることを抑制する観点からマグネシウム原子濃度が50atm%以下、および/またはケイ素原子濃度が2atm%以上であることが好ましい。 Regarding the average composition of the A layer in the thickness direction, it is preferable that the magnesium atom concentration is 50 atm% or less and / or the silicon atom concentration is 2 atm% or more from the viewpoint of suppressing the formation of a crystal layer and the tendency for cracks to occur.
A層の厚み方向における平均組成について、A層中のシリケート結合の割合を十分なものとし、緻密性を向上させてガスバリア性を発現する観点からマグネシウム原子濃度が5atm%以上、および/またはケイ素原子濃度が30atm%以下であることが好ましい。シリケート結合とは、ケイ素(Si)と金属(M)の酸素(O)を介した結合であり、Si−O−Mと記載することができる。 Regarding the average composition in the thickness direction of the A layer, the magnesium atom concentration is 5 atm% or more, and / or the silicon atom from the viewpoint of making the ratio of silicate bonds in the A layer sufficient, improving the denseness and exhibiting the gas barrier property. The concentration is preferably 30 atm% or less. The silicate bond is a bond between silicon (Si) and a metal (M) via oxygen (O), and can be described as Si—OM.
A層の厚み方向における平均組成について、マグネシウムやケイ素が酸化不足となり光線透過率が低下することを抑制する観点から、酸素原子濃度が45atm%以上であることが好ましい。また、酸素が過剰に取り込まれ空隙や欠陥が増加することを抑制し、ガスバリア性を発現する観点から、酸素原子濃度が70atm%以下であることが好ましい。 Regarding the average composition of the layer A in the thickness direction, the oxygen atom concentration is preferably 45 atm% or more from the viewpoint of suppressing the decrease in light transmittance due to insufficient oxidation of magnesium and silicon. Further, it is preferable that the oxygen atom concentration is 70 atm% or less from the viewpoint of suppressing excessive intake of oxygen and increasing voids and defects and exhibiting gas barrier properties.
上記観点から、本発明のA層の厚み方向における平均組成について、マグネシウム原子濃度が8〜35(atm%)、ケイ素原子濃度が6〜25(atm%)、酸素原子濃度が50〜65(atm%)であることがより好ましく、マグネシウム原子濃度が15〜30(atm%)、ケイ素原子濃度が8〜20(atm%)、酸素原子濃度が50〜65(atm%)であることがさらに好ましい。 From the above viewpoint, regarding the average composition of the A layer of the present invention in the thickness direction, the magnesium atom concentration is 8 to 35 (atm%), the silicon atom concentration is 6 to 25 (atm%), and the oxygen atom concentration is 50 to 65 (atm%). %), More preferably, the magnesium atom concentration is 15 to 30 (atm%), the silicon atom concentration is 8 to 20 (atm%), and the oxygen atom concentration is 50 to 65 (atm%). ..
本発明のA層の厚み方向における平均組成について、マグネシウム(Mg)原子とケイ素(Si)原子の原子濃度(atm%)比率Mg/(Mg+Si)が、0.30〜0.75の積層体であることが好ましい。 Regarding the average composition of the A layer of the present invention in the thickness direction, a laminated body in which the atomic concentration (atm%) ratio Mg / (Mg + Si) of magnesium (Mg) atom and silicon (Si) atom is 0.30 to 0.75. It is preferable to have.
A層の厚み方向における平均組成について、原子濃度(atm%)比率が、Mg/(Mg+Si)≧0.30であることにより、A層中のシリケート結合の割合を十分なものとし、緻密性を向上させてガスバリア性を発現することができる。原子濃度(atm%)比率がMg/(Mg+Si)≦0.70であることにより、A層中に結晶部が存在することを抑制し、クラックが入りやすくなることを抑えることができる。同様の観点より、原子濃度(atm%)比率Mg/(Mg+Si)は0.35〜0.70がより好ましく、0.40〜0.65がさらに好ましい。 Regarding the average composition in the thickness direction of the A layer, the atomic concentration (atm%) ratio is Mg / (Mg + Si) ≥ 0.30, so that the ratio of silicate bonds in the A layer is sufficient and the density is improved. It can be improved to develop gas barrier properties. When the atomic concentration (atm%) ratio is Mg / (Mg + Si) ≦ 0.70, it is possible to suppress the presence of a crystal portion in the A layer and prevent cracks from easily forming. From the same viewpoint, the atomic concentration (atm%) ratio Mg / (Mg + Si) is more preferably 0.35 to 0.70, and even more preferably 0.40 to 0.65.
[A層の製造方法]
A層の形成方法については、特に限定はなく、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、原子層堆積法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。製造コスト、環境負荷、ガスバリア性等の観点から、真空蒸着法を用いることが好ましい。化合物蒸着を行う観点より真空蒸着法の中でも電子線(EB)蒸着、イオンビームアシスト蒸着(IBAD)を用いることがさらに好ましい。
[Manufacturing method of layer A]
The method for forming the A layer is not particularly limited, and is a vacuum deposition method, a sputtering method, a reactive sputtering method, a molecular beam epitaxy method, a cluster ion beam method, an ion plating method, an atomic layer deposition method, a plasma polymerization method, and a large method. A pressure plasma polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method and the like can be used. From the viewpoint of manufacturing cost, environmental load, gas barrier property, etc., it is preferable to use the vacuum deposition method. From the viewpoint of compound vapor deposition, it is more preferable to use electron beam (EB) vapor deposition and ion beam assisted vapor deposition (IBAD) among the vacuum vapor deposition methods.
A層中の厚み方向の原子濃度(atm%)比率M/(M+Si)が連続的に傾斜する構成を形成する方法として、本発明における積層体の製造方法として、真空蒸着法により蒸発材料の配置を基材の搬送方向に複数材料を配置する方法やスパッタリング法により基材の搬送方向に組成比率の異なる複数のスパッタ電極を配置する方法を好ましく挙げることができる。本方法を取ることで、効率よくかつ緻密なA層を形成することができる。 As a method for forming a structure in which the atomic concentration (atm%) ratio M / (M + Si) in the thickness direction in the layer A is continuously inclined, as a method for producing a laminate in the present invention, an evaporative material is arranged by a vacuum vapor deposition method. A method of arranging a plurality of materials in the transport direction of the base material and a method of arranging a plurality of sputter electrodes having different composition ratios in the transport direction of the base material by a sputtering method can be preferably mentioned. By adopting this method, it is possible to efficiently and densely form the A layer.
真空蒸着法を用いた場合の巻き取り式蒸着装置(図3)によるA層の形成方法の一例を示す。電子線(EB)蒸着法により、基材1の表面にA層として、材料BとCの化合物薄膜を設ける。まず、蒸着材料として、2〜5mm程度の大きさの顆粒状の材料Bと材料Cを図4のように配置する。蒸着材料は顆粒に限らず、角形やタブレット型などの成形体などの形状のものを用いてもよい。また、蒸着源材料の配置として、A層が所望の膜構造となるように、材料Bと材料Cの配置比率や2材料を予め混合した材料を用いたりしても構わない。また、蒸着材料が吸湿していると材料中の水分がA層中に取り込まれ、所望の膜組成や物性が得られなくなる可能性があることから、材料を使用前に加熱による脱水処理を行うことが好ましい。巻き取り室5の中で、巻き出しロール6に前記基材1のA層を設ける側の面がハースライナー11に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール7,8,9を介して、メインドラム10に通す。次に、真空ポンプにより、蒸着装置4内を減圧し、5.0×10−3Pa以下を得る。到達真空度は5.0×10−3Pa以下が好ましい。到達真空度は5.0×10−3Paより大きいと残留ガスがA層中に取り込まれ、所望の膜組成や物性が得られなくなる可能性がある。メインドラム10の温度は一例として、−10℃に設定する。基材の熱負けを防ぐ観点から、20℃以下が好ましく、より好ましくは0℃以下である。次に、加熱源として一台の電子銃(以下、EB銃)13を用い、EB銃は加速電圧10kVとし、形成するA層の厚みが200nm程度となるように、加速電流とフィルム搬送速度を調整し、前記基材1の表面上にA層を形成する。その後、ガイドロール15,16,17を介して巻き取りロール18に巻き取る。
An example of the method of forming the A layer by the take-up type vapor deposition apparatus (FIG. 3) when the vacuum vapor deposition method is used is shown. A compound thin film of materials B and C is provided as a layer A on the surface of the
[A層の厚み]
本発明におけるA層の厚みは、XPSよる評価で求めることが出来る。具体的には、A層最表面からSiO2換算厚みで5nmずつ基材方向にアルゴンイオンエッチングしていき、はじめて金属元素の含有比率が1.0atm%以下となった箇所を界面基準面としたとき、界面基準面からA層最表面の厚みをA層の厚みとする。金属元素が複数存在した場合には、それらの原子濃度の合計が1.0atm%以下となった箇所を界面基準面とする。また、基材側にA層に含有する金属元素と同様の金属元素が含まれている場合には、A層中に存在しない元素の原子濃度比率が10atm%を超えた箇所を界面基準面とする。
[Thickness of layer A]
The thickness of the A layer in the present invention can be determined by evaluation by XPS. Specifically, argon ion etching was performed from the outermost surface of the A layer in the direction of the base material by 5 nm in terms of SiO 2 equivalent thickness, and the portion where the metal element content ratio became 1.0 atm% or less for the first time was defined as the interface reference surface. When, the thickness of the outermost surface of the A layer from the interface reference plane is defined as the thickness of the A layer. When a plurality of metal elements are present, the interface reference plane is a portion where the total atomic concentration thereof is 1.0 atm% or less. When the base material contains a metal element similar to the metal element contained in the A layer, the interface reference plane is a portion where the atomic concentration ratio of the element not present in the A layer exceeds 10 atm%. do.
A層の厚みは20nm以上が好ましく、500nm以下が好ましい。厚みが20nm以上であることにより層として形成されない領域が発生してガスバリア性が確保できなくなることを抑制できる。また、A層の厚みが500nm以下であることによりクラックが入りやすくなったりすることを抑制でき、耐屈曲性や延伸性も向上することができる。上記観点から、A層の厚みは30nm以上300nm以下であることがより好ましい。 The thickness of the A layer is preferably 20 nm or more, preferably 500 nm or less. When the thickness is 20 nm or more, it is possible to prevent a region that is not formed as a layer from being generated and the gas barrier property cannot be ensured. Further, when the thickness of the layer A is 500 nm or less, it is possible to prevent cracks from easily forming, and it is possible to improve bending resistance and stretchability. From the above viewpoint, the thickness of the A layer is more preferably 30 nm or more and 300 nm or less.
[基材]
本発明に用いられる基材は、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、無延伸、一軸延伸あるいは二軸延伸フィルム等を使用してもよい。
[Base material]
The base material used in the present invention preferably has a film form from the viewpoint of ensuring flexibility. The film may be a single-layer film or a film having two or more layers, for example, a film formed by a co-extrusion method. As the type of film, non-stretched, uniaxially stretched, biaxially stretched film or the like 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、ポリプロピレン等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等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール等の各種ポリマー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、機械特性に優れた環状ポリオレフィンまたはポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。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 material is mainly composed of an organic polymer. Examples of the organic polymer 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 and polycarbonates. Examples thereof include various polymers such as polystyrene, polyvinyl alcohol, saponified product of ethylene vinyl acetate copolymer, polyacrylonitrile, and polyacetal. Among these, it is preferable to use cyclic polyolefin or polyethylene terephthalate having excellent transparency, versatility, and mechanical properties. Further, the organic polymer may be either a homopolymer or a copolymer, only one type may be used as the organic polymer, or a plurality of types may be blended and used.
基材のA層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カーコート層の形成処理、等の前処理が施されていてもよい。また、A層を形成する側の反対側には、基材の巻き取り時の滑り性の向上や基材の耐擦傷性を目的として、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。 The surface of the base material on the side forming the A layer is composed of corona treatment, plasma treatment, ultraviolet treatment, ion bombard treatment, solvent treatment, organic or inorganic substances, or a mixture thereof in order to improve adhesion and smoothness. Pretreatment such as formation treatment of an anchor coat layer may be performed. Further, on the opposite side of the side forming the A layer, a coating layer of an organic substance, an inorganic substance, or a mixture thereof is laminated for the purpose of improving the slipperiness when winding the base material and the scratch resistance of the base material. You may.
本発明に使用する基材の厚みは特に限定されないが、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以上、150μm以下がより好ましい。 The thickness of the base material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility, and preferably 5 μm or more from the viewpoint of ensuring strength against tension and impact. Further, the thickness of the base material is more preferably 10 μm or more and 150 μm or less from the viewpoint of ease of processing and handling of the film.
[アンカーコート層]
本発明の積層体は、アンカーコート層を有していても良い。前記アンカーコート層は、一方の面が前記基材と接し、他方の面が前記A層と接していることが好ましい。さらにアンカーコート層は、芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を架橋して得られる構造を含んでいることがより好ましい。基材上に突起や傷などの欠点が存在する場合、前記欠点を起点に基材上に積層するA層にもピンホールやクラックが発生してガスバリア性や耐屈曲性が損なわれる場合があるため、アンカーコート層を設けることが好ましい。また、基材とA層との熱寸法安定性差が大きい場合もガスバリア性や屈曲性が低下する場合があるため、アンカーコート層を設けることが好ましい。また、本発明に用いられるアンカーコート層は、熱寸法安定性、耐屈曲性の観点から芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を架橋して得られる構造を含有することが好ましく、さらに、エチレン性不飽和化合物、光重合開始剤、有機ケイ素化合物および/または無機ケイ素化合物を含有することがより好ましい。
[Anchor coat layer]
The laminate of the present invention may have an anchor coat layer. It is preferable that one surface of the anchor coat layer is in contact with the base material and the other surface is in contact with the A layer. Further, it is more preferable that the anchor coat layer contains a structure obtained by cross-linking a polyurethane compound having an aromatic ring structure. If there are defects such as protrusions and scratches on the base material, pinholes and cracks may also occur in the A layer laminated on the base material starting from the above defects, and the gas barrier property and bending resistance may be impaired. Therefore, it is preferable to provide an anchor coat layer. Further, even when the difference in thermal dimensional stability between the base material and the layer A is large, the gas barrier property and the flexibility may decrease. Therefore, it is preferable to provide the anchor coat layer. Further, the anchor coat layer used in the present invention preferably contains a structure obtained by cross-linking a polyurethane compound having an aromatic ring structure from the viewpoint of thermal dimensional stability and bending resistance, and further, it is not ethylenically. More preferably, it contains a saturated compound, a photopolymerization initiator, an organosilicon compound and / or an inorganic silicon compound.
本発明の積層体のA層に用いられる芳香族環構造を有するポリウレタン化合物は、主鎖あるいは側鎖に芳香族環およびウレタン結合を有するものであり、例えば、分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレート、ジオール化合物、ジイソシアネート化合物とを重合させて得ることができる。 The polyurethane compound having an aromatic ring structure used in the A layer of the laminate of the present invention has an aromatic ring and a urethane bond in the main chain or side chain, and for example, a hydroxyl group and an aromatic ring are contained in the molecule. It can be obtained by polymerizing an epoxy (meth) acrylate, a diol compound, or a diisocyanate compound having the above.
分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、水添ビスフェノールF型、レゾルシン、ヒドロキノン等の芳香族グリコールのジエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸誘導体とを反応させて得ることができる。 Examples of the epoxy (meth) acrylate having a hydroxyl group and an aromatic ring in the molecule include bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol F type, hydrogenated bisphenol F type, resorcin, hydroquinone and other aromatic glycol diepoxy compounds. It can be obtained by reacting with a (meth) acrylic acid derivative.
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、4,4’−チオジフェノール、ビスフェノールA、4,4’−メチレンジフェノール、4,4’−(2−ノルボルニリデン)ジフェノール、4,4’−ジヒドロキシビフェノール、o−,m−,およびp−ジヒドロキシベンゼン、4,4’−イソプロピリデンフェノール、4,4’−イソプロピリデンビンジオール、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、ビスフェノールAなどを用いることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the diol compound include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-. Hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane-1,3-diol, neopentyl Glycol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4 4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, 4,4'-thiodiphenol, bisphenol A, 4,4'-methylenediphenol, 4,4'-(2-norbornenilidene) diphenol, 4,4' -Dihydroxybiphenol, o-, m-, and p-dihydroxybenzene, 4,4'-isopropyridenephenol, 4,4'-isopropyridenebin diol, cyclopentane-1,2-diol, cyclohexane-1,2- Glycol, cyclohexane-1,4-diol, bisphenol A and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more.
ジイソシアネート化合物としては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネート化合物、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート等の脂環族系イソシアネート化合物、キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族系イソシアネート化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the diisocyanate compound include 1,3-phenylenediocyanate, 1,4-phenylenediocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4-diphenylmethane diisocyanate. Aromatic diisocyanates such as, ethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, aliphatic diisocyanate compounds such as lysine triisocyanate, etc. Examples thereof include alicyclic isocyanate compounds such as isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate and methylcyclohexylene diisocyanate, and aromatic aliphatic isocyanate compounds such as xylene diisocyanate and tetramethylxylylene diisocyanate. These can be used alone or in combination of two or more.
前記分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレート、ジオール化合物、ジイソシアネート化合物の成分比率は所望の重量平均分子量になる範囲であれば特に限定されない。本発明における芳香族環構造を有するポリウレタン化合物の重量平均分子量(Mw)は、5,000〜100,000であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)が5,000〜100,000であれば、得られる硬化皮膜の熱寸法安定性、耐屈曲性が優れるため好ましい。なお、本発明における重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用いて測定され標準ポリスチレンで換算された値である。 The component ratios of the epoxy (meth) acrylate, the diol compound, and the diisocyanate compound having a hydroxyl group and an aromatic ring in the molecule are not particularly limited as long as they have a desired weight average molecular weight. The weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane compound having an aromatic ring structure in the present invention is preferably 5,000 to 100,000. When the weight average molecular weight (Mw) is 5,000 to 100,000, it is preferable because the obtained cured film has excellent thermal dimensional stability and bending resistance. The weight average molecular weight (Mw) in the present invention is a value measured by a gel permeation chromatography method and converted into standard polystyrene.
エチレン性不飽和化合物としては、例えば、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等のジ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールS型エポキシジ(メタ)アクリレート等のエポキシアクリレート等を挙げられる。これらの中でも、熱寸法安定性、表面保護性能に優れた多官能(メタ)アクリレートが好ましい。また、これらは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。 Examples of the ethylenically unsaturated compound include di (meth) acrylates such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, and penta. Polyfunctional (meth) acrylates such as erythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, bisphenol A type epoxy di (meth) acrylate. , Epoxy acrylates such as bisphenol F type epoxy di (meth) acrylate and bisphenol S type epoxy di (meth) acrylate. Among these, polyfunctional (meth) acrylates having excellent thermal dimensional stability and surface protection performance are preferable. In addition, these may be used in a single composition, or two or more components may be mixed and used.
エチレン性不飽和化合物の含有量は特に限定されないが、熱寸法安定性、表面保護性能の観点から、芳香族環構造を有するポリウレタン化合物との合計量100質量%中、5〜90質量%の範囲であることが好ましく、10〜80質量%の範囲であることがより好ましい。 The content of the ethylenically unsaturated compound is not particularly limited, but is in the range of 5 to 90% by mass based on 100% by mass of the total amount of the polyurethane compound having an aromatic ring structure from the viewpoint of thermal dimensional stability and surface protection performance. It is preferably in the range of 10 to 80% by mass, and more preferably in the range of 10 to 80% by mass.
光重合開始剤としては、本発明の積層体のガスバリア性および耐屈曲性を保持することができれば素材は特に限定されない。本発明に好適に用いることができる光重合開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン等のアルキルフェノン系光重合開始剤、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等のチタノセン系光重合開始剤、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]等オキシムエステル構造を持つ光重合開始剤等が挙げられる。 The material of the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it can maintain the gas barrier property and bending resistance of the laminate of the present invention. Examples of the photopolymerization initiator that can be suitably used in the present invention include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexylphenylketone, and 2-hydroxy-2-methyl. -1-Phenyl-Propane-1-one, 1- [4- (2-Hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one, 2-Hirodoxy-1- {4 -[4- (2-Hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methyl-propan-1-one, phenylglycolic acid methyl ester, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) ) -2-Molholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl ] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone and other alkylphenone-based photopolymerization initiators, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphenyl oxide, bis (2,4,6- Acylphosphine oxide-based photopolymerization initiator such as trimethylbenzoyl) -phenylphosphinoxide, bis (η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrole-1) -Il) -Phenyl) Photopolymerization with a titanosen-based photopolymerization initiator such as titanium, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)] and other oxime ester structures An initiator and the like can be mentioned.
これらの中でも、硬化性、表面保護性能の観点から、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドから選ばれる光重合開始剤が好ましい。また、これらは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。 Among these, from the viewpoint of curability and surface protection performance, 1-hydroxy-cyclohexylphenyl ketone, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropane-1-one, 2,4,6- A photopolymerization initiator selected from trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide is preferable. In addition, these may be used in a single composition, or two or more components may be mixed and used.
光重合開始剤の含有量は特に限定されないが、硬化性、表面保護性能の観点から、重合性成分の合計量中、0.01〜10質量%の範囲であることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲であることがより好ましい。 The content of the photopolymerization initiator is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total amount of the polymerizable components from the viewpoint of curability and surface protection performance. More preferably, it is in the range of 5% by mass.
有機ケイ素化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the organic silicon compound include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltri. Methoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Silane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyl Examples thereof include trimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and 3-isopropylpropyltriethoxysilane.
これらの中でも、硬化性、活性エネルギー線照射による重合活性の観点から、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1つの有機ケイ素化合物が好ましい。また、これらは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。 Among these, selected from the group consisting of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane from the viewpoint of curability and polymerization activity by irradiation with active energy rays. At least one organosilicon compound is preferred. In addition, these may be used in a single composition, or two or more components may be mixed and used.
有機ケイ素化合物の含有量は特に限定されないが、硬化性、表面保護性能の観点から、重合性成分の合計量中、0.01〜10質量%の範囲であることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲であることがより好ましい。 The content of the organosilicon compound is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total amount of the polymerizable components from the viewpoint of curability and surface protection performance. More preferably, it is in the range of% by mass.
無機ケイ素化合物としては、表面保護性能、透明性の観点からシリカ粒子が好ましく、さらにシリカ粒子の一次粒子径が1〜300nmの範囲であることが好ましく、5〜80nmの範囲であることがより好ましい。なお、ここでいう一次粒子径とは、ガス吸着法により求めた比表面積sを下記の式(1)に適用することで求められる粒子直径dを指す。
d=6/ρs ・・・ (1)
ρ:密度。
As the inorganic silicon compound, silica particles are preferable from the viewpoint of surface protection performance and transparency, and the primary particle diameter of the silica particles is preferably in the range of 1 to 300 nm, more preferably in the range of 5 to 80 nm. .. The primary particle diameter referred to here refers to the particle diameter d obtained by applying the specific surface area s obtained by the gas adsorption method to the following formula (1).
d = 6 / ρs ・ ・ ・ (1)
ρ: Density.
アンカーコート層の厚みは、200nm以上、4,000nm以下が好ましく、300nm以上、2,000nm以下がより好ましく、500nm以上、1,000nm以下がさらに好ましい。アンカーコート層の厚みが200nmより薄くなると、基材上に存在する突起や傷などの欠点の悪影響を抑制できない場合がある。アンカーコート層の厚みが4,000nmより厚くなると、アンカーコート層の平滑性が低下して前記アンカーコート層上に積層するA層表面の凹凸形状も大きくなり、積層される蒸着膜が緻密になりにくく、ガスバリア性の向上効果が得られにくくなる場合がある。ここでアンカーコート層の厚みは、透過型電子顕微鏡(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 anchor coat layer is preferably 200 nm or more and 4,000 nm or less, more preferably 300 nm or more and 2,000 nm or less, and further preferably 500 nm or more and 1,000 nm or less. If the thickness of the anchor coat layer is thinner than 200 nm, it may not be possible to suppress the adverse effects of defects such as protrusions and scratches existing on the base material. When the thickness of the anchor coat layer is thicker than 4,000 nm, the smoothness of the anchor coat layer is lowered, the uneven shape of the surface of the A layer laminated on the anchor coat layer is also increased, and the vapor deposition film to be laminated becomes dense. It is difficult, and it may be difficult to obtain the effect of improving the gas barrier property. Here, the thickness of the anchor coat layer can be measured from a cross-sectional observation image by a transmission electron microscope (TEM).
アンカーコート層の算術平均粗さRaは、10nm以下であることが好ましい。Raを10nm以下にすると、アンカーコート層上に均質なA層を形成しやすくなり、ガスバリア性の繰り返し再現性が向上するため好ましい。アンカーコート層の表面のRaが10nmより大きくなると、アンカーコート層上のA層表面の凹凸形状も大きくなり、蒸着膜が緻密になりにくく、ガスバリア性の向上効果が得られにくくなる場合があり、また、凹凸が多い部分で応力集中によるクラックが発生し易いため、ガスバリア性の繰り返し再現性が低下する原因となる場合がある。従って、本発明においては、アンカーコート層のRaを10nm以下にすることが好ましく、より好ましくは5nm以下である。本発明におけるアンカーコート層のRaは、原子間力顕微鏡(AFM)などを用いて測定することができる。 The arithmetic average roughness Ra of the anchor coat layer is preferably 10 nm or less. When Ra is set to 10 nm or less, a homogeneous layer A is easily formed on the anchor coat layer, and the reproducibility of gas barrier properties is improved, which is preferable. When Ra on the surface of the anchor coat layer is larger than 10 nm, the uneven shape of the surface of the A layer on the anchor coat layer also becomes large, the vapor-deposited film is difficult to become dense, and the effect of improving the gas barrier property may be difficult to obtain. In addition, cracks are likely to occur due to stress concentration in a portion having many irregularities, which may cause a decrease in reproducibility of gas barrier properties. Therefore, in the present invention, the Ra of the anchor coat layer is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less. Ra of the anchor coat layer in the present invention can be measured using an atomic force microscope (AFM) or the like.
本発明の積層体にアンカーコート層を適用する場合、アンカーコート層を形成する樹脂を含む塗液の塗布手段としては、まず基材上に芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗料を乾燥後の厚みが所望の厚みになるよう固形分濃度を調整し、例えばリバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、スピンコート法などにより塗布することが好ましい。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芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗料を希釈することが好ましい。 When the anchor coat layer is applied to the laminate of the present invention, as a means for applying the coating liquid containing the resin forming the anchor coat layer, first, a paint containing a polyurethane compound having an aromatic ring structure is dried on the base material. It is preferable to adjust the solid content concentration so that the thickness of the coating material becomes a desired thickness, and apply by, for example, a reverse coating method, a gravure coating method, a rod coating method, a bar coating method, a die coating method, a spray coating method, a spin coating method, or the like. .. Further, in the present invention, it is preferable to dilute the coating material containing the polyurethane compound having an aromatic ring structure with an organic solvent from the viewpoint of coating suitability.
具体的には、キシレン、トルエン、メチルシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素系溶剤、ジブチルエーテル、エチルブチルエーテル、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、固形分濃度が10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。また、アンカーコート層を形成する塗料には、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。 Specifically, the solid content concentration is diluted to 10% by mass or less using a hydrocarbon solvent such as xylene, toluene, methylcyclohexane, pentane, or hexane, or an ether solvent such as dibutyl ether, ethylbutyl ether, or tetrahydrofuran. It is preferable to use it. These solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition, various additives can be added to the paint forming the anchor coat layer, if necessary. For example, catalysts, antioxidants, light stabilizers, stabilizers such as ultraviolet absorbers, surfactants, leveling agents, antistatic agents and the like can be used.
次いで、塗布後の塗膜を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い。また、加熱処理時間は数秒〜1時間行うことが好ましい。さらに、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。また、乾燥処理中は湿度を相対湿度で20〜90%RHの範囲で調整しながら加熱処理してもよい。前記加熱処理は、大気中もしくは不活性ガスを封入しながら行ってもよい。 Then, it is preferable to dry the coating film after coating to remove the diluting solvent. Here, the heat source used for drying is not particularly limited, and any heat source such as a steam heater, an electric heater, or an infrared heater can be used. In order to improve the gas barrier property, the heating temperature is preferably 50 to 150 ° C. The heat treatment time is preferably several seconds to one hour. Further, the temperature may be constant during the heat treatment, or the temperature may be gradually changed. Further, during the drying treatment, the heat treatment may be performed while adjusting the humidity in the range of 20 to 90% RH in relative humidity. The heat treatment may be carried out in the air or while enclosing an inert gas.
次に、乾燥後の芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗膜に活性エネルギー線照射処理を施して前記塗膜を架橋させて、アンカーコート層を形成することが好ましい。 Next, it is preferable that the coating film containing the polyurethane compound having an aromatic ring structure after drying is subjected to an active energy ray irradiation treatment to crosslink the coating film to form an anchor coat layer.
かかる場合に適用する活性エネルギー線としては、アンカーコート層を硬化させることができれば特に制限はないが、汎用性、効率の観点から紫外線処理を用いることが好ましい。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、キセノンランプ等、既知のものを用いることができる。また、活性エネルギー線は、硬化効率の観点から窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で用いることが好ましい。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、アンカーコート層の架橋度制御の観点から酸素ガス分圧は1.0%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましい。相対湿度は任意でよい。 The active energy ray to be applied in such a case is not particularly limited as long as the anchor coat layer can be cured, but it is preferable to use ultraviolet treatment from the viewpoint of versatility and efficiency. As the ultraviolet source, known sources such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a microwave-type electrodeless lamp, a low-pressure mercury lamp, and a xenon lamp can be used. Further, the active energy ray is preferably used in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon from the viewpoint of curing efficiency. The ultraviolet treatment may be performed under atmospheric pressure or reduced pressure, but from the viewpoint of versatility and production efficiency, it is preferable to perform ultraviolet treatment under atmospheric pressure in the present invention. The oxygen concentration at the time of performing the ultraviolet treatment is preferably 1.0% or less, more preferably 0.5% or less, from the viewpoint of controlling the degree of cross-linking of the anchor coat layer. 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、キセノンランプ等、既知のものを用いることができる。 As the ultraviolet source, known sources such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a microwave-type electrodeless lamp, a low-pressure mercury lamp, and a xenon lamp can be used.
紫外線照射の積算光量は0.1〜1.0J/cm2であることが好ましく、0.2〜0.6J/cm2がより好ましい。前記積算光量が0.1J/cm2以上であれば所望のアンカーコート層の架橋度が得られるため好ましい。また、前記積算光量が1.0J/cm2以下であれば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。 Preferably the integrated light quantity of ultraviolet irradiation is 0.1~1.0J / cm 2, 0.2~0.6J / cm 2 is more preferable. When the integrated light intensity is 0.1 J / cm 2 or more, a desired degree of cross-linking of the anchor coat layer can be obtained, which is preferable. Further, when the integrated light intensity is 1.0 J / cm 2 or less, damage to the base material can be reduced, which is preferable.
[その他の層]
本発明の積層体の最表面の上、つまりA層の上には、ガスバリア性が低下しない範囲で印刷性や粘着層等との密着性の向上等を目的としたオーバーコート層を形成してもよいし、素子等に貼合するための有機高分子化合物からなる粘着層やフィルムをラミネートした積層構成としてもよい。また、光学特性を向上させるための低屈折率層を形成してもよい。なお、ここでいう最表面とは、基材上にA層が積層された後の、A層の表面をいう。
[Other layers]
An overcoat layer is formed on the outermost surface of the laminate of the present invention, that is, on the layer A, for the purpose of improving printability and adhesion to an adhesive layer, etc., as long as the gas barrier property is not deteriorated. Alternatively, it may have a laminated structure in which an adhesive layer or a film made of an organic polymer compound for bonding to an element or the like is laminated. Further, a low refractive index layer may be formed to improve the optical characteristics. The outermost surface here means the surface of the A layer after the A layer is laminated on the base material.
[積層体の用途]
本発明の積層体は高いガスバリア性を有するため、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。また、本発明の積層体は、様々な有機素子に用いることができる。例えば、太陽電池やフレキシブル回路基材、有機EL照明、フレキシブル有機ELディスプレイのような有機素子に好適に用いることができる。また、高いバリア性を活かして、リチウムイオン電池の外装材や医薬品の包装材料としても好適に用いることができる。
[Use of laminate]
Since the laminate of the present invention has a high gas barrier property, it can be suitably used as a gas barrier film. Further, the laminate of the present invention can be used for various organic elements. For example, it can be suitably used for organic elements such as solar cells, flexible circuit base materials, organic EL lighting, and flexible organic EL displays. Further, taking advantage of its high barrier property, it can be suitably used as an exterior material for lithium ion batteries and a packaging material for pharmaceuticals.
[有機素子]
本発明の有機素子の好ましい一態様は、上記積層体で封止された有機素子である。本態様とすることで、素子の耐久性が高く、また外観品位に優れる素子とすることができる。
[Organic element]
A preferred embodiment of the organic device of the present invention is an organic device sealed with the above-mentioned laminate. According to this aspect, it is possible to obtain an element having high durability and excellent appearance quality.
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]
(1)A層の組成、厚み
積層体のA層の組成分析は、X線光電子分光法(XPS)により行った。A層最表面から深さ10nmまでは、アルゴンイオンエッチングによりSiO2換算厚みで5nmずつエッチングおよび組成分析を繰り返し、それ以降は金属元素Mの原子濃度が1.0atm%以下になるまでSiO2換算厚みで5nmずつエッチングおよび組成分析を繰り返した。
分析で使用するピークは、マグネシウムは2s、ケイ素は2p、酸素は1sとした。
[Evaluation method]
(1) Composition and thickness of layer A The composition analysis of layer A of the laminated body was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). From the outermost surface of layer A to a depth of 10 nm, etching and composition analysis are repeated by 5 nm each with a thickness converted to SiO 2 by argon ion etching, and thereafter, converted to SiO 2 until the atomic concentration of the metal element M becomes 1.0 atm% or less. Etching and composition analysis were repeated for each thickness of 5 nm.
The peaks used in the analysis were 2 s for magnesium, 2 p for silicon, and 1 s for oxygen.
XPSの測定条件は下記の通りとした。
・装置 :PHI5000VersaProbeII(アルバックファイ社製)
・励起X線 :monochromatic AlKα
・分析範囲 :φ100μm
・光電子脱出角度 :45°
・Arイオンエッチング :2.0kV、ラスターサイズ 2×2。
The XPS measurement conditions were as follows.
-Device: PHI5000 VersaProbeII (manufactured by ULVAC-PHI)
-Excited X-ray: monochromatic AlKα
・ Analysis range: φ100 μm
・ Photoelectron escape angle: 45 °
-Ar ion etching: 2.0 kV, raster size 2 x 2.
(2)水蒸気透過度(g/(m2・24hr・atm))
積層体の水蒸気透過度は、温度40℃、湿度90%RH、測定面積50cm2の条件で、英国、テクノロックス(Technolox)社製の水蒸気透過率測定装置(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サンプル行った。2サンプルの測定を行い得たデータを平均し、有効数字2桁とし、当該水準における平均値を求め、その値を水蒸気透過度(g/(m2・24hr・atm))とした。
(2) water vapor transmission rate (g / (m 2 · 24hr · atm))
The water vapor transmission rate of the laminate is a water vapor transmission rate measuring device (model name: "DELTAPERM" (registered trademark) manufactured by Technolox, UK, under the conditions of a temperature of 40 ° C., a humidity of 90% RH, and a measurement area of 50 cm 2. )) Was measured. The number of samples was 2 samples per level. Averaged data obtained was measured in the two samples, and two significant figures, an average value in the levels were the values water vapor permeability and (g / (m 2 · 24hr · atm)).
(3)耐薬品性試験
100×100mmの積層体のA層表面に、25℃の環境下でエッチング液(塩化鉄II:27質量%、塩酸:10質量%)を5mL滴下し、10分後にエッチング液を拭き取った後に水蒸気透過度を測定し、以下の基準により評価した。なお、耐薬品性試験前の水蒸気透過度が、測定不可(0.5g/(m2・24hr・atm))以上)のものについては、「評価外」とした。
(3)
○:耐薬品性試験前の水蒸気透過度対比、10倍未満。 ◯: Less than 10 times the water vapor transmission rate before the chemical resistance test.
×:耐薬品性試験前の水蒸気透過度対比、10倍以上。もしくは、耐薬品性試験後の水蒸気透過度が測定不可(0.5g/(m2・24hr・atm))以上)。 X: 10 times or more the water vapor transmission rate before the chemical resistance test. Or water vapor transmission rate after the chemical resistance test unmeasurable (0.5g / (m 2 · 24hr · atm)) above).
(4)陽電子寿命および細孔半径分布
陽電子寿命および細孔半径分布は、陽電子ビーム法(薄膜対応陽電子消滅寿命測定法)により測定を行った。測定するサンプルを15mm×15mm角のSiウェハに貼り付けて室温で真空脱気した後、測定を行った。測定条件は下記のとおりである。
・装置 :フジ・インバック製小型陽電子ビーム発生装置PALS200A
・陽電子線源 :22Naベースの陽電子ビーム
・γ線検出器 :BaF2製シンチレータ+光電子増倍管
・装置定数 :255〜278ps,24.55ps/ch
・ビーム強度 :1keV
・測定深さ :0〜100nm付近(推定)
・測定温度 :室温
・測定雰囲気 :真空
・測定カウント数 :約5,000,000カウント。
(4) Positron lifetime and pore radius distribution The positron lifetime and pore radius distribution were measured by the positron beam method (the positron annihilation lifetime measurement method for thin films). The sample to be measured was attached to a 15 mm × 15 mm square Si wafer and evacuated at room temperature, and then the measurement was performed. The measurement conditions are as follows.
・ Equipment: Small positron beam generator PALS200A manufactured by Fuji Invac
- positron source: 22 Na based positron beam-gamma ray detector: BaF 2 manufactured scintillator + photomultiplier and equipment constants: 255~278ps, 24.55ps / ch
・ Beam intensity: 1 keV
・ Measurement depth: around 0 to 100 nm (estimated)
-Measurement temperature: Room temperature-Measurement atmosphere: Vacuum-Measurement count number: Approximately 5,000,000 counts.
測定結果について、非線形最小二乗プログラムPOSITRONFITにより、3成分あるいは4成分解析を行った。 The measurement results were analyzed with three or four components by the nonlinear least squares program POSITRONFIT.
(実施例1)
基材として、厚み50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。
(A層の形成)
図3に示す巻き取り式蒸着装置を使用し、電子線(EB)蒸着法により、基材表面に、A層としてMgO+SiO2層を厚み200nm狙いで設けた。
(Example 1)
As a base material, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm (“Lumilar” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) was used.
(Formation of layer A)
Using the take-up type vapor deposition apparatus shown in FIG. 3, MgO + SiO 2 layers as A layer were provided on the surface of the base material by an electron beam (EB) vapor deposition method aiming at a thickness of 200 nm.
具体的な操作は以下の通りである。まず、蒸着材料として、2〜5mm程度の大きさの顆粒状の酸化マグネシウムMgO(純度99.9%)と二酸化ケイ素SiO2(純度99.99%)を事前にそれぞれ100℃、8時間加熱を行った。続いて、それぞれの材料(蒸着材料B:MgO、蒸着材料C:SiO2)を図4のようにカーボン製ハースライナー11にセットした。MgOとSiO2の材料面積比率はMgO:SiO2=2:1となるようにした。巻き取り室5の中で、巻き出しロール6に前記基材1のA層を設ける側の面がハースライナー11に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール7,8,9を介してメインドラム10に通した。このとき、メインドラムは温度−15℃に制御した。次に、真空ポンプにより、蒸着装置4内を減圧し、5.0×10−3Pa以下を得た。次に、加熱源として一台の電子銃(以下、EB銃)13を用い、MgOとSiO2を均一に加熱した。EB条件は加速電圧10kVなるようにし、前記基材表面上にA層を形成した。また、形成するA層の厚みは、印加電流、フィルム搬送速度により調整した。その後、ガイドロール15,16,17を介して巻き取りロール18に巻き取った。
The specific operation is as follows. First, as a vapor deposition material, granular magnesium oxide MgO (purity 99.9%) and silicon dioxide SiO 2 (purity 99.99%) having a size of about 2 to 5 mm are heated in advance at 100 ° C. for 8 hours, respectively. went. Subsequently, each material (deposited material B: MgO, vapor deposition material C: SiO 2 ) was set in the
続いて、得られた積層体から試験片を切り出し、各種評価を実施した。結果を表1および2に示す。 Subsequently, test pieces were cut out from the obtained laminate, and various evaluations were carried out. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例2)
基材として、以下の手順よりアンカーコート層を形成した基材を用いた以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Example 2)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a base material on which an anchor coat layer was formed was used as the base material according to the following procedure. The results are shown in Tables 1 and 2.
(芳香族環構造を有するポリウレタン化合物の合成)
5リットルの4つ口フラスコに、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(共栄社化学社製、商品名:エポキシエステル3000A)を300質量部、酢酸エチル710質量部を入れ、内温60℃になるよう加温した。合成触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫0.2質量部を添加し、攪拌しながらジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート(東京化成工業社製)200質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後2時間反応を続行し、続いてジエチレングリコール(和光純薬工業社製)25質量部を1時間かけて滴下した。滴下後5時間反応を続行し、重量平均分子量20,000の芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を得た。
(Synthesis of polyurethane compound having aromatic ring structure)
Put 300 parts by mass of bisphenol A diglycidyl ether acrylic adduct (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: epoxy ester 3000A) and 710 parts by mass of ethyl acetate in a 5-liter four-necked flask, and the internal temperature becomes 60 ° C. I warmed it up. 0.2 parts by mass of di-n-butyltin dilaurate was added as a synthesis catalyst, and 200 parts by mass of
(アンカーコート層の形成)
基材として、厚み50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を用いた。
(Formation of anchor coat layer)
As a base material, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm (“Lumilar” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) was used.
アンカーコート層形成用の塗液として、前記ポリウレタン化合物を150質量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(共栄社化学社製、商品名:“ライトアクリレート”(登録商標)DPE−6A)を20質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:“IRGACURE”(登録商標)184)を5質量部、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越シリコーン社製、商品名:KBM−503)を3質量部、酢酸エチルを170質量部、トルエンを350質量部、シクロヘキサノンを170質量部配合して塗液を調整した。次いで、塗液を基材上にマイクログラビアコーター(グラビア線番150UR、グラビア回転比100%)で塗布、100℃で1分間乾燥し、乾燥後、下記条件にて紫外線処理を施して厚み1μmのアンカーコート層を設けた。 As a coating liquid for forming the anchor coat layer, 150 parts by mass of the polyurethane compound and 20 parts by mass of dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: "Light acrylate" (registered trademark) DPE-6A), 1 -Hydroxy-cyclohexylphenyl ketone (BASF Japan, trade name: "IRGACURE" (registered trademark) 184) in 5 parts by mass, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane (Shinetsu Silicone, trade name: KBM-503) ) By 3 parts by mass, ethyl acetate by 170 parts by mass, toluene by 350 parts by mass, and cyclohexanone by 170 parts by mass to prepare a coating solution. Next, the coating liquid was applied onto the substrate with a microgravure coater (gravure wire number 150UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 100 ° C. for 1 minute, dried, and then subjected to ultraviolet treatment under the following conditions to a thickness of 1 μm. An anchor coat layer was provided.
紫外線処理装置:LH10−10Q−G(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製)
導入ガス:N2(窒素イナートBOX)
紫外線発生源:マイクロ波方式無電極ランプ
積算光量:400mJ/cm2
試料温調:室温。
Ultraviolet processing equipment: LH10-10Q-G (manufactured by Fusion UV Systems Japan)
Introduced gas: N 2 (Nitrogen Inert BOX)
Ultraviolet source: Microwave type electrodeless lamp Integrated light intensity: 400mJ / cm 2
Sample temperature control: room temperature.
(実施例3)
MgOとSiO2の材料面積比率をMgO:SiO2=3:1とした以外は、実施例2と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Example 3)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that the material area ratio of MgO and SiO 2 was set to MgO: SiO 2 = 3: 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例4)
ハースライナー11とメインドラム10間の距離を実施例2の1.5倍とした以外は、実施例2と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Example 4)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 2 except that the distance between the
(実施例5)
MgOとSiO2へのEB照射を2:1の時分割比率で照射した以外は、実施例4と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Example 5)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 4 except that MgO and SiO 2 were irradiated with EB at a time division ratio of 2: 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例6)
蒸着材料B,Cを図5のように配置し、MgOとSiO2の材料面積比率をMgO:SiO2=1:2となるようにした以外は、実施例2と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Example 6)
The laminated body was obtained in the same manner as in Example 2 except that the vapor deposition materials B and C were arranged as shown in FIG. 5 and the material area ratio of MgO and SiO 2 was set to MgO: SiO 2 = 1: 2. rice field. The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例1)
蒸着材料B,Cを図5のように配置し、MgOとSiO2の材料面積比率をMgO:SiO2=2:1となるようにした以外は、実施例2と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Comparative Example 1)
The laminated body was obtained in the same manner as in Example 2 except that the vapor deposition materials B and C were arranged as shown in FIG. 5 and the material area ratio of MgO and SiO 2 was set to MgO: SiO 2 = 2: 1. rice field. The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例2)
MgOとSiO2の材料面積比率をMgO:SiO2=5:1となるようにした以外は、比較例1と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Comparative Example 2)
A laminate was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the material area ratio of MgO and SiO 2 was set to MgO: SiO 2 = 5: 1. The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例3)
蒸着材料として、2〜5mm程度の大きさの顆粒状の酸化マグネシウムMgO(純度99.9%)を用い、仕切りの無いカーボン製ハースライナー11にセットした以外は、実施例2と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Comparative Example 3)
Granular magnesium oxide MgO (purity 99.9%) having a size of about 2 to 5 mm was used as the vapor deposition material, and laminated in the same manner as in Example 2 except that it was set on a
(比較例4)
蒸着材料として、2〜5mm程度の大きさの顆粒状の二酸化ケイ素SiO2(純度99.99%)を用いた以外は、比較例4と同様にして積層体を得た。結果を表1および2に示す。
(Comparative Example 4)
A laminate was obtained in the same manner as in Comparative Example 4 except that granular silicon dioxide SiO 2 (purity 99.99%) having a size of about 2 to 5 mm was used as the vapor deposition material. The results are shown in Tables 1 and 2.
実施例1〜6はガスバリア性が良好でありかつ耐薬品性が良好である。その中でも表面10nmの平均組成M/(M+Si)の値が小さい(Siの比率が大きい)実施例1,2,4,6は耐薬品性による水蒸気バリア性の劣化が小さい。これは表面付近のSiO2濃度が高いことにより耐薬品性に優れた層になっているためである。
Examples 1 to 6 have good gas barrier properties and good chemical resistance. Among them, in Examples 1, 2, 4 and 6 in which the average composition M / (M + Si) value of the
一方、比較例1,2,4はA層全体についてMg比率が高いことにより、耐薬品性試験によりA層が消失してしまい水蒸気バリア性は劣化する。また、比較例4はA層全体についてSi比率が高く耐薬品性に優れるため、耐薬品性試験によるA層の消失はないものの緻密性に欠けるため、耐薬品性試験前後のいずれにおいても水蒸気バリア性は発現しない。 On the other hand, in Comparative Examples 1, 2 and 4, since the Mg ratio is high for the entire A layer, the A layer disappears in the chemical resistance test and the water vapor barrier property deteriorates. Further, in Comparative Example 4, since the Si ratio of the entire A layer is high and the chemical resistance is excellent, the A layer does not disappear in the chemical resistance test but lacks the denseness. Therefore, the water vapor barrier before and after the chemical resistance test. Sex is not expressed.
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ため、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 has excellent gas barrier properties against oxygen gas, water vapor, etc., it can be usefully used, for example, as a packaging material for foods, pharmaceuticals, etc., and as a member for electronic devices such as flat-screen TVs, solar cells, etc. , Applications are not limited to these.
1 基材
2 A層
3 アンカーコート層
4 巻き取り式電子線(EB)蒸着装置
5 巻き取り室
6 巻き出しロール
7,8,9 巻き出し側ガイドロール
10 メインドラム
11 ハースライナー
12 蒸着材料
13 電子銃
14 電子線
15,16,17 巻き取り側ガイドロール
18 巻き取りロール
19 蒸着材料B
20 蒸着材料C
1 Base material 2 A layer 3
20 Thin-film deposition material C
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JP2020073247A JP2021169183A (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Laminate, method for producing laminate, and organic element |
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JP2020073247A JP2021169183A (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Laminate, method for producing laminate, and organic element |
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JP2020073247A Pending JP2021169183A (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Laminate, method for producing laminate, and organic element |
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- 2020-04-16 JP JP2020073247A patent/JP2021169183A/en active Pending
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