JP3926125B2 - ガスバリアフィルム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に食品や医薬品等の包装材料や電子デバイス等のパッケージ材料として用いられるガスバリアフィルムに関する。更に詳しくは、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂からなる耐熱層が積層体中に設けられているガスバリアフィルム、または、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂からなる基材が用いられているガスバリアフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスバリアフィルムは、主に、（イ）内容物の品質を変化させる原因となる酸素や水蒸気等の影響を防ぐために、食品や医薬品等の包装材料として用いられたり、（ロ）液晶表示パネルやＥＬ表示パネル等に形成されている素子が、水蒸気に触れて性能劣化するの避けるために、電子デバイス等のパッケージ材料として用いられている。ガスバリアフィルムには、ガスバリア性を有するフィルムを貼り合わせるものや、ガスバリア性を有する層を含む積層体を湿式成層または乾式成層するものが従来より知られている。
【０００３】
中でも、真空蒸着法は、乾式成層の一種であるため、湿式成層のように溶剤（主にトルエンなど）を用いる必要がなく環境適性があるという利点を有し、さらに、乾式成層の中でも特に成層速度が他の方法に比べて速く、安価で大量生産することができるという利点も有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空蒸着法によってガスバリアフィルムの積層体中のガスバリア層を形成した場合においては、当該ガスバリア層を蒸着させる部分、つまり真空蒸着法により形成されたガスバリア層の直下の層は高温に曝されるため、当該直下の層が熱により変形したり、層の成分が変化して劣化する場合があり、その結果、ガスバリア性に問題が生じたり、層同士の密着性に問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、真空蒸着法により積層体中のガスバリア層を形成した場合であっても、当該ガスバリア層の直下の層が蒸着時の熱により変形したり、劣化することがなく、その結果優れたガスバリア性を有するガスバリアフィルムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載するように、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層が位置していることを特徴とするガスバリアフィルムことを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【０００７】
この発明によれば、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下の層は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、ガスバリア層の直下の層は耐熱性に優れており、その結果、真空蒸着法によってガスバリア層を形成した場合、つまり当該直下の層が高温に曝された場合であっても、当該直下の層が変形したり、劣化することがない。したがって、成層速度が速く比較的安価な真空蒸着法を用いて形成したガスバリア層を有していても、積層体を構成する層同士の密着性が低下することはなく、ガスバリア性に優れたガスバリアフィルムとすることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決するために、請求項２に記載するように、請求項１に記載のガスバリアフィルムであって、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであることを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【０００９】
この発明によれば、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであるので、これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であり、その結果、上記請求項１と同様の効果を奏するガスバリアフィルムとすることができる。
【００１０】
さらに、本発明は、上記課題を解決するために、請求項３に記載するように、請求項１又は請求項２に記載のガスバリアフィルムであって、基材フィルムが、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されており、耐熱層としても機能することを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【００１１】
この発明によれば、請求項１又は請求項２に記載のガスバリアフィルム、つまり積層体中のガスバリア層の直下の層が、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂であるガスバリアフィルムにおいて、当該直下の層だけでなく、基材フィルムもガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、基材フィルム上に直にガスバリア層を形成する場合であっても、基材フィルムが耐熱層としても機能するので、熱により変形したり、劣化しないガスバリアフィルムとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記課題を解決するために、請求項４に記載するように、請求項３に記載のガスバリアフィルムであって、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであることを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【００１３】
この発明によれば、基材フィルムとして用いられる前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであるので、これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であり、その結果、上記請求項３と同様の効果を奏するガスバリアフィルムとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のガスバリアフィルムの一例を示す概略断面図である。
【００１５】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１は、基材フィルム２と、当該基材フィルム２上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層３を少なくとも一層有する積層体５とからなり、前記積層体５中のガスバリア層３の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層４が位置していることに特徴を有している。
【００１６】
以下、本発明のガスバリアフィルム１を構成する基材フィルム２、ガスバリア層３、耐熱層４およびガスバリア層３と耐熱層４とからなる積層体３についてそれぞれ説明する。
【００１７】
［１］基材フィルム
本発明のガスバリアフィルム１における基材フィルム２は、ガスバリア層３、耐熱層４、その他の薄層からなる積層体３を保持することができるフィルムであれば特に限定されるものではなく、いかなるフィルムをも用いることができる。
【００１８】
具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）樹脂や、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂や、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系（ＰＡ）樹脂や、リビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂や、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂や、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）樹脂や、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂や、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）等のフッ素系樹脂、などを用いることができる。
【００１９】
前記に挙げた樹脂等を用いた本発明の基材フィルム２は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。
【００２０】
本発明の基材フィルム２は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやＴダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材フィルムを製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材フィルムの流れ（縦軸）方向、または基材フィルムの流れ方向と直角（横軸）方向に延伸することにより延伸基材フィルムを製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材フィルムの原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ２〜１０倍が好ましい。
【００２１】
［２］ガスバリア層
次に、ガスバリア層３について説明する。
【００２２】
本発明のガスバリアフィルム１におけるガスバリア層３とは、前記基材フィルム２上に位置する積層体５中に少なくとも一層設けられる薄層であり、ガスバリア性を付与するために真空蒸着法によって形成される薄層である。このガスバリア層３は、真空蒸着法により形成され、ガスバリア性を有していれば特に限定されるものはなく、透明なものであっても不透明なものであってもよい。
【００２３】
真空蒸着法によりガスバリア層３を形成する場合においては、酸化アルミニウム層、アルミニウム層、酸化チタン層、ニッケル層、などをガスバリア層４とすることが好ましい。これらの層は、真空蒸着法により比較的容易に形成でき、かつ優れたバスバリア性を有しているからである。なお、真空蒸着法については、従来公知の方法すべてを用いることができ、本発明は特に限定しない。
【００２４】
ガスバリア層３の層厚については、以下で説明する積層体５の構造や、ガスバリアフィルムの用途により任意に設定することができ、本発明において特に限定されることはないが、ガスバリアフィルムのフレキシブル性などを考慮すると、５〜５００μｍが好ましく、５〜５０μｍが特に好ましい。また、本発明のガスバリアフィルムは、優れたガスバリア性を有していることから、有機ＥＬディスプレイ用のガスバリアフィルム、または太陽電池用ガスバリアフィルムとして用いることが可能であるが、これらの用途で用いる場合には、当該ガスバリア層３の層厚は１５〜２００ｎｍとすることが生産性等も考慮した場合にはより好ましい。
【００２５】
［３］耐熱層
次に耐熱層４について説明する。
【００２６】
本発明のガスバリアフィルム１における耐熱層４とは、前記積層体中に少なくとも一層設けられるガスバリア層の直下に設けられる層であり、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成される層である。ここで、ガスバリア層３の直下とは、図１に示すようにガスバリア層４の基材フィルム２側の表面に接する位置を意味する。つまり、本発明のガスバリアフィルム１において、ガスバリア層３の基材側に接している薄層が耐熱層４である。ガスバリアフィルム１は、基材フィルム２上に薄層を順次積層することにより製造されるので、本発明のように、ガスバリア層３の直下に耐熱層４を設けることにより、真空蒸着法によってガスバリア層３を積層する際における被積層部分（つまり、ガスバリア層が形成される部分）は必ず耐熱層が位置していることになる。その結果、真空蒸着法によりガスバリア層３を積層した場合に最も熱の影響を受ける部分が耐熱層なので、当該部分が変形したり、劣化することはない。
【００２７】
本発明における耐熱層４は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成される薄層であればよく、従来公知の高分子樹脂を用いることができる。ガラス転移温度は、従来公知の示差走査型熱量計（ＤＳＣ）で測定したものである。
【００２８】
本発明における耐熱層４を形成する高分子樹脂としては、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、のいずれかであることが好ましい。これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であるから、耐熱性に優れており、ガスバリア層を真空蒸着法によって形成する際の熱の影響を受けることがないからである。
【００２９】
この耐熱層４の層厚については、耐熱層としての効果を奏することができる程度の厚さであれば特に限定されず、任意に決定することができる。しかしながら、上述したように、ガスバリアフィルムのフレキシブル性を考慮すると、４．５〜５００μｍが好ましく、１２〜４００μｍが特に好ましい。
【００３０】
［３］積層体
次に積層体５について説明する。
【００３１】
本発明のガスバリアフィルム１における積層体５とは、基材フィルム１上に位置し、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層３を少なくとも有し、さらに前記ガスバリア層３の直下に位置する耐熱層４を有するものである。したがってガスバリア層３と耐熱層４とを有していればよく、その他の薄層については特に限定されることはなく、様々な特性を有する薄層を任意に積層することができる。
【００３２】
図１に示すガスバリアフィルム１における積層体５は、ガスバリア層３とその直下に位置する耐熱層４と、ガスバリア層の上に積層された撥水層６とから構成されている。このように撥水層６を設けることにより、表面に吸着する水や酸素の量を低下させることができ、その結果、ガスバリア性を向上させることができる。
【００３３】
本発明に用いられる撥水層６は、その表面の撥水性が、撥水層６表面における水との接触角が測定温度２３℃において、６０°以上、特に８０°以上となるような撥水性であることが好ましい。水との接触角がこの程度以上あれば、表面に水等が吸着することによるガスバリア性の低下を防止することができるからである。ここで、この水との接触角の測定方法は、協和界面化学社の接触角測定装置(型番ＣＡ−Ｚ)を用いて求めた値である。すなわち、被測定対象物の表面上に、純水を一滴(一定量)滴下させ、一定時間経過後、顕微鏡やＣＣＤカメラを用い水滴形状を観察し、物理的に接触角を求める方法を用い、この方法により測定された水との接触角を本発明における水との接触角とすることとする。
【００３４】
このような撥水層６は、上述したような撥水性を有する層であればどのような方法により形成されたものであってもよい。具体的には、ガスバリア層３と同様に真空蒸着法により形成されたものであってもよいし、撥水層形成材料を溶媒に溶解もしくは懸濁させた撥水層形成用塗工液を塗布することにより形成したものであってもよい。また熱可塑性樹脂を用い、この樹脂を溶融させて塗布することにより形成したものや、ドライフィルムを貼り合せる方法等により形成されたものであってもよい。
【００３５】
撥水層６としては、オレフィン系樹脂、ハロゲン系樹脂、又はシリコーン系樹脂などを好適に用いることができ、その層厚は０．５ｎｍ〜１００μｍが好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍが特に好ましい。
【００３６】
図２は、本発明のガスバリアフィルムの別の実施の形態を示す概略断面図である。
【００３７】
図２に示す本発明のガスバリアフィルム１１は、上記で説明した図１に示す本発明のガスバリアフィルム１と同様に、基材フィルム１２と、当該基材フィルム１２上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層１３を少なくとも一層有する積層体１５とからなり、前記積層体１５中のガスバリア層１３の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層１４が位置していることに特徴を有している。
【００３８】
したがって、基材フィルム１２、ガスバリア層１３、及び耐熱層１４それぞれについては、上記図１に示すガスバリアフィルム１のそれと同様であり、ここでの説明は省略する。
【００３９】
しかしながら、図２に示すガスバリアフィルム１１は、その積層体の構成が図１に示すガスバリアフィルムと異なっている。本発明のガスバリアフィルム１１においては、図２に示すような積層体１５を形成することも可能である。
【００４０】
図２に示す積層体１５は、ガスバリア層１３とその直下に位置する耐熱層１４の組み合わせが４回繰り返して形成した構成となっている。このように、ガスバリア層１３とその直下に位置する耐熱層１４とを複数回繰り返して形成することにより、ガスバリア性を向上することができ、さらに、本発明のガスバリアフィルム１１においては、ガスバリア層１３は真空蒸着法により形成されるが、当該ガスバリア層１３は必ず耐熱層上に形成されるので、熱により変形したり、劣化することもない。
【００４１】
図３は、本発明のガスバリアフィルムのさらに別の実施の形態を示す概略断面図である。
【００４２】
図３に示す本発明のガスバリアフィルム２１においても、その基本的構成については、図１、２に示すガスバリアフィルム（１、１１）と同様であるが、基材フィルム２２が、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されており、耐熱層としても機能することに特徴を有する。このように、基材フィルム２２自体をガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成することにより、図３に示すように、当該基材フィルム２２に直にガスバリア層２３を積層することが可能となる。この結果、ガスバリアフィルム全体の厚さを薄くすることができる。
【００４３】
この場合であっても、ガスバリア層２３を複数積層することは可能であり（図３に示すガスバリアフィルム２１においては二層）、また、その最外層には撥水層２６を設けてもよい。
【００４４】
基材フィルム２２に用いられ、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂としては、上述した耐熱層として用いられる高分子樹脂と同様に、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、のいずれかであることが好ましい。
【００４５】
次に、本発明のガスバリアフィルムの製造方法について、図１に示すガスバリアフィルム１を例として説明する。
【００４６】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１は、基材フィルム２上に、当該基材フィルム２側から耐熱層４、ガスバリア層３、撥水層６が順次積層された構造を有している。
【００４７】
したがって、このような本発明のガスバリアフィルム１は、まず上記で説明したような基材フィルム２上に耐熱層４を積層し、次に前記積層された耐熱層４上に真空蒸着法によりガスバリア層３を積層し、最後にガスバリア層３上に撥水層６を積層することにより製造される。以下にそれぞれについて説明する。
【００４８】
まず、本発明のガスバリアフィルム１を製造するためには、基材フィルム２上に耐熱層４を積層することが必要であるが、本発明においてはこの方法について特に限定することはない。しかしながら、耐熱層４は、ポリエチレンナフタレート樹脂等の高分子樹脂で形成されるので、ウェットコーティング法により基材樹脂２上に形成したり、または、基材フィルム２と耐熱層４としての高分子樹脂を貼り合わせることにより、結果的に基材フィルム２上に耐熱層４を積層してもよい。あるいは、真空中で、耐熱性樹脂の構成成分であるモノマーを蒸着しながら重合化する方法により、耐熱層を積層してもよい。
【００４９】
次に、耐熱層４上に真空蒸着法によりガスバリア層３を積層する方法について説明する。本発明において、ガスバリア層３を積層する方法については、真空蒸着法であれば特に限定されず、従来公知の様々な真空蒸着法（真空蒸着装置）を用いることができる。
【００５０】
図４は、真空蒸着法によりガスバリア層３を積層するための巻き取り式真空蒸着装置４０を示す概略図である。
【００５１】
図４に示すように、巻き取り式真空蒸着装置４０は、真空チャンバー４１内に巻き出しロール４２、ガイドロール４３,４４、冷却されたコーティングドラム４５、ガイドロール４６,４７、巻き取りロール４８を備えており、コーティングドラム４５の下方には、マスク４９,４９を介して、金属あるいは金属酸化物であるガスバリア層の原料Ｍを保持し加熱するためのるつぼ５０、および、酸素ガス吹出口５１が配設されている。
【００５２】
上記の巻き取り式真空蒸着装置４０において、巻き出しロール４２から繰り出された被蒸着物Ｆ（基材フィルム２上に耐熱層４を積層したもの）は、ガイドロール４３,４４に案内されてコーティングドラム４５に送られる。一方、るつぼ５０を加熱することにより原料Ｍ、例えば、金属アルミニウム、あるいは、酸化アルミニウム等を蒸発させ、必要ならば、酸素ガス吹出口５１から酸素ガスを噴出し、マスク４９,４９を介して、コーティングドラム４５上を搬送される被蒸着物Ｆに衝突させて成層を行い、バリア層３を形成する。
【００５３】
次いで、被蒸着物Ｆは、コーティングドラム４５の下流側に搬送され、ガイドロール４６，４７により巻き取りロール４８に巻き取られる。
【００５４】
このような巻き取り式真空蒸着装置４０を用いることにより、長尺のガスバリアフィルムを容易に製造することができるとともに、被蒸着物Ｆの送り速度を調節することでガスバリア層３の層厚を自由に変化させることができる。
【００５５】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１を製造する場合には、上記巻き取り式真空蒸着装置４０によって形成したガスバリア層３上に撥水層６を積層する。
【００５６】
本発明においては、撥水層６の積層方法については特に限定することはなく、従来公知の方法により形成することができる。
【００５７】
また、ガスバリア層３を積層するための装置（巻き取り式真空蒸着装置４０）により撥水層６を積層することも可能である。図４に示すように、積層されたバリア層３がガイドロール２７に接触する前に、蒸着重合装置５２を設けることにより、撥水層６として、オレフィン系、若しくはフッ素系樹脂、具体的には例えば低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を当該装置４０を用いて積層することができる。
【００５８】
具体的には、蒸着重合装置５２は、内部に蒸発装置５３（図４においては２個）と、この近傍にハロゲンランプやニクロム線等の加熱装置５４を備え、蒸発装置５３内の蒸発源ｍを蒸発させて、開閉可能はシャッター装置５５を開くことにより、搬送される被蒸着物Ｆのバリア層３上に撥水層６を積層することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６０】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６１】
（実施例１）
基材フィルムとして、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、その上に耐熱層としてポリエチレンナフタレート樹脂を厚さ２５μｍに形成した。そして、さらに前記耐熱層の上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、その上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成し、実施例１のガスバリアフィルムを形成した。
【００６２】
なお、耐熱層は従来公知のドライラミネート法により形成し、ガスバリア層、及び撥水層は、前記で説明した巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６３】
（実施例２）
基材フィルムとして、耐熱層としても機能する、厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート樹脂フィルムを用い、その上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、さらにその上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成して、実施例２のガスバリアフィルムを形成した。
【００６４】
なお、本実施例におけるガスバリア層、撥水層についても、前記実施例１の場合と同様に巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６５】
（比較例１）
基材フィルムとして、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、その上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、さらにその上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成して、比較例１のガスバリアフィルムを形成した。
【００６６】
なお、この比較例１におけるガスバリア層、撥水層についても、前記実施例１の場合と同様に巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６７】
（ガスバリアフィルムの評価）
上記の方法で形成した実施例１、２、及び比較例１のガスバリアフィルムにすいて、それぞれ酸素透過率試験と水蒸気透過率試験を調べた。結果を以下の表１に示す。
【００６８】
なお、酸素透過率は、酸素ガス透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製：ＯＸ−ＴＲＡＮ ２／２０）を用いて、２３．０℃、９０％Ｒｈの条件で測定した値であり、水蒸気透過率は水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製：ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）を用い、３７．８℃、１００％Ｒｈの条件で測定した値である。
【００６９】
【表１】
【００７０】
通常、ガスバリアフィルムの性能の良否を判断する場合には、酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ、水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙを基準とし、これらの基準以下の場合には、ガスバリア性が優れていると判断される。そうすると、上記表１からも明らかなように、実施例１、２のガスバリアフィルムは共に酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ以下であり、水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であるのでいずれも優れたガスバリア性を有していることが分かった。
【００７１】
一方、比較例１のガスバリアフィルムは、酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙより大きく、水蒸気透過率も０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙより大きく、本発明の実施例に比べガスバリア性が劣っていることが分かった。
【００７２】
【発明の効果】
この発明によれば、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下の層は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、ガスバリア層の直下の層は耐熱性に優れており、その結果、真空蒸着法によってガスバリア層を形成した場合、つまり当該直下の層が高温に曝された場合であっても、当該直下の層が変形したり、劣化することがない。したがって、成層速度が速く比較的安価な真空蒸着法を用いて形成したガスバリア層を有していても、積層体を構成する層同士の密着性が低下することはなく、ガスバリア性に優れたガスバリアフィルムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバリアフィルムの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のガスバリアフィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のガスバリアフィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図４】巻き取り式真空蒸着装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ ガスバリアフィルム
２，１２，２２ 基材フィルム
３，１３，２３ ガスバリア層
４，１４，２４ 耐熱層
５，１５，２５ 積層体
６，２６ 撥水層
４０ イオンビームスパッタリング装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に食品や医薬品等の包装材料や電子デバイス等のパッケージ材料として用いられるガスバリアフィルムに関する。更に詳しくは、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂からなる耐熱層が積層体中に設けられているガスバリアフィルム、または、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂からなる基材が用いられているガスバリアフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスバリアフィルムは、主に、（イ）内容物の品質を変化させる原因となる酸素や水蒸気等の影響を防ぐために、食品や医薬品等の包装材料として用いられたり、（ロ）液晶表示パネルやＥＬ表示パネル等に形成されている素子が、水蒸気に触れて性能劣化するの避けるために、電子デバイス等のパッケージ材料として用いられている。ガスバリアフィルムには、ガスバリア性を有するフィルムを貼り合わせるものや、ガスバリア性を有する層を含む積層体を湿式成層または乾式成層するものが従来より知られている。
【０００３】
中でも、真空蒸着法は、乾式成層の一種であるため、湿式成層のように溶剤（主にトルエンなど）を用いる必要がなく環境適性があるという利点を有し、さらに、乾式成層の中でも特に成層速度が他の方法に比べて速く、安価で大量生産することができるという利点も有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空蒸着法によってガスバリアフィルムの積層体中のガスバリア層を形成した場合においては、当該ガスバリア層を蒸着させる部分、つまり真空蒸着法により形成されたガスバリア層の直下の層は高温に曝されるため、当該直下の層が熱により変形したり、層の成分が変化して劣化する場合があり、その結果、ガスバリア性に問題が生じたり、層同士の密着性に問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、真空蒸着法により積層体中のガスバリア層を形成した場合であっても、当該ガスバリア層の直下の層が蒸着時の熱により変形したり、劣化することがなく、その結果優れたガスバリア性を有するガスバリアフィルムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載するように、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層が位置していることを特徴とするガスバリアフィルムことを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【０００７】
この発明によれば、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下の層は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、ガスバリア層の直下の層は耐熱性に優れており、その結果、真空蒸着法によってガスバリア層を形成した場合、つまり当該直下の層が高温に曝された場合であっても、当該直下の層が変形したり、劣化することがない。したがって、成層速度が速く比較的安価な真空蒸着法を用いて形成したガスバリア層を有していても、積層体を構成する層同士の密着性が低下することはなく、ガスバリア性に優れたガスバリアフィルムとすることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決するために、請求項２に記載するように、請求項１に記載のガスバリアフィルムであって、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであることを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【０００９】
この発明によれば、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであるので、これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であり、その結果、上記請求項１と同様の効果を奏するガスバリアフィルムとすることができる。
【００１０】
さらに、本発明は、上記課題を解決するために、請求項３に記載するように、請求項１又は請求項２に記載のガスバリアフィルムであって、基材フィルムが、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されており、耐熱層としても機能することを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【００１１】
この発明によれば、請求項１又は請求項２に記載のガスバリアフィルム、つまり積層体中のガスバリア層の直下の層が、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂であるガスバリアフィルムにおいて、当該直下の層だけでなく、基材フィルムもガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、基材フィルム上に直にガスバリア層を形成する場合であっても、基材フィルムが耐熱層としても機能するので、熱により変形したり、劣化しないガスバリアフィルムとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記課題を解決するために、請求項４に記載するように、請求項３に記載のガスバリアフィルムであって、前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであることを特徴とするガスバリアフィルムを提供する。
【００１３】
この発明によれば、基材フィルムとして用いられる前記高分子樹脂が、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドのいずれかであるので、これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であり、その結果、上記請求項３と同様の効果を奏するガスバリアフィルムとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のガスバリアフィルムの一例を示す概略断面図である。
【００１５】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１は、基材フィルム２と、当該基材フィルム２上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層３を少なくとも一層有する積層体５とからなり、前記積層体５中のガスバリア層３の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層４が位置していることに特徴を有している。
【００１６】
以下、本発明のガスバリアフィルム１を構成する基材フィルム２、ガスバリア層３、耐熱層４およびガスバリア層３と耐熱層４とからなる積層体３についてそれぞれ説明する。
【００１７】
［１］基材フィルム
本発明のガスバリアフィルム１における基材フィルム２は、ガスバリア層３、耐熱層４、その他の薄層からなる積層体３を保持することができるフィルムであれば特に限定されるものではなく、いかなるフィルムをも用いることができる。
【００１８】
具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）樹脂や、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂（ＡＰＯ）や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂や、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系（ＰＡ）樹脂や、リビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂や、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂や、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）樹脂や、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂や、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）等のフッ素系樹脂、などを用いることができる。
【００１９】
前記に挙げた樹脂等を用いた本発明の基材フィルム２は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。
【００２０】
本発明の基材フィルム２は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやＴダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材フィルムを製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材フィルムの流れ（縦軸）方向、または基材フィルムの流れ方向と直角（横軸）方向に延伸することにより延伸基材フィルムを製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材フィルムの原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ２〜１０倍が好ましい。
【００２１】
［２］ガスバリア層
次に、ガスバリア層３について説明する。
【００２２】
本発明のガスバリアフィルム１におけるガスバリア層３とは、前記基材フィルム２上に位置する積層体５中に少なくとも一層設けられる薄層であり、ガスバリア性を付与するために真空蒸着法によって形成される薄層である。このガスバリア層３は、真空蒸着法により形成され、ガスバリア性を有していれば特に限定されるものはなく、透明なものであっても不透明なものであってもよい。
【００２３】
真空蒸着法によりガスバリア層３を形成する場合においては、酸化アルミニウム層、アルミニウム層、酸化チタン層、ニッケル層、などをガスバリア層４とすることが好ましい。これらの層は、真空蒸着法により比較的容易に形成でき、かつ優れたバスバリア性を有しているからである。なお、真空蒸着法については、従来公知の方法すべてを用いることができ、本発明は特に限定しない。
【００２４】
ガスバリア層３の層厚については、以下で説明する積層体５の構造や、ガスバリアフィルムの用途により任意に設定することができ、本発明において特に限定されることはないが、ガスバリアフィルムのフレキシブル性などを考慮すると、５〜５００μｍが好ましく、５〜５０μｍが特に好ましい。また、本発明のガスバリアフィルムは、優れたガスバリア性を有していることから、有機ＥＬディスプレイ用のガスバリアフィルム、または太陽電池用ガスバリアフィルムとして用いることが可能であるが、これらの用途で用いる場合には、当該ガスバリア層３の層厚は１５〜２００ｎｍとすることが生産性等も考慮した場合にはより好ましい。
【００２５】
［３］耐熱層
次に耐熱層４について説明する。
【００２６】
本発明のガスバリアフィルム１における耐熱層４とは、前記積層体中に少なくとも一層設けられるガスバリア層の直下に設けられる層であり、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成される層である。ここで、ガスバリア層３の直下とは、図１に示すようにガスバリア層４の基材フィルム２側の表面に接する位置を意味する。つまり、本発明のガスバリアフィルム１において、ガスバリア層３の基材側に接している薄層が耐熱層４である。ガスバリアフィルム１は、基材フィルム２上に薄層を順次積層することにより製造されるので、本発明のように、ガスバリア層３の直下に耐熱層４を設けることにより、真空蒸着法によってガスバリア層３を積層する際における被積層部分（つまり、ガスバリア層が形成される部分）は必ず耐熱層が位置していることになる。その結果、真空蒸着法によりガスバリア層３を積層した場合に最も熱の影響を受ける部分が耐熱層なので、当該部分が変形したり、劣化することはない。
【００２７】
本発明における耐熱層４は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成される薄層であればよく、従来公知の高分子樹脂を用いることができる。ガラス転移温度は、従来公知の示差走査型熱量計（ＤＳＣ）で測定したものである。
【００２８】
本発明における耐熱層４を形成する高分子樹脂としては、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、のいずれかであることが好ましい。これらの高分子樹脂は、いずれもガラス転移温度が９０℃以上であるから、耐熱性に優れており、ガスバリア層を真空蒸着法によって形成する際の熱の影響を受けることがないからである。
【００２９】
この耐熱層４の層厚については、耐熱層としての効果を奏することができる程度の厚さであれば特に限定されず、任意に決定することができる。しかしながら、上述したように、ガスバリアフィルムのフレキシブル性を考慮すると、４．５〜５００μｍが好ましく、１２〜４００μｍが特に好ましい。
【００３０】
［３］積層体
次に積層体５について説明する。
【００３１】
本発明のガスバリアフィルム１における積層体５とは、基材フィルム１上に位置し、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層３を少なくとも有し、さらに前記ガスバリア層３の直下に位置する耐熱層４を有するものである。したがってガスバリア層３と耐熱層４とを有していればよく、その他の薄層については特に限定されることはなく、様々な特性を有する薄層を任意に積層することができる。
【００３２】
図１に示すガスバリアフィルム１における積層体５は、ガスバリア層３とその直下に位置する耐熱層４と、ガスバリア層の上に積層された撥水層６とから構成されている。このように撥水層６を設けることにより、表面に吸着する水や酸素の量を低下させることができ、その結果、ガスバリア性を向上させることができる。
【００３３】
本発明に用いられる撥水層６は、その表面の撥水性が、撥水層６表面における水との接触角が測定温度２３℃において、６０°以上、特に８０°以上となるような撥水性であることが好ましい。水との接触角がこの程度以上あれば、表面に水等が吸着することによるガスバリア性の低下を防止することができるからである。ここで、この水との接触角の測定方法は、協和界面化学社の接触角測定装置(型番ＣＡ−Ｚ)を用いて求めた値である。すなわち、被測定対象物の表面上に、純水を一滴(一定量)滴下させ、一定時間経過後、顕微鏡やＣＣＤカメラを用い水滴形状を観察し、物理的に接触角を求める方法を用い、この方法により測定された水との接触角を本発明における水との接触角とすることとする。
【００３４】
このような撥水層６は、上述したような撥水性を有する層であればどのような方法により形成されたものであってもよい。具体的には、ガスバリア層３と同様に真空蒸着法により形成されたものであってもよいし、撥水層形成材料を溶媒に溶解もしくは懸濁させた撥水層形成用塗工液を塗布することにより形成したものであってもよい。また熱可塑性樹脂を用い、この樹脂を溶融させて塗布することにより形成したものや、ドライフィルムを貼り合せる方法等により形成されたものであってもよい。
【００３５】
撥水層６としては、オレフィン系樹脂、ハロゲン系樹脂、又はシリコーン系樹脂などを好適に用いることができ、その層厚は０．５ｎｍ〜１００μｍが好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍが特に好ましい。
【００３６】
図２は、本発明のガスバリアフィルムの別の実施の形態を示す概略断面図である。
【００３７】
図２に示す本発明のガスバリアフィルム１１は、上記で説明した図１に示す本発明のガスバリアフィルム１と同様に、基材フィルム１２と、当該基材フィルム１２上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層１３を少なくとも一層有する積層体１５とからなり、前記積層体１５中のガスバリア層１３の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されている耐熱層１４が位置していることに特徴を有している。
【００３８】
したがって、基材フィルム１２、ガスバリア層１３、及び耐熱層１４それぞれについては、上記図１に示すガスバリアフィルム１のそれと同様であり、ここでの説明は省略する。
【００３９】
しかしながら、図２に示すガスバリアフィルム１１は、その積層体の構成が図１に示すガスバリアフィルムと異なっている。本発明のガスバリアフィルム１１においては、図２に示すような積層体１５を形成することも可能である。
【００４０】
図２に示す積層体１５は、ガスバリア層１３とその直下に位置する耐熱層１４の組み合わせが４回繰り返して形成した構成となっている。このように、ガスバリア層１３とその直下に位置する耐熱層１４とを複数回繰り返して形成することにより、ガスバリア性を向上することができ、さらに、本発明のガスバリアフィルム１１においては、ガスバリア層１３は真空蒸着法により形成されるが、当該ガスバリア層１３は必ず耐熱層上に形成されるので、熱により変形したり、劣化することもない。
【００４１】
図３は、本発明のガスバリアフィルムのさらに別の実施の形態を示す概略断面図である。
【００４２】
図３に示す本発明のガスバリアフィルム２１においても、その基本的構成については、図１、２に示すガスバリアフィルム（１、１１）と同様であるが、基材フィルム２２が、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されており、耐熱層としても機能することに特徴を有する。このように、基材フィルム２２自体をガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成することにより、図３に示すように、当該基材フィルム２２に直にガスバリア層２３を積層することが可能となる。この結果、ガスバリアフィルム全体の厚さを薄くすることができる。
【００４３】
この場合であっても、ガスバリア層２３を複数積層することは可能であり（図３に示すガスバリアフィルム２１においては二層）、また、その最外層には撥水層２６を設けてもよい。
【００４４】
基材フィルム２２に用いられ、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂としては、上述した耐熱層として用いられる高分子樹脂と同様に、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、アモルファスポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、のいずれかであることが好ましい。
【００４５】
次に、本発明のガスバリアフィルムの製造方法について、図１に示すガスバリアフィルム１を例として説明する。
【００４６】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１は、基材フィルム２上に、当該基材フィルム２側から耐熱層４、ガスバリア層３、撥水層６が順次積層された構造を有している。
【００４７】
したがって、このような本発明のガスバリアフィルム１は、まず上記で説明したような基材フィルム２上に耐熱層４を積層し、次に前記積層された耐熱層４上に真空蒸着法によりガスバリア層３を積層し、最後にガスバリア層３上に撥水層６を積層することにより製造される。以下にそれぞれについて説明する。
【００４８】
まず、本発明のガスバリアフィルム１を製造するためには、基材フィルム２上に耐熱層４を積層することが必要であるが、本発明においてはこの方法について特に限定することはない。しかしながら、耐熱層４は、ポリエチレンナフタレート樹脂等の高分子樹脂で形成されるので、ウェットコーティング法により基材樹脂２上に形成したり、または、基材フィルム２と耐熱層４としての高分子樹脂を貼り合わせることにより、結果的に基材フィルム２上に耐熱層４を積層してもよい。あるいは、真空中で、耐熱性樹脂の構成成分であるモノマーを蒸着しながら重合化する方法により、耐熱層を積層してもよい。
【００４９】
次に、耐熱層４上に真空蒸着法によりガスバリア層３を積層する方法について説明する。本発明において、ガスバリア層３を積層する方法については、真空蒸着法であれば特に限定されず、従来公知の様々な真空蒸着法（真空蒸着装置）を用いることができる。
【００５０】
図４は、真空蒸着法によりガスバリア層３を積層するための巻き取り式真空蒸着装置４０を示す概略図である。
【００５１】
図４に示すように、巻き取り式真空蒸着装置４０は、真空チャンバー４１内に巻き出しロール４２、ガイドロール４３,４４、冷却されたコーティングドラム４５、ガイドロール４６,４７、巻き取りロール４８を備えており、コーティングドラム４５の下方には、マスク４９,４９を介して、金属あるいは金属酸化物であるガスバリア層の原料Ｍを保持し加熱するためのるつぼ５０、および、酸素ガス吹出口５１が配設されている。
【００５２】
上記の巻き取り式真空蒸着装置４０において、巻き出しロール４２から繰り出された被蒸着物Ｆ（基材フィルム２上に耐熱層４を積層したもの）は、ガイドロール４３,４４に案内されてコーティングドラム４５に送られる。一方、るつぼ５０を加熱することにより原料Ｍ、例えば、金属アルミニウム、あるいは、酸化アルミニウム等を蒸発させ、必要ならば、酸素ガス吹出口５１から酸素ガスを噴出し、マスク４９,４９を介して、コーティングドラム４５上を搬送される被蒸着物Ｆに衝突させて成層を行い、バリア層３を形成する。
【００５３】
次いで、被蒸着物Ｆは、コーティングドラム４５の下流側に搬送され、ガイドロール４６，４７により巻き取りロール４８に巻き取られる。
【００５４】
このような巻き取り式真空蒸着装置４０を用いることにより、長尺のガスバリアフィルムを容易に製造することができるとともに、被蒸着物Ｆの送り速度を調節することでガスバリア層３の層厚を自由に変化させることができる。
【００５５】
図１に示す本発明のガスバリアフィルム１を製造する場合には、上記巻き取り式真空蒸着装置４０によって形成したガスバリア層３上に撥水層６を積層する。
【００５６】
本発明においては、撥水層６の積層方法については特に限定することはなく、従来公知の方法により形成することができる。
【００５７】
また、ガスバリア層３を積層するための装置（巻き取り式真空蒸着装置４０）により撥水層６を積層することも可能である。図４に示すように、積層されたバリア層３がガイドロール２７に接触する前に、蒸着重合装置５２を設けることにより、撥水層６として、オレフィン系、若しくはフッ素系樹脂、具体的には例えば低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を当該装置４０を用いて積層することができる。
【００５８】
具体的には、蒸着重合装置５２は、内部に蒸発装置５３（図４においては２個）と、この近傍にハロゲンランプやニクロム線等の加熱装置５４を備え、蒸発装置５３内の蒸発源ｍを蒸発させて、開閉可能はシャッター装置５５を開くことにより、搬送される被蒸着物Ｆのバリア層３上に撥水層６を積層することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６０】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６１】
（実施例１）
基材フィルムとして、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、その上に耐熱層としてポリエチレンナフタレート樹脂を厚さ２５μｍに形成した。そして、さらに前記耐熱層の上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、その上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成し、実施例１のガスバリアフィルムを形成した。
【００６２】
なお、耐熱層は従来公知のドライラミネート法により形成し、ガスバリア層、及び撥水層は、前記で説明した巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６３】
（実施例２）
基材フィルムとして、耐熱層としても機能する、厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート樹脂フィルムを用い、その上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、さらにその上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成して、実施例２のガスバリアフィルムを形成した。
【００６４】
なお、本実施例におけるガスバリア層、撥水層についても、前記実施例１の場合と同様に巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６５】
（比較例１）
基材フィルムとして、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを用い、その上にガスバリア層として酸化アルミニウムを厚さ２５ｎｍとなるように真空蒸着法によって形成し、さらにその上に撥水層としてポリテトラフルオロエチレン樹脂を厚さ５ｎｍとなるように形成して、比較例１のガスバリアフィルムを形成した。
【００６６】
なお、この比較例１におけるガスバリア層、撥水層についても、前記実施例１の場合と同様に巻き取り式真空蒸着装置４０を用いて形成した。
【００６７】
（ガスバリアフィルムの評価）
上記の方法で形成した実施例１、２、及び比較例１のガスバリアフィルムにすいて、それぞれ酸素透過率試験と水蒸気透過率試験を調べた。結果を以下の表１に示す。
【００６８】
なお、酸素透過率は、酸素ガス透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製：ＯＸ−ＴＲＡＮ ２／２０）を用いて、２３．０℃、９０％Ｒｈの条件で測定した値であり、水蒸気透過率は水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製：ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）を用い、３７．８℃、１００％Ｒｈの条件で測定した値である。
【００６９】
【表１】
通常、ガスバリアフィルムの性能の良否を判断する場合には、酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ、水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙを基準とし、これらの基準以下の場合には、ガスバリア性が優れていると判断される。そうすると、上記表１からも明らかなように、実施例１、２のガスバリアフィルムは共に酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ以下であり、水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であるのでいずれも優れたガスバリア性を有していることが分かった。
【００７１】
一方、比較例１のガスバリアフィルムは、酸素透過率が０．５ｃｃ／ｍ2／ｄａｙより大きく、水蒸気透過率も０．５ｇ／ｍ2／ｄａｙより大きく、本発明の実施例に比べガスバリア性が劣っていることが分かった。
【００７２】
【発明の効果】
この発明によれば、基材フィルムと、当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成されたガスバリア層を少なくとも一層有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、前記積層体中のガスバリア層の直下の層は、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂によって形成されているので、ガスバリア層の直下の層は耐熱性に優れており、その結果、真空蒸着法によってガスバリア層を形成した場合、つまり当該直下の層が高温に曝された場合であっても、当該直下の層が変形したり、劣化することがない。したがって、成層速度が速く比較的安価な真空蒸着法を用いて形成したガスバリア層を有していても、積層体を構成する層同士の密着性が低下することはなく、ガスバリア性に優れたガスバリアフィルムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバリアフィルムの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のガスバリアフィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のガスバリアフィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図４】巻き取り式真空蒸着装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ ガスバリアフィルム
２，１２，２２ 基材フィルム
３，１３，２３ ガスバリア層
４，１４，２４ 耐熱層
５，１５，２５ 積層体
６，２６ 撥水層
４０ イオンビームスパッタリング装置
Claims (2)
- 基材フィルムと、
当該基材フィルム上に位置しており、真空蒸着法によって形成された少なくとも一層のガスバリア層と、当該ガスバリア層の上に形成された撥水層と、を有する積層体と、からなるガスバリアフィルムであって、
前記撥水層は、オレフィン系樹脂、ハロゲン系樹脂、又はシリコーン系樹脂からなり、その表面における水との接触角が２３℃において６０°以上であり、
前記積層体中のガスバリア層の直下には、ガラス転移温度が９０℃以上の高分子樹脂からなる耐熱層が位置していることを特徴とするガスバリアフィルム。 - 前記基材フィルムが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）から選択された何れかの樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のガスバリアフィルム。
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