JP5067333B2 - ガスバリア性シートの製造方法 - Google Patents
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本発明の耐熱層形成用塗布液は、ロール状に巻かれた長尺の基材を引き出し、基材上に耐熱プラズマ層又は耐熱オーバーコート層を形成するために用いる耐熱層形成用塗布液であって、耐熱層形成用塗布液が3官能以上のアクリレート及び溶媒を含有する。これにより、耐熱プラズマ層の重合、架橋、硬化が良好に進みやすくなり、その結果、ロール・ツー・ロール方式の製造方法において膜質の良好な耐熱プラズマ層や耐熱オーバーコート層を形成することが可能な耐熱層形成用塗布液を提供することができる。なお、本明細書において、「アクリレート」という場合、特に断りのない限り、アクリレートのみならずメタクリレートを含むものとする。また、耐熱プラズマ層とは、基材とガスバリア層との間に挿入される層であり、プラズマ等を利用して形成されるガスバリア層の形成時の熱の影響等に対して所定の耐熱性・耐プラズマ性を有する層(所定の耐熱性・耐プラズマ性を有するアンカー層)である。そして、耐熱オーバーコート層とは、ガスバリア性シートのオーバーコート層として用いられる層であり、耐熱プラズマ層同様の所定の耐熱性等を有する層である。
本発明のガスバリア性シートの製造方法は、基材上に耐熱プラズマ層及びガスバリア層をこの順に有するガスバリア性シートの製造方法であって、ロール状に巻かれた長尺の基材を引き出し、この基材上に上記説明した本発明の耐熱層形成用塗布液を用いて、耐熱プラズマ層を形成する耐熱プラズマ層形成工程と、この耐熱プラズマ層上に、ガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程と、を有する。これにより、耐熱プラズマ層の重合、架橋、硬化が良好に進みやすくなり、その結果、膜質の良好な耐熱プラズマ層を有するガスバリア性シートの製造方法を提供することができる。
本発明のガスバリア性シートは、上記説明した本発明のガスバリア性シートの製造方法によって製造される。これにより、耐熱プラズマ層の重合、架橋、硬化が良好に進みやすくなり、その結果、ロール・ツー・ロール方式の製造方法で製造された、膜質の良好な耐熱プラズマ層を有するガスバリア性シートを提供することができる。
本発明の製品は、本発明のガスバリア性シートを用いる製品であって、この製品が、ディスプレイ、照明、又は太陽電池である。これにより、より高いガスバリア性が必要とされる製品に本発明のガスバリア性シートが用いられることになり、その結果、より高性能なディスプレイ、照明、及び太陽電池を提供することができる。
(基材準備工程)
基材としてとして厚さ100μmの長尺のPENフィルム(帝人デュポン株式会社製:Q65F(商品名))を用いた。このPENフィルムは、フィルムの片面に易接着化処理がなされているものである(以下、易接着化処理がなされた面を易接着面、同処理がなされていない面を未処理面という。)。
ロール状に巻かれた上記長尺のPENフィルムを、供給装置を用いて引き出し、このPENフィルムを走行させながら、その未処理面に下記組成の耐熱層形成用塗布液をダイコートにて塗布した。次いで、温度120℃で3min乾燥させた後、150mJの紫外線を照射して1μmの厚さになるように耐熱プラズマ層を硬化させて形成した。なお、PENフィルムの走行速度(プロセススピード又はライン速度)は、10m/minとした。そして、長尺のPENフィルム上に連続的に形成された耐熱プラズマ層を、巻き取り装置を用いて再度ロール状に巻き取った。
ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬株式会社製:PET−30):20重量部
イソシアヌル酸OE変性ジアクリレート(東亞合成株式会社製:M−215):20重量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバガイギー製 商品名:イルガキュア184):2重量部
トルエン:60重量部
この耐熱プラズマ層の上に、イオンプレーティング法によってガスバリア層を形成した。具体的には、巻取式イオンプレーティング装置を用いて、ガスバリア層を成膜した。まず、上記「耐熱プラズマ層形成工程」で得られた、ロール状に巻き取られた基材/耐熱プラズマ層の被成膜体を、供給装置を用いて引き出し、この被成膜体を走行させながら、耐熱プラズマ層上にガスバリア層が形成されるようにガスバリア層の成膜を行った。ガスバリア層の材料としてSiOSn(二酸化珪素と酸化錫の複合体)を用い、Ar:20sccmでプラズマを発生(11kW)し、真空度0.04Paにてイオンプレーティング法を行ったところ、被成膜体の走行速度(プロセススピード又はライン速度)を1m/minとしたときに、厚さ50nmのSiOSn膜(ガスバリア層)を得た。
ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過率測定装置(MOCON社製 PERMATRAN−W 3/31)を用いて、温度37.8℃、湿度100%RHで測定した。その結果、0.04g/m2dayの測定限界値以下であった(測定限界値は0.1g/m2day)。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さの測定は、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)として、セイコーインスツルメンツ社製のNanopics−1000を用い、JIS B0601−1982に準拠して、20μmの範囲にて最大突起長(Rmax)を測定することにより評価を行った。その結果、ガスバリア性シートの表面の最大突起長(Rmax)は8nmであった。
ガスバリア性シートに対して160℃×1時間×3回の耐熱性サイクル試験を実施したところ、サンプルの外観変形(カール)は無かった。また、上記耐熱性サイクル試験後(カール性評価試験後)に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.04g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
基材の裏面(易接着面)に、実施例1と同様の成膜条件で厚さ50nmのSiOSn(二酸化珪素と酸化錫の複合体)膜を設けたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.008g/m2dayの測定限界値以下であった。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は8nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、外観変形(カール)は無かった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.007g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
実施例1で得られた基材/耐熱プラズマ層/ガスバリア層の積層体の上に、さらに実施例1と同様の条件でダイコートを用いて厚さ1μmの耐熱オーバーコート層を形成し、耐熱オーバーコート層形成工程をさらに行ったこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.01g/m2dayの測定限界値以下であった。
ガスバリア性シートの表面(耐熱オーバーコート層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は6nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、外観変形(カール)は無かった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.05g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
耐熱層形成用塗布液を以下の組成としたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
ペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬株式会社製:PET−30):20重量部
イソシアヌル酸OE変性ジアクリレート(東亞合成株式会社製:M−215):20重量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバガイギー製 商品名:イルガキュア184):2重量部
重量平均分子量10万のアクリレートポリマー:10重量部
トルエン:48重量部
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.05g/m2dayの測定限界値以下であった。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は85nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、外観変形(カール)は無かった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.05g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
耐熱性ポリイミド樹脂(大日精化工業株式会社製)を用いて耐熱プラズマ層を形成し、耐熱プラズマ層の形成方法を適宜調整・変更したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は215nmであった。
耐熱層形成用塗布液中の3官能のアクリレートたるペンタエリスリトールトリアクリレート(日本化薬株式会社製:PET−30)を除き、イソシアヌル酸OE変性ジアクリレート(東亞合成株式会社製:M−215)を40重量部としたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.6g/m2dayであった。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は、46nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、ガスバリア性シートは変形(カール)し、実質的に使用不可能であった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、1.0g/m2dayまでガスバリア性が劣化していることが観察された。
カルドポリマー(新日鐵化学化学株式会社製 V259EHシリーズ)を用いたこと、PENフィルムの走行速度(プロセススピード又はライン速度)を2m/minとしたこと、温度120℃で15min乾燥させて1μmの厚さになるように耐熱プラズマ層を形成したこと、以外は実施例1と同様にしてガスバリア性シートの製造を試みた。ところが、カルドポリマーの硬化反応を促進させるため、160℃オーブンに1時間入れたところ、ブロッキングを起こし、使用不可能となった。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、1.5g/m2dayであった。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は、134nmであった。
基材を長尺のPENフィルムからシート状(毎葉)のPENフィルムに変更し、ロール・ツー・ロール方式の製造方法を採用しなかったこと、以外は実施例1と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.02g/m2dayであった(測定限界値以下)。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は、7nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、外観変形(カール)は無かった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.06g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
基材を長尺のPENフィルムからシート状(毎葉)のPENフィルムに変更し、ロール・ツー・ロール方式の製造方法を採用しなかったこと、以外は比較例2と同様にしてガスバリア性シートを製造した。
水蒸気透過率を実施例1と同様にして測定したところ、0.06g/m2dayであった(測定限界値以下)。
ガスバリア性シートの表面(耐熱プラズマ層及びガスバリア層を設けた側の表面)の粗さを実施例1と同様にして測定したところ、最大突起長(Rmax)は、9nmであった。
ガスバリア性シートのカール特性を実施例1と同様にして評価したところ、外観変形(カール)は無かった。また、上記カール性評価試験後に再度ガスバリア性シートの水蒸気透過率の測定を行ったところ、0.08g/m2dayの測定限界値以下を維持していることが確認できた。
2 基材
3 耐熱プラズマ層
4 ガスバリア層
5 耐熱オーバーコート層
Claims (8)
- 基材上に耐熱プラズマ層及びガスバリア層をこの順に有するガスバリア性シートの製造方法であって、
ロール状に巻かれた長尺の基材を引き出し、該基材上に耐熱層形成用塗布液を用いて、耐熱プラズマ層を形成する耐熱プラズマ層形成工程と、
前記耐熱プラズマ層上に、イオンプレーティング法によってガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程と、を有し、
前記耐熱層形成用塗布液が、3官能以上のアクリレート及び溶媒を含有することを特徴とするガスバリア性シートの製造方法。 - 前記耐熱プラズマ層形成工程における前記耐熱プラズマ層の形成が、前記耐熱層形成用塗布液を塗布して得られた塗布層を硬化させることによって行われる、請求項1に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記耐熱プラズマ層形成工程における前記耐熱プラズマ層の形成が、5m/min以上のプロセススピードで走行する前記基材上に前記耐熱層形成用塗布液を塗布することによって行われる、請求項1又は2に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記耐熱層形成用塗布液を用いて、前記ガスバリア層の上に、耐熱オーバーコート層をさらに形成する耐熱オーバーコート層形成工程を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記耐熱層形成用塗布液が重量平均分子量10万以上の高分子成分を含有しない、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記アクリレートが5官能以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記アクリレートが分子内に環構造を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のガスバリア性シートの製造方法。
- 前記3官能以上のアクリレートが、ペンタエリスリトールトリアクリレートであり、
前記溶媒が、トルエンである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のガスバリア性シートの製造方法。
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