JP5335720B2 - 機能性フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は機能性フィルムの製造方法において、特に、支持体上に有機膜と無機膜の積層膜が成膜される機能性フィルムの製造方法に関する。

光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタや反射防止フィルム等の光学フィルムなど、各種の機能性フィルムが利用されている。

機能性フィルムを、効率良く、高い生産性を確保して製造するために、長尺な支持体に連続的に成膜を行なう、いわゆるロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）の技術が採用されている。

機能性フィルム（例えば、バリアフィルム）の製造方法の一例として、特許文献１は、連続走行する支持体上にアクリレートモノマー等を塗布し、乾燥、硬化を経てロールに巻き取り、有機膜が形成されたロールを真空成膜装置に送り出し、有機膜上に無機膜を成膜し、ロールに巻き取ることを開示する。

特開２００９−１７９８５３号公報

ところで、バリアフィルムを作製する工程において、支持体の溶剤によるダメージはバリア性やその他性能に大きく影響する。例えば、有機膜の形成工程で、溶剤を含む塗布液が支持体の裏面に回りこんだ場合、塗布液は乾燥しにくくなる。このとき溶剤耐性の低い支持体を使用した場合、溶剤が支持体に吸収され、支持体が膨潤・変形を引き起こしてしまう。支持体が長時間溶剤に浸透され、変性すると、白濁しヘイズが上昇するなどの問題が起こり、透明性が失われる。これにより透過率の低下が引き起こされる。

さらに、無機膜を成膜するための真空成膜プロセスに、浸漬/膨潤等の溶剤ダメージを受けた支持体がセットされると、支持体からの脱ガスの影響で、成膜プロセスのおけるプラズマが不安定な発光となり、成膜される無機膜の膜質も不均一なものになる。

特に、ロール・ツー・ロールを利用して無機膜を成膜する場合、成膜の最初と最後では支持体からの脱ガスの時間が異なる。成膜の最初の段階では脱ガスの量は少ない。しかし、成膜の最終段階に向けて、支持体からの脱ガスが蓄積する。そのため、長手方向で不均一な製品が製造される。また、支持体が薄い場合、溶剤ダメージが支持体に与える影響は大きく、変色や性能劣化に加えて、カール等の変形も引き起こす。また、場合によっては支持体が破断することも発生する。

一方、支持体の種類・厚みに関して、生産性、コスト、使用用途から支持体の薄膜化や複素屈折率の低下等が求められている。これらの要求を満たす支持体は、一般的に、溶剤に弱く、コシ（剛性）なく、脆いという性質を持つ。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、有機膜を溶剤塗布にて付与する場合、もしくは支持体を溶剤に浸される場合に、溶剤ダメージによる支持体の変性と、その後の真空成膜プロセスでの脱ガスの発生を防止することができる機能性フィルムの製造方法を提供する。

本発明の一態様によると、機能性フィルムの製造方法において、裏面側に耐溶剤性を有するラミネートフィルムが付与され長尺の支持体を送り出し、前記支持体を搬送しながら、前記支持体の表面側に溶剤を含む塗布液を塗布し、前記塗布液を乾燥、硬化させて有機膜を形成する第１の工程と、減圧下で、前記有機膜が形成された前記支持体上を搬送しながら、前記有機膜上に無機膜を成膜する第２の工程を有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、支持体の裏面に貼り付けられたラミネートフィルムが耐溶剤性を有する。これにより、支持体の溶剤ダメージによる品質劣化が防止される。また、無機膜成膜中に、支持体からの脱ガスの発生が抑制される。これにより、高品質の無機膜を成膜することができる。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記溶剤が、アセトン、メチルエチルケトン）、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、及びジクロロエタンの群から選ばれる少なくとも１種であり、前記ラミネートフィルムが前記群から選ばれた前記溶剤に対して耐性を有する。本発明の他の態様によると、好ましくは、前記ラミネートフィルムが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート又はその組合せで構成される。

上記の溶剤が、有機膜形成用の塗布液に多く含まれるので、これらの溶剤に対しラミネートフィルムが耐溶剤性を有することが好ましい。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記第２の工程の有機膜上に無機膜を成膜する工程において、前記支持体からの脱ガスの量が前記無機膜を成膜するために導入されたガスの量に対し１％以下である。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記第１の工程、及び前記第２の工程は、前記支持体の表面側の端部のみをパスローラにより支持して前記支持体を搬送することを含む。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記第１の工程、及び前記第２の工程がそれぞれ所定回数繰り返えされる。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記無機膜が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有する機能性フィルムの製造方法。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物、もしくはその複合物から成る群から選択された一つを含む。

本発明の他の態様によると、好ましくは、前記有機膜が放射線硬化性のモノマー、及びオリゴマーの一つを含む機能性フィルムの製造方法。

本発明によれば、溶剤ダメージによる支持体の品質劣化を防止でき、無機膜成膜中の支持体からの脱ガスの発生を抑制することができる。これにより、高品質の機能性フィルムを製造することができる。

機能性フィルムの構成図。 機能性フィルムの製造方法を実施する装置の一例を示す図。 段差付きローラによる搬送状態を示す概念図。 実施例の結果を示す表図。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行なうことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。

図１は、裏面にラミネートフィルムを備えた機能性フィルムの構成図を示す。図１に示すように、機能性フィルム１０は、支持体１２の表面に成膜された有機膜１４と、有機膜１４の上に成膜された無機膜１６を有する。図１に示す機能性フィルム１０は、有機膜１４と無機膜１６の２層の組合せを、繰り返しの単位として、これを３回繰り返したものである。機能性フィルム１０は最外層に有機膜１８を有する。支持体１２の表面側に成膜される有機膜１４と無機膜１６の構造は、上述の構造に限定されない。支持体１２の表面側に無機膜／有機膜の順で成膜することができる。

有機膜１４は、溶剤を含む塗布液を支持体１２に供給し、乾燥、硬化することにより形成される。支持体１２の裏面側に耐溶剤性を有するラミネートフィルム２０が貼り付けられる。ラミネートフィルム２０を貼り付けることにより、支持体１２の裏面を溶剤から保護することができる。溶剤に起因する支持体の膨潤／変形を防止できる。さらに、無機膜を成膜するために減圧下に支持体をセットした場合でも、支持体の膨潤に起因する脱ガスの発生を抑制することができる。

有機膜１４及び真空成膜による無機膜１６の成膜が可能なものであれば、支持体１２として、特に限定は無く、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シートなど、機能性フィルムに利用されている各種の支持体を使用することができる。

ラミネートフィルム２０を支持体１２から剥離する場合、支持体１２とラミネートフィルム２０との接着力は、支持体１２の表面側に成膜される有機膜１４又は無機膜１６と支持体１２との接着力より弱くすることが好ましい。

有機膜１４には、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜等の無機膜が成膜される前に成膜される全ての膜が含まれる。

無機膜１６は、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物もしくはその複合物を、少なくとも一つを含むものであることが好ましい。

無機膜１６、又は無機膜１６と有機膜１４との積層体を支持体１２の表面側に形成することにより、所定の機能を有する機能性フィルム１０を得ることができる。

以下、実施形態に係る機能性フィルムの製造方法、及び製造装置について説明する。機能性フィルムを製造するための製造装置は、例えば、支持体１２の表面に有機膜を成膜する有機膜成膜装置２２と、有機膜上に無機膜を成膜する真空成膜装置２４とで構成される。

図２（Ａ）に、有機膜成膜装置２２の一例を概念的に示す。有機膜成膜装置２２は、送出し機３２、塗布手段２６、加熱手段２８、ＵＶ照射装置３０、巻取り機３４を有する。この有機膜成膜装置２２は、送出し機３２から巻取り機３４間を、ロール・ツー・ロールによって有機膜を成膜する。

有機膜成膜装置２２において、第1に、フィルムロール４０が送出し機３２に装填される。次いで、引取ローラ３６によりフィルムロール４０から支持体１２が長手方向に搬送される。塗布手段２６により、例えば、予め調製した放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーが含有された塗布液を支持体１２に塗布される。加熱手段２８により塗布液を乾燥し、溶剤を蒸発させる。ＵＶ照射装置３０で、乾燥後の塗布液に紫外線を照射し、重合反応を開始させる。塗布液を硬化して支持体１２上に有機膜を成膜する。

塗布手段２６により塗布液を支持体１２に塗布したとき、塗布液が支持体の裏面に回り込む場合がある。支持体１２の裏面に耐溶剤性を有するラミネートフィルムが貼り付けられているので、塗布液が支持体１２と直接接触しない。ラミネートフィルムが、支持体１２が溶剤によるダメージを受けるのを防止する。

ラミネートフィルムは、塗布液が塗布される前に貼り付けられる必要がある。第１の方法として、ラミネートフィルム付きのフィルムロール４０を準備することができる。また、第２の方法として、送出し機３２によりフィルムロール４０から支持体１２送り出しながら、裏面にラミネートフィルムを貼り付けることもできる。

塗布液に使用される溶剤として、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、シクロヘキサノン、エタノール、メタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、トルエン、キシレン、ジクロロエタン等を挙げることができる。なお、工業的には、支持体に塗布された場合に拡散/飛散しやすい（表面張力低い、粘度低い）ＭＥＫが使用されることが多い。

裏面のラミネートフィルムとして、上記の溶剤に対して耐性を有するポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート又はその組合せで構成されるフィルムが使用される。

有機膜が成膜された支持体１２は、フィルムロール４２として巻取り機３４に巻き取られる。このとき、支持体１２の巻き取りテンションは制御される。

図２（Ｂ）に示すように、真空成膜装置２４は、有機膜成膜装置２２と同様に、ロール・ツー・ロールによる成膜を行なう装置である。送出し機５６によりフィルムロール４２から支持体１２が送り出される。支持体１２を長手方向に搬送しながら、無機膜が支持体１２の有機膜上に成膜される。有機膜と無機膜とで構成される積層体が成膜された支持体１２が巻取り機５８によってフィルムロール４８に巻き取られる。真空成膜装置２４は、供給室５０と、成膜室５２と、巻取り室５４とを備える。

有機膜が成膜された支持体１２を巻回したフィルムロール４２が、真空成膜装置２４の供給室５０に装填される。供給室５０は、送出し機５６と、ガイドローラ６０と、真空排気手段６１とを有する。有機膜が成膜された支持体１２を巻き回したフィルムロール４２が、供給室５０の送出し機５６に装填される。フィルムロール４２から支持体１２が送り出され、隔壁７４のスリット７４ａを通して、供給室５０から成膜室５２に搬送される。供給室５０内では、図示しない駆動源によって送出し機５６を図中時計方向に回転する。フィルムロール４２から支持体１２が、ガイドローラ６０によって所定の経路を経て成膜室５２に搬送される。支持体１２は表面側に有機膜を有し、裏面側に耐溶剤性を有するラミネートフィルムが貼り付けられている。

供給室５０には、真空排気手段６１が配置される。真空排気手段６１により、供給室５０内が成膜室５２における成膜圧力に応じた所定の圧力に減圧される。これにより、供給室５０の圧力が、成膜室５２の圧力（成膜）に悪影響を与えることを防止する。なお、真空排気手段６１として、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を使用することができる。

支持体１２は、ガイドローラ６０によって案内され、成膜室５２に搬送される。成膜室５２では、支持体１２の表面、すなわち有機膜の表面に、無機膜が成膜される。図２（Ｂ）に示すように、成膜室５２は、ドラム６２と、成膜手段６４ａ，６４ｂ、６４ｃ、及び６４ｄと、ガイドローラ６８及び７０と、真空排気手段７２と、ガス供給手段３５を備える。なお、成膜室５２が、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等による成膜を行なうものである場合、成膜室５２には、さらに、高周波電源等も設置される。

無機膜を成膜する際、支持体１２の裏面にラミネートフィルムが貼り付けられている。支持体１２の裏面は直接溶剤と触れていないので、膨潤等の変質が生じていない。したがって、支持体１２からの脱ガスの放出が抑制される。したがって、支持体１２の長手方向に高品質の無機膜を成膜することができる。このとき、支持体１２の脱ガスの量は、ガス供給手段３５から供給される反応ガスの流量の１％以下まで低減される。

成膜室５２のドラム６２は、中心線を中心に図示しない駆動源によって、図中反時計方向に回転する。ガイドローラ６８によって所定の経路に案内された支持体１２は、ドラム６２の周面の所定領域に掛け回されて、ドラム６２に支持／案内されつつ、所定の搬送経路を搬送され、成膜手段６４ａ〜６４ｄによって、有機膜上に無機膜が成膜される。このとき成膜される無機膜は、５ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有することが好ましい。

成膜手段６４ａ〜６４ｄは、真空成膜法によって、支持体１２の表面に無機膜を成膜する装置である。成膜手段として限定は無く、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等、公知の真空成膜法（気相堆積法）が、全て、利用することができる。

したがって、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、実施する真空成膜法に応じた、各種の部材で構成される。例えば、成膜室５２がＩＣＰ−ＣＶＤ法（誘導結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、誘導磁場を形成するための誘導コイルや、成膜領域に反応ガスを供給するためのガス供給手段等を有して構成される。

また、成膜室５２が、ＣＣＰ−ＣＶＤ法（容量結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、中空状でドラム６２に対向する面に多数の小孔を有し反応ガスの供給源に連結される、高周波電極及び反応ガス供給手段として作用するシャワー電極等を有して構成される。

また、成膜室５２が、ＣＶＤ法によって気相成膜により無機膜の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、反応ガスの導入手段等を有して構成される。

さらに、成膜室５２が、スパッタリングによって無機膜の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、ターゲットの保持手段や高周波電極、スパッタガスの供給手段等を有して構成される。

真空排気手段７２は、成膜室５２内を真空排気して、真空成膜法による無機膜の成膜に応じた真空度とするものである。真空排気手段７２は、特に限定は無く、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜装置に用いられている公知の（真空）排気手段が、各種利用可能である。

成膜手段６４ａ〜６４ｄによって無機膜が成膜された支持体１２は、ガイドローラ７０及び７８によって、隔壁７５のスリット７５ａに案内され、巻取り室５４に搬送される。巻取り室５４には真空排気手段８０が設けられる。真空排気手段８０によって、巻取り室５４内が所定圧力となるよう減圧される。巻取り室５４内に設けられた巻取り機５８によって、支持体１２がフィルムロール４８に巻き取られる。

なお、供給室５０には、図示した部材に加えて、一対の搬送ローラや、支持体１２の幅方向の位置を規制するガイド部材など、支持体１２を所定の経路で搬送するための搬送手段が設置されてもよい。

支持体１２の裏面にラミネートフィルムを付与することで、無機膜が成膜される支持体１２に適度な剛性を持たせることができる。真空成膜装置２４を搬送する（もしくは複数回往復させる）際に、縦皺や折れを発生させること無く支持体１２を搬送することができる。成膜不良に起因する欠陥が無機膜に発生するのを防止でき、品質の優れた無機膜を得ることができる。

図３は、真空成膜装置内での支持体の搬送状態を示す。真空成膜装置内では、支持体１２の端部（搬送方向と直交する方向（幅方向）の端部）のみに接触する段差付きのガイドローラにより支持体１２を搬送することが好ましい。一般的に、支持体１２上に各種の膜を有する機能性フィルムは、端部まで全てが製品として使用されることは無く、端部近傍は切断され、あるいは、使用されても機能性フィルムとして作用する必要が無い。つまり、機能性フィルムの端部は、性能や特性が劣化あるいは低下していても、製品として問題が生じることは無いからである。

図３（Ａ）は、無機膜の成膜前の支持体１２の搬送状態を示す。支持体１２の裏面には耐溶剤性を有するラミネートフィルム２０が貼り付けられている。段差付きのガイドローラ６０，６８は、ローラの両端部の径が中央部に比べて大きい。有機膜１４はガイドローラ６０，６８の両端部でのみ接触し、実際に製品として使用される有機膜１４の領域（機能発現部）はガイドローラ６０，６８と接触しない。

図３（Ｂ）は、無機膜の成膜後の支持体１２の搬送状態を示す。段差付きのガイドローラ７０，７８は、ローラの両端部の径が中央部に比べて大きい。無機膜１６はガイドローラ７０，７８の両端部でのみ接触し、無機膜１６の機能発現部はガイドローラ７０，７８と接触しない。

なお、ラミネートフィルム２０の厚さ、素材を適宜選択することで、支持体１２に自己支持性を付与することができる。ラミネートフィルム２０によって自己支持性を上げることで、テンションをかけても支持体１２をたわまないようにすることができる。これにより支持体１２の搬送速度を上げることができる。また、自己支持性が高いと、段差部での変形が少なくなる。また、蛇行やテンション変動が無くなり、搬送の安定性（精度）を向上することができる。

次いで、フィルムロール４８は有機膜成膜装置２２の送出し機３２にフィルムロール４０としてセットされ、無機膜上に有機膜が成膜される。有機膜／無機膜／有機膜が成膜された支持体１２は、フィルムロール４２として巻取り機３４に巻き取られる。

次いで、フィルムロール４２は真空成膜装置２４の供給室５０に装填される。支持体１２上に無機膜が成膜される。複数回の有機膜の成膜工程、無機膜の成膜工程を経て、所望の機能性フィルムが製造される。

有機材料の成膜と無機材料の成膜が、３回繰り返し実行され、さらに最外層に有機材料が成膜され図１に示す機能性フィルムが製造される。

なお、支持体上に所定の有機膜／無機膜が成膜された後は、支持体からラミネートフィルムを剥離することができる。ラミネートフィルムを支持体の裏面に貼り付ける目的が、溶剤から支持体の裏面を保護することである。したがって、成膜工程を終了すればラミネートフィルムを剥離することができる。

無機膜を成膜する前に、支持体とラミネートフィルムとの接着力を改善するための工程を通過させることが好ましい。接着力を改善するための工程として、加熱ゾーン、紫外線硬化ゾーンを通過させることが好ましい。加熱ゾーン、紫外線硬化ゾーンを真空成膜装置の前に設置し、ラミネートフィルムを有する支持体を通過させてもよいし、図２（Ａ）に示される有機膜成膜装置２２の加熱手段２８、及びＵＶ照射装置３０を接着力改善工程として利用してもよい。その際、搬送装置にて一定のテンション（およそ５０〜５００Ｎ／ｍ）をかけながら、巻取り機３４で巻き取る。熱をかけながら巻き取られた支持体とラミネートフィルムは引取ローラ３６との圧着により、支持体とラミネートフィルムとの間の密着性が向上し、真空成膜時のハンドリングでの剥れや変形を起こしにくくなる。

有機膜の材料として、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜を、無機膜の成膜前に使用できるものであれば良い。

例えば、具体的には、使用されるモノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を２個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。

例えば、有機膜として紫外線硬化性樹脂を適用することによって、強度や表面平滑性を向上させることができる。紫外線硬化樹脂の例として、共栄社化学製の重合性モノマー、ＢＥＰＧＡ １５ｇ、大阪有機化学工業株式会社製の重合性モノマーＶ−３ＰＡ ５ｇの混合物、紫外線重合開始剤（Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製、商品名：ＥｓａｃｕｒｅＫＴＯ−４６）１．５ｇ、２−ブタノン１９０ｇの混合溶液を支持体に塗布し、有機膜とすることができる。

また、ＢＥＰＧＡやＶ−３ＰＡに代えて、アクリル単量体：カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）やＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本火薬株式会社製）を使用することもできる。

例えば、有機膜として熱硬化性樹脂を適用することによって、密着性を向上させることができる。熱硬化性樹脂の例として、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂 ＤＩＣ社製 ＥＰＩＣＬＯＮ８４０‐Ｓ（ビスフェノールＡ型液状））をメチルエチルケトンで希釈し、固形分濃度が５％になるよう調整した後、支持体に塗布し、有機膜とすることができる。また、他にはポリエステル樹脂〔東洋紡（株）製、バイロン２００〕を使用することができる。

有機膜の成膜方法としては、通常の溶液塗布法を挙げることができる。溶液塗布法としては、例えばディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、あるいは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。

例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、無機膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。

機能性フィルムとして、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する際には、無機膜として、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。

さらに、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の機能性フィルムを製造する際には、無機膜として、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜を成膜することが好ましい。

以上、本発明の機能性フィルムの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよい。

［実施例］
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。

支持体には１０００ｍｍ幅で厚みの異なるポリカーボネイト（ＰＣ）ベースを使用した。溶剤耐性を付与するため幾つかの素材の厚さ６０μｍのラミネートフィルムを準備した。ＰＣベースの支持体の裏面に溶剤耐性を有するラミネートフィルムを貼り合せて、ラミネートフィルム付きの支持体を準備した。

裏面に用いるラミネートフィルムの耐溶剤性について、ＪＩＳ Ｋ ５６００−６−１に基づいて行なった。試験片を幾つかの溶剤に浸し、塗膜のしわ、膨れ、割れ、剥れなど、また、色、つやの変化、粘着性の増加、膨潤、軟化、溶出などの変化、さらに液の着色、濁りの有無・程度を調べた。なお、今回の実験の指標としては、ケトン系溶媒に浸漬させて、どの程度浸透するかを指標とした。バリア膜を成膜する支持体への保護性能を比較するため以下の素材のラミネートフィルムを選択した。

具体的には、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を選択した。ＪＩＳ Ｋ ５６００−６−１に基づいてケトン系溶媒に対する耐性を評価した結果、ＰＣ：×、ＰＰ：△、ＰＥ：△、ＰＶＡ：×、ＰＥＴ：○であった。

ラミネートフィルム付きの支持体上、ラミネートフィルムなし支持体に有機膜と無機膜を成膜し、その性能を評価した。

最初に、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにより支持体上に塗布した。塗膜を乾燥し、さらに塗膜を紫外線硬化により硬膜させ、支持体上に有機膜を成膜した。巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御しながらフィルムロールを作成した。支持体への送液量を制御し、有機膜の厚みは完全に硬化した状態で１μｍとした。

有機膜が成膜された支持体を巻き回したフィルムロールを、１時間以上大気化に放置した。大気化に放置することでフィルムロールの自重により、ラミネートフィルムと有機層間の空気を抜くことができる。その後、フィルムロールを真空製膜装置にセットした。真空成膜装置を真空排気した後、反応性スパッタを使用して有機膜の表面に無機膜（アルミナ膜）を５０ｎｍの厚さで成膜した。

真空成膜での影響を明確にするために、四重双極子質量分析（Ｑｍａｓｓ）で成膜部のガスの質量分布を測定した。

製造された機能性フィルムの性能について、水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。なお、水蒸気透過性は表１の評価を基準とした。

塗布工程でのバリア膜支持体と裏面ラミネートの溶剤への影響度は、溶剤によって侵食された部分の白色化を目視評価にて判断した。なお、目視評価は表２を基準とした。

脱ガスの影響による成膜の不安定さについて、Ｑｍａｓｓの測定に加えて、次の基準で判断した。具体的には、実際に成膜した後、無機膜の膜厚を測定し、成膜レートが設定に対してのどの程度変動しているかで判断した。膜厚±１０％以内は正常値と設定した。

図４の表は条件１〜１０について、支持体、及びラミネートフィルムの条件、及び評価結果をまとめたものである。

［条件１］
支持体の厚さ２０μｍとし、支持体の裏面にラミネートフィルムを貼り付けなかった。支持体の表面には有機膜、無機膜をこの順で成膜した。

［条件２］
支持体の厚さを４０μｍとした以外は、条件１と同様の条件とした。

［条件３］
支持体の厚さを１００μｍとした以外は、条件１と同様の条件とした。

［条件４］
支持体の厚さ２０μｍとし、支持体の裏面に、ＰＥＴ製のラミネートフィルムを貼り付けた。支持体の表面には有機膜、無機膜をこの順で成膜した。

［条件５］
支持体の厚さを４０μｍとした以外は、条件４と同様の条件とした。

［条件６］
支持体の厚さを１００μｍとした以外は、条件４と同様の条件とした。

［条件７］
支持体の裏面に、ＰＣ製のラミネートフィルムを貼り付けた以外は、条件５と同様の条件とした。

［条件８］
支持体の裏面に、ＰＥ製のラミネートフィルムを貼り付けた以外は、条件５と同様の条件とした。

［条件９］
支持体の裏面に、ＰＰ製のラミネートフィルムを貼り付けた以外は、条件５と同様の条件とした。

［条件１０］
支持体の裏面に、ＰＶＡ製のラミネートフィルムを貼り付けた以外は、条件５と同様の条件とした。

＜評価＞
図４の表図における出ガス量（％）は、アルミナを形成するために投入している酸素の量を１００とした場合の、Ｑｍａｓｓで検出されたＭＥＫ量の重量％を表示した。

成膜近傍では反応性のガスである酸素の量が重要であるので、酸素量を基準として出ガス量の比率を計算した。

条件１−３は、ラミネートフィルムを備えていないので、評価結果、溶剤ダメージ共に×の結果であった。ラミネートフィルムを備えていない場合、溶剤ダメージで支持体が変性した。そのため無機膜が適正に成膜されずにバリア性能が×となった。また、溶剤ダメージにより支持体が白色化して使用が不能となった。白色化は特に薄いほど顕在化した。

条件４−６について、支持体の厚みに関係無く、ＰＥＴ製をラミネートフィルと使用した場合、溶剤ダメージは○、バリア性は◎の評価を得た。

条件７について、ラミネートフィルムにＰＣを使用したので溶剤ダメージは○であったが、評価結果は×であった。条件８−９について、バリア性、溶剤ダメージとも○の評価を得た。条件１０について、ラミネートフィルムにＰＶＡを使用したので溶剤ダメージは○であったが、評価結果は×であった。

条件７について、溶剤耐性の弱いＰＣを裏面のラミネートフィルムとして貼り付けた。その結果、ＰＣは溶剤のダメージを受けた。一方、裏面のＰＣにより支持体は溶剤のダメージから保護されたので、溶剤ダメージの評価は○であった。しかしながら、ＰＣは耐溶剤性が低いので、白濁し、溶剤を吸収した。そのため、無機膜の成膜時に、ＰＣからガスが放出され、無機膜の膜厚が薄くなり（１９ｎｍ）バリア性が低下した。このとき出ガス量は１．６％であった。評価結果は×であった。

条件１０について、溶剤耐性の弱いＰＶＡを裏面のラミネートフィルムとして貼り付けた。その結果、溶剤ダメージに評価は○であったが、バリア性の評価結果×であった。無機膜の膜厚は２９ｎｍで、出ガス量は１．８％であった。

この結果から、出ガス量が１％以下にすることにより、充分な膜厚の無機膜を成膜でき、高いバリア性を得ることができる。

１０…機能性フィルム、１２…支持体、１４…有機膜、１６…無機膜、１８…有機膜、２０…ラミネートフィルム、２２…有機膜成膜装置、２４…真空成膜装置、２６…塗布手段、２８…加熱手段、３０…ＵＶ照射装置、３４…巻取り機、３５…ガス供給手段、３６…引取ローラ、５０…供給室、５２…成膜室、５４…巻取り室、６０，６８，７０，７８…ガイドローラ、６１，７２，８０…真空排気手段、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…成膜手段

Claims (9)

1. 機能性フィルムの製造方法において、
   裏面側に耐溶剤性を有するラミネートフィルムが付与され長尺の支持体を送り出し、前記支持体を搬送しながら、前記支持体の表面側に溶剤を含む塗布液を塗布し、前記塗布液を乾燥、硬化させて有機膜を形成する第１の工程と、
   減圧下で、前記有機膜が形成された前記支持体を搬送しながら、前記有機膜上に無機膜を成膜する第２の工程を有する機能性フィルムの製造方法であって、
   前記ラミネートフィルムが、前記溶剤に対しＪＩＳ Ｋ ５６００−６−１に基づく評価において耐性を有する機能性フィルムの製造方法。
2. 請求項１記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記ラミネートフィルムが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート又はその組合せで構成される機能性フィルムの製造方法。
3. 請求項２記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記第２の工程の有機膜上に無機膜を成膜する工程において、前記支持体からの脱ガスの量が前記無機膜を成膜するために導入されたガスの量に対し１％以下である機能性フィルムの製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記第１の工程、及び前記第２の工程は、前記支持体の表面側の端部のみをパスローラにより支持して前記支持体を搬送することを含む機能性フィルムの製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記第１の工程、及び前記第２の工程それぞれ所定回数繰り返す機能性フィルムの製造方法。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記無機膜が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有する機能性フィルムの製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物、もしくはその複合物から成る群から選択された一つを含む機能性フィルムの製造方法。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記有機膜が放射線硬化性のモノマー、及びオリゴマーの一つを含む機能性フィルムの製造方法。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の機能性フィルムの製造方法であって、前記溶剤が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、及びジクロロエタンの群から選ばれる少なくとも１種である機能性フィルムの製造方法。

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