JP5889281B2

JP5889281B2 - バリア性蒸着フィルム

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Publication number: JP5889281B2
Application number: JP2013507739A
Authority: JP
Inventors: 繁人木村; 蜂須賀　亨; 亨蜂須賀; 康嗣山内; 吉田　重信; 重信吉田
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2032-03-29
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Description

本発明は、バリア性蒸着フィルムに関し、詳しくは、優れたバリア性を有し、かつ均一な膜質を有する蒸着層からなるバリア性蒸着フィルムに関する。

バリア性蒸着フィルムは、主に、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、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、酸素や水蒸気に触れて性能劣化するのを避けるために、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。また、近年においては、従来ガラス等を用いていた部分にフレキシブル性や耐衝撃性を持たせる等の理由から、太陽電池等にバリア性蒸着フィルムが用いられる場合もある。
このようなバリア性蒸着フィルムは、プラスチックフィルム等を基材として、その片面または両面にバリア層を形成する構成をとるのが一般的である。そして、当該バリア性蒸着フィルムは、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）、物理的気相蒸着法（ＰＶＤ）等の様々な方法で形成されるが、何れの方法を用いた場合であっても、従来バリア性蒸着フィルムは、２ｃｃ／（ｍ²・日）程度の酸素透過率（ＯＴＲ）や、２ｇ／（ｍ²・日）程度の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有するにすぎず、より高いバリア性を必要とする用途に使用される場合には、未だ不十分なものであった。

特開平８−３００５４９号公報特許２６７４８２７号公報

ロールツーロール方式の蒸着においては、巻き出し・巻き取り槽から蒸着槽へのガス流入により、部分的に蒸着層の酸化が起こり、バリア性が不安定な蒸着層となっていた。特許文献１や特許文献２では、そのバリア性を安定させる為にフィルムに処理を行っているが、フィルムに負荷がかかり、フィルムの収縮や蒸着層の破壊、基材と蒸着層の乖離などの問題が起こる恐れがあった。また、蒸着のみを実施したフィルムに比べ、処理を行う工程が追加され、コストの面でも不利であった。

本発明が解決しようとする課題は、ロールツーロール方式蒸着においても均一な膜質を有し、かつ膜密度が緻密でバリア性が高い蒸着層を有する高バリア性蒸着フィルムを得ることにある。

本発明は、
（１）基材の少なくとも一方の面に下記の蒸着層（ａ）を少なくとも一層有することを特徴とするバリア性蒸着フィルム、
蒸着層（ａ）：金属酸化物よりなる厚さ１０〜５００ｎｍ蒸着層であり、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１.２０以上、１．９０以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０.３５以下である
（２）金属が珪素（Ｓｉ）である上記（１）に記載のバリア性蒸着フィルム、
（３）蒸着層(ａ)が物理的気相蒸着法により形成した蒸着層である上記（１）または（２）に記載のバリア性蒸着フィルム、
（４）蒸着層（ａ）を含む多層蒸着層を有する上記（１）〜（３）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム、
（５）多層蒸着層が物理的気相蒸着法により形成した蒸着層及び化学的気相蒸着法により形成した蒸着層を含む上記（４）に記載のバリア性蒸着フィルム、

（６）物理的気相蒸着法により形成した蒸着層が、金属酸化物よりなる厚さ１０〜５００ｎｍ蒸着層であり、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１.２０以上、１．９０以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０.３５以下である上記（５）に記載のバリア性蒸着フィルム、
（７）更にバリア性蒸着フィルムの幅の３％を該フィルム幅両端から除いた部分において、該部分の幅を等間隔に１０分割する９つの点について上記と同様にＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により蒸着層（ａ）を深さ方向に分析した際に、各点において、［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が、１．２０以上、１．９０以下であり、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下である上記（１）〜（６）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム、

（８）基材がプラスチックフィルムである上記（１）〜（７）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム、
（９）少なくともフィルム巻き出し・巻き取り槽と蒸着槽を有するロールツーロール方式の蒸着装置を用い、巻き出し・巻き取り槽内の圧力と蒸着槽内の圧力の比［（巻き出し・巻き取り槽内の圧力）／（蒸着槽内の圧力）］が５０以下で蒸着層（ａ）を形成する上記（１）〜（８）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法、
（１０）［（巻き出し・巻き取り槽内の圧力）／（蒸着槽内の圧力）］が５以下である上記（９）に記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法、
（１１）蒸着槽内の圧力が２．５×１０^-2Ｐａ以下である上記（９）または（１０）に記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法、
（１２）蒸着装置がフィルム巻き出し・巻取り槽と蒸着槽との間に排気槽を更に有する上記（９）〜（１１）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法、及び
（１３）蒸着層（ａ）を形成する際に酸素を蒸着槽に導入する上記（９）〜（１２）のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法、
に関する。

本発明によれば、均一な膜質を有し、蒸着層の基材側から表面側に至るまで、緻密でバリア性が高くかつ安定した蒸着層を有する高バリア性蒸着フィルムを得ることができる。

本発明のバリア性蒸着フィルムを製造する蒸着装置の一例の概略図である。本発明のバリア性蒸着フィルムを製造する蒸着装置の一例の概略図である。Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により蒸着層を深さ方向に分析した結果を示すチャートの概略図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
＜バリア性蒸着フィルム＞
本発明のバリア性蒸着フィルムは、基材の少なくとも一方の面に下記の蒸着層（ａ）を少なくとも一層有することを特徴とするバリア性蒸着フィルムである。
蒸着層（ａ）：金属酸化物よりなる厚さ１０〜５００ｎｍ蒸着層であり、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１．２０以上、１．９０以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０.３５以下である
すなわち、蒸着層の酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値を１．２０以上、１．９０以下とし、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の値の最大値と最小値の差が０.３５以下とすることで、蒸着層の基材側から表面側に至るまで、膜が緻密でバリア性が高くかつ安定した蒸着層を得ることができる。
なお、本発明において、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］を酸化数ということもある。

［基材］
本発明のバリア性蒸着フィルムは、基材の少なくとも一方の面に蒸着層を有するが、基材としてはプラスチックフィルムが好ましく、特に透明熱可塑性高分子フィルムからなるものが好ましい。その原料としては、通常の包装材料に使用しうる樹脂であれば特に制限なく用いることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体などのポリオレフィン、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体部分加水分解物（ＥＶＯＨ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、フッ素樹脂、アクリレート樹脂、生分解性樹脂などが挙げられる。これらの中では、フィルム強度、コストなどの点から、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、生分解性樹脂が好ましい。中でも、フィルム物性の点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルが特に好ましい。
また、上記プラスチックフィルムは、公知の添加剤、例えば、帯電防止剤、光線遮断剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、フィラー、着色剤、安定剤、潤滑剤、架橋剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤等を含有することができる。

上記プラスチックフィルムは、上記の材料を用いて成形してなるものであるが、基材として用いる際は、未延伸であってもよいし延伸したものであってもよい。また、他のプラスチック基材と積層されていてもよい。かかるプラスチックフィルムは、従来公知の方法により製造することができ、例えば、材料を押出機により溶融し、環状ダイやＴダイにより押出して、急冷することにより実質的に無定型で配向していない未延伸フィルムを製造することができる。この未延伸フィルムを一軸延伸、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、フィルムの流れ（縦軸）方向又はフィルムの流れ方向とそれに直角な（横軸）方向に延伸することにより、一軸方向または二軸方向に延伸したフィルムを製造することができる。

基材の厚さは、基材としての機械強度、可撓性、透明性等の点から、その用途に応じ、通常５〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍの範囲で選択され、厚さが大きいシート状のものも含む。また、基材の幅や長さについては特に制限はなく、適宜用途に応じて選択することができる。

［蒸着層］
上記基材上に設けられる蒸着層（ａ）は、厚さ１０〜５００ｎｍであり、かつ金属酸化物よりなり、後述にある様なＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１．２０以上、１．９０以下であり、［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下であるものである。
［酸素（Ｏ）／金属］が前記の条件を満たすことにより、基材側から表面側に至るまで、均一かつ緻密でバリア性が高くかつ安定した蒸着層を得ることができる。
［酸素（Ｏ）／金属］の平均値は、バリア性の点で、１．２０以上、１．７０以下であることが好ましく、１．２０以上、１．４５以下であることがより好ましい。また、［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差は、バリア性の経時変化を少なくする為に、０．２以下であることがより好ましく、０．１以下であることが更に好ましく、特に０に近いほど好ましい。

なお、上記［酸素（Ｏ）／金属］は、バリア性蒸着フィルムの幅方向の中心点をＥＳＣＡにより分析して得られた値である。該フィルムの幅の３％（フィルム幅方向長さに対して３％の長さ）をフィルム幅両端から除いた部分において、該部分の幅（幅方向長さ）を等間隔に１０分割する９つの点について上記と同様にＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により蒸着層（ａ）を深さ方向に分析した際に、各点において、［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が、１．２０以上、１．９０以下であり、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下であると、バリア性蒸着フィルムの幅方向において蒸着層（ａ）が均一かつ緻密になり、よりバリア性が高くかつ安定した蒸着層となるので好ましい。更に前記各点において［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が、１．２０以上、１．９０以下であり、かつ前記中心点の［酸素（Ｏ）／金属］の平均値の０．８〜１．２倍、より好ましくは０．９〜１．１倍であり、更に［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下であるとより前記効果が顕著となり好ましい。

蒸着層（ａ）の厚さは、１０〜１００ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることがより好ましい。
上記金属としては、珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル及びチタン等が挙げられるが、特に珪素（Ｓｉ）が好ましい。
蒸着層（ａ）中には本発明の趣旨を逸脱しない範囲で窒素や炭素等の他の元素を含んでいてもよい。

蒸着層（ａ）の形成方法の詳細は後述するが、物理的気相蒸着法（ＰＶＤ）や化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）により形成することができる。物理的気相蒸着法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法及びスパッタリング法等が挙げられ、化学的気相蒸着法としてはプラズマを利用したプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、加熱触媒体を用いて材料ガスを接触熱分解する触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ）等が挙げられる。蒸着層（ａ）は物理的気相蒸着法、特に真空蒸着法により形成されるのがガスバリア性の高い均一な薄膜が得られるという点で好ましい。
本発明のバリア性蒸着フィルムは蒸着層（ａ）に加え、更に蒸着層を有していてもよい。

本発明のバリア性蒸着フィルムの態様としては、基材上に蒸着層（ａ）を含む多層の蒸着層が形成されている態様が、より高いガスバリア性を発揮させるため好ましい。該多層蒸着層としては、物理的気相蒸着法により形成された蒸着層（以下、ＰＶＤ層ということがある）と化学的気相蒸着法により形成した蒸着層（以下、ＣＶＤ層ということがある）を有し、ＰＶＤ層の少なくとも１層が蒸着層（ａ）である多層蒸着層が挙げられる。なお、各蒸着層は組成が同一でも異なっていてもよい。特に、ＰＶＤ層とＣＶＤ層とが交互に形成された構成、例えば、ＰＶＤ層、ＣＶＤ層及びＰＶＤ層をこの順に有し、ＰＶＤ層の少なくとも１層が蒸着層（ａ）である多層蒸着層が好ましい。ＰＶＤ層上に、ＣＶＤ層を形成することにより、ＰＶＤ層に生じた欠陥等の目止めが行われ、ガスバリア性や層間の密着性が向上する。

ＰＶＤ層の形成方法としては、ガスバリア性の高い均一な薄膜が得られるという点で真空蒸着法が好ましい。
ＰＶＤ層の厚さは、一般に０．１〜５００ｎｍであるが、ガスバリア性、フィルムの生産性の点から、好ましくは５〜１００ｎｍ、より好ましくは１０〜１００ｎｍ、特に好ましくは１０〜５０ｎｍである。
ＰＶＤ層を構成する物質としては、珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン、ダイヤモンドライクカーボン等、あるいはこれらの酸化物、炭化物、窒化物又はそれらの混合物が挙げられるが、バリア性蒸着フィルムを太陽電池等に使用した場合、電流がリークする等の恐れがない点から、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化窒化珪素及び酸化窒化炭化珪素等の金属酸化物、窒化珪素等の金属窒化物並びにダイヤモンドライクカーボンが好ましい。特に、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化炭化珪素及び窒化珪素は、高いガスバリア性が安定に維持できる点で好ましい。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。またＰＶＤ層は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の元素を含んでいてもよい。

ＣＶＤ層の厚さの下限値は、ＰＶＤ層への目止め効果が発現するための最低限の膜厚として、０．１ｎｍであるのが好ましく、０．５ｎｍであるのがより好ましい。厚さが上記範囲内であれば、密着性、ガスバリア性などが良好であり好ましい。上記観点から、ＣＶＤ層の厚さは、０．１ｎｍ以上、２０ｎｍ未満であることが好ましく、０．１ｎｍ以上、１０ｎｍ未満であることがより好ましく、０．１ｎｍ以上、５ｎｍ未満であることが更に好ましく、０．１ｎｍ以上、３ｎｍ未満であることが特に好ましい。

ＰＶＤ層の表面粗さ（ＡＦＭにより測定）は概ね５ｎｍ以下とすることが、蒸着粒子が密に堆積するため、バリア性発現のためには好ましい。この際にＣＶＤ層の厚みを２０ｎｍ未満とすることで、蒸着粒子間の谷間の部分に存在する開放空孔を埋めながらも蒸着粒子の山の部分は極めて薄くしか被覆しない（もしくは部分的に露呈する）ため、ＰＶＤ層間の密着性をさらに高めることが出来る。また、ＣＶＤ層の厚みを０．１ｎｍ以上とすることで、上記した下層のＰＶＤ層の開放空孔の目止め効果が発現すると同時に表面が滑らかになり、上層のＰＶＤ層を蒸着した際に、蒸着粒子の表面拡散が良好となり、粒子同士がより密に堆積するため、バリア性がさらに向上する。

上記ＣＶＤ層の厚さの測定は、後述の方法により行うことができる。
本発明においては、ＣＶＤ層は、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により測定された炭素含有量が２０ａｔ．％未満であるのが好ましく、より好ましくは１０ａｔ．％未満、特に好ましくは５ａｔ．％未満である。炭素含有量をこのような値とすることにより、ＣＶＤ層の表面エネルギーが大きくなり、蒸着層同士の間の密着性を妨げることがなくなる。そのためバリアフィルムの耐折曲げ性、耐剥離性が向上する。

また、ＣＶＤ層の炭素含有量は０．５ａｔ．％以上であることが好ましく、１ａｔ．％以上であることがより好ましく、２ａｔ．％以上であることが特に好ましい。ＣＶＤ層に炭素が僅かながら含まれることで、応力の緩和が効率よくなされ、バリア性蒸着フィルムのカールが低減される。ＣＶＤ層が多層蒸着層の中間層となる場合、特にその効果は顕著である。
以上の点から、上記ＣＶＤ層における炭素含有量は、好ましくは０．５ａｔ．％以上、２０ａｔ．％未満、より好ましくは１ａｔ．％以上、１０ａｔ．％未満、特に好ましくは２ａｔ．％以上、５ａｔ．％未満である。ここで、「ａｔ．％」とは、原子組成百分率（ａｔｏｍｉｃ％）を示す。

ＣＶＤ層の炭素含有量を上記とする方法としては、特に制限はなく、例えば、ＣＶＤにおける原料を選択することにより達成する方法、原料や反応ガス（酸素、窒素等）の流量や比率によって調整する方法、製膜時の圧力や投入電力によって調整する方法等が挙げられる。
Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による炭素含有量の具体的な測定方法は後述の通りである。

ＣＶＤ層としては、前述したように、金属、金属酸化物、金属窒化物及びダイヤモンドライクカーボンから選ばれる少なくとも一種からなる層が挙げられ、ガスバリア性、密着性の点から、珪素、チタン等の金属や、ダイヤモンドライクカーボン等が好ましく、また、金属酸化物又は金属窒化物としては、ガスバリア性、密着性の点から、上記金属の酸化物、窒化物及びこれらの混合物が好ましい。本発明においては、ＣＶＤ層として、上記観点から、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化チタン及びダイヤモンドライクカーボンから選ばれる少なくとも一種からなるものが更に好ましい。
ＣＶＤ層の形成方法としては、製膜速度を高くして高生産性を実現することや、基材への熱的ダメージを回避する必要があることから、プラズマＣＶＤが好ましく、量産性や製膜品質に優れる点でＣａｔ−ＣＶＤが好ましい。
プラズマＣＶＤ法により形成されたＣＶＤ層としては、有機化合物をプラズマ分解して得られる金属、金属酸化物、金属窒化物等から選ばれる少なくとも一種からなる層を挙げることができる。

酸化珪素膜等のＣＶＤ層形成のための原料としては、珪素化合物等の化合物であれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても使用できる。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール、エタノール、ｎ−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒を使用することができる。

上記珪素化合物としては、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ビス（ジメチルアミノ）メチルビニルシラン、ビス（エチルアミノ）ジメチルシラン、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、ビス（トリメチルシリル）カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）アセチレン、１，４−ビストリメチルシリル−１，３−ブタジイン、ジ−ｔ−ブチルシラン、１，３−ジシラブタン、ビス（トリメチルシリル）メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、１−（トリメチルシリル）−１−プロピン、トリス（トリメチルシリル）メタン、トリス（トリメチルシリル）シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Ｍシリケート５１等が挙げられる。

また、チタン化合物としては、チタンテトラブトキシド、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ（２ − エチルヘキシル）チタネート、テトラメチルチタネートなどのチタンアルコキシド類やチタンラクテート、チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ポリチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンエチルアセトアセテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレート類等が挙げられる。

［バリア性蒸着フィルムの製造］
図１及び図２の各々に本発明のバリア性蒸着フィルムを製造しうる蒸着装置の一例の概略図を示す。
図１において、本発明のバリア性蒸着フィルムを製造する蒸着装置１は、珪素酸化物等の蒸着原料を蒸発させる蒸発源２、ロール３、巻き出しロール４、巻き取りロール５、蒸着槽（Ａ）及び巻き出し・巻き取り槽（Ｂ）を有している。蒸着装置１においては、基材を巻き出しロール４により巻き出しし、次に該基材上に蒸着槽（Ａ）において珪素酸化物等を真空蒸着し、基材を巻き取りロール５により巻き取りながら、ロールツーロール方式により連続的に蒸着フィルムを製造する。

蒸着層（Ａ）内の圧力は蒸着槽（Ｂ）内の圧力よりも通常低く調整されている。該調整は例えば、各槽を常に真空ポンプを用いて脱気することにより、蒸着槽（Ａ）に流入する酸素等のガスを低減し、蒸着槽（Ａ）内の圧力変化を防ぐことにより行うことができる。更に図２のように蒸着槽（Ａ）と巻き出し・巻き取り槽（Ｂ）の間に排気槽（Ｃ）（バッファー槽ということもある）を設け、排気を行うこともできる。該排気槽（Ｃ）を設けることにより、蒸着槽（Ａ）に流入するガスをより低減することが可能であり、蒸着槽（Ａ）内の圧力変化を防ぐことができる。

蒸着槽（Ａ）内の圧力は２.５×１０^-2Ｐａ以下であるのが好ましい。また、（巻き出し・巻き取り槽（Ｂ）内の圧力）／（蒸着槽（Ａ）内の圧力）が、好ましくは５０以下、より好ましくは２０以下、更に好ましくは５以下であり、特にその圧力差が無いほど蒸着槽（Ａ）に流入するガスが低減され、蒸着槽（Ａ）の圧力の変化を防ぐことができるため好ましい。圧力差の調整を行うために成膜時に酸素や反応性の低いガス等のガスを導入してもよい。
また、巨大排気装置を複数設置し、巻き出し・巻き取り槽（Ｂ）と蒸着槽（Ａ）を含んだ装置全体を同じ圧力まで減圧を行う方法があるが、工業的に大型設備となるためコスト的にあまり現実的ではない。

前述したように蒸着槽（Ａ）に流入するガスを低減することにより蒸着の初期から終了部分までの蒸着時の圧力が均一になり、［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１．２０以上、１．９０以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０.３５以下の蒸着層（ａ）を成膜することができる。蒸着層が前記特定の酸化数を有することにより、蒸着層の性質が均一で、安定したバリア性能を有する蒸着層となる。
上記［酸素（Ｏ）／金属］の平均値は、バリア性の点で、１．２０以上、１．７０以下であることが好ましく、１．２０以上、１．４５以下であることがより好ましい。また、［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差は、蒸着層の均一性を良くするためやバリア性の経時変化を少なくするために、０．２以下であることがより好ましく、０．１以下であることが更に好ましく、特に０に近いほど好ましい。

更に、前述したように蒸着槽（Ａ）に流入するガスを低減することにより蒸着の初期から終了部分までの蒸着時の圧力が均一になり、バリア性蒸着フィルムの幅の３％（フィルム幅方向長さに対して３％の長さ）をフィルム幅両端から除いた部分において、該部分の幅（幅方向長さ）を等間隔に１０分割する９つの点について上記と同様にＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により蒸着層（ａ）を深さ方向に分析した際に、各点において、［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が、１．２０以上、１．９０以下であり、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差を０．３５以下とすることができる。

また、蒸着源を複数用いることによっても、蒸着層（ａ）の［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差をより小さくする、すなわち蒸着層を均一化することができる。更に蒸着源は、基材の進行方向に複数配置するのが好ましく、また各蒸着源において基材との距離や、蒸着源からの蒸着物の蒸散方向を同様にするとより効果的である。その他、蒸着槽（Ａ）内において、蒸着開始から終了までのロール上の基材の移動距離を短くすることにより、またはロール上での成膜範囲を制限する遮蔽板を蒸着槽（Ａ）内に設けることにより、蒸着源の略直上の範囲で成膜されるため、蒸着層（ａ）の［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差を小さくすることができる。
上記蒸着層（ａ）の成膜方法は、単独でもいくつか組み合わせて行ってもよい。

本発明のバリア性蒸着フィルムにおける蒸着層は、単層であってもよいが、蒸着層（ａ）を含む２層以上の多層蒸着層であると、バリア性がより向上するので好ましいことは前述した通りである。多層蒸着層としては、前述したように、ＰＶＤ層とＣＶＤ層を有し、ＰＶＤ層の少なくとも１層が蒸着層（ａ）である多層蒸着層が挙げられる。
上記ＰＶＤ層の形成は、緻密な蒸着層を形成するため、例えば減圧下で、好ましくは基材を搬送しながら行う。ＰＶＤ層を形成する際の圧力は真空排気能力とバリア性の観点から、好ましくは１×１０^-7〜１Ｐａ、より好ましくは１×１０^-6〜１×１０^-1Ｐａ、更に好ましくは１×１０^-4〜１×１０^-2Ｐａである。上記範囲内であれば、十分なガスバリア性が得られ、また、ＰＶＤ層に亀裂や剥離を発生させることなく、透明性にも優れている。

本発明においては、ＣＶＤ層の形成は、生産性向上の観点から基材の搬送速度が１００ｍ／分以上でなされることが好ましい。基材の搬送速度は、２００ｍ／分以上であることがより好ましい。上限は特にないが、基材搬送の安定性の観点から１０００ｍ／分以下が好ましい。更にＣＶＤ層を形成する際の圧力は、緻密な蒸着層を形成するため減圧下で行うことが好ましく、成膜速度とバリア性の観点から、好ましくは１０Ｐａ以下、より好ましくは１×１０^-2〜１０Ｐａの範囲、更に１×１０^-1〜１Ｐａがより好ましい。このＣＶＤ層には、耐水性、耐久性を高めるために、電子線照射による架橋処理を行う事もできる。

また、上記ＣＶＤ層を形成は、前記原料化合物を蒸発させ、原料ガスとして真空装置に導入し、直流（ＤＣ）プラズマ、低周波プラズマ、高周波（ＲＦ）プラズマ、パルス波プラズマ、３極構造プラズマ、マイクロ波プラズマ、ダウンストリームプラズマ、カラムナープラズマ、プラズマアシスッテドエピタキシー等の低温プラズマ発生装置でプラズマ化することにより行うことができる。プラズマの安定性の点から高周波（ＲＦ）プラズマ装置がより好ましい。
本発明においては、蒸着層（ａ）を有する多層蒸着層を形成する場合は、ガスバリア性、生産性の点から、各蒸着層の形成を真空下、連続して行うことが好ましい。すなわち、本発明においては、各蒸着層の形成終了後に、蒸着槽内の圧力を大気圧近傍にまで戻して、再度真空にして後工程を行うものではなく、真空状態のまま連続的に成膜を行うことが好ましい。また、同様に生産性の観点から、各蒸着層の形成はフィルムを搬送させながら行うことが好ましい。

［アンカーコート層］
本発明においては、前記基材と蒸着層との密着性向上のため、基材と蒸着層の間に、アンカーコート剤を塗布してアンカーコート層を設けることが好ましい。アンカーコート剤としては、生産性の点から、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ニトロセルロース系樹脂、シリコン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレンビニルアルコール系樹脂、ビニル系変性樹脂、イソシアネート基含有樹脂、カルボジイミド系樹脂、アルコキシル基含有樹脂、エポキシ系樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、変性スチレン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、ポリパラキシリレン系樹脂等を単独であるいは２種以上組み合わせて使用することができる。
また、アンカーコート層は必要に応じ、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルキルチタネート、無機粒子、紫外線吸収剤、耐候安定剤等の安定剤、潤滑剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤等を含有することができる。

基材上に設けるアンカーコート層の厚さは通常０．１〜５０００ｎｍ、好ましくは１〜２０００ｎｍ、より好ましくは１〜１０００ｎｍである。上記範囲内であれば、滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力による基材からの剥離もほとんどなく、また、均一な厚さを保つことができ、更に層間の密着性においても優れている。
また、基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。

［保護層等］
本発明のバリア性蒸着フィルムには、必要に応じ、保護層等のその他の層を設けることは任意である。
保護層は最上層に有することが好ましい。該保護層を形成する樹脂としては、溶剤性及び水性の樹脂をいずれも使用することができ、具体的には、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂系、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン・不飽和カルボン酸共重合樹脂、エチレンビニルアルコール系樹脂、ビニル変性樹脂、ニトロセルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、イソシアネート系樹脂、エポキシ系樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、変性スチレン系樹脂、変性シリコーン系樹脂等を単独であるいは２種以上組み併せて使用することができる。保護層を形成する樹脂としては、蒸着層のガスバリア性向上の点から特に上記水性樹脂が好ましい。更に水性樹脂として、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレンビニルアルコール系樹脂、エチレン・不飽和カルボン酸共重合樹脂が好ましい。また、保護層には、バリア性、摩耗性、滑り性向上のため、シリカゾル、アルミナゾル、粒子状無機フィラー及び層状無機フィラーから選ばれる１種以上の無機粒子を配合してもよい。あるいは保護層を該無機粒子存在下で前記樹脂の原料を重合させて形成される無機粒子含有樹脂からなる層としてもよい。

保護層の厚さについては、印刷性、加工性の点から、好ましくは０．０５〜１０μｍ、更に好ましくは０．１〜３μｍである。その形成方法としては、公知のコーティング方法が適宜採択される。例えば、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクタコーター、スプレイあるいは刷毛を用いたコーティング方法等の方法がいずれも使用できる。また、蒸着フィルムを保護層用樹脂液に浸漬して行ってもよい。塗布後は、８０〜２００℃程度の温度での熱風乾燥、熱ロール乾燥などの加熱乾燥や、赤外線乾燥などの公知の乾燥方法を用いて水分を蒸発させることができる。これにより、均一な保護層を有するバリア性積層フィルムが得られる。

本発明のバリア性蒸着フィルムに、必要に応じ更に追加の構成層を積層した各種バリア性積層フィルムが用途に応じて使用できる。
通常の実施態様としては、上記蒸着層あるいは保護層の上にプラスチックフィルムを設けたバリア性積層フィルムが各種用途に使用される。上記プラスチックフィルムの厚さは、機械強度、可撓性、透明性等の点から、通常５〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍの範囲で用途に応じて選択される。また、フィルムの幅や長さは特に制限はなく、適宜用途に応じて選択することができる。例えば、蒸着層あるいは保護層の面上にヒートシールが可能なプラスチックフィルムを積層して使用することにより、ヒートシールが可能となり、種々の容器用に使用できる。ヒートシールが可能な樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、アクリル系樹脂、生分解性樹脂等の公知の樹脂が挙げられる。

また、別のバリア性積層フィルムの実施態様としては、蒸着層あるいは保護層上に印刷層を形成し、更にその上にヒートシール層を積層するものが挙げられる。印刷層を形成する印刷インクとしては、水性及び溶媒系の樹脂含有印刷インクが使用できる。ここで、印刷インクに使用される樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂又はこれらの混合物が挙げられる。更に、印刷インクには、帯電防止剤、光線遮光剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、フィラー、着色剤、安定剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤、耐ブロッキング剤、酸化防止剤等の公知の添加剤を添加してもよい。

［Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による元素測定］
本発明において[酸素（Ｏ）／金属]は、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による測定に基づいて得られ、蒸着層における炭素（Ｃ）の含有割合が元素全体の３％以下である領域における値である。すなわち、これはＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）による測定において、例えば、蒸着層の取り扱い等による蒸着層表面の汚染等または、基材等の影響により、炭素含有量が多くなったと考えられる部分を除いた領域における測定値を意味する。

上記Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によるＯ／Ｓｉ元素比の測定においては、具体的には、Ｘ線光電子分光装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、Ｋ−Ａｌｐｈａ等)を使用して、結合エネルギーを測定し、Ｓｉ２ｐ、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓに対応するピークの面積から換算することによって、元素組成（ａｔ．％)を算出することができる。また、そのＳｉとＯの元素組成から元素比Ｏ／Ｓｉを算出できる。そして、二酸化珪素を同装置を使用して測定し、Ｏ／Ｓｉ＝２との比較係数を用いて、元素比Ｏ／Ｓｉの値を補正して、本発明におけるＯ／Ｓｉの元素比とする。また、[酸素（Ｏ）／金属]の平均値、最大値及び最小値はＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）のチャートから求めることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。なお、以下の実施例におけるフィルムの評価方法は、次の通りである。

＜透湿度（水蒸気透過率）＞
蒸着層形成後の各バリア性蒸着フィルムについて、透湿度を次の手法で評価した。
透湿面積１０．０ｃｍ×１０．０ｃｍ角の各ガスバリア性積層フィルムを２枚用い、蒸着層面を外側となるよう吸湿剤として無水塩化カルシウム約２０ｇを入れ四辺を封じた袋を作製し、その袋を温度４０℃、相対湿度９０％ＲＨの恒湿装置に入れ、１日目の透湿度（ｇ／ｍ²・日）を下記式により算出した。更に透湿度が安定した１４日目から７２時間以上間隔で３０日目まで質量測定し、１４日目以降の経過時間と袋重量との回帰直線の傾きから透湿度（ｇ／ｍ²・日）を算出し、１４日目の透湿度とした。
１日目の透湿度（ｇ／ｍ²・日）＝（ｍ／ｓ・ｔ）
ｍ：試験開始から１日経過後の増加質量（ｇ）
ｓ：透湿面積（ｍ²）
ｔ：１日

＜ＥＳＣＡによる元素測定＞
Ｘ線光電子分光装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、Ｋ−Ａｌｐｈａ)を使用して、バリア性蒸着フィルムについて、フィルムの幅方向の中心点において蒸着層深さ方向に測定を行った。結合エネルギーを測定し、Ｓｉ２ｐ、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓに対応するピークの面積から換算する事によって、元素組成(ａｔ．％)を算出した。測定は、Ｘ線ガンはスポットサイズ４００μｍ、カソードＨＴ１２０００Ｖ、ビーム６ｍＡ、イオンガンはＡｒ雰囲気、イオンエネルギー１０００Ｖ、電子エネルギー１２０Ｖ、電子エミッション１０ｍＡの条件で実施した。
また、そのＳｉとＯの元素組成から元素比Ｏ／Ｓｉを算出した。そして、二酸化珪素を同装置を使用して測定し、Ｏ／Ｓｉ＝２との比較係数を用いて、元素比Ｏ／Ｓｉの値を補正した。

＜蒸着層の膜厚＞
蒸着層の膜厚の測定は蛍光Ｘ線を用いて行った。この方法は、原子にＸ線を照射すると、その原子特有の蛍光Ｘ線を放射する現象を利用した方法で、放射される蛍光Ｘ線強度を測定することにより原子の数（量）を知ることが出来る。具体的には、フィルム上に既知の２種の厚みの薄膜を形成し、それぞれについて放射される特定の蛍光Ｘ線強度を測定し、この情報より検量線を作成する。測定試料について同様に蛍光Ｘ線強度を測定し、検量線からその膜厚を求めた。

実施例１
基材として、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、そのコロナ処理面に、図１に示す真空蒸着装置（フィルム巻き出し・巻き取り槽の圧力：６．３×１０^-2Ｐａ）を使用して２．０×１０^-2Ｐａの真空下でＳｉＯを加熱方式で蒸発させ、ＳｉＯｘの蒸着層を形成した。得られたバリア性蒸着フィルムについて蛍光Ｘ線による膜厚測定及びＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）での深さ方向分析を行った。更に得られたバリア性蒸着フィルムの蒸着層面側に、ウレタン系接着剤（東洋モートン社製「ＡＤ９００」と「ＣＡＴＲＴ８５」とを１０：１．５の割合で配合）を塗布、乾燥し、厚さ約３μｍの接着樹脂層を形成し、この接着樹脂層上に、厚さ６０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム（東洋紡績（株）製「パイレンフィルム−ＣＴＰ１１４６」）をラミネートし、積層フィルムを得た。得られた積層フィルムについて、透湿度の評価を行った。結果を表１に示す。

実施例２〜５及び比較例１
ＰＶＤによる蒸着条件を各々表１に示すようにした以外は、実施例１と同様にして、バリア性蒸着フィルムを得た。なお、実施例４においては、ＰＶＤ層を２層形成した。また、実施例５についてはＰＶＤ層を形成後、その上に、同一真空蒸着装置において、圧力を大気圧に戻すことなく、ＨＭＤＳＮ（ヘキサメチルジシラザン）と窒素およびＡｒガスをモル比１：７：７の比率で導入し、０．４Ｐａの真空下でプラズマとしＣＶＤ層（ＳｉＯＮＣ（酸化炭化窒化珪素））を形成し、その上にさらにＰＶＤ層を形成した。得られたバリア性蒸着フィルムについて、蛍光Ｘ線による膜厚測定及びＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）での深さ方向分析を行った。更に得られたバリア性蒸着フィルムを用い、実施例１と同様にして得られた積層フィルムについて、透湿度の評価を行った。結果を表１に示す。

比較例２
基材として、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、そのコロナ処理面に、図１に示す真空蒸着装置（フィルム巻き出し・巻き取り槽の圧力：５．８×１０^-2Ｐａ）を使用して９．４×１０^-3Ｐａの真空下でＳｉＯを加熱方式で蒸発させ、さらに蒸着槽内に酸素ガスを導入し、ＳｉＯｘの蒸着層を形成した。得られたバリア性蒸着フィルムについて蛍光Ｘ線による膜厚測定及びＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）での深さ方向分析を行った。更に得られたバリア性蒸着フィルムを用い、実施例１と同様にして得られた積層フィルムについて、透湿度の評価を行った。結果を表１に示す。

表１によれば、蒸着層のＯ／Ｓｉの平均値が１．２０〜１．９０の範囲であり、Ｏ／Ｓｉの値の最大値と最小値蒸着層内の最大最小差が０．３５以下の範囲である蒸着層を有する実施例１〜５は、測定の初期からバリア性が良好で、更に測定開始１日目の透湿度とその後バリア性が安定した１４日目の透湿度の差が１．００（ｇ／ｍ²・日)以下となり、バリア性の経時変化が少ないことが判る。

１：蒸着装置
２：蒸発源
３：ロール
４：巻き出しロール
５：巻取りロール
６：排気口
（Ａ）：蒸着槽
（Ｂ）：巻き出し・巻き取り槽
（Ｃ）：排気槽

Claims

基材の少なくとも一方の面に下記の蒸着層（ａ）を少なくとも一層有することを特徴とするバリア性蒸着フィルム。
蒸着層（ａ）：金属酸化物よりなる厚さ１０〜５００ｎｍの蒸着層であり、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１．２０以上、１．４５以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下である
金属が珪素（Ｓｉ）である請求項１に記載のバリア性蒸着フィルム。
蒸着層(ａ)が物理的気相蒸着法により形成した蒸着層である請求項１または２に記載のバリア性蒸着フィルム。
蒸着層（ａ）を含む多層蒸着層を有する請求項１〜３のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム。
基材側から見て１層目が物理的気相蒸着法により形成した蒸着層である請求項４に記載のバリア性蒸着フィルム。
多層蒸着層が物理的気相蒸着法により形成した蒸着層及び化学的気相蒸着法により形成した蒸着層を含む請求項４または５に記載のバリア性蒸着フィルム。
物理的気相蒸着法により形成した蒸着層が、金属酸化物よりなる厚さ１０〜５００ｎｍ蒸着層であり、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により該蒸着層を深さ方向に分析した際に、酸素（Ｏ）と金属の元素比［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が１．２０以上、１．４５以下、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下である請求項５または６に記載のバリア性蒸着フィルム。
更にバリア性蒸着フィルムの幅の３％を該フィルム幅両端から除いた部分において、該部分の幅を等間隔に１０分割する９つの点について上記と同様にＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により蒸着層（ａ）を深さ方向に分析した際に、各点において、［酸素（Ｏ）／金属］の平均値が、１．２０以上、１．４５以下であり、かつ［酸素（Ｏ）／金属］の最大値と最小値の差が０．３５以下である請求項１〜７のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム。
基材がプラスチックフィルムである請求項１〜８のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルム。
少なくともフィルム巻き出し・巻き取り槽と蒸着槽を有するロールツーロール方式の蒸着装置を用い、巻き出し・巻き取り槽内の圧力と蒸着槽内の圧力の比［（巻き出し・巻き取り槽内の圧力）／（蒸着槽内の圧力）］が５０以下で蒸着層（ａ）を形成する請求項１〜９のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法。
［（巻き出し・巻き取り槽内の圧力）／（蒸着槽内の圧力）］が５以下である請求項１０に記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法。
蒸着槽内の圧力が２．５×１０^−２Ｐａ以下である請求項１０または１１に記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法。
蒸着装置がフィルム巻き出し・巻取り槽と蒸着槽との間に排気槽を更に有する請求項１０〜１２のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法。
蒸着層（ａ）を形成する際に酸素を蒸着槽に導入する請求項１０〜１３のいずれかに記載のバリア性蒸着フィルムの製造方法。