JP6354302B2 - Gas barrier film - Google Patents

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本発明は、ガスバリア性フィルムに関する。   The present invention relates to a gas barrier film.

従来、プラスチック基板やフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物の薄膜を含む複数の層を積層して形成したガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、例えば、食品や工業用品および医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。包装用途以外にも、フレキシブル性を有する太陽電池素子、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子、液晶表示素子等のフレキシブル電子デバイスへの展開が要望され、多くの検討がなされている。   Conventionally, a gas barrier film formed by laminating a plurality of layers including thin films of metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, and silicon oxide on the surface of a plastic substrate or film is used to block various gases such as water vapor and oxygen. For example, it is widely used for packaging of articles that require the use of, for example, packaging for preventing deterioration of foods, industrial products, pharmaceuticals, and the like. In addition to packaging applications, development to flexible electronic devices such as flexible solar cell elements, organic electroluminescence (EL) elements, liquid crystal display elements, etc. has been demanded, and many studies have been made.

特許文献1には、プラズマCVD法により形成され、シリコン元素を含み、酸素濃度が0元素%以上10元素%未満である、第1化学蒸着層と;プラズマCVD法により形成され、シリコン元素を含み、酸素濃度が35元素%超70元素%以下である、第2化学蒸着層と;を備えたシリコン含有膜と、基材とを備えた積層体が開示されている。   Patent Document 1 includes a first chemical vapor deposition layer formed by a plasma CVD method and containing silicon element and having an oxygen concentration of 0 element% or more and less than 10 element%; and formed by plasma CVD method and containing silicon element And a second chemical vapor deposition layer having an oxygen concentration of greater than 35 element% and less than or equal to 70 element%, and a laminate comprising a substrate and a substrate.

特許文献2には、可撓性支持基板の表面に少なくとも1層の水素化窒化珪素層および少なくとも1層の窒化珪素層を有しており、これらの隣接している層の間の組成が連続的に変化していて明確な界面を持たないガスバリア性フィルムが開示されている。   Patent Document 2 has at least one silicon hydronitride layer and at least one silicon nitride layer on the surface of a flexible support substrate, and the composition between these adjacent layers is continuous. A gas barrier film that has changed in nature and does not have a clear interface is disclosed.

特許文献3には、基材フィルム、耐候性コート層、および該コート層面に形成された無機薄膜層を有し、該耐候性コート層が、紫外線安定性基、紫外線吸収性基、およびシクロアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有するアクリル系共重合体を含むガスバリア性フィルムが開示されている。   Patent Document 3 includes a base film, a weather-resistant coat layer, and an inorganic thin film layer formed on the surface of the coat layer, and the weather-resistant coat layer includes an ultraviolet-stable group, an ultraviolet-absorbing group, and a cycloalkyl. A gas barrier film containing an acrylic copolymer having at least one group selected from the group consisting of groups is disclosed.

特許文献4には、セラミック材料で構成された少なくとも1つのバリア層を有し、該バリア層をパーヒドロポリシラザン(PHPS)の溶液でコーティングし、次いで、硬化させて、酸化ケイ素(SiO)の層を形成したガスバリア性フィルムが開示されている。 Patent Document 4 has at least one barrier layer composed of a ceramic material, and the barrier layer is coated with a solution of perhydropolysilazane (PHPS) and then cured to form silicon oxide (SiO x ). A gas barrier film having a layer formed thereon is disclosed.

特許文献5には、基材と、基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性フィルムであって、該薄膜層の膜厚の90%以上の領域において、ケイ素の原子比、酸素の原子比、および炭素の原子比が特定の関係にある、ガスバリア性積層フィルムが開示されている。   Patent Document 5 discloses a gas barrier film comprising a base material and at least one thin film layer formed on at least one surface of the base material, and a region of 90% or more of the thickness of the thin film layer. Discloses a gas barrier laminate film in which the atomic ratio of silicon, the atomic ratio of oxygen, and the atomic ratio of carbon are in a specific relationship.

特開2013−185207号公報JP 2013-185207 A 特許5139153号公報Japanese Patent No. 5139153 特開2009−202589号公報JP 2009-202589 A 特表2008−536711号公報Special table 2008-536711 gazette 特開2011−73430号公報JP 2011-73430 A

しかしながら、上記の特許文献1〜5に記載の技術では、高温高湿環境下においても、長期間安定したガスバリア性能や密着性を発揮できないという問題があった。   However, the techniques described in Patent Documents 1 to 5 have a problem that gas barrier performance and adhesion that are stable for a long time cannot be exhibited even in a high temperature and high humidity environment.

そこで本発明は、高温高湿環境下においても長期間安定したガスバリア性能や密着性を有するガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas barrier film having gas barrier performance and adhesion that are stable for a long time even in a high temperature and high humidity environment.

本発明者らは、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、下記ガスバリア性フィルムによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it has been found that the above-mentioned problems can be solved by the following gas barrier film, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、樹脂基材と、該樹脂基材の少なくとも一方の面側に形成されるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含むガスバリア層と、を含むガスバリア性フィルムであって、前記ガスバリア層は、85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率が15%以下であり、かつ前記ガスバリア層は、層厚方向に組成が連続的に変化し、下記要件(1)および(2)を満たすガスバリア性フィルムである。   That is, the present invention is a gas barrier film comprising a resin base material and a gas barrier layer containing a silicon atom, an oxygen atom, and a carbon atom formed on at least one surface side of the resin base material, The gas barrier layer has a change rate of Si—C bond before and after storage for 300 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH of 15% or less, and the composition of the gas barrier layer continuously changes in the layer thickness direction. The gas barrier film satisfies the requirements (1) and (2).

(1)前記ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する炭素原子の量の比率(「炭素原子比率(at%)」という)との関係を示す炭素分布曲線において、少なくとも1つの極値を有し、前記炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)との差の絶対値が5at%以上である:
(2)前記ガスバリア層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、下記式(A)または(B)で表される序列の大小関係を有する。
(1) Among the distribution curves of each constituent element based on the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer, the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer; In the carbon distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (100 at%) (referred to as “carbon atom ratio (at%)”), at least one extreme value And the absolute value of the difference between the maximum extreme value (maximum value) and the minimum extreme value (minimum value) of the carbon atom ratio is 5 at% or more:
(2) In the region of 90% or more of the total thickness of the gas barrier layer, the average atomic ratio of each atom with respect to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is expressed by the following formula (A) or ( It has the order of magnitude relationship represented by B).

本発明によれば、高温高湿環境下においても長期間安定したガスバリア性能や密着性を有するガスバリア性フィルムが提供されうる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas barrier film which has the gas barrier performance and adhesiveness which were stable for a long period of time also in high temperature, high humidity environment can be provided.

本発明に係るガスバリア層の形成に用いられるプラズマCVD装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the plasma CVD apparatus used for formation of the gas barrier layer which concerns on this invention.

本発明のガスバリア性フィルムは、樹脂基材と、該樹脂基材の少なくとも一方の面側に形成されるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含むガスバリア層と、を含むガスバリア性フィルムであって、前記ガスバリア層は、85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率が15%以下であり、かつ前記ガスバリア層は、層厚方向に組成が連続的に変化し、下記要件(1)および(2)を満たすことを特徴とする。   The gas barrier film of the present invention is a gas barrier film comprising a resin substrate and a gas barrier layer containing silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms formed on at least one surface side of the resin substrate. The gas barrier layer has a change rate of Si—C bonds of about 15% or less before and after storage for 300 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH, and the composition of the gas barrier layer continuously changes in the layer thickness direction. The following requirements (1) and (2) are satisfied.

(1)前記ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する炭素原子の量の比率(「炭素原子比率(at%)」という)との関係を示す炭素分布曲線において、少なくとも1つの極値を有し、前記炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)との差の絶対値が5at%以上である:
(2)前記ガスバリア層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、下記式(A)または(B)で表される序列の大小関係を有する。
(1) Among the distribution curves of each constituent element based on the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer, the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer; In the carbon distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (100 at%) (referred to as “carbon atom ratio (at%)”), at least one extreme value And the absolute value of the difference between the maximum extreme value (maximum value) and the minimum extreme value (minimum value) of the carbon atom ratio is 5 at% or more:
(2) In the region of 90% or more of the total thickness of the gas barrier layer, the average atomic ratio of each atom with respect to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is expressed by the following formula (A) or ( It has the order of magnitude relationship represented by B).

かような構成を有する本発明のガスバリア性フィルムは、高温高湿環境下においても長期間安定したガスバリア性能や密着性を有する。   The gas barrier film of the present invention having such a configuration has gas barrier performance and adhesion that are stable for a long period of time even in a high temperature and high humidity environment.

本発明のガスバリア性フィルムにより、なぜ上記のような効果が得られるのか、詳細は不明であるが、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含むガスバリア層は、−Si−O−Si−(シロキサン結合)のネットワークの中に、−Si−C−Si−結合などの構造を有する。結合エネルギーは、Si−O結合が約444kJ/mol、Si−C結合が約337kJ/molであるため、Si−O結合の方が強い結合である。しかし、Si−O−Si結合およびSi−C−Si結合の結合角は、Si−O−Si結合が約134°、Si−C−Si結合が約120°であるため、Si−C−Si結合の方が、回転障壁が大きく流動性に乏しいことからガスバリア性が高い(ガス透過性が小さい)と考えられる。すなわち、高温高湿環境下などで劣化する結合の主要部は、Si−O結合よりも結合エネルギーが小さいSi−C結合であるが、ガスバリア性に寄与しているのはSi−C結合と考えられる。よって、膜の緻密化やガスバリア層の架橋度の向上を行い、85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率を15%以下とすることにより、高温高湿環境下においても長期間安定したガスバリア性能を発揮するようになる。   The details of why the above-described effects can be obtained by the gas barrier film of the present invention are unknown, but the gas barrier layer containing silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is composed of -Si-O-Si- (siloxane). (Bonded) network has a structure such as -Si-C-Si- bond. Since the Si—O bond is about 444 kJ / mol and the Si—C bond is about 337 kJ / mol, the Si—O bond is a stronger bond. However, the bond angles of the Si—O—Si bond and the Si—C—Si bond are about 134 ° for the Si—O—Si bond and about 120 ° for the Si—C—Si bond. The bonding is considered to have a high gas barrier property (small gas permeability) because the rotation barrier is large and the fluidity is poor. That is, the main part of the bond that deteriorates in a high-temperature and high-humidity environment is a Si-C bond whose bond energy is smaller than that of the Si-O bond, but it is considered that the Si-C bond contributes to the gas barrier property. It is done. Therefore, by densifying the film and improving the degree of cross-linking of the gas barrier layer, the rate of change of Si—C bond before and after storage for 300 hours in an 85 ° C. and 85% RH environment is set to 15% or less, so that a high temperature and high humidity environment Under this condition, the gas barrier performance is stable for a long time.

また、本発明に係るガスバリア層は、上記(1)および(2)の要件を満たす。このような構成をとることにより、ガスバリア層中に、炭素原子が多く存在しガラス性が低下したいわば応力緩和層が存在することになる。したがって、本発明のガスバリア性フィルムは、高温高湿環境下においても長期間安定して、樹脂基材とガスバリア層との密着性を発揮するようになる。   The gas barrier layer according to the present invention satisfies the requirements (1) and (2). By adopting such a configuration, a stress relaxation layer exists in the gas barrier layer in which many carbon atoms exist and glassiness is lowered. Therefore, the gas barrier film of the present invention exhibits stable adhesion between the resin substrate and the gas barrier layer for a long period of time even in a high temperature and high humidity environment.

なお、上記のメカニズムは推定によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら拘泥されるものではない。   In addition, said mechanism is based on presumption and this invention is not bound to the said mechanism at all.

以下、本発明の好ましい実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態のみには限定されない。なお、本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%の条件で測定する。   Hereinafter, although preferable embodiment of this invention is described, this invention is not limited only to the following embodiment. In this specification, “X to Y” indicating a range means “X or more and Y or less”. Unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50%.

また、本発明でいう「ガスバリア性」とは、実施例に記載の方法により測定した透過水分量が1×10−3g/m/day未満であることを意味する。 In addition, the “gas barrier property” in the present invention means that the permeated water amount measured by the method described in Examples is less than 1 × 10 −3 g / m 2 / day.

〔樹脂基材〕
本発明に係る樹脂基材としては、プラスチックフィルムまたはプラスチックシートが好ましく用いられ、無色透明な樹脂からなるフィルムまたはシートがより好ましく用いられる。用いられるプラスチックフィルムは、ガスバリア層等を保持できるフィルムであれば材質、厚み等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。前記プラスチックフィルムとしては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
[Resin substrate]
As the resin substrate according to the present invention, a plastic film or a plastic sheet is preferably used, and a film or sheet made of a colorless and transparent resin is more preferably used. The plastic film used is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold a gas barrier layer or the like, and can be appropriately selected according to the purpose of use. Specific examples of the plastic film include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and polyetherimide. Resin, Cellulose acylate resin, Polyurethane resin, Polyether ether ketone resin, Polycarbonate resin, Alicyclic polyolefin resin, Polyarylate resin, Polyether sulfone resin, Polysulfone resin, Cycloolefin copolymer, Fluorene ring modified polycarbonate resin, Alicyclic Examples thereof include thermoplastic resins such as modified polycarbonate resins, fluorene ring-modified polyester resins, and acryloyl compounds.

本発明のガスバリア性フィルムを有機EL素子等の電子デバイスの基板として使用する場合は、前記樹脂基材は耐熱性を有する素材からなることが好ましい。具体的には、線膨張係数が15ppm/K以上100ppm/K以下で、かつガラス転移温度(Tg)が100℃以上300℃以下の樹脂基材が使用される。   When the gas barrier film of the present invention is used as a substrate for an electronic device such as an organic EL element, the resin base material is preferably made of a material having heat resistance. Specifically, a resin base material having a linear expansion coefficient of 15 ppm / K or more and 100 ppm / K or less and a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less is used.

本発明のガスバリア性フィルムは、有機EL素子等の電子デバイスとして利用されることから、樹脂基材は透明であることが好ましい。すなわち、光線透過率が通常80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。光線透過率は、JIS K7105:1981に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率および散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。   Since the gas barrier film of the present invention is used as an electronic device such as an organic EL element, the resin substrate is preferably transparent. That is, the light transmittance is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. The light transmittance is calculated by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS K7105: 1981, that is, using an integrating sphere light transmittance measuring device, and subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance. can do.

ただし、本発明のガスバリア性フィルムをディスプレイ用途に用いる場合であっても、観察側に設置しない場合などは必ずしも透明性が要求されない。したがって、このような場合は、樹脂基材として不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。   However, even when the gas barrier film of the present invention is used for display applications, transparency is not necessarily required when it is not installed on the observation side. Therefore, in such a case, an opaque material can be used as the resin base material. Examples of the opaque material include polyimide, polyacrylonitrile, and known liquid crystal polymers.

本発明に係るガスバリア性フィルムに用いられる樹脂基材の厚みは、用途によって適宜選択されるため特に制限がないが、典型的には1〜800μmであり、好ましくは10〜200μmである。これらのプラスチックフィルムは、透明導電層、プライマー層、クリアハードコート層等の機能層を有していても良い。機能層については、上述したもののほか、特開2006−289627号公報の段落番号「0036」〜「0038」に記載されているものを好ましく採用できる。   The thickness of the resin substrate used in the gas barrier film according to the present invention is not particularly limited because it is appropriately selected depending on the application, but is typically 1 to 800 μm, preferably 10 to 200 μm. These plastic films may have functional layers such as a transparent conductive layer, a primer layer, and a clear hard coat layer. As the functional layer, in addition to those described above, those described in paragraph numbers “0036” to “0038” of JP-A-2006-289627 can be preferably employed.

樹脂基材は、表面の平滑性が高いものが好ましい。表面の平滑性としては、平均表面粗さ(Ra)が2nm以下であるものが好ましい。下限は特に制限されないが、実用上、0.01nm以上である。必要に応じて、樹脂基材の両面、少なくともバリア層を設ける側を研摩し、平滑性を向上させておいてもよい。   The resin base material preferably has a high surface smoothness. As the surface smoothness, those having an average surface roughness (Ra) of 2 nm or less are preferable. The lower limit is not particularly limited, but is practically 0.01 nm or more. If necessary, both surfaces of the resin substrate, at least the side on which the barrier layer is provided, may be polished to improve smoothness.

また、上記に挙げた樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸処理されたフィルムでもよい。   In addition, the resin base listed above may be an unstretched film or a stretched film.

本発明で用いられる樹脂基材は、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樹脂基材を製造することができる。未延伸の樹脂基材を製造した後は、必要に応じて、上記のような従来公知の方法により、延伸処理や熱処理を行うことが好ましい。   The resin base material used in the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched resin substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. After producing an unstretched resin base material, it is preferable to perform a stretching treatment or a heat treatment by a conventionally known method as described above, if necessary.

樹脂基材の少なくともガスバリア層を設ける側には、密着性向上のための公知の種々の処理、例えばコロナ放電処理、火炎処理、酸化処理、またはプラズマ処理や、後述するクリアハードコート層の積層等を行ってもよく、必要に応じて上記処理を組み合わせて行うことが好ましい。   At least on the side of the resin substrate on which the gas barrier layer is provided, various known treatments for improving adhesion, such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, or plasma treatment, lamination of a clear hard coat layer described later, etc. May be performed, and it is preferable to combine the above treatments as necessary.

〔ガスバリア層〕
本発明に係るガスバリア層は、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含有し、85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率が15%以下である。Si−C結合の変化率が15%を超える場合、例えば85℃85%RHのような高温高湿環境下で保存した後のガスバリア性能および密着性が低下する。該Si−C結合の変化率は、好ましくは5〜10%である。
[Gas barrier layer]
The gas barrier layer according to the present invention contains silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms, and the rate of change of Si—C bonds before and after storage for 300 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH is 15% or less. When the rate of change of the Si-C bond exceeds 15%, for example, gas barrier performance and adhesion after storage in a high-temperature and high-humidity environment such as 85 ° C. and 85% RH deteriorate. The rate of change of the Si—C bond is preferably 5 to 10%.

該Si−C結合の変化率は、例えば、後述する有機ケイ素化合物を含む原料ガス、酸素ガス、およびキャリアガスを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有するプラズマ化学気相成長法を用いたガスバリア層の形成において、原料ガスとキャリアガス(ヘリウムガス、アルゴンガス等、好ましくはアルゴンガス)との流量比を制御する、メタンやエチレンなどの低分子量の炭化水素ガスを添加する、成膜時低圧にする、原料ガスを多く用いる、等の方法により制御することができる。   The rate of change of the Si-C bond is determined by, for example, a plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied using a source gas containing an organosilicon compound, oxygen gas, and carrier gas, which will be described later. In the formation of the gas barrier layer used, a low molecular weight hydrocarbon gas such as methane or ethylene is added to control the flow rate ratio between the source gas and the carrier gas (helium gas, argon gas, etc., preferably argon gas). It can be controlled by a method such as a low pressure during film formation or a large amount of raw material gas.

加えて、本発明に係るガスバリア層は、層厚方向に組成が連続的に変化し、下記要件(1)および(2)を同時に満たす。   In addition, the composition of the gas barrier layer according to the present invention continuously changes in the layer thickness direction, and simultaneously satisfies the following requirements (1) and (2).

(1)ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する炭素原子の量の比率(「炭素原子比率(at%)」という)との関係を示す炭素分布曲線において、少なくとも1つの極値を有し、前記炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)との差の絶対値が5at%以上である。   (1) Among the distribution curves of each constituent element based on the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer, the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer, and silicon In the carbon distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (100 at%) (referred to as “carbon atom ratio (at%)”), at least one extreme value is And the absolute value of the difference between the maximum extreme value (maximum value) and the minimum extreme value (minimum value) of the carbon atom ratio is 5 at% or more.

(2)ガスバリア層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、下記式(A)または(B)で表される序列の大小関係を有する。   (2) In a region of 90% or more of the total thickness of the gas barrier layer, the average atomic ratio of each atom to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is expressed by the following formula (A) or (B ) In the order of magnitude.

なお、樹脂基材界面領域における測定精度は、樹脂基材の構成原子のノイズ等でやや精度が低下するため、上記式(A)または式(B)で規定する関係を満たす領域としては、ガスバリア層の全層厚の90〜95%の範囲内の領域であることが好ましい。   In addition, since the measurement accuracy in the resin base material interface region is slightly lowered due to noise of constituent atoms of the resin base material, the region satisfying the relationship defined by the above formula (A) or formula (B) is a gas barrier. A region in the range of 90 to 95% of the total layer thickness is preferred.

以下、本発明に係るガスバリア層の詳細について説明する。   Details of the gas barrier layer according to the present invention will be described below.

(ガスバリア層における炭素原子分布プロファイル)
本発明に係るガスバリア層は、ガスバリア層の構成元素としてケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含み、層厚方向に組成が連続的に変化し、X線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する炭素原子の量の比率(「炭素原子比率(単位:at%)」とも称する)との関係を示す炭素分布曲線において、少なくとも1つの極値を有し、前記炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)との差の絶対値が5at%以上である。上記記炭素分布曲線における炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)の差の絶対値が5at%未満の場合、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合のガスバリア性および密着性が不十分となる。
(Carbon atom distribution profile in gas barrier layer)
The gas barrier layer according to the present invention contains silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms as constituent elements of the gas barrier layer, the composition continuously changes in the layer thickness direction, and the element distribution in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy Of the distribution curve of each constituent element based on the measurement, the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer and the carbon atoms relative to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms In a carbon distribution curve showing a relationship with a ratio of amounts (also referred to as “carbon atom ratio (unit: at%)”), the carbon curve has at least one extreme value, and the maximum extreme value (maximum value) of the carbon atom ratio And the absolute value of the difference between the minimum extreme value (minimum value) is 5 at% or more. When the absolute value of the difference between the maximum extreme value (maximum value) and the minimum extreme value (minimum value) of the carbon atom ratio in the carbon distribution curve is less than 5 at%, the resulting gas barrier film is bent. Gas barrier properties and adhesion are insufficient.

炭素原子比率の極大値および極小値の差の絶対値は、6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることがさらに好ましい。   The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio is more preferably 6 at% or more, and further preferably 7 at% or more.

また、本発明に係るガスバリア層においては、炭素原子比率がガスバリア層の特定の領域において、濃度勾配を有して連続的に変化する構成を有することが、高温高湿条件下でガスバリア性フィルムを提供する観点から好ましい態様である。   In the gas barrier layer according to the present invention, the gas barrier film has a configuration in which the carbon atom ratio continuously changes with a concentration gradient in a specific region of the gas barrier layer. This is a preferred embodiment from the viewpoint of providing.

このような炭素原子分布プロファイルを有する本発明に係るガスバリア層においては、層内における炭素分布曲線が少なくとも1つの極値を有するが、さらに、少なくとも2つの極値を有することがより好ましく、少なくとも3つの極値を有することがさらに好ましい。炭素分布曲線が極値を有さない場合には、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性が不十分となる。また、このように少なくとも2つまたは3つの極値を有する場合においては、前記炭素分布曲線が有する1つの極値および該極値に隣接する極値における前記ガスバリア層の層厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離の差の絶対値がいずれも200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。   In the gas barrier layer according to the present invention having such a carbon atom distribution profile, the carbon distribution curve in the layer has at least one extreme value, and more preferably has at least two extreme values, and at least 3 More preferably, it has two extreme values. When the carbon distribution curve does not have an extreme value, the gas barrier property when the obtained gas barrier film is bent is insufficient. Further, in the case of having at least two or three extreme values in this way, one extreme value of the carbon distribution curve and an extreme value adjacent to the extreme value of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer. The absolute value of the difference in distance from the surface is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.

なお、本発明において分布曲線の極値とは、ガスバリア層の層厚方向における、ガスバリア層の表面からの距離に対する元素の原子比率の極大値または極小値の測定値のことをいう。   In the present invention, the extreme value of the distribution curve means a measured value of the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of the element to the distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer.

本発明において極大値とは、ガスバリア層の表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比率の値が増加から減少に変わる点であって、かつその点の元素の原子比率の値よりも、該点からガスバリア層の層厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離をさらに20nm変化させた位置の元素の原子比率の値が3at%以上減少する点のことをいう。   In the present invention, the maximum value is a point where the value of the atomic ratio of an element changes from increase to decrease when the distance from the surface of the gas barrier layer is changed, and is more than the value of the atomic ratio of the element at that point. This means that the atomic ratio value of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer is further changed by 20 nm is reduced by 3 at% or more.

さらに、本発明において極小値とは、ガスバリア層の表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比の値が減少から増加に変わる点であり、且つその点の元素の原子比率の値よりも、該点からガスバリア層の層厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離を更に20nm変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上増加する点のことをいう。   Furthermore, in the present invention, the minimum value is a point where the value of the atomic ratio of the element changes from decreasing to increasing when the distance from the surface of the gas barrier layer is changed, and from the value of the atomic ratio of the element at that point This also means that the value of the atomic ratio of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer is further changed by 20 nm from that point increases by 3 at% or more.

なお、炭素原子分布プロファイルに関する上記説明において、「ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量」とは、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計at%を意味し、「炭素原子の量」とは、炭素原子数を意味する。本発明でいうat%とは、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の総原子数を100at%としたときの各原子の原子数比率を意味する。また、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線についてのケイ素原子の量、酸素原子の量についても同様である。   In the above description regarding the carbon atom distribution profile, “the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms” means the total at% of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms, and “the amount of carbon atoms” "Means the number of carbon atoms. The term “at%” in the present invention means the atomic ratio of each atom when the total number of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is 100 at%. The same applies to the amount of silicon atoms and the amount of oxygen atoms for the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and carbon distribution curve.

(ガスバリア層における各元素プロファイル)
本発明に係るガスバリア層においては、構成元素として、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含有するが、ケイ素原子および酸素原子のそれぞれの原子の比率と、極大値および極小値とについての好ましい態様を、以下に説明する。
(Each element profile in the gas barrier layer)
The gas barrier layer according to the present invention contains silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms as constituent elements, but preferred embodiments of the ratio of each of silicon atoms and oxygen atoms, the maximum value, and the minimum value Is described below.

<ケイ素原子比率の極大値と極小値との関係>
本発明に係るガスバリア層においては、ケイ素分布曲線における極大値および極小値の差の絶対値が5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることが特に好ましい。前記絶対値が5at%未満であれば、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性および機械的強度が十分となる。ここでいうケイ素分布曲線とは、ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、炭素原子、ケイ素原子、および酸素原子の合計量(100at%)に対するケイ素原子の量の比率(「ケイ素原子比率(単位:at%)」とも称する)との関係を示すケイ素原子の分布曲線を指す。
<Relationship between maximum and minimum values of silicon atom ratio>
In the gas barrier layer according to the present invention, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in the silicon distribution curve is preferably less than 5 at%, more preferably less than 4 at%, and more preferably less than 3 at%. Particularly preferred. When the absolute value is less than 5 at%, the gas barrier property and mechanical strength of the obtained gas barrier film are sufficient. The silicon distribution curve here refers to the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer among the distribution curves of the constituent elements based on the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer. Of silicon atoms indicating the relationship between the distance from the surface and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount (100 at%) of carbon atoms, silicon atoms, and oxygen atoms (also referred to as “silicon atom ratio (unit: at%)”) Refers to the distribution curve.

<酸素原子比率の極大値と極小値との関係>
本発明に係るガスバリア層においては、酸素分布曲線における極大値および極小値の差の絶対値が5at%以上であることが好ましく、6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることがさらに好ましい。前記絶対値が5at%以上であれば、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性が十分となる。ここでいう酸素分布曲線とは、ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、当該ガスバリア層の層厚方向における前記のガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する酸素原子の量の比率(「酸素原子比率(単位:at%)」とも称する)との関係を示す酸素元素の分布曲線を指す。
<Relationship between maximum and minimum oxygen atom ratio>
In the gas barrier layer according to the present invention, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in the oxygen distribution curve is preferably 5 at% or more, more preferably 6 at% or more, and preferably 7 at% or more. Further preferred. When the absolute value is 5 at% or more, the gas barrier property when the obtained gas barrier film is bent is sufficient. The oxygen distribution curve here refers to the distribution curve of each constituent element based on the measurement of the element distribution in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer, of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer. Oxygen indicating the relationship between the distance from the surface and the ratio of the amount of oxygen atoms to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (also referred to as “oxygen atom ratio (unit: at%)”) Refers to the distribution curve of elements.

また、本発明に係るガスバリア層においては、層厚方向における該層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する酸素原子および炭素原子の合計量の比率(酸素−炭素合計の原子比率とも称する)である酸素−炭素合計の分布曲線(酸素炭素分布曲線とも称する)において、前記酸素−炭素合計の原子比率の最大値および最小値の差の絶対値が5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることが特に好ましい。前記絶対値が5at%未満であれば、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性が十分となる。   In the gas barrier layer according to the present invention, the total amount of oxygen atoms and carbon atoms with respect to the distance from the surface of the layer in the layer thickness direction and the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms. In an oxygen-carbon total distribution curve (also referred to as oxygen-carbon distribution curve), which is a ratio (also referred to as an oxygen-carbon total atomic ratio), the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the oxygen-carbon total atomic ratio. Is preferably less than 5 at%, more preferably less than 4 at%, and particularly preferably less than 3 at%. When the absolute value is less than 5 at%, the gas barrier property of the obtained gas barrier film is sufficient.

本発明に係るガスバリア層においては、ガスバリア層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、上記式(A)または(B)で表される序列の大小関係を有する。かような要件を満たすことで、本発明のガスバリア性フィルムは、高温高湿環境下においても長期間安定したガスバリア性能や密着性を有する。   In the gas barrier layer according to the present invention, in the region of 90% or more of the total thickness of the gas barrier layer, the average atomic ratio of each atom to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (100 at%) is expressed by the above formula. (A) or (B) has an order of magnitude relationship represented by (B). By satisfying such requirements, the gas barrier film of the present invention has gas barrier performance and adhesion that are stable for a long time even in a high temperature and high humidity environment.

上記したガスバリア層の層厚方向におけるケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、および酸素−炭素合計の分布曲線等は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向における前記ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離におおむね相関することから、「ガスバリア層の層厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出されるガスバリア層の表面からの距離を採用することができる。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。より詳細には、上記ケイ素分布曲線、上記酸素分布曲線、上記炭素分布曲線、および上記酸素−炭素合計の分布曲線は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and oxygen-carbon total distribution curve in the thickness direction of the gas barrier layer described above are measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and measured by argon or the like. By using together with rare gas ion sputtering, it can be created by so-called XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample. A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio (unit: at%) of each element and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time in this way, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer in the layer thickness direction. As the “distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer”, the distance from the surface of the gas barrier layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement may be adopted. it can. In addition, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set to sec (SiO 2 thermal oxide film conversion value). More specifically, the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, the carbon distribution curve, and the oxygen-carbon total distribution curve can be measured by the methods described in Examples.

また、本発明においては、膜面全体において均一で、かつ優れたガスバリア性を有するガスバリア層を形成するという観点から、ガスバリア層が膜面方向(ガスバリア層の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。本発明において、ガスバリア層が膜面方向において実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定によりガスバリア層の膜面の任意の2箇所の測定箇所について前記炭素分布曲線、前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、および前記酸素−炭素合計の分布曲線を作成した場合に、その任意の2箇所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比率の最大値および最小値の差の絶対値が、互いに同じであるかまたは5at%以内の差であることをいう。   In the present invention, the gas barrier layer is substantially in the film surface direction (direction parallel to the surface of the gas barrier layer) from the viewpoint of forming a gas barrier layer having a uniform and excellent gas barrier property over the entire film surface. Preferably it is uniform. In the present invention, that the gas barrier layer is substantially uniform in the film surface direction means that the carbon distribution curve, the silicon distribution curve, and the oxygen at any two measurement points on the film surface of the gas barrier layer by XPS depth profile measurement. When the distribution curve and the distribution curve of the oxygen-carbon total are prepared, the number of extreme values of the carbon distribution curve obtained at any two measurement points is the same, and the carbon in each carbon distribution curve The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio is the same or within 5 at%.

本発明に係るガスバリア性フィルムは、本発明で規定する前記要件(1)および(2)を同時に満たすガスバリア層を少なくとも1層備えることが必須の要件であるが、そのような条件を満たす層を、2層以上を備えていてもよい。さらに、このようなガスバリア層を2層以上備える場合には、複数のガスバリア層の材質は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、このようなガスバリア層を2層以上備える場合には、このようなガスバリア層は前記樹脂基材の一方の表面上に形成されていてもよく、前記樹脂基材の両方の表面上に形成されていてもよい。   The gas barrier film according to the present invention is indispensable to have at least one gas barrier layer that simultaneously satisfies the requirements (1) and (2) defined in the present invention. Two or more layers may be provided. Furthermore, when two or more such gas barrier layers are provided, the materials of the plurality of gas barrier layers may be the same or different. In addition, when two or more such gas barrier layers are provided, such a gas barrier layer may be formed on one surface of the resin base material, and formed on both surfaces of the resin base material. May be.

また、前記ガスバリア層中における前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、および前記炭素分布曲線において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子比率は、20〜45at%の範囲であることが好ましく、25〜40at%の範囲であることがより好ましい。また、前記ガスバリア層中における前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、および前記炭素分布曲線において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子比率は、45〜75at%の範囲であることが好ましく、50〜70at%の範囲であることがより好ましい。さらに、前記ガスバリア層中における前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、および前記炭素分布曲線において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子比率は、1〜25at%の範囲であることが好ましく、2〜20at%の範囲であることがより好ましい。   In the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the carbon distribution curve in the gas barrier layer, the silicon atom ratio with respect to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is in the range of 20 to 45 at%. It is preferable that the range is 25 to 40 at%. In the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the carbon distribution curve in the gas barrier layer, the oxygen atom ratio with respect to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is in the range of 45 to 75 at%. It is preferable that it is in the range of 50 to 70 at%. Furthermore, in the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the carbon distribution curve in the gas barrier layer, the carbon atom ratio to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is in the range of 1 to 25 at%. It is preferable that it is in the range of 2 to 20 at%.

<ガスバリア層の層厚>
本発明に係るガスバリア層の層厚は、5〜1000nmの範囲内であることが好ましく、10〜1000nmの範囲内であることがより好ましく、100〜1000nmの範囲内であることがさらに好ましい。ガスバリア層の層厚が前記範囲内であれば、カールが小さく、水蒸気や酸素等の各種ガスに対するガスバリア性に優れ、屈曲によるガスバリア性の低下がみられない。特に、ガスバリア層の層厚を上記範囲内で厚膜化した場合であっても、フィルムカールが大きくなるのを効果的に抑制することができる点で優れている。
<Gas barrier layer thickness>
The thickness of the gas barrier layer according to the present invention is preferably in the range of 5 to 1000 nm, more preferably in the range of 10 to 1000 nm, and still more preferably in the range of 100 to 1000 nm. When the thickness of the gas barrier layer is within the above range, curling is small, gas barrier properties against various gases such as water vapor and oxygen are excellent, and deterioration of gas barrier properties due to bending is not observed. In particular, even when the thickness of the gas barrier layer is increased within the above range, it is excellent in that the increase in film curl can be effectively suppressed.

ガスバリア層が2層以上の場合においても、ガスバリア層の層厚の合計値が5〜1000nmの範囲内であることが好ましく、10〜1000nmの範囲内であることより好ましく、100〜1000nmの範囲内であることが特に好ましい。ガスバリア層の層厚の合計値が上記範囲内であれば、所望の平面性を実現することができると共に、カールが小さく、水蒸気や酸素等の各種ガスに対するガスバリア性に優れ、屈曲によるガスバリア性の低下がみられない。さらに、ガスバリア層の層厚の合計値を上記範囲内で厚膜化した場合、フィルムカールが大きくなるのを効果的に抑制することができる。   Even when there are two or more gas barrier layers, the total thickness of the gas barrier layers is preferably in the range of 5 to 1000 nm, more preferably in the range of 10 to 1000 nm, and in the range of 100 to 1000 nm. It is particularly preferred that If the total thickness of the gas barrier layers is within the above range, desired flatness can be achieved, curl is small, gas barrier properties against various gases such as water vapor and oxygen, etc. There is no decline. Furthermore, when the total thickness of the gas barrier layers is increased within the above range, the film curl can be effectively prevented from increasing.

<ガスバリア層の形成方法>
本発明に係るガスバリア層の形成方法としては、特に制限されないが、上記の要件(1)および(2)を満たすような、緻密に元素分布が制御させたガスバリア層を形成することが容易にできる観点から、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD、PECVD(plasma−enhanced chemical vapor deposition)、以下、単に「プラズマCVD法」とも称する)が好ましい。
<Method for forming gas barrier layer>
The method for forming the gas barrier layer according to the present invention is not particularly limited, but it is easy to form a gas barrier layer in which the element distribution is precisely controlled so as to satisfy the above requirements (1) and (2). From the viewpoint, plasma chemical vapor deposition (plasma CVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), hereinafter, also simply referred to as “plasma CVD method”) is preferable.

プラズマCVD法としては、特に限定されないが、国際公開第2006/033233号に記載の大気圧または大気圧近傍でのプラズマCVD法、対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a plasma CVD method, The plasma CVD method using the plasma CVD method of the atmospheric pressure or the atmospheric pressure described in the international publication 2006/033233, and the plasma CVD apparatus with a counter roll electrode is mentioned. .

中でも、生産性が高いことから、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法により第1の層を形成することが好ましい。なお、前記プラズマCVD法はペニング放電プラズマ方式のプラズマCVD法であってもよい。   Especially, since productivity is high, it is preferable to form a 1st layer by the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus which has a counter roll electrode. The plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.

以下、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法によりガスバリア層を形成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for forming a gas barrier layer by a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode will be described.

プラズマCVD法においてプラズマを発生させる際には、複数の成膜ローラーの間の空間にプラズマ放電を発生させることが好ましく、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれに樹脂基材(ここで樹脂基材には、樹脂基材が処理された、または樹脂基材上に機能層を有する形態も含む)を配置して、一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させることがより好ましい。このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に樹脂基材を配置して、かかる一対の成膜ローラー間に放電することにより、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材の表面部分を成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材の表面部分も同時に成膜することが可能となって効率よく薄膜を製造できる。加えて、ローラーを使用しない通常のプラズマCVD法と比較して成膜レートを倍にでき、なおかつ、略同じ構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となり、効率よく上記要件(1)および(2)を満たすガスバリア層を形成することが可能となる。   When generating plasma in the plasma CVD method, it is preferable to generate a plasma discharge in a space between a plurality of film forming rollers. A pair of film forming rollers is used, and a resin base is used for each of the pair of film forming rollers. A material (here, the resin base material includes a form in which the resin base material is processed or has a functional layer on the resin base material) is disposed, and discharge is generated between a pair of film forming rollers to generate plasma. More preferably. In this way, by using a pair of film forming rollers, placing a resin base on the pair of film forming rollers, and discharging between the pair of film forming rollers, one film forming roller at the time of film forming While forming the surface portion of the resin substrate existing above, the surface portion of the resin substrate existing on the other film forming roller can be formed at the same time, so that a thin film can be produced efficiently. In addition, the film formation rate can be doubled compared to the normal plasma CVD method that does not use a roller, and a film with substantially the same structure can be formed, so it is possible to at least double the extreme value in the carbon distribution curve. Thus, it is possible to efficiently form a gas barrier layer that satisfies the requirements (1) and (2).

また、このようにして一対の成膜ローラー間に放電する際には、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが好ましい。さらに、このようなプラズマCVD法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物と酸素とを含むものが好ましく、その成膜ガス中の酸素の含有量は、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量未満であることが好ましい。また、本発明のガスバリア性フィルムにおいては、ガスバリア層が連続的な成膜プロセスにより形成された層であることが好ましい。   Further, when discharging between the pair of film forming rollers in this way, it is preferable to reverse the polarities of the pair of film forming rollers alternately. Further, the film forming gas used in such a plasma CVD method preferably includes an organic silicon compound and oxygen, and the content of oxygen in the film forming gas is determined by the organosilicon compound in the film forming gas. It is preferable that the amount of oxygen be less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation. In the gas barrier film of the present invention, the gas barrier layer is preferably a layer formed by a continuous film forming process.

また、本発明に係るガスバリア性フィルムは、生産性の観点から、ロールツーロール方式で樹脂基材の表面上にガスバリア層を形成させることが好ましい。また、このようなプラズマCVD法によりガスバリア層を製造する際に用いることが可能な装置としては、特に制限されないが、少なくとも一対の成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ前記一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図1に示す製造装置を用いた場合には、プラズマCVD法を利用しながらロールツーロール方式で製造することも可能となる。   Moreover, it is preferable that the gas barrier film which concerns on this invention forms a gas barrier layer on the surface of a resin base material by a roll-to-roll system from a viewpoint of productivity. Further, an apparatus that can be used when producing a gas barrier layer by such a plasma CVD method is not particularly limited, and includes at least a pair of film formation rollers and a plasma power source, and the pair of film formations. It is preferable that the apparatus has a configuration capable of discharging between rollers. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, the apparatus is manufactured by a roll-to-roll method using a plasma CVD method. It is also possible.

以下、図1を参照しながら、本発明に係るガスバリア性フィルムを構成するガスバリア層の製造方法についてより詳細に説明する。なお、図1は、本発明に係るガスバリア性フィルムを構成するガスバリア層の製造において好適に利用することができる磁場を印加したプラズマCVD装置の一例を示す模式図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the gas barrier layer which comprises the gas barrier film which concerns on this invention is demonstrated in detail, referring FIG. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a plasma CVD apparatus to which a magnetic field that can be suitably used in the production of the gas barrier layer constituting the gas barrier film according to the present invention is applied.

図1に示すプラズマCVD装置は、主には、送り出しローラー14と、搬送ローラー15、16、17および18と、成膜ローラー19および20と、ガス供給管21と、プラズマ発生用電源22と、成膜ローラー19および20の内部に設置された磁場発生装置23および24と、巻取りローラー25と、を備えている。また、このようなプラズマCVD装置においては、少なくとも成膜ローラー19および20と、ガス供給管21と、プラズマ発生用電源22と、磁場発生装置23および24とが、図示を省略した真空チャンバ内に配置されている。さらに、このようなプラズマCVD装置において、真空チャンバは、真空ポンプ(図示せず)に接続されており、この真空ポンプにより真空チャンバ内の圧力を適宜調整することが可能となっている。   The plasma CVD apparatus shown in FIG. 1 mainly includes a delivery roller 14, transport rollers 15, 16, 17 and 18, film formation rollers 19 and 20, a gas supply pipe 21, a plasma generation power source 22, Magnetic field generators 23 and 24 installed inside the film forming rollers 19 and 20 and a winding roller 25 are provided. In such a plasma CVD apparatus, at least the film forming rollers 19 and 20, the gas supply pipe 21, the plasma generation power source 22, and the magnetic field generators 23 and 24 are contained in a vacuum chamber (not shown). Has been placed. Further, in such a plasma CVD apparatus, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by this vacuum pump.

このようなプラズマCVD装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19と成膜ローラー20)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源22に接続されている。一対の成膜ローラー(成膜ローラー19と成膜ローラー20)に、プラズマ発生用電源22より電力を供給することにより、成膜ローラー19と成膜ローラー20との間の空間に放電することが可能となり、これにより成膜ローラー19と成膜ローラー20との間の空間(放電空間ともいう)にプラズマを発生させることができる。なお、このように、成膜ローラー19と成膜ローラー20を電極として利用することになるため、電極として利用可能な材質や設計を適宜変更すればよい。また、このようなプラズマCVD装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19および20)は、その中心軸が同一平面上において略平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19および20)を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となる。そして、このような製造装置によれば、CVD法により樹脂基材12の表面上にガスバリア層を形成することが可能であり、成膜ローラー19上において樹脂基材12の表面上にガスバリア層成分を堆積させつつ、さらに成膜ローラー20上においても樹脂基材12の表面上にガスバリア層成分を堆積させることもできるため、樹脂基材12の表面上にガスバリア層を効率よく形成することができる。   In such a plasma CVD apparatus, each film-forming roller is for plasma generation so that a pair of film-forming rollers (film-forming roller 19 and film-forming roller 20) can function as a pair of counter electrodes. Connected to a power source 22. By supplying electric power to the pair of film forming rollers (the film forming roller 19 and the film forming roller 20) from the power source 22 for generating plasma, the space between the film forming roller 19 and the film forming roller 20 can be discharged. Accordingly, plasma can be generated in a space (also referred to as a discharge space) between the film formation roller 19 and the film formation roller 20. In addition, since the film-forming roller 19 and the film-forming roller 20 are used as electrodes in this way, materials and designs that can be used as electrodes may be appropriately changed. In such a plasma CVD apparatus, the pair of film forming rollers (film forming rollers 19 and 20) are preferably arranged so that their central axes are substantially parallel on the same plane. In this way, by arranging a pair of film forming rollers (film forming rollers 19 and 20), the film forming rate can be doubled and a film having the same structure can be formed. Can be at least doubled. And according to such a manufacturing apparatus, it is possible to form a gas barrier layer on the surface of the resin base material 12 by CVD method, and the gas barrier layer component on the surface of the resin base material 12 on the film-forming roller 19 Further, the gas barrier layer component can be deposited on the surface of the resin base material 12 also on the film forming roller 20, so that the gas barrier layer can be efficiently formed on the surface of the resin base material 12. .

また、成膜ローラー19および成膜ローラー20の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置23および24がそれぞれ設けられていることが特徴である。   The film forming roller 19 and the film forming roller 20 are characterized in that magnetic field generators 23 and 24 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates are provided, respectively.

成膜ローラー19および成膜ローラー20にそれぞれ設けられた磁場発生装置23および24は、一方の成膜ローラー19に設けられた磁場発生装置23と他方の成膜ローラー20に設けられた磁場発生装置24との間で磁力線がまたがらず、それぞれの磁場発生装置23、24がほぼ閉じた磁気回路を形成するように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置23、24を設けることにより、各成膜ローラー19、20の対向側表面付近に磁力線が膨らんだ磁場の形成を促進することができ、その膨出部にプラズマが収束され易くなるため、成膜効率を向上させることができる点で優れている。   The magnetic field generators 23 and 24 provided on the film forming roller 19 and the film forming roller 20 respectively are a magnetic field generator 23 provided on one film forming roller 19 and a magnetic field generator provided on the other film forming roller 20. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic field lines do not cross between the magnetic field generators 24 and the magnetic field generators 23 and 24 form a substantially closed magnetic circuit. By providing such magnetic field generators 23 and 24, it is possible to promote the formation of a magnetic field in which magnetic lines of force swell in the vicinity of the opposing surface of each of the film forming rollers 19 and 20, and the plasma is converged on the bulging portion. Since it becomes easy, it is excellent at the point which can improve the film-forming efficiency.

また、成膜ローラー19および成膜ローラー20にそれぞれ設けられた磁場発生装置23および24は、それぞれローラー軸方向に長いレーストラック状の磁極を備え、一方の磁場発生装置23と他方の磁場発生装置24は向かい合う磁極が同一極性となるように磁極を配置することが好ましい。例えば、図1の磁場発生装置23および24では、断面山形の中央の長い突起部分に上記レーストラック状の磁極(各成膜ローラーごとに1つ、合計2つ)を設け、この磁極が共に同一極性(N極ないしS極)となるように配置し、断面山形の中央の両側の短い突起部分にも上記レーストラック状の磁極(各成膜ローラーごとに2つ、合計4つ)を設け、この磁極がいずれも、上記中央の長い突起部分の磁極の対極となる同一極性(S極またはN極)となるように配置している。但し、それぞれの磁極(N極とS極)を逆に配置してもよい。このような磁場発生装置23、24を設けることにより、それぞれの磁場発生装置23、24について、磁力線が対向するローラー側の磁場発生装置にまたがることなく、ローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場を容易に形成することができ、その磁場にプラズマを収束させることができため、ローラー幅方向に沿って巻き掛けられた幅広の樹脂基材12を用いて効率的に蒸着膜であるガスバリア層を形成することができる点で優れている。   The magnetic field generators 23 and 24 provided on the film forming roller 19 and the film forming roller 20 respectively have racetrack-shaped magnetic poles that are long in the roller axis direction, and one magnetic field generating device 23 and the other magnetic field generating device. It is preferable to arrange the magnetic poles 24 so that the opposite magnetic poles have the same polarity. For example, in the magnetic field generators 23 and 24 shown in FIG. 1, the racetrack-shaped magnetic poles (one for each film-forming roller, two in total) are provided on the long protrusion at the center of the cross-sectional chevron. It is arranged so as to be polar (N pole or S pole), and the racetrack-shaped magnetic poles (two for each film-forming roller, four in total) are also provided on the short protrusions on both sides of the center of the mountain-shaped cross section. All of these magnetic poles are arranged so as to have the same polarity (S pole or N pole) as the counter pole of the magnetic pole of the central long protrusion. However, the magnetic poles (N pole and S pole) may be arranged in reverse. By providing such magnetic field generators 23 and 24, the opposing space along the length direction of the roller shaft without straddling the magnetic field generator on the roller side where the magnetic lines of force of each of the magnetic field generators 23 and 24 are opposed. A racetrack-like magnetic field can be easily formed in the vicinity of the roller surface facing the (discharge region), and the plasma can be focused on the magnetic field, so a wide resin wound around the roller width direction. The substrate 12 is excellent in that a gas barrier layer that is a vapor deposition film can be efficiently formed.

さらに、成膜ローラー19および20としては、適宜公知のローラーを用いることができる。成膜ローラー19および20としては、より効率よく薄膜を形成することができる観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、成膜ローラー19および20の直径としては、放電条件、チャンバのスペース等の観点から、直径が100〜1000mmφの範囲、特に100〜700mmφの範囲が好ましい。直径が100mmφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量がフィルム(樹脂基材12)にかかることを回避でき、残留応力が大きくなりにくく好ましい。一方、直径が1000mmφ以下であれば、プラズマ放電空間の均一性等も含めて装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。   Furthermore, as the film forming rollers 19 and 20, known rollers can be used as appropriate. As the film forming rollers 19 and 20, it is preferable to use ones having the same diameter from the viewpoint of forming a thin film more efficiently. The diameters of the film forming rollers 19 and 20 are preferably in the range of 100 to 1000 mmφ, particularly in the range of 100 to 700 mmφ, from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like. If the diameter is 100 mmφ or more, the plasma discharge space will not be reduced, so there will be no deterioration in productivity, and it will be possible to avoid applying the total amount of heat of the plasma discharge to the film (resin substrate 12) in a short time, and the residual stress Is preferable because it is difficult to increase. On the other hand, a diameter of 1000 mmφ or less is preferable because practicality can be maintained in terms of device design including uniformity of the plasma discharge space.

また、このようなプラズマCVD装置に用いる送り出しローラー14、ならびに搬送ローラー15、16、17および18としては、公知のローラーを適宜選択して用いることができる。また、巻取りローラー25としても、ガスバリア層26を形成した樹脂基材12を巻き取ることが可能なものであればよく、特に制限されず、適宜公知のローラーを用いることができる。   Further, as the feed roller 14 and the transport rollers 15, 16, 17 and 18 used in such a plasma CVD apparatus, known rollers can be appropriately selected and used. The winding roller 25 is not particularly limited as long as it can wind the resin base material 12 on which the gas barrier layer 26 is formed, and a known roller can be used as appropriate.

ガス供給管21および真空ポンプとしては、原料ガスおよび酸素ガスを所定の速度で供給または排出することが可能なものを適宜用いることができる。   As the gas supply pipe 21 and the vacuum pump, those capable of supplying or discharging the source gas and the oxygen gas at a predetermined rate can be appropriately used.

また、ガス供給手段であるガス供給管21は、成膜ローラー19と成膜ローラー20との間の対向空間(放電領域;成膜ゾーン)の一方に設けることが好ましく、真空排気手段である真空ポンプ(図示せず)は、前記対向空間の他方に設けることが好ましい。このようにガス供給手段であるガス供給管21と、真空排気手段である真空ポンプを配置することにより、成膜ローラー19と成膜ローラー20との間の対向空間に効率良く成膜ガスを供給することができ、成膜効率を向上させることができる点で優れている。   The gas supply pipe 21 serving as a gas supply means is preferably provided in one of the facing spaces (discharge region; film formation zone) between the film formation roller 19 and the film formation roller 20 and is a vacuum serving as a vacuum exhaust means. A pump (not shown) is preferably provided on the other side of the facing space. In this way, by providing the gas supply pipe 21 as the gas supply means and the vacuum pump as the vacuum exhaust means, the film formation gas is efficiently supplied to the facing space between the film formation roller 19 and the film formation roller 20. It is excellent in that the film formation efficiency can be improved.

さらに、プラズマ発生用電源22としては、従来公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源22は、これに接続された成膜ローラー19と成膜ローラー20とに電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。このようなプラズマ発生用電源22としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、このようなプラズマ発生用電源22としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、印加電力を100W〜10kWの範囲とすることができ、かつ交流の周波数を50Hz〜500kHzの範囲とすることが可能なものであることがより好ましい。また、磁場発生装置23および24としては、適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。   Further, as the plasma generation power source 22, a power source of a conventionally known plasma generation apparatus can be used. Such a power source 22 for generating plasma supplies power to the film forming roller 19 and the film forming roller 20 connected thereto, and makes it possible to use them as a counter electrode for discharging. Such a plasma generation power source 22 can perform the plasma CVD method more efficiently, and can alternately reverse the polarity of a pair of film forming rollers (AC power source or the like). Is preferably used. Moreover, as such a plasma generating power source 22, it is possible to perform the plasma CVD method more efficiently, so that the applied power can be in the range of 100 W to 10 kW, and the AC frequency is 50 Hz. It is more preferable that it can be in the range of ˜500 kHz. As the magnetic field generators 23 and 24, known magnetic field generators can be used as appropriate.

図1に示すようなプラズマCVD装置を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、磁場発生装置の強度、真空チャンバ内の圧力、成膜ローラーの直径、並びに、樹脂基材の搬送速度を適宜調整することにより、本発明に係るガスバリア性フィルムを製造することができる。すなわち、図1に示すプラズマCVD装置を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバ内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19および20)間に、磁場を発生させながらプラズマ放電を行うことにより、成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー19上の樹脂基材12の表面上および成膜ローラー20上の樹脂基材12の表面上に、本発明に係るガスバリア層がプラズマCVD法により形成される。なお、このような成膜に際しては、樹脂基材12が送り出しローラー14や成膜ローラー19等により、それぞれ搬送されることにより、ロールツーロール方式の連続的な成膜プロセスにより樹脂基材12の表面上にガスバリア層が形成される。   Using the plasma CVD apparatus as shown in FIG. 1, for example, the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the strength of the magnetic field generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the resin The gas barrier film according to the present invention can be produced by appropriately adjusting the conveyance speed of the substrate. That is, using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, a magnetic field is generated between a pair of film forming rollers (film forming rollers 19 and 20) while supplying a film forming gas (raw material gas) into the vacuum chamber. By performing plasma discharge, the film forming gas (raw material gas or the like) is decomposed by plasma, and on the surface of the resin base material 12 on the film forming roller 19 and on the surface of the resin base material 12 on the film forming roller 20. The gas barrier layer according to the present invention is formed by the plasma CVD method. In such film formation, the resin base material 12 is transported by the delivery roller 14 and the film formation roller 19, respectively, so that the resin base material 12 is formed by a roll-to-roll continuous film formation process. A gas barrier layer is formed on the surface.

ガス供給管21から対向空間に供給される成膜ガス(原料ガス等)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガス等を単独または2種以上組み合わせて用いることができる。ガスバリア層の形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成するガスバリア層の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物や炭素を含有する有機化合物ガスを用いることができる。   As the film forming gas (such as source gas) supplied from the gas supply pipe 21 to the facing space, source gas, reaction gas, carrier gas, discharge gas, or the like can be used alone or in combination of two or more. The source gas in the film forming gas used for forming the gas barrier layer can be appropriately selected and used according to the material of the gas barrier layer to be formed. As such a source gas, for example, an organic silicon compound containing silicon or an organic compound gas containing carbon can be used.

このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシラン(HMDS)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。   Examples of such organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, and hexamethyldisilane. , Methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxy Examples include silane and octamethylcyclotetrasiloxane.

これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性および得られるガスバリア層のガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。これらの有機ケイ素化合物は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。また、炭素を含有する有機化合物ガスとしては、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンを例示することができる。中でも、本実施形態の膜組成に容易に調整できることから、原料ガスとして有機ケイ素化合物を含むことが好ましい。   Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of properties such as the handleability of the compound and the gas barrier properties of the resulting gas barrier layer. These organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more. Examples of the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene. Especially, since it can adjust to the film | membrane composition of this embodiment easily, it is preferable that an organosilicon compound is included as source gas.

また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができ、簡便性の観点から酸素を用いることが好ましい。また、その他、窒化物を形成するための反応ガスを用いてもよく、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができ、例えば酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。   In addition to the source gas, a reactive gas may be used as the film forming gas. As such a reactive gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide can be appropriately selected and used. As the reactive gas, for example, oxygen and ozone can be used, and oxygen is preferably used from the viewpoint of simplicity. In addition, a reactive gas for forming a nitride may be used. For example, nitrogen or ammonia can be used. These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. It can be used in combination with a reaction gas.

このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスとを含有する場合には、原料ガスと反応ガスとの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことで、形成されるガスバリア層によって、優れたガスバリア性や耐屈曲性を得ることができる点で優れている。また、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合には、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。   When such a film forming gas contains a raw material gas and a reactive gas, the ratio of the raw material gas and the reactive gas is a reaction that is theoretically necessary to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive as compared with the ratio of the amount of gas. By not making the ratio of the reaction gas excessive, the gas barrier layer formed is excellent in that excellent gas barrier properties and bending resistance can be obtained. Moreover, when the film-forming gas contains an organosilicon compound and oxygen, the amount is preferably less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film-forming gas.

以下、前記成膜ガスとして、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物、HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)を含有するものとを用い、ケイ素−酸素系の薄膜を製造する場合を例に挙げて、成膜ガス中の原料ガスと反応ガスとの好適な比率等について、より詳細に説明する。 Hereinafter, as the film forming gas, hexamethyldisiloxane (organosilicon compound, HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a raw material gas and oxygen (O 2 ) as a reactive gas are used. Taking a case of producing a silicon-oxygen-based thin film as an example, a suitable ratio of the raw material gas and the reactive gas in the film forming gas will be described in more detail.

原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)と、を含有する成膜ガスをプラズマCVDにより反応させてケイ素−酸素系の薄膜を作製する場合、その成膜ガスにより下記反応式(1)で表されるような反応が起こり、二酸化ケイ素が生成する。 A film-forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reaction gas is reacted by plasma CVD to form a silicon-oxygen system When the thin film is produced, a reaction represented by the following reaction formula (1) occurs by the film forming gas, and silicon dioxide is generated.

このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまう(炭素分布曲線が存在しない)ため、炭素を含有するガスバリア層を形成することができなくなってしまう。そのため、ガスバリア層を形成する際には、上記反応式(1)の反応が完全に進行してしまわないように、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくすることが好ましい。なお、実際のプラズマCVDチャンバ(成膜チャンバ)内の反応では、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素とは、ガス供給部から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる(例えば、CVDにより完全酸化させて酸化ケイ素を得るために、酸素のモル量(流量)を原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある)。そのため、原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍量以下(より好ましくは、10倍以下)の量であることが好ましい。   In such a reaction, the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. Therefore, a uniform silicon dioxide film is formed when oxygen is contained in the film forming gas in an amount of 12 moles or more per mole of hexamethyldisiloxane and a uniform silicon dioxide film is formed (a carbon distribution curve exists). Therefore, it becomes impossible to form a gas barrier layer containing carbon. Therefore, when the gas barrier layer is formed, the oxygen amount is less than the stoichiometric ratio of 12 moles with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane so that the reaction of the reaction formula (1) does not proceed completely. It is preferable to reduce it. In the actual reaction in the plasma CVD chamber (film formation chamber), the raw material hexamethyldisiloxane and the reaction gas oxygen are supplied from the gas supply unit to the film formation region to form a film. Even if the molar amount (flow rate) of oxygen is 12 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as a raw material, the reaction cannot actually proceed completely. It is considered that the reaction is completed only when the oxygen content is supplied in a large excess compared to the stoichiometric ratio (for example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by CVD, the molar amount (flow rate) of oxygen is changed). (It may be about 20 times or more the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as a raw material). Therefore, the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably an amount of 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio. .

このような比で、ヘキサメチルジシロキサンおよび酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子がガスバリア層中に取り込まれる。なお、有機EL素子や太陽電池などのような透明性を必要とするデバイス用のフレキシブル基板への利用の観点から、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。   By containing hexamethyldisiloxane and oxygen at such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane that have not been completely oxidized are taken into the gas barrier layer. From the viewpoint of use as a flexible substrate for devices that require transparency, such as organic EL elements and solar cells, the molar amount of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the deposition gas The lower limit of (flow rate) is preferably greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane, more preferably greater than 0.5 times.

前記成膜ガスとしては、前記原料ガスを真空チャンバ内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、前記成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電ガスを用いてもよい。このようなキャリアガスおよび放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス;水素を用いることができる。   As the film forming gas, a carrier gas may be used as necessary to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as the film forming gas, a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge. As such carrier gas and discharge gas, known ones can be used as appropriate, for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon; hydrogen can be used.

本発明に係るガスバリア層を得るために、キャリアガスの種類および流量を適宜選択することが好ましい。アルゴンなどの希ガスは電離性が高く、キャリアガスとして用いることにより、ガスバリア層形成の際の気相反応を活性化し、ガスバリア層の緻密化および架橋度の向上をもたらす。より好ましくは、アルゴンガスを用いる。また、その流量比は、アルゴンガス:有機ケイ素化合物=0.1:1〜2:1であることが好ましく、アルゴンガス:有機ケイ素化合物=0.2:1〜2:1であることがより好ましい。   In order to obtain the gas barrier layer according to the present invention, it is preferable to appropriately select the type and flow rate of the carrier gas. A rare gas such as argon has high ionization properties, and when used as a carrier gas, activates a gas phase reaction in forming the gas barrier layer, resulting in densification of the gas barrier layer and improvement in the degree of crosslinking. More preferably, argon gas is used. The flow ratio is preferably argon gas: organosilicon compound = 0.1: 1 to 2: 1, more preferably argon gas: organosilicon compound = 0.2: 1 to 2: 1. preferable.

真空チャンバ内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、0.5Pa〜100Paの範囲とすることが好ましい。   Although the pressure (degree of vacuum) in a vacuum chamber can be suitably adjusted according to the kind etc. of source gas, it is preferable to set it as the range of 0.5 Pa-100 Pa.

図1に示すようなプラズマCVD装置等を用いたプラズマCVD法においては、成膜ローラー19および20間に放電するために、プラズマ発生用電源22に接続された電極ドラムに印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり一概にいえるものでないが、0.1〜10kWの範囲内とすることが好ましい。このような範囲の印加電力であれば、パーティクル(不正粒子)の発生も見られず、成膜時に発生する熱量も制御範囲内であるため、成膜時の樹脂基材の表面温度の上昇による、樹脂基材の熱変形、熱による性能劣化や成膜時の皺の発生もない。また、熱で樹脂基材が溶けて、裸の成膜ローラー間に大電流の放電が発生することによる成膜ローラーに対する損傷等を防止することができる。   In the plasma CVD method using a plasma CVD apparatus or the like as shown in FIG. 1, the electric power applied to the electrode drum connected to the plasma generating power source 22 for discharging between the film forming rollers 19 and 20 is a raw material. Although it can adjust suitably according to the kind of gas, the pressure in a vacuum chamber, etc. and it cannot say generally, it is preferable to set it as the range of 0.1-10 kW. When the applied power is in such a range, no generation of particles (illegal particles) is observed, and the amount of heat generated during film formation is within the control range, so that the surface temperature of the resin base material during film formation increases. In addition, there is no thermal deformation of the resin base material, performance deterioration due to heat, and generation of wrinkles during film formation. In addition, damage to the film forming roller due to melting of the resin base material by heat and generation of a large current discharge between the bare film forming rollers can be prevented.

樹脂基材12の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25〜100m/minの範囲内とすることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲内とすることがより好ましい。ライン速度が前記範囲内であれば、樹脂基材の熱に起因する皺も発生し難く、形成されるガスバリア層の層厚も十分に制御可能となる。   Although the conveyance speed (line speed) of the resin base material 12 can be suitably adjusted according to the kind of raw material gas, the pressure in a vacuum chamber, etc., it is preferable to set it as the range of 0.25-100 m / min. More preferably, it is in the range of 0.5 to 20 m / min. If the line speed is within the above range, wrinkles due to the heat of the resin base material hardly occur, and the thickness of the formed gas barrier layer can be sufficiently controlled.

該ガスバリア層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。該ガスバリア層が2層以上の積層構造である場合、各ガスバリア層は同じ組成であっても異なる組成であってもよい。   The gas barrier layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the gas barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the gas barrier layers may have the same composition or different compositions.

上記のような製造方法で得られる本発明に係るガスバリア層において、ASTMD7187 05に基づいて測定される臨界荷重は、2.0μN以上であることが好ましく、4.0μN以上であることがより好ましい。かような範囲の臨界荷重を有することにより、ガスバリア性フィルムの機械的強度が向上する。このような臨界荷重は、上記のアルゴンガスの流量や真空度、電力などを制御することにより制御することができる。   In the gas barrier layer according to the present invention obtained by the above manufacturing method, the critical load measured based on ASTM D718705 is preferably 2.0 μN or more, and more preferably 4.0 μN or more. By having a critical load in such a range, the mechanical strength of the gas barrier film is improved. Such a critical load can be controlled by controlling the flow rate, vacuum degree, power, etc. of the argon gas.

〔各機能層〕
本発明に係るガスバリア性フィルムにおいては、上記説明したガスバリア層の他に、必要に応じて、各機能層を設けることができる。
[Each functional layer]
In the gas barrier film according to the present invention, each functional layer can be provided as necessary in addition to the gas barrier layer described above.

<オーバーコート層>
本発明に係るガスバリア層の上には、屈曲性を改善する目的で、オーバーコート層を形成してもよい。オーバーコート層の形成に用いられる有機物としては、有機モノマー、オリゴマー、ポリマー等の有機樹脂、有機基を有するシロキサンやシルセスキオキサンのモノマー、オリゴマー、ポリマー等を用いた有機無機複合樹脂を好ましく用いることができる。これらの有機樹脂または有機無機複合樹脂は、重合性基や架橋性基を有することが好ましく、これらの有機樹脂または有機無機複合樹脂を含有し、必要に応じて重合開始剤や架橋剤等を含有する有機樹脂組成物塗布液から塗布形成した層に、光照射処理や熱処理を加えて硬化させることが好ましい。
<Overcoat layer>
An overcoat layer may be formed on the gas barrier layer according to the present invention for the purpose of improving flexibility. As the organic material used for the formation of the overcoat layer, organic resins such as organic monomers, oligomers and polymers, and organic / inorganic composite resins using siloxane and silsesquioxane monomers, oligomers and polymers having organic groups are preferably used. be able to. These organic resins or organic-inorganic composite resins preferably have a polymerizable group or a crosslinkable group, contain these organic resins or organic-inorganic composite resins, and contain a polymerization initiator, a crosslinking agent, etc. as necessary. It is preferable to apply a light irradiation treatment or a heat treatment to the layer formed from the organic resin composition coating solution to be cured.

〔アンダーコート層(平滑層)〕
本発明に係る支持体は、樹脂基材のガスバリア層を有する面、好ましくは樹脂基材とガスバリア層との間にアンダーコート層(平滑層)を有していてもよい。アンダーコート層(平滑層)は突起等が存在する樹脂基材の粗面を平坦化するために、あるいは、樹脂基材に存在する突起により、ガスバリア層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。また、樹脂基材とガスバリア層との接着性(密着性)の向上を目的として設けられる。
[Undercoat layer (smooth layer)]
The support according to the present invention may have an undercoat layer (smooth layer) between the surface of the resin substrate having the gas barrier layer, preferably between the resin substrate and the gas barrier layer. The undercoat layer (smooth layer) is flattened to flatten the rough surface of the resin base material where protrusions and the like exist, or by filling the irregularities and pinholes generated in the gas barrier layer with the protrusions existing on the resin base material. It is provided to Further, it is provided for the purpose of improving the adhesion (adhesion) between the resin substrate and the gas barrier layer.

このようなアンダーコート層は、いずれの材料で形成されてもよいが、炭素含有ポリマーを含むことが好ましく、炭素含有ポリマーから構成されることがより好ましい。すなわち、本発明に係るガスバリア性フィルムは、支持体とガスバリア層との間に、炭素含有ポリマーを含むアンダーコート層をさらに有することが好ましい。   Such an undercoat layer may be formed of any material, but preferably includes a carbon-containing polymer, and more preferably includes a carbon-containing polymer. That is, the gas barrier film according to the present invention preferably further includes an undercoat layer containing a carbon-containing polymer between the support and the gas barrier layer.

また、アンダーコート層は、炭素含有ポリマー、好ましくは硬化性樹脂を含む。前記硬化性樹脂としては特に制限されず、活性エネルギー線硬化性材料等に対して紫外線等の活性エネルギー線を照射し硬化させて得られる活性エネルギー線硬化性樹脂や、熱硬化性材料を加熱することにより硬化して得られる熱硬化性樹脂等が挙げられる。該硬化性樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせて用いてもよい。   The undercoat layer also contains a carbon-containing polymer, preferably a curable resin. The curable resin is not particularly limited, and the active energy ray curable resin or the thermosetting material obtained by irradiating the active energy ray curable material or the like with an active energy ray such as an ultraviolet ray to be cured is heated. And thermosetting resins obtained by curing. These curable resins may be used alone or in combination of two or more.

アンダーコート層の形成に用いられる活性エネルギー線硬化性材料としては、例えば、アクリレート化合物を含有する組成物、アクリレート化合物とチオール基を含有するメルカプト化合物とを含有する組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを含有する組成物等が挙げられる。具体的には、JSR株式会社製の紫外線硬化性材料である有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標)シリーズ(シリカ微粒子に重合性不飽和基を有する有機化合物を結合させてなる化合物)を用いることができる。また、上記のような組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している活性エネルギー線硬化性材料であれば特に制限はない。   Examples of the active energy ray-curable material used for forming the undercoat layer include a composition containing an acrylate compound, a composition containing an acrylate compound and a mercapto compound containing a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, Examples thereof include compositions containing polyfunctional acrylate monomers such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, and glycerol methacrylate. Specifically, an organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR (registered trademark) series (compound formed by bonding an organic compound having a polymerizable unsaturated group to silica fine particles), which is an ultraviolet curable material manufactured by JSR Corporation. Can be used. It is also possible to use any mixture of the above-mentioned compositions, and an active energy ray-curable material containing a reactive monomer having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule. If there is no restriction in particular.

アンダーコート層の形成方法は、特に制限はないが、硬化性材料を含む塗布液をスピンコート法、スプレー法、ブレードコート法、ダイコート法、ディップコート法、グラビア印刷法等のウエットコーティング法、または蒸着法等のドライコーティング法により塗布し塗膜を形成した後、可視光線、赤外線、紫外線、X線、α線、β線、γ線、電子線等の活性エネルギー線の照射および/または加熱により、前記塗膜を硬化させて形成する方法が好ましい。活性エネルギー線を照射する方法としては、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等を用い、好ましくは100〜400nm、より好ましくは200〜400nmの波長領域の紫外線を照射する、または走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射する方法が挙げられる。   The method for forming the undercoat layer is not particularly limited, but a coating liquid containing a curable material is applied to a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a die coating method, a dip coating method, a gravure printing method, or a wet coating method. After applying by a dry coating method such as vapor deposition to form a coating film, irradiation with active energy rays such as visible light, infrared rays, ultraviolet rays, X rays, α rays, β rays, γ rays, electron rays and / or heating A method of forming the coating film by curing is preferred. As a method of irradiating active energy rays, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp or the like is used. Or a method of irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a scanning or curtain type electron beam accelerator.

アンダーコート層の平滑性は、JIS B0601:2001で規定される表面粗さで表現される値で、最大断面高さRt(p)が、3nm以上30nm以下であることが好ましい。   The smoothness of the undercoat layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B0601: 2001, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 3 nm or more and 30 nm or less.

表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。   The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured by an AFM (Atomic Force Microscope) with a detector having a stylus having a minimum tip radius, and the measurement direction is several tens by the stylus having a minimum tip radius. It is the roughness related to the amplitude of fine irregularities measured in a section of μm many times.

アンダーコート層の膜厚としては、特に制限されないが、0.1〜10μmの範囲が好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as a film thickness of an undercoat layer, The range of 0.1-10 micrometers is preferable.

<クリアハードコート層(CHC層)>
本発明のガスバリア性フィルムは、クリアハードコート層を有していてもよいし有していなくてもよい。しかしながら、ガスバリア性能や密着性が向上する観点から、本発明のガスバリア性フィルムはクリアハードコート層を有することが好ましい。クリアハードコート層は、樹脂基材とガスバリア層との密着性向上、高温高湿下での樹脂基材およびガスバリア層の膨張・収縮の差から生じる内部応力の緩和、ガスバリア層を設ける下層の平坦化、樹脂基材からのモノマー、オリゴマー等の低分子量成分のブリードアウト防止等の機能を有する。よって、クリアハードコート層を有するガスバリア性フィルムは、高温高湿環境下においても、さらに長期間安定したガスバリア性能や密着性を有する。クリアハードコート層は好ましくは樹脂基材のガスバリア層を有する面、より好ましくは樹脂基材とガスバリア層との間に設けられる。
<Clear hard coat layer (CHC layer)>
The gas barrier film of the present invention may or may not have a clear hard coat layer. However, from the viewpoint of improving gas barrier performance and adhesion, the gas barrier film of the present invention preferably has a clear hard coat layer. The clear hard coat layer improves the adhesion between the resin substrate and the gas barrier layer, relieves internal stress caused by the difference in expansion and contraction between the resin substrate and the gas barrier layer under high temperature and high humidity, and flats the lower layer on which the gas barrier layer is provided. And functions such as prevention of bleeding out of low molecular weight components such as monomers and oligomers from the resin substrate. Therefore, the gas barrier film having a clear hard coat layer has gas barrier performance and adhesion that are stable for a long period of time even in a high temperature and high humidity environment. The clear hard coat layer is preferably provided on the surface of the resin substrate having the gas barrier layer, more preferably between the resin substrate and the gas barrier layer.

具体的に、クリアハードコート層は、感光性樹脂組成物を樹脂基材上に塗布した後、硬化させることによって形成されうる。また、樹脂基材として、クリアハードコート層付きの樹脂基材を用いることによっても、本発明のガスバリア性フィルムはクリアハードコート層を有することになる。該ハードコート層は、上記アンダーコート層と同じ材料を用いてもよい。   Specifically, the clear hard coat layer can be formed by applying a photosensitive resin composition on a resin base material and then curing it. Moreover, the gas barrier film of the present invention also has a clear hard coat layer by using a resin base with a clear hard coat layer as the resin base. The hard coat layer may use the same material as the undercoat layer.

上記感光性樹脂組成物は、通常、感光性樹脂、光重合開始剤、および溶媒を含む。感光性樹脂としては、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性モノマーを含有している感光性樹脂であれば特に限定されず、単独でもしくは2種以上混合された公知のものが用いられる。光重合開始剤としては、使用する感光性樹脂に合わせて、単独でもしくは2種以上混合された公知のものが用いられる。溶媒としては、使用する感光性樹脂を溶解または分散できるものであれば特に限定されず、単独でもしくは2種以上混合された公知のものが用いられる。例えば、特開2013−226673号公報の段落「0170」〜「0173」に開示される感光性樹脂、光重合開始剤、溶媒等が適宜採用される。   The photosensitive resin composition usually contains a photosensitive resin, a photopolymerization initiator, and a solvent. The photosensitive resin is not particularly limited as long as it is a photosensitive resin containing a reactive monomer having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule, and is a known resin that is used alone or in combination of two or more. Things are used. As a photoinitiator, the well-known thing used individually or in mixture of 2 or more types according to the photosensitive resin to be used is used. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the photosensitive resin to be used, and a known solvent may be used alone or in combination of two or more. For example, photosensitive resins, photopolymerization initiators, solvents and the like disclosed in paragraphs “0170” to “0173” of JP2013-226673A are appropriately employed.

また、感光性樹脂組成物には、必要に応じてさらに酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、無機粒子、感光性樹脂以外の樹脂等の添加剤が添加されていてもよい。   Moreover, additives, such as antioxidant, ultraviolet absorber, a plasticizer, an inorganic particle, resin other than photosensitive resin, may further be added to the photosensitive resin composition as needed.

これらのうち、好ましい添加剤の1つは、表面に光重合反応性を有する感光性基が導入された反応性シリカ粒子(以下、単に「反応性シリカ粒子」とも称する)である。前記光重合性を有する感光性基としては、特に制限されないが、例えば(メタ)アクリロイルオキシ基に代表される重合性不飽和基が挙げられる。反応性シリカ粒子が有する光重合性を有する感光性基と、感光性樹脂が有する重合性不飽和基とが反応することによってガスバリア層との密着性が向上しうる。   Among these, one of the preferred additives is reactive silica particles having a photosensitive group having photopolymerization reactivity introduced on the surface (hereinafter also simply referred to as “reactive silica particles”). Although it does not restrict | limit especially as the photosensitive group which has the said photopolymerizability, For example, the polymerizable unsaturated group represented by the (meth) acryloyloxy group is mentioned. Adhesiveness with the gas barrier layer can be improved by the reaction of the photopolymerizable photosensitive group of the reactive silica particles with the polymerizable unsaturated group of the photosensitive resin.

前記反応性シリカ粒子としては、例えば、特開2013−226673号公報の段落「0175」〜「0178」に開示される反応性シリカ粒子が適宜採用される。   As the reactive silica particles, for example, reactive silica particles disclosed in paragraphs “0175” to “0178” of JP2013-226673A are appropriately employed.

また、感光性樹脂組成物はマット剤を含んでもよい。マット剤を含有することによって光学特性が調整されうる。マット剤としては、例えば、特開2013−226673号公報の段落「0180」〜「0182」に開示されるマット剤が適宜採用される。   The photosensitive resin composition may contain a matting agent. By containing a matting agent, the optical properties can be adjusted. As the matting agent, for example, matting agents disclosed in paragraphs “0180” to “0182” of JP2013-226673A are appropriately employed.

さらに感光性樹脂組成物は、感光性樹脂以外の樹脂を含んでもよい。当該感光性樹脂以外の樹脂としては、特に制限されないが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。   Furthermore, the photosensitive resin composition may contain a resin other than the photosensitive resin. The resin other than the photosensitive resin is not particularly limited, and examples thereof include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and an ionizing radiation curable resin.

また、感光性樹脂組成物は、市販品を用いてもよい。市販品の例としては、例えばJSR株式会社製のOPSTAR(登録商標)シリーズ(シリカ微粒子に重合性不飽和基を有する有機化合物を結合させてなる化合物)等が挙げられるが、これらに限定されない。   Moreover, a commercial item may be used for the photosensitive resin composition. Examples of commercially available products include, but are not limited to, the OPSTAR (registered trademark) series (compounds obtained by bonding an organic compound having a polymerizable unsaturated group to silica fine particles) manufactured by JSR Corporation.

感光性樹脂組成物の樹脂基材への塗布方法としては、特に制限されないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等の湿式コーティング法、または蒸着法等の乾式コーティング法が挙げられる。   The method for applying the photosensitive resin composition to the resin substrate is not particularly limited, and examples thereof include a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a dip method, or a dry coating method such as a vapor deposition method. It is done.

塗布によって得られた塗膜を電離放射線を照射して硬化させることによりクリアハードコート層が形成されうる。なお、電離放射線は、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる好ましくは100〜400nm、より好ましくは200〜400nmの波長領域の真空紫外光、または走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線が使用されうる。また、照射条件は、それぞれのランプによって異なるが、紫外光の照射量は、通常0.05〜3J/cmの範囲であり、0.8〜2J/cmの範囲であることが好ましい。 A clear hard coat layer can be formed by irradiating the coating film obtained by coating with ionizing radiation and curing it. The ionizing radiation is preferably emitted from an ultra-high pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like, preferably vacuum ultraviolet light in a wavelength region of 100 to 400 nm, more preferably 200 to 400 nm, or scanning. An electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a type or curtain type electron beam accelerator can be used. Moreover, although irradiation conditions differ with each lamp | ramp, the irradiation amount of an ultraviolet light is the range of 0.05-3 J / cm < 2 > normally, and it is preferable that it is the range of 0.8-2 J / cm < 2 >.

クリアハードコート層の膜厚(乾燥膜厚)としては、好ましくは1〜10μm、より好ましくは2〜7μmである。また、クリアハードコート層の算術平均表面粗さ(Ra)は、1μm以下であることが好ましい。   The film thickness (dry film thickness) of the clear hard coat layer is preferably 1 to 10 μm, more preferably 2 to 7 μm. The arithmetic average surface roughness (Ra) of the clear hard coat layer is preferably 1 μm or less.

また、上述のように、予めクリアハードコート層が形成されている市販の樹脂基材を用いてもよい。そのような樹脂基材の例としては、例えば、株式会社きもと製、商品名「KBフィルム GSAB」等が挙げられる。   Moreover, you may use the commercially available resin base material in which the clear hard-coat layer is formed previously as mentioned above. Examples of such a resin base material include, for example, a product name “KB film GSAB” manufactured by Kimoto Co., Ltd.

[用途]
本発明のガスバリア性フィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等)によって性能が劣化するデバイスに好ましく用いることができる。前記デバイスの例としては、例えば、有機EL素子、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)等の電子デバイスを挙げることができる。本発明の効果がより効率的に得られるという観点から、有機EL素子または太陽電池に好ましく用いられ、有機EL素子に特に好ましく用いられる。
[Usage]
The gas barrier film of the present invention can be preferably used for a device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air. Examples of the device include electronic devices such as an organic EL element, a liquid crystal display element (LCD), a thin film transistor, a touch panel, electronic paper, and a solar cell (PV). From the viewpoint that the effect of the present invention can be obtained more efficiently, it is preferably used for an organic EL device or a solar cell, and particularly preferably used for an organic EL device.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1:ガスバリア性フィルム1の作製〕
(樹脂基材の準備)
クリアハードコート層付きの透明ポリエチレンテレフタレートフィルム(略称:PETフィルム、厚さ:125μm、幅:350mm、株式会社きもと製、商品名「KBフィルム GSAB」)を、樹脂基材として用いた。クリアハードコート層の厚さは4μm、クリアハードコート層の算術平均表面粗さ(Ra)は0.4〜0.5μmであった。
[Example 1: Production of gas barrier film 1]
(Preparation of resin base material)
A transparent polyethylene terephthalate film with a clear hard coat layer (abbreviation: PET film, thickness: 125 μm, width: 350 mm, manufactured by Kimoto Co., Ltd., trade name “KB film GSAB”) was used as a resin base material. The thickness of the clear hard coat layer was 4 μm, and the arithmetic average surface roughness (Ra) of the clear hard coat layer was 0.4 to 0.5 μm.

(ガスバリア層の形成:ローラーCVD法)
図1に記載の磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置(ローラーCVD法)を用い、樹脂基材のクリアハードコート層を有する面とは反対側の面(AB層)が成膜ローラーと接触するようにして、樹脂基材を装置に装着し、下記の成膜条件(プラズマCVD条件1)によりガスバリア層を、層厚が300nmとなる条件で成膜し、ガスバリア性フィルム1を作製した。カソード電極に電圧を印加する電源としては、27.12MHzの高周波電源を用いた。
(Formation of gas barrier layer: Roller CVD method)
Using the inter-roller discharge plasma CVD apparatus (roller CVD method) to which the magnetic field shown in FIG. 1 is applied, the surface (AB layer) opposite to the surface having the clear hard coat layer of the resin substrate is in contact with the film forming roller. As described above, the resin base material was mounted on the apparatus, and the gas barrier layer was formed under the following film formation conditions (plasma CVD condition 1) under the condition that the layer thickness was 300 nm. A 27.12 MHz high frequency power source was used as a power source for applying a voltage to the cathode electrode.

〈プラズマCVD条件1〉
原料ガス(HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
酸素ガス(O)の供給量:500sccm
アルゴンガスの供給量:40sccm
真空チャンバ内の真空度:2Pa
プラズマ発生用電源からの印加電力:1kW
プラズマ発生用電源の周波数:84kHz
電極間距離:20mm
ロール温度:30℃
樹脂基材の搬送速度:2m/min。
<Plasma CVD condition 1>
Supply amount of raw material gas (HMDSO): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute)
Supply amount of oxygen gas (O 2 ): 500 sccm
Argon gas supply rate: 40 sccm
Degree of vacuum in the vacuum chamber: 2Pa
Applied power from power supply for plasma generation: 1 kW
Frequency of power source for plasma generation: 84 kHz
Distance between electrodes: 20mm
Roll temperature: 30 ° C
Transport speed of resin substrate: 2 m / min.

〈元素分布プロファイルの測定〉
上記成膜条件で形成したガスバリア層について、下記条件にてXPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。
<Measurement of element distribution profile>
For the gas barrier layer formed under the above film formation conditions, XPS depth profile measurement was performed under the following conditions to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction. .

エッチングイオン種:アルゴン(Ar
エッチングレート(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO換算値):10nm
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名「VG Theta Probe」
照射X線:単結晶分光AlKα
X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形。
Etching ion species: Argon (Ar + )
Etching rate (SiO 2 thermal oxide equivalent value): 0.05 nm / sec
Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm
X-ray photoelectron spectrometer: Model name “VG Theta Probe” manufactured by Thermo Fisher Scientific
Irradiation X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
X-ray spot and its size: 800 × 400 μm oval.

以上のようにして測定したガスバリア層の全層領域におけるケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線より、各元素組成における連続変化領域の有無、極値の有無、炭素の原子比率の最大値と最小値の差、ならびにケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率を求めた。   From the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the carbon distribution curve in the entire gas barrier layer measured as described above, the presence or absence of a continuous change region, the presence or absence of an extreme value, the maximum value of the atomic ratio of carbon in each elemental composition And the minimum value, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms.

その結果、組成における連続変化領域および極値が有り、炭素の原子比率の極大値と極小値との差の絶対値が7at%であり、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、式(A)および式(B)で規定する関係を満たしていることを確認した。   As a result, there are continuous change regions and extreme values in the composition, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon is 7 at%, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is It was confirmed that the relationship defined by the formulas (A) and (B) was satisfied in a region of 90% or more of the total layer thickness.

〔Si−C結合の変化率〕
多重反射(ATR)測定装置(日本分光株式会社製、ATR−300/H)を備えたフーリエ変換型赤外分光光度計(日本分光株式会社製、Herchel FT−IR610)を用い、ガスバリア層のIR測定を実施した。プリズムはGe結晶を用い、入射角45°で測定した。
[Change rate of Si-C bond]
IR of the gas barrier layer using a Fourier transform infrared spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, Herchel FT-IR610) equipped with a multiple reflection (ATR) measuring device (manufactured by JASCO Corporation, ATR-300 / H) Measurements were performed. The prism used was a Ge crystal and was measured at an incident angle of 45 °.

測定により得られたIRスペクトルの810〜825cm−1に現れたピークをSi−C結合伸縮振動とし、吸収強度を測定した。また、TEM断面により絶対膜厚を算出した。その測定したIR吸収強度と算出した絶対膜厚とを用い、IR強度/絶対膜厚を算出し、単位膜厚当たりのIR吸収強度を算出した。85℃85%RH環境下で300時間保存したガスバリア性フィルムと、保存前のガスバリア性フィルムとについて、Si−C結合の吸収強度を同様の方法により測定し、以下の式により保存前後でのSi−C結合の変化率[%]を算出した。その結果、Si−C結合の変化率は8%であった。 The peak appearing at 810 to 825 cm −1 of the IR spectrum obtained by the measurement was defined as Si—C bond stretching vibration, and the absorption intensity was measured. Further, the absolute film thickness was calculated from the TEM cross section. Using the measured IR absorption intensity and the calculated absolute film thickness, IR intensity / absolute film thickness was calculated, and the IR absorption intensity per unit film thickness was calculated. About the gas barrier film preserve | saved for 300 hours in 85 degreeC85% RH environment, and the gas barrier film before a preservation | save, the absorption intensity of a Si-C bond is measured by the same method, Si before and behind preservation | save by the following formula | equation The rate of change of -C bond [%] was calculated. As a result, the change rate of the Si—C bond was 8%.

〔実施例2:ガスバリア性フィルム2の作製〕
アルゴンガスの供給量を50sccmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム2を作製した。
[Example 2: Production of gas barrier film 2]
A gas barrier film 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply amount of argon gas was 50 sccm.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.

その結果、組成における連続変化領域および極値が有り、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、式(A)および(B)で規定する関係を満たしていることを確認した。Si−C結合の変化率は5%であった。   As a result, there is a continuous change region and an extreme value in the composition, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is defined by the formulas (A) and (B) in a region where 90% or more of the total layer thickness is present. Confirmed that the relationship is satisfied. The change rate of the Si—C bond was 5%.

〔実施例3:ガスバリア性フィルム3の作製〕
アルゴンガスの供給量を25sccmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム3を作製した。
[Example 3: Production of gas barrier film 3]
A gas barrier film 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply amount of argon gas was 25 sccm.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.

その結果、組成における連続変化領域および極値が有り、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、式(A)および(B)で規定する関係を満たしていることを確認した。Si−C結合の変化率は10%であった。   As a result, there is a continuous change region and an extreme value in the composition, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is defined by the formulas (A) and (B) in a region where 90% or more of the total thickness is Confirmed that the relationship is satisfied. The rate of change of the Si—C bond was 10%.

〔実施例4:ガスバリア性フィルム4の作製〕
アルゴンガスの供給量を12.5sccmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム4を作製した。
[Example 4: Production of gas barrier film 4]
A gas barrier film 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply amount of argon gas was 12.5 sccm.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.

その結果、組成における連続変化領域および極値が有り、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、式(A)および(B)で規定する関係を満たしていることを確認した。Si−C結合の変化率は13%であった。   As a result, there is a continuous change region and an extreme value in the composition, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is defined by the formulas (A) and (B) in a region where 90% or more of the total layer thickness is present. Confirmed that the relationship is satisfied. The rate of change of the Si—C bond was 13%.

〔実施例5:ガスバリア性フィルム5の作製〕
アルゴンガスの供給量を75sccmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム5を作製した。
[Example 5: Production of gas barrier film 5]
A gas barrier film 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply amount of argon gas was 75 sccm.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.

その結果、組成における連続変化領域および極値が有り、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、式(A)および式(B)で規定する関係を満たしていることを確認した。Si−C結合の変化率は4%であった。   As a result, there is a continuous change region and an extreme value in the composition, and the average atomic ratio of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is 90% or more of the total layer thickness, and in the formulas (A) and (B) Confirmed that the specified relationship was satisfied. The rate of change of the Si—C bond was 4%.

〔比較例1:ガスバリア性フィルム6の作製〕
アルゴンガスの供給量を4sccmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム6を作製した。
[Comparative Example 1: Production of gas barrier film 6]
A gas barrier film 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply amount of argon gas was 4 sccm.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。Si−C結合の変化率は25%であった。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction. The change rate of the Si—C bond was 25%.

〔比較例2:ガスバリア性フィルム7の作製〕
樹脂基材のクリアハードコート層を形成した面とは反対側の面(AB層)がロールと接触するようにして、樹脂基材を装置に装着し、下記の成膜条件(プラズマCVD条件2)によりガスバリア層を、層厚が300nmとなる条件で成膜し、ガスバリア性フィルム7を作製した。カソード電極に電圧を印加する電源としては、84MHzの高周波電源を用いた。
[Comparative Example 2: Production of gas barrier film 7]
The resin base material is mounted on the apparatus so that the surface (AB layer) opposite to the surface on which the clear hard coat layer of the resin base material is formed is in contact with the roll, and the following film formation conditions (plasma CVD condition 2) ), A gas barrier layer was formed under the condition that the layer thickness was 300 nm, and a gas barrier film 7 was produced. As a power source for applying a voltage to the cathode electrode, an 84 MHz high frequency power source was used.

〈プラズマCVD条件2〉
原料ガス(HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
酸素ガス(O)の供給量:500sccm
アルゴンガスの供給量:40sccm
成膜装置内の真空度:2Pa
電極ドラムに印加する電力:3kW
電極間距離:50mm
ロール温度:40℃
電源周波数:90kHz
樹脂基材の搬送速度:2m/min。
<Plasma CVD condition 2>
Supply amount of raw material gas (HMDSO): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute)
Supply amount of oxygen gas (O 2 ): 500 sccm
Argon gas supply rate: 40 sccm
Degree of vacuum in the film forming apparatus: 2 Pa
Electric power applied to the electrode drum: 3 kW
Distance between electrodes: 50mm
Roll temperature: 40 ° C
Power supply frequency: 90 kHz
Transport speed of resin substrate: 2 m / min.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。その結果、組成(炭素分布曲線、ケイ素分布曲線、および酸素分布曲線)における連続変化領域および極値が存在せず、炭素原子比率の極大値と極小値の差が0at%であった。Si−C結合の変化率は20%であった。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction. As a result, there were no continuously changing regions and extreme values in the composition (carbon distribution curve, silicon distribution curve, and oxygen distribution curve), and the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio was 0 at%. The rate of change of the Si—C bond was 20%.

〔比較例3:ガスバリア性フィルム8の作製〕
アルゴンガスを使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム8を作製した。
[Comparative Example 3: Production of gas barrier film 8]
A gas barrier film 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that argon gas was not used.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。Si−C結合の変化率は21%であった。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction. The change rate of the Si—C bond was 21%.

〔比較例4:ガスバリア性フィルム9の作製〕
アルゴンガスを使用しなかったこと以外は、比較例2と同様にして、ガスバリア性フィルム9を作製した。
[Comparative Example 4: Production of gas barrier film 9]
A gas barrier film 9 was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that argon gas was not used.

上記と同様にして、XPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向のガスバリア層の表面からの距離に対する、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および炭素分布曲線を得た。その結果、組成(炭素分布曲線、ケイ素分布曲線、および酸素分布曲線)における連続変化領域および極値が存在せず、炭素原子比率の極大値と極小値の差が0at%であった。Si−C結合の変化率は25%であった。   In the same manner as described above, XPS depth profile measurement was performed to obtain a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, and a carbon distribution curve with respect to the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction. As a result, there were no continuously changing regions and extreme values in the composition (carbon distribution curve, silicon distribution curve, and oxygen distribution curve), and the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio was 0 at%. The change rate of the Si—C bond was 25%.

《ガスバリア性フィルム試料の評価》
上記で作製したガスバリア性フィルム試料1〜9について、85℃85%RHの300時間の保存前後における下記物性の評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier film sample >>
About the gas barrier film samples 1-9 produced above, the following physical properties were evaluated before and after storage at 85 ° C. and 85% RH for 300 hours.

〔ガスバリア性(透過水分量(WVTR))の評価〕
以下の測定方法に従って、各ガスバリア性フィルム試料の透過水分量を測定し、下記の基準に従って、水蒸気バリア性を評価した。
[Evaluation of gas barrier properties (permeated water content (WVTR))]
According to the following measurement method, the permeated water amount of each gas barrier film sample was measured, and the water vapor barrier property was evaluated according to the following criteria.

試料のガスバリア層面に、真空蒸着装置(日本電子株式会社製、真空蒸着装置 JEE−400)を用い、透明導電膜を付ける前のガスバリア性フィルム試料の蒸着させたい部分(12mm×12mmを9箇所)以外をマスクし、金属カルシウム(粒状)を蒸着させた(蒸着膜厚80nm)。その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面に水蒸気不透過性の金属である金属アルミニウム(φ3〜5mm、粒状)をもう一つの金属蒸着源から蒸着させた。アルミニウム封止後、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下で、厚さ0.2mmの石英ガラスに封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス株式会社製)を介してアルミニウム封止側と対面させ、紫外線を照射することで、評価用セルを作製した。   Using the vacuum vapor deposition device (manufactured by JEOL Ltd., vacuum vapor deposition device JEE-400) on the gas barrier layer surface of the sample, the portion of the gas barrier film sample to be vapor-deposited before attaching the transparent conductive film (9 locations of 12 mm x 12 mm) The metal calcium (granular form) was vapor-deposited (deposition film thickness 80 nm). Then, the mask was removed in a vacuum state, and metal aluminum (φ3 to 5 mm, granular), which is a water vapor impermeable metal, was deposited on the entire surface of one side of the sheet from another metal deposition source. After aluminum sealing, the vacuum state is released, and the aluminum sealing side is quickly passed through a UV-curable resin (manufactured by Nagase ChemteX Corporation) to 0.2 mm thick quartz glass in a dry nitrogen gas atmosphere. And an evaluation cell was produced by irradiating with ultraviolet rays.

得られた試料を60℃、90%RHの高温高湿下で保存し、特開2005−283561号公報に記載の方法に基づき、金属カルシウムの腐食量からセル内に透過した水分量を計算した。   The obtained sample was stored under high temperature and high humidity of 60 ° C. and 90% RH, and the amount of moisture permeated into the cell was calculated from the corrosion amount of metallic calcium based on the method described in JP-A-2005-283561. .

なお、ガスバリア性フィルム面以外からの水蒸気の透過がないことを確認するために、比較試料としてガスバリア性フィルム試料の代わりに、厚さ0.2mmの石英ガラス板を用いて金属カルシウムを蒸着した試料を、同様な85℃、85%RHの高温高湿下保存を行い、300時間経過後でも金属カルシウム腐食が発生しないことを確認した。   In addition, in order to confirm that there is no permeation of water vapor from other than the gas barrier film surface, a sample obtained by depositing metallic calcium using a quartz glass plate having a thickness of 0.2 mm instead of the gas barrier film sample as a comparative sample Was stored under the same high temperature and high humidity conditions of 85 ° C. and 85% RH, and it was confirmed that no corrosion of metallic calcium occurred even after 300 hours.

以上により測定された各ガスバリア性フィルムの透過水分量をCa法によって評価し、以下のようにランク付けした。なお、ランク3以上であれば実使用上問題なく、合格品である。   The permeated water amount of each gas barrier film measured as described above was evaluated by the Ca method and ranked as follows. In addition, if it is rank 3 or more, there is no problem in actual use and it is a pass product.

(ランク評価)
5:1×10−4g/m/day未満
4:1×10−4g/m/day以上、5×10−4g/m/day未満
3:5×10−4g/m/day以上、1×10−3g/m/day未満
2:1×10−3g/m/day以上、1×10−2g/m/day未満
1:1×10−2g/m/day以上
〔密着性〕
JIS K5600−5−6:1999に基づき、クロスカット法により、樹脂基材とガスバリア層との密着性を下記基準で評価した。評価基準が3以上であれば、実用上問題ない。
(Rank evaluation)
Less than 5: 1 × 10 −4 g / m 2 / day 4: 1 × 10 −4 g / m 2 / day or more and less than 5 × 10 −4 g / m 2 / day 3: 5 × 10 −4 g / day m 2 / day or more, less than 1 × 10 −3 g / m 2 / day 2: 1 × 10 −3 g / m 2 / day or more, less than 1 × 10 −2 g / m 2 / day 1: 1 × 10 -2 g / m 2 / day or more [Adhesion]
Based on JIS K5600-5-6: 1999, the adhesiveness between the resin base material and the gas barrier layer was evaluated according to the following criteria by a cross-cut method. If the evaluation standard is 3 or more, there is no practical problem.

(評価基準)
5:剥離後のマス目が90以上
4:剥離後のマス目が70以上90未満
3:剥離後のマス目が50以上70未満
2:剥離後のマス目が30以上50未満
1:剥離後のマス目が30未満。
(Evaluation criteria)
5: 90 or more squares after peeling 4: 90 or less squares after peeling 3: 50 or less squares after peeling 2: 30 or more squares after peeling 1: less than 50 1: After peeling The square is less than 30.

〔ナノスクラッチ試験 臨界荷重(膜強度)の測定〕
ASTMD7187 05に基づき、ガスバリア層の臨界荷重を測定した。Hysitron社製「Triboscope system」を使用し、圧子には先端曲率半径が約1μmのダイヤモンド製60°コニカル(円錐形)を使用した。圧子の状態は、標品としてアルバック・ファイ株式会社製SiO熱酸化膜25nm/Siウェハを測定した場合、垂直変位(Normal Displacement)4nmのとき、垂直方向荷重(Normal Force)57μNであった。測定は、試料台(支持体)にガスバリア性フィルムを吸着固定し、負荷速度約1μN/sec、スクラッチ速度約133nm/secの連続荷重試験条件で、n=3以上の測定を行い、臨界荷重の平均値を算出した。
[Measurement of nano-scratch test critical load (film strength)]
The critical load of the gas barrier layer was measured based on ASTM D718705. A “Triboscope system” manufactured by Hystron was used, and a 60 ° conical (cone) made of diamond having a tip radius of curvature of about 1 μm was used as the indenter. When the SiO 2 thermal oxide film 25 nm / Si wafer manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. was measured as a standard, the indenter state was 57 μN in the vertical direction (Normal Force) when the vertical displacement (Normal Displacement) was 4 nm. Measurement is performed by adsorbing and fixing a gas barrier film on a sample stage (support), measuring n = 3 or more under a continuous load test condition with a load speed of about 1 μN / sec and a scratch speed of about 133 nm / sec. The average value was calculated.

(評価基準)
5:臨界荷重の平均値が5.0μN以上
4:臨界荷重の平均値が3.0μN以上5.0μN未満
3:臨界荷重の平均値が1.5μN以上3.0μN未満
2:臨界荷重の平均値が0.7μN以上1.5μN未満
1:臨界荷重の平均値が0.7μN未満。
(Evaluation criteria)
5: The average value of critical loads is 5.0 μN or more 4: The average value of critical loads is 3.0 μN or more and less than 5.0 μN 3: The average value of critical loads is 1.5 μN or more and less than 3.0 μN 2: The average of critical loads Value is 0.7 μN or more and less than 1.5 μN 1: The average value of critical loads is less than 0.7 μN.

各ガスバリア性フィルムの構成および評価結果を下記表1に示す。なお、表1中の要件(1)および(2)の項は、○であればその要件を満たすことを、×であればその要件を満たさないことを、それぞれ示す。   The composition and evaluation results of each gas barrier film are shown in Table 1 below. In addition, the term of requirement (1) and (2) in Table 1 shows that the requirement is satisfied if it is ◯, and that the requirement is not satisfied if it is x.

上記表1から明らかなように、本発明のガスバリア性フィルムは、85℃85%RHという高温高湿環境下においても、長期間安定したガスバリア性能や密着性を有することがわかった。   As is clear from Table 1 above, it was found that the gas barrier film of the present invention has stable gas barrier performance and adhesion for a long period of time even in a high temperature and high humidity environment of 85 ° C. and 85% RH.

11 ガスバリア性フィルム、
12 樹脂基材、
13 製造装置、
14 送り出しローラー、
15、16、17、18 搬送ローラー、
19、20 成膜ローラー、
21 ガス供給管、
22 プラズマ発生用電源、
23、24 磁場発生装置、
25 巻取りローラー、
26 ガスバリア層。
11 Gas barrier film,
12 resin base material,
13 Manufacturing equipment,
14 Feeding roller,
15, 16, 17, 18 Transport roller,
19, 20 Deposition roller,
21 gas supply pipe,
22 Power source for plasma generation,
23, 24 Magnetic field generator,
25 take-up roller,
26 Gas barrier layer.

Claims (3)

樹脂基材と、
前記樹脂基材の少なくとも一方の面側に形成されるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子を含むガスバリア層と、
を含むガスバリア性フィルムであって、
前記ガスバリア層は、85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率が15%以下であり、かつ層厚方向に組成が連続的に変化し、下記要件(1)および(2)を満たす、ガスバリア性フィルム:
(1)前記ガスバリア層についてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線のうち、前記ガスバリア層の層厚方向における前記ガスバリア層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する炭素原子の量の比率(「炭素原子比率(at%)」という。)との関係を示す炭素分布曲線において、少なくとも1つの極値を有し、前記炭素原子比率の最大の極値(極大値)と最小の極値(極小値)との差の絶対値が5at%以上である:
(2)前記ガスバリア層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、下記式(A)または(B)で表される序列の大小関係を有する。
A resin substrate;
A gas barrier layer containing silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms formed on at least one side of the resin substrate;
A gas barrier film comprising
The gas barrier layer has a change rate of the Si—C bond before and after storage for 300 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH of 15% or less, and the composition continuously changes in the layer thickness direction. And a gas barrier film satisfying (2):
(1) Among the distribution curves of the constituent elements based on the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy for the gas barrier layer, the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer; In the carbon distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (referred to as “carbon atom ratio (at%)”), at least one pole The absolute value of the difference between the maximum extreme value (maximum value) and the minimum extreme value (minimum value) of the carbon atom ratio is 5 at% or more:
(2) In the region of 90% or more of the total thickness of the gas barrier layer, the average atomic ratio of each atom with respect to the total amount (100 at%) of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is expressed by the following formula (A) or ( It has the order of magnitude relationship represented by B).
前記85℃85%RH環境下で300時間保存前後のSi−C結合の変化率が5〜10%である、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   2. The gas barrier film according to claim 1, wherein a change rate of Si—C bonds before and after storage for 300 hours in the 85 ° C. and 85% RH environment is 5 to 10%. 前記ガスバリア層のASTMD7187 05に基づいて測定される臨界荷重が2.0μN以上である、請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 1 or 2 , wherein a critical load measured based on ASTM D718705 of the gas barrier layer is 2.0 µN or more.
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