JP6411707B2 - ガスバリア性積層体 - Google Patents
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また、該物理蒸着法により、無機酸化物を、基材フィルム全面にわたって均一に蒸着することは非常に困難である。特に、基材フィルムの中央部では一般に、蒸着膜厚が厚くなり、したがってガスバリア性が高くなるのに対し、幅方向の両端部では該膜厚が薄くなり、ガスバリア性が低くなる傾向がある。
したがって、本発明のガスバリア性積層体は、フィルム全面にわたって均一であり且つ優れたガスバリア性を示す。
まず、本発明のガスバリア性積層体の層構成について説明する。図1は、本発明のガスバリア性積層体の層構成の一例を示す断面図である。
本発明において、基材フィルムとして、化学的ないし物理的強度に優れ、無機酸化物の蒸着膜を形成する条件等に耐え、それら無機酸化物の蒸着膜等の特性を損なうことなく良好に保持し得ることができるプラスチック材料からなるフィルムを使用することができる。
本発明において、無機酸化物蒸着層としては、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)等の酸化物からなる蒸着膜を挙げることができる。
本発明において、上記無機酸化物蒸着層を、基材フィルムの表面に、化学気相成長法又は物理気相成長法により、又はこれらを併用して形成することができる。
化学気相成長法には、例えば、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等が含まれる。
形成する。
物理気相成長法には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等が含まれる。
本発明において、プライマー層を積層する前に、無機酸化物蒸着層表面に対し、予め酸素プラズマ処理を行うことにより、無機酸化物蒸着層とプライマー層との密着性をさらに高めることができる。
本発明において、無機酸化物蒸着層上に、特定のプライマー層を設ける。これにより、フィルム全面にわたって均一であり、且つ優れたガスバリア能を示すガスバリア層が得られる。
本発明で用いられる水酸基含有アクリル樹脂は、中性モノマーと、水酸基含有アクリルモノマーとから製造される。
本発明において、硬化剤としてのイソシアネート化合物は、上記の水酸基含有アクリル樹脂と反応してウレタン結合を形成する化合物であって、イソシアネート硬化剤として知られる任意の化合物、例えばトリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネートモノマー、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネートモノマー、及びこれらの重合体、誘導体が用いられる。これらは、単独で又は混合物として用いることができる。
本発明において、シランカップリング剤は、無機物と反応する加水分解基、及び有機物と反応する有機官能基の両方を一分子中にもつ有機ケイ素化合物からなる。無機物と反応する加水分解基としては、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、アセトキシ基及びクロロ基などが挙げられる。
本発明において、シランカップリング剤は、1種類または2種類以上の混合物であっても良い。
本発明において、水酸基含有アクリル樹脂を溶解する溶剤としては、プライマー剤の塗工時の流動性を保って平滑なプライマー層を与えることができる、任意の溶剤を使用することができる。このような溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコールなどのアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶剤、2−ブトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコール系溶剤、トルエン、キシレン、n−ヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの炭化水素系溶剤などを好適に用いることができる。
本発明において、プライマー剤における、水酸基含有アクリル樹脂とイソシアネート化合物の配合比は特に限定されないが、水酸基含有アクリル樹脂中の水酸基に対する、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル比は、0.3〜3.0であることが好ましい。
本発明において、プライマー剤は、水酸基含有アクリル樹脂、イソシアネート化合物及びシランカップリング剤を、任意の配合比で混合した複合溶液を調製し、それを無機酸化物蒸着層表面上にコーティングして形成する。
次に本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
厚み12μm、幅2000mmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを基材フィルムとし、その片面に一酸化ケイ素を蒸着源に用いて、エレクトロンビーム(EB)加熱方式による真空蒸着法により、膜厚30nmの酸化ケイ素蒸着層を形成した。
これにより、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化ケイ素蒸着層/プライマー層A、からなる本発明のガスバリア性積層体を得た。
参考例1と同様に形成した酸化ケイ素蒸着層上に、グロー放電プラズマ発生装置を用いて、プラズマ出力1500w、酸素ガスとアルゴンガスとが19:1からなる混合ガスを使用し、処理速度420m/minで酸素プラズマ処理を実施した。
数平均分子量25,000、ガラス転移点(Tg)99℃、水酸基価80mgKOH/gの水酸基含有アクリル樹脂を、メチルエチルケトン(MEK)/酢酸エチルの混合溶剤(混合比1:1)を用いて、液中の固形分濃度が10%になるように希釈することにより、主剤を調整した。一方、固形分75%のトリレンジイソシアネートを含有する酢酸エチル溶液を硬化剤として使用した。主剤100重量部に対して硬化剤10重量部添加し、プライマー剤を作製した(以下、プライマー剤B)。
これにより、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化ケイ素蒸着層/酸素プラズマ処理面/プライマー層B、からなる本発明のガスバリア性積層体を得た。
厚み12μm、幅2000mmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを基材フィルムとし、その片面にアルミニウムを蒸着源に用いて、エレクトロンビーム(EB)加熱方式による真空蒸着法により、膜厚20nmの酸化アルミニウム蒸着層を形成した。
実施例3と同様に形成した酸化アルミニウム蒸着層の酸素プラズマ処理面に、実施例2と同様の方式でプライマー剤Bを塗工し、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム/酸化アルミニウム蒸着層/酸素プラズマ処理面/プライマー層B、からなる本発明のガ
スバリア性積層体を得た。
酸化アルミニウム蒸着層表面に、酸素プラズマ処理を行わず、そしてプライマー剤Bの主剤として、数平均分子量25,000、ガラス転移点(Tg)99℃、水酸基価10m
gKOH/gである水酸基含有アクリル樹脂を用いた以外は、実施例4と同様にして積層体を得た。
プライマー剤Bの主剤として、数平均分子量25,000、ガラス転移点(Tg)99
℃、水酸基価10mgKOH/gである水酸基含有アクリル樹脂を用いた以外は、実施例4と同様にして積層体を得た。
実施例4と同様に形成した酸化アルミニウム蒸着層の酸素プラズマ処理面に、固形分8.5%の2液混合型ポリエステルポリオール溶液を、グラビアコート法により、塗工量が0.3g/m2となるように塗工し、120℃、30秒間乾燥することにより、厚さ0.3μmの塗膜を形成した。
測定サンプル
得られた積層体において、2000mm幅の幅方向から均一に計5箇所から15cm四方の測定用積層体サンプルを採取し、該サンプルを、端から順に1〜5まで番号付けした。したがって、各積層体において、サンプル1及びサンプル5は、積層体の幅方向の両端から採取されたものであり、サンプル3は、積層体の中央部から採取されたものである。
(1)酸素透過度の測定
米国、MOCON社製OXTRAN2/20を用いて、23℃、90%RH雰囲気下で測定した。
(2)水蒸気透過度の測定
10cm×10cmで作製した平パウチ中に塩化カルシウムを封入し、40℃、90%RH雰囲気下で保管し、その重量変化を水蒸気透過度に換算した。
結果は以下のとおりであった。
結果は以下のとおりであった。
これに対し、比較例1〜3の積層体は、積層体の中央部と両端部で、ガスバリア性が大きく異なっていた。
2 無機酸化物蒸着層
3 プライマー層
21 低温プラズマ化学気相成長装置
22、42 真空チャンバー
23、43 巻き出しロール
24、33 補助ロール
25 冷却・電極ドラム
26、27 ガス供給装置
28 原料揮発供給装置
29 原料供給ノズル
30 グロー放電プラズマ
31 電源
32 マグネット
34、53 巻き取りロール
35 真空ポンプ
41 巻き取り式真空蒸着装置
44、45、51、52 ガイドロール
46 コーティングドラム
47 るつぼ
48 蒸着源
49 酸素ガス吹出口
50 マスク
Claims (6)
- プラスチック材料からなる基材フィルムの一方の面に、無機酸化物蒸着層、及びプライマー層を順に積層したガスバリア性積層体であって、
該プライマー層は、水酸基含有アクリル樹脂及びイソシアネート化合物を含むプライマー剤が反応硬化してなる層であり、
該水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有アクリルモノマーと中性モノマーとから合成された樹脂であり(但し、ニトリル基含有モノマーから構成されるものを除く。)、
該水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は、20〜200mg KOH/gであり、
該無機酸化物蒸着層表面にプライマー層を積層する前に、該無機酸化物蒸着層表面に対し、予め酸素プラズマ処理を行うことにより、該無機酸化物蒸着層表面に水酸基を導入し、
該無機酸化物蒸着層と該プライマー層とを相互に作用させて層間の密着性を高めたガスバリア性積層体。 - 水酸基含有アクリル樹脂のガラス転移点が、50〜200℃である、請求項1に記載のガスバリア性積層体。
- 水酸基含有アクリル樹脂の数平均分子量が、10,000〜100,000である、請求項1又は2に記載のガスバリア性積層体。
- プライマー剤において、水酸基含有アクリル樹脂中の水酸基に対する、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル比が、0.3〜3.0である、請求項請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 無機酸化物蒸着層が、物理気相成長法により蒸着された酸化アルミニウムからなる層である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性積層体。
- 無機酸化物蒸着層が、物理気相成長法により蒸着された酸化ケイ素からなる層である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性積層体。
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