JP7331444B2 - barrier film - Google Patents
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Description
本発明は、バリアフィルムに関し、さらに詳細には、基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるバリアフィルムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a barrier film, and more particularly to a barrier film comprising a substrate layer, a first physical vapor deposition layer, a barrier coat layer, and a second physical vapor deposition layer in this order.
近年、酸素あるいは水蒸気等に対するバリア性材料として、フィルム基材に酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長法等で形成してなる透明ガスバリアフィルムが注目されている。特に、バリアフィルムの用途によっては、高度なガスバリア性を維持する必要があった。このような技術的課題に対して、例えば、プラスチック材料からなる基材と、無機物質で形成され該基材上に接して設けられた第1の蒸着薄膜層と、該第1の蒸着薄膜層に接して設けられ、少なくとも水溶性高分子を含むコーティング剤を塗布して形成されたガスバリア性中間層と、無機物質で形成され該中間層上に直接蒸着された第2の蒸着薄膜層とを具備した積層体が提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, inorganic oxides such as silicon oxide and aluminum oxide have been formed on film substrates by vacuum deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition, etc., as barrier materials against oxygen, water vapor, and the like. A transparent gas barrier film is attracting attention. In particular, depending on the application of the barrier film, it has been necessary to maintain a high level of gas barrier properties. In order to solve such a technical problem, for example, a substrate made of a plastic material, a first evaporated thin film layer formed of an inorganic material and provided in contact with the substrate, and the first evaporated thin film layer and a gas barrier intermediate layer formed by applying a coating agent containing at least a water-soluble polymer, and a second vapor-deposited thin film layer formed of an inorganic material and directly vapor-deposited on the intermediate layer. A laminate having such a structure has been proposed (see Patent Document 1).
また、バリアフィルムの用途によっては、ガスバリア性に加えて遮光性も必要であった。このような技術的課題に対して、例えば、特許文献1では、第2の蒸着薄膜層として金属アルミニウムを蒸着した積層体が提案されている。また、透明な基材層の少なくとも一方の面に無機酸化物の蒸着薄膜層、ガスバリア性被覆層を積層した透明ガスバリアフィルムのガスバリア性被膜層面にメタル調印刷層、接着剤層、遮光性シーラント層を順次積層した積層体であって、該メタル調印刷層がバインダー樹脂に対し接着性向上の為の表面処理済みアルミニウム金属粉及び無機系パウダーからなるブロッキング防止剤を混合したインキの被膜からなることを特徴とする遮光性バリア包装材料が提案されている(特許文献2参照)。 Moreover, depending on the use of the barrier film, light shielding properties are required in addition to the gas barrier properties. In order to solve such a technical problem, for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-100001 proposes a laminate in which metal aluminum is vapor-deposited as a second vapor-deposited thin film layer. In addition, a metal tone printed layer, an adhesive layer, and a light-shielding sealant layer on the surface of the gas barrier coating layer of a transparent gas barrier film obtained by laminating an inorganic oxide thin film layer and a gas barrier coating layer on at least one surface of a transparent substrate layer. wherein the metallic printed layer is made of an ink film mixed with an anti-blocking agent consisting of surface-treated aluminum metal powder and inorganic powder for improving adhesion to the binder resin. A light-shielding barrier packaging material characterized by is proposed (see Patent Document 2).
近年、バリアフィルムの用途によっては、ガスバリア性に加えて耐水性、特に耐水密着性も必要であった。本発明者らは、特許文献1に記載の二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(第1の蒸着薄膜層)/ガスバリア性中間層/金属アルミニウム蒸着層(第2の蒸着薄膜層)の層構成を有する積層体では、耐水密着性に劣るという新たな技術的課題を知見した。また、特許文献2に記載の遮光性バリア包装材料では、メタル調印刷層に無機系パウダーを加えたり、遮光性シーラント層にカーボンブラック等の遮光性付与剤を加えたりする必要があるため、各層間の密着性の問題や、コストの問題等が存在している。 In recent years, depending on the use of barrier films, water resistance, especially water-resistant adhesion, has been required in addition to gas barrier properties. The present inventors have found the biaxially stretched polyethylene terephthalate film/aluminum oxide vapor deposition layer (first vapor deposition thin film layer)/gas barrier intermediate layer/metal aluminum vapor deposition layer (second vapor deposition thin film layer) described in Patent Document 1. A new technical problem was discovered in that a laminate having a layered structure is inferior in water-resistant adhesion. In addition, in the light-shielding barrier packaging material described in Patent Document 2, it is necessary to add an inorganic powder to the metal-tone printed layer, or add a light-shielding agent such as carbon black to the light-shielding sealant layer. There are problems such as adhesion between layers and cost.
本発明は上記の背景技術および新たな技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ガスバリア性、遮光性、および耐水密着性に優れるバリアフィルムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background art and new technical problems, and an object of the present invention is to provide a barrier film that is excellent in gas barrier properties, light shielding properties, and water-resistant adhesion.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるバリアフィルムにおいて、基材層に酸素プラズマ処理を施した酸素プラズマ処理面を形成し、該酸素プラズマ処理面上に第1の物理気相蒸着層として酸化アルミニウム蒸着膜を形成することで、ガスバリア性、遮光性、および耐水密着性に優れるバリアフィルムを提供できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。 The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and found that the substrate layer, the first physical vapor deposition layer, the barrier coat layer, and the second physical vapor deposition layer are formed in this order. In the barrier film provided, an oxygen plasma-treated surface is formed by subjecting a base layer to oxygen plasma treatment, and an aluminum oxide vapor-deposited film is formed as a first physical vapor deposition layer on the oxygen plasma-treated surface to provide a gas barrier. The present inventors have found that a barrier film having excellent properties, light-shielding properties, and water-resistant adhesion can be provided. The present invention has been completed based on such findings.
すなわち、本発明の一態様によれば、
基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるバリアフィルムであって、
前記基材層に酸素プラズマ処理を施した酸素プラズマ処理面が形成され、
前記酸素プラズマ処理面上に前記第1の物理気相蒸着層が形成され、
前記第1の物理気相蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、バリアフィルムが提供される。
That is, according to one aspect of the present invention,
A barrier film comprising a substrate layer, a first physical vapor deposition layer, a barrier coat layer, and a second physical vapor deposition layer in this order,
An oxygen plasma-treated surface is formed by subjecting the base material layer to oxygen plasma treatment,
forming the first physical vapor deposition layer on the oxygen plasma-treated surface;
A barrier film is provided, wherein the first physical vapor deposition layer is an aluminum oxide deposition film.
本発明の態様においては、前記第2の物理気相蒸着層が、アルミニウム蒸着膜であることが好ましい。 In the aspect of this invention, it is preferable that said 2nd physical vapor deposition layer is an aluminum vapor deposition film.
本発明の態様においては、前記基材フィルムが、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムであることが好ましい。 In the aspect of this invention, it is preferable that the said base film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film.
本発明の態様においては、前記バリアコート層が、金属アルコキシドと水溶性高分子との樹脂硬化膜であることが好ましい。 In the aspect of the present invention, the barrier coat layer is preferably a cured resin film of metal alkoxide and water-soluble polymer.
本発明の態様においては、前記バリアコート層が、金属酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物を含む樹脂硬化膜であることが好ましい。 In the aspect of the present invention, the barrier coat layer is preferably a cured resin film containing a reaction product obtained by reacting a metal oxide and a phosphorus compound.
本発明の態様においては、前記バリアコート層が、多価金属化合物によって架橋されたカルボキシル基含有重合体を含む樹脂硬化膜であることが好ましい。 In the aspect of the present invention, the barrier coat layer is preferably a cured resin film containing a carboxyl group-containing polymer crosslinked with a polyvalent metal compound.
本発明の態様においては、前記バリアフィルムは、温度23℃および湿度90%RHの環境下でJIS K7126法に準拠して測定した酸度透過度が、1.0cc/m2・atm・day以下であることが好ましい。 In an embodiment of the present invention, the barrier film has an acidity permeability of 1.0 cc/m 2 ·atm·day or less measured in accordance with JIS K7126 in an environment of temperature 23° C. and humidity 90% RH. Preferably.
本発明の態様においては、前記バリアフィルムは、温度40℃および湿度100%RHの環境下でJIS K7129法に準拠して測定した水蒸気透過度が、1.0g/m2・day以下であることが好ましい。 In an aspect of the present invention, the barrier film has a water vapor transmission rate of 1.0 g/m 2 ·day or less measured in accordance with JIS K7129 under an environment of temperature 40° C. and humidity 100% RH. is preferred.
本発明の態様においては、前記バリアフィルムは、JIS K7361に準拠して測定した全光線透過率が10%以下であることが好ましい。 In an aspect of the present invention, the barrier film preferably has a total light transmittance of 10% or less as measured according to JIS K7361.
本発明の別の態様においては、上記のバリアフィルムを備える、防湿シートが提供される。 Another aspect of the present invention provides a moisture-proof sheet comprising the above barrier film.
本発明の別の態様においては、上記のバリアフィルムを備える、断熱材が提供される。 In another aspect of the invention, a thermal insulator is provided comprising the barrier film described above.
本発明の別の態様においては、上記のバリアフィルムを備える、包装材料が提供される。 In another aspect of the invention, a packaging material is provided comprising the barrier film described above.
本発明によれば、ガスバリア性、遮光性、および耐水密着性に優れるバリアフィルムを提供することができる。このようなバリアフィルムは、高度なガスバリア性、防湿性、遮光性等を要求される用途、例えば、防湿シート、断熱材、包装材料等に好適に用いることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the barrier film which is excellent in gas-barrier property, light-shielding property, and water-resistant adhesiveness can be provided. Such a barrier film can be suitably used for applications requiring high gas barrier properties, moisture resistance, light shielding properties, etc., such as moisture barrier sheets, heat insulating materials, packaging materials, and the like.
<バリアフィルム>
本発明によるバリアフィルムは、基材層と、第1の物理気相蒸着層と、バリアコート層と、第2の物理気相蒸着層とをこの順に備えるものである。
<Barrier film>
A barrier film according to the present invention comprises a substrate layer, a first physical vapor deposition layer, a barrier coat layer, and a second physical vapor deposition layer in this order.
バリアフィルムは、温度23℃および湿度90%RHの環境下でJIS K7126法に準拠して測定した酸度透過度が、好ましくは1.00cc/m2・atm・day以下であり、より好ましくは0.50cc/m2・atm・day以下であり、さらに好ましくは0.20cc/m2・atm・day以下であり、さらにより好ましくは0.10cc/m2・atm・day以下である。酸素透過度が上記数値範囲であれば、好適な酸素バリア性を有しているため、酸素バリア性が要求される様々な用途に利用することができる。なお、酸素透過度は、酸素透過度測定機(MOCON社製:OX-TRAN)を用いて測定することができる。 The barrier film preferably has an acidity permeability of 1.00 cc/m 2 atm day or less, more preferably 0, measured according to JIS K7126 in an environment of temperature 23° C. and humidity 90% RH. 0.50 cc/m 2 ·atm·day or less, more preferably 0.20 cc/m 2 ·atm·day or less, still more preferably 0.10 cc/m 2 ·atm·day or less. If the oxygen permeability is within the above numerical range, it has suitable oxygen barrier properties and can be used in various applications that require oxygen barrier properties. The oxygen permeability can be measured using an oxygen permeability meter (OX-TRAN manufactured by MOCON).
バリアフィルムは、温度40℃および湿度100%RHの環境下でJIS K7129法に準拠して測定した水蒸気透過度が、好ましくは1.00g/m2・day以下であり、より好ましくは0.50g/m2・day以下であり、さらに好ましくは0.20g/m2・day以下であり、さらにより好ましくは0.10g/m2・day以下である。
水蒸気透過度が上記数値範囲囲であれば、好適な水蒸気バリア性を有しているため、水蒸気バリア性が要求される様々な用途に利用することができる。なお、水蒸気透過度は、水蒸気透過度測定機(MOCON社製:PERMATRAN)を用いて測定することができる。
The barrier film preferably has a water vapor transmission rate of 1.00 g/m 2 ·day or less, more preferably 0.50 g, measured in accordance with JIS K7129 under an environment of temperature 40°C and humidity 100% RH. /m 2 ·day or less, more preferably 0.20 g/m 2 ·day or less, still more preferably 0.10 g/m 2 ·day or less.
If the water vapor transmission rate is within the above numerical range, it has suitable water vapor barrier properties and can be used in various applications requiring water vapor barrier properties. The water vapor transmission rate can be measured using a water vapor transmission rate measuring machine (manufactured by MOCON: PERMATRAN).
バリアフィルムは、JIS K7361に準拠して測定した全光線透過率が、好ましくは10%以下であり、より好ましくは8%以下であり、さらに好ましくは6%以下である。全光線透過率が上記数値範囲内であれば、好適な遮光性を有しているため、遮光性が要求される様々な用途に利用することができる。なお、全光線透過率は、ヘーズメーター(株式会社村上採光研究所製 HM-150)を用いて測定することができる。 The barrier film has a total light transmittance measured according to JIS K7361 of preferably 10% or less, more preferably 8% or less, and still more preferably 6% or less. If the total light transmittance is within the above numerical range, it has suitable light-shielding properties, and can be used in various applications that require light-shielding properties. The total light transmittance can be measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Lighting Laboratory Co., Ltd.).
バリアフィルムの層構成を、図面を参照しながら説明する。図1に示すバリアフィルム10は、基材層11と、第1の物理気相蒸着層12と、バリアコート層13と、第2の物理気相蒸着層14とをこの順に備える。以下、本発明のバリアフィルムを構成する各層について説明する。
The layer structure of the barrier film will be described with reference to the drawings. The
(基材層)
本発明のバリアフィルムにおいて使用される基材層としては、特に限定されないが、化学的ないし物理的強度に優れ、化学気相蒸着層を製膜化する条件等に耐え、また、その膜特性を損なうことなく良好に保持し得ることができる樹脂フィルムを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレン系樹脂あるいはポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。本発明においては、上記の樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、または、ポリアミド系樹脂のフィルムを使用することが好ましいものである。なお、基材層は、上記樹脂の未延伸フィルムや一軸方向または二軸方向に延伸した樹脂のフィルムなどのいずれのものでも使用することができる。
(Base material layer)
The substrate layer used in the barrier film of the present invention is not particularly limited. Any resin film that can be held well without damage can be used. Specifically, for example, polyolefin resins such as polyethylene resins or polypropylene resins, cyclic polyolefin resins, polystyrene resins, acrylonitrile-styrene copolymers (AS resins), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS resins), poly(meth)acrylic resins, polycarbonate resins, polyvinyl alcohol resins, saponified ethylene-vinyl ester copolymers, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, and polyamide resins such as various nylons. , polyurethane-based resins, acetal-based resins, and cellulose-based resins. In the present invention, among the above resin films, it is particularly preferable to use films of polyester resin, polyolefin resin, or polyamide resin. The substrate layer may be an unstretched film of the above resin, a uniaxially or biaxially stretched resin film, or the like.
ポリエステル系樹脂のフィルムとしては一般的な石化燃料由来のポリエチレンテレフタレート以外にも、以下のポリエステルフィルムを使用できる。 As the polyester-based resin film, the following polyester films can be used in addition to general petroleum-derived polyethylene terephthalate.
(ポリブチレンテレフタレートフィルム(PBT))
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、熱変形温度が高く、機械的強度、電気的特性にすぐれ、成型加工性も良いことなどから、食品などの内容物を収容する包装袋に用いると、レトルト処理を施す際に包装袋が変形したり、その強度が低下したりすることを抑制することができる。ポリブチレンテレフタレートフィルムは、主成分としてポリブチレンテレフタレート(以下、PBTとも記す)を含むフィルムであり、好ましく、60質量%以上のPBTを含む樹脂フィルムである。
(Polybutylene terephthalate film (PBT))
Polybutylene terephthalate film has a high heat distortion temperature, excellent mechanical strength and electrical properties, and good molding processability. It is possible to suppress the deformation of the packaging bag and the reduction in its strength. A polybutylene terephthalate film is a film containing polybutylene terephthalate (hereinafter also referred to as PBT) as a main component, preferably a resin film containing 60% by mass or more of PBT.
(バイオマス由来のポリエステルフィルム)
バイオマス由来のポリエステルフィルムは、ジオール単位とジカルボン酸単位とからなるポリエステルを主成分として含んでなる樹脂組成物からなり、前記樹脂組成物が、ジオール単位がバイオマス由来のエチレングリコールであり、ジカルボン酸単位が化石燃料由来のジカルボン酸であるポリエステルを、樹脂組成物全体に対して、50~95質量%、好ましくは50~90質量%含んでなるものである。
(polyester film derived from biomass)
The biomass-derived polyester film is composed of a resin composition containing a polyester composed of a diol unit and a dicarboxylic acid unit as a main component, and the resin composition is such that the diol unit is biomass-derived ethylene glycol and the dicarboxylic acid unit. is a fossil fuel-derived dicarboxylic acid in an amount of 50 to 95% by mass, preferably 50 to 90% by mass, based on the total resin composition.
バイオマス由来のエチレングリコールは、サトウキビ、トウモロコシ等のバイオマスを原料として製造されたエタノール(バイオマスエタノール)を原料としたものである。例えば、バイオマスエタノールを、従来公知の方法により、エチレンオキサイドを経由してエチレングリコールを生成する方法等により、バイオマス由来のエチレングリコールを得ることができる。また、市販のバイオマスエチレングリコールを使用してもよく、例えば、インディアグライコール社から市販されているバイオマスエチレングリコールを好適に使用することができる。 Biomass-derived ethylene glycol is produced from biomass such as sugar cane and corn (biomass ethanol) as a raw material. For example, biomass-derived ethylene glycol can be obtained by a method in which biomass ethanol is converted into ethylene glycol via ethylene oxide by a conventionally known method. Also, commercially available biomass ethylene glycol may be used, and for example, biomass ethylene glycol commercially available from India Glycol can be preferably used.
ポリエステルのジカルボン酸単位は、化石燃料由来のジカルボン酸を使用する。ジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、およびそれらの誘導体を使用することができる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸及びイソフタル酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル、具体的には、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等が挙げられる。これらの中でも、テレフタル酸が好ましく、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、ジメチルテレフタレートが好ましい。 The dicarboxylic acid units of the polyester use dicarboxylic acids derived from fossil fuels. As dicarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, and derivatives thereof can be used. Examples of aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid and isophthalic acid, and examples of derivatives of aromatic dicarboxylic acids include lower alkyl esters of aromatic dicarboxylic acids, specifically methyl esters, ethyl esters, propyl esters and butyl esters. Ester etc. are mentioned. Among these, terephthalic acid is preferred, and dimethyl terephthalate is preferred as the aromatic dicarboxylic acid derivative.
バイオマス由来のポリエステルフィルムを形成する樹脂組成物中に5~45質量%の割合で含まれてもよいポリエステルは、化石燃料由来のポリエステル、化石燃料由来のポリエステル製品のリサイクルポリエステル、バイオマス由来のポリエステル製品のリサイクルポリエステルである。 The polyester that may be contained at a rate of 5 to 45% by mass in the resin composition that forms the biomass-derived polyester film is a fossil fuel-derived polyester, a recycled polyester of a fossil fuel-derived polyester product, or a biomass-derived polyester product. of recycled polyester.
(リサイクルポリエチレンテレフタレート)
メカニカルリサイクルによりリサイクルされたポリエチレンテレフタレートを含むポリエチレンテレフタレートフィルムで、具体的には、PETボトルをメカニカルリサイクルによりリサイクルしたPETを含み、このPETは、ジオール成分がエチレングリコールであり、ジカルボン酸成分がテレフタル酸およびイソフタル酸を含む。イソフタル酸成分の含有量は、PETを構成する全ジカルボン酸成分中に、0.5モル%以上5モル%以下であることが好ましく、1.0モル%以上2.5モル%以下であることがより好ましい。
(recycled polyethylene terephthalate)
A polyethylene terephthalate film containing polyethylene terephthalate recycled by mechanical recycling, specifically containing PET obtained by mechanically recycling PET bottles, in which the diol component is ethylene glycol and the dicarboxylic acid component is terephthalic acid. and isophthalic acid. The content of the isophthalic acid component is preferably 0.5 mol % or more and 5 mol % or less, and 1.0 mol % or more and 2.5 mol % or less, in the total dicarboxylic acid component constituting the PET. is more preferred.
ここで、メカニカルリサイクルとは、一般に、回収されたPETボトル等のポリエチレンテレフタレート樹脂製品を粉砕、アルカリ洗浄してPET樹脂製品の表面の汚れ、異物を除去した後、高温・減圧下で一定時間乾燥してPET樹脂の内部に留まっている汚染物質を拡散させ除染を行い、PET樹脂からなる樹脂製品の汚れを取り除き、再びPET樹脂に戻す方法である。 Here, mechanical recycling generally refers to the process of pulverizing collected PET bottles and other polyethylene terephthalate resin products, washing with alkali to remove dirt and foreign matter from the surface of the PET resin products, and then drying for a certain period of time under high temperature and reduced pressure. This method decontaminates the PET resin by diffusing the contaminants remaining inside the PET resin, removes dirt from the resin product made of the PET resin, and returns it to the PET resin.
リサイクルポリエチレンテレフタレートは、リサイクルPETを50重量%以上95重量%以下の割合で含むことが好ましく、ヴァージンPETを含んでいてもよい。ヴァージンPETとしては、一般的なジオール成分がエチレングリコールであり、ジカルボン酸成分がテレフタル酸のもの、さらにおよびイソフタル酸を含むものであってもよい。 Recycled polyethylene terephthalate preferably contains recycled PET at a ratio of 50% by weight or more and 95% by weight or less, and may contain virgin PET. For virgin PET, a common diol component is ethylene glycol and the dicarboxylic acid component is terephthalic acid, and may also include isophthalic acid.
各種の樹脂のフィルムの膜厚としては、好ましくは6~2000μm程度、より好ましくは9~100μm程度が望ましい。 The film thickness of various resin films is preferably about 6 to 2000 μm, more preferably about 9 to 100 μm.
(表面処理)
本発明では、上記の基材層に第1の物理気相蒸着層を形成する前に、予め基材層に酸素プラズマによる表面処理を行う。これによって第1の物理気相蒸着層との接着性を向上させることができる。酸素プラズマによる表面処理としては、例えば、インラインで酸素プラズマ処理を行うことにより、基材層の表面の水分、塵などを除去すると共にその表面の平滑化、活性化等の表面処理を可能とすることができる。本発明では、プラズマ処理としては、プラズマ出力、プラズマガスの種類、プラズマガスの供給量、処理時間、その他の条件を考慮してプラズマ放電処理を行うことが好ましい。また、プラズマを発生する方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等の装置を使用することができる。また、大気圧プラズマ処理法によりプラズマ処理を行なうこともできる。
(surface treatment)
In the present invention, before forming the first physical vapor deposition layer on the substrate layer, the substrate layer is previously surface-treated with oxygen plasma. This can improve adhesion with the first physical vapor deposition layer. As the surface treatment with oxygen plasma, for example, by performing oxygen plasma treatment in-line, moisture, dust, etc. on the surface of the base material layer can be removed, and surface treatment such as smoothing and activation of the surface can be performed. be able to. In the present invention, plasma discharge treatment is preferably performed in consideration of plasma output, type of plasma gas, supply amount of plasma gas, treatment time, and other conditions. As a method for generating plasma, devices such as DC glow discharge, high frequency discharge, and microwave discharge can be used. Plasma treatment can also be performed by an atmospheric pressure plasma treatment method.
基材層への表面処理においては、プラズマガスとしてエチレンガスやアルゴンガスを併用してもよい。エチレンガスを併用することで、表面処理面にダイヤモンドライクカーボンのような膜が形成され、ガスバリア性や耐水密着性をさらに向上させることができる。 In the surface treatment of the substrate layer, ethylene gas or argon gas may be used together as plasma gas. By using ethylene gas together, a diamond-like carbon-like film is formed on the treated surface, and gas barrier properties and water-resistant adhesion can be further improved.
(第1の物理気相蒸着層)
本発明によるバリアフィルムを構成する第1の物理気相蒸着層は、物理気相成長法(PVD法)により形成される蒸着膜である。本発明において、第1の物理気相蒸着層として酸化アルミニウム蒸着膜を形成することで、ガスバリア性を向上しながら、遮光性を向上させることができる。
(First physical vapor deposition layer)
The first physical vapor deposition layer constituting the barrier film according to the present invention is a vapor deposition film formed by a physical vapor deposition method (PVD method). In the present invention, by forming an aluminum oxide deposition film as the first physical vapor deposition layer, it is possible to improve the light shielding property while improving the gas barrier property.
物理気相成長法(PVD法)としては、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挙げられる。具体的には、例えば、酸化アルミニウムを原料とし、これを加熱して蒸気化し、これを基材層(樹脂フィルム)の酸素プラズマ処理面上に蒸着する真空蒸着法等を用いて酸化アルミニウム蒸着膜を形成することができる。なお、蒸着材料の加熱方式としては、例えば、抵抗加熱方式、高周波誘導加熱方式、エレクトロンビーム加熱方式(EB)等にて行うことができる。 Examples of the physical vapor deposition method (PVD method) include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion cluster beam method, and the like. Specifically, for example, aluminum oxide is used as a raw material, which is heated and vaporized, and is vaporized on the oxygen plasma-treated surface of the substrate layer (resin film) using a vacuum vapor deposition method or the like to form an aluminum oxide deposited film. can be formed. In addition, as a method of heating the vapor deposition material, for example, a resistance heating method, a high frequency induction heating method, an electron beam heating method (EB), or the like can be used.
酸化アルミニウム蒸着膜の膜厚は、好ましくは20nm以上500nm以下であり、より好ましくは30nm以上500nm以下であり、より好ましくは40nm以上500nm以下である。アルミニウム蒸着膜の膜厚が上記範囲内であれば、十分なガスバリア性を発現しながら、遮光性をより向上させることができる。 The thickness of the deposited aluminum oxide film is preferably 20 nm or more and 500 nm or less, more preferably 30 nm or more and 500 nm or less, and still more preferably 40 nm or more and 500 nm or less. If the film thickness of the vapor-deposited aluminum film is within the above range, it is possible to further improve the light shielding property while exhibiting sufficient gas barrier property.
(バリアコート層)
化学気相蒸着層上に形成するバリアコート層は、ガスバリア性を有する層であり、コーティングによって塗布された塗布膜が、乾燥により硬化した樹脂硬化膜である。
(Barrier coat layer)
The barrier coat layer formed on the chemical vapor deposition layer is a layer having gas barrier properties, and the coating film applied by coating is a cured resin film cured by drying.
バリアコート層の第1の態様としては、金属アルコキシドの加水分解生成物と水溶性高分子との硬化膜を用いることができる。このバリアコート層は、例えば、下記のガスバリア性塗布膜により形成することができる。ガスバリア性塗布膜は、高温多湿環境下でのガスバリア性を保持する塗膜であり、ガスバリア性塗布膜は、高温多湿環境下でのガスバリア性を保持する塗膜であり、一般式R1 nM(OR2)m(ただし、式中、R1、R2は、炭素数1~8の有機基を表し、Mは、金属原子を表し、nは、0以上の整数を表し、mは、1以上の整数を表し、n+mは、Mの原子価を表す。)で表される少なくとも1種以上の金属アルコキシドと、水溶性高分子とを含有し、更に、ゾルゲル法触媒、酸、水、および、有機溶剤の存在下に、ゾルゲル法によって重縮合してなるバリアコート組成物からなる塗布膜である。 As a first aspect of the barrier coat layer, a cured film of a hydrolysis product of a metal alkoxide and a water-soluble polymer can be used. This barrier coat layer can be formed of, for example, the following gas barrier coating film. The gas barrier coating film is a coating film that maintains gas barrier properties in a hot and humid environment, and the gas barrier coating film is a coating film that maintains gas barrier properties in a hot and humid environment, and has the general formula R 1 n M (OR 2 ) m (wherein R 1 and R 2 represent an organic group having 1 to 8 carbon atoms, M represents a metal atom, n represents an integer of 0 or more, m represents an integer of 1 or more, and n+m represents the valence of M.) and at least one metal alkoxide represented by and a water-soluble polymer; and a coating film made of a barrier coating composition obtained by polycondensation by a sol-gel method in the presence of an organic solvent.
上記一般式R1 nM(OR2)m中、R1としては、分岐を有していてもよい炭素数1~8、好ましくは1~5、より好ましくは1~4のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基などを挙げることができる。 In the general formula R 1 n M(OR 2 ) m , R 1 is an optionally branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. , for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, etc. can be mentioned.
上記一般式R1 nM(OR2)m中、R2としては、分岐を有していてもよい炭素数1~8、より好ましくは1~5、特に好ましくは1~4のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基等を挙げることができる。なお、同一分子中に複数の(OR2)が存在する場合には、(OR2)は同一であっても、異なってもよい。 In the general formula R 1 n M(OR 2 ) m , R 2 is an optionally branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms. Examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group and the like. When multiple (OR 2 ) are present in the same molecule, the (OR 2 ) may be the same or different.
上記一般式R1 nM(OR2)m中、Mで表される金属原子としては、珪素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム等を例示することができる。 Examples of metal atoms represented by M in the general formula R 1 n M(OR 2 ) m include silicon, zirconium, titanium, and aluminum.
上記一般式R1 nM(OR2)mで表されるアルコキシドとしては、アルコキシドの部分加水分解物、アルコキシドの加水分解縮合物の少なくとも1種以上を使用することができ、また、上記アルコキシドの部分加水分解物としては、アルコキシ基のすべてが加水分解されるものに限定されず、1個以上が加水分解されているもの、および、その混合物であってもよく、更に、加水分解の縮合物としては、部分加水分解アルコキシドの2量体以上のもの、具体的には、2~6量体のものを使用してもよい。 As the alkoxide represented by the general formula R 1 n M(OR 2 ) m , at least one kind of partial hydrolyzate of alkoxide and hydrolytic condensate of alkoxide can be used. The partial hydrolyzate is not limited to those in which all of the alkoxy groups are hydrolyzed, and may be those in which one or more of the alkoxy groups are hydrolyzed, or mixtures thereof, and condensates of hydrolysis. As the partially hydrolyzed alkoxide, a dimer or higher, specifically a dimer to a hexamer may be used.
本発明では、上記一般式R1 nM(OR2)mで表されるアルコキシドとして、MがSiであるアルコキシシランを好適に使用することができる。好適なアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシランSi(OCH3)4、テトラエトキシシランSi(OC2H5)4、テトラプロポキシシランSi(OC3H7)4、テトラブトキシシランSi(OC4H9)4、メチルトリメトキシシランCH3Si(OCH3)3、メチルトリエトキシシランCH3Si(OC2H5)3、ジメチルジメトキシシラン(CH3)2Si(OCH3)2、ジメチルジエトキシシラン(CH3)2Si(OC2H5)2等が挙げられる。本発明において、これらのアルコキシシランの縮重合物も使用することができ、具体的には、例えば、ポリテトラメトキシシラン、ポリテトラエメトキシシラン等を使用することができる。 In the present invention, alkoxysilanes in which M is Si can be preferably used as the alkoxide represented by the general formula R 1 n M(OR 2 ) m . Suitable alkoxysilanes include, for example, tetramethoxysilane Si( OCH3 ) 4 , tetraethoxysilane Si( OC2H5 ) 4 , tetrapropoxysilane Si( OC3H7 ) 4 , tetrabutoxysilane Si( OC4 H 9 ) 4 , methyltrimethoxysilane CH 3 Si(OCH 3 ) 3 , methyltriethoxysilane CH 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 , dimethyldimethoxysilane (CH 3 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 , dimethyldimethoxysilane (CH 3 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 ethoxysilane (CH 3 ) 2 Si(OC 2 H 5 ) 2 and the like. Condensation products of these alkoxysilanes can also be used in the present invention. Specifically, for example, polytetramethoxysilane, polytetraemethoxysilane, and the like can be used.
本発明では、上記一般式R1 nM(OR2)mで表されるアルコキシドとして、MがZrであるジルコニウムアルコキシドも好適に使用することができる。好適なジルコニウムアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシジルコニウムZr(OCH3)4、テトラエトキシジルコニウムZr(OC2H5)4、テトラiプロポキシジルコニウムZr(iso-OC3H7)4、テトラnブトキシジルコニウムZr(OC4H9)4等を例示することができる。 In the present invention, a zirconium alkoxide in which M is Zr can also be suitably used as the alkoxide represented by the general formula R 1 n M(OR 2 ) m . Suitable zirconium alkoxides include, for example, tetramethoxyzirconium Zr ( OCH3 ) 4 , tetraethoxyzirconium Zr( OC2H5 ) 4 , tetra -i-propoxyzirconium Zr(iso- OC3H7 ) 4 , tetra-n-butoxyzirconium Zr( OC4H9 ) 4 etc. can be illustrated .
また、上記一般式R1 nM(OR2)mで表されるアルコキシドとして、MがTiであるチタニウムアルコキシドも好適に使用することができる。好適なチタニウムアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシチタニウムTi(OCH3)4、テトラエトキシチタニウムTi(OC2H5)4、テトライソプロポキシチタニウムTi(iso-OC3H7)4、テトラnブトキシチタニウムTi(OC4H9)4等を例示することができる。 As the alkoxide represented by the general formula R 1 n M(OR 2 ) m , titanium alkoxide in which M is Ti can also be suitably used. Suitable titanium alkoxides include, for example, tetramethoxytitanium Ti( OCH3 ) 4 , tetraethoxytitanium Ti( OC2H5 ) 4 , tetraisopropoxytitanium Ti(iso- OC3H7 ) 4 , tetra-nbutoxytitanium Ti( OC4H9 ) 4 etc. can be illustrated .
また、上記一般式R1 nM(OR2)mで表されるアルコキシドとして、MがAlであるアルミニウムアルコキシドも好適に使用することができる。好適なアルミニウムアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシアルミニウムAl(OCH3)4、テトラエトキシアルミニウムAl(OC2H5)4、テトライソプロポキシアルミニウムAl(iso-OC3H7)4、テトラnブトキシアルミニウムAl(OC4H9)4等を例示することができる。 As the alkoxide represented by the general formula R 1 n M(OR 2 ) m , an aluminum alkoxide in which M is Al can also be preferably used. Suitable aluminum alkoxides include, for example, tetramethoxyaluminum Al(OCH 3 ) 4 , tetraethoxyaluminum Al(OC 2 H 5 ) 4 , tetraisopropoxyaluminum Al(iso-OC 3 H 7 ) 4 , tetra-n-butoxyaluminum Al( OC4H9 ) 4 etc. can be illustrated .
本発明では、上記アルコキシドは、2種以上を併用してもよい。例えばアルコキシシランとジルコニウムアルコキシドを混合して用いると、得られるバリアフィルムの靭性、耐熱性等を向上させることができる。また、アルコキシシランとチタニウムアルコキシドを混合して用いると、得られるガスバリア性塗布膜の熱伝導率が低くなり、耐熱性が著しく向上する。 In the present invention, the above alkoxides may be used in combination of two or more. For example, when alkoxysilane and zirconium alkoxide are mixed and used, the toughness, heat resistance, etc. of the resulting barrier film can be improved. Further, when alkoxysilane and titanium alkoxide are mixed and used, the thermal conductivity of the resulting gas barrier coating film is lowered, and the heat resistance is remarkably improved.
本発明で使用する水溶性高分子は、ポリビニルアルコール系樹脂、またはエチレン・ビニルアルコ一ル共重合体を単独で各々使用することができ、あるいは、ポリビニルアルコ一ル系樹脂およびエチレン・ビニルアルコール共重合体を組み合わせて使用することができる。本発明では、ポリビニルアルコール系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコール共重合体を使用することにより、ガスバリア性、耐水性、耐候性、その他等の物性を著しく向上させることができる。 The water-soluble polymer used in the present invention may be a polyvinyl alcohol resin or an ethylene/vinyl alcohol copolymer alone, or may be a polyvinyl alcohol resin and an ethylene/vinyl alcohol copolymer. Combines can be used in combination. In the present invention, physical properties such as gas barrier properties, water resistance, weather resistance, etc. can be remarkably improved by using a polyvinyl alcohol resin and/or an ethylene-vinyl alcohol copolymer.
ポリビニルアルコ一ル系樹脂としては、一般に、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られるものを使用することができる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸基が数十%残存している部分ケン化ポリビニルアルコール系樹脂でも、酢酸基が残存しない完全ケン化ポリビニルアルコールでも、OH基が変性された変性ポリビニルアルコール系樹脂でもよく、特に限定されるものではない。 As polyvinyl alcohol-based resins, those obtained by saponifying polyvinyl acetate can generally be used. The polyvinyl alcohol resin may be a partially saponified polyvinyl alcohol resin in which several tens of percent of acetic acid groups remain, a fully saponified polyvinyl alcohol in which no acetic acid groups remain, or a modified polyvinyl alcohol resin in which OH groups have been modified. Well, not particularly limited.
エチレン・ビニルアルコール共重合体としては、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、すなわち、エチレン-酢酸ビニルランダム共重合体をケン化して得られるものを使用することができる。例えば、酢酸基が数十モル%残存している部分ケン化物から、酢酸基が数モル%しか残存していないかまたは酢酸基が残存しない完全ケン化物まで含み、特に限定されるものではない。ただし、ガスバリア性の観点から好ましいケン化度は、80モル%以上、より好ましくは、90モル%以上、さらに好ましくは、95モル%以上であるものを使用することが好ましい。なお、上記エチレン・ビニルアルコール共重合体中のエチレンに由来する繰り返し単位の含量(以下「エチレン含量」ともいう)は、通常、0~50モル%、好ましくは、20~45モル%であるものことが好ましい。 As the ethylene/vinyl alcohol copolymer, a saponified copolymer of ethylene and vinyl acetate, that is, a product obtained by saponifying an ethylene-vinyl acetate random copolymer can be used. Examples include partially saponified products in which several tens of mol % of acetic acid groups remain, to complete saponified products in which only several mol % of acetic acid groups or no acetic acid groups remain, and are not particularly limited. However, from the viewpoint of gas barrier properties, it is preferable to use one having a degree of saponification of 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and even more preferably 95 mol% or more. The content of repeating units derived from ethylene in the ethylene/vinyl alcohol copolymer (hereinafter also referred to as "ethylene content") is usually 0 to 50 mol%, preferably 20 to 45 mol%. is preferred.
また、バリアコート層にシランカップリング剤を添加してもよい。例えば、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、アミノ基、エポキシ基などの反応基を有するシランカップリング剤が、使用できる。具体的には、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、あるいは、β-(3、4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を使用することができる。 A silane coupling agent may also be added to the barrier coat layer. For example, silane coupling agents having reactive groups such as alkoxy groups such as methoxy groups and ethoxy groups, acetoxy groups, amino groups and epoxy groups can be used. Specifically, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxy Propylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, or the like can be used.
更に、上記のバリアコート組成物において用いられる有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール等を用いることができる。なお、上記ポリビニルアルコール系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコール共重合体は、上記アルコキシドやシランカップリング剤などを含む塗工液中で溶解した状態で取り扱われることが好ましく、上記有機溶媒の中から適宜選択することができる。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂とエチレン・ビニルアルコール共重合体とを組み合わせて使用する場合には、n-ブタノールを使用することが好ましい。 Furthermore, as the organic solvent used in the above barrier coating composition, for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol and the like can be used. The polyvinyl alcohol-based resin and/or the ethylene/vinyl alcohol copolymer is preferably handled in a dissolved state in a coating solution containing the alkoxide, silane coupling agent, etc., and is selected from the above organic solvents. It can be selected as appropriate. For example, when a polyvinyl alcohol resin and an ethylene-vinyl alcohol copolymer are used in combination, it is preferable to use n-butanol.
バリアコート層は、以下の方法で製造することができる。まず、上記金属アルコキシド、必要に応じてシランカップリング剤、水溶性高分子、ゾルゲル法触媒、酸、水、有機溶媒等を混合し、バリアコート組成物(バリアコート液)を調製する。 A barrier coat layer can be manufactured by the following method. First, the above metal alkoxide and, if necessary, a silane coupling agent, a water-soluble polymer, a sol-gel process catalyst, an acid, water, an organic solvent, etc. are mixed to prepare a barrier coating composition (barrier coating liquid).
次いで、該バリアコート組成物を上記化学気相蒸着層の上に塗布する。バリアコート組成物を塗布する方法としては、例えば、グラビアロールコーターなどのロールコート、スプレーコート、スピンコート、ディッピング、刷毛、バーコード、アプリケータ等の塗布手段により、1回あるいは複数回の塗布で、乾燥膜厚が、0.01~30μm、好ましくは、0.1~10μm位の塗布膜を形成することができる。 The barrier coat composition is then applied over the chemical vapor deposition layer. The method of applying the barrier coating composition includes, for example, coating means such as roll coating such as gravure roll coater, spray coating, spin coating, dipping, brush, bar code, and applicator, and can be applied once or multiple times. A coating film having a dry film thickness of 0.01 to 30 μm, preferably 0.1 to 10 μm can be formed.
次いで、上記バリアコート組成物を塗布したフィルムを120℃~200℃、かつバリアフィルムの基材フィルムの樹脂フィルムの融点以下の温度、好ましくは130℃~180℃、より好ましくは140℃~160℃の範囲の温度で、3秒~10分間加熱・乾燥する。これによって、重縮合が行われ、バリアコート層を形成することができる。また、上記バリアコート組成物を化学気相蒸着層の上に重ねて塗布して塗布膜を2層以上重層し、120℃~200℃、かつ、上記樹脂基材の融点以下の温度で3秒~10分間加熱乾燥処理して、バリアコート層を2層以上重層した複合ポリマー層を形成してもよい。以上により、上記バリアコート組成物によるバリアコート層を1層ないし2層以上形成することができる。 Next, the film coated with the above barrier coating composition is heated to 120°C to 200°C and at a temperature not higher than the melting point of the resin film of the base film of the barrier film, preferably 130°C to 180°C, more preferably 140°C to 160°C. Heat and dry at a temperature in the range of 3 seconds to 10 minutes. By this, polycondensation is performed and a barrier coat layer can be formed. In addition, the barrier coating composition is coated on the chemical vapor deposition layer to form two or more layers of the coating film, and the temperature is 120° C. to 200° C. and the melting point of the resin base material or less for 3 seconds. A composite polymer layer having two or more barrier coat layers may be formed by heating and drying for up to 10 minutes. As described above, one to two or more barrier coat layers can be formed from the above barrier coat composition.
バリアコート層の厚さは、特に限定されないが、好ましくは10nm以上5000nm以下であり、より好ましくは50nm以上1000nm以下であり、さらに好ましくは100nm以上500nm以下であり、さらにより好ましくは150nm以上400nm以下である。バリアコート層の厚さが上記範囲程度であれば、ガスバリア性が発現できて、かつ柔軟性を備えた層として化学気相蒸着層の表面を被覆することができる。 The thickness of the barrier coat layer is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more and 5000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less, still more preferably 100 nm or more and 500 nm or less, and even more preferably 150 nm or more and 400 nm or less. is. If the thickness of the barrier coat layer is within the above range, the surface of the chemical vapor deposition layer can be coated with a flexible layer that exhibits gas barrier properties.
バリアコート層の第2の態様としては、金属酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物を含む樹脂硬化膜を用いることができる。この樹脂硬化膜はガスバリア性を有し、800~1400cm-1の範囲における赤外線吸収スペクトルの赤外線吸収が最大となる波数が1080~1130cm-1の範囲にあるものである。 As a second aspect of the barrier coat layer, a cured resin film containing a reaction product obtained by reacting a metal oxide and a phosphorus compound can be used. This cured resin film has a gas barrier property and has a wave number in the range of 1080 to 1130 cm -1 at which the maximum infrared absorption in the infrared absorption spectrum in the range of 800 to 1400 cm -1 is present.
前記反応生成物において、金属酸化物を構成する金属原子(M)とリン原子(P)とが酸素原子(O)を介して結合したM-O-Pで表される結合が生成すると、M-O-Pの結合に基づく吸収ピークが、1080~1130cm-1の範囲に800~1400cm-1の領域における最大吸収波数の吸収ピークとして現れるものと考えられている。 In the reaction product, when a bond represented by M—O—P is formed in which a metal atom (M) and a phosphorus atom (P) constituting the metal oxide are bonded via an oxygen atom (O), M It is considered that the absorption peak due to the --OP bond appears as the absorption peak of the maximum absorption wave number in the region of 800 to 1400 cm -1 in the range of 1080 to 1130 cm -1 .
この赤外線吸収スペクトルは、バリアコート層の表面を全反射測定法で測定するか、または、バリアコート層をかき取った成分の赤外線吸収スペクトルをKBr法で測定することによって得ることができる。 This infrared absorption spectrum can be obtained by measuring the surface of the barrier coat layer by the total reflection measurement method or by measuring the infrared absorption spectrum of the components scraped off the barrier coat layer by the KBr method.
金属酸化物は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム等の酸化物である。 Metal oxides are oxides of magnesium, calcium, aluminum, silicon, titanium, zirconium, and the like.
そして、金属酸化物は、当該金属原子を含む化合物を加水分解して得ることができ、金属酸化物を加水分解によって生成することができる化合物としては、塩化アルミニウム、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリノルマルプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリノルマルブトキシド、アルミニウムトリs-ブトキシド、アルミニウムトリt-ブトキシド、アルミニウムトリアセテート、アルミニウムアセチルアセトネート、硝酸アルミニウム、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトラ(2-エチルヘキソキシド)、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラノルマルプロポキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート等の1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 The metal oxide can be obtained by hydrolyzing a compound containing the metal atom, and examples of the compound that can produce the metal oxide by hydrolysis include aluminum chloride, aluminum triethoxide, and aluminum tri-normal propoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tri-butoxide, aluminum tri-s-butoxide, aluminum tri-t-butoxide, aluminum triacetate, aluminum acetylacetonate, aluminum nitrate, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra-butoxide, titanium tetra (2-ethylhexoxide), titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium acetylacetonate, zirconium tetra-normal propoxide, zirconium tetrabutoxide, zirconium tetraacetylacetonate, etc., may be used alone. Alternatively, two or more types may be used in combination.
リン化合物は、ハロゲン原子または酸素原子がリン原子に直接結合した構造を有するものを用いることができる。具体的には、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸およびそれらの誘導体であり、ポリリン酸としては、ピロリン酸、三リン酸、4つ以上のリン酸が縮合したポリリン酸などであり、誘導体の例としては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸の、塩、(部分)エステル化合物、ハロゲン化物(塩化物等)、脱水物(五酸化ニリン等)などである。 A phosphorus compound having a structure in which a halogen atom or an oxygen atom is directly bonded to a phosphorus atom can be used. Specifically, phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, and derivatives thereof. Examples of polyphosphoric acid include pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, and polyphosphoric acid in which four or more phosphoric acids are condensed. Examples of derivatives include salts, (partial) ester compounds, halides (chlorides, etc.), dehydrates (diline pentoxide, etc.) of phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, and phosphonic acid.
反応生成物は、金属酸化物とリン化合物とを混合し反応させることにより形成することができる。その際、混合されるリン化合物は、そのものの形態或いはリン化合物と添加樹脂を含む組成物の形態でも良い。 The reaction product can be formed by mixing and reacting the metal oxide and the phosphorus compound. At that time, the phosphorus compound to be mixed may be in the form of itself or in the form of a composition containing the phosphorus compound and the additive resin.
このような添加樹脂は、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分けん化物、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(アクリル酸/メタクリル酸)およびそれらの塩、エチレン-ビニルアルコール共重合体、エチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、イソブチレン-無水マレイン酸交互共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体のけん化物などである。 Such additive resins include polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl acetate, polyethylene glycol, polyhydroxyethyl (meth)acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly(acrylic acid/methacrylic acid) and salts thereof, Ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-maleic anhydride copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, isobutylene-maleic anhydride alternating copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer Examples include saponified polymers.
本発明においては、このバリアコート層は化学気相蒸着層に、金属酸化物とリン化合物が混合した塗布液をコーティングし、乾燥することで積層することができ、その厚さは、0.05~1μmである。 In the present invention, the barrier coat layer can be laminated by coating the chemical vapor deposition layer with a coating liquid in which a metal oxide and a phosphorus compound are mixed, and drying the coating liquid, and the thickness thereof is 0.05. ~1 μm.
なお、前記塗布液は、まず、金属酸化物を加水分解によって生成することができる化合物を分散・溶解して金属酸化物が生成した水溶液を、リン化合物を分散・溶解した溶媒、或いはリン化合物と添加樹脂を含む組成物を分散・溶解した溶媒に加えることで作ることができる。 In addition, the coating liquid is first prepared by dispersing and dissolving a compound that can be generated by hydrolysis of a metal oxide to form an aqueous solution in which a metal oxide is generated. It can be produced by adding a composition containing an additive resin to a solvent in which it is dispersed and dissolved.
バリアコート層の第3の態様としては、多価金属化合物によって架橋されたカルボキシル基含有重合体を含む樹脂硬化膜を用いることができる。この樹脂硬化膜はガスバリア性を有する。 As a third aspect of the barrier coat layer, a cured resin film containing a carboxyl group-containing polymer crosslinked with a polyvalent metal compound can be used. This cured resin film has gas barrier properties.
カルボキシル基含有重合体は、カルボキシル基を2個以上含有する重合体であって、具体的には、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、あるいはこれらの2種以上の混合物である。 The carboxyl group-containing polymer is a polymer containing two or more carboxyl groups, specifically polyacrylic acid, polymethacrylic acid, a copolymer of acrylic acid and methacrylic acid, or two of these. It is a mixture of the above.
多価金属化合物は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウムの金属化合物およびそれらの酸化物、炭酸塩、有機酸塩である。これら酸化物、炭酸塩としては、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルトなどの酸化物;炭酸カルシウムなどの炭酸塩;乳酸カルシウム、乳酸亜鉛、アクリル酸カルシウムなどの有機酸塩である。多価金属化合物によって架橋されたカルボキシル基含有重合体を含む樹脂膜は、カルボキシル基含有重合体と多価金属化合物を混合した樹脂硬化膜として作ることができる。 Polyvalent metal compounds are metal compounds of beryllium, magnesium, calcium, titanium, zirconium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, aluminum, oxides, carbonates and organic acid salts thereof. These oxides and carbonates include oxides such as zinc oxide, magnesium oxide, copper oxide, nickel oxide and cobalt oxide; carbonates such as calcium carbonate; organic acid salts such as calcium lactate, zinc lactate and calcium acrylate. be. A resin film containing a carboxyl group-containing polymer crosslinked by a polyvalent metal compound can be produced as a cured resin film by mixing a carboxyl group-containing polymer and a polyvalent metal compound.
また、この樹脂膜の別の形態としては、カルボキシル基含有重合体を含む樹脂層に隣接して多価金属化合物を含む層を積層した2層構成とすることで、作ることができる。カルボキシル基含有重合体を含む樹脂層が、離接している多価金属化合物を含む層から移行した多価金属イオンによってイオン架橋されて、硬化樹脂膜となる。 Another form of this resin film can be produced by forming a two-layer structure in which a layer containing a polyvalent metal compound is laminated adjacent to a resin layer containing a carboxyl group-containing polymer. The resin layer containing the carboxyl group-containing polymer is ionically crosslinked by the polyvalent metal ions migrated from the layer containing the polyvalent metal compound which is in contact with the resin layer to form a cured resin film.
カルボキシル基含有重合体を含む樹脂層には、カルボキシル基を2個以上含有する重合体のほか、ポリビニールアルコール、グリセリンのようなポリアルコール類を含むことができる。そして、カルボキシル基を2個以上含有する重合体とポリビニールアルコールは、99:1~20:80の重量比で混合される。 The resin layer containing a carboxyl group-containing polymer may contain a polymer containing two or more carboxyl groups, as well as polyalcohols such as polyvinyl alcohol and glycerin. The polymer containing two or more carboxyl groups and polyvinyl alcohol are mixed in a weight ratio of 99:1 to 20:80.
多価金属化合物を含む層は、上述した金属化合物を、混合用樹脂のアルキド樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ニトロセルロース、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、フッ素樹脂、イソシアネートの群から選ばれた少なくとも一種の樹脂に混在させた層である。多価金属化合物と樹脂との重量割合(金属化合物/樹脂)は、0.01~1000である。多価金属化合物は、平均粒径が15nm~500nmの粒子の形で樹脂層に混在している。 The layer containing a polyvalent metal compound is formed by mixing the metal compound described above with a mixed resin such as alkyd resin, melamine resin, acrylic resin, urethane resin, nitrocellulose, epoxy resin, polyester resin, phenol resin, amino resin, fluororesin, isocyanate. It is a layer mixed with at least one resin selected from the group of. The weight ratio of the polyvalent metal compound to the resin (metal compound/resin) is from 0.01 to 1,000. The polyvalent metal compound is mixed in the resin layer in the form of particles having an average particle size of 15 nm to 500 nm.
本発明においては、このバリアコート層は化学気相蒸着層に、カルボキシル基含有重合体と多価金属化合を混合した樹脂を水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;N,N-ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルの単体あるいは混合液に分散・溶解した塗布液をコーティングし、乾燥することで積層することができ、その厚さは、0.1~10μmである。 In the present invention, the barrier coat layer is a chemical vapor deposition layer, a resin obtained by mixing a carboxyl group-containing polymer and a polyvalent metal compound, water, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol; N, N - Dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylformamide, dimethylacetamide, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, ethyl acetate, butyl acetate. It can be laminated and its thickness is 0.1 to 10 μm.
別の方法としては、化学気相蒸着層に、まず、カルボキシル基含有重合体を含有する層を積層する。この積層は、カルボキシル基含有重合体とその他必要な添加物を、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;N,N-ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどの溶媒に溶解または分散させた塗布液をコーティングし、乾燥することでなされ、その厚さは、0.1~10μmである。 Alternatively, the chemical vapor deposition layer is first laminated with a layer containing a carboxyl group-containing polymer. This lamination is carried out by adding a carboxyl group-containing polymer and other necessary additives to alcohols such as water, methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol; A coating liquid dissolved or dispersed in a solvent is coated and dried, and the thickness thereof is 0.1 to 10 μm.
次に、多価金属化合物と樹脂を、前記溶媒のほか、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの溶媒に溶解または分散させた塗布液を用いて、カルボキシル基含有重合体を含む樹脂層のコーティングし乾燥することで、多価金属化合物を含む層を、厚さ0.1~10μmで積層する。 Next, the polyvalent metal compound and the resin are dissolved or dispersed in a solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, ethyl acetate, and butyl acetate, in addition to the above solvents, using a coating solution containing a carboxyl group. A layer containing a polyvalent metal compound is laminated with a thickness of 0.1 to 10 μm by coating and drying a resin layer containing a polymer.
このようにカルボキシル基含有重合体を含む樹脂層上に多価金属化合物を含む層を積層することにより、多価金属化合物を含む層から移行した多価金属イオンによってカルボキシル基含有重合体イオン架橋されて、樹脂硬化膜となる。多価金属イオンの移行促進のため、2層を形成した後に、30~130度の加温環境下でエージングを行うことがある。 By laminating the layer containing the polyvalent metal compound on the resin layer containing the carboxyl group-containing polymer in this manner, the carboxyl group-containing polymer is ion-crosslinked by the polyvalent metal ions migrated from the layer containing the polyvalent metal compound. It becomes a cured resin film. In order to promote migration of polyvalent metal ions, aging may be performed in a heated environment of 30 to 130° C. after forming the two layers.
(表面処理)
本発明においては、バリアコート層上にさらに表面処理を行い、第2の物理気相蒸着層との接着性を向上させることもできる。このような表面処理としては、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等の前処理などがある。
(surface treatment)
In the present invention, the barrier coat layer may be further surface-treated to improve adhesion with the second physical vapor deposition layer. Such surface treatments include corona discharge treatment, ozone treatment, low-temperature plasma treatment using oxygen gas or nitrogen gas, glow discharge treatment, and pretreatment such as oxidation treatment using chemicals.
このような表面処理の中でも、特に、コロナ処理やプラズマ処理を行うことが好適である。例えばプラズマ処理としては、気体をアーク放電により電離させることにより生じるプラズマガスを利用して表面改質を行なうプラズマ処理がある。プラズマガスとしては、上記のほかに、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスを使用することができる。例えば、インラインでプラズマ処理を行うことにより、基材層の表面の水分、塵などを除去すると共にその表面の平滑化、活性化等の表面処理を可能とすることができる。また、蒸着後にプラズマ処理を行い、接着性を向上させることもできる。本発明では、プラズマ処理としては、プラズマ出力、プラズマガスの種類、プラズマガスの供給量、処理時間、その他の条件を考慮してプラズマ放電処理を行うことが好ましい。また、プラズマを発生する方法としては、直流グロー放電、高周波放電、マイクロ波放電等の装置を使用することができる。また、大気圧プラズマ処理法によりプラズマ処理を行なうこともできる。 Among such surface treatments, corona treatment and plasma treatment are particularly preferred. For example, as plasma treatment, there is plasma treatment in which surface modification is performed using plasma gas generated by ionizing gas by arc discharge. Inorganic gases such as oxygen gas, nitrogen gas, argon gas, and helium gas can be used as the plasma gas in addition to the above. For example, by performing plasma treatment in-line, it is possible to remove moisture, dust, etc. from the surface of the substrate layer and to perform surface treatments such as smoothing and activation of the surface. In addition, plasma treatment can be performed after vapor deposition to improve adhesiveness. In the present invention, plasma discharge treatment is preferably performed in consideration of plasma output, type of plasma gas, supply amount of plasma gas, treatment time, and other conditions. As a method for generating plasma, devices such as DC glow discharge, high frequency discharge, and microwave discharge can be used. Plasma treatment can also be performed by an atmospheric pressure plasma treatment method.
(第2の物理気相蒸着層)
本発明によるバリアフィルムを構成する第2の物理気相蒸着層は、物理気相成長法(PVD法)により形成される蒸着膜である。本発明において、第2の物理気相蒸着層としてアルミニウム蒸着膜を形成することが好ましい。第2の物理気相蒸着層としてアルミニウム蒸着膜を形成することで、ガスバリア性を向上しながら、遮光性を向上させることができる。
(Second physical vapor deposition layer)
The second physical vapor deposition layer constituting the barrier film according to the present invention is a vapor deposition film formed by a physical vapor deposition method (PVD method). In the present invention, it is preferable to form an aluminum deposition film as the second physical vapor deposition layer. By forming an aluminum deposition film as the second physical vapor deposition layer, it is possible to improve the light shielding property while improving the gas barrier property.
物理気相成長法(PVD法)としては、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挙げられる。具体的には、例えば、アルミニウムを原料とし、これを加熱して蒸気化し、これを基材層(樹脂フィルム)の一方の上に蒸着する真空蒸着法等を用いて蒸着膜を形成することができる。なお、蒸着材料の加熱方式としては、例えば、抵抗加熱方式、高周波誘導加熱方式、エレクトロンビーム加熱方式(EB)等にて行うことができる。 Examples of the physical vapor deposition method (PVD method) include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion cluster beam method, and the like. Specifically, for example, a vapor deposition film can be formed by using a vacuum vapor deposition method or the like in which aluminum is used as a raw material, heated to vaporize it, and vapor deposited on one of the substrate layers (resin film). can. In addition, as a method of heating the vapor deposition material, for example, a resistance heating method, a high frequency induction heating method, an electron beam heating method (EB), or the like can be used.
アルミニウム蒸着膜の膜厚は、好ましくは20nm以上500nm以下であり、より好ましくは30nm以上500nm以下であり、より好ましくは40nm以上500nm以下である。アルミニウム蒸着膜の膜厚が上記範囲内であれば、十分なガスバリア性を発現しながら、遮光性をより向上させることができる。 The thickness of the deposited aluminum film is preferably 20 nm or more and 500 nm or less, more preferably 30 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 40 nm or more and 500 nm or less. If the film thickness of the vapor-deposited aluminum film is within the above range, it is possible to further improve the light shielding property while exhibiting sufficient gas barrier property.
<用途>
本発明によるバリアフィルムは、高度なガスバリア性、遮光性、耐水密着性等を要求される様々な分野の製品に適用することができる。例えば、防湿シート、断熱材、包装材料、医療器具等の製品が挙げられる。これらの製品に用いられる場合には、本発明のバリアフィルムからなるバリア層を備えることで、ガスバリア性、遮光性、耐水密着性を向上させることができる。
<Application>
The barrier film according to the present invention can be applied to products in various fields that require advanced gas barrier properties, light shielding properties, waterproof adhesion, and the like. Examples include products such as moisture-proof sheets, heat insulating materials, packaging materials, and medical instruments. When used in these products, the provision of a barrier layer comprising the barrier film of the present invention can improve gas barrier properties, light shielding properties, and waterproof adhesion.
<バリアフィルムの製造>
[実施例1]
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。次に、該PETフィルムに酸素プラズマによる表面処理を下記の条件で実施した。
(プラズマ処理条件)
・投入電力 0.3kW
・ガス組成 O2
・ガス流量 900sccm
・チャンバー圧力 3Pa
・フィルム搬送速度 4m/min
<Manufacture of barrier film>
[Example 1]
A biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 12 μm was prepared as a base layer. Next, the PET film was surface-treated with oxygen plasma under the following conditions.
(Plasma treatment conditions)
・Input power 0.3 kW
・Gas composition O 2
・Gas flow rate 900 sccm
・Chamber pressure 3 Pa
・Film transport speed 4m/min
続いて、該PETフィルムをプラズマ化学気相成長装置の送り出しロールに装着し、次いで、該PETフィルムの酸素プラズマ処理面上に、下記条件において真空蒸着法の加熱手段として反応性抵抗加熱方式により、厚さ20nmの酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)を形成した。
(酸化アルミニウム成膜条件)
・真空度:8.1×10-2Pa
Subsequently, the PET film was mounted on the delivery roll of the plasma chemical vapor deposition apparatus, and then, on the oxygen plasma-treated surface of the PET film, under the following conditions, using a reactive resistance heating method as a heating means for the vacuum deposition method, An aluminum oxide deposition film (first physical vapor deposition layer) having a thickness of 20 nm was formed.
(Aluminum oxide deposition conditions)
・ Degree of vacuum: 8.1 × 10 -2 Pa
また、表1に示す組成に従って、調製した組成Aの混合液に、予め調製した組成Bの加水分解液を加えて攪拌し、無色透明のバリアコート組成物を得た。
次に、酸化アルミニウム蒸着膜上に、上記で調製したバリアコート組成物をダイレクトグラビア法によりコーティングした。その後、140℃で60秒間、加熱処理して、厚さ0.3μm(乾操状態)のバリアコート層を形成した。 Next, the barrier coating composition prepared above was coated on the evaporated aluminum oxide film by a direct gravure method. After that, heat treatment was performed at 140° C. for 60 seconds to form a barrier coat layer having a thickness of 0.3 μm (in a dry state).
続いて、バリアコート層上に、グロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料としてアルミニウムを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10-4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10-2mbarの条件で、厚さ40nmのアルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成して、バリアフィルム(層構成:PET(酸素プラズマ処理面)/酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)/バリアコート層/アルミニウム蒸着膜(第2の物理気相蒸着層))を得た。 Subsequently, plasma treatment was performed on the barrier coat layer using a glow discharge plasma generator, applying 1.0 slm of argon and 20 A of current. After that, aluminum was used as a raw material on the plasma-treated surface, and the degree of vacuum in the vacuum chamber was set to 2×10 −4 mbar by a vacuum deposition method using electron beam heating, and the degree of vacuum in the deposition chamber was set to 2.0. Under conditions of × 10 -2 mbar, a 40 nm-thick aluminum vapor deposition film (physical vapor deposition layer) was formed to form a barrier film (layer structure: PET (oxygen plasma-treated surface)/aluminum oxide vapor deposition film (first physical vapor deposition layer)/barrier coat layer/aluminum deposition film (second physical vapor deposition layer)).
[実施例2]
酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)の厚さを40nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET(酸素プラズマ処理面)/酸化アルミニウム蒸着膜(第1の物理気相蒸着層)/バリアコート層/アルミニウム蒸着膜(第2の物理気相蒸着層))を得た。
[Example 2]
Barrier film (layer structure: PET (oxygen plasma-treated surface)/aluminum oxide vapor deposition) in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the aluminum oxide vapor deposition film (first physical vapor deposition layer) was changed to 40 nm A film (first physical vapor deposition layer)/barrier coat layer/aluminum vapor deposition film (second physical vapor deposition layer)) was obtained.
[比較例1]
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。続いて、該PETフィルム上にグロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料としてアルミニウムを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10-4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10-2mbarの条件で、厚さ40nmのアルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成して、バリアフィルム(層構成:PET/アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
[Comparative Example 1]
A biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 12 μm was prepared as a base layer. Subsequently, the PET film was subjected to plasma treatment using a glow discharge plasma generator, applying 1.0 slm of argon and a current of 20 A. After that, aluminum was used as a raw material on the plasma-treated surface, and the degree of vacuum in the vacuum chamber was set to 2×10 −4 mbar by a vacuum deposition method using electron beam heating, and the degree of vacuum in the deposition chamber was set to 2.0. A barrier film (layer structure: PET/aluminum vapor deposition film (physical vapor deposition layer)) was obtained by forming an aluminum deposition film (physical vapor deposition layer) having a thickness of 40 nm under conditions of × 10 -2 mbar. .
[比較例2]
基材層として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。続いて、該PETフィルム上にグロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料としてアルミニウムとを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10-4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10-2mbarの条件で昇華させ、酸素ガス10slmと混合して、厚さ20nmの酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成した。
[Comparative Example 2]
A biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 12 μm was prepared as a base layer. Subsequently, the PET film was subjected to plasma treatment using a glow discharge plasma generator, applying 1.0 slm of argon and a current of 20 A. After that, aluminum was used as a raw material on the plasma-treated surface, and a vacuum deposition method using an electron beam heating method was performed to set the degree of vacuum in the vacuum chamber to 2.times.10.sup. -4 mbar, and the degree of vacuum in the deposition chamber to 2.0 mbar. It was sublimed under the condition of 0×10 −2 mbar and mixed with 10 slm of oxygen gas to form a 20 nm-thick aluminum oxide deposition film (physical vapor deposition layer).
次に、酸化アルミニウム蒸着膜上に、実施例1と同様にしてバリアコート層を形成した。 Next, a barrier coat layer was formed in the same manner as in Example 1 on the deposited aluminum oxide film.
続いて、バリアコート層上に、グロー放電プラズマ発生装置を使用し、アルゴン1.0slm、電流20Aを加えて、プラズマ処理を施した。その後、該プラズマ処理面に、原料として酸化アルミニウムを用いて、エレクトロンビーム加熱方式の真空蒸着法によって、真空チャンバー内の真空度を2×10-4mbarとし、蒸着チャンバー内の真空度を2.0×10-2mbarの条件で昇華させ、酸素ガス10slmと混合して、厚さ20nmの酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)を形成して、バリアフィルム(層構成:PET/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。 Subsequently, plasma treatment was performed on the barrier coat layer using a glow discharge plasma generator, applying 1.0 slm of argon and 20 A of current. After that, aluminum oxide was used as a raw material on the plasma-treated surface, and a vacuum deposition method using an electron beam heating method was performed to set the degree of vacuum in the vacuum chamber to 2.times.10.sup. -4 mbar, and the degree of vacuum in the deposition chamber to 2.0 mbar. It is sublimed under the conditions of 0×10 −2 mbar and mixed with 10 slm of oxygen gas to form a 20 nm-thick aluminum oxide deposition film (physical vapor deposition layer) to form a barrier film (layer structure: PET/aluminum oxide A deposition film (physical vapor deposition layer)/barrier coat layer/aluminum oxide deposition film (physical vapor deposition layer)) was obtained.
[比較例3]
物理気相蒸着層として、アルミニウム蒸着膜の代わりに酸化アルミニウム蒸着膜を形成した以外は、実施例1と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET/酸化珪素蒸着膜(化学気相蒸着層)/バリアコート層/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
[Comparative Example 3]
A barrier film (layer structure: PET/silicon oxide vapor deposition film (chemical vapor deposition layer) was prepared in the same manner as in Example 1, except that an aluminum oxide vapor deposition film was formed instead of the aluminum vapor deposition film as the physical vapor deposition layer. /barrier coat layer/aluminum oxide deposition film (physical vapor deposition layer)).
[比較例4]
物理気相蒸着層として、酸化アルミニウム蒸着膜の代わりにアルミニウム蒸着膜を形成した以外は、比較例2と同様にして、バリアフィルム(層構成:PET/酸化アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層)/バリアコート層/アルミニウム蒸着膜(物理気相蒸着層))を得た。
[Comparative Example 4]
A barrier film (layer structure: PET/aluminum oxide vapor deposition film (physical vapor deposition layer) was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that an aluminum vapor deposition film was formed instead of the aluminum oxide vapor deposition film as the physical vapor deposition layer. /barrier coat layer/aluminum deposition film (physical vapor deposition layer)).
<バリアフィルムの性能評価>
上記の実施例および比較例で製造したバリアフィルムに下記の測定を行った。
<Performance evaluation of barrier film>
The barrier films produced in the above examples and comparative examples were subjected to the following measurements.
(酸素透過度の測定)
バリアフィルムについて、温度23℃および湿度90%RHの環境下で、酸素透過度測定装置(MOCON社製:OX-TRAN)を用いて、JIS K7126に準拠して、酸素透過度(cc/m2・atm・day)を測定した。測定結果を表2に示した。
(Measurement of oxygen permeability)
For the barrier film, the oxygen permeability (cc/m 2 *atm*day) was measured. Table 2 shows the measurement results.
(水蒸気透過度の測定)
バリアフィルムについて、温度40℃および湿度100%RHの環境下で、水蒸気透過度測定機(MOCON社製:PERMATRAN)を用いて、JIS K7129に準拠して、温水蒸気透過度(g/m2・day)を測定した。測定結果を表2に示した。
(Measurement of water vapor permeability)
For the barrier film, the hot water vapor permeability (g/m 2・day) was measured. Table 2 shows the measurement results.
(全光線透過率の測定)
バリアフィルムについて、濁度計(日本電色工業(株)製)を用い、JIS K7361-1に準拠して、全光線透過率(%)を測定した。測定結果を表2に示した。
(Measurement of total light transmittance)
The total light transmittance (%) of the barrier film was measured using a turbidity meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS K7361-1. Table 2 shows the measurement results.
<ラミネートフィルムの作製>
まず、ポリエステルを主成分とする主剤、脂肪族系ポリイソシアネートを含む硬化剤、および酢酸エチルを、重量配合比が主剤:硬化剤:酢酸エチル=10:1:14となるように混合し、2液硬化型のポリエステルウレタン系接着剤を調製した。
<Production of laminate film>
First, a main agent containing polyester as a main component, a curing agent containing an aliphatic polyisocyanate, and ethyl acetate were mixed so that the weight compounding ratio of the main agent: curing agent: ethyl acetate was 10:1:14. A liquid curable polyester urethane adhesive was prepared.
続いて、該ポリエステルウレタン系接着剤を用いて、上記のバリアフィルムの物理気相蒸着層面と被着体(無延伸ポリプロピレンフィルム70MC)とを貼り合わせて、ラミネートフィルムを得た。 Subsequently, using the polyester urethane-based adhesive, the physical vapor deposition layer surface of the barrier film and the adherend (unstretched polypropylene film 70MC) were laminated together to obtain a laminate film.
また、上記で得られたラミネートフィルムを温度60℃および湿度90%RHの環境下で120時間保存した。 Also, the laminate film obtained above was stored for 120 hours under an environment of 60° C. temperature and 90% RH.
(耐水密着性の評価)
上記で得られたラミネートフィルムおよび高湿度環境下で保存後のラミネートフィルムについて、それぞれ、バリアフィルム/被着体界面で予め一部剥離したサンプル片を作成し、水道水に1分間浸した。その後、引張り試験機(テンシロン万能試験機RTC1310A、オリエンテック社製)を用いて、測定速度50mm/minでT字剥離を行い、耐水接着強度(N/15mm)を測定した。測定結果を表2に示した。
(Evaluation of waterproof adhesion)
For each of the laminated film obtained above and the laminated film after storage in a high-humidity environment, a sample piece was prepared by partially exfoliating at the barrier film/adherend interface, and immersed in tap water for 1 minute. Then, using a tensile tester (Tensilon universal tester RTC1310A, manufactured by Orientec), T-shaped peeling was performed at a measurement speed of 50 mm/min to measure the water resistant adhesive strength (N/15 mm). Table 2 shows the measurement results.
(ラミネートフィルムの評価)
上記で得られたラミネートフィルムおよび高湿度環境下で保存後のラミネートフィルムについて、バリアフィルムの性能評価と同様にして、酸素透過度、水蒸気透過度、および全光線透過率を測定した。測定結果を表2に示した。
(Evaluation of laminate film)
Regarding the laminate film obtained above and the laminate film after storage in a high-humidity environment, the oxygen permeability, water vapor permeability, and total light transmittance were measured in the same manner as the performance evaluation of the barrier film. Table 2 shows the measurement results.
10 バリアフィルム
11 基材層
12 第1の物理気相蒸着層
13 バリアコート層
14 第2の物理気相蒸着層
REFERENCE SIGNS
Claims (15)
前記基材層に酸素プラズマ処理面が形成され、
前記酸素プラズマ処理面上に前記第1の物理気相蒸着層が形成され、
前記バリアコート層にプラズマ処理面が形成され、
前記プラズマ処理面上に前記第2の物理気相蒸着層が形成され、
前記第1の物理気相蒸着層が、酸化アルミニウム蒸着膜である、バリアフィルム。 A barrier film comprising a substrate layer, a first physical vapor deposition layer, a barrier coat layer, and a second physical vapor deposition layer in this order,
An oxygen plasma-treated surface is formed on the base material layer,
forming the first physical vapor deposition layer on the oxygen plasma-treated surface;
A plasma-treated surface is formed on the barrier coat layer,
forming the second physical vapor deposition layer on the plasma-treated surface;
The barrier film, wherein the first physical vapor deposition layer is an aluminum oxide deposition film.
前記基材層に酸素プラズマ処理を施すことにより前記酸素プラズマ処理面を形成する工程と、 forming the oxygen plasma-treated surface by subjecting the base material layer to an oxygen plasma treatment;
前記酸素プラズマ処理面に前記第1の物理気相蒸着層を形成する工程と、 forming the first physical vapor deposition layer on the oxygen plasma-treated surface;
前記第1の物理気相蒸着層上に前記バリアコート層を形成する工程と、 forming the barrier coat layer on the first physical vapor deposition layer;
前記バリアコート層にプラズマ処理を施すことにより前記プラズマ処理面を形成する工程と、 forming the plasma-treated surface by subjecting the barrier coat layer to plasma treatment;
前記プラズマ処理面上に前記第2の物理気相蒸着層を形成する工程と、 forming the second physical vapor deposition layer on the plasma-treated surface;
を含む、バリアフィルムの製造方法。A method of making a barrier film, comprising:
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