WO2015163422A1 - ガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法 - Google Patents

ガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法 Download PDF

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WO2015163422A1
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film
barrier layer
layer
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廣瀬 達也
大石 清
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コニカミノルタ株式会社
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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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    • B32B2307/724Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242Non-permeable

Definitions

  • the present invention relates to a gas barrier film and a method for producing the gas barrier film. More specifically, when winding a long gas barrier film, it suppresses charging of the surface of the base material, which is likely to occur due to friction between the front surface and the back surface, and suppresses foreign matter from adhering to the surface of the gas barrier film.
  • the present invention relates to a gas barrier film and a method for producing the gas barrier film.
  • a gas barrier film formed with a metal or metal oxide film is widely used for packaging of articles that require blocking of water vapor, oxygen, etc., especially for packaging for preventing deterioration of food, industrial goods, pharmaceuticals, etc. It is used in organic electronic devices such as liquid crystal display elements, photoelectric conversion elements (solar cells), organic electroluminescence (hereinafter also referred to as “organic EL”) elements, and the like.
  • a method using an inorganic film forming method by a vapor phase method is known.
  • a metal tetraethoxysilane (TEOS)
  • TEOS tetraethoxysilane
  • a plasma CVD method Chemical Vapor Deposition
  • TEOS tetraethoxysilane
  • plasma CVD method Chemical Vapor Deposition
  • metal is evaporated using a semiconductor laser, etc., and deposited on the substrate in the presence of oxygen
  • a method of forming an inorganic film (gas barrier layer) by a vacuum deposition method or a sputtering method is a method using an inorganic film forming method by a vapor phase method.
  • a film substrate is disposed on a pair of film forming rollers, and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers.
  • a CVD film forming apparatus using a so-called roll-to-roll method for forming an inorganic film (gas barrier layer) is used.
  • the film forming apparatus is relatively high in film forming efficiency and accuracy
  • the present inventors produce a gas barrier film by using a thin film base material and a CVD film forming apparatus.
  • the film is charged due to contact, friction, or peeling between the front and back surfaces of the film wound in a roll shape, and the film is formed, for example, on the film. It has been found that there is a problem that foreign matter floating in the chamber adheres and the film is pushed by the attached foreign matter, leading to deterioration of the film.
  • Patent Documents 2 to 4 there are methods disclosed in, for example, the following Patent Documents 2 to 4 as solutions for the problems caused by the production of the gas barrier film as described above.
  • Patent Document 2 discloses a laminate for protecting an optical material that protects the surface of a surface substrate of a display body, a protective film that is peeled and removed in use in a composite form of an adhesive layer and an adhesive substrate, and gas barrier properties.
  • a transparent and gas barrier property laminate for protecting an optical material in which a surface base material which itself has a surface and which constitutes the surface of a display element is laminated and integrated.
  • the protective film prevents deterioration during processing such as punching or handling after film formation, and does not consider deterioration during the film formation process.
  • Patent Document 3 discloses a display in which a plastic film sheet is fixed to a support having a water vapor permeability of a certain value or less by a peelable method so that the plastic film sheet has a gas barrier property required during the manufacturing process of the display device.
  • An apparatus manufacturing method is disclosed.
  • the plastic film sheet is equivalent to a protective film, but this is also for deterioration during handling after film formation, that is, for suppressing gas barrier property deterioration due to swelling of the substrate under high humidity. It does not consider deterioration during film formation.
  • Patent Document 4 a step of continuously supplying a long support, a step of forming an inorganic film on the surface side of the support under reduced pressure, a surface of the inorganic film, and a back surface of the support Between the inorganic film and the support, and a laminate film having a center line average roughness (Ra) equal to or less than the thickness of the inorganic film is interposed between the inorganic film and the support.
  • a method for producing a functional film including a step of winding a support on a roll is disclosed.
  • the laminate film is equivalent to a protective film, but this is also for deterioration during handling after film formation, that is, for suppressing deterioration of gas barrier properties due to swelling of the substrate under high humidity. It does not consider deterioration during film formation.
  • Patent Document 2 Since the measures described in (4) to (4) cannot be a sufficient solution, a new solution is desired.
  • JP 2011-73430 A Japanese Patent No. 5239241 JP 2003-280550 A Japanese Patent No. 5318020
  • the present invention has been made in view of the above problems and situations, and the solution is to contact between the front and back surfaces of the film during film formation and when the formed long film is wound into a roll.
  • the object is to provide a gas barrier film capable of suppressing adhesion of foreign matter to the film due to charging or the like, and a method for producing the same.
  • the present inventor provides a protective film (laminate film) on the back surface of the base material on which the gas barrier layer is formed in the process of studying the cause of the above-mentioned problems, and when the film is wound into a roll shape.
  • a protective film laminate film
  • the surface roughness of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film and the total thickness of the gas barrier film By adjusting the surface roughness of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film and the total thickness of the gas barrier film, the adhesion of foreign matter to the surface of the gas barrier layer or the surface of the protective film is suppressed, and the gas barrier film It has been found that deterioration can be suppressed, and has led to the present invention. That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.
  • a gas barrier film having a gas barrier layer on one side of the substrate and having a protective film on the opposite side of the substrate,
  • the protective film has an adhesive layer, and is disposed on the substrate via the adhesive layer,
  • the arithmetic average roughnesses of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film, which are in contact with each other, are Ra 1 and Ra 2 , respectively.
  • the value of Ra 2 is at least three times the value of Ra 1 and The gas barrier film, wherein the total thickness of the long gas barrier film is 60 ⁇ m or more.
  • the present invention it is possible to provide a gas barrier film capable of suppressing adhesion of foreign substances between films and a method for producing the same when winding the formed film into a roll.
  • the expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
  • the cause of the adhesion of foreign matter that occurs when a film-forming apparatus such as a plasma CVD method is used is that the resin film itself or the gas barrier layer (film) provided on the film is insulative.
  • the film When winding or unwinding the film in a roll shape, the film is charged due to contact, friction or peeling between the front and back surfaces of the film wound in a roll shape, and floats on the film, for example, in the deposition chamber It is presumed that the foreign matter to be adhered adheres and the film is pushed by the adhered foreign matter, leading to deterioration of the film.
  • a protective film (laminate film) is provided on the back surface of the base material on which the gas barrier layer is formed, and the surface roughness of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film that are in contact with each other when the material is wound up in a roll shape, By adjusting the thickness, charging of the surface of the gas barrier layer or the surface of the protective film can be suppressed. As a result, adhesion of foreign matter to the film can be suppressed, and further deterioration of the gas barrier film can be suppressed. Inferred to be possible.
  • the gas barrier film of the present invention is a gas barrier film having a gas barrier layer on one surface of a substrate and a protective film on the opposite surface of the substrate, wherein the protective film has an adhesive layer.
  • the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film which are disposed on the base material via the adhesive layer and contact each other when the long gas barrier film is wound into a roll.
  • the arithmetic average roughness is Ra 1 and Ra 2 , respectively, the value of Ra 2 is 3 times or more of the value of Ra 1 and the total thickness of the long gas barrier film is 60 ⁇ m. It is the above.
  • This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 8.
  • the gas barrier layer preferably contains an organosilicon compound. This makes it possible to effectively prevent moisture from entering.
  • the surface resistance on the surface of the protective film that does not have an adhesive layer is in the range of 1 ⁇ 10 8 to 1 ⁇ 10 12 ⁇ / ⁇ , which suppresses the charge amount. This is preferable because it can effectively prevent foreign matter from being mixed.
  • the gas barrier layer further contains an inorganic silicon compound in addition to the organosilicon compound from the viewpoint of remarkably expressing the effects of the present invention.
  • the thickness of the base material is in a range of 12 to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate is preferable from the point that the performance of the gas barrier film can be maintained with little influence even when a minute foreign matter is mixed.
  • the method for producing a gas barrier film of the present invention comprises a step of forming a gas barrier layer on one surface of a long substrate, a protective film on an opposite surface of the substrate, and an adhesive layer. And the step of disposing the gas barrier layer on the base material through a roll, and when the elongated gas barrier film is wound into a roll, the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film that are in contact with each other are arithmetically operated. when the average roughness was respectively, and Ra 1 and Ra 2, so that the value of the Ra 2 is greater than or equal to 3 times the value of the Ra 1, aspects of adjusting at least one of the gas barrier layer and the protective film It is preferable from the viewpoint of manifesting the effect of the present invention.
  • the step of forming the gas barrier layer includes the step of forming the gas barrier layer by a plasma reaction of a film forming gas that is a material for forming the gas barrier layer while conveying a long substrate in a vacuum chamber. It is a step of forming the gas barrier layer on the surface of the material, and preferably satisfies the predetermined requirement.
  • the gas barrier layer with high gas barrier property by plasma CVD method can be provided.
  • the organic gas barrier layer and the inorganic system are preferably combined in order to prevent moisture from entering more effectively.
  • is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • the gas barrier film of the present invention may have various configurations depending on the purpose of use, but has a gas barrier layer on at least one surface of the film-like substrate, and on at least one surface of the substrate. It is the structure which has a protective film, It is characterized by the above-mentioned.
  • it is a gas barrier film having a gas barrier layer on one side of the substrate and having a protective film on the opposite side of the substrate, the protective film having an adhesive layer, Arithmetic average of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film, which are disposed on the base material via the adhesive layer and contact each other when the long gas barrier film is rolled up
  • the roughness is Ra 1 and Ra 2 , respectively
  • the value of Ra 2 is 3 times or more of the value of Ra 1 and the total thickness of the long gas barrier film is 60 ⁇ m or more. It is characterized by being.
  • the gas barrier film 10 includes a base material 1 and a gas barrier layer 2 provided on one surface of the base material 1. And a protective film 3 provided on the surface of the substrate 1 opposite to the surface having the gas barrier layer.
  • a protective film substrate (hereinafter referred to as a protective film substrate 31) is provided in contact with the substrate 1 through an adhesive layer 32.
  • the gas barrier film of this invention can employ
  • the method for producing a gas barrier film of the present invention comprises a step of forming a gas barrier layer on one surface of a long substrate, a protective film on the opposite surface of the substrate, an adhesive layer And an arithmetic mean roughness of the surface of the gas barrier layer and the surface of the protective film that come into contact with each other when the long gas barrier film is wound into a roll.
  • Ra Ra 1 and Ra 2 , respectively, it is characterized in that it is adjusted in at least one of the gas barrier layer and the protective film so that the value of Ra 2 is 3 times or more of the value of Ra 1 To do.
  • gas barrier film of the present invention and the elements of the manufacturing method thereof will be described in detail.
  • the gas barrier film of the present invention has a functional layer such as a gas barrier layer on the surface of a film-like substrate.
  • a resin base material is preferable.
  • the material is not particularly limited as long as it can hold a functional layer such as a gas barrier layer, and may be appropriately selected according to the purpose of use. it can.
  • a resin base material is used as a suitable example of a base material is demonstrated.
  • the resin of the resin base material is polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, poly Ether imide 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, Examples thereof include thermoplastic resins such as alicyclic modified polycarbonate resins, fluorene ring modified polyester resins, and acryloyl compounds.
  • the thickness of the resin substrate according to the present invention is not particularly limited because it is appropriately selected depending on the application, but is typically 1 to 800 ⁇ m, preferably 10 to 200 ⁇ m. In particular, since the effect of the present invention becomes remarkable, it is more preferably in the range of 12 to 50 ⁇ m.
  • the resin base material preferably has a high surface smoothness.
  • the surface smoothness those having an arithmetic average roughness (Ra) of 2 nm or less are preferable. Although there is no particular lower limit, it is practically 0.01 nm or more. If necessary, both surfaces of the resin substrate, at least the side on which the gas barrier layer is provided, may be polished to improve smoothness.
  • the unstretched film may be sufficient as the resin base material using the resin etc. which were mentioned above, and a stretched film may be sufficient as it.
  • the gas barrier film of the present invention is characterized in that a protective film having releasability (hereinafter also referred to as a laminate film) is provided on the surface opposite to the surface of the base material having the gas barrier layer.
  • a protective film having releasability hereinafter also referred to as a laminate film
  • the said protective film has an adhesive layer containing a protective film base material and an adhesive, and it bonds to the said resin base material through the said adhesive layer.
  • the resin material used for the protective film substrate of the protective film according to the present invention is not particularly limited, but is a polyolefin film such as polyethylene film or polypropylene film, a polyester film such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, hexamethylene azide.
  • Plastic films such as polyamide films such as pamide, halogen-containing films such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyfluoroethylene, vinyl acetate such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, and ethylene vinyl acetate copolymer, and derivative films thereof
  • a general protective film such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene resin (ABS resin), etc.
  • Fee can be optionally utilized depending on the purpose, preferred since it does not generate the fine dust unlike paper.
  • a polyethylene terephthalate film is preferably used from the viewpoint of heat resistance and availability.
  • the protective film in the present invention further covers the surface of the gas barrier film, protects the gas barrier film from physical destruction due to friction, pressure, tearing, and the like, and is actually a gas barrier layer until it is bonded. It is preferable to be provided in order to prevent foreign matters from adhering to the surface.
  • the protective film in this case preferably has a smooth antistatic layer on the side in contact with the gas barrier layer. Further, it is preferably removed before use / processing of the gas barrier film.
  • the antistatic layer includes at least an antistatic agent, and as the antistatic agent, for example, at least one selected from the group consisting of conductive nanocarbon materials, metal nanoparticles, conductive polymers, conductive oligomers, and conductive monomers. It is preferable to contain.
  • the conductive nanocarbon materials include fullerene, carbon nanotube, and carbon black
  • the metal nanoparticles include silver, gold, indium tin oxide, antimony-doped tin oxide, zinc antimonate, and antimony oxide.
  • Examples of the conductive polymer / conductive oligomer include polymers having at least a structure selected from phosphoric acid, sulfonic acid, carboxylic acid, and their metal salts / organic salts, ammonium salts, and phosphonium salts in the repeating unit structure, and conjugates.
  • the antistatic layer of the present invention is preferably used as an antistatic layer obtained by mixing or dispersing the above antistatic agent in a binder.
  • a binder for the antistatic layer for example, a fluororesin, a silicone resin, and the like are preferable in terms of both antistatic ability and easy peelability.
  • an antistatic film may be used as the protective film substrate, and for example, a structure containing an antistatic agent in a thermoplastic resin is also preferable.
  • thermoplastic resins low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, copolymers of ethylene and vinyl acetate, acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid, methacrylic acid ester, etc.
  • polyolefin-based thermoplastic resins such as ionomers.
  • the addition method of the antistatic agent into the thermoplastic resin and the film forming method may be a conventionally known method.
  • a predetermined amount of the antistatic agent is sufficiently mixed with the pellet-shaped resin.
  • a method of melt-kneading in an extruder and forming a film through an inflation die, a method of forming a film in the same manner using a master batch containing an antistatic agent at a high concentration, and the like are exemplified, and are not particularly limited.
  • the surface resistance of the surface in contact with the gas barrier layer of the protective film is preferably in the range of 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 12 ⁇ / cm 2 , which is more effective for suppressing peeling charge. More preferably within the range of 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 11 ⁇ / cm 2 .
  • the thickness of the antistatic layer is preferably 0.5 ⁇ m or more, and more preferably 2 ⁇ m or more. That is, it is considered that by providing the antistatic layer, it is possible to suppress uneven coloring, and further, by being 2 ⁇ m or more, the antistatic performance is improved.
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface of the protective film that is in contact with the gas barrier layer is preferably 25 nm or less, and more preferably 10 nm or less. In this range, when the protective film and other layers are pressure-bonded, the shape of the protective film can be more effectively suppressed from being transferred to the gas barrier layer and damaging the gas barrier layer.
  • the adhesive force between the protective film and the gas barrier layer is preferably in the range of 0.002 to 0.2 N / cm, more preferably 0.01 to 0.1 N / cm. In this range, it is possible to achieve both the ability to remove the protective film promptly (easy peelability) and the function as a protective film that does not easily peel except when necessary.
  • the glass transition temperature (Tg) of the resin material used for the protective film is 60 ° C. or higher.
  • the thickness of the protective film is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 300 ⁇ m. More preferably, it is in the range of 23 to 150 ⁇ m.
  • the total thickness of the base material and the protective film is preferably in the range of 33 to 300 ⁇ m. If it is 300 ⁇ m or less, the rigidity after film formation is appropriate, and handling is easy. Moreover, if it is 33 micrometers or more, the deformation
  • the protective film preferably has an antistatic layer (antistatic function), but may also have an antistatic layer on the side opposite to the release surface (the surface in contact with the gas barrier layer). Good. Moreover, unless it is contrary to the meaning of this invention, the protective film may have a colored layer, a mat
  • a protective film for example, Pure Tect (Mitsui Chemicals Tosero Co., Ltd.), Toretec (Toray Industries Film Co., Ltd.), Sanitect (San-A Kaken Co., Ltd.), FSA (Futamura Chemical Co., Ltd.), Prosave (manufactured by Kimoto Co., Ltd.), massac (manufactured by Fujimori Kogyo Co., Ltd.) and the like can also be used.
  • Pure Tect Mitsubishi Chemicals Tosero Co., Ltd.
  • Toretec Toray Industries Film Co., Ltd.
  • Sanitect San-A Kaken Co., Ltd.
  • FSA Flutamura Chemical Co., Ltd.
  • Prosave manufactured by Kimoto Co., Ltd.
  • massac manufactured by Fujimori Kogyo Co., Ltd.
  • the pressure-sensitive adhesive forming the pressure-sensitive adhesive layer according to the present invention is not particularly limited, but the pressure-sensitive adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive is preferably in the range of 1 mN / cm to 2 N / cm, and more preferably 1 to 200 mN / cm. It is preferably within the range of cm.
  • the adhesive has an adhesive strength of 1 mN / cm or more, sufficient adhesion between the resin base material and the protective film can be obtained, peeling during continuous conveyance does not occur, and a roller during conveyance, etc. It is possible to prevent an adverse effect on the already formed gas barrier layer due to the contact. Moreover, if the adhesive strength is 1 N / cm or less, the protective film can be peeled off without applying excessive force to the resin substrate, and the gas barrier layer can be destroyed or the adhesive on the resin substrate can be removed. This is preferable in that it does not cause a residue.
  • the adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive according to the present invention can be determined by measuring 20 minutes after the resin material is pressure-bonded to the test plate using Corning 1737 as the test plate according to a measurement method based on JIS Z 0237-2009. .
  • the thickness of the adhesive layer is preferably in the range of 0.1 to 30 ⁇ m. If the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is 0.1 ⁇ m or more, sufficient adhesion between the resin material and the resin base material can be obtained, peeling during continuous conveyance does not occur, and a roller or the like during conveyance It is possible to prevent an adverse effect on the already formed gas barrier layer due to contact. Moreover, if the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is 30 ⁇ m or less, the laminate film can be peeled off without applying excessive force to the gas barrier layer, and the gas barrier layer can be destroyed or the pressure-sensitive adhesive on the resin substrate. There will be no residue.
  • the weight average molecular weight of the pressure-sensitive adhesive constituting the pressure-sensitive adhesive layer is preferably 400,000 to 1,400,000. If the weight average molecular weight is 400,000 or more, the adhesive strength is not excessive, and if it is 1.4 million or less, sufficient adhesive strength can be obtained. Furthermore, if it is the range of the weight average molecular weight prescribed
  • the type of the pressure-sensitive adhesive is not particularly limited, and examples thereof include an acrylic pressure-sensitive adhesive, a rubber-based pressure-sensitive adhesive, a urethane-based pressure-sensitive adhesive, a silicon-based pressure-sensitive adhesive, and an ultraviolet curable pressure-sensitive adhesive. It is preferably at least one selected from acrylic adhesives, silicone adhesives, and rubber adhesives.
  • acrylic pressure-sensitive adhesive for example, a homopolymer of (meth) acrylic acid ester or a copolymer with another copolymerizable monomer is used.
  • monomers or copolymerizable monomers constituting these copolymers include alkyl esters of (meth) acrylic acid (for example, methyl ester, ethyl ester, butyl ester, 2-ethylhexyl ester, octyl ester, Nonyl esters, etc.), hydroxyalkyl esters of (meth) acrylic acid (eg, hydroxyethyl ester, hydroxybutyl ester, hydroxyhexyl ester), (meth) acrylic acid glycidyl ester, (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride (Meth) acrylic acid amide, (meth) acrylic acid N-hydroxymethylamide, (meth) acrylic acid alkylaminoalkyl ester
  • an isocyanate-based, epoxy-based, or alidiline-based curing agent can be used.
  • an aromatic type such as toluylene diisocyanate (TDI) can be preferably used for the purpose of obtaining a stable adhesive force even after long-term storage and obtaining a harder adhesive layer.
  • the pressure-sensitive adhesive may contain, for example, a stabilizer, an ultraviolet absorber, a flame retardant, and an antistatic agent as additives.
  • low surface energy such as organic resin such as wax, silicon, fluorine, etc. is used to such an extent that these components do not migrate to the counterpart substrate. You may add the component which has. For example, in an organic resin such as wax, a higher fatty acid ester or a low molecular weight phthalate ester may be used.
  • Rubber adhesive examples include polyisobutylene rubber, butyl rubber and mixtures thereof, or tackifiers such as rosin esters of abietic acid, terpene / phenol copolymers, terpene / indene copolymers, etc. What blended is used.
  • the base polymer of the rubber adhesive include natural rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, recycled rubber, polyisobutylene rubber, styrene-isoprene-styrene rubber, and styrene-butadiene-styrene rubber. Etc.
  • block rubber adhesives include block copolymers represented by the general formula ABA and block copolymers represented by the general formula AB (where A is a styrene polymer block, B Is a butadiene polymer block, an isoprene polymer block, or an olefin polymer block obtained by hydrogenating them, and hereinafter referred to as a styrene-based thermoplastic elastomer), mainly containing a tackifier resin, a softener and the like. Composition.
  • the styrene polymer block A preferably has an average molecular weight of about 4000 to 120,000, more preferably about 10,000 to 60,000.
  • the glass transition temperature is preferably 15 ° C. or higher.
  • the butadiene polymer block, the isoprene polymer block or the olefin polymer block B obtained by hydrogenation thereof has a mean molecular weight of preferably about 30,000 to 400,000, and more preferably about 60,000 to 200,000.
  • the glass transition temperature is preferably ⁇ 15 ° C. or lower.
  • a / B When the value of A / B is 50/50 or less, the rubber elasticity of the polymer is increased at room temperature, and the tackiness is easily developed. On the other hand, when the ratio is 5/95 or more, the styrene domain becomes dense and sufficient cohesive force is obtained, so that a desired adhesive force can be obtained and problems such as tearing of the adhesive layer during peeling are unlikely to occur.
  • the release property from a release paper or a release film can be improved by adding a polyolefin resin to the pressure-sensitive adhesive.
  • the polyolefin resin include low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene- ⁇ olefin copolymer, propylene- ⁇ olefin copolymer, and ethylene-ethyl acrylate copolymer. , Ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-n-butyl acrylate copolymer, and mixtures thereof.
  • the polyolefin resin preferably has a low molecular weight, and specifically, the low molecular weight extracted by boiling boiling with n-pentane is preferably less than 1.0% by mass. This is because if the low molecular weight component exceeds 1.0% by mass, the low molecular weight component adversely affects the adhesive properties and decreases the adhesive force in accordance with changes in temperature and changes over time.
  • silicone oil is a polymer compound with a polyalkoxysiloxane chain in the main chain, which increases the hydrophobicity of the adhesive layer and further bleeds to the adhesive interface, that is, the surface of the adhesive layer. There is a function that makes it difficult for a phenomenon to occur.
  • a cross-linking agent is added to the rubber-based pressure-sensitive adhesive to cross-link to form a pressure-sensitive adhesive layer.
  • a crosslinking agent for example, sulfur, a vulcanization aid, and a vulcanization accelerator (typically, dibutylthiocarbamate zinc, etc.) are used for crosslinking a natural rubber-based pressure-sensitive adhesive.
  • Polyisocyanates are used as a cross-linking agent capable of cross-linking an adhesive made from natural rubber and carboxylic acid copolymerized polyisoprene at room temperature.
  • Polyalkylphenol resins are used as crosslinking agents that have heat resistance and non-fouling characteristics in crosslinking agents such as butyl rubber and natural rubber.
  • the crosslinking of pressure sensitive adhesives made from butadiene rubber, styrene butadiene rubber and natural rubber, and non-fouling pressure sensitive adhesives can be obtained.
  • the crosslinking aid polyfunctional methacrylic esters are used.
  • the pressure-sensitive adhesive can be formed by crosslinking such as ultraviolet crosslinking or electron beam crosslinking.
  • the silicon-based pressure-sensitive adhesive includes an addition reaction curable type silicon pressure-sensitive adhesive and a condensation polymerization curable type silicon pressure-sensitive adhesive.
  • an addition reaction curable type is preferably used.
  • a crosslinking agent for example, a crosslinking agent, a catalyst, a plasticizer, an antioxidant, a colorant, an antistatic agent, a filler, a tackifier, a surfactant, and the like may be added.
  • a crosslinking agent for example, a crosslinking agent, a catalyst, a plasticizer, an antioxidant, a colorant, an antistatic agent, a filler, a tackifier, a surfactant, and the like may be added.
  • the adhesive layer is applied by a roll coater, blade coater, bar coater, air knife coater, gravure coater, reverse coater, die coater, lip coater, spray coater, comma coater, etc.
  • An adhesive layer is formed through an electron beam exposure process such as heating and ultraviolet rays.
  • the gas barrier layer is a layer having gas barrier properties that is formed on the surface of a long resin substrate by a plasma reaction of a plurality of types of film forming gases.
  • the gas barrier layer of the present invention preferably contains a silicon compound.
  • the thickness of the gas barrier layer is not particularly limited, but is usually in the range of 20 to 1000 nm, preferably 50 to 300 nm, in order to improve the gas barrier performance while making it difficult to cause defects.
  • the thickness of the gas barrier layer employs a layer (film) thickness measurement method by observation with a transmission electron microscope (TEM) described later.
  • the gas barrier layer may have a laminated structure including a plurality of sublayers. In this case, the number of sublayers is preferably 2 to 30. Moreover, each sublayer may have the same composition or a different composition.
  • the gas barrier layer preferably contains silicon, oxygen and carbon as constituent atoms.
  • gas barrier properties can be imparted by the presence of silicon atoms and oxygen atoms, and flexibility can be imparted to the gas barrier layer by the presence of carbon atoms.
  • the water vapor permeability measured by the method described in Examples below is 0.1 g. / (M 2 ⁇ 24h) is preferable, and less than 0.01 g / (m 2 ⁇ 24h) is more preferable.
  • the ratio of the constituent atoms contained in the gas barrier layer is preferably the ratio described in JP2012-82464A.
  • the method of forming a gas barrier layer by plasma CVD method used by this invention is demonstrated. Although it does not specifically limit as a plasma CVD method, The plasma CVD method using the plasma CVD method in the atmospheric pressure or the atmospheric pressure described in the international publication 2006/033233, and the plasma CVD apparatus with a counter roller electrode is mentioned. . Among these, since the productivity is high, it is preferable to form the gas barrier layer by a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode.
  • the plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.
  • the gas barrier layer is preferably a layer formed by a continuous film forming process. Moreover, it is preferable that the gas barrier film of 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.
  • 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 forming rollers and a plasma power source, and the pair of components. It is preferable that the apparatus has a configuration capable of discharging between film rollers. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is used, the apparatus is manufactured by a roll-to-roll method using a plasma CVD method. It is also possible to do.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a production apparatus that can be suitably used for producing the gas barrier layer according to the present invention.
  • the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the production apparatus 13 shown in FIG. 2 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, and a film formation roller 19. And 20 and magnetic field generators 23 and 24 installed inside and 20 and a take-up roller 25.
  • 20 and magnetic field generators 23 and 24 installed inside and 20 and a take-up roller 25.
  • 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 arranged in a vacuum chamber (not shown). ing.
  • the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump.
  • each film-forming roller has a power source for generating plasma so that the pair of film-forming rollers (film-forming roller 19 and film-forming roller 20) can function as a pair of counter electrodes. 22 is connected. Therefore, in such a manufacturing apparatus 13, it is possible to discharge to the space between the film forming roller 19 and the film forming roller 20 by supplying electric power from the plasma generating power source 22, thereby Plasma can be generated in the space between the film roller 19 and the film formation roller 20.
  • the material and design may be changed as appropriate so that they can also be used as electrodes.
  • a base material here includes the case where a base material is processed, or the case where it has an intermediate
  • the gas barrier layer 2 can be formed.
  • the gas barrier layer component can be efficiently formed on the surface of the substrate 1.
  • the magnetic field generators 23 and 24 in this way, it is possible to promote the formation of a magnetic field in which magnetic lines of force swell in the vicinity of the opposing surfaces 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.
  • the magnetic field generators 23 and 24 provided in 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 generator 23 and the other magnetic field generator. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic poles facing 24 have the same polarity.
  • 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 are opposed to each of the magnetic field generators 23 and 24.
  • 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 that a wide base wound around the roller width direction can be obtained.
  • the material 1 is excellent in that the gas barrier layer 2 that is a vapor deposition film can be efficiently formed.
  • the film forming rollers 19 and 20 known rollers can be used as appropriate. As such 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. Further, the diameter of the film forming rollers 19 and 20 is preferably in the range of 300 to 1000 mm ⁇ , particularly in the range of 300 to 700 mm ⁇ , from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like. If the diameter of the film forming roller is 300 mm ⁇ or more, the plasma discharge space will not be reduced, so that the productivity is not deteriorated, and it is possible to avoid applying the total amount of plasma discharge to the substrate 1 in a short time. It is preferable because damage to the material 1 can be reduced. On the other hand, if the diameter of the film forming roller is 1000 mm ⁇ or less, it is preferable because practicality can be maintained in terms of apparatus design including uniformity of plasma discharge space.
  • the base material 1 is arrange
  • the base material 1 By disposing the base material 1 in this way, when the plasma is generated by performing discharge in the facing space between the film forming roller 19 and the film forming roller 20, the base existing between the pair of film forming rollers is present.
  • Each surface of the material 1 can be formed simultaneously. That is, according to such a manufacturing apparatus, the gas barrier layer component is deposited on the surface of the substrate 1 on the film forming roller 19 by the plasma CVD method, and further the gas barrier layer component is formed on the film forming roller 20. Therefore, a gas barrier layer can be efficiently formed on the surface of the substrate 1.
  • the take-up roller 25 is not particularly limited as long as it can take up the gas barrier film 10 in which the gas barrier layer 2 is formed on the substrate 1, and a known roller is appropriately used. Can do. Further, as the gas supply pipe 21 and the vacuum pump, those capable of supplying or discharging the source gas or the like at a predetermined speed can be appropriately used.
  • 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.
  • the plasma generating power source 22 a known power source for a plasma generating apparatus can be used as appropriate.
  • 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 plasma CVD more efficiently, so that the polarity of the pair of film forming rollers can be alternately reversed (AC power source or the like). Is preferably used.
  • the plasma generating power source 22 can perform plasma CVD more efficiently, the applied power can be set to 100 W to 10 kW, and the AC frequency can be set to 50 Hz to 500 kHz. More preferably, it is possible to do this.
  • the magnetic field generators 23 and 24 known magnetic field generators can be used as appropriate.
  • the base material 1 in addition to the resin base material used in the present invention, a material in which the gas barrier layer 2 is formed in advance can be used. As described above, by using the substrate 1 in which the gas barrier layer 2 is formed in advance, the thickness of the gas barrier layer 2 can be increased.
  • the gas barrier layer according to the present invention can be produced by appropriately adjusting the transport speed. That is, using the manufacturing apparatus 13 shown in FIG. 2, discharge is generated between the pair of film forming rollers (film forming rollers 19 and 20) while supplying a film forming gas (raw material gas or the like) into the vacuum chamber.
  • the film-forming gas (raw material gas or the like) is decomposed by plasma, and the gas barrier layer 2 is plasma on the surface of the base material 1 on the film-forming roller 19 and the surface of the base material 1 on the film-forming roller 20. It is formed by the CVD method. At this time, a racetrack-shaped magnetic field is formed in the vicinity of the roller surface facing the facing space (discharge region) along the length direction of the roller axes of the film forming rollers 19 and 20, and the plasma is converged on the magnetic field. In such film formation, the substrate 1 is transported by the delivery roller 14 and the film formation roller 19, respectively, so that the surface of the substrate 1 is formed by a roll-to-roll continuous film formation process. Thus, the gas barrier layer 2 is formed.
  • source gas such as source gas supplied from the gas supply pipe 21 to the facing space
  • source gas, reaction gas, carrier gas, and discharge gas may 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 2 can be appropriately selected and used depending on the material of the gas barrier layer 2 to be formed.
  • an organic silicon compound containing silicon or an organic compound gas containing carbon can be used as such a source gas.
  • organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane.
  • Methylsilane dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxy
  • TMOS tetramethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • Examples include silane and octamethylcyclotetrasiloxane.
  • organosilicon compounds hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferred from the viewpoints of properties such as the handleability of the compound and the gas barrier properties of the resulting gas barrier layer.
  • organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene.
  • an appropriate source gas is selected according to the type of the gas barrier layer 2.
  • a reactive gas may be used as the film forming gas.
  • a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used.
  • a reaction gas for forming an oxide for example, oxygen or ozone can be used.
  • a reactive gas for forming nitride nitrogen and ammonia can be used, for example.
  • 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.
  • a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber.
  • a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge.
  • carrier gas and discharge gas known ones can be used as appropriate, and for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon, hydrogen, and nitrogen can be used.
  • the ratio of the source gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary to completely react the source gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive rather than the ratio of the amount. By not excessively increasing the ratio of the reaction gas, the gas barrier layer 2 to be formed is excellent in that excellent gas barrier properties and bending resistance can be obtained.
  • the pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the raw material gas, but is preferably in the range of 0.5 to 50 Pa.
  • an electrode drum in this embodiment, the film forming roller 19 connected to the plasma generating power source 22 for discharging between the film forming roller 19 and the film forming roller 20.
  • the power applied to the power source can be adjusted as appropriate according to the type of the source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like. It is preferable to be in the range. If such an applied power is 100 W or more, the generation of particles can be sufficiently suppressed. On the other hand, if the applied power is 10 kW or less, the amount of heat generated during film formation can be suppressed. It can suppress that the temperature of the material surface rises. Therefore, the resin base material is excellent in that wrinkles can be prevented during film formation without losing heat.
  • the conveyance speed (line speed) of the substrate 1 can be adjusted as appropriate according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, etc., but is preferably in the range of 0.25 to 100 m / min. More preferably, it is in the range of 5 to 100 m / min.
  • the gas barrier layer is formed by a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having a counter roller electrode shown in FIG. is there.
  • a plasma CVD apparatus roll-to-roll method
  • This is excellent in flexibility (flexibility) and mechanical strength, especially durability when transporting in roll-to-roll, when mass-produced using a plasma CVD apparatus (roll-to-roll system) having a counter roll electrode.
  • a manufacturing apparatus is also excellent in that it can inexpensively and easily mass-produce a gas barrier film that is required for durability against temperature changes used in solar cells, electronic parts, and the like.
  • the gas barrier layer according to the present invention is preferably coated with an inorganic silicon compound on the gas barrier layer by a wet coating method.
  • the structure of the silicon compound layer (hereinafter also referred to as a wet coating layer) formed by wet coating, the coating liquid applied on the gas barrier layer by the wet coating method, and the wet coating method will be described in detail below. .
  • the silicon compound is not particularly limited as long as a coating solution containing the silicon compound can be prepared. Specifically, for example, perhydropolysilazane, organopolysilazane, silsesquioxane, tetramethylsilane, trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltriethoxysilane, Tetramethoxysilane, tetramethoxysilane, hexamethyldisiloxane, hexamethyldisilazane, 1,1-dimethyl-1-silacyclobutane, trimethylvinylsilane, methoxydimethylvinylsilane, trimethoxyvinylsilane, ethyltrimethoxysilane, dimethyldivinylsilane, dimethyl Ethoxye
  • polysilazanes such as perhydropolysilazane and organopolysilazane; polysiloxanes such as silsesquioxane are preferred, and polysilazane is more preferred, from the viewpoints of film formation, fewer defects such as cracks, and less residual organic matter.
  • Polysilazane is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and is a ceramic precursor such as SiO 2 , Si 3 N 4 having a bond such as Si—N, Si—H, or N—H, and an intermediate solid solution SiO x N y of both. Body inorganic polymer.
  • polysilazane contained in the gas barrier layer one having a structure described in JP 2012-250181 A is preferably used.
  • Other examples of the polysilazane that can be used in the present invention include, but are not limited to, for example, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the polysilazane with a silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-23827), and a glycidol reaction.
  • Glycidol-added polysilazane Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852
  • alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol
  • metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (JP-A-6-306329), metal obtained by adding metal fine particles Fine particle added polysila Emissions, such as (JP-A-7-196986), and a polysilazane ceramic at low temperatures.
  • the coating film After coating the coating solution, it is preferable to dry the coating film.
  • the organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the organic solvent contained in the coating film may be dried or partially left. Even when a part of the organic solvent is left, a suitable gas barrier layer can be obtained. The remaining solvent can be removed later.
  • the drying temperature of the coating film varies depending on the substrate to be applied, but is preferably in the range of 50 to 200 ° C.
  • the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or lower in consideration of deformation of the base material due to heat.
  • the temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like.
  • the drying time is preferably set to a short time. For example, when the drying temperature is 150 ° C., the drying time is preferably set within 30 minutes.
  • the drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere with a controlled oxygen concentration.
  • the coating film obtained by applying the gas barrier layer forming coating solution may include a step of removing moisture before or during the modification treatment.
  • a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature.
  • the preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), the more preferable dew point temperature is ⁇ 5 ° C. (temperature 25 ° C./humidity 10%) or lower, and the maintaining time is the layer thickness of the gas barrier layer. It is preferable to set appropriately.
  • the dew point temperature is ⁇ 5 ° C. or less and the maintaining time is 1 minute or more.
  • the lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually ⁇ 50 ° C. or higher, and preferably ⁇ 40 ° C. or higher. This is a preferred form from the viewpoint of promoting the dehydration reaction of the gas barrier layer converted to silanol by removing water before or during the reforming treatment.
  • the modification treatment of the gas barrier layer formed by the coating method in the present invention refers to a conversion reaction of a silicon compound to silicon oxide, silicon oxynitride, or the like.
  • the gas barrier film of the present invention as a whole is a gas.
  • the conversion reaction of the silicon compound to silicon oxide or silicon oxynitride can be applied by appropriately selecting a known method.
  • Specific examples of the modification treatment include plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, and heat treatment.
  • modification by heat treatment formation of a silicon oxide film or a silicon oxynitride layer by a substitution reaction of a silicon compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, so that it is difficult to adapt to a flexible substrate such as plastic. . For this reason, it is preferable to perform the heat treatment in combination with other reforming treatments. Therefore, as the modification treatment, from the viewpoint of adapting to a plastic substrate, a plasma treatment capable of a conversion reaction at a lower temperature or a conversion reaction by ultraviolet irradiation treatment is preferable.
  • a known method can be used for the plasma treatment that can be used as the reforming treatment, and an atmospheric pressure plasma treatment or the like can be preferably used.
  • the atmospheric pressure plasma CVD method which performs plasma CVD processing near atmospheric pressure, does not need to be reduced in pressure and is more productive than the plasma CVD method under vacuum.
  • the film speed is high, and further, under a high pressure condition under atmospheric pressure as compared with the conditions of a normal CVD method, the gas mean free process is very short, so that a very homogeneous film can be obtained.
  • nitrogen gas or a gas containing Group 18 atoms of the long-period periodic table specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like is used.
  • nitrogen, helium and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferred because of its low cost.
  • the modification treatment can be efficiently performed by heat-treating the coating film containing the silicon compound in combination with another modification treatment, preferably an excimer irradiation treatment described later.
  • another modification treatment preferably an excimer irradiation treatment described later.
  • the heating conditions are preferably 50 to 300 ° C., more preferably 70 to 200 ° C., preferably 0.005 to 60 minutes, more preferably 0.01 to 10 minutes.
  • Examples of the heat treatment include a method of heating a coating film by heat conduction by bringing a base material into contact with a heating element such as a heat block, a method of heating an atmosphere by an external heater such as a resistance wire, and an infrared region such as an IR heater.
  • a heating element such as a heat block
  • an external heater such as a resistance wire
  • an infrared region such as an IR heater.
  • the temperature of the coating film during the heat treatment is preferably adjusted as appropriate within the range of 50 to 250 ° C, and more preferably within the range of 50 to 120 ° C.
  • the heating time is preferably in the range of 1 second to 10 hours, and more preferably in the range of 10 seconds to 1 hour.
  • UV irradiation treatment As one of the modification treatment methods, treatment by ultraviolet irradiation is preferable. Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and can form silicon oxide films or silicon oxynitride films with high density and insulation at low temperatures. It is. By this ultraviolet irradiation, the base material is heated, and O 2 and H 2 O contributing to ceramicization (silica conversion), an ultraviolet absorber, and polysilazane itself are excited and activated. Ceramics are promoted and the resulting gas barrier layer becomes denser. Irradiation with ultraviolet rays is effective at any time after the coating film is formed.
  • any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
  • the ultraviolet ray referred to in the present invention generally means an electromagnetic wave having a wavelength in the range of 10 to 400 nm, but in the case of ultraviolet irradiation treatment other than the vacuum ultraviolet ray (10 to 200 nm) treatment described later, it is preferably 210. Ultraviolet light in the range of ⁇ 375 nm is used. In the irradiation with ultraviolet rays, it is preferable to set the irradiation intensity and the irradiation time as long as the substrate carrying the irradiated gas barrier layer is not damaged.
  • a 2 kW (80 W / cm ⁇ 25 cm) lamp is used, and the strength of the base material surface is 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to 200 mW / cm.
  • the distance between the substrate and the ultraviolet irradiation lamp is set so as to be within the range of 2 , and irradiation can be performed for 0.1 seconds to 10 minutes.
  • the substrate temperature during ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or more
  • the properties of the substrate are impaired, such as deformation of the substrate or deterioration of its strength.
  • a modification treatment at a higher temperature is possible.
  • the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation there is no general upper limit for the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate.
  • ultraviolet ray generating means examples include metal halide lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. Manufactured by M.D. Com Co., Ltd.), UV light laser, and the like, but are not particularly limited.
  • UV irradiation can be applied to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate used.
  • a laminate having a gas barrier layer on the surface can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with an ultraviolet source as described above.
  • the ultraviolet baking furnace itself is generally known.
  • an ultraviolet baking furnace manufactured by I-Graphics Co., Ltd. can be used.
  • the ceramic is obtained by continuously irradiating ultraviolet rays in the drying zone having the ultraviolet ray generation source as described above while transporting the laminate.
  • the time required for ultraviolet irradiation is generally within the range of 0.1 seconds to 10 minutes, preferably within the range of 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the base material and gas barrier layer used. It is.
  • the most preferable modification treatment method is treatment by vacuum ultraviolet irradiation (excimer irradiation treatment).
  • the treatment by vacuum ultraviolet irradiation uses light energy with a wavelength in the range of 100 to 200 nm, preferably in the range of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and bonds the atoms to only photons called photon processes.
  • a silicon oxide film is formed at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly.
  • the radiation source in the present invention may be any radiation source that generates light having a wavelength within the range of 100 to 180 nm, but is preferably an excimer radiator having a maximum emission at about 172 nm (eg, Xe excimer lamp), about 185 nm.
  • Excimer radiator having a maximum emission at about 172 nm (eg, Xe excimer lamp), about 185 nm.
  • the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating film can be modified in a short time.
  • ⁇ Excimer lamps have high light generation efficiency and can be lit with low power.
  • light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed.
  • it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
  • Oxygen is necessary for the reaction at the time of ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process is likely to decrease. It is preferable to carry out in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen concentration at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays is preferably in the range of 10 to 20,000 volume ppm, more preferably in the range of 50 to 10,000 volume ppm. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1000 to 4000 ppm by volume.
  • the gas satisfying the irradiation atmosphere used at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays is preferably a dry inert gas, and particularly preferably dry nitrogen gas from the viewpoint of cost.
  • the oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
  • the method for forming the wet coating layer is not particularly limited, but a coating liquid for forming a wet coating layer containing an inorganic compound, preferably polysilazane, an additive compound, and, if necessary, a catalyst in an organic solvent by a known wet coating method.
  • a method of applying and removing the solvent by evaporating, and then irradiating active energy rays such as ultraviolet rays, electron beams, X rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, neutron rays, etc. is preferable. .
  • Polysilazane is a perhydropolysilazane from the viewpoints of film forming properties, few defects such as cracks, small amount of residual organic matter, and gas barrier performance is maintained even when bent and under high temperature and high humidity conditions. Is particularly preferred.
  • Method of applying the coating liquid for forming the wet coating layer As a method of applying the coating liquid for forming the wet coating layer, a conventionally known appropriate wet coating method can be employed. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
  • the coating thickness can be appropriately set according to the purpose.
  • the coating thickness per wet coating layer is preferably about 10 nm to 10 ⁇ m after drying, more preferably 15 nm to 1 ⁇ m, and even more preferably 20 to 500 nm. If the layer thickness is 10 nm or more, sufficient gas barrier properties can be obtained, and if it is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained during layer formation, and high light transmittance can be realized.
  • drying method, drying temperature, drying time, and drying atmosphere of the coating film after applying the coating solution are the same as those described in the section of the gas barrier layer, description thereof is omitted here.
  • the method for removing moisture from the coating film obtained by applying the coating liquid for forming the wet coating layer is the same as that described in the section of the gas barrier layer, and the description thereof is omitted here.
  • reformation process of the obtained coating film is the same as the content demonstrated by the term of the said gas barrier layer, description is abbreviate
  • the illuminance of the vacuum ultraviolet light on the surface of the coating film formed from the wet coating layer forming coating solution is preferably 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 , and preferably 30 to 200 mW / cm 2. More preferably, it is more preferably 50 to 160 mW / cm 2 . When it is 1 mW / cm 2 or more, excellent reforming efficiency is obtained, and if it is 10 W / cm 2 or less, there is no concern of causing ablation on the coating film or damaging the substrate, which is preferable.
  • the gas barrier film of the present invention may have an organic layer containing an organic compound.
  • the organic layer it is preferable to provide an easy-adhesion layer by containing a resin material or the like between each layer, or a layer having ultraviolet resistance by containing an ultraviolet absorbing material.
  • an organic layer is provided in advance on at least one surface of the resin base material, and from the viewpoint of improving the adhesion between the gas barrier layer and the resin base material. It is also preferable that the organic layer contains inorganic particles.
  • the gas barrier film of the present invention can be used after the gas contained in the organic layer is vaporized and desorbed by heat treatment.
  • the organic layer as used in this application is synonymous with the functional layer containing an organic compound, and it is preferable that it is each functional layer mentioned below.
  • a bleed-out prevention layer can be provided as an organic layer.
  • the bleed-out prevention layer is provided for the purpose of suppressing a phenomenon in which, when the gas barrier film is heated, unreacted oligomers and the like are transferred from the resin base material to the surface and contaminate the contact surface.
  • the hard coat agent that can be included in the bleed-out prevention layer includes a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, or one polymerizable unsaturated in the molecule. Examples thereof include monounsaturated organic compounds having a group.
  • the polyunsaturated organic compound for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolprop Tetra (meth) acrylate, di
  • Examples of monounsaturated organic compounds include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, and lauryl.
  • the matting agent described in the cured resin layer may be contained.
  • the matting agent inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 ⁇ m are preferable, which improves the slipperiness of the gas barrier film.
  • the bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like as other components of the hard coat agent and the mat agent.
  • thermoplastic resins include cellulose derivatives such as acetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, ethylcellulose, methylcellulose, vinyl acetate and copolymers thereof, vinyl chloride and copolymers thereof, vinylidene chloride and copolymers thereof.
  • Vinyl resins such as polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, acrylic resins and copolymers thereof, acrylic resins such as methacrylic resins and copolymers thereof, polystyrene resins, polyamide resins, linear polyester resins, polycarbonates Examples thereof include resins.
  • the thickness of the bleed-out preventing layer in the present invention is 1 to 10 ⁇ m, preferably 2 to 7 ⁇ m. By making it 1 ⁇ m or more, it becomes easy to make the heat resistance as a film sufficient, and by making it 10 ⁇ m or less, it becomes easy to adjust the balance of optical properties of the smooth film, and the curable resin layer / smooth layer is transparent. When it is provided on one surface of the polymer film, curling of the gas barrier film can be easily suppressed.
  • Curable resin layer The gas barrier film of the present invention uses a curable resin layer (generally also referred to as a hard coat layer) formed by curing a curable resin on a resin substrate as an organic layer. You may have.
  • 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 with an active energy ray such as ultraviolet ray to be cured is heated.
  • the thermosetting resin etc. which are obtained by curing by the above method.
  • Such a curable resin layer is (1) smoothes the resin substrate interface, (2) relaxes the stress of the upper layer to be laminated, and (3) improves the adhesion between the resin substrate and the upper layer. It preferably has at least one function. For this reason, the said curable resin layer may be combined with the smooth layer mentioned later and an anchor coat layer (easy-adhesion layer).
  • the thickness of the curable resin layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the gas barrier film may have a smooth layer as an organic layer on the surface of the resin substrate having the gas barrier layer.
  • a smooth layer is provided in order to planarize the rough surface of the resin base material in which a protrusion etc. exist.
  • Such a smooth layer is basically formed by curing an active energy ray curable material or a thermosetting material.
  • the smooth layer may basically have the same material and configuration as the above curable resin layer as long as it has the above functions.
  • the thickness of the smooth layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the smooth layer may be used as the following anchor coat layer.
  • Anchor coat layer may be formed as an easy-adhesion layer (organic layer) at the resin substrate interface according to the present invention for the purpose of improving adhesion (adhesion) with the gas barrier layer.
  • the anchor coating agent used in this anchor coat layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. 1 or 2 or more types can be used in combination.
  • a commercially available product may be used as the anchor coating agent. Specifically, a siloxane-based UV curable polymer solution (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “X-12-2400” 3% isopropyl alcohol solution) can be used.
  • the anchor coating agent is coated on the resin substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, and the like, and is coated by drying and removing the solvent, diluent, and the like. be able to.
  • the application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).
  • the anchor coat layer can also be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
  • a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
  • an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like.
  • the thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10.0 ⁇ m.
  • UV-absorbing material By incorporating an UV-absorbing agent in the organic layer that may be used in the present invention, deterioration due to UV-light can be prevented.
  • the ultraviolet absorber include benzotriazole and triazine.
  • the benzotriazole series include 2,2-methylenebis [4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) -6 [(2H-benzotriazol-2-yl) phenol]], 2- (2H— Benzotriazol-2-yl) -4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenol, 2- [5-chloro (2H) -benzotriazol-2-yl] -4-methyl-6- ( tert-butyl) phenol and the like.
  • the triazine series include 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5-[(hexyl) oxy] -phenol.
  • first smooth layer On one side of the resin base material, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Corporation was applied with a die coater so that the layer thickness after drying was 4 ⁇ m, and then the drying conditions were 80 ° C., Dried in 3 minutes. Thereafter, curing was performed under a curing condition of 1.0 J / cm 2 using a high-pressure mercury lamp in the air to form a first smooth layer.
  • OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Corporation
  • a silicon release agent is applied onto a 50 ⁇ m thick polyethylene terephthalate film, and 100 parts by mass of an acrylic pressure-sensitive adhesive (a polymer containing butyl acrylate as a main monomer) is crosslinked on the surface on which the silicon release agent is applied.
  • an acrylic pressure-sensitive adhesive a polymer containing butyl acrylate as a main monomer
  • 1 part by weight of 75% by weight hexamethylene diisocyanate / trimethylolpropane adduct solution (trade name Coronate HL, solid content 75% by weight, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) as an agent so that the thickness after drying becomes 10 ⁇ m And dried at 100 ° C. for 3 minutes using a drying apparatus to form an adhesive layer.
  • the antistatic coating composition was obtained by adjusting.
  • the obtained antistatic coating composition was applied using a bar coater (# 7) and dried at 120 ° C. for 30 seconds to form an antistatic layer of a protective film having a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • the said adhesion layer was bonded together to the surface in which the 1st smooth layer of the said resin base material was not formed into a film, and the protective film was bonded together to the resin base material through the adhesion layer.
  • the film-forming substrate refers to a substrate in which a first smooth layer, a protective film, and the like are laminated on a resin substrate.
  • a first gas barrier layer was formed and wound on the first smooth layer of the film forming substrate under the following film forming conditions.
  • Film formation conditions Deposition gas mixing ratio (hexamethyldisiloxane (HMDSO) / oxygen): 1/10 (molar ratio) Degree of vacuum in the vacuum chamber: 2.0Pa Applied power from the power source for plasma generation: 1.5 kW Frequency of power source for plasma generation: 80 kHz Film transport speed: 5 m / min
  • a second gas barrier layer was formed on the first gas barrier layer under the above film forming conditions while forming the first gas barrier layer and unwinding the wound film forming substrate again. In this way, a gas barrier layer composed of the first gas barrier layer and the second gas barrier layer was formed on the film forming substrate. Then, it released to air
  • gas barrier film 5 ⁇ Preparation of gas barrier film 5 >>
  • a gas barrier film 5 was produced in the same manner except that the following second smooth layer was provided on the side of the protective film where the adhesive layer was not provided.
  • JSR Co., Ltd. UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7535 was applied and applied with a die coater so that the layer thickness after drying was 2 ⁇ m. Under the high pressure mercury lamp, curing was performed at a curing condition of 1.0 J / cm 2 to form a second smooth layer.
  • a gas barrier film 6 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 1 except that the thickness of the base material used for the protective film was a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m.
  • gas barrier film 7 a gas barrier was prepared in the same manner except that a second smooth layer was provided on the surface opposite to the surface on which the adhesive layer was formed on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m. Film 7 was produced. The second smooth layer is the same as that produced with the gas barrier film 5.
  • a gas barrier film 8 was produced in the same manner except that the amount of the conductive polymer was adjusted so that the resistance value was 3 ⁇ 10 12 ⁇ / ⁇ . Specifically, a silicone release agent is applied on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 ⁇ m, and an acrylic adhesive (polymer having butyl acrylate as a main monomer) 100 is applied to the surface on which the silicon release agent is applied.
  • Thickness after drying 1 part by mass of hexamethylene diisocyanate / trimethylolpropane adduct solution (trade name Coronate HL, solid content concentration 75% by mass, Nippon Polyurethane Co., Ltd.) having a concentration of 75% by mass as a crosslinking agent was applied to a thickness of 10 ⁇ m and dried at 100 ° C. for 3 minutes with a drying apparatus to form an adhesive layer.
  • Coronate HL solid content concentration 75% by mass, Nippon Polyurethane Co., Ltd.
  • a preventive coating composition was obtained.
  • the obtained antistatic coating composition was applied using a bar coater (# 2) and dried at 120 ° C. for 30 seconds to form a protective film antistatic layer having a layer thickness of 0.5 ⁇ m. Then, the said adhesion layer was bonded together to the surface in which the 1st smooth layer of the said resin base material was not formed into a film, and the protective film was bonded together to the resin base material through the adhesion layer.
  • the coating liquid containing polysilazane contains a catalyst-free perhydropolysilazane 20 mass% dibutyl ether solution (AZ Electronic Materials Co., Ltd. Aquamica (registered trademark) NN120-20) and an amine catalyst 5 mass% of solid content.
  • a perhydropolysilazane 20% by mass dibutyl ether solution (Aquamica (registered trademark) NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was mixed and used to adjust the amine catalyst to 1% by mass, and then dibutyl ether. It was prepared as a 5% by weight dibutyl ether solution of perhydropolysilazane. This solution was applied using a die coater at a line speed of 0.4 m / min, dried for 1 minute at a drying temperature of 50 ° C. and a drying atmosphere dew point of 10 ° C., and then dried at a drying temperature of 80 ° C. and a drying atmosphere dew point of 5 ° C. After drying for 2 minutes, a polysilazane layer having a layer thickness of 150 nm was formed after drying.
  • gas barrier film 10 a gas barrier film 10 was produced in the same manner except that the gas barrier film 7 was used as the gas barrier film to be wet coated.
  • a second gas barrier layer was formed on the first gas barrier layer under the above film forming conditions while forming the first gas barrier layer and unwinding the wound film forming substrate again. In this way, a gas barrier layer composed of the first gas barrier layer and the second gas barrier layer was formed on the film forming substrate. Then, it released to air
  • the antistatic property was evaluated by the surface specific resistance value on the surface of the antistatic layer of the antistatic film.
  • the antistatic film was allowed to stand for 3 hours at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH. After the humidity was adjusted to 10 at an applied voltage of 500 V using a high resistance meter HT-260 measuring instrument manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech.
  • the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) was determined from an uneven cross-sectional curve continuously measured with a detector having a stylus having a minimum tip radius using an AFM (Atomic Force Microscope: manufactured by Digital Instruments). The calculated value was measured three times in a section having a measurement direction of 30 ⁇ m with a stylus having a very small tip radius, and obtained from the average roughness regarding the amplitude of fine irregularities.
  • the damage state of the substrate was visually evaluated in a state where the gas barrier film was rolled up. Furthermore, while unwinding the gas barrier film, the step of pasting the protective film on the gas barrier layer side is performed, and at that time, the damage state of the base material in the gas barrier film in the sheet state is evaluated visually, and the following Evaluation based on the criteria of.
  • A Wrinkles or deviations on the film roll are not visually confirmed. Deformation and crease marks are not confirmed even when unwound ⁇ : Wrinkles and misalignment are not visually confirmed on the film roll, but deformation and crease marks are confirmed in the unrolled state ⁇ : Wrinkle on the film roll , The displacement is confirmed visually
  • the gas barrier film of the present invention is so small that damage to the base material and unevenness in visual color cannot be confirmed, and the gas barrier property is maintained in a good state. I understand that.
  • the gas barrier film of the present invention is suitable for packaging applications for foods, industrial products, pharmaceuticals, etc. that require blocking of water vapor, oxygen, etc., and organic electronic devices such as liquid crystal display elements, photoelectric conversion elements, organic EL elements, etc. Can be used.

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Abstract

本発明の課題は、成膜中及び成膜した長尺のフィルムをロール状に巻き取る際に、フィルムの表面・裏面間の接触帯電等に起因するフィルムへの異物の付着を抑制することが可能なガスバリアーフィルムとその製造方法を提供す ることである。 本発明のガスバリアーフィルム(10)は、基材(1)の一方の面上にガスバリアー層(2)を有し、基材の反対側の面上に保護フィルム(3)を有するガスバリアーフィルムであって、保護フィルムが、粘着層(32)を有し、粘着層を介して基材に配設されていて、長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する、ガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、Raの値がRaの値の3倍以上であり、かつ、長尺状のガスバリアーフィルムの総厚が、60μm以上であることを特徴とする。

Description

ガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法
 本発明は、ガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法に関する。より詳しくは、長尺状のガスバリアーフィルムを巻き取る際に表面と裏面の摩擦により発生しやすい基材の表面の帯電を抑制し、ガスバリアーフィルムの表面に異物が付着することを抑制することが可能なガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法に関する。
 近年、軽い、割れにくいといったことからプラスチックフィルムやシートのようなフレキシブルな樹脂基材上に薄膜層を成膜した機能性フィルムが種々提案されている。
 例えば、金属や金属酸化物を成膜したガスバリアーフィルムは、水蒸気や酸素等の遮断を必要とする物品の包装用途、特に、食品、工業用品、医薬品等の変質防止のための包装用途に広く用いられ、また有機電子デバイス、例えば、液晶表示素子、光電変換素子(太陽電池)、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「有機EL」ともいう。)素子等で使用されている。
 更に、近年では、加工しやすさから基材自体の厚さを薄くしたガスバリアーフィルムの要望や、光学特性に優れるシクロオレフィンポリマー(COP)樹脂やトリアセチルセルロース(TAC)樹脂など耐熱性が低い基材を用いたガスバリアーフィルムの要望が増えてきている。
 ガスバリアーフィルムを製造する方法としては、気相法による無機成膜方法を利用した方法が知られている。当該気相法による無機成膜方法としては、フィルム等の基材上に、プラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法、化学蒸着法)によって金属(テトラエトキシシラン(TEOS)に代表される有機ケイ素化合物等)を酸素プラズマで酸化しながら蒸着して無機膜(ガスバリアー層)を形成する方法、及び半導体レーザー等を用いて金属を蒸発させて、酸素の存在下で基板上に堆積する真空蒸着法やスパッタ法により無機膜(ガスバリアー層)を形成する方法等が挙げられる。
 例えば、特許文献1に開示されているガスバリアー性積層フィルムの製造法においては、フィルム基材を一対の成膜ローラー上に配置し、当該一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させ、無機膜(ガスバリアー層)を形成する、いわゆるロールtoロール(Roll to Roll)法によるCVD成膜装置が用いられている。
 しかしながら、当該成膜装置は、比較的に、成膜効率及び精度がよい装置ではあるが、本発明者らが、薄膜のフィルム基材を用いて、CVD成膜装置により、ガスバリアーフィルムを製造したところ、フィルムをロール状に巻き取る又は巻き出す際に、ロール状に巻かれたフィルムの表面及び裏面の接触、摩擦、又は剥離等に起因してフィルムが帯電し、フィルムに、例えば成膜チャンバー内に浮遊する異物が付着し、更に付着した異物によりフィルムが押され、フィルムの劣化につながるという問題があることが分かった。
 一方、上記のようなガスバリアーフィルムの製造に起因する問題等の解決策としては、例えば下記特許文献2~4に開示されている方法がある。
 特許文献2には、表示体の表面基材の表面を保護する光学材料保護用積層体であって、粘着層と粘着基材の複合形態で使用時に剥離・除去する保護フィルムと、ガスバリアー性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を積層一体化した、透明でかつガスバリアー性をもつ光学材料保護用積層体が開示されている。しかしながら、前記保護フィルムは、成膜後の、打ち抜きなどの加工時又は取扱い時の劣化を防止するものであり、成膜工程中の劣化について考慮したものではない。
 特許文献3には、プラスチックフィルムシートを水蒸気透過度が一定値以下である支持体に剥離可能な方法で固定し、表示装置の製造工程中に必要なガスバリアー性をプラスチックフィルムシートに持たせる表示装置の製造方法が開示されている。当該プラスチックフィルムシートは、保護フィルムに相当するものであるが、これも成膜後の取扱い時の劣化に対するもの、すなわち、高湿度下における基材の膨潤によるガスバリアー性劣化を抑制するものであり、成膜中の劣化について考慮したものではない。
 特許文献4には、長尺の支持体を連続的に供給する工程と、前記支持体の表面側に無機膜を減圧下で成膜する工程と、前記無機膜の表面と前記支持体の裏面の間に、前記無機膜と前記支持体の間に滑り性を付与し、かつ前記無機膜の厚さ以下の中心線平均粗さ(Ra)を有するラミネートフィルムを介在させて、減圧下で前記支持体をロールに巻き取る工程を、含む機能性フィルムの製造方法が開示されている。当該ラミネートフィルムは、保護フィルムに相当するものであるが、これも成膜後の取扱い時の劣化に対するもの、すなわち、高湿度下における基材の膨潤によるガスバリアー性の劣化を抑制するものであり、成膜中の劣化について考慮したものではない。
 したがって、薄膜のフィルム基材を用いて、特許文献1に記載されているような成膜装置により、製造するガスバリアーフィルムに付着する異物によるフィルムの劣化等の問題に対しては、特許文献2~4に記載されている方策は、十分な解決策とはなり得ないため、新たな解決策が要望されている。
特開2011-73430号公報 特許第5239241号公報 特開2003-280550号公報 特許第5318020号公報
 本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、成膜中及び成膜した長尺のフィルムをロール状に巻き取る際に、フィルムの表面・裏面間の接触帯電等に起因するフィルムへの異物の付着を抑制することが可能なガスバリアーフィルムとその製造方法を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、ガスバリアー層を形成する基材の裏面に保護フィルム(ラミネートフィルム)を設け、ロール状に巻き取る際に接触するガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の表面粗さとガスバリアーフィルムの総厚を調整することで、ガスバリアー層の表面又は保護フィルムの表面に異物の付着を抑制し、ガスバリアーフィルムの劣化を抑制することができることを見いだし、本発明に至った。
 すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
 基材の一方の面上にガスバリアー層を有し、前記基材の反対側の面上に保護フィルムを有するガスバリアーフィルムであって、
 前記保護フィルムが、粘着層を有し、当該粘着層を介して前記基材に配設されていて、
 長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する、前記ガスバリアー層の表面と前記保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上であり、かつ、
 前記長尺状のガスバリアーフィルムの総厚が、60μm以上である
 ことを特徴とするガスバリアーフィルム。
 本発明の上記手段により、成膜されたフィルムをロール状に巻き取る際に、フィルム間の異物の付着を抑制することが可能なガスバリアーフィルムとその製造方法を提供することができる。
 本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
 すなわち、プラズマCVD法等による成膜装置を用いた場合に発生する異物の付着の要因は、樹脂フィルム自体又はフィルム上に設けたガスバリアー層(膜)が、絶縁性であるため、長尺のフィルムをロール状に巻き取る又は巻き出す際に、ロール状に巻かれたフィルムの表面及び裏面の接触、摩擦又は剥離等に起因してフィルムが帯電し、フィルムに、例えば成膜チャンバー内に浮遊する異物が付着し、更に付着した異物によりフィルムが押され、フィルムの劣化につながるものと推察される。
 したがって、ガスバリアー層を形成する基材の裏面に保護フィルム(ラミネートフィルム)を設け、ロール状に巻き取る際に接触するガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の表面粗さとガスバリアーフィルムの総厚を調整することで、ガスバリアー層の表面又は保護フィルムの表面の帯電を抑制することができ、その結果、フィルムへの異物の付着を抑制し、更にガスバリアーフィルムの劣化を抑制することができるものと推察される。
本発明のガスバリアーフィルムの構成の一例を示す模式図 本発明に係るガスバリアー層の形成に用いられる製造装置の一例を示す模式図
 本発明のガスバリアーフィルムは、基材の一方の面上にガスバリアー層を有し、基材の反対側の面上に保護フィルムを有するガスバリアーフィルムであって、保護フィルムが、粘着層を有し、当該粘着層を介して基材に配設されていて、長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する、ガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上であり、かつ、長尺状のガスバリアーフィルムの総厚が、60μm以上であることを特徴とする。
 この特徴は、請求項1から請求項8までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
 本発明の実施形態としては、前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含有することが好ましい。これにより、水分のより侵入を効果的に防ぐことが可能となる。
 本発明の実施形態としては、前記保護フィルムの粘着層を有しない側の面上の表面抵抗が、1×10~1×1012Ω/□の範囲内であることが、帯電量を抑制することができ、異物混入を効果的に防ぐことができる点から好ましい。
 更に、本発明の効果を顕著に発現させる観点から、前記ガスバリアー層が、前記有機ケイ素化合物に加え、更に無機ケイ素化合物を含有することが好ましい。有機系のガスバリアー層と無機系のガスバリアー層を組み合わせてより効果的に水分の侵入を防ぐことが可能となる。
 また、本発明の実施形態としては、前記基材の厚さが、12~50μmの範囲内であることが好ましい。当該範囲内に基材の厚さにすることで、微小な異物が混入した場合であってもほとんど影響を受けることなくガスバリアーフィルムの性能を維持することができる点から好ましい。
 本発明のガスバリーフィルムの製造方法は、長尺状の基材の一方の面上にガスバリアー層を形成する工程と、前記基材の反対側の面上に、保護フィルムを、粘着層を介して前記基材に配設する工程と、を備え、前記長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する前記ガスバリアー層の表面と前記保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上となるように、前記ガスバリアー層及び保護フィルムの少なくとも一方において調整する態様であることが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
 本発明の実施形態としては、前記ガスバリアー層を形成する工程が、真空チャンバー内において長尺状の基材を搬送しながら、ガスバリアー層の形成材料である成膜ガスのプラズマ反応により前記基材の表面に前記ガスバリアー層を形成する工程であり、かつ前記所定の要件を満たすことが好ましい。これにより、プラズマCVD法によるガスバリアー性の高いガスバリアー層を備えることができる。
 本発明の実施形態としては、前記ガスバリアー層を形成する工程の後に、更にウェットコーティング法によりガスバリアー層上に無機ケイ素化合物を塗布する工程を備えることが、有機系のガスバリアー層と無機系のガスバリアー層を組み合わせてより効果的に水分の侵入を防ぐことが可能となる点で好ましい。
 以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
《ガスバリアーフィルムの構成と製造方法の概要》
 本発明のガスバリアーフィルムの構成は使用目的によって、種々の態様を採用し得るが、少なくともフィルム状の基材の一方の面にガスバリアー層を有し、かつ当該基材の少なくとも一方の面に保護フィルムを有する構成であることを特徴とする。
 具体的には、基材の一方の面上にガスバリアー層を有し、基材の反対側の面上に保護フィルムを有するガスバリアーフィルムであって、保護フィルムが、粘着層を有し、当該粘着層を介して前記基材に配設されていて、長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する、ガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上であり、かつ、長尺状のガスバリアーフィルムの総厚が、60μm以上であることを特徴とする。
 本発明のガスバリアーフィルムの具体的な構成としては、例えば、図1に示すように、ガスバリアーフィルム10は、基材1と、基材1の一方の面上に設けられたガスバリアー層2と、基材1のガスバリアー層を有している面の反対側の面上に設けられた保護フィルム3と、を備えて構成されている。保護フィルム3は、保護フィルムの基材(以下、保護フィルム基材31とする。)が、粘着層32を介して基材1に接して設けられている。
 なお、本発明のガスバリアーフィルムは、ガスバリアーフィルムの使用目的に応じて種々の態様を採用することができ、後述する有機層等を設けてもよい。
 また、本発明のガスバリアーフィルムの製造方法は、長尺状の基材の一方の面上にガスバリアー層を形成する工程と、基材の反対側の面上に、保護フィルムを、粘着層を介して前記基材に配設する工程と、を備え、長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触するガスバリアー層の表面と保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上となるように、ガスバリアー層及び保護フィルムの少なくとも一方において調整することを特徴とする。
 以下において、本発明のガスバリアーフィルムとその製造方法の要素等について順次詳細な説明をする。
《基材》
 本発明のガスバリアーフィルムは、フィルム状の基材の表面上に、ガスバリアー層等の機能層を有する。本発明において用いられる基材としては、樹脂基材が好ましいが、ガスバリアー層等の機能層を保持できるものであれば材質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。以下、基材の好適な一例として、樹脂基材を用いる場合について説明する。
 樹脂基材の樹脂としては、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。
 本発明に係る樹脂基材の厚さは、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。
 特に、本発明の効果が顕著となることから、より好ましくは、12~50μmの範囲内である。
 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、算術平均粗さ(Ra)が2nm以下であるものが好ましい。下限は特にないが、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、ガスバリアー層を設ける側を研磨し、平滑性を向上させておいてもよい。
 また、上記に挙げた樹脂等を用いた樹脂基材は、未延伸フィルムでも良く、延伸フィルムでもよい。
《保護フィルム》
 本発明のガスバリアーフィルムは、基材のガスバリアー層有する面の反対側の面上に、離型性を有する保護フィルム(以下、ラミネートフィルムともいう。)を備えることを特徴とする。
 本発明においては、当該保護フィルムが、保護フィルム基材と粘着剤を含有する粘着層を有し、当該粘着層を介して、前記樹脂基材に貼合することが好ましい。
 本発明に係る保護フィルムの保護フィルム基材に用いられる樹脂材料としては、特に制限はないが、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ヘキサメチレンアジパミド等のポリアミド系フィルム、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリフルオロエチレン等の含ハロゲン系フィルム、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル、その誘導体フィルム等のプラスチックフィルム及びポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS樹脂)等の一般的な保護フィルムとして常用される材料を目的に応じ任意に利用することができ、紙とは異なり微細塵を発生しないことから好ましい。なお、本発明においては、耐熱性及び入手容易性の観点からポリエチレンテレフタラートフィルムが好ましく用いられる。
 本発明における保護フィルムは、さらに、ガスバリアーフィルムの表面を覆い、摩擦・圧力・切り裂きなどによる物理的な破壊からガスバリアーフィルムを保護するとともに、実際に、貼り合わせられるまでの間、ガスバリアー層等に異物が付着することを防ぐために設けられることが好ましい。この場合の保護フィルムは、ガスバリアー層と接する面側に、平滑な帯電防止層を有することが好ましい。また、ガスバリアーフィルムの使用・加工の前に除去されることが好ましい。
 当該帯電防止層は、帯電防止剤を少なくとも含み、帯電防止剤として、例えば、導電性ナノカーボン材料、金属ナノ粒子、導電性ポリマー、導電性オリゴマー、導電性モノマーからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。
 具体的には、導電性ナノカーボン材料としては、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンブラックが挙げられ、金属ナノ粒子としては、銀、金、酸化スズインジウム、アンチモンドープ酸化スズ、アンチモン酸亜鉛、酸化アンチモンが挙げられ、導電性ポリマー・導電性オリゴマーとしては繰り返し単位構造内にリン酸、スルホン酸、カルボン酸、及びこれらの金属塩・有機物塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩から選ばれる構造を少なくとも有するポリマー、共役分子系を有するポリアセチレン、ポリチオフェン及びこれに類する化合物、導電性モノマーとしてリン酸、スルホン酸、カルボン酸及びこれらの金属塩・有機物塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、高級アルコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル等の1種又は混合物等が例示される。
 本発明の帯電防止層は、上記のような帯電防止剤をバインダーに混合又は分散させたものを帯電防止層として用いることが好ましい。帯電防止層のバインダーとしては、例えば、フッ素樹脂、シリコン樹脂等が、帯電防止能と易剥離能の両立において好ましい。
 また、保護フィルム基材として帯電防止性フィルムを用いてもよく、例えば、熱可塑樹脂に帯電防止剤を含有する構成も好ましい。熱可塑樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等との共重合体、アイオノマー等のポリオレフィン系の熱可塑性樹脂が挙げられる。
 帯電防止剤の熱可塑性樹脂中への添加方法及び成膜方法は従来公知の方法でよく、例えば、所定量の帯電防止剤をペレット状の樹脂と十分に混合する。その後、押出機にて溶融混練し、インフレーションダイを通してフィルム化する方法や、帯電防止剤を高濃度に含むマスターバッチを用いて同様にフィルム化する方法等が挙げられ、特に限定されない。
 保護フィルムのガスバリアー層と接している面(好ましくは耐電防止層)の表面抵抗は1×10~1×1012Ω/cmの範囲内であることが剥離帯電の抑制に対しより効果的であり、1×10~1×1011Ω/cmの範囲内が更に好ましい。
 また、帯電防止層の厚さは、0.5μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。
 すなわち、帯電防止層を備えることにより、色味ムラを抑制することができ、さらに、2μm以上であることにより、帯電防止性能が向上すると考えられる。具体的には、成膜工程で異物(ほこりやガスバリアー形成時に生成されるパーティクル)が、ガスバリアー層の形成面と反対の面に付着し、成膜ローラーとの密着を引き起こしていると考えられる。
 よって、帯電防止層を設けることで、保護フィルムの抵抗を小さくすることができ、付着する異物を少なくすることができるため、局所的なプラズマの発生を抑制することができ、色味ムラの発生を抑制することができる。
 保護フィルムのガスバリアー層と接している面(好ましくは耐電防止層)の算術平均粗さRaは、25nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。この範囲において、保護フィルムとその他の層を圧着する際に、当該保護フィルムの形状がガスバリアー層へ転写されてガスバリアー層を破損することをより効果的に抑制できる。
 保護フィルムとガスバリアー層との接着力は、0.002~0.2N/cmの範囲であることが好ましく、0.01~0.1N/cmであることがより好ましい。この範囲において、保護フィルムの除去を速やかに行えること(易剥離性)と、必要時以外には容易に剥がれないという保護フィルムとしての機能とを両立することができる。
 また、保護フィルムに用いられる樹脂材料のガラス転移温度(Tg)が、60℃以上であることが、熱による変形防止の観点から好ましい。
 保護フィルムの厚さは、特に制限はされないが、10~300μmの範囲内であることが好ましい。更に好ましくは、23~150μm範囲内である。
 また、基材と保護フィルムとを合わせた厚さが、33~300μmの範囲であることが好ましい。300μm以下であれば、成膜後の剛性が適当であり、ハンドリングが容易である。また、33μm以上であれば、成膜時の変形を抑制することができる。
 保護フィルムは、帯電防止層(帯電防止機能)を有していることが好ましいが、剥離面(ガスバリアー層と接している面)と反対側の面にも帯電防止層を有していてもよい。また、本発明の趣旨に反しない限り、保護フィルムは、例えば、着色層やマット層等を任意に有していてもよい。
 保護フィルムとしては、例えば、ピュアテクト(三井化学東セロ(株)製)、トレテック(東レ加工フィルム(株)製)、サニテクト((株)サンエー化研製)、FSA(フタムラ化学(株)製)、Prosave((株)きもと製)、マスタック(藤森工業(株)製)等を用いることもできる。
《粘着層》
 本発明に係る粘着層を形成する粘着剤としては、特に制限はないが、当該粘着剤の粘着力が1mN/cm~2N/cmの範囲内であることが好ましく、更には、1~200mN/cmの範囲内であることが好ましい。
 粘着剤の粘着力が1mN/cm以上であれば、樹脂基材と保護フィルムとの十分な密着力を得ることができ、連続搬送中での剥離が発生しなくなるとともに、搬送時のローラー等との接触による既に形成したガスバリアー層に対する悪影響を防止することができる。
 また、粘着力が1N/cm以下であれば、樹脂基材に対し過度の力を掛けることなく保護フィルムを剥離することができ、ガスバリアー層の破壊や、樹脂基材上への粘着剤の残留を起こすことがない点で好ましい。
 本発明に係る粘着剤の粘着力は、JIS Z 0237-2009に準拠した測定法に従って、試験板としてコーニング1737を用い、樹脂材料を試験板に圧着して20分後に測定して求めることができる。
 また、粘着層の厚さとしては、0.1~30μmの範囲内であることが好ましい。粘着層の厚さが0.1μm以上であれば、樹脂材料と樹脂基材との十分な密着力を得ることができ、連続搬送中での剥離が発生しなくなるとともに、搬送時のローラー等の接触による既に形成したガスバリアー層に対する悪影響を防止することができる。
 また、粘着層の厚さが30μm以下であれば、ガスバリアー層に対し過度の力を掛けることなくラミネートフィルムを剥離することができ、ガスバリアー層の破壊や、樹脂基材上への粘着剤の残留を起こすことがない。
 また、粘着層を構成する粘着剤の重量平均分子量は、40万~140万であることが好ましい。重量平均分子量が40万以上であれば、過度の粘着力となることはなく、140万以下であれば十分な粘着力を得ることができる。さらに、本発明で規定する重量平均分子量の範囲であれば、樹脂基材上への粘着剤の残留を防止することができる。
 CVD法でガスバリアー層を形成する際には、熱やエネルギーがかかるため、適当な分子量範囲であれば、粘着材料の転写や剥離が生じることを防止することができる。
 本発明においては、粘着剤の種類として、特に制限はなく、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコン系粘着剤、紫外線硬化型粘着剤などを挙げることができるが、アクリル系粘着剤、シリコン系粘着剤及びゴム系粘着剤から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
(アクリル系粘着剤)
 アクリル系粘着剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体又は他の共重合性モノマーとの共重合体が用いられる。更に、これらの共重合体を構成するモノマー若しくは共重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、2-エチルヘキシルエステル、オクチルエステル、イソノニルエステル等)、(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル(例えば、ヒドロキシエチルエステル、ヒドロキシブチルエステル、ヒドロキシヘキシルエステル)、(メタ)アクリル酸グリシジルエステル、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、(メタ)アクリル酸アミド、(メタ)アクリル酸N-ヒドロキシメチルアミド、(メタ)アクリル酸アルキルアミノアルキルエステル(例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレート、t-ブチルアミノエチルメタクリレート等)、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。主要成分のモノマーとしては、通常、ホモポリマーのガラス転移点が-50℃以下のアクリル酸アルキルエステルが使用される。
 アクリル系粘着剤の硬化剤としては、例えば、イソシアネート系、エポキシ系、アリジリン系硬化剤が利用できる。イソシアネート系硬化剤では、長期保存後も安定した粘着力を得ることと、より硬い粘着層とする目的で、トルイレンジイソシアネート(TDI)等の芳香族系のタイプを好ましく用いることができる。更に、この粘着剤には、添加剤として、例えば、安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤を含有させることもできる。
 また、再剥離性を付与させるため、又は粘着力を低く安定に維持するために、それらの成分が相手基材に移行しない程度に、ワックス等の有機樹脂、シリコン、フッ素等の低表面エネルギーを有する成分を添加してもよい。例えば、ワックス等の有機樹脂では、高級脂肪酸エステルや低分子のフタル酸エステルを用いてもよい。
(ゴム系粘着剤)
 ゴム系粘着剤としては、例えば、ポリイソブチレンゴム、ブチルゴムとこれらの混合物、又は、これらゴム系粘着剤にアビエチン酸ロジンエステル、テルペン・フェノール共重合体、テルペン・インデン共重合体などの粘着付与剤を配合したものが用いられる。
 ゴム系粘着剤のベースポリマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレン系ゴム、スチレン-ブタジエン系ゴム、再生ゴム、ポリイソブチレン系ゴム、更にはスチレン-イソプレン-スチレン系ゴム、スチレン-ブタジエン-スチレン系ゴム等が挙げられる。
 中でも、ブロックゴム系粘着剤は、一般式A-B-Aで表されるブロック共重合体や一般式A-Bで表されるブロック共重合体(ただし、Aはスチレン系重合体ブロック、Bはブタジエン重合体ブロック、イソプレン重合体ブロック、又はそれらを水素添加して得られるオレフィン重合体ブロックであり、以下、スチレン系熱可塑性エラストマーという。)を主体に、粘着付与樹脂、軟化剤などが配合された組成物が挙げられる。
 上記ブロックゴム系粘着剤において、スチレン系重合体ブロックAは平均分子量が4000~120000程度のものが好ましく、更に10000~60000程度のものがより好ましい。そのガラス転移温度は15℃以上のものが好ましい。
 また、ブタジエン重合体ブロック、イソプレン重合体ブロック又はこれらを水素添加して得られるオレフィン重合体ブロックBは、平均分子量が30000~400000程度のものが好ましく、更に60000~200000程度のものがより好ましい。
 そのガラス転移温度は-15℃以下のものが好ましい。上記A成分とB成分との好ましい質量比はA/B=5/95~50/50であり、更に好ましくはA/B=10/90~30/70である。
 A/Bの値が、50/50以下であれば、常温においてポリマーのゴム弾性が大きくなり、粘着性が発現しやすい。また、5/95以上ではスチレンドメインが密になり、十分な凝集力となるため、所望の接着力が得られ、剥離時に接着層がちぎれてしまう等の不具合が生じにくい。
 更に、上記粘着剤に、ポリオレフィン系樹脂を添加することにより、剥離紙若しくは剥離フィルムからの離型性を向上することができる。このポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン-αオレフィン共重合体、プロピレン-αオレフィン共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-メチルメタクリレート共重合体、エチレン-n-ブチルアクリレート共重合体及びこれらの混合物が挙げられる。
 このポリオレフィン系樹脂は、低分子量分が少ないことが好ましく、具体的には、n-ペンタンによる沸点乾留で抽出される低分子量分が1.0質量%未満であることが好ましい。低分子量分が1.0質量%を超えて存在すると、この低分子量分が温度変化や経時変化に応じて、粘着特性に悪影響を及ぼし、粘着力を低下させるからである。
 また、上記粘着剤には、シリコンオイルを添加することにより、ポリビニルアルコールを主成分とする塗布膜が設けられた自背面との親和性を更に低下せしめることができる。このシリコンオイルはポリアルコキシシロキサン鎖を主鎖にもつ高分子化合物で、粘着層の疎水性を高め、更に接着界面、すなわち、粘着層表面にブリードするため、粘着剤の接着力を抑制し、接着昂進現象が起き難くする働きがある。
 上記ゴム系粘着剤に、架橋剤を添加し架橋することで粘着層とする。
 架橋剤としては、例えば、天然ゴム系粘着剤の架橋には、硫黄と加硫助剤及び加硫促進剤(代表的なものとして、ジブチルチオカーバメイト亜鉛など)が使用される。天然ゴム及びカルボン酸共重合ポリイソプレンを原料とした粘着剤を室温で架橋可能な架橋剤として、ポリイソシアネート類が使用される。
 ブチルゴム及び天然ゴムなどの架橋剤に耐熱性と非汚染性の特色がある架橋剤として、ポリアルキルフェノール樹脂類が使用される。ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム及び天然ゴムを原料とした粘着剤の架橋に有機過酸化物、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジクミルパーオキシドなどがあり、非汚染性の粘着剤が得られる。架橋助剤としては、多官能メタクリルエステル類が使用される。その他紫外線架橋、電子線架橋などの架橋によっても粘着剤を形成することができる。
(シリコン系粘着剤)
 本発明に係る粘着層においては、シリコン系粘着剤としては付加反応硬化型シリコン粘着剤と縮重合硬化型シリコン粘着剤があるが、本発明では付加反応硬化型が好ましく用いられる。
 粘着剤層には種々の添加剤が添加されていてもよい。例えば、架橋剤、触媒、可塑剤、酸化防止剤、着色剤、帯電防止剤、充填剤、粘着付与剤、界面活性剤等を添加してもよい。
 粘着層の塗布方法としては、ロールコーター、ブレードコーター、バーコーター、エアーナイフコーター、グラビアコーター、リバースコーター、ダイコーター、リップコーター、スプレーコーター、コンマコーター等により行われ、必要によりスムージングや、乾燥、加熱、紫外線等電子線露光工程等を経て、粘着層が形成される。
《ガスバリアー層》
 ガスバリアー層は、複数種の成膜ガスのプラズマ反応によって、長尺状の樹脂基材の表面に成膜されるガスバリアー性を有する層である。
 本発明のガスバリアー層は、ケイ素化合物を含有することが好ましい。
 ガスバリアー層の厚さは特に限定されないが、ガスバリアー性能を向上させ、一方で、欠陥を生じにくくするために、通常、20~1000nmの範囲内であり、好ましくは50~300nmである。ここで、ガスバリアー層の厚さは、後述の透過型電子顕微鏡(TEM)観察による層(膜)厚測定法を採用する。ガスバリアー層は、複数のサブレイヤーからなる積層構造であってもよい。この場合サブレイヤーの層数は、2~30層であることが好ましい。また、各サブレイヤーが同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
 ガスバリアー層は、ケイ素、酸素及び炭素を構成原子として含有することが好ましい。
 これらのうち、ケイ素原子及び酸素原子を存在させることによってガスバリアー性を付与でき、炭素原子を存在させることによってガスバリアー層に柔軟性を付与することができる。
 ここで、ガスバリアー層のガスバリアー性は、基材上にガスバリアー層を形成させた積層体で算出した際に、後述の実施例に記載の方法により測定された水蒸気透過度が0.1g/(m・24h)未満であることが好ましく、0.01g/(m・24h)未満であることがより好ましい。
 ガスバリアー層に含有される構成原子の比率は、特開2012-82464号公報に記載の比率が好ましい。
 以下では、本発明で使用される、プラズマCVD法によりガスバリアー層を形成する方法を説明する。
 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号に記載の大気圧又は大気圧近傍でのプラズマCVD法、対向ローラー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。中でも、生産性が高いことから、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法によりガスバリアー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。
(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法によりガスバリアー層を形成する方法)
 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(ここでいう樹脂基材には、当該樹脂基材が処理された場合又は基材上に中間層を有する場合も含む。)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、一対の成膜ローラー間に放電することにより、成膜する際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良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る。
 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。
 また、本発明のガスバリアーフィルムにおいては、ガスバリアー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。
 また、本発明のガスバリアーフィルムは、生産性の観点から、ロールtoロール方式で樹脂基材の表面上にガスバリアー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ー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2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toロール方式で製造することも可能となる。
 以下、図2を参照しながら、本発明に係るガスバリアー層の形成方法について、より詳細に説明する。なお、図2は、本発明に係るガスバリアー層を製造するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。また、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
 図2に示す製造装置13は、送り出しローラー14と、搬送ローラー15、16、17及び18と、成膜ローラー19及び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及び20の内部に設置された磁場発生装置23及び24と、巻取りローラー25とを備えている。また、このような製造装置においては、少なくとも成膜ローラー19及び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及び24とが図示を省略した真空チャンバー内に配置されている。更に、このような製造装置13において前記真空チャンバーは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力を適宜調整することが可能となっている。
 このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19及び成膜ローラー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。そのため、このような製造装置13においては、プラズマ発生用電源22に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であり、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とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにその材質や設計を適宜変更すればよい。また、このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19及び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及び20)を配置することにより、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る。
 そして、このような製造装置によれば、CVD法により基材1(ここでいう基材には、基材が処理された場合又は基材上に中間層を有する場合も含む。)の表面上にガスバリアー層2を形成することが可能である。
 また、成膜ローラー19上において基材1の表面上にガスバリアー層成分を堆積させつつ、更に成膜ローラー20上においても基材1の表面上にガスバリアー層成分を堆積させることもできる。
 このため、基材1の表面上にガスバリアー層を効率良く形成することができる。
 成膜ローラー19及び成膜ローラー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及び24がそれぞれ設けられている。
 成膜ローラー19及び成膜ローラー20にそれぞれ設けられた磁場発生装置23及び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及び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。
 このように磁場発生装置23及び24を設けることにより、各成膜ローラー19及び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やすくなるため、成膜効率を向上させることができる点で優れている。
 また、成膜ローラー19及び成膜ローラー20にそれぞれ設けられた磁場発生装置23及び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と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。
 このように磁場発生装置23及び24を設けることにより、それぞれの磁場発生装置23及び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基材1を用いて効率的に蒸着膜であるガスバリアー層2を形成することができる点で優れている。
 成膜ローラー19及び20としては適宜公知のローラーを用いることができる。このような成膜ローラー19及び20としては、より効率良く薄膜を形成せしめるという観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、このような成膜ローラー19及び20の直径としては、放電条件、チャンバーのスペース等の観点から、直径が300~1000mmφの範囲内、特に300~700mmφの範囲内が好ましい。
 成膜ローラーの直径が300mmφ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基材1にかかることを回避できることから、基材1へのダメージを軽減でき好ましい。一方、成膜ローラーの直径が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。
 このような製造装置13においては、基材1の表面がそれぞれ対向するように、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19と成膜ローラー20)上に、基材1が配置されている。このようにして基材1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放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ローラー間に存在する基材1のそれぞれの表面を同時に成膜することが可能となる。
 すなわち、このような製造装置によれば、プラズマCVD法により、成膜ローラー19上にて基材1の表面上にガスバリアー層成分を堆積させ、更に成膜ローラー20上にてガスバリアー層成分を堆積させることができるため、基材1の表面上にガスバリアー層を効率良く形成することが可能となる。
 このような製造装置に用いる送り出しローラー14及び搬送ローラー15、16、17、18としては適宜公知のローラーを用いることができる。また、巻取りローラー25としても、基材1上にガスバリアー層2を形成したガスバリアーフィルム10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。
 また、ガス供給管21及び真空ポンプとしては、原料ガス等を所定の速度で供給又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。
 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。
 更に、プラズマ発生用電源22としては、適宜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、より効率良くプラズマCVDを実施することが可能となることから、前記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、より効率良くプラズマCVDを実施することが可能となることから、印加電力を100W~10kWとすることができ、かつ交流の周波数を50Hz~500kHz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及び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。更に、基材1としては、本発明で用いられる樹脂基材の他に、ガスバリアー層2をあらかじめ形成させたものを用いることができる。このように、基材1としてガスバリアー層2をあらかじめ形成させたものを用いることにより、ガスバリアー層2の厚さを厚くすることも可能である。
 このような図2に示す製造装置13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、真空チャンバー内の圧力、成膜ローラーの直径、並びにフィルム(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ー層を製造することができる。
 すなわち、図2に示す製造装置13を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバー内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー19及び20)間に放電を発生させることにより、前記成膜ガス(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上の基材1の表面上及び成膜ローラー20上の基材1の表面上に、ガスバリアー層2がプラズマCVD法により形成される。この際、成膜ローラー19及び20の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が形成して、磁場にプラズマを収束させる。
 なお、このような成膜に際しては、基材1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toロール方式の連続的な成膜プロセスにより基材1の表面上にガスバリアー層2が形成される。前記ガス供給管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、放電ガスが単独又は2種以上を混合して用いることができる。ガスバリアー層2の形成に用いる前記成膜ガス中の原料ガスとしては、形成するガスバリアー層2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。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。
 これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取扱い性及び得られるガスバリアー層のガスバリアー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、単独でも又は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。これら有機ケイ素化合物ガスや有機化合物ガスは、ガスバリアー層2の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。
 また、前記成膜ガスとしては、前記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、前記原料ガスと反応して酸化物、窒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。
 酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。
 また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、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、単独でも又は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。
 前記成膜ガスとしては、前記原料ガスを真空チャンバー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。更に、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及び放電ガスとしては、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、水素及び窒素を用いることができる。
 このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、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ー層2によって、優れたガスバリアー性や耐屈曲性を得ることができる点で優れている。
 また、真空チャンバー内の圧力(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、0.5~50Paの範囲とすることが好ましい。
 また、このようなプラズマCVD法において、成膜ローラー19と成膜ローラー20との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(本実施形態においては、成膜ローラー19及び20に設置されている)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー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言えるものでないが、0.1~10kWの範囲とすることが好ましい。
 このような印加電力が100W以上であれば、パーティクルの発生を十分に抑制することができ、他方、10kW以下であれば、成膜時に発生する熱量を抑えることができ、成膜時の樹脂基材表面の温度が上昇するのを抑制できる。そのため樹脂基材が熱負けすることなく、成膜時に皺が発生するのを防止できる点で優れている。
 基材1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ー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の範囲とすることが好ましく、0.5~100m/minの範囲とすることがより好ましい。
 本実施形態のより好ましい態様としては、ガスバリアー層を、図2に示す対向ローラー電極を有するプラズマCVD装置(ロールtoロール方式)を用いたプラズマCVD法によって成膜することを特徴とするものである。
 これは、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロールtoロール方式)を用いて量産する場合に、可撓性(屈曲性)に優れ、機械的強度、特にロールtoロールでの搬送時の耐久性と、ガスバリアー性能とが両立するガスバリアー層を効率良く製造することができるためである。このような製造装置は、太陽電池や電子部品などに使用される温度変化に対する耐久性が求められるガスバリアーフィルムを、安価でかつ容易に量産することができる点でも優れている。
(ウェットコーティングによりガスバリアー層を形成する方法)
 本発明に係るガスバリアー層は、ウェットコーティング法によりガスバリアー層上に無機ケイ素化合物を塗布されることが好ましい。以下に、ウェットコーティングにより形成されるケイ素化合物の層(以下、ウェットコーティング層ともいう。)の部分の構成、ウェットコーティング法によりガスバリアー層上に塗布する塗布液及びウェットコーティング法について詳細に説明する。
(ケイ素化合物)
 ケイ素化合物としては、ケイ素化合物を含有する塗布液の調製が可能であれば特に限定はされない。
 具体的には、例えば、パーヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン、シルセスキオキサン、テトラメチルシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、1,1-ジメチル-1-シラシクロブタン、トリメチルビニルシラン、メトキシジメチルビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメチルジビニルシラン、ジメチルエトキシエチニルシラン、ジアセトキシジメチルシラン、ジメトキシメチル-3,3,3-トリフルオロプロピルシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、アリールトリメトキシシラン、エトキシジメチルビニルシラン、アリールアミノトリメトキシシラン、N-メチル-N-トリメチルシリルアセトアミド、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、メチルトリビニルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラン、メチルトリアセトキシシラン、アリールオキシジメチルビニルシラン、ジエチルビニルシラン、ブチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、テトラビニルシラン、トリアセトキシビニルシラン、テトラアセトキシシラン、3-トリフルオロアセトキシプロピルトリメトキシシラン、ジアリールジメトキシシラン、ブチルジメトキシビニルシラン、トリメチル-3-ビニルチオプロピルシラン、フェニルトリメチルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルイソペンチロキシビニルシラン、2-アリールオキシエチルチオメトキシトリメチルシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-アリールアミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ジメチルエチキシフェニルシラン、ベンゾイロキシトリメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、ジメチルエトキシ-3-グリシドキシプロピルシラン、ジブトキシジメチルシラン、3-ブチルアミノプロピルトリメチルシラン、3-ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、2-(2-アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、ビス(ブチルアミノ)ジメチルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、ジアセトキシメチルフェニルシラン、ジメチル-p-トリルビニルシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、ジエチルメチルフェニルシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、デシルメチルジメトキシシラン、ジエトキシ-3-グリシドキシプロピルメチルシラン、オクチロキシトリメチルシラン、フェニルトリビニルシラン、テトラアリールオキシシラン、ドデシルトリメチルシラン、ジアリールメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルビニルシラン、ジフェニルエトキシメチルシラン、ジアセトキシジフェニルシラン、ジベンジルジメチルシラン、ジアリールジフェニルシラン、オクタデシルトリメチルシラン、メチルオクタデシルジメチルシラン、ドコシルメチルジメチルシラン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,4-ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,3-ビス(3-アセトキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリビニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリス(3,3,3-トリフルオロプロピル)-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラエトキシ-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等を挙げることができる。
 中でも、成膜性、クラック等の欠陥が少ないこと、残留有機物の少なさの点で、パーヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン等のポリシラザン;シルセスキオキサン等のポリシロキサン等が好ましく、ポリシラザンがより好ましい。
 ポリシラザンとは、ケイ素-窒素結合を有するポリマーであり、Si-N、Si-H、N-H等の結合を有するSiO、Si及び両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。
 ガスバリアー層に含有されるポリシラザンは、特開2012-250181号公報に記載の構造を有するものを使用することが好ましい。
 本発明で使用できるポリシラザンの別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5-238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6-122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6-240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6-299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6-306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7-196986号公報)等の、低温でセラミック化するポリシラザンが挙げられる。
 塗布液を塗布した後は、塗布膜を乾燥させることが好ましい。塗布膜を乾燥することによって、塗布膜中に含有される有機溶媒を除去することができる。この際、塗布膜に含有される有機溶媒は、すべてを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の有機溶媒を残存させる場合であっても、好適なガスバリアー層が得られうる。なお、残存する溶媒は後に除去されうる。
 塗布膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50~200℃の範囲内であることが好ましい。例えば、ガラス転移温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形等を考慮して150℃以下に設定することが好ましい。上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。乾燥時間は短時間に設定することが好ましく、例えば、乾燥温度が150℃である場合には30分以内に設定することが好ましい。また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下等のいずれの条件であってもよい。
 ガスバリアー層形成用塗布液を塗布して得られた塗布膜は、改質処理前又は改質処理中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は-5℃(温度25℃/湿度10%)以下であり、維持される時間はガスバリアー層の層厚によって適宜設定することが好ましい。ガスバリアー層の層厚が1.0μm以下の条件においては、露点温度は-5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、-50℃以上であり、-40℃以上であることが好ましい。改質処理前、又は改質処理中に水分を除去することによって、シラノールに転化したガスバリアー層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。
 <塗布法により形成されたガスバリアー層の改質処理>
 本発明における塗布法により形成されたガスバリアー層の改質処理とは、ケイ素化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等への転化反応を指し、具体的には本発明のガスバリアーフィルムが全体としてガスバリアー性を発現するに貢献できるレベルの無機薄膜を形成する処理をいう。
 ケイ素化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等への転化反応は、公知の方法を適宜選択して適用することができる。改質処理としては、具体的には、プラズマ処理、紫外線照射処理、加熱処理が挙げられる。ただし、加熱処理による改質の場合、ケイ素化合物の置換反応による酸化ケイ素膜または酸窒化ケイ素層の形成には450℃以上の高温が必要であるため、プラスチック等のフレキシブル基板においては、適応が難しい。このため、熱処理は他の改質処理と組み合わせて行うことが好ましい。
 したがって、改質処理としては、プラスチック基板への適応という観点から、より低温で、転化反応が可能なプラズマ処理や紫外線照射処理による転化反応が好ましい。
 (プラズマ処理)
 本発明において、改質処理として用いることのできるプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、好ましくは大気圧プラズマ処理等をあげることが出来る。大気圧近傍でのプラズマCVD処理を行う大気圧プラズマCVD法は、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧にする必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために成膜速度が速く、さらには通常のCVD法の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて均質の膜が得られる。
 大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガスまたは長周期型周期表の第18族原子を含むガス、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及びラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム及びアルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。
 (加熱処理)
 ケイ素化合物を含有する塗布膜を他の改質処理、好適には後述のエキシマ照射処理等と組み合わせて、加熱処理することで、改質処理を効率よく行うことが出来る。
 また、ゾルゲル法を用いて層形成する場合には、加熱処理を用いることが好ましい。加熱条件としては、好ましくは50~300℃、より好ましくは70~200℃の範囲内の温度で、好ましくは0.005~60分間、より好ましくは0.01~10分間の範囲内で加熱・乾操することにより、縮合が行われ、ガスバリアー層を形成することができる。
 加熱処理としては、例えば、ヒートブロック等の発熱体に基材を接触させ熱伝導により塗布膜を加熱する方法、抵抗線等による外部ヒーターにより雰囲気を加熱する方法、IRヒーターの様な赤外領域の光を用いた方法等が上げられるが特に限定はされない。また、ケイ素化合物を含有する塗布膜の平滑性を維持できる方法を適宜選択してよい。
 加熱処理時の塗布膜の温度としては、50~250℃の範囲内に適宜調整することが好ましく、50~120℃の範囲であることがより好ましい。
 また、加熱時間としては、1秒~10時間の範囲が好ましく、10秒~1時間の範囲内がより好ましい。
 (紫外線照射処理)
 改質処理の方法の1つとして、紫外線照射による処理が好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化ケイ素膜又は酸窒化ケイ素膜を形成することが可能である。
 この紫外線照射により、基材が加熱され、セラミックス化(シリカ転化)に寄与するOとHOや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化されるため、ポリシラザンが励起し、ポリシラザンのセラミックス化が促進され、また得られるガスバリアー層が一層緻密になる。紫外線照射は、塗布膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。
 紫外線照射処理においては、常用されているいずれの紫外線発生装置を使用することも可能である。
 なお、本発明でいう紫外線とは、一般には、10~400nmの範囲内の波長を有する電磁波をいうが、後述する真空紫外線(10~200nm)処理以外の紫外線照射処理の場合は、好ましくは210~375nmの範囲内の紫外線を用いる。
 紫外線の照射は、照射されるガスバリアー層を担持している基材がダメージを受けない範囲で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
 基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20~300mW/cm、好ましくは50~200mW/cmの範囲内になるように基材-紫外線照射ランプ間の距離を設定し、0.1秒~10分間の照射を行うことができる。
 一般に、紫外線照射処理時の基材温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には、基材が変形したり、その強度が劣化したりする等、基材の特性が損なわれることになる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムの場合には、より高温での改質処理が可能である。したがって、この紫外線照射時の基材温度としては、一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。
 このような紫外線の発生手段としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ(172nm、222nm、308nmの単一波長、例えば、ウシオ電機株式会社製、株式会社エム・ディ・コム製など)、UV光レーザー、等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線をガスバリアー層に照射する際には、効率向上と均一な照射を達成する観点から、発生源からの紫外線を反射板で反射させてからガスバリアー層に当てることが好ましい。
 紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、ガスバリアー層を表面に有する積層体を上記のような紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉を使用することができる。また、ガスバリアー層を表面に有する積層体が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材やガスバリアー層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒~10分の範囲内であり、好ましくは0.5秒~3分の範囲内である。
 (真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理)
 本発明において、最も好ましい改質処理方法は、真空紫外線照射による処理(エキシマ照射処理)である。真空紫外線照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100~200nmの範囲内、好ましくは100~180nmの範囲内の波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸化ケイ素膜の形成を行う方法である。なお、エキシマ照射処理を行う際は、上述したように加熱処理を併用することが好ましく、その際の加熱処理条件の詳細は上述したとおりである。
 本発明においての放射線源は、100~180nmの範囲内の波長の光を発生させるものであれば良いが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、並びに230nm以下の波長成分を有する中圧又は高圧水銀蒸気ランプ、及び約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。
 このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。
 また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン塗布膜の改質を実現できる。
 エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。
 紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度及び水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素濃度は、10~20,000体積ppmの範囲内とすることが好ましく、より好ましくは50~10,000体積ppmの範囲内である。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1000~4000体積ppmの範囲内である。
 真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。
 <ウェットコーティング層の形成方法>
 ウェットコーティング層の形成方法は特に制限されないが、有機溶剤中に、無機化合物、好ましくはポリシラザンと、添加化合物と、必要に応じて触媒を含むウェットコーティング層形成用塗布液を公知の湿式塗布方法により塗布し、この溶剤を蒸発させて除去し、次いで、紫外線、電子線、X線、α線、β線、γ線、中性子線等の活性エネルギー線を照射して改質処理を行う方法が好ましい。
 ポリシラザンとしては、成膜性、クラック等の欠陥が少ないこと、残留有機物の少なさ、屈曲時及び高温高湿条件下であってもガスバリアー性能が維持されることなどの観点から、パーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
 (ウェットコーティング層形成用塗布液を塗布する方法)
 ウェットコーティング層形成用塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
 塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、ウェットコーティング層1層当たりの塗布厚さは、乾燥後の厚さが10nm~10μm程度であることが好ましく、15nm~1μmであることがより好ましく、20~500nmであることがさらに好ましい。層厚が10nm以上であれば十分なガスバリアー性を得ることができ、10μm以下であれば、層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ高い光線透過性を実現できる。
 塗布液を塗布した後の塗布膜の乾燥方法、乾燥温度、乾燥時間、及び乾燥雰囲気は、上記ガスバリアー層の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
 また、ウェットコーティング層形成用塗布液を塗布して得られた塗布膜の水分を除去する方法も、上記ガスバリアー層の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
 また、得られた塗布膜の改質処理の好ましい方法は、上記ガスバリアー層の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
 なお、真空紫外線照射工程において、ウェットコーティング層形成用塗布液から形成された塗布膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm~10W/cmであると好ましく、30~200mW/cmであることがより好ましく、50~160mW/cmであるとさらに好ましい。1mW/cm以上であることにより、優れた改質効率が得られ、10W/cm以下であれば、塗布膜にアブレーションを生じたり、基材にダメージを与えたりする懸念がないため好ましい。
《有機層》
 本発明のガスバリアーフィルムは、有機化合物を含有する有機層を有してもよい。
 例えば、有機層として、各層間に樹脂材料等が含有されることで易接着層や、紫外線吸収材料が含有されることで紫外線耐性を有する層を設けることが好ましい。また、ガスバリアー層を形成する前に、樹脂基材の少なくとも一方の面に、あらかじめ有機層が設けられていることが好ましく、更にガスバリアー層と樹脂基材との密着性を向上する観点から、当該有機層に、無機粒子を含有させることも好ましい。
 本発明のガスバリアーフィルムは、当該有機層があらかじめ形成されている樹脂基材にガスバリアー層を形成したとしても、当該有機層に含まれる水分を加熱処理により気化、脱離してから、ガスバリアー層を成膜する製造方法を採用することにより、水分の影響のないガスバリアー層の形成が可能である。
 なお、本願でいう有機層とは、有機化合物を含有する機能層と同義であり、下記に挙げる各機能層であることが好ましい。
[1]ブリードアウト防止層
 本発明のガスバリアーフィルムにおいては、有機層としてブリードアウト防止層を設けることができる。ブリードアウト防止層は、ガスバリアーフィルムを加熱した際に、樹脂基材中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染する現象を抑制する目的等で設けられる。
 ブリードアウト防止層に含ませることが可能な、ハードコート剤としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物、又は分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を挙げることができる。
 ここで、多価不飽和有機化合物としては、例え、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 また、単価不飽和有機化合物としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 その他の添加剤として、硬化樹脂層で説明したマット剤を含有してもよい。マット剤としては、平均粒子径が0.1~5μm程度の無機粒子が好ましく、ガスバリアーフィルムの滑り性を向上する。
 また、ブリードアウト防止層には、ハードコート剤及びマット剤の他の成分として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。
 このような熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
 本発明におけるブリードアウト防止層の厚さとしては、1~10μm、好ましくは2~7μmであることが望ましい。1μm以上にすることにより、フィルムとしての耐熱性を十分なものにしやすくなり、10μm以下にすることにより、平滑フィルムの光学特性のバランスを調整しやすくなるとともに、硬化性樹脂層/平滑層を透明高分子フィルムの一方の面に設けた場合におけるガスバリアーフィルムのカールを抑えやすくすることができるようになる。
[2]硬化性樹脂層
 本発明のガスバリアーフィルムは、樹脂基材上に、硬化性樹脂を硬化させて形成されてなる硬化性樹脂層(一般に、ハードコート層ともいう。)を有機層として有していてもよい。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、単独でも又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
 このような硬化性樹脂層は、(1)樹脂基材界面を平滑にする、(2)積層される上層の応力を緩和する、(3)樹脂基材と上層との接着性を高める、の少なくとも一つの機能を有することが好ましい。このため、当該硬化性樹脂層は、後述する平滑層、アンカーコート層(易接着層)と兼用されてもよい。
 硬化性樹脂層の厚さとしては、特に制限されないが、0.1~10μmの範囲が好ましい。
[3]平滑層
 ガスバリアーフィルムは、樹脂基材のガスバリアー層を有する面に、有機層として平滑層を有していてもよい。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設けられる。このような平滑層は、基本的には、活性エネルギー線硬化性材料又は熱硬化性材料等を硬化させて形成される。平滑層は、上記のような機能を有していれば、基本的に上記の硬化性樹脂層と同じ材料及び構成をとっても構わない。
 平滑層に用いられる活性エネルギー線硬化性材料及び熱硬化性材料の例、マット剤の例及び平滑層の形成方法は、上記の硬化性樹脂層の欄で説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
 平滑層の厚さとしては、特に制限されないが、0.1~10μmの範囲が好ましい。
 なお、該平滑層は、下記アンカーコート層として用いてもよい。
[4]アンカーコート層
 本発明に係る樹脂基材界面には、ガスバリアー層との接着性(密着性)の向上を目的として、アンカーコート層を易接着層(有機層)として形成してもよい。このアンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等を、1又は2種以上併せて使用することができる。上記アンカーコート剤は、市販品を使用してもよい。具体的には、シロキサン系UV硬化型ポリマー溶液(信越化学工業株式会社製、「X-12-2400」の3%イソプロピルアルコール溶液)を用いることができる。
 これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により樹脂基材上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1~5g/m(乾燥状態)程度が好ましい。なお、市販の易接着層付き樹脂基材を用いてもよい。
 アンカーコート層は、物理蒸着法又は化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008-142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化ケイ素を主体とした無機膜を形成することもできる。
 また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5~10.0μm程度が好ましい。
[5]紫外線吸収材料の添加
 本発明に用いてもよい有機層に紫外線吸収剤を含有させることで、紫外線による劣化を防止することができる。
 紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系等が挙げられる。ベンゾトリアゾール系としては、例えば2,2-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6[(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]]、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール等を挙げることができる。トリアジン系としては、例えば2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[(ヘキシル)オキシ]-フェノール等を挙げることができる。
 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。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
《ガスバリアーフィルム1の作製》
(樹脂基材)
 熱可塑性樹脂である、両面に易接着加工された厚さ23μmのポリエステルフィルムを1000m用意し、樹脂基材として用いた。
(第1平滑層の形成)
 上記樹脂基材の片面に、JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7535を、乾燥後の層厚が4μmになるようにダイコーターで塗布した後、乾燥条件を80℃、3分で乾燥した。その後、空気下で、高圧水銀ランプ使用して、硬化条件を1.0J/cmで硬化を行い、第1平滑層を形成した。
(保護フィルムの貼合)
 厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上にシリコン系剥離剤を塗布し、このシリコン系剥離剤が塗布された面に、アクリル系粘着剤(ブチルアクリレートを主モノマーとする重合体)100質量部と、架橋剤として75質量%濃度のヘキサメチレンジイソシアネート・トリメチロールプロパンアダクト溶液(商品名コロネートHL、固形分濃度75質量%、日本ポリウレタン株式会社製)1質量部を、乾燥後の厚さが10μmとなるように塗布し、乾燥装置により100℃で3分間乾燥させて粘着層を形成した。
 その後、その反対面に導電性高分子(A)としてポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)0.5質量%とポリスチレンスルホン酸(分子量Mn=150000)0.8質量%を含んでなるポリマーの水分散体(BaytronP;バイエルAG社製)を不揮発分として1.00質量部、バインダー樹脂(B)として2-ヒドロキシエチルメタクリレート重合体(Mw=200000)4.8質量部、架橋剤(C)としてカルボジイミド樹脂(カルボジライトV-02-L2;日清紡ケミカル(株)製)14.1質量部、ビニルアルコール系樹脂(D)としてポリビニルアルコール(クラレポバールPVA-505;クラレ(株)製、重合度=500、ケン化度=72.5~74.5mol%)4.8質量部、分子内にアミド基又はヒドロキシ基を有する化合物(E)としてエチレングリコール130質量部、炭素数1~4のアルコール(F)としてイソプロピルアルコール1300質量部を混合し、不揮発分が1.0質量%になるように水で希釈調整し帯電防止コーティング組成物を得た。得られた帯電防止コーティング組成物を、バーコーター(#7)を用いて塗布し、120℃、30秒間乾燥させ層厚2μmの保護フィルムの帯電防止層を形成した。
 その後、当該粘着層を、上記樹脂基材の第1平滑層が成膜されていない面に貼り合わせ、粘着層を介して保護フィルムを樹脂基材に貼り合わせた。ここで、本実施例において成膜用基材とは、樹脂基材に第1平滑層や保護フィルム等が積層されたものをいう。
(第1ガスバリアー層の形成)
 図2に示す真空プラズマCVD装置を用いて、下記成膜条件にて成膜用基材の第1平滑層上に第1ガスバリアー層を形成し巻き取った。
 [成膜条件]
 成膜ガスの混合比(ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)/酸素):1/10(モル比)
 真空チャンバー内の真空度:2.0Pa
 プラズマ発生用電源からの印加電力:1.5kW
 プラズマ発生用電源の周波数:80kHz
 フィルムの搬送速度:5m/min
(第2ガスバリアー層の形成)
 第1ガスバリアー層を形成し、巻き取った成膜用基材を再度巻き出しながら、上記成膜条件にて第1ガスバリアー層の上に第2ガスバリアー層を形成した。このようにして、成膜用基材上に、第1ガスバリアー層と第2ガスバリアー層とからなるガスバリアー層を形成した。その後、大気解放し、巻き出し、表面粗さ、導電性、ムラ及び水蒸気ガスバリアー性を評価した。
《ガスバリアーフィルム2の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、保護フィルム用の基材の厚さを23μmに変更した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム2を作製した。
《ガスバリアーフィルム3の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、帯電防止層を形成しなかった点以外は同様にして、保護フィルム用の基材に帯電防止フィルム(アイセロ化学社製帯電防止フィルムL-140)50μmを用いてガスバリアーフィルム3を作製した。
《ガスバリアーフィルム4の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、保護フィルムを貼合しないこと以外は同様にして、ガスバリアーフィルム4を作製した。
《ガスバリアーフィルム5の作製》
 上記ガスバリアーフィル3の作製において、保護フィルムの粘着層を設けない側に、以下の第2平滑層を設けたこと以外は同様にして、ガスバリアーフィルム5を作製した。
 JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7535を塗布、乾燥後の層厚が2μmになるようにダイコーターで塗布した後、乾燥条件を80℃、3分間として乾燥後、空気下、高圧水銀ランプ使用、硬化条件を1.0J/cmで硬化を行い、第2平滑層を形成した。
《ガスバリアーフィルム6の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、保護フィルムに用いる基材の厚さを12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムにした以外は同様にして、ガスバリアーフィルム6を作製した。
《ガスバリアーフィルム7の作製》
 上記ガスバリアーフィルム6の作製において、保護フィルムに用いる基材の厚さを12μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに粘着層を形成する面の反対面に第2平滑層を設けた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム7を作製した。当該第2平滑層は、ガスバリアーフィルム5で作製したものと同様である。
《ガスバリアーフィルム8の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、抵抗値が3×1012Ω/□となるように導電性高分子の量を調整した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム8を作製した。
 具体的には、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上にシリコン系剥離剤を塗布し、このシリコン系剥離剤が塗布された面に、アクリル系粘着剤(ブチルアクリレートを主モノマーとする重合体)100質量部と、架橋剤として75質量%濃度のヘキサメチレンジイソシアネート・トリメチロールプロパンアダクト溶液(商品名コロネートHL、固形分濃度75質量%、日本ポリウレタン株式会社製)1質量部を、乾燥後の厚さが10μmとなるように塗布し、乾燥装置により100℃で3分間乾燥させて粘着層を形成した。
 その後、その反対面に導電性高分子(A)としてポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)0.5質量%とポリスチレンスルホン酸(分子量Mn=150000)0.8質量%を含んでなるポリマーの水分散体(BaytronP;バイエルAG製)を不揮発分として1.00質量部、バインダー樹脂(B)として2-ヒドロキシエチルメタクリレート重合体(Mw=200000)4.8質量部、架橋剤(C)としてカルボジイミド樹脂(カルボジライトV-02-L2;日清紡績(株)製)14.1質量部、ビニルアルコール系樹脂(D)としてポリビニルアルコール(クラレポバールPVA-505;クラレ(株)製、重合度=500、ケン化度=72.5~74.5mol%)4.8質量部、分子内にアミド基又はヒドロキシ基を有する化合物(E)としてエチレングリコール130質量部、炭素数1~4のアルコール(F)としてイソプロピルアルコール1300質量部を混合し、不揮発分が1.0質量%になるように水で希釈調整し帯電防止コーティング組成物を得た。得られた帯電防止コーティング組成物を、バーコーター(#2)を用いて塗布し、120℃、30秒間乾燥させ層厚0.5μmの保護フィルムの帯電防止層を形成した。
 その後、当該粘着層を、上記樹脂基材の第1平滑層が成膜されていない面に貼り合わせ、粘着層を介して保護フィルムを樹脂基材に貼り合わせた。
《ガスバリアーフィルム9の作製》
 上記ガスバリアーフィルム1の作製において、更に以下に記載のとおり、ウェットコーティング層を設けた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム9を作製した。
(ウェットコーティング層の形成)
 次に、第2ガスバリアー層が形成されたフィルムを巻き出しながら、第2ガスバリアー層上にポリシラザンを含有する塗布液を塗布・乾燥し、その後、巻き取ってガスバリアーフィルム9を作製した。
 ポリシラザンを含有する塗布液は、無触媒のパーヒドロポリシラザン20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ(登録商標)NN120-20)とアミン触媒を固形分の5質量%含有するパーヒドロポリシラザン20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ(登録商標)NAX120-20)を混合して用い、アミン触媒を固形分の1質量%に調整した後、さらにジブチルエーテルで希釈することによりパーヒドロポリシラザン5質量%ジブチルエーテル溶液として調製した。
 この溶液を、ダイコーターを用いてラインスピード0.4m/minで塗布したのち、乾燥温度50℃、乾燥雰囲気の露点10℃で1分乾燥後、乾燥温度80℃、乾燥雰囲気の露点5℃で2分間乾燥して、乾燥後層厚150nmのポリシラザン層を形成した。
《ガスバリアーフィルム10の作製》
 ガスバリアーフィルム9において、ウェットコーティングするガスバリアーフィルムにガスバリアーフィルム7を用いた以外は同様にしてガスバリアーフィルム10を作製した。
《ガスバリアーフィルム11の作製》
 ガスバリアーフィルム1において、第2ガスバリアー層の形成を以下のようにして作製した以外は同様にしてガスバリアーフィルム11を作製した。
(第2ガスバリアー層の形成)
 第1ガスバリアー層を形成し、巻き取った成膜用基材を再度巻き出しながら、上記成膜条件にて第1ガスバリアー層の上に第2ガスバリアー層を形成した。このようにして、成膜用基材上に、第1ガスバリアー層と第2ガスバリアー層とからなるガスバリアー層を形成した。その後、大気解放し、巻き出し、表面粗さ、導電性、ムラ及び水蒸気ガスバリアー性を評価した。
 [成膜条件]
 成膜ガスの混合比(HMDSO/酸素):1/10(モル比)
 真空チャンバー内の真空度:2.0Pa
 プラズマ発生用電源からの印加電力:1.5kW
 プラズマ発生用電源の周波数:80kHz
 フィルムの搬送速度:2.5m/min
《ガスバリアーフィルム1~11の評価》
 上記のようにして作製した、表1及び表2に示す各ガスバリアーフィルム1~11について下記の二つの評価を行った。その評価結果を表3に示す。
(ガスバリアー性の評価)
 得られたガスバリアーフィルムの水蒸気の透過に対するバリアー性を、水蒸気透過度測定装置(商品名:アクアトランMODEL1 モコン社製)により、40℃・90%RHの雰囲気下で測定し、下記の基準に基づいて評価した。なお、表3において、水蒸気透過度をWVTRと略記した。
 4:1×10-3g/m/day未満
 3:1×10-3g/m/day以上1×10-2g/m/day未満
 2:1×10-2g/m/day以上1×10-1g/m/day未満
 1:1×10-1g/m/day以上
(導電性評価方法)
 帯電防止性は、帯電防止フィルムの帯電防止層表面の表面固有抵抗値をもって評価した。帯電防止フィルムを温度23℃、湿度50%RH下で3時間放置・調湿後、同温度、湿度において三菱化学アナリテック社製高抵抗計HT-260測定器を用いて、印加電圧500Vで10秒後の表面固有抵抗値(Ω/□)を測定した。
(表面粗さ)
 表面粗さ(算術平均粗さRa)は、AFM(原子間力顕微鏡 Atomic Force Microscope:Digital Instruments社製)を用い、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30μmの区間内を3回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さから求めた。
(基材のダメージの評価)
 ガスバリアー層形成後、ガスバリアーフィルムをロール状に巻いた状態で、基材のダメージ状態を目視で評価した。
 更に、ガスバリアーフィルムの巻き出しを行いながら、ガスバリアー層側に保護フィルムを貼合する工程を行い、その際に目視にてシート状態のガスバリアーフィルムにおける基材のダメージ状態を評価し、下記の基準に基づいて評価した。
 ◎:フィルムロール上に巻きしわ、ズレが目視で確認されない。巻き出した状態でも変形、オレ痕が確認されない
 △:フィルムロール上に巻きしわ、ズレが目視で確認されないが、巻き出した状態で変形、オレ痕が確認される
 ×:フィルムロール上に巻きしわ、ズレが目視で確認される
(色ムラの測定)
 フィルムを黒のマット上に引き出し、赤のLEDを照射した。その際に、入写側から膜面を目視で観察し、ランク付けを行った。
 ◎:巻きだした状態で、目視でΦ5mm以上の色味ムラが1個/m未満
 △:巻きだした状態で、目視でΦ5mm以上の色味ムラが1個/m以上2個未満
 ×:巻きだした状態で、目視でΦ5mm以上の色味ムラが2個/m以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示した結果から明らかなように、本発明のガスバリアーフィルムは、基材のダメージ及び目視での色味ムラがほとんど確認できないほど少なく、かつガスバリアー性が良好な状態に維持されていることが分かる。
 本発明のガスバリアーフィルムは、水蒸気や酸素等の遮断を必要とする、食品、工業用品、医薬品等の包装用途や、液晶表示素子、光電変換素子、有機EL素子等の有機電子デバイス等に好適に利用することができる。
 10 ガスバリアーフィルム
  1 基材
  2 ガスバリアー層
  3 保護フィルム
  31 保護フィルム基材
  32 粘着層
 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

Claims (8)

  1.  基材の一方の面上にガスバリアー層を有し、前記基材の反対側の面上に保護フィルムを有するガスバリアーフィルムであって、
     前記保護フィルムが、粘着層を有し、当該粘着層を介して前記基材に配設されていて、
     長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する、前記ガスバリアー層の表面と前記保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上であり、かつ、
     前記長尺状のガスバリアーフィルムの総厚が、60μm以上である
     ことを特徴とするガスバリアーフィルム。
  2.  前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のガスバリアーフィルム。
  3.  前記保護フィルムの粘着層を有しない側の面上の表面抵抗が、1×10~1×1012Ω/□の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガスバリアーフィルム。
  4.  前記ガスバリアー層が、前記有機ケイ素化合物に加え、更に無機ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
  5.  前記基材の厚さが、12~50μmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
  6.  請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法であって、
     長尺状の基材の一方の面上にガスバリアー層を形成する工程と、
     前記基材の反対側の面上に、保護フィルムを、粘着層を介して前記基材に配設する工程と、
     を備え、
     前記長尺状のガスバリアーフィルムをロール状に巻いた際に、相互に接触する前記ガスバリアー層の表面と前記保護フィルムの表面の算術平均粗さを、それぞれ、Ra及びRaとしたとき、当該Raの値が当該Raの値の3倍以上となるように、前記ガスバリアー層及び前記保護フィルムの少なくとも一方において調整する
     ことを特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法。
  7.  前記ガスバリアー層を形成する工程が、真空チャンバー内において長尺状の基材を搬送しながら、ガスバリアー層の形成材料である成膜ガスのプラズマ反応により前記基材の表面に前記ガスバリアー層を形成する工程であり、かつ下記要件を満たすことを特徴とする請求項6に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
     (1)前記ガスバリアー層を形成する工程においては、互いに対向して配置した一対の成膜ローラーに電圧を印加し、当該一対の成膜ローラー間の対向空間にグロー放電を発生させ、グロー放電で電離した成膜ガスのプラズマを用いて前記基材にプラズマCVDによりガスバリアー層を形成する。
     (2)前記基材のガスバリアー層を形成する面に対し反対側の面に保護フィルムを配設する。
  8.  前記ガスバリアー層を形成する工程の後に、更にウェットコーティング法によりガスバリアー層上に無機ケイ素化合物を塗布する工程を備えることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
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