(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材上に、泳動電着法により形成された無機層状化合物層を有することを特徴とするバリアフィルム。
【請求項２】
前記無機層状化合物層が、導電層を介して樹脂基材上に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のバリアフィルム。
【請求項３】
前記無機層状化合物層が、接着層を介して樹脂基材上に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のバリアフィルム。
【請求項４】
前記無機層状化合物層上に、保護層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバリアフィルム。
【請求項５】
無機層状化合物分散液中の電極間に電圧を印加し、一方の電極上に無機層状化合物層を形成する工程を有することを特徴とするバリアフィルムの製造方法。
【請求項６】
前記一方の電極が、導電性を有する樹脂基材であることを特徴とする請求項５に記載のバリアフィルムの製造方法。
【請求項７】
さらに、前記無機層状化合物層を樹脂基材上に転写する工程を有することを特徴とする請求項５または６に記載のバリアフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機層状化合物層を有するバリアフィルム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、バリアフィルムの分野において、無機層状化合物と水溶性高分子を主たる構成成分とする層を有するバリア性積層体（特許文献１）、無機層状化合物と樹脂を含む組成物よりなるバリア性フィルム及び該フィルムを積層構造中に有するバリア性積層体（特許文献２）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８５３８９号公報
【特許文献２】特開平６−９３１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２のバリアフィルムまたは積層体においては、バリア層の、成膜性・基材との密着性等を改善するために、バインダー樹脂の使用が不可欠であった。そのため、層状化合物とバインダー樹脂との間の強度が十分ではなく、層状化合物の割合が増えるにつれてバリア層が脆くなる問題があった。また、バインダー樹脂として水溶性高分子を用いた際には、高湿度下のバリア性が劣る問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、高いバリア性を有するバリアフィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明のバリアフィルムは、樹脂基材上に、泳動電着法により形成された無機層状化合物層を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のバリアフィルムの製造方法は、無機層状化合物分散液中の電極間に電圧を印加し、一方の電極上に無機層状化合物層を形成する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のバリアフィルムの無機層状化合物層は、バインダー樹脂を含まないにも関わらず、無機層状化合物が強固な相互作用によって積層されているので、成膜性も良く、基材との層間で剥離することもない。また、特に高湿度下のバリア性能が優れている。
【０００９】
また、本発明の製造方法は、樹脂バインダーを用いずに無機層状化合物層を形成するため、材料ロスが無く、環境に優しい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の無機層状化合物層は、泳動電着法により形成されたものである。
【００１２】
具体的には、無機層状化合物分散液に２枚の電極を設置し、両電極間に電圧を印加することにより、一方の電極上に無機層状化合物層を形成することができる。この際、一方の電極を導電性を有する樹脂基材とし、この樹脂基材上に無機層状化合物層が形成されるように電圧を印加することが好ましい。
【００１３】
無機層状化合物は、いわゆる粘土化合物といわれるもので、イオン交換能を有する層状化合物、その中でも特に溶液中で表面電荷を持つ層状化合物が望ましい。この種の層状化合物は板状微粒子とも呼ばれ、Ｓｉ四面体やＡｌ八面体等の多面体が平面上に連なったシート構造を層状に重ねた結晶構造を備えると共に、層間にイオン吸着サイトを有する化合物である。
【００１４】
無機層状化合物の具体例としては、例えばスメクタイト、カオリン、雲母、ハイドロタルサイト等の粘土鉱物を挙げることができる。これらのうちでも、特にスメクタイト（その合成品も含む）が望ましい。
【００１５】
スメクタイトは、４面体構造を持つ４価のシリコンイオンからなる層（４面体層）と８面体構造を持つ２価と３価のカチオンからなる層（８面体層）とを持ち、４面体層−８面体層−４面体層という３層を基本結晶構造とする板状鉱物の総称である。スメクタイトの層間にはイオン吸着サイトが存在し、溶液中で種々の化合物を吸着する特徴を持つ。また、スメクタイトの層間に水が入り込むことにより、自分の体積の十数倍に膨れあがる特徴（膨潤性）を持つ。スメクタイトの種類としては、サポナイト、ヘクトライト、モンモリロナイトなどが知られている。合成サポナイトの例としては、例えばクニミネ工業社製「スメクトンＳＡ」等が、合成ヘクトライトの例としては、例えばロックウッド社製「ラポナイトＸＬＧ」、コープケミカル社製「ルーセンタイトＳＷＮ」等が、合成モンモリロナイトの例としては、クニミネ工業社製の「クニピアＦ」等がある。
【００１６】
導電性を有する樹脂基材としては、導電層を有する樹脂基材が挙げられる。具体的には、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、トリアセチルセルロース等よりなる樹脂基材上に、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛等よりなる導電層を、スパッタ、ＣＶＤ、イオンプレーティング、ディップコート、スクリーン印刷等により形成したものが挙げられる。
【００１７】
樹脂基材の厚さは、そのままバリアフィルムの基材となる場合には５μｍ〜５００μｍが好ましく、１０μｍ〜３００μｍがより好ましい。５００μｍを超えると基材としての柔軟性が減少し、材料の特性が活かしきれない可能性があり、５μｍ以下では製造時の取り扱いが困難になる可能性がある。なお、薄い樹脂基材を用いる場合は、分散液に電極を設置する際に樹脂基材が屈曲して作業性が悪くなる場合もあるため、補助的な部材を支持体として樹脂基材に積層させて用いても構わない。
【００１８】
導電層の厚さは、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．０５μｍ〜５０μｍがより好ましい。１００μｍを超えると導電層の形成が難しくなる可能性があり、０．０１μｍ未満では所望の通電量を得ることができない可能性がある。
【００１９】
なお、樹脂基材自体が導電性を有する場合には、導電層を設けなくてもよい。この様な樹脂基材としては、例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子よりなる基材、例えば金属粉、導電性顔料、酸化インジウムスズ粒子等の導電性フィラーを含有させた樹脂よりなる基材等が挙げられる。
【００２０】
無機層状化合物層の厚さは、０．０１μｍ〜５０μｍが好ましく、０．１μｍ〜２０μｍがより好ましい。５０μｍを超えると積層が難しくなる可能性があり、０．０１μｍ未満ではバリア性が得られない可能性がある。
【００２１】
無機層状化合物層の上には、保護層を形成してもよい。
【００２２】
保護層の形成方法は特に限定されず、溶剤に溶解した樹脂やモノマーを塗布する方法、フィルム状の樹脂を接着剤や熱で貼るまたは押し出す方法などが挙げられる。
【００２３】
塗布する方法で使用する樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エステル樹脂、ポリイミド樹脂、アミド樹脂、オレフィン系脂、フェノール樹脂、レゾルシノール系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００２４】
また、２重結合などを有した重合性のモノマーや反応性基を有した樹脂などを塗布した後に、熱や電子線、紫外線で重合させて保護層を形成してもよい。重合性モノマーには、メチルアクリレート、メチルアクリレート誘導体、エチルアクリレート、エチルアクリレート誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、スチレン、スチレン誘導体、エチレン誘導体、プロピレン誘導体、ブテン誘導体、ブタジエン誘導体、イソプレン誘導体等が挙げられる。反応性基を有した樹脂には、１液および２液硬化型エポキシ樹脂、１液および２液硬化型イソシアネート樹脂、エポキシ／アクリル硬化型樹脂等が挙げられる。
【００２５】
これらの樹脂やモノマーを溶解させる溶媒は、使用する材料によって適宜選択される。水、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類、テトラヒドロフランやジエチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、トルエンやキシレン等の芳香族炭化水素類等があり、これらを単独または２種類以上を混合して用いることができる。
【００２６】
フィルム状の樹脂を貼るまたは押し出す方法としては、ウェットラミネート法、ドライラミネート法やエクストルージョンラミネート法などがある。
【００２７】
ウェットラミネート法やドライラミネート法では、接着剤として、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル／プロピオン酸共重合体、ゴム系樹脂、シアノアクリレート樹脂、セルロース系樹脂、アイオノマー樹脂、ポリオレフィン系共重合体などを、グラビア法、ロール法、ナイフエッジ法などで塗布し、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリスルフォン系、ポリカードネート系などのフィルムを張り合わせる。
【００２８】
エクストルージョンラミネート法では、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを加熱溶解して無機層状化合物層上に押し出して積層させる。
【００２９】
保護層の厚さは、０．５μｍ〜１００μｍが好ましく、１μｍ〜５０μｍがより好ましい。１００μｍを超えると厚くなりすぎ不経済となる可能性があり、０．５μｍ未満では保護層としての耐性が得られない可能性がある。
【００３０】
樹脂基材としては、前述の導電性を有する樹脂基材が挙げられる。
【００３１】
また、例えば塗工型の導電層等の表面の粗い導電層を有する樹脂基材を用いた場合には、樹脂基材（導電層）と無機層状化合物層との密着性が十分でない場合がある。この様な場合には、無機層状化合物層を他の樹脂基材に転写して積層してもよい。
【００３２】
具体的には、無機層状化合物層と他の樹脂基材を接着剤を介して貼り合せ、接着が促進したところで導電層と無機層状化合物層の界面を剥離して、無機層状化合物層を他の樹脂基材上に転写する。接着剤としては、保護層に関して説明したものと同様なものが挙げあられる。転写する他の樹脂基材は特に限定されないが、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリスルフォン系、ポリカードネート系などのフィルムが挙げられる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００３４】
＜実施例１＞
【００３５】
まず、無機層状化合物（クニミネ工業社製「クニピアＦ」）１ｇを水１００ｍｌに分散させた液を用意した。この分散液中に、陰極としてステンレス板（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．３ｍｍ）、陽極として透明導電塗料（インジウム・スズ酸化物微粒子）を塗工して厚さ１μｍの導電層を形成したＰＥＴフィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．０５ｍｍ）を設置した。
【００３６】
両電極間に５Ｖの定電圧の直流を５分間通電し、陽極側の導電層上に無機層状化合物層を形成し、５０℃で２４時間乾燥して厚さ０．８μｍの無機層状化合物層を得た。その後、無機層状化合物層の上に、紫外線硬化樹脂を塗布して厚さ２μｍの保護層を形成し、バリアフィルムを得た。
【００３７】
このフィルムの４０℃、９０％雰囲気下での水蒸気透過率を測定したところ、３．２ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００３８】
＜実施例２＞
まず、無機層状化合物（クニミネ工業社製「スメクトン」）０．５ｇを水１００ｍｌに分散させた液を用意した。この分散液中に、陰極としてステンレス板（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．３ｍｍ）、陽極として透明導電塗料（インジウム・スズ酸化物微粒子）を塗工して厚さ１μｍの導電層を形成したポリカーボネートフィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．２ｍｍ）を設置した。
【００３９】
両電極間に７Ｖの定電圧の直流を２０分間通電し、陽極側の導電層上に無機層状化合物層を形成し、５０℃で２４時間乾燥して厚さ１．１μｍの無機層状化合物層を得た。その後、実施例１と同様にして保護層を形成した。
【００４０】
このフィルムの４０℃、９０％雰囲気下での水蒸気透過率を測定したところ、２．９ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００４１】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして、無機層状化合物層まで形成した。一方、ＰＥＴフィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．０５ｍｍ）上にポリウレタン系接着剤を１μｍの厚さで塗工した。その後、両者の接着層と無機層状化合物層を対向させて張り合わせ、４０℃で２４時間エージングを行った後に、無機層状化合物層と導電層との層間で剥離し、無機層状化合物層／接着層／ＰＥＴフィルムという層構成のバリアフィルムを得た。
【００４２】
このフィルムの４０℃、９０％雰囲気下での水蒸気透過率を測定したところ、３．４ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。なお、無機層状化合物層を転写したＰＥＴフィルムの４０℃、９０％雰囲気下での水蒸気透過率を測定したところ、６．６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００４３】
＜比較例１＞
無機層状化合物層を形成しない以外は、実施例１と同様にしてフィルムを作成し、水蒸気透過率を測定したところ、６．６ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００４４】
＜比較例２＞
無機層状化合物層を形成しない以外は、実施例２と同様にしてフィルムを作成し、水蒸気透過率を測定したところ、２８．７ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。
【００４５】
＜比較例３＞
ポリビニルアルコールと実施例１で用いた無機層状化合物を重量比４０：６０で混合した塗工液を、実施例１で用いたＰＥＴフィルム上に塗工して乾燥し、厚さ０．８μｍの層を形成した。その後、実施例１と同様にして保護層を形成した。
【００４６】
このフィルムの４０℃、９０％雰囲気下での水蒸気透過率を測定したところ、６．４ｇ／ｍ2／ｄａｙであった。