(57)【要約】【課題】生産性を損なわず、有機層の欠陥を低減しガスバリア性を向上させることが可能な、ガスバリアフィルムの製造方法、ガスバリアフィルムを提供すること。【解決手段】基材フィルム１上の少なくとも一方の面に、有機層２／無機層３を交互に積層させるガスバリアフィルム１０の製造方法であって、前記有機層２に紫外線重合性樹脂を用い、基材フィルム１上に積層された前記有機層２への紫外線照射による硬化を、５０℃〜１５０℃の加熱状態で行うことを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。【選択図】図１
2016159509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルム上の少なくとも一方の面に、有機層と無機層を交互に積層させるガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記有機層に紫外線重合性樹脂を用い、基材フィルム上に積層された前記有機層への紫外線照射による硬化を、５０℃〜１５０℃の加熱状態で行うことを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記基材フィルム上に積層された有機層の加熱を、５０℃〜１５０℃の加熱された加熱ロールに抱かせ、接触搬送させて行うことを特徴とする請求項１に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
【請求項３】
前記有機層の形成を、有機層塗布液を塗布して成膜形成することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするガスバリアフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産性を損なわずに、ガスバリア性に優れたガスバリアフィルムを製造できるガスバリアフィルムの製造方法およびガスバリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムを基材とし、この基材表面に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の金属酸化物薄膜を形成したガスバリアフィルムは、食品や医薬品、電子部材などの包装材料や保護材料として幅広く用いられ、有機ＥＬや太陽電池などのデバイス分野においては、軽量化やコスト面などから、高いバリア性能を有するガスバリアフィルムが望まれている。
【０００３】
近年、電子デバイス分野では、特に水蒸気透過率が０．００１ｇ／ｍ２／ｄａｙ未満のガスバリア性能が必要となってきており、ガスバリア性を高めるために、プラスチック基材に有機層／無機層を交互に積層したバリア積層体の構造が提案されている。
【０００４】
上記のバリア性能を達成するために、基材表面に有機層と無機層を交互に積層した後にフィルムの融点以下の温度で加熱することにより、加圧熱水処理を行ってもバリア性を維持するガスバリアフィルムが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、加熱処理を行うことによって、有機層や無機層にダメージを与えてバリア性が低下するという問題がある。
【０００６】
また、有機層を成膜した後、無機層を成膜する前に、有機層を構成するポリマーのガラス転移温度以上の温度で加熱するか、有機層に紫外線線を照射し、有機層に存在する欠陥を修復することで、ガスバリア性を改良する技術が開示されている（特許文献２）。
【０００７】
しかしながら、有機層を成膜した後に、加熱工程もしくは電子線照射工程を設け有機層に存在する欠陥を修復することは、バリア性を改良することを可能にするものの、追加の工程を設けることになり、生産性を損なってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７１４６７号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記ガスバリア積層体の生産性に関わる問題点を解決することを目的としたものであって、生産性を損なわず、有機層の欠陥を低減しガスバリア性を向上させることが可能な、ガスバリアフィルムの製造方法、ガスバリアフィルム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】
【００１０】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、基材フィルム上の少なくとも一方の面に、有機層と無機層を交互に積層させるガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記有機層に紫外線重合性樹脂を用い、基材フィルム上に積層された前記有機層への紫外
線照射による硬化を、５０℃〜１５０℃の加熱状態で行うことを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法ある。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記基材フィルム上に積層された有機層の加熱を、５０℃〜１５０℃の加熱された加熱ロールに抱かせ、接触搬送させて行うことを特徴とする請求項１に記載のガスバリアフィルムの製造方法である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記有機層の形成を、有機層塗布液を塗布して成膜形成することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムの製造方法である。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするガスバリアフィルムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガスバリアフィルムの製造は、有機層を形成した後に、新たに加熱や紫外線照射などの工程を設ける必要性がなく、かつ生産性に優れ、有機層に欠陥がない高いガスバリア性能を保持するガスバリアフィルムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の、ガスバリアフィルムの製造における、有機層の形成工程を示した概念図である。
【図２】本発明の、ガスバリアフィルムの構成を示した断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のガスバリアフィルム１０の製造における、有機層２の形成工程を示している。
【００１７】
基材フィルム１上に、塗布装置４により有機層塗布液を塗布し、塗布後、５０℃〜１５０℃の加熱された加熱ロール６に抱かせた状態で接触搬送し、紫外線照射装置５より、紫外線８を照射して有機層２を硬化形成し、図示しない蒸着装置等を用いて無機層３を積層する。そして、これらの工程を繰り返して積層することにより、ガスバリアフィルム１０を製造する。
【００１８】
紫外線照射による硬化を、５０℃〜１５０℃の加熱状態で行うことにより、欠陥が無く、高いガスバリア性能を有する有機層２を形成することができる。
【００１９】
図２は、本発明のガスバリアフィルム構成を示しており、基材フィルム１上に有機層２と無機層３が交互に繰り返し形成されている。有機層２と無機層３の積層構造は、図２では、基材フィルム１の片面に形成されているが、基材フィルム１の両面に形成してもよい。コストや生産性の観点から有機層２と無機層３の層数は好ましくは２〜３０層である。
【００２０】
＜基材フィルムについて＞
基材フィルム１の材質は、有機層２と無機層３を形成できる支持体であれば良く、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィン系樹脂フィルムや、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムなどのポリエステル系樹脂フィルム、ナイロンフィルムなどのポリアミド系樹脂フィルムが好適に用いられる。基材フィルム１の膜厚は、使用する目的に応じて最適な膜厚を選択すればよい。
【００２１】
＜有機層＞
有機層２は、少なくとも重合性化合物や重合開始剤を含む重合性組成物から構成され、紫
外線８を照射して硬化形成する。重合性化合物は、ラジカル重合性化合物の（メタ）アクリレート化合物を用いることが好ましい。
【００２２】
重合開始剤の含有量は、重合性化合物の全量に対して０．１から３モル％含まれていることが好ましく、光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類やベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ベンゾイン類、アントラキノン類など適宜用いることができる。
【００２３】
＜溶剤＞
重合性化合物、重合開始剤を含む重合性組成物に用いる溶剤としては、特に限定されず、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、ジオキサン、ジオキソラン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトール等のエーテル類、また、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、およびメチルシクロヘキサノン等のケトン類などが挙げられる。
【００２４】
＜塗布装置＞
有機層２を形成するための塗布装置４としては、特に限定されるものではなく、状況に応じて最適な方法で塗工すればよい。例えば、スロットダイやワイヤーバー塗工、グラビア塗工、カーテン塗工、エアーナイフ塗工など公知の塗工方法が挙げられる。
【００２５】
＜紫外線照射装置＞
上記塗工方法で形成した有機層２は紫外線照射にて硬化させることで形成する。照射する光は、紫外線照射装置５による紫外線８を用いることが好ましく、０．１Ｊ／ｃｍ２以上のエネルギーで照射すれば、有機層２は十分に硬化することができる。
【００２６】
また、紫外線照射時に酸素による重合阻害を防ぐために、例えば紫外線照射部を窒素雰囲気下で酸素濃度を低下させた状態で重合反応を行ってもよい。
【００２７】
また、本発明において、紫外線照射は、図１に示しているように、加温された加熱ロール６上を搬送する、有機層２を塗布した基材フィルム１に対して行われる。
【００２８】
このように、紫外線照射時に加温された加熱ロール６上に搬送される基材フィルム１に対して紫外線８を照射することで、加温によって有機層２のレベリング性が増し、有機層２の表面が平滑な状態の均一な塗膜が得られる。
【００２９】
さらに、加温された加熱ロール６に対して紫外線８を照射しているので、平滑性を維持した状態で塗膜が硬化され、欠陥のない有機層２を得ることができる。前記加熱ロール６の温度が、５０℃〜１５０℃であることが好ましい。
【００３０】
前記加熱ロール６の温度が、５０℃以下であると有機層２の欠陥が発生し十分なバリア性能が得られず、１５０℃以上であると、有機層２の硬化反応は進むが基材にダメージを与える可能性がある。
【００３１】
加熱ロール６の温度は、光重合時の有機層２の温度を制御するための手段であり、有機層２の温度を適切に制御できれば他の手段であっても構わない。すなわち、温度を制御した状態で、紫外線を照射すれば良い。
【００３２】
有機層２の膜厚は限定されないが、５０ｎｍ〜２０００ｎｍが好ましい。有機層２の膜厚が５０ｎｍより小さい場合、膜厚の均一性が失われ、有機層２の膜厚が２０００ｎｍより大きい場合、外力によりクラックを発生してバリア性が低下する。
【００３３】
＜無機層＞ 
無機層３は、無機化合物を含みバリア性を有する層であって、例えば、ケイ素やアルミニウムなどの酸化物や窒化物及び炭化物を含むことが好ましい。
【００３４】
無機層の形成方法は、公知の方法を用いればよく、例えば、無機層３の形成方法は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）、めっきやゾルゲル法等の液相成長法がある。無機層３の厚みは、５ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
【００３５】
無機層２、有機層３の順に交互に積層された構造を有する本発明のガスバリアフィルム１０において、各層の密着性を高めるために、各層間に中間層を形成してもよい。
【実施例１】
【００３６】
基材フィルム１として、ポリエチレンナフタレートフィルム（厚さ１００μｍ）を用い、
（メタ）アクリレート化合物                                            １０重量％メチルエチルケトン                                                    ９０重量％を含む重合性組成物を調整した。
【００３７】
次に、乾燥膜厚が３００ｎｍとなるようにスロットダイ塗工で塗膜を形成した。加熱ロール６の温度を５０℃に調整し、酸素含有量１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で紫外線照射量０．５Ｊ／ｃｍ２で照射して硬化させ、有機層２を作製した。
【００３８】
有機層２上に窒化珪素の無機層３を膜厚が４０ｎｍで形成し、有機層２と無機層３が形成されたガスバリアフィルム１０を作製した。
【実施例２】
【００３９】
加熱ロール６の温度を１００℃に調整した以外は、実施例１と同じ条件で、有機層２と無機層３を形成し、実施例２のガスバリアフィルム１０を作製した。
【実施例３】
【００４０】
加熱ロール６の温度を１５０℃に調整した以外は、実施例１と同じ条件で、有機層２と無機層３を形成し、実施例３のガスバリアフィルム１０を作製した。
【００４１】
＜比較例１＞
加熱ロール６の温度を２５℃に調整した以外は、実施例１と同じ条件で、有機層２と無機層３を形成し、比較例１のガスバリアフィルム１０を作製した。
【００４２】
＜比較例２＞
加熱ロール６の温度を４０℃に調整した以外は、実施例１と同じ条件で、有機層２と無機層３を形成し、比較例２のガスバリアフィルム１０を作製した。
【００４３】
＜比較例３＞
加熱ロール６の温度を１６０℃に調整した以外は、実施例１と同じ条件で、有機層２と無機層３を形成し、比較例３のガスバリアフィルム１０を作製した。
【００４４】
＜評価方法・水蒸気透過率＞
評価は、水蒸気透過率を、水蒸気透過試験機ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ  Ｗ３／３３型（ＭＯＣＯＮ社製）を用い、温度は４０℃、相対湿度は９０％の測定条件でおこなった。評価基準としては、測定値が、
○：０．０００９ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下
×：０．０００９ｇ／ｍ２／ｄａｙ以上
とした。
【００４５】
＜評価方法・変形状態＞
水蒸気透過率の他にも、ガスバリアフィルム１０として利用するにあたりシワなどの変形状態を目視にて確認し、評価基準を
○：シワがない状態
△：許容範囲内のシワのレベル
×：許容できない範囲のシワ
とした。
【００４６】
結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2016159509.tif 000003
ロールの温度を高くすると水蒸気透過率を向上させることが可能であり、５０℃以上にてその効果を得られる。ただし、温度を高くしすぎると基材フィルムに過剰な負荷が作用し、製品として問題となる変形が生じる。そのため、ロール温度は１５０℃以下に抑える必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のバリアフィルムは、優れたバリア性と生産性を両立することができるので、高いバリア性を求められる用途から低コストを求められる汎用用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・基材フィルム
２・・・有機層
３・・・無機層
４・・・塗布装置
５・・・紫外線照射装置
６・・・加熱ロール
７・・・ガイドロール
８・・・紫外線
１０・・・ガスバリアフィルム
【図１】
2016159509.tif 000004
【図２】
2016159509.tif 000005