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JP2014088016A - Gas barrier film - Google Patents

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JP2014088016A
JP2014088016A JP2013042660A JP2013042660A JP2014088016A JP 2014088016 A JP2014088016 A JP 2014088016A JP 2013042660 A JP2013042660 A JP 2013042660A JP 2013042660 A JP2013042660 A JP 2013042660A JP 2014088016 A JP2014088016 A JP 2014088016A
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JP
Japan
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layer
gas barrier
density
barrier film
thickness
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Pending
Application number
JP2013042660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kamibayashi
浩行 上林
Yusuke Tsukamura
裕介 塚村
Minoru Yoshida
実 吉田
Osamu Watanabe
渡邊  修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film endowed with an advanced gas barrier property without recourse to film thickness enlargement or multilayer lamination regardless of types of concomitantly selected substrates and enabling the manifestation of a stable gas barrier property.SOLUTION: The following [A] layer and [B] layer are configured in proper order contiguously on at least one side of a polymer substrate, whereas the [B] layer includes a layer constitution wherein a [Ba] layer, a [Bb] layer, a [Bc] layer are configured in proper order contiguously from the polymer substrate side, whereas the respective densities of the [Ba] layer and the [Bc] layer are each confined to a range of 2.0-9.0 g/cm, whereas the density of the [Bb] layer is 2.3-10.5 g/cmand higher than the density of either of the [Ba] layer and the [Bc] layer, whereas the thickness of the [Bb] layer is 0.2-20 nm: [A] layer: crosslinked resin layer having a pencil hardness of at least H and a surface free energy of 45 mN/m or below; [B] layer: gas barrier layer having a thickness of 10-2500 nm.

Description

本発明は、高いガスバリア性が必要とされる食品、医薬品の包装用途や太陽電池、電子ペーパー、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレーなどの電子部材用途に使用されるガスバリア性フィルムに関する。   The present invention relates to a gas barrier film used for food and pharmaceutical packaging applications requiring high gas barrier properties and electronic member applications such as solar cells, electronic paper, and organic electroluminescence (EL) displays.

高分子基材の表面に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム等の無機物(無機酸化物を含む)を使用し、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD法)、あるいは、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD法)等を利用して、その無機物の蒸着膜を形成してなるガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素などの各種ガスの遮断を必要とする食品や医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス部材として用いられている。   Physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, etc. using inorganic materials (including inorganic oxides) such as aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium oxide on the surface of the polymer substrate Method) or chemical vapor deposition (CVD) such as plasma enhanced chemical vapor deposition, thermal chemical vapor deposition, and photochemical vapor deposition, etc. The resulting gas barrier film is used as a packaging material for foods, pharmaceuticals, and the like that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen, and as an electronic device member such as a thin-screen TV and a solar battery.

ガスバリア性向上技術としては、例えば、有機ケイ素化合物の蒸気と酸素を含有するガスを用いてプラズマCVD法により基材上に、ケイ素酸化物を主体とし、炭素、水素、ケイ素及び酸素を少なくとも1種類含有した化合物とすることによって、透明性を維持しつつガスバリア性を向上させる方法が用いられている(特許文献1)。また、プラズマCVD法などの成膜方法以外のガスバリア性向上技術としては、ガスバリア性を低下させるピンホールやクラックの発生原因となる突起や凹凸を減少させた平滑基材や表面平滑化を目的としたアンカーコート層を設けた基材が用いられている(特許文献2)。他にも、成膜方法以外のガスバリア性向上技術としては、基板上にエポキシ化合物である有機層とプラズマCVD法で形成されたケイ素系酸化物層を交互に積層させることで、膜応力によるクラック及び欠陥の発生を防止した多層積層構成のガスバリア性フィルムが用いられている(特許文献3)。   As a gas barrier property improving technique, for example, a gas containing an organic silicon compound vapor and oxygen is used to form a silicon oxide as a main component on a substrate by a plasma CVD method, and at least one kind of carbon, hydrogen, silicon and oxygen. A method of improving gas barrier properties while maintaining transparency by using a compound that has been contained is used (Patent Document 1). Moreover, as a gas barrier property improving technique other than a film forming method such as a plasma CVD method, for the purpose of a smooth base material or a surface smoothing in which protrusions and irregularities that cause generation of pinholes and cracks that reduce the gas barrier property are reduced. A base material provided with an anchor coat layer is used (Patent Document 2). As another gas barrier property improvement technique other than the film formation method, cracks due to film stress can be obtained by alternately laminating an organic layer, which is an epoxy compound, and a silicon-based oxide layer formed by plasma CVD on the substrate. In addition, a gas barrier film having a multilayer laminated structure in which generation of defects is prevented (Patent Document 3).

特開平8−142252号公報(特許請求の範囲)JP-A-8-142252 (Claims) 特開2002−113826号公報(特許請求の範囲)JP 2002-113826 A (Claims) 特開2003−341003号公報(特許請求の範囲)JP 2003-341003 A (Claims)

しかしながら、プラズマCVD法によりケイ素酸化物を主成分としたガスバリア性の層を形成する方法では、形成されたガスバリア性の層が高硬度な層であるため、ガスバリア層の形成する表面の凹凸部の応力集中により、ピンホールやクラックが発生し、高いガスバリア性が得られないなどの問題があった。   However, in the method of forming a gas barrier layer mainly composed of silicon oxide by plasma CVD, the formed gas barrier layer is a high-hardness layer. Due to the stress concentration, pinholes and cracks occurred, and there was a problem that high gas barrier properties could not be obtained.

また、ガスバリア層を形成する基材に平滑基材や表面平滑化を目的としたアンカーコート付き基材を用いた方法は、ピンホールやクラックの発生を防止することでガスバリア性は向上するものの、ガスバリア層形成時のプラズマの発光熱およびイオン、ラジカルの衝突などで、基材およびアンカーコートが寸法変化を起こし、ガスバリア層の膜の成長核となる原子や粒子の成長を阻害するため、膜質が安定せず、ガスバリア性の再現性が低い問題があった。   Moreover, although the method using the base material with an anchor coat for the purpose of smoothing or smoothing the surface of the base material for forming the gas barrier layer improves the gas barrier property by preventing the occurrence of pinholes and cracks, The base material and anchor coat undergo dimensional changes due to plasma emission heat and ion / radical collision when the gas barrier layer is formed, preventing the growth of atoms and particles that serve as the growth nuclei of the gas barrier layer film. There was a problem that the reproducibility of gas barrier properties was not stable.

有機層と無機層を交互に多層積層構成にしたガスバリア性の層を形成する方法では、水蒸気透過度1.0×10−3g/(m・24hr・atm)以下の高いガスバリア性を得るために、数十層の多層積層で厚膜に形成する必要があり、ガスバリア層の応力によってクラックや欠陥を発生するため、大幅にガスバリア性が低下する問題があった。 In the method of forming a gas barrier layer in which an organic layer and an inorganic layer are alternately laminated, a high gas barrier property with a water vapor permeability of 1.0 × 10 −3 g / (m 2 · 24 hr · atm) or less is obtained. Therefore, it is necessary to form a thick film with several tens of layers, and cracks and defects are generated due to the stress of the gas barrier layer, so that there is a problem that the gas barrier property is greatly lowered.

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、基材の種類を選ぶことなく、厚膜化や多層積層をせずとも高度なガスバリア性および安定したガスバリア性の発現を可能にしたガスバリア性フィルムを提供せんとするものである。   In view of the background of the prior art, the present invention provides a gas barrier film that enables high gas barrier properties and stable gas barrier properties to be developed without selecting a type of base material and without thickening or multilayer lamination. It is to be provided.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用する。すなわち、
(1)高分子基材の少なくとも片側に、以下の[A]層と[B]層がこの順で接して配置され、前記[B]層は高分子基材の側から[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層が接して配置された層構成を含み、前記[Ba]層および前記[Bc]層の密度は、それぞれ2.0〜9.0g/cmの範囲にあり、前記[Bb]層の密度は、2.3〜10.5g/cmでかつ前記[Ba]層と前記[Bc]層のいずれの密度よりも高く、前記[Bb]層の厚みが0.2〜20nmであるガスバリア性フィルム。
[A]層:鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下の架橋樹脂層
[B]層:厚みが10〜2500nmのガスバリア層
(2)前記[Ba]層の密度が、前記[Bc]層の密度より高い前記(1)に記載のガスバリア性フィルム。
(3)前記[Bb]層の密度が、前記[Ba]層の密度より0.1〜4.0g/cm高い前記(1)または(2)に記載のガスバリア性フィルム。
(4)前記[Ba]層及び前記[Bb]層は亜鉛(Zn)化合物を主成分とし、前記[Bc]層はケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とし、前記[Bb]層の密度は、前記[Ba]層の密度より0.1〜2.0g/cm高い前記(1)に記載のガスバリア性フィルム。
(5)前記[Ba]層の密度が3.9〜4.6g/cm、前記[Bb]層の密度が4.0〜5.8g/cm、前記[Bc]層の密度が2.0〜5.5g/cmである前記(4)に記載のガスバリア性フィルム。
(6)前記[Bc]層は、ケイ素(Si)化合物を主成分とし、密度が2.0〜2.6g/cmである前記(5)に記載のガスバリア性フィルム。
(7)前記[Bc]層は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とし、密度が3.5〜5.5g/cmである前記(5)に記載のガスバリア性フィルム。
(8)前記[Ba]層が、以下の[Ba1]層または[Ba2]層である前記(1)〜(7)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[Ba1]層:酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層
[Ba2]層:硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層
(9)前記[Ba]層が、前記[Ba1]層であってその組成は、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度が20〜40atom%、ケイ素(Si)原子濃度が5〜20atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が0.5〜5atom%、酸素(O)原子濃度が35〜70atom%である前記(8)に記載のガスバリア性フィルム。
(10)前記[Ba]層が、前記[Ba2]層であってその組成は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9である前記(8)に記載のガスバリア性フィルム。
(11)前記[A]層の平均表面粗さRaが1nm以下であることを特徴とする前記(1)〜(10)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
(12)前記[B]層表面に、透明導電層を有する前記(1)〜(11)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
(13)前記透明導電層がインジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)、ガリウム含有酸化亜鉛(Ga/ZnO)、金属ナノワイヤーおよびカーボンナノチューブのいずれかを含む前記(1)〜(12)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
(14)前記(1)〜(13)のいずれかに記載のガスバリア性フィルムを有する太陽電池。
(15)前記(1)〜(13)のいずれかに記載のガスバリア性フィルムを有する表示体素子。
The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is,
(1) The following [A] layer and [B] layer are arranged in contact in this order on at least one side of the polymer substrate, and the [B] layer is the [Ba] layer from the polymer substrate side, The [Bb] layer and the [Bc] layer are in contact with each other, and the [Ba] layer and the [Bc] layer have a density in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 , respectively. The density of the [Bb] layer is 2.3 to 10.5 g / cm 3 and higher than the density of any of the [Ba] layer and the [Bc] layer, and the thickness of the [Bb] layer is 0. A gas barrier film having a thickness of 2 to 20 nm.
[A] layer: a crosslinked resin layer having a pencil hardness of H or more and a surface free energy of 45 mN / m or less [B] layer: a gas barrier layer having a thickness of 10 to 2500 nm (2) The density of the [Ba] layer is the above [ The gas barrier film according to (1), which is higher in density than the Bc] layer.
(3) The gas barrier film according to (1) or (2), wherein the density of the [Bb] layer is 0.1 to 4.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer.
(4) The [Ba] layer and the [Bb] layer are mainly composed of a zinc (Zn) compound, and the [Bc] layer is composed of silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr). A compound containing at least one element selected from the group consisting of chromium (Cr), tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo) and tantalum (Ta), [Bb] The gas barrier film according to (1), wherein the density of the layer is 0.1 to 2.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer.
(5) The density of the [Ba] layer is 3.9 to 4.6 g / cm 3 , the density of the [Bb] layer is 4.0 to 5.8 g / cm 3 , and the density of the [Bc] layer is 2 The gas barrier film according to the above (4), which is 0.0 to 5.5 g / cm 3 .
(6) The gas barrier film according to (5), wherein the [Bc] layer contains a silicon (Si) compound as a main component and has a density of 2.0 to 2.6 g / cm 3 .
(7) The [Bc] layer includes aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium (Cr), tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo) and The gas barrier film according to (5), wherein a main component is a compound containing at least one element selected from the group consisting of tantalum (Ta), and the density is 3.5 to 5.5 g / cm 3 .
(8) The gas barrier film according to any one of (1) to (7), wherein the [Ba] layer is the following [Ba1] layer or [Ba2] layer.
[Ba1] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide [Ba2] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (9) The [Ba] layer is the [Ba1] layer The composition is such that the zinc (Zn) atom concentration measured by ICP emission spectroscopy is 20 to 40 atom%, the silicon (Si) atom concentration is 5 to 20 atom%, and the aluminum (Al) atom concentration is 0.5. The gas barrier film according to the above (8), which has ˜5 atom% and an oxygen (O) atom concentration of 35 to 70 atom%.
(10) The [Ba] layer is the [Ba2] layer, and the composition is such that the molar fraction of zinc sulfide to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.7 to 0.9. The gas barrier film according to 1.
(11) The gas barrier film according to any one of (1) to (10), wherein the [A] layer has an average surface roughness Ra of 1 nm or less.
(12) The gas barrier film according to any one of (1) to (11), which has a transparent conductive layer on the surface of the [B] layer.
(13) The transparent conductive layer is any one of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO), gallium-containing zinc oxide (Ga / ZnO), metal nanowires, and carbon nanotubes. The gas-barrier film in any one of said (1)-(12) containing these.
(14) A solar cell having the gas barrier film according to any one of (1) to (13).
(15) A display element having the gas barrier film according to any one of (1) to (13).

水蒸気等に対する高いガスバリア性を有するガスバリア性フィルムを提供することができる。   A gas barrier film having a high gas barrier property against water vapor or the like can be provided.

本発明のガスバリア性フィルムの断面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross section of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムを製造するための巻き取り式のスパッタリング装置の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the winding-type sputtering apparatus for manufacturing the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムを製造するための巻き取り式のスパッタリング・化学気相蒸着装置(スパッタ・CVD装置)の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the winding-type sputtering and chemical vapor deposition apparatus (sputtering and CVD apparatus) for manufacturing the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムを製造するための巻き取り式のスパッタリング・原子層堆積装置(スパッタ・ALD装置)の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the winding-type sputtering and atomic layer deposition apparatus (sputtering and ALD apparatus) for manufacturing the gas barrier film of this invention.

[ガスバリア性フィルム]
発明者らは、基材の種類を選ぶことなく、ガスバリア性が良好なガスバリア性フィルムを得ることを目的として鋭意検討を重ね、高分子基材の少なくとも片側に、鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下の架橋樹脂層である[A]層と厚みが10〜2500nmの[B]層(ガスバリア層)とをこの順で接して配置し、前記[B]層は高分子基材の側から[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層が接して配置された層構成を含み、前記[Ba]層および前記[Bc]層の密度は、それぞれ2.0〜9.0g/cmの範囲にあり、前記[Bb]層の密度は、2.3〜10.5g/cmでかつ前記[Ba]層と前記[Bc]層のいずれの密度よりも高く、前記[Bb]層の厚みが0.2〜20nmであるガスバリア性フィルムとしたところ、前記課題を解決できることを究明したものである。ここで、本発明における[B]層(ガスバリア層)を構成する[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層は、後述する方法によりX線反射率法の解析により厚みと密度が特定される層である。
[Gas barrier film]
The inventors have made extensive studies for the purpose of obtaining a gas barrier film having a good gas barrier property without selecting the type of substrate, and at least one side of the polymer substrate has a pencil hardness of H or more and a surface free. An [A] layer, which is a crosslinked resin layer having an energy of 45 mN / m or less, and a [B] layer (gas barrier layer) having a thickness of 10 to 2500 nm are disposed in this order, and the [B] layer is a polymer group. Including a layer structure in which the [Ba] layer, the [Bb] layer, and the [Bc] layer are disposed in contact with each other from the material side, and the densities of the [Ba] layer and the [Bc] layer are 2.0 to 9 respectively. in the range of .0g / cm 3, the density of the [Bb] layer is higher than any of the density of said the 2.3~10.5g / cm 3 a and the [Ba] layer [Bc] layer, A gas barrier film having a thickness of 0.2 to 20 nm of the [Bb] layer. It was as Lum, is obtained by investigating the ability to solve the problem. Here, the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer constituting the [B] layer (gas barrier layer) in the present invention are specified in thickness and density by analysis of an X-ray reflectance method by a method described later. Is the layer to be played.

図1は、本発明のガスバリア性フィルムの一例を示す断面模式図である。本発明のガスバリア性フィルムは、図1に示すように、高分子基材1の表面に、[A]層2として鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下の架橋樹脂層と[B]層3として厚み10〜2500nmのガスバリア層がこの順で接して配置され、前記[B]層3は、[A]層2の側から[Ba]層4aと[Bb]層4b、[Bc]層4cをこの順に接して配置した層を含む層である。図1の例は、[B]層(ガスバリア層)が最小限度の構成である場合を示すものであり、[Ba]層4a、[Bb]層4b、[Bc]層4cからなる[B]層(ガスバリア層)のみが[A]層2に接して配置されているが、[Ba]層4aの高分子基材1の側や[Bc]層4cの[Bb]層4bとは反対の側に前記[B]層を構成する他の層([Ba]層、[Bb]層および[Bc]層のいずれかの含有成分からなるが密度等が[Ba]層、[Bb]層および[Bc]層の定義から外れる層)が配されてもよい。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the gas barrier film of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas barrier film of the present invention comprises a crosslinked resin layer having a pencil hardness of H or more and a surface free energy of 45 mN / m or less as [A] layer 2 on the surface of the polymer substrate 1 [ B] A gas barrier layer having a thickness of 10 to 2500 nm is disposed in this order as the layer 3, and the [B] layer 3 includes the [Ba] layer 4 a and the [Bb] layer 4 b from the [A] layer 2 side. Bc] is a layer including a layer in which the layer 4c is disposed in this order. The example of FIG. 1 shows a case where the [B] layer (gas barrier layer) has a minimum configuration, and consists of a [Ba] layer 4a, a [Bb] layer 4b, and a [Bc] layer 4c. Although only the layer (gas barrier layer) is disposed in contact with the [A] layer 2, it is opposite to the [Ba] layer 4a on the polymer substrate 1 side or the [Bc] layer 4c with the [Bb] layer 4b. Other layers constituting the [B] layer on the side (consisting of any component of the [Ba] layer, [Bb] layer and [Bc] layer, but the density etc. are the [Ba] layer, [Bb] layer and A layer deviating from the definition of the [Bc] layer may be arranged.

[B]層を構成する各層の詳細は後述するが、[Ba]層および[Bc]層は、密度が2.0〜9.0g/cmの範囲である。なお、[Ba]層および[Bc]層の密度は、同じであってもよいし異なっていてもよい。かかる[Ba]層と[Bc]層の間に密度が2.3〜10.5g/cmでかつ両者のいずれの密度よりも密度が高い[Bb]層を厚みが0.2〜20nmで配置したところ、[B]層が[Ba]層または[Bc]層の単層からなるガスバリア層または[Ba]層および[Bc]層の2層の組み合わせからなるガスバリア層であるガスバリア性フィルムより水蒸気に対するさらに高いガスバリア性を有するガスバリア性フィルムを得ることを見出したものである。 Although details of each layer constituting the [B] layer will be described later, the [Ba] layer and the [Bc] layer have a density in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 . Note that the densities of the [Ba] layer and the [Bc] layer may be the same or different. The [Bb] layer having a density of 2.3 to 10.5 g / cm 3 between the [Ba] layer and the [Bc] layer and having a density higher than any of the both is 0.2 to 20 nm. From the gas barrier film in which the [B] layer is a gas barrier layer composed of a single layer of the [Ba] layer or the [Bc] layer or a gas barrier layer composed of a combination of the two layers of the [Ba] layer and the [Bc] layer. It has been found that a gas barrier film having a higher gas barrier property against water vapor can be obtained.

かかる顕著な効果が得られる理由は、以下のように推定している。すなわち、[Ba]層は[Bb]層の下に配されることによって、[Bb]層を形成する際の蒸着源やプラズマ、加熱源などからの熱的影響で、高分子フィルムや[Ba]層の下地層が熱寸法変化を起こして、[Bb]層にクラックや欠陥が発生することを抑制できるため、[Bb]層を再現良く高い密度で形成できる。[Bb]層は[Ba]層より密度が高い層であることから、[Ba]層よりも単位体積当たりの質量が大きく緻密性が高い構造を有する。さらに、[Bc]層が[Bb]層の上に配されることによって、[Bb]層が外気から付着する異物や埃による汚染で密度低下することを防止することができる。また、[B]層は、[A]層の上に配されることによって、後述するように層の形成時の原子や粒子が表面移動、拡散し易く、緻密な膜質となる。従って、[Ba]層を[A]層に接するように配置すれば[Ba]層表面がより平坦かつ欠陥が少なくなるため、[Bb]層を薄膜かつ高い密度で形成できる。かかる観点から高い水蒸気に対するさらに高いガスバリア性を得るために、[Ba]層を[A]層に接するように配置し、[Ba]層をより緻密な膜質に形成することが好ましい。   The reason why such a remarkable effect can be obtained is estimated as follows. That is, the [Ba] layer is arranged under the [Bb] layer, so that the polymer film or [Ba] is formed by a thermal influence from an evaporation source, plasma, a heating source, or the like when the [Bb] layer is formed. It is possible to suppress the occurrence of cracks and defects in the [Bb] layer by causing the thermal dimensional change of the underlayer of the layer, and thus the [Bb] layer can be formed with high reproducibility and high density. Since the [Bb] layer is a layer having a higher density than the [Ba] layer, the [Bb] layer has a structure having a larger mass per unit volume and higher density than the [Ba] layer. Furthermore, by arranging the [Bc] layer on the [Bb] layer, it is possible to prevent the [Bb] layer from being reduced in density due to contamination by foreign matter or dust adhering from outside air. Further, the [B] layer is arranged on the [A] layer, so that the atoms and particles at the time of forming the layer are easily moved and diffused as described later, and a dense film quality is obtained. Therefore, if the [Ba] layer is disposed so as to be in contact with the [A] layer, the [Ba] layer surface is flatter and the number of defects is reduced, so that the [Bb] layer can be formed in a thin film with a high density. From this viewpoint, in order to obtain a higher gas barrier property against high water vapor, it is preferable to arrange the [Ba] layer so as to be in contact with the [A] layer and to form the [Ba] layer in a denser film quality.

なお、[B]層(ガスバリア層)は高分子基材1の片側に配置してもよいし、片側のみでは[B]層(ガスバリア層)側と反対側の応力バランスが崩れガスバリア性フィルムに反りや変形が生じる場合などには、応力調整を目的として高分子基材1の両面に、[B]層(ガスバリア層)を設けても構わない。   Note that the [B] layer (gas barrier layer) may be disposed on one side of the polymer substrate 1, or the stress balance on the side opposite to the [B] layer (gas barrier layer) side is disrupted on only one side, resulting in a gas barrier film. When warping or deformation occurs, a [B] layer (gas barrier layer) may be provided on both surfaces of the polymer substrate 1 for the purpose of stress adjustment.

また、本発明に使用される[B]層において[Ba]層の密度が[Bc]層の密度より高い方が[Bb]層をより再現良く高い密度で形成でき、ガスバリア性を向上させることが可能であるから好ましい。   In addition, in the [B] layer used in the present invention, when the density of the [Ba] layer is higher than the density of the [Bc] layer, the [Bb] layer can be formed with higher reproducibility and improved gas barrier properties. Is preferable because it is possible.

本発明において、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の厚み及び密度はX線反射率法(「X線反射率入門」(桜井健次編集)p.51〜78)により測定する値である。   In the present invention, the thickness and density of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer are measured by the X-ray reflectivity method (“Introduction to X-ray reflectivity” (edited by Kenji Sakurai) p. 51-78). Value.

具体的には、まずX線源からX線を発生させ、多層膜ミラーにて平行ビームにした後、入射スリットを通してX線角度を制限し、測定試料に入射させる。X線の試料への入射角度を測定する試料表面とほぼ平行な浅い角度で入射させることによって、試料の各層、基材界面で反射、干渉したX線の反射ビームが発生する。発生した反射ビームを受光スリットに通して必要なX線角度に制限した後、ディテクタに入射させることでX線強度を測定する。本方法を用いて、X線の入射角度を連続的に変化させることによって、各入射角度におけるX線強度プロファイルを得ることができる。   Specifically, first, X-rays are generated from an X-ray source, converted into a parallel beam by a multilayer mirror, and then the X-ray angle is limited through an entrance slit to be incident on a measurement sample. By making the incident angle of the X-rays to the sample enter at a shallow angle substantially parallel to the sample surface to be measured, a reflected beam of X-rays reflected and interfered with each layer and substrate interface of the sample is generated. The generated reflected beam is passed through the light receiving slit and limited to the required X-ray angle, and then incident on the detector to measure the X-ray intensity. Using this method, the X-ray intensity profile at each incident angle can be obtained by continuously changing the incident angle of X-rays.

層数、各層の厚み、各層の密度の解析方法としては、得られたX線の入射角度に対するX線強度プロファイルの実測データをParrattの理論式に非線形最小二乗法でフィッティングさせることで求められる。フィッティングは、層数、各層の厚み、各層の密度の各パラメーターに対して任意の初期値を設定し、設定した構成から求まるX線強度プロファイルと実測データの残差の標準偏差が最小となるように最終的なパラメーターを決定する。本発明においては、積層数が最小でかつ残差の標準偏差が3.0%以下となるまでフィッティングし、層数、各層の厚み、各層の密度の各パラメーターを決定する。フィッティングに際して用いる各パラメーターの初期値として、層数、各層の厚みは、測定試料のTEM断面観察から得られる値を使用し、各層の密度は、TEM断面観察で特定した各層について、厚みが2分の1となる位置でXPS分析により得られる元素比率から求められる値を使用する。なお、本願の実施例においてはX線反射測定に用いた装置(Rigaku製SmartLab)の解析ソフトであるRigaku製Grobal Fitによりフィッティングを行っている。この解析ソフトでは層数を固定してフィッティングを行うため、設定した層数(n層とする)を基にしたフィッティングで残差の標準偏差が3.0%以下とならない場合は、初期の層構成で、最も理論密度が高い層を等分に分割し、1層追加した構成(n+1層)でのフィッティングを行い残差の標準偏差が3.0%以下となるところまでこれを継続して行うが、解析ソフトに応じて同様の考え方で設定を行って求めればよい。   The analysis method of the number of layers, the thickness of each layer, and the density of each layer can be obtained by fitting measured data of the obtained X-ray intensity profile with respect to the incident angle of X-rays to the Parratt's theoretical formula by the nonlinear least square method. In the fitting, arbitrary initial values are set for the parameters of the number of layers, the thickness of each layer, and the density of each layer, so that the standard deviation of the residual between the X-ray intensity profile and the measured data obtained from the set configuration is minimized. Determine the final parameters. In the present invention, fitting is performed until the number of stacked layers is the minimum and the standard deviation of the residual is 3.0% or less, and parameters of the number of layers, the thickness of each layer, and the density of each layer are determined. As the initial value of each parameter used for fitting, the number of layers and the thickness of each layer are values obtained from TEM cross-sectional observation of the measurement sample. The density of each layer is 2 minutes for each layer specified by TEM cross-sectional observation. The value obtained from the element ratio obtained by the XPS analysis at the position of 1 is used. In the embodiment of the present application, fitting is performed by Rigaku Global Fit, which is analysis software of the apparatus used for X-ray reflection measurement (Rigaku SmartLab). In this analysis software, since the number of layers is fixed, fitting is performed based on the set number of layers (assumed to be n layers). In the configuration, the layer with the highest theoretical density is divided equally, and fitting is performed with the configuration in which one layer is added (n + 1 layer), and this is continued until the standard deviation of the residual is 3.0% or less. However, it may be obtained by setting in the same way according to the analysis software.

本発明において、[B]層(ガスバリア層)の層数は、上述した方法により求められるものであるため、TEM断面観察から得られる[B]層(ガスバリア層)を形成する合計層数と本発明のX線反射率法より求められる[B]層(ガスバリア層)を形成する合計層数が異なる場合がある。本発明の態様としては、例えば、TEM断面観察で合計層数1層または2層と判断される場合でも、図1に示すようにX線反射率法で求められる層数が3層であり、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の密度および厚みが先の規定に一致すればよい。またX線反射率法で求められる合計層数が4層以上の場合は、先の規定に合致する[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層からなる隣接した3層が少なくとも1つ含まれていればよい。例えば、X線反射率法で求められる合計層数が4層の場合は、密度および厚みが先の規定に当てはまる3層が基材に隣接していてもよいし、表面側の3層に含まれていてもよい。またX線反射率法で求められる合計層数が5層以上の場合は、本発明の[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の定義と一致する隣接した3層が少なくとも1つ含まれていればよい。   In the present invention, since the number of [B] layers (gas barrier layers) is determined by the method described above, the total number of layers forming the [B] layers (gas barrier layers) obtained from the TEM cross-sectional observation and The total number of layers forming the [B] layer (gas barrier layer) determined by the X-ray reflectivity method of the invention may be different. As an aspect of the present invention, for example, even when it is determined that the total number of layers is 1 or 2 by TEM cross-sectional observation, the number of layers determined by the X-ray reflectivity method is 3 as shown in FIG. It suffices that the density and thickness of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer coincide with the previous regulations. When the total number of layers obtained by the X-ray reflectivity method is 4 or more, there is at least one adjacent three layer composed of a [Ba] layer, a [Bb] layer, and a [Bc] layer that meets the above definition. It only has to be included. For example, when the total number of layers obtained by the X-ray reflectivity method is 4, 3 layers whose density and thickness apply to the above definition may be adjacent to the base material, and included in the 3 layers on the surface side It may be. When the total number of layers obtained by the X-ray reflectivity method is 5 or more, there is at least one adjacent 3 layer that matches the definition of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer of the present invention. It only has to be included.

本発明に使用する[B]層(ガスバリア層)の厚みは、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。これは、本発明の[B]層(ガスバリア層)としての最小構成である[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の3層構成の場合においても、その厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、高分子基材面内でガスバリア性がばらつくなどの問題が生じる場合があるためである。また、2500nm以下が好ましく、1000nm以下がより好ましい。ガスバリア層の厚みが2500nmより厚くなると、層内に残留する応力が大きくなるため、曲げや外部からの衝撃によってガスバリア層にクラックが発生しやすくなり、使用に伴いガスバリア性が低下する場合があるためである。かかる理由により、本発明に使用する[B]層(ガスバリア層)の厚みは、10〜2500nmであることが好ましい。   The thickness of the [B] layer (gas barrier layer) used in the present invention is preferably 10 nm or more, and more preferably 50 nm or more. In the case of the three-layer configuration of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer, which is the minimum configuration as the [B] layer (gas barrier layer) of the present invention, the thickness is less than 10 nm. This is because there are places where gas barrier properties cannot be sufficiently secured, and problems such as variations in gas barrier properties within the polymer substrate surface may occur. Moreover, 2500 nm or less is preferable and 1000 nm or less is more preferable. If the thickness of the gas barrier layer is greater than 2500 nm, the stress remaining in the layer increases, so that the gas barrier layer is liable to be cracked by bending or external impact, and the gas barrier property may decrease with use. It is. For this reason, the [B] layer (gas barrier layer) used in the present invention preferably has a thickness of 10 to 2500 nm.

[高分子基材]
本発明に用いられる高分子基材は、フィルム形態を有していれば素材は特に限定されないが、ガスバリア性フィルムに必要な柔軟性を有することから、有機高分子であることが好ましい。本発明に好適に用いることができる有機高分子としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール等の各種ポリマーなどを挙げることができる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートを含むことが好ましい。また、前記有機高分子は、単独重合体、共重合体のいずれでもよいし、1種類の有機高分子を用いてもよいし、複数種類の有機高分子をブレンドして用いてもよい。
[Polymer substrate]
The material of the polymer substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has a film form, but is preferably an organic polymer because it has flexibility necessary for a gas barrier film. Examples of the organic polymer that can be suitably used in the present invention include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamides, polycarbonates, polystyrenes, polyvinyl alcohol, and ethylene vinyl acetate copolymers. Various polymers such as saponified products, polyacrylonitrile, polyacetal and the like can be mentioned. Among these, it is preferable to contain polyethylene terephthalate. The organic polymer may be either a homopolymer or a copolymer, one kind of organic polymer may be used, or a plurality of kinds of organic polymers may be blended.

また、本発明において高分子基材に好適に用いることができる有機高分子は、上記に列挙したごとく、基本となる骨格が線状の有機高分子である(ここで線状とは分岐を有していたとしても、網状構造を有していないことを示す:以降、基本となる骨格が線状の有機高分子を線状有機高分子と略記する)。なお、分子内に2以上の官能基を有する架橋剤を添加し反応させたり、放射線照射したりすることにより、部分的に架橋を形成したとしても、数平均分子量が5000〜20000であれば線状有機高分子であると定義する。かかる場合の線状有機高分子は、鉛筆硬度がF以下である範囲であることが好ましい。   In addition, the organic polymer that can be suitably used for the polymer substrate in the present invention is an organic polymer whose basic skeleton is linear as listed above (here, linear is branched). Even if it is, it indicates that it does not have a network structure: hereinafter, an organic polymer having a basic skeleton is abbreviated as a linear organic polymer). Even if a cross-linking agent having two or more functional groups in the molecule is added and reacted or irradiated with radiation to form a cross-link, the number average molecular weight is 5000 to 20000. It is defined as an organic polymer. In such a case, the linear organic polymer preferably has a pencil hardness of F or less.

高分子基材の形態としてはとして、単層フィルム、あるいは、2層以上の、例えば、共押し出し法で製膜したフィルムであってもよい。フィルムの種類としては、一軸方向あるいは二軸方向に延伸されたフィルム等を使用してもよい。架橋樹脂層及びガスバリア層を形成する側の高分子基材表面には、密着性を良くするために、コロナ処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、および、粗面化処理といった前処理が施されていても構わない。また、架橋樹脂層及びガスバリア層を形成する側の反対面には、フィルムの巻き取り時の滑り性の向上を目的として、有機物や無機物あるいはこれらの混合物のコーティング層が施されていても構わない。   As a form of the polymer substrate, a single layer film or a film having two or more layers, for example, a film formed by a co-extrusion method may be used. As the type of film, a film stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction may be used. The polymer substrate surface on the side where the crosslinked resin layer and the gas barrier layer are formed is subjected to pretreatment such as corona treatment, ion bombardment treatment, solvent treatment, and roughening treatment in order to improve adhesion. It doesn't matter. In addition, a coating layer of an organic material, an inorganic material, or a mixture thereof may be applied to the opposite surface on the side on which the cross-linked resin layer and the gas barrier layer are formed for the purpose of improving the slipping property when winding the film. .

本発明に使用する高分子基材の厚みは特に限定されないが、柔軟性を確保する観点から500μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましい。引張りや衝撃に対する強度を確保する観点から5μm以上が好ましい。さらに、フィルムの加工やハンドリングの容易性から10μm〜200μmがより好ましい。   The thickness of the polymer substrate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility. From the viewpoint of securing strength against tension and impact, 5 μm or more is preferable. Furthermore, 10 μm to 200 μm is more preferable from the viewpoint of ease of film processing and handling.

[架橋樹脂層]
次に、鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下の架橋樹脂層である[A]層について詳細を説明する。
[Crosslinked resin layer]
Next, the [A] layer, which is a cross-linked resin layer having a pencil hardness of H or more and a surface free energy of 45 mN / m or less, will be described in detail.

本発明に用いる[A]層の厚みは、0.5μm以上、10μm以下が好ましい。[A]層の厚みが0.5μmより薄くなると、高分子基材の凹凸の影響を受けて、[B]層の膜質が均一にならないため、ガスバリア性が低下する場合がある。[A]層の厚みが10μmより厚くなると、[A]層内に残留する応力が大きくなることによって高分子基材が反り、[B]層にクラックが発生するため、ガスバリア性が低下する場合がある。従って、[A]層の厚みは0.5μm以上、10μm以下が好ましく、フレキシブル性を確保する観点から1μm以上、5μm以下がより好ましい。[A]層の厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察画像から、測定することが可能である。   The thickness of the [A] layer used in the present invention is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. When the thickness of the [A] layer is less than 0.5 μm, the film quality of the [B] layer is not uniform due to the unevenness of the polymer base material, so that the gas barrier property may be lowered. When the thickness of the [A] layer is greater than 10 μm, the residual stress in the [A] layer increases, causing the polymer substrate to warp and cracks in the [B] layer, resulting in a decrease in gas barrier properties. There is. Therefore, the thickness of the [A] layer is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility. The thickness of the [A] layer can be measured from a cross-sectional observation image by a transmission electron microscope (TEM).

本発明において、安定したガスバリア性の発現が可能となる効果に対する[A]層の鉛筆硬度の寄与は、[A]層の鉛筆硬度をH以上とすることにより、高分子基材に耐熱性及び寸法安定性を付与することができるため、[B]層を形成する際、プラズマの発光熱やイオン、ラジカルの衝突による損傷を防止することができ、結果としてガスバリア性の再現性が安定することにあると推測している。従って、かかる[A]層の鉛筆硬度はH以上が好ましく、さらに好ましくは2H以上である。一方、[A]層の鉛筆硬度の上限は、5Hを超えると、柔軟性が低下するため、ガスバリア層形成後のハンドリングや後加工において、クラックによるガスバリア性の低下の原因となるとなる場合があるので、5H以下であることが好ましい(鉛筆硬度は、(軟)10B〜B、HB、F、H〜9H(硬))。   In the present invention, the contribution of the pencil hardness of the [A] layer to the effect that enables stable gas barrier properties to be expressed is that the pencil hardness of the [A] layer is H or more, whereby the polymer substrate has heat resistance and Because dimensional stability can be imparted, when the [B] layer is formed, damage caused by collision of plasma emission heat, ions, and radicals can be prevented, and as a result, reproducibility of gas barrier properties can be stabilized. I guess. Therefore, the pencil hardness of the [A] layer is preferably H or higher, more preferably 2H or higher. On the other hand, when the upper limit of the pencil hardness of the [A] layer exceeds 5H, the flexibility is lowered, which may cause a decrease in gas barrier properties due to cracks in handling and post-processing after forming the gas barrier layer. Therefore, it is preferable that it is 5H or less (pencil hardness is (soft) 10B-B, HB, F, H-9H (hard)).

本発明における[A]層の鉛筆硬度試験は、JIS K5600(1999)に準じて実施する。異なる硬度の鉛筆を用い、0.5kg荷重下で試験を実施し、傷の有無によって判定する。なお、[A]層表面に無機層や樹脂層が積層されている場合、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、鉛筆硬度試験を行うことで鉛筆硬度を評価することができる。   The pencil hardness test of the [A] layer in the present invention is carried out according to JIS K5600 (1999). The test is performed under a load of 0.5 kg using pencils having different hardnesses, and the determination is made based on the presence or absence of scratches. [A] When an inorganic layer or a resin layer is laminated on the surface of the layer [A], it is possible to evaluate the pencil hardness by performing a pencil hardness test after removing the layer by ion etching or chemical treatment as necessary. it can.

また、本発明において、飛躍的にガスバリア性が良好となる効果に対する[A]層の表面自由エネルギーの寄与は、表面自由エネルギーを45mN/m以下とすることによって、[B]層を形成する際の、ガスバリア化合物の初期成長過程において、膜の成長核となる原子や粒子が表面移動、拡散し易くなるため、[B]層付近の膜質が緻密化し、結果として、層全体が緻密な構造に改善され、酸素および水蒸気の透過が抑制されることにあると推測している。従って、かかる[A]層の表面自由エネルギーは、45mN/m以下であることが好ましく、さらに好ましくは40mN/m以下である。加えて、表面自由エネルギーが10mN/m以上であることが好ましい。表面自由エネルギーが10mN/m未満であると、架橋樹脂層と無機層の密着性が低下し、無機層の緻密な構造が形成されない場合がある。   Further, in the present invention, the contribution of the surface free energy of the [A] layer to the effect of dramatically improving the gas barrier property is that when the [B] layer is formed by setting the surface free energy to 45 mN / m or less. In the initial growth process of the gas barrier compound, the atoms and particles that are the growth nuclei of the film are likely to move and diffuse, so the film quality near the [B] layer becomes dense, and as a result, the entire layer has a dense structure. It is speculated that the improvement is to suppress the permeation of oxygen and water vapor. Therefore, the surface free energy of the [A] layer is preferably 45 mN / m or less, more preferably 40 mN / m or less. In addition, the surface free energy is preferably 10 mN / m or more. When the surface free energy is less than 10 mN / m, the adhesiveness between the crosslinked resin layer and the inorganic layer is lowered, and a dense structure of the inorganic layer may not be formed.

本発明における[A]層の表面自由エネルギーは、各成分(分散力、極性力、水素結合力)が既知の4種類の測定液(水、ホルムアミド、エチレングリコール、ヨウ化メチレン)を用いて、各測定液の接触角を測定し、拡張Fowkes式とYoungの式より導入される下記式(1)を用いて各成分を計算できる。   The surface free energy of the [A] layer in the present invention is obtained by using four types of measurement liquids (water, formamide, ethylene glycol, methylene iodide) with known components (dispersion force, polar force, hydrogen bonding force), The contact angle of each measurement solution is measured, and each component can be calculated using the following formula (1) introduced from the extended Fowkes formula and Young's formula.

Figure 2014088016
Figure 2014088016

なお、[A]層表面に無機層や樹脂層が積層されている場合、本発明のガスバリア性フィルムにおいては上記4種類の測定液の接触角は、[A]層を[A]層の厚みの30〜70%の範囲でイオンエッチングや薬液処理で研磨した後に測定する。[A]層はガスバリア層と高分子基材層との間に位置しているが、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理によりいずれかの層を除去した後、上述した測定方法を行うことで鉛筆硬度や表面自由エネルギーを評価することができる。   In addition, when the inorganic layer and the resin layer are laminated | stacked on the [A] layer surface, in the gas barrier film of this invention, the contact angle of said 4 types of measurement liquids is [A] layer thickness of [A] layer. It measures after grind | polishing by ion etching or a chemical | medical solution process in 30 to 70% of range. [A] The layer is located between the gas barrier layer and the polymer base material layer, and after removing any layer by ion etching or chemical treatment as necessary, the above-described measurement method is performed. The pencil hardness and surface free energy can be evaluated.

本発明における[A]層の表面(ガスバリア性フィルムにおいては[B]層との境界面)の平均表面粗さRaを1nm以下にすると積層する[B]層のピンホールやクラックの発生をより低減できるので、ガスバリア性の繰り返し再現性が向上するため好ましい。[A]層の表面の平均表面粗さRaが1nmより大きくなると、凸部においては、[B]層の積層後にピンホールが発生し易くなり、さらに凹凸が多い部分ではクラックが発生するため、ガスバリア性の繰り返し再現性が低下する原因となる場合がある。従って、本発明は、[A]層の表面の平均表面粗さRaを1nm以下にすることが好ましく、折り曲げ時のマイクロクラックなどの微細な欠陥の発生を抑制し、柔軟性を向上させる観点から0.6nm以下にすることがさらに好ましい。[A]層の表面の平均表面粗さRaは低ければ低いほど好ましく、0nmに近ければ近いほど良い。   When the average surface roughness Ra of the surface of the [A] layer in the present invention (the boundary surface with the [B] layer in the gas barrier film) is 1 nm or less, the occurrence of pinholes and cracks in the [B] layer to be laminated is further increased. Since it can reduce, the reproducibility of gas barrier property improves, and it is preferable. When the average surface roughness Ra of the surface of the [A] layer is larger than 1 nm, in the convex portion, pinholes are likely to occur after the lamination of the [B] layer, and cracks are generated in a portion with more unevenness. In some cases, the reproducibility of gas barrier properties may be reduced. Therefore, in the present invention, the average surface roughness Ra of the surface of the [A] layer is preferably 1 nm or less, from the viewpoint of suppressing the occurrence of fine defects such as microcracks during bending and improving flexibility. More preferably, it is 0.6 nm or less. [A] The average surface roughness Ra of the surface of the layer is preferably as low as possible, and as close to 0 nm as possible.

本発明における[A]層の平均表面粗さRaは、原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。なお、[A]層表面に無機層や樹脂層が積層されている場合、X線反射率法(「X線反射率入門」(桜井健次編集)講談社p.51〜78、2009年)を使用して得られた値を[A]層の平均表面粗さRaとする。   The average surface roughness Ra of the [A] layer in the present invention can be measured using an atomic force microscope. In addition, when an inorganic layer and a resin layer are laminated on the surface of the [A] layer, the X-ray reflectivity method ("X-ray reflectivity introduction" (edited by Kenji Sakurai) Kodansha p.51-78, 2009) is used. The value obtained in this manner is defined as the average surface roughness Ra of the [A] layer.

本発明に用いられる[A]層の材料としては、鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下となるものであれば、特に限定されず種々の架橋樹脂を使用することができる。ここでいう架橋樹脂とは、架橋点を数平均分子量20000あたりに1点以上有するものと定義する。本発明における架橋樹脂層に適用できる架橋樹脂の例としては、アクリル系、ウレタン系、有機シリケート化合物、シリコーン系などの架橋樹脂が挙げられる。これらの中でも、プラズマ熱の耐久性および鉛筆硬度の観点から、熱硬化型のアクリル系樹脂および活性線硬化型のアクリル系樹脂が好ましい。   The material of the [A] layer used in the present invention is not particularly limited as long as the pencil hardness is H or more and the surface free energy is 45 mN / m or less, and various cross-linked resins can be used. The cross-linked resin here is defined as having one or more cross-linking points per 20000 number average molecular weight. Examples of the crosslinked resin that can be applied to the crosslinked resin layer in the present invention include acrylic, urethane-based, organic silicate compounds, silicone-based crosslinked resins, and the like. Among these, a thermosetting acrylic resin and an actinic ray curable acrylic resin are preferable from the viewpoint of durability of plasma heat and pencil hardness.

熱硬化型のアクリル系樹脂および活性線硬化型のアクリル系樹脂としては、多官能アクリレートとアクリルオリゴマー、反応性希釈剤を含むものが好ましく例示され、その他必要に応じて光開始剤、光増感剤、熱重合開始剤あるいは改質剤などが添加されていてもよい。   Preferred examples of the thermosetting acrylic resin and the actinic ray curable acrylic resin include those containing a polyfunctional acrylate, an acrylic oligomer, and a reactive diluent, and other photoinitiators and photosensitizers as necessary. An agent, a thermal polymerization initiator or a modifier may be added.

上述したアクリル系樹脂に好適に用いられる多官能アクリレートは1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物が挙げられる。かかる化合物の例としては、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トリ(メタ)アクリレート、ジ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ペンタ(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの多官能アクリレートは、1種または2種以上を混合して使用することができる。また、本発明において、多官能アクリレートには、多官能アクリレートの変性ポリマーを含んでもよい。   Examples of the polyfunctional acrylate suitably used for the acrylic resin described above include compounds having 3 or more (meth) acryloyloxy groups in one molecule. Examples of such compounds include pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, Examples include dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and trimethylolpropane tri (meth) acrylate. These polyfunctional acrylates can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, the polyfunctional acrylate may include a modified polymer of polyfunctional acrylate.

アクリルオリゴマーは、数平均分子量が、100〜5000であって、分子内に少なくとも1つの反応性のアクリル基が結合されたものである。骨格としてはポリアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエポキシ系樹脂、ポリエーテル系樹脂などが挙げられる。また、前記の骨格にはメラミンやイソシアヌール酸などの剛直な骨格のものであってもよい。   The acrylic oligomer has a number average molecular weight of 100 to 5000 and has at least one reactive acrylic group bonded in the molecule. Examples of the skeleton include polyacrylic resins, polyester resins, polyurethane resins, polyepoxy resins, and polyether resins. The skeleton may be a rigid skeleton such as melamine or isocyanuric acid.

反応性希釈剤は、塗布剤の媒体として塗布工程での溶剤の機能を担うと共に、それ自体が一官能性あるいは多官能性のアクリルオリゴマーと反応する基を有し、塗膜の共重合成分となるものである。   The reactive diluent has a function of a solvent in the coating process as a coating medium, and has a group that itself reacts with a monofunctional or polyfunctional acrylic oligomer. It will be.

また、特に、紫外線による架橋の場合には、光エネルギーが小さいため、光エネルギーの変換や反応の促進のため、詳細は後述するが、光重合開始剤および、または光増感剤を添加することが好ましい。   In particular, in the case of cross-linking with ultraviolet rays, since light energy is small, a photopolymerization initiator and / or a photosensitizer should be added for the purpose of conversion of light energy and promotion of reaction, as will be described in detail later. Is preferred.

本発明に用いられる[A]層の材料の配合における多官能アクリレートの使用割合は、鉛筆硬度をH以上とする観点から、[A]層の総量に対して20〜90質量%が好ましく、より好ましくは40〜70質量%である。かかる割合が90質量%より大きくなると、硬化収縮が大きく高分子基材が反る場合があり、そのような場合にはガスバリア層にクラックが発生し、ガスバリア性が低下するなどの問題が生じる場合がある。また、単量体の割合が20質量%より小さくなると、基材と[A]層との密着強度が低下し、剥離するなどの問題が発生する場合がある。   The use ratio of the polyfunctional acrylate in the blending of the material of the [A] layer used in the present invention is preferably 20 to 90% by mass with respect to the total amount of the [A] layer, from the viewpoint of making the pencil hardness H or more. Preferably it is 40-70 mass%. When this ratio is larger than 90% by mass, the curing shrinkage is large and the polymer base material may be warped. In such a case, cracks occur in the gas barrier layer, and problems such as deterioration in gas barrier properties occur. There is. Moreover, when the ratio of a monomer becomes smaller than 20 mass%, the adhesive strength of a base material and an [A] layer falls, and problems, such as peeling, may generate | occur | produce.

本発明における[A]層を架橋させる方法として、光による硬化を適用する場合、光重合開始剤を加えることが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、メチルベンゾイルフォメート、p−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントンなどの硫黄化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドなどのパーオキサイド化合物などがあげられる。   As a method of crosslinking the [A] layer in the present invention, it is preferable to add a photopolymerization initiator when applying curing by light. Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4. '-Bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, methyl benzoylfomate, p-isopropyl-α-hydroxyisobutylphenone, α-hydroxyisobutylphenone, 2,2-dimethoxy Carbonyl compounds such as 2-phenylacetophenone and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiura Examples thereof include sulfur compounds such as mudisulfide, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, and 2-methylthioxanthone, and peroxide compounds such as benzoyl peroxide and di-t-butyl peroxide.

光重合開始剤の使用量は、重合性組成物100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、重合時の未反応物として残存し、ガスバリア性に影響しない範囲として、0.05〜5質量部が好ましい。   The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable composition, and remains as an unreacted product during polymerization and does not affect the gas barrier property. 05-5 mass parts is preferable.

本発明に用いられる[A]層の架橋樹脂層を形成する樹脂を含有する塗液には、塗工時の作業性の向上、塗工膜厚の制御を目的として、本発明の効果が損なわれない範囲において、有機溶剤を配合することが好ましい。有機溶剤を配合する好ましい範囲としては10質量%以上、90質量%以下、より好ましくは20質量%以上、80質量%以下である。   The coating liquid containing the resin forming the [A] cross-linked resin layer used in the present invention loses the effect of the present invention for the purpose of improving workability during coating and controlling the coating film thickness. In such a range, it is preferable to add an organic solvent. A preferred range for blending the organic solvent is 10% by mass or more and 90% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less.

有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、トルエンなどの芳香族系溶剤などを用いることができる。これらの溶剤は、単独あるいは2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the organic solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, acetate solvents such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and aromatic solvents such as toluene. Etc. can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明に用いられる[A]層の架橋樹脂層を形成する樹脂を含有する塗液には、[B]層との密着性の向上を目的として、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の無機粒子を配合することが好ましい。これらの中でもガスバリア層と強く密着するシリカ系無機粒子が好ましく、シラン化合物などで加水分解して得られるシリカ系無機粒子がさらに好ましい。無機粒子を配合する好ましい範囲としては、0.1質量%以上30質量%以下、より好ましくは、0.5質量%以上、10質量%以下である。   In addition, the coating liquid containing a resin that forms the crosslinked resin layer of the [A] layer used in the present invention includes inorganic substances such as silica, alumina, and zinc oxide for the purpose of improving adhesion with the [B] layer. It is preferable to blend particles. Among these, silica-based inorganic particles that adhere strongly to the gas barrier layer are preferable, and silica-based inorganic particles obtained by hydrolysis with a silane compound or the like are more preferable. A preferred range for blending the inorganic particles is 0.1% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less.

本発明には、本発明の効果が損なわれない範囲で、各種の添加剤を必要に応じて配合することができる。例えば、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、界面活性剤、レベリング剤、帯電防止剤などを用いることができる。   In the present invention, various additives can be blended as necessary within the range where the effects of the present invention are not impaired. For example, stabilizers such as antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, surfactants, leveling agents, antistatic agents, and the like can be used.

本発明に用いられる[A]層の表面自由エネルギーを45mN/m以下とする方法としては、[A]層と[B]層との密着性やガスバリア性が低下しない範囲で、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンなどの表面張力が低いシリコーンを添加したり、親油性であるn―ステアリルアクリレートなどの長鎖のアルキル基をもつモノマーを添加したりする方法が挙げられる。   As a method of setting the surface free energy of the [A] layer used in the present invention to 45 mN / m or less, dimethylpolysiloxane, as long as the adhesion and gas barrier properties between the [A] layer and the [B] layer are not lowered, Examples thereof include a method of adding a silicone having a low surface tension such as methylphenylpolysiloxane, or a monomer having a long chain alkyl group such as n-stearyl acrylate which is lipophilic.

[A]層を形成する樹脂からなる塗液の塗布手段としては、例えば、リバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法などを用いることができる。中でも、本発明における[A]層の厚みである0.5μm以上、10μm以下の塗工に好適な手法として、グラビアコート法が好ましい。   [A] As a means for applying a coating liquid comprising a resin forming the layer, for example, a reverse coating method, a gravure coating method, a rod coating method, a bar coating method, a die coating method, a spray coating method, or the like can be used. Among these, a gravure coating method is preferable as a method suitable for coating of 0.5 μm or more and 10 μm or less, which is the thickness of the [A] layer in the present invention.

[A]層を架橋させる際に用いられる活性線としては、紫外線、電子線、放射線(α線、β線、γ線)などがあり、実用上簡便な方法として、紫外線が好ましい。また、熱による架橋させる場合に用いられる熱源としては、スチームヒーター、電気ヒーター、赤外線ヒーターなどがあり、温度制御の安定性の観点から赤外線ヒーターが好ましい。   The active rays used when the [A] layer is crosslinked include ultraviolet rays, electron beams, radiation (α rays, β rays, γ rays), and ultraviolet rays are preferred as a practically simple method. The heat source used for crosslinking by heat includes a steam heater, an electric heater, an infrared heater and the like, and an infrared heater is preferable from the viewpoint of temperature control stability.

[[Ba]層]
[Ba]層は、[B]層中で最も高分子基材側に配置される。本発明に用いられる[Ba]層の材質としては、例えば、Zn、Si、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、または、それらの混合物等が挙げられる。高いガスバリア性や柔軟性の層が得られることから、亜鉛の酸化物、窒化物、酸窒化物、あるいは硫化物を主成分とした亜鉛化合物が好ましく用いられる。ここで、主成分とは[Ba]層全体の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。なお、前記の主成分となる化合物は、後述するX線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等により成分を特定される。そして、前記化合物を構成する各元素の組成比は、[Ba]層を形成する際の条件に依存して、量論比から若干のずれた組成比となる場合もあるが、組成比が整数で表される組成式を有する化合物として扱う(以下同じ)。
[[Ba] layer]
The [Ba] layer is arranged closest to the polymer substrate in the [B] layer. The material of the [Ba] layer used in the present invention is, for example, an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Zn, Si, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, and Ta. Oxide, nitride, oxynitride, sulfide, or a mixture thereof. Since a high gas barrier property and flexible layer can be obtained, a zinc compound containing zinc oxide, nitride, oxynitride, or sulfide as a main component is preferably used. Here, the main component means 60% by mass or more of the entire [Ba] layer, and preferably 80% by mass or more. The compound as the main component is identified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method, etc., which will be described later. The composition ratio of each element constituting the compound may be a composition ratio slightly deviated from the stoichiometric ratio depending on the conditions for forming the [Ba] layer, but the composition ratio is an integer. (Hereinafter the same).

例えば、高いガスバリア性が得られるものとして、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層(以降[Ba1]層と略記する)または硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層(以降[Ba2]層と略記する)が好適に用いられる(なお、[Ba1]層と[Ba2]層のそれぞれの詳細説明は後述する)。   For example, a layer having a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide (hereinafter abbreviated as [Ba1] layer) or a layer having a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (hereinafter referred to as [ (Abbreviated as “Ba2] layer” is preferably used (detailed explanation of each of the [Ba1] layer and the [Ba2] layer will be given later).

本発明に使用される[Ba]層の厚み及び密度は上述したX線反射率法により測定される値である。   The thickness and density of the [Ba] layer used in the present invention are values measured by the X-ray reflectivity method described above.

本発明に使用する[Ba]層の厚みは、10nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましい。層の厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、ガスバリア性フィルムの面内でガスバリア性がばらつくなどの問題が生じる場合がある。また、[Ba]層の厚みは、1000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。層の厚みが1000nmより厚くなると、層内に残留する応力が大きくなるため、曲げや外部からの衝撃によって[Ba]層にクラックが発生しやすくなり、使用に伴いガスバリア性が低下する場合がある。   The thickness of the [Ba] layer used in the present invention is preferably 10 nm or more, and more preferably 100 nm or more. When the thickness of the layer is less than 10 nm, there may be a portion where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and there may be a problem that the gas barrier property varies in the plane of the gas barrier film. Further, the thickness of the [Ba] layer is preferably 1000 nm or less, and more preferably 500 nm or less. When the thickness of the layer is greater than 1000 nm, the stress remaining in the layer increases, so that cracks are likely to occur in the [Ba] layer due to bending or external impact, and the gas barrier properties may decrease with use. .

X線反射率法により測定される[Ba]層の密度は、2.0〜9.0g/cmの範囲である。[Ba]層の密度が、2.0g/cmより小さくなると、[Ba]層を形成する無機化合物の粒子サイズが大きくなるため、空隙部分や欠陥部分が相対的ではあるが増加し、安定して十分なガスバリア性が得られなくなる場合がある。[Ba]層の密度が9.0g/cmより大きくなると、[Ba]層を形成する無機化合物の粒子サイズが小さくなり、過剰に緻密な膜質となるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。従って、[Ba]層の密度は、2.0〜9.0g/cmであり、2.8〜9.0g/cmの範囲であることが好ましく、3.5〜7.0g/cmの範囲がより好ましい。 The density of the [Ba] layer measured by the X-ray reflectivity method is in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 . When the density of the [Ba] layer is smaller than 2.0 g / cm 3 , the particle size of the inorganic compound forming the [Ba] layer is increased, so that void portions and defect portions are relatively increased but stable. As a result, sufficient gas barrier properties may not be obtained. If the density of the [Ba] layer is greater than 9.0 g / cm 3 , the particle size of the inorganic compound forming the [Ba] layer is reduced, resulting in an excessively dense film quality. In some cases, cracks are likely to occur. Therefore, the density of the [Ba] layer is 2.0 to 9.0 g / cm 3 , preferably 2.8 to 9.0 g / cm 3 , and 3.5 to 7.0 g / cm 3. A range of 3 is more preferred.

[Ba]層を形成する方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等によって形成することができる。これらの方法の中でも、簡便かつ安価に[Ba]層を形成可能な方法として、スパッタリング法が好ましい。   The method for forming the [Ba] layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like. Among these methods, the sputtering method is preferable as a method capable of forming the [Ba] layer easily and inexpensively.

スパッタリングにより、[Ba]層を形成する場合の例としては、図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面上に[Ba]層を形成せしめる混合焼結材のスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し[Ba]層を設ける方法が挙げられる。   As an example of forming the [Ba] layer by sputtering, a mixed firing in which a [Ba] layer is formed on the surface of the polymer substrate 5 using a winding type sputtering apparatus having a structure shown in FIG. 2A. There is a method in which a sputter target of a binder is placed on the sputter electrode 18 and sputtering is performed with argon gas and oxygen gas to provide a [Ba] layer.

[Ba]層として、後述する[Ba1]層を形成する場合の具体的な操作は、例えば以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77/20/3で焼結されたスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を[Ba1]層を設ける側の面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通す。真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス分圧10%としてアルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、直流電源により投入電力4000Wを印加することにより、アルゴン・酸素ガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に[Ba1]層を形成する。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整することができる。 Specific operations for forming the [Ba1] layer described later as the [Ba] layer are, for example, as follows. First, unwinding is performed in a winding chamber 7 of a winding-type sputtering apparatus in which a sputtering target sintered with a composition mass ratio of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide of 77/20/3 is installed on the sputtering electrode 18. The polymer base material 5 is set on the roll 8 so that the surface on which the [Ba1] layer is provided faces the sputter electrode 18, unwinds, and passes through the guide rolls 9, 10, 11 with tap water at 15 ° C. Pass through the cooling drum 12 adjusted to. Argon gas and oxygen gas are introduced with a partial pressure of oxygen gas of 10% so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an argon / oxygen gas plasma is generated by applying an input power of 4000 W from a DC power source, and sputtering is performed. To form a [Ba1] layer on the surface of the polymer substrate 5. Thickness can be adjusted with the conveyance speed of a polymer base material.

[[Bb層]]
[Bb]層は、[Ba]層と[Bc]層のいずれの層より密度が高く厚みが0.2〜20nmである層であり、[Ba]層と[Bc]層の間に接して配置される。[Ba]層と[Bc]層に接するように[Bb]層を配置することによって、ガスバリア層の柔軟性を確保しつつ飛躍的にガスバリア性を向上させることができる。本発明に用いられる[Bb]層の材質としては、例えば、Zn、Si、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Y、W、HfおよびTaからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、または、それらの混合物等が挙げられる。これらの中でも層形成時の初期成長段階における表面移動や拡散をし易い元素として、原子量が大きく、密度が高い元素を含む組成を適用することが好ましい。[Bb]層の組成は、X線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等を、単独または組み合わせて使用して、各元素の原子の量を定量分析し組成比を知ることができる。
[[Bb layer]]
The [Bb] layer is a layer having a higher density and a thickness of 0.2 to 20 nm than any of the [Ba] layer and the [Bc] layer, and is in contact with the [Ba] layer and the [Bc] layer. Be placed. By disposing the [Bb] layer so as to be in contact with the [Ba] layer and the [Bc] layer, the gas barrier property can be remarkably improved while ensuring the flexibility of the gas barrier layer. The material of the [Bb] layer used in the present invention is, for example, at least one selected from the group consisting of Zn, Si, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, Y, W, Hf, and Ta. Examples thereof include oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, mixtures thereof, and the like containing seed elements. Among these, it is preferable to apply a composition containing an element having a large atomic weight and a high density as an element that is easily moved and diffused in the initial growth stage during layer formation. The composition of the [Bb] layer is determined by quantitative analysis of the amount of atoms of each element using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method, etc. alone or in combination. Can know.

[Bb]層の厚み及び密度は上述したX線反射率法により測定される値である。X線反射率法により測定される[Bb]層の密度は、2.3〜10.5g/cmの範囲である。[Bb]層の密度が、2.3g/cmより小さくなると、[Bb]層を形成する無機化合物の粒子サイズが大きくなるため、ガスバリア性向上効果は小さくなる。[Bb]層の密度が10.5g/cmより大きくなると、[Bb]層全体が過剰に緻密な膜質となり、柔軟性が低下するため、より低密度な[Ba]層と[Bc]層に挟まれていても機械的な曲げに対するガスバリア性フィルムの柔軟性が低下する。従って、[Bb]層の密度は、2.3〜10.5g/cmの範囲であり、2.9〜10.5g/cmの範囲が好ましく、4.0〜7.0g/cmの範囲がより好ましい。 The thickness and density of the [Bb] layer are values measured by the X-ray reflectivity method described above. The density of the [Bb] layer measured by the X-ray reflectivity method is in the range of 2.3 to 10.5 g / cm 3 . When the density of the [Bb] layer is smaller than 2.3 g / cm 3 , the particle size of the inorganic compound forming the [Bb] layer is increased, so that the gas barrier property improving effect is reduced. If the density of the [Bb] layer is greater than 10.5 g / cm 3, the entire [Bb] layer becomes excessively dense and the flexibility decreases, so that the lower density [Ba] and [Bc] layers Even if it is sandwiched between the films, the flexibility of the gas barrier film against mechanical bending is lowered. Thus, the density of [Bb] layer is in the range of 2.3~10.5g / cm 3, preferably in the range of 2.9~10.5g / cm 3, 4.0~7.0g / cm 3 The range of is more preferable.

また、X線反射率法により測定される[Bb]層の密度は、[Ba]層の密度より0.1〜4.0g/cm高いことが好ましい。[Bb]層の密度から[Ba]層の密度を減じた密度の差が0.1g/cmより小さいと、[Ba]層と[Bc]層の間に密度の高い層を配置した効果が小さいため、ガスバリア性向上効果は小さくなる場合がある。また、[Bb]層の密度から[Ba]層の密度を減じた密度の差が4.0g/cmより大きいと、[Bb]層の無機化合物の粒子サイズが小さく過剰に緻密な膜質となるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。従って、[Bb]層の密度は、[Ba]層の密度より0.1〜4.0g/cm高いことが好ましく、0.4〜2.0g/cm高いことがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the density of the [Bb] layer measured by the X-ray reflectivity method is 0.1 to 4.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer. When the density difference obtained by subtracting the density of the [Ba] layer from the density of the [Bb] layer is smaller than 0.1 g / cm 3 , the effect of disposing a high-density layer between the [Ba] layer and the [Bc] layer Therefore, the gas barrier property improvement effect may be small. In addition, when the difference in density obtained by subtracting the density of the [Ba] layer from the density of the [Bb] layer is larger than 4.0 g / cm 3 , the particle size of the inorganic compound in the [Bb] layer is small, and an excessively dense film quality is obtained. Therefore, cracks are likely to occur against heat and external stress. Accordingly, the density of the [Bb] layer is preferably 0.1 to 4.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer, and more preferably 0.4 to 2.0 g / cm 3 higher.

本発明に使用する[Bb]層の厚みは、0.2〜20nmの範囲である。[Bb]層の厚みが0.2nmより薄いと、[Bb]層をガスバリア性向上効果が得られない場合があり、高分子基材面内でガスバリア性がばらつくなどの問題が生じる場合がある。また、[Bb]層の厚みが20nmより厚くなると、[Bb]層の無機化合物の粒子成長により、[Bb]層の表面の平坦性が低下するため、[Bc]層の、形成時の膜成長初期過程において、膜の成長核となる原子や粒子が表面移動、拡散し難くなり、[Bb]層付近の膜質が緻密化できず、十分なガスバリア性向上効果が得られない場合がある。従って、[Bb]層の厚みは0.2〜20nmの範囲であり、2〜10nmの範囲であることが好ましい。   The thickness of the [Bb] layer used in the present invention is in the range of 0.2 to 20 nm. If the thickness of the [Bb] layer is thinner than 0.2 nm, the effect of improving the gas barrier property of the [Bb] layer may not be obtained, and there may be a problem that the gas barrier property varies within the surface of the polymer substrate. . In addition, when the thickness of the [Bb] layer is greater than 20 nm, the flatness of the surface of the [Bb] layer is reduced due to the growth of inorganic compound particles in the [Bb] layer. In the initial stage of growth, atoms and particles that are the growth nuclei of the film are difficult to move and diffuse, the film quality near the [Bb] layer cannot be densified, and a sufficient gas barrier property improving effect may not be obtained. Therefore, the thickness of the [Bb] layer is in the range of 0.2 to 20 nm, and preferably in the range of 2 to 10 nm.

本発明に使用する[Bb]層の形成方法は特に限定されず、例えば、相対的に密度が高い材料を使用して、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成してもよいし、同じ材質を用いてもより高密度な層を形成できる方法として[Ba]層の表面を酸素ガスや炭酸ガスなどの反応性ガスのプラズマやイオンビームで処理しながら、[Bb]層を形成するプラズマアシスト蒸着法、プラズマアシストスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンビームアシストスパッタ法、イオンビームアシストイオンプレーティング法、イオンビームアシストCVD法などの方法を用いてもよい。   The formation method of the [Bb] layer used in the present invention is not particularly limited. For example, the [Bb] layer may be formed by using a material having a relatively high density by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. However, as a method of forming a higher density layer using the same material, the surface of the [Ba] layer is treated with a reactive gas plasma such as oxygen gas or carbon dioxide gas or an ion beam while the [Bb] layer is formed. A plasma assisted vapor deposition method, a plasma assisted sputtering method, an ion beam assisted vapor deposition method, an ion beam assisted sputtering method, an ion beam assisted ion plating method, an ion beam assisted CVD method, or the like may be used.

また、[Bb]層形成時に予め[Ba]層表面をコロナ処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、粗面化処理などの前処理を施しても構わない。   In addition, when the [Bb] layer is formed, the surface of the [Ba] layer may be subjected to pretreatment such as corona treatment, ion bombardment treatment, solvent treatment, and roughening treatment.

スパッタリングにより、[Bb]層を形成する場合の例としては、図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面([Ba1]層の形成された面)上に[Bb]層を形成せしめる混合焼結材のスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し[Bb]層を設ける方法が挙げられる。   As an example of forming the [Bb] layer by sputtering, a winding type sputtering apparatus having a structure shown in FIG. 2A is used, and the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the [Ba1] layer is formed). A method of providing a [Bb] layer by placing a sputtering target of a mixed sintered material on which a [Bb] layer is formed on the sputtering electrode 18 and performing sputtering with an argon gas plasma.

[Bb]層として、例えば五酸化タンタルからなる層を形成する場合の具体的な操作は、以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に五酸化タンタルを焼結したスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を[Ba1]層を設けた面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通す。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の[Ba]層の上に[Bb]層を形成する。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整することができる。 As the [Bb] layer, for example, a specific operation in the case of forming a layer made of tantalum pentoxide is as follows. First, in the winding chamber 7 of a winding type sputtering apparatus in which a sputtering target obtained by sintering tantalum pentoxide is installed on the sputtering electrode 18, the polymer base material 5 is provided on the winding roll 8 with the [Ba1] layer. The surface is set so as to face the sputter electrode 18, unwound, and passed through the cooling drum 12 adjusted to 15 ° C. with tap water through the guide rolls 9, 10 and 11. Argon gas is introduced so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an applied power of 500 W is applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma, and the [Ba] layer of the polymer substrate 5 is formed by sputtering. A [Bb] layer is formed thereon. Thickness can be adjusted with the conveyance speed of a polymer base material.

[[Bc]層]
[Bc]層は、[Bb]層の上に位置する密度が2.0〜9.0g/cmの範囲にある層である。[Bc]層の密度は、前記範囲であれば[Ba]層の密度と同じであってもよいし、異なってもよいが、[Ba]層の密度が[Bc]層の密度より高い方が好ましいことは、前述のとおりである。
[[Bc] layer]
The [Bc] layer is a layer having a density in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 positioned on the [Bb] layer. The density of the [Bc] layer may be the same as or different from the density of the [Ba] layer within the above range, but the density of the [Ba] layer is higher than the density of the [Bc] layer. Is preferable as described above.

本発明に用いられる[Bc]層の材質としては、例えば、Zn、Si、Al、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、または、それらの混合物等が挙げられる。高いガスバリア性及び[Bb]層の表面平坦化による緻密化の効果が大きいことから、ケイ素の酸化物、窒化物、酸窒化物を主成分としたケイ素化合物が好ましく用いられる。ここで、主成分とは[Bc]層全体の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。なお、前記の主成分となる化合物は、後述するX線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等により成分を特定される。そして、前記化合物を構成する各元素の組成比は、[Bc]層を形成する際の条件に依存して、量論比から若干のずれた組成比となる場合もあるが、組成比が整数で表される組成式を有する化合物として扱う。   The material of the [Bc] layer used in the present invention is, for example, at least one element selected from the group consisting of Zn, Si, Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo, and Ta. Oxides, nitrides, oxynitrides, sulfides, mixtures thereof, and the like containing A silicon compound mainly composed of silicon oxide, nitride, or oxynitride is preferably used because of its high gas barrier property and high densification effect due to surface flattening of the [Bb] layer. Here, the main component means 60% by mass or more of the entire [Bc] layer, and preferably 80% by mass or more. The compound as the main component is identified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method, etc., which will be described later. The composition ratio of each element constituting the compound may be a composition ratio slightly deviating from the stoichiometric ratio depending on the conditions for forming the [Bc] layer, but the composition ratio is an integer. It treats as a compound which has a compositional formula represented by these.

[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5〜2.0であるケイ素の酸化物を含むことが好ましい。酸素原子に対するケイ素原子の原子数比が2.0より大きくなると、含まれる酸素原子量が多くなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、酸素原子に対するケイ素原子の原子数比が1.5より小さくなると、酸素原子が減少し緻密な膜質になるが、柔軟性が低下する場合がある。さらに好ましくは1.4〜1.8の範囲である。   The composition of the [Bc] layer preferably includes an oxide of silicon having an atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms of 1.5 to 2.0. When the ratio of the number of silicon atoms to oxygen atoms is larger than 2.0, the amount of oxygen atoms contained is increased, so that void portions and defect portions increase, and a predetermined gas barrier property may not be obtained. On the other hand, when the atomic ratio of silicon atoms to oxygen atoms is smaller than 1.5, oxygen atoms are reduced to obtain a dense film quality, but flexibility may be lowered. More preferably, it is the range of 1.4-1.8.

[Bc]層の組成分析は、組成に応じてX線光電子分光法(XPS法)やICP発光分光分析及び、ラザフォード後方散乱法を使用して、各元素の原子量を定量分析することができる。[Bc]層上に他の層が配置されている場合、X線反射率法により求めた厚み分をイオンエッチングや薬液処理により除去した後、分析することができる。   The composition analysis of the [Bc] layer can quantitatively analyze the atomic weight of each element using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopy, and Rutherford backscattering method according to the composition. When another layer is disposed on the [Bc] layer, the thickness obtained by the X-ray reflectance method can be removed by ion etching or chemical treatment and then analyzed.

本発明に使用される[Bc]層の厚み及び密度は上述したX線反射率法により測定することができる。   The thickness and density of the [Bc] layer used in the present invention can be measured by the X-ray reflectivity method described above.

本発明に使用する[Bc]層の厚みは、10nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましい。層の厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、ガスバリア性フィルムの面内でガスバリア性がばらつくなどの問題が生じる場合がある。また、[Bc]層の厚みは、1000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。層の厚みが1000nmより厚くなると、層内に残留する応力が大きくなるため、曲げや外部からの衝撃によって[Bc]層にクラックが発生しやすくなり、使用に伴いガスバリア性が低下する場合がある。   The thickness of the [Bc] layer used in the present invention is preferably 10 nm or more, and more preferably 100 nm or more. When the thickness of the layer is less than 10 nm, there may be a portion where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and there may be a problem that the gas barrier property varies in the plane of the gas barrier film. Further, the thickness of the [Bc] layer is preferably 1000 nm or less, and more preferably 500 nm or less. When the thickness of the layer is greater than 1000 nm, the stress remaining in the layer increases, so that the [Bc] layer is likely to crack due to bending or external impact, and the gas barrier property may decrease with use. .

X線反射率法により測定される[Bc]層の密度は、2.0〜9.0g/cmの範囲である。[Bc]層の密度が、2.0g/cmより小さくなると、[Bc]層を形成する無機化合物の粒子サイズが大きくなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、十分なガスバリア性が得られなくなる。[Bc]層の密度が9.0g/cmより大きくなると、[Bc]層は単位体積当たりの質量が大きくなるため、[Bb]層の表面平坦化の効果による、膜の成長核となる原子や粒子の表面移動、拡散はし難くなるため、[Bb]層付近の膜質が緻密化できず、十分なガスバリア性向上効果が得られない場合がある。従って、[Bc]層の密度は、2.0〜9.0g/cmの範囲であり、2.0〜6.0g/cmの範囲が好ましく、2.0〜2.6g/cmの範囲がより好ましい。 The density of the [Bc] layer measured by the X-ray reflectivity method is in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 . When the density of the [Bc] layer is smaller than 2.0 g / cm 3 , the particle size of the inorganic compound forming the [Bc] layer is increased, so that voids and defects are increased, and sufficient gas barrier properties are obtained. It becomes impossible. When the density of the [Bc] layer is higher than 9.0 g / cm 3 , the mass per unit volume of the [Bc] layer increases, so that it becomes a growth nucleus of the film due to the effect of planarizing the surface of the [Bb] layer. Since the surface movement and diffusion of atoms and particles are difficult, the film quality in the vicinity of the [Bb] layer cannot be densified, and a sufficient gas barrier property improvement effect may not be obtained. Thus, the density of [Bc] layer is in the range of 2.0~9.0g / cm 3, preferably in the range of 2.0~6.0g / cm 3, 2.0~2.6g / cm 3 The range of is more preferable.

本発明に使用する[Bc]層の形成方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。   The method for forming the [Bc] layer used in the present invention is not particularly limited, and can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like.

スパッタリングにより、[Bc]層を形成する場合の例としては、図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面([Bb]層の形成された面)上に[Bc]層を形成せしめる混合焼結材のスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し[Bc]層を設ける方法が挙げられる。   As an example of forming the [Bc] layer by sputtering, a winding type sputtering apparatus having a structure shown in FIG. 2A is used, and the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the [Bb] layer is formed). A method of providing a [Bc] layer by placing a sputtering target of a mixed sintered material on which a [Bc] layer is formed on the sputter electrode 18 and performing sputtering by argon gas plasma can be mentioned.

[Bc]層として、例えば酸化アルミニウムからなる層を形成する場合の具体的な操作は、以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化アルミニウムを焼結したスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を[Bb]層を設けた面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通す。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の[Ba]層の上に[Bb]層を形成する。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整することができる。 As the [Bc] layer, for example, a specific operation for forming a layer made of aluminum oxide is as follows. First, the [Bb] layer was provided on the unwinding roll 8 in the winding chamber 7 of a winding-type sputtering apparatus in which a sputtering target in which aluminum oxide was sintered was installed on the sputtering electrode 18. It is set so that the surface faces the sputter electrode 18, unwinds, and passes through a cooling drum 12 adjusted to 15 ° C. with tap water through guide rolls 9, 10, and 11. Argon gas is introduced so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an applied power of 500 W is applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma, and the [Ba] layer of the polymer substrate 5 is formed by sputtering. A [Bb] layer is formed thereon. Thickness can be adjusted with the conveyance speed of a polymer base material.

[亜鉛化合物を主成分とする[Ba]層、[Bb]層]
ここまで[Ba]層、[Bb]層および[Bc]層を別個に説明してきたが、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の好ましい組み合わせについて以下に説明する。
[[Ba] layer and [Bb] layer containing zinc compound as main component]
So far, the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer have been described separately. Preferred combinations of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer will be described below.

前記ガスバリア層が、前記[Ba]層及び前記[Bb]層は亜鉛(Zn)化合物を主成分とし、前記[Bc]層はケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とし、前記[Bb]層の密度は、前記[Ba]層の密度より0.1〜2.0g/cm高いとガスバリア性がさらに向上することから好ましい。 In the gas barrier layer, the [Ba] layer and the [Bb] layer are mainly composed of a zinc (Zn) compound, and the [Bc] layer is composed of silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium ( The main component is a compound containing at least one element selected from the group consisting of Zr) and chromium (Cr), and the density of the [Bb] layer is 0.1 to 2.0 g from the density of the [Ba] layer. A high / cm 3 is preferable because the gas barrier properties are further improved.

かかる態様においてより効果が得られる理由は、以下のように推定している。すなわち、[Ba]層および[Bb]層は亜鉛化合物を主成分とする層であり、[Bb]層は[Ba]層と同じく亜鉛化合物を主成分とする材質ながら[Ba]層より密度が0.1〜2.0g/cm高い。これは、[Bb]層は亜鉛化合物を主成分とする層の材質の欠陥部分に他の元素が充填された緻密な構造を有することを表しており、かかる構造を有することからガスバリア性がさらに向上したものと推定している。 The reason why the effect can be obtained more in this aspect is estimated as follows. That is, the [Ba] layer and the [Bb] layer are layers mainly composed of a zinc compound, and the [Bb] layer has a density higher than that of the [Ba] layer, although it is a material mainly composed of a zinc compound similar to the [Ba] layer. 0.1 to 2.0 g / cm 3 high. This indicates that the [Bb] layer has a dense structure in which the defect portion of the material of the layer mainly composed of the zinc compound is filled with other elements, and the gas barrier property is further increased due to such a structure. Estimated to be improved.

上記態様の層構成を得る好ましい製法について説明する。まず、亜鉛化合物を主成分とする層を高分子基材上に形成する第1の層形成段階と、次いでケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とする層を形成する第2の層形成段階を経てガスバリア層を形成する。第1の層形成段階で形成される層は、第2の層形成段階の後に[Ba]層および[Bb]層となる層であり、第2の層形成段階では[Bc]層が形成されると共に、第1の層形成段階で形成される層の[Bc]層側の表面の層状の領域が[Bb]層に転化する。かかる観点から、本態様において第1の層形成段階で形成される、表面の層状の領域が[Bb]層に転化される前の段階の層を、「第1の層」と記し、第2の層形成段階後の[Ba]層および[Bb]層の総称である「第1の層形成段階に由来する層」と区別して説明する。   A preferred production method for obtaining the layer structure of the above embodiment will be described. First, a first layer forming stage in which a layer mainly composed of a zinc compound is formed on a polymer substrate, and then silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr) and chromium ( A gas barrier layer is formed through a second layer forming step of forming a layer mainly composed of a compound containing at least one element selected from the group consisting of Cr). The layer formed in the first layer forming stage is a layer that becomes the [Ba] layer and the [Bb] layer after the second layer forming stage, and the [Bc] layer is formed in the second layer forming stage. At the same time, the layered region on the surface on the [Bc] layer side of the layer formed in the first layer forming stage is converted into the [Bb] layer. From this point of view, the layer formed in the first layer formation step in this embodiment and before the surface layered region is converted to the [Bb] layer is referred to as a “first layer”, and the second layer This will be described separately from the “layer derived from the first layer formation stage”, which is a general term for the [Ba] layer and the [Bb] layer after the layer formation stage.

第1の層は亜鉛化合物を主成分とした比較的硬度の低い層であるため、第2の層形成段階において、第2の層の主成分であるケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物の粒子が第1の層の表面の層状の領域に注入、混合され、第1の層の表面に存在する欠陥部分に効率良く他の元素が充填された[Bb]層に転化させることができ、これにより、第1の層は、高分子基材側に位置する[Ba]層の上に、密度が高く緻密化された[Bb]層が配置された構造となり、この様な[Bb]層の存在によりガスバリア性がさらに向上するものと考えている。この様な、第2の層形成段階において第2の層の主成分は、第1の層の表面の欠陥に効率よく薄膜を形成する粒子を充填するため、原子半径が小さい元素を含有した化合物が好ましく、中でもケイ素原子を含む化合物が好ましい。   Since the first layer is a layer having a relatively low hardness mainly composed of a zinc compound, silicon (Si), aluminum (Al), titanium, which are the main components of the second layer, in the second layer formation stage. Particles of a compound containing at least one element selected from the group consisting of (Ti), zirconium (Zr), and chromium (Cr) are injected into and mixed with the layered region on the surface of the first layer. The [Bb] layer in which other elements are efficiently filled in the defect portion existing on the surface of the substrate can be converted into the [Bb] layer. On top of this, a dense [Bb] layer having a high density is arranged, and the presence of such a [Bb] layer is considered to further improve the gas barrier properties. In such a second layer formation step, the main component of the second layer is a compound containing an element having a small atomic radius in order to efficiently fill a particle that forms a thin film with defects on the surface of the first layer. Of these, compounds containing silicon atoms are preferred.

なお、第1の層形成段階および第2の層形成段階は、[Ba]層、[Bb]層および[Bc]層の好ましい製法を説明するものであって、[Ba]層、[Bb]層および[Bc]層の境界は、前述のようにX線反射率法の解析に特定されることは言うまでもない。   The first layer forming step and the second layer forming step are for explaining a preferable method for producing the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer. The [Ba] layer, [Bb] It goes without saying that the boundary between the layer and the [Bc] layer is specified by the X-ray reflectivity analysis as described above.

以下、第1の層形成段階に由来する層([Ba]層および[Bb]層)及び第2の層形成段階で形成される層([Bc]層)について、順次説明をする。   Hereinafter, the layer derived from the first layer formation stage ([Ba] layer and [Bb] layer) and the layer formed in the second layer formation stage ([Bc] layer) will be sequentially described.

[第1の層形成段階に由来する層([Ba]層および[Bb]層)]
発明者らの検討の結果、亜鉛化合物を主成分とする第1の層の上に、第2の層形成段階として特定の条件下でケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とする層を形成することにより、飛躍的にガスバリア性を向上させることが可能であることを見出した。ここで、主成分とは層の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい(以下同様とする)。なお、本発明における亜鉛化合物とは、後述するX線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等により成分を特定された各元素の組成比が整数で表される組成式を有する化合物として扱う。たとえば、生成時の条件に依存して、ZnS,ZnO等が量論比から若干ずれた組成比となる場合でも、ZnS,ZnOとして扱い、上記の質量含有率を算出するものとする。
[Layers derived from the first layer formation stage ([Ba] layer and [Bb] layer)]
As a result of the inventors' investigation, silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), and the like under specific conditions as the second layer formation stage on the first layer mainly composed of the zinc compound. It is possible to dramatically improve the gas barrier property by forming a layer mainly composed of a compound containing at least one element selected from the group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr). I found it. Here, the main component means 60% by mass or more of the layer, and preferably 80% by mass or more (the same shall apply hereinafter). The zinc compound in the present invention is a composition in which the composition ratio of each element whose components are specified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method, etc., which will be described later, is expressed as an integer. Treated as a compound having the formula. For example, depending on the conditions at the time of generation, even when ZnS, ZnO or the like has a composition ratio slightly deviated from the stoichiometric ratio, it is treated as ZnS, ZnO, and the above-described mass content is calculated.

前記第1の層形成段階に適用する方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等を適用することができる。これらの方法の中でも、簡便かつ安価に前記第1の層形成段階を実行可能な方法として、スパッタリング法が好ましい。   The method applied to the first layer forming step is not particularly limited, and for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like can be applied. Among these methods, the sputtering method is preferable as a method capable of performing the first layer forming step easily and inexpensively.

かかる好ましい態様においても[Bb]層は厚みが0.2〜20nmであることが好ましい。厚みが0.2nmより小さくなると、空隙部分や欠陥部分の箇所が存在するため、ガスバリア性の向上が困難である場合がある。また、厚みが20nmより大きくなると、[Bb]層を構成する粒子が成長して粒子サイズが大きくなるため、第2の層の形成を阻害して膜内部に欠陥部分が形成され、ガスバリア性が低下するなどの問題が発生する場合がある。従って、[Bb]層の厚みは、0.2〜20nmであることが好ましく、より好ましくは、2〜10nmである。   In such a preferred embodiment, the [Bb] layer preferably has a thickness of 0.2 to 20 nm. When the thickness is smaller than 0.2 nm, there are cases where voids and defects are present, so that it is difficult to improve gas barrier properties. Further, when the thickness is larger than 20 nm, the particles constituting the [Bb] layer grow and the particle size increases, so that the formation of a defective portion is formed inside the film by inhibiting the formation of the second layer, and the gas barrier property is increased. Problems such as degradation may occur. Therefore, the thickness of the [Bb] layer is preferably 0.2 to 20 nm, and more preferably 2 to 10 nm.

かかる好ましい態様においても[Bb]層の密度は、[Ba]層の密度より0.1〜2.0g/cm高いことが好ましい。[Ba]層の密度との差が0.1g/cm未満であると、第1の層の表面に存在する欠陥部分にケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物が十分に充填されない場合があるため、ガスバリア性の向上が小さくなる場合がある。また、[Ba]層の密度との差が2.0g/cmより大きくなると、[Bb]層の膜質が過剰に緻密なものとなり、柔軟性が低下するため、曲げや外部からの衝撃でクラックが発生し、ガスバリア性が低下するなどの問題が発生する場合がある。従って、[Bb]層の密度は、[Ba]層の密度より0.1〜2.0g/cm高いことが好ましく、0.2〜1.0g/cm高いことがより好ましい。 In such a preferred embodiment, the density of the [Bb] layer is preferably 0.1 to 2.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer. If the difference from the density of the [Ba] layer is less than 0.1 g / cm 3 , silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium ( Since the compound containing at least one element selected from the group consisting of Zr) and chromium (Cr) may not be sufficiently filled, the improvement in gas barrier properties may be reduced. Also, if the difference from the density of the [Ba] layer is larger than 2.0 g / cm 3 , the film quality of the [Bb] layer becomes excessively dense and the flexibility is lowered. In some cases, cracks occur and problems such as gas barrier properties decrease. Accordingly, the density of the [Bb] layer is preferably 0.1 to 2.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer, and more preferably 0.2 to 1.0 g / cm 3 higher.

第1の層は、亜鉛化合物を主成分として含んでいれば、Si、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Ta等の元素の酸化物、窒化物、硫化物、または、それらの混合物を含んでいてもよい。例えば、高いガスバリア性が得られるものとして、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層(以降[Ba1]層と略記する)または硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層(以降[Ba2]層と略記する)が好適に用いられる(なお、[Ba1]層と[Ba2]層のそれぞれの詳細説明は後述する)。   If the first layer contains a zinc compound as a main component, oxides, nitrides, sulfides, or the like of elements such as Si, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, Ta, etc. May be included. For example, a layer having a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide (hereinafter abbreviated as [Ba1] layer) or a layer having a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (hereinafter referred to as [ (Abbreviated as “Ba2] layer” is preferably used (detailed explanation of each of the [Ba1] layer and the [Ba2] layer will be given later).

第1の層および[Ba]層の密度は、3.9〜4.6g/cmの範囲であることが好ましい。[Ba]層の密度が、3.9g/cmより小さくなると、[Ba]層の膜質の緻密性が低下し、空隙部分や欠陥部分が増加するため、十分なガスバリア性が得られなくなる場合がある。[Ba]層の密度が4.6g/cmより大きくなると、[Ba]層が過剰に緻密な膜質となるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。従って、[Ba]層の密度は、3.9〜4.6g/cmの範囲であることが好ましく、4.0〜4.5g/cmの範囲がより好ましい。 The density of the first layer and the [Ba] layer is preferably in the range of 3.9 to 4.6 g / cm 3 . When the density of the [Ba] layer is smaller than 3.9 g / cm 3 , the denseness of the film quality of the [Ba] layer is reduced, and voids and defects are increased, so that sufficient gas barrier properties cannot be obtained. There is. If the density of the [Ba] layer is larger than 4.6 g / cm 3 , the [Ba] layer has an excessively dense film quality, so that cracks are likely to occur due to heat and external stress. Thus, the density of [Ba] layer is preferably in the range of 3.9~4.6g / cm 3, a range of 4.0~4.5g / cm 3 is more preferable.

X線反射率法により測定される[Bb]層の密度は、4.0g/cm以上であることが好ましく、4.4g/cm以上であることがより好ましく、4.5g/cm以上であればさらに好ましい。[Bb]層の密度が、4.0g/cm以上であると、第1の層の表面に存在する空隙部分や欠陥部分へのケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびクロム(Cr)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物の充填がより進行し[Bb]層の膜質の緻密性がより向上するため、飛躍的なガスバリア性の向上効果が得られるためである。一方、X線反射率法により測定される[Bb]層の密度は5.8g/cm以下であることが好ましく、5.5g/cm以下であればより好ましく、4.8g/cm以下であることがさらに好ましく、4.7g/cm以下であれば特に好ましい。[Bb]層の密度が5.8g/cm以下であると、[Bb]層が過剰に緻密な膜質となることを抑えることができるため、第2の層の形成時等にクラックの発生が抑制される。従って、[Bb]層の密度は、4.0〜5.8g/cmの範囲であることが好ましく、4.0〜5.5g/cmの範囲であることがより好ましく、4.4〜4.8g/cmの範囲であることがさらに好ましく、4.4〜4.7g/cmの範囲であることが特に好ましい。 The density of the [Bb] layer measured by the X-ray reflectance method is preferably 4.0 g / cm 3 or more, more preferably 4.4 g / cm 3 or more, and 4.5 g / cm 3. The above is more preferable. When the density of the [Bb] layer is 4.0 g / cm 3 or more, silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti) to void portions and defect portions existing on the surface of the first layer, Since the filling of the compound containing at least one element selected from the group consisting of zirconium (Zr) and chromium (Cr) further progresses and the denseness of the film quality of the [Bb] layer further improves, This is because an improvement effect can be obtained. On the other hand, the density of the [Bb] layer measured by the X-ray reflectivity method is preferably 5.8 g / cm 3 or less, more preferably 5.5 g / cm 3 or less, and 4.8 g / cm 3. More preferably, it is more preferably 4.7 g / cm 3 or less. When the density of the [Bb] layer is 5.8 g / cm 3 or less, it is possible to suppress the [Bb] layer from becoming an excessively dense film quality, so that cracks are generated when the second layer is formed. Is suppressed. Thus, the density of [Bb] layer is preferably in the range of 4.0~5.8g / cm 3, more preferably in the range of 4.0~5.5g / cm 3, 4.4 more preferably in the range of ~4.8g / cm 3, particularly preferably in the range of 4.4~4.7g / cm 3.

スパッタリングにより、第1の層を形成する場合の例としては、先に[Ba]層を設ける方法の説明にて用いた図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置、後述する第2の層形成段階<1>に用いられる図2Bに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・化学気相蒸着装置、後述する第2の層形成段階<2>に用いられる図2Cに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・原子層堆積装置等を使用し、高分子基材5の面上に第1の層を形成せしめる混合焼結材のスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し第1の層を設ける方法が挙げられる。   Examples of the case where the first layer is formed by sputtering include a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. 2A used in the description of the method for providing the [Ba] layer, and a second layer described later. The winding type sputtering / chemical vapor deposition apparatus having the structure shown in FIG. 2B used in the forming stage <1>, and the winding type having the structure shown in FIG. 2C used in the second layer forming stage <2> described later. Using a sputtering / atomic layer deposition apparatus or the like, a sputter target of a mixed sintered material that forms the first layer on the surface of the polymer substrate 5 is placed on the sputter electrode 18, and sputtering with argon gas and oxygen gas is performed. The method of implementing and providing a 1st layer is mentioned.

[第2の層形成段階<1>]
本発明の好ましい態様において、第2の層形成段階で第1の層の上に形成される層は、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とする層である。このうちケイ素(Si)化合物を主成分とする場合についてまず説明する。第2の層形成段階で第1の層の上に形成される層を本項においては、[Bc]層と記す。上述したように、第1の層の上において第2の層形成段階の処理を特定の条件下で行うと、第1の層の[Bc]層に隣接する層状の領域が、密度の高い緻密な[Bb]層に転化され、飛躍的にガスバリア性を向上させることができる。なお、本発明におけるケイ素化合物とは、後述するX線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等により成分を特定された各元素の組成比が整数で表される組成式を有する化合物として扱う。たとえば、二酸化ケイ素(SiO)は、生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、そのような場合でも、SiOとして扱い上記の質量含有率を算出するものとする。
[Second Layer Formation Stage <1>]
In a preferred embodiment of the present invention, the layer formed on the first layer in the second layer formation step is silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium (Cr ), Tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and tantalum (Ta). Of these, the case where a silicon (Si) compound is the main component will be described first. In this section, the layer formed on the first layer in the second layer formation stage is referred to as a [Bc] layer. As described above, when the processing of the second layer formation stage is performed on the first layer under specific conditions, the layered region adjacent to the [Bc] layer of the first layer becomes dense and dense. It is converted into a [Bb] layer, and the gas barrier property can be remarkably improved. The silicon compound in the present invention is a composition in which the composition ratio of each element whose components are specified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method, etc., which will be described later, is expressed as an integer. Treated as a compound having the formula. For example, silicon dioxide (SiO 2), by the generation time of the condition, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce, even in such a case The mass content is calculated as SiO 2 .

かかる好ましい態様において、[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5〜2.0であるケイ素の酸化物を含むことが好ましい。ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が2.0より大きくなると、含まれる酸素原子量が多くなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5より小さくなると、酸素原子が減少し緻密な膜質になるが、柔軟性が低下する場合がある。さらに好ましくは1.7〜1.9の範囲である。   In such a preferred embodiment, the composition of the [Bc] layer preferably includes an oxide of silicon in which the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is 1.5 to 2.0. When the ratio of the number of oxygen atoms to silicon atoms is larger than 2.0, the amount of oxygen atoms contained increases, so that void portions and defect portions increase, and a predetermined gas barrier property may not be obtained. On the other hand, when the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is smaller than 1.5, oxygen atoms are reduced to obtain a dense film quality, but flexibility may be lowered. More preferably, it is the range of 1.7-1.9.

本発明の好ましい態様に使用される[Bc]層についても厚み及び密度は上述したとおりX線反射率法により測定することができる。   The thickness and density of the [Bc] layer used in the preferred embodiment of the present invention can also be measured by the X-ray reflectivity method as described above.

また、かかる好ましい態様においても[Bc]層の厚みの範囲は、前述と同様である。   Also in this preferred embodiment, the range of the thickness of the [Bc] layer is the same as described above.

かかる好ましい態様において、X線反射率法により測定される[Bc]層の密度は、2.0〜2.6g/cmの範囲であることが好ましい。[Bc]層の密度が、2.0g/cmより小さくなると、[Bc]層の膜質の緻密性が低下し、空隙部分や欠陥部分が増加するため、十分なガスバリア性が得られなくなる場合がある。[Bc]層の密度が2.6g/cmより大きくなると、[Bc]層が過剰に緻密な膜質となるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。従って、[Bc]層の密度は、2.0〜2.6g/cmの範囲であることが好ましく、2.3〜2.5g/cmの範囲がより好ましい。 In such a preferred embodiment, the density of the [Bc] layer measured by the X-ray reflectance method is preferably in the range of 2.0 to 2.6 g / cm 3 . When the density of the [Bc] layer is smaller than 2.0 g / cm 3 , the denseness of the film quality of the [Bc] layer is lowered, and voids and defects are increased, so that sufficient gas barrier properties cannot be obtained. There is. When the density of the [Bc] layer is larger than 2.6 g / cm 3 , the [Bc] layer has an excessively dense film quality, so that cracks are likely to occur due to heat or external stress. Thus, the density of [Bc] layer is preferably in the range of 2.0~2.6g / cm 3, a range of 2.3~2.5g / cm 3 is more preferable.

第2の層形成段階に適用する方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相蒸着法CVD法(CVD法と略す)等によって形成することができるが、第2の層形成段階に適用する条件としては、第1の層の表面の層状の領域に存在する欠陥に効率良く粒子を充填し[Bb]層へと転化するために、より低融点の蒸着材料を用いたり、より減圧された条件下で蒸着したり、活性化させるエネルギーを高く設定したりすることが好ましい。   The method applied to the second layer formation stage is not particularly limited, and can be formed by, for example, vacuum deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition, CVD (abbreviated as CVD), or the like. However, as a condition to be applied to the second layer formation stage, the defects present in the layered region on the surface of the first layer are efficiently filled with particles and converted to the [Bb] layer, so that the melting point is lower. It is preferable to use the above evaporation material, to perform evaporation under a reduced pressure condition, or to set the energy for activation high.

スパッタリング法の場合は、第1の層の表面の層状の領域に存在する欠陥に[Bb]層を構成する粒子を充填することに加えて、第2の層を形成する粒子の表面拡散によって緻密な膜質の第2の層を形成するため、ターゲット材料をスパッタリングするプラズマとは別に、第1の層の表面を酸素ガスや炭酸ガスなどの反応性ガスのプラズマでアシストしながら第2の層を形成する、プラズマアシストスパッタ法が好ましい。CVD法の場合は、ケイ素系有機化合物のモノマー気体を高強度のプラズマにより活性化し、重合反応によって緻密なケイ素系薄膜層を形成することが好ましい。これらの方法の中でも、本発明に使用する第2の層形成段階に適用する方法は、第1の層表面の欠陥を効率良く充填させて飛躍的にガスバリア性を向上させることができることから、ケイ素系有機化合物のモノマー気体を高強度のプラズマにより活性化し、重合反応によって緻密なケイ素系薄膜層を形成するCVD法がより好ましい。CVD法により第2の層を形成する際に、図2Bに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・化学気相蒸着装置を使用することが好ましい。   In the case of the sputtering method, in addition to filling the particles constituting the [Bb] layer into the defects present in the layered region on the surface of the first layer, the surface diffusion of the particles forming the second layer causes the denseness. In order to form the second layer having a good film quality, the second layer is formed while assisting the surface of the first layer with a plasma of a reactive gas such as oxygen gas or carbon dioxide gas, in addition to the plasma for sputtering the target material. A plasma assisted sputtering method is preferable. In the case of the CVD method, it is preferable to activate a monomer gas of a silicon-based organic compound with high-intensity plasma and form a dense silicon-based thin film layer by a polymerization reaction. Among these methods, the method applied to the second layer forming stage used in the present invention can efficiently fill the defects on the surface of the first layer and dramatically improve the gas barrier property. A CVD method in which a monomer gas of an organic organic compound is activated by high-intensity plasma and a dense silicon-based thin film layer is formed by a polymerization reaction is more preferable. When forming the second layer by the CVD method, it is preferable to use a winding type sputtering / chemical vapor deposition apparatus having a structure shown in FIG. 2B.

ケイ素系有機化合物とは、分子内部にケイ素を含有する化合物のことであり、例えば、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシラン、プロポキシシラン、ジプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラプロポキシシラン、ジメチルジシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、ヘキサ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、デカメチルシクロペンタシロキサン、ウンデカメチルシクロヘキサシロキサン、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、デカメチルシクロペンタシラザン、ウンデカメチルシクロヘキサシラザンなどが挙げられる。中でも取り扱い上の観点からヘキサメチルジシロキサン、テトラエトキシシランが好ましい。   The silicon-based organic compound is a compound containing silicon in the molecule, for example, silane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, ethylsilane, diethylsilane, triethylsilane, tetraethylsilane, propoxysilane, Dipropoxysilane, tripropoxysilane, tetrapropoxysilane, dimethyldisiloxane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, Hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, undecamethylcyclohexasiloxane, dimethyl Silazane, trimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, decamethylcyclopentasiloxane silazane, such undecapeptide methyl cyclohexasilane La disilazane and the like. Among these, hexamethyldisiloxane and tetraethoxysilane are preferable from the viewpoint of handling.

[第2の層形成段階<2>]
本発明の好ましい態様において、第2の層形成段階で第1の層の上に形成される、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とする層のうち、Al、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とする場合について説明する。第2の層形成段階で第1の層の上に形成される層を前項と同様本項においても[Bc]層と記す。上述したように、第1の層の上において第2の層形成段階の処理を特定の条件下で行うと、第1の層の[Bc]層に隣接する層状の領域が、密度の高い緻密な[Bb]層に転化され、飛躍的にガスバリア性を向上させることができる。なお、本発明におけるAl、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物とは、後述するX線光電子分光法(XPS法)、ICP発光分光分析、ラザフォード後方散乱法等により成分を特定された各元素の組成比が整数で表される組成式を有する化合物として扱う。たとえば、二酸化チタン(TiO)は、生成時の条件によって、左記組成式のチタンと酸素の組成比率から若干ずれたもの(TiO〜TiO)が生成することがあるが、そのような場合でも、TiOとして扱い上記の質量含有率を算出するものとする。
[Second layer forming step <2>]
In a preferred embodiment of the present invention, silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium (Cr), formed on the first layer in the second layer forming step, Of the layers mainly composed of a compound containing at least one element selected from the group consisting of tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and tantalum (Ta), Al, Ti The case where a main component is a compound containing at least one element selected from the group consisting of Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo and Ta will be described. The layer formed on the first layer in the second layer formation step is referred to as a [Bc] layer in this section as in the previous section. As described above, when the processing of the second layer formation stage is performed on the first layer under specific conditions, the layered region adjacent to the [Bc] layer of the first layer becomes dense and dense. It is converted into a [Bb] layer, and the gas barrier property can be remarkably improved. The compound containing at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo and Ta in the present invention is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method) described later. , ICP emission spectroscopic analysis, Rutherford backscattering method and the like are treated as compounds having a composition formula in which the composition ratio of each element specified by an integer is represented by an integer. For example, titanium dioxide (TiO 2), by the generation time of the condition, those slightly deviated from the composition ratio of titanium and oxygen on the left formula (TiO~TiO 2) although it is possible to produce, even in such a case The above-described mass content is calculated as TiO 2 .

かかる好ましい態様において、[Bc]層は、Al、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの金属元素を含む酸化物、窒化物、酸化窒化物の少なくとも1つの化合物であることが好ましい。柔軟性や、曲げや外部からの衝撃に対する耐久性の観点から、Al、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む金属酸化物が好適に用いられる。   In such a preferred embodiment, the [Bc] layer is an oxide, nitride, oxynitride containing at least one metal element selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo, and Ta. Preferably, the compound is at least one compound. Metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo and Ta from the viewpoint of flexibility and durability against bending and external impact Are preferably used.

[Bc]層の層を構成する金属酸化物の組成は、金属原子に対する酸素原子の原子数比が1.0〜2.0であることが好ましい。金属原子に対する酸素原子の原子数比が2.0より大きくなると、含まれる酸素原子量が多くなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、金属原子に対する酸素原子の原子数比が1.0より小さくなると、酸素原子が減少し緻密な膜質になるが、柔軟性が低下する場合がある。より好ましくは1.3〜1.8の範囲である。   In the composition of the metal oxide constituting the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to metal atoms is preferably 1.0 to 2.0. When the atomic ratio of oxygen atoms to metal atoms is larger than 2.0, the amount of oxygen atoms contained increases, so that void portions and defect portions increase and predetermined gas barrier properties may not be obtained. On the other hand, when the atomic ratio of oxygen atoms to metal atoms is smaller than 1.0, oxygen atoms decrease and the film quality becomes dense, but flexibility may decrease. More preferably, it is the range of 1.3-1.8.

本発明の好ましい態様に使用される[Bc]層についても厚み及び密度は上述したX線反射率法により測定することができる。   The thickness and density of the [Bc] layer used in the preferred embodiment of the present invention can also be measured by the X-ray reflectivity method described above.

また、かかる好ましい態様においても[Bc]層の厚みの範囲は、前述と同様である。   Also in this preferred embodiment, the range of the thickness of the [Bc] layer is the same as described above.

かかる好ましい態様において、X線反射率法により測定される[Bc]層の密度は、3.5〜5.5g/cmの範囲であることが好ましい。[Bc]層の密度が、3.5g/cmより小さくなると、[Bc]層の膜質の緻密性が低下し、空隙部分や欠陥部分が増加するため、十分なガスバリア性が得られなくなる場合がある。[Bc]層の密度が5.5g/cmより大きくなると、[Bc]層が過剰に緻密な膜質となるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。従って、[Bc]層の密度は、3.5〜5.5g/cmの範囲であることが好ましく、4.0〜5.0g/cmの範囲がより好ましい。 In such a preferred embodiment, the density of the [Bc] layer measured by the X-ray reflectance method is preferably in the range of 3.5 to 5.5 g / cm 3 . When the density of the [Bc] layer is smaller than 3.5 g / cm 3 , the denseness of the film quality of the [Bc] layer is lowered, and voids and defects are increased, so that sufficient gas barrier properties cannot be obtained. There is. When the density of the [Bc] layer is larger than 5.5 g / cm 3 , the [Bc] layer has an excessively dense film quality, so that cracks are likely to occur due to heat and external stress. Thus, the density of [Bc] layer is preferably in the range of 3.5~5.5g / cm 3, a range of 4.0~5.0g / cm 3 is more preferable.

第2の層形成段階に適用する方法は特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、原子層堆積法(ALD法と略す)等によって形成することができるが、第2の層形成段階に適用する条件としては、第1の層の表面の層状の領域に存在する欠陥に効率良く粒子を充填し[Bb]層へと転化するために、高分子基材を高温に加熱したり、より低融点の蒸着材料を用いたり、より減圧された条件下で蒸着したり、第1の層の表面をイオンやラジカルなどで活性化し、[Bb]層を構成する粒子が表面拡散しやすくしたりする方法が好ましい。   The method applied to the second layer formation stage is not particularly limited, and can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an atomic layer deposition method (abbreviated as ALD method), etc. As a condition to be applied to the layer formation step of 2, the polymer base material is heated at a high temperature in order to efficiently fill the defects existing in the layered region of the surface of the first layer with particles and convert them into the [Bb] layer. The particles constituting the [Bb] layer are heated by heating, using a lower melting point evaporation material, evaporating under reduced pressure conditions, or activating the surface of the first layer with ions or radicals. A method of facilitating surface diffusion is preferred.

スパッタリング法の場合は、第1の層の表面の層状の領域に存在する欠陥に効率良く[Bb]層を構成する粒子を充填するため、ターゲット材料をスパッタリングするプラズマとは別に、第1の層の表面を酸素ガスや炭酸ガスなどの反応性ガスのプラズマでアシストしながら第2の層を形成する、プラズマアシストスパッタ法が好ましい。ALD法の場合は、Al、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む第1の原料ガスと第1の原料ガスと化学反応する[Bc]原料ガスを使用し、[Bb]層を構成する粒子の単原子が第1の層表面の表面拡散をしやすくするため、高温状態にした高分子フィルム上に2種の原料ガスを交互に繰り返し供給して、緻密な[Bb]層への転化を進める方法が好ましく適用できる。これらの方法の中でも、本発明に使用する[Bc]層の形成方法は、高温状態でAl、Ti、Zr、Cr、Sn、In、Nb、MoおよびTaからなる群より選択される少なくとも1つの元素を含むモノマー気体を第1の層の上に化学吸着し、化学反応によって、単原子レベルで第1の層表面の欠陥を効率よく充填させて、緻密な金属酸化物層を形成し、飛躍的にガスバリア性を向上させることができるALD法がより好ましい。ALD法により第2の層を形成する際に、図2Cに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・原子層堆積装置を使用することが好ましい。   In the case of the sputtering method, the first layer is separated from the plasma for sputtering the target material in order to efficiently fill the particles constituting the [Bb] layer into the defects present in the layered region on the surface of the first layer. A plasma-assisted sputtering method is preferred in which the second layer is formed while assisting the surface of the substrate with a reactive gas plasma such as oxygen gas or carbon dioxide gas. In the case of the ALD method, the first source gas containing at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo, and Ta and a chemical reaction with the first source gas The [Bc] source gas is used, and the single atom of the particles constituting the [Bb] layer facilitates surface diffusion on the surface of the first layer. Can be preferably applied alternately and repeatedly to advance the conversion into a dense [Bb] layer. Among these methods, the [Bc] layer forming method used in the present invention is at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Cr, Sn, In, Nb, Mo, and Ta at a high temperature. A monomer gas containing an element is chemisorbed onto the first layer, and by a chemical reaction, defects on the surface of the first layer are efficiently filled at the monoatomic level, forming a dense metal oxide layer, and jumping In particular, the ALD method that can improve the gas barrier property is more preferable. When forming the second layer by the ALD method, it is preferable to use a winding-type sputtering / atomic layer deposition apparatus having a structure shown in FIG. 2C.

ALD法に使用する第1の原料ガスとしては、例えば、Alを含む場合は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリクロロアルミニウム、ジメチルアルミニウム水素化物などが挙げられる。Tiを含む場合は、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)、テトラキス(ジエチルアミノ)チタン(TDEAT)、テトラキス(ジアルキルアミノ)チタン(TEMAT)などが挙げられる。Zrを含む場合は、ジルコニウムターシャリブトキシド(Zr(OtBu))、ジルコニウムテトラキス、テトラt−ブトキシジルコニウムなどが挙げられる。Crを含む場合は、トリスアセチルアセトナトクロムなどが挙げられる。[Bc]原料ガスとしては、例えば、水蒸気含有ガス、酸素ガス、オゾン含有ガスなどが挙げられる。 Examples of the first source gas used in the ALD method include trimethylaluminum, triethylaluminum, trichloroaluminum, dimethylaluminum hydride and the like when Al is included. When Ti is contained, tetrakis (dimethylamino) titanium (TDMAT), tetrakis (diethylamino) titanium (TDEAT), tetrakis (dialkylamino) titanium (TEMAT) and the like can be mentioned. In the case of containing Zr, examples thereof include zirconium terributoxide (Zr (OtBu) 4 ), zirconium tetrakis, and tetra t-butoxyzirconium. When Cr is contained, trisacetylacetonatochrome and the like can be mentioned. [Bc] Examples of the source gas include water vapor-containing gas, oxygen gas, and ozone-containing gas.

[酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層]
次に、本発明の[Ba]層として好適に用いられる酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層(以降、[Ba1]層と記す場合もある)について詳細を説明する。なお、「酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相」を「ZnO−SiO−Al」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、本明細書においては二酸化ケイ素あるいはSiOと表記し、その組成として扱うこととする。かかる組成比の化学式からのずれに関しては、酸化亜鉛、酸化アルミニウムについても同様の扱いとし、それぞれ、本明細書においては、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、酸化亜鉛またはZnO、酸化アルミニウムまたはAlと表記し、それらの組成として扱うこととする。
[Layer consisting of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide]
Next, details of a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide (hereinafter sometimes referred to as [Ba1] layer) that is preferably used as the [Ba] layer of the present invention will be described. The “coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide” may be abbreviated as “ZnO—SiO 2 —Al 2 O 3 ”. Also, silicon (SiO 2) dioxide, the generation time of the condition, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce, in this specification It will be expressed as silicon dioxide or SiO 2 and will be treated as its composition. Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc oxide and aluminum oxide. In this specification, zinc oxide or ZnO is used regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of production. These are expressed as aluminum oxide or Al 2 O 3 and are treated as their compositions.

本発明のガスバリア性フィルムにおいて[Ba1]層を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相においては酸化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素の非晶質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい酸化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、酸素および水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。   The reason why the gas barrier property is improved by applying the [Ba1] layer in the gas barrier film of the present invention is that, in the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide, the crystalline component contained in zinc oxide and silicon dioxide Presuming that by coexisting with the amorphous component, crystal growth of zinc oxide, which tends to generate microcrystals, is suppressed and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of oxygen and water vapor is suppressed. Yes.

また、酸化アルミニウムを共存させることによって、酸化亜鉛と二酸化ケイ素を共存させる場合に比べて、より結晶成長を抑制することができるため、クラックの生成に起因するガスバリア性低下が抑制できたものと考えられる。   In addition, the coexistence of aluminum oxide can suppress the crystal growth more than the coexistence of zinc oxide and silicon dioxide, so it is considered that the gas barrier property deterioration due to the generation of cracks can be suppressed. It is done.

[Ba1]層の組成は、後述するようにICP発光分光分析法により測定することができる。ICP発光分光分析法により測定されるZn原子濃度は20〜40atom%、Si原子濃度は5〜20atom%、Al原子濃度は0.5〜5atom%、O原子濃度は35〜70atom%であることが好ましい。Zn原子濃度が40atom%より大きくなる、またはSi原子濃度が5atom%より小さくなると、酸化亜鉛の結晶成長を抑制する酸化物が不足するため、空隙部分や欠陥部分が増加し、十分なガスバリア性が得られない場合がある。Zn原子濃度が20atom%より小さくなる、またはSi原子濃度が20atom%より大きくなると、層内部の二酸化ケイ素の非晶質成分が増加して層の柔軟性が低下する場合がある。また、Al原子濃度が5atom%より大きくなると、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が過剰に高くなるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。Al原子濃度が0.5atom%より小さくなると、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が不十分となり、層を形成する粒子間の結合力が向上できず、柔軟性が低下する場合がある。また、O原子濃度が70atom%より大きくなると、[Ba1]層内の欠陥量が増加するため、所定のガスバリア性が得られない場合がある。O原子濃度が35atom%より小さくなると、亜鉛、ケイ素、アルミニウムの酸化状態が不十分となり、結晶成長が抑制できず粒子径が大きくなるため、ガスバリア性が低下する場合がある。かかる観点から、Zn原子濃度が25〜35atom%、Si原子濃度が10〜15atom%、Al原子濃度が1〜3atom%、O原子濃度が50〜64atom%であることがより好ましい。   The composition of the [Ba1] layer can be measured by ICP emission spectroscopy as described later. The Zn atom concentration measured by ICP emission spectroscopy is 20 to 40 atom%, the Si atom concentration is 5 to 20 atom%, the Al atom concentration is 0.5 to 5 atom%, and the O atom concentration is 35 to 70 atom%. preferable. When the Zn atom concentration is higher than 40 atom% or the Si atom concentration is lower than 5 atom%, the oxide that suppresses the crystal growth of zinc oxide is insufficient, so that voids and defects are increased, and sufficient gas barrier properties are obtained. It may not be obtained. When the Zn atom concentration is lower than 20 atom% or the Si atom concentration is higher than 20 atom%, the amorphous component of silicon dioxide inside the layer may increase and the flexibility of the layer may be lowered. On the other hand, when the Al atom concentration is higher than 5 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes excessively high, so that cracks are likely to occur due to heat and external stress. When the Al atom concentration is less than 0.5 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes insufficient, the bonding force between the particles forming the layer cannot be improved, and the flexibility may be lowered. Further, when the O atom concentration is higher than 70 atom%, the amount of defects in the [Ba1] layer increases, so that a predetermined gas barrier property may not be obtained. If the O atom concentration is less than 35 atom%, the oxidation state of zinc, silicon, and aluminum becomes insufficient, crystal growth cannot be suppressed, and the particle diameter becomes large, so that the gas barrier property may be lowered. From this viewpoint, it is more preferable that the Zn atom concentration is 25 to 35 atom%, the Si atom concentration is 10 to 15 atom%, the Al atom concentration is 1 to 3 atom%, and the O atom concentration is 50 to 64 atom%.

[Ba1]層に含まれる成分は酸化亜鉛および二酸化ケイ素および酸化アルミニウムが上記組成の範囲でかつ主成分であれば特に限定されず、例えば、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Ta、Pd等から形成された金属酸化物を含んでも構わない。ここで主成分とは、[Ba1]層の組成の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。   The component contained in the [Ba1] layer is not particularly limited as long as zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide are in the above composition and are the main components. For example, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, A metal oxide formed of Ta, Pd, or the like may be included. Here, the main component means 60% by mass or more of the composition of the [Ba1] layer, and preferably 80% by mass or more.

[Ba1]層の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同等の組成で形成されるため、目的とする層の組成に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで[Ba1]層の組成を調整することが可能である。   The composition of the [Ba1] layer is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer. Therefore, by using a mixed sintered material having a composition that matches the composition of the target layer, [Ba1] It is possible to adjust the composition of the layer.

[Ba1]層の組成分析は、ICP発光分光分析法を使用して、亜鉛、ケイ素、アルミニウムの各元素を定量分析し、酸化亜鉛と二酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび含有する無機酸化物の組成比を知ることができる。なお、酸素原子は亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子が、それぞれ酸化亜鉛(ZnO)、二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)として存在すると仮定して算出する。ICP発光分光分析は、試料をアルゴンガスとともにプラズマ光源部に導入した際に発生する発光スペクトルから、多元素の同時計測が可能な分析手法であり、組成分析に適用することができる。[Ba]層上に無機層や樹脂層が配置されている場合、X線反射率法により求めた厚み分をイオンエッチングや薬液処理により除去した後、ICP発光分光分析することができる。 The composition analysis of the [Ba1] layer uses ICP emission spectroscopy to quantitatively analyze each element of zinc, silicon, and aluminum, and determine the composition ratio of zinc oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, and the contained inorganic oxide. I can know. The oxygen atoms are calculated on the assumption that zinc atoms, silicon atoms, and aluminum atoms exist as zinc oxide (ZnO), silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), respectively. The ICP emission spectroscopic analysis is an analysis method capable of simultaneously measuring multiple elements from an emission spectrum generated when a sample is introduced into a plasma light source unit together with argon gas, and can be applied to composition analysis. When an inorganic layer or a resin layer is disposed on the [Ba] layer, ICP emission spectroscopic analysis can be performed after removing the thickness obtained by the X-ray reflectance method by ion etching or chemical treatment.

高分子基材上(または高分子基材上に設けられた層上)に[Ba1]層を形成する方法は特に限定されず、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合焼結材料を使用して、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの単体材料を使用する場合は、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムをそれぞれ別の蒸着源またはスパッタ電極から同時に成膜し、所望の組成となるように混合させて形成することができる。これらの方法の中でも、本発明に使用する[Ba1]層の形成方法は、ガスバリア性と形成した層の組成再現性の観点から、混合焼結材料を使用したスパッタリング法がより好ましい。   The method for forming the [Ba1] layer on the polymer substrate (or on the layer provided on the polymer substrate) is not particularly limited, and a mixed sintered material of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide is used. Then, it can be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method or the like. When using a single material of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide, form a film of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide simultaneously from separate vapor deposition sources or sputter electrodes, and mix them to the desired composition. Can be formed. Among these methods, the [Ba1] layer forming method used in the present invention is more preferably a sputtering method using a mixed sintered material from the viewpoint of gas barrier properties and composition reproducibility of the formed layer.

[硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層]
次に、本発明の[Ba]層として好適に用いられる硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層(以降、[Ba2]層と記す場合もある)について詳細を説明する。なお、「硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相」を、「ZnS−SiO」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、その生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、本明細書においては二酸化ケイ素あるいはSiOと表記し、その組成として扱うこととする。かかる組成比の化学式からのずれに関しては、硫化亜鉛についても同様の扱いとし、本明細書においては、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、硫化亜鉛またはZnSと表記し、その組成として扱うこととする。
[Layer consisting of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide]
Next, the details of the layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (hereinafter sometimes referred to as the [Ba2] layer) that is preferably used as the [Ba] layer of the present invention will be described. The “zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase” is sometimes abbreviated as “ZnS—SiO 2 ”. Further, silicon dioxide (SiO 2), depending on the conditions at the time of generation, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce, in the present specification Is expressed as silicon dioxide or SiO 2 and is treated as its composition. Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc sulfide, and in this specification, it is expressed as zinc sulfide or ZnS regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of formation. It will be treated as a composition.

本発明のガスバリア性フィルムにおいて[Ba2]層を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相においては硫化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素の非晶質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい硫化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、酸素および水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。また、結晶成長が抑制された硫化亜鉛を含む硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相は、無機酸化物または金属酸化物だけで形成された層よりも柔軟性が優れ、熱や外部からの応力に対してクラックが生じにくいため、かかる[Ba2]層を適用することによりクラックの生成に起因するガスバリア性低下が抑制できたものと考えられる。   The reason why the gas barrier property is improved by applying the [Ba2] layer in the gas barrier film of the present invention is that, in the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase, the crystalline component contained in zinc sulfide and the amorphous component of silicon dioxide It is presumed that the crystal growth of zinc sulfide, which tends to generate microcrystals, is suppressed and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of oxygen and water vapor is suppressed. In addition, the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase containing zinc sulfide with suppressed crystal growth is more flexible than a layer formed only of inorganic oxides or metal oxides, and is resistant to heat and external stress. Since cracks are unlikely to occur, it is considered that application of such a [Ba2] layer can suppress a decrease in gas barrier properties due to generation of cracks.

[Ba2]層の組成は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9であることが好ましい。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.9より大きくなると、硫化亜鉛の結晶成長を抑制する酸化物が不足するため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7より小さくなると、[Ba2]層内部の二酸化ケイ素の非晶質成分が増加して層の柔軟性が低下するため、機械的な曲げに対するガスバリア性フィルムの柔軟性が低下する場合がある。さらに好ましくは0.75〜0.85の範囲である。   The composition of the [Ba2] layer is preferably such that the molar fraction of zinc sulfide relative to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.7 to 0.9. If the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is greater than 0.9, there will be insufficient oxide that suppresses crystal growth of zinc sulfide, resulting in an increase in voids and defects, resulting in a predetermined gas barrier property. May not be obtained. In addition, when the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is less than 0.7, the amorphous component of silicon dioxide inside the [Ba2] layer increases and the flexibility of the layer decreases. The flexibility of the gas barrier film with respect to mechanical bending may be reduced. More preferably, it is the range of 0.75-0.85.

[Ba2]層に含まれる成分は硫化亜鉛および二酸化ケイ素が上記組成の範囲でかつ主成分であれば特に限定されず、例えば、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Ta、Pd等の金属酸化物を含んでも構わない。ここで主成分とは、[Ba2]層の組成の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。   The components contained in the [Ba2] layer are not particularly limited as long as zinc sulfide and silicon dioxide are in the above composition and are the main components. For example, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, Ta, Pd Or a metal oxide such as Here, the main component means 60% by mass or more of the composition of the [Ba2] layer, and preferably 80% by mass or more.

[Ba2]層の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同等の組成で形成されるため、目的に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで[Ba2]層の組成を調整することが可能である。   Since the composition of the [Ba2] layer is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer, the composition of the [Ba2] layer can be changed by using a mixed sintered material having a composition suitable for the purpose. It is possible to adjust.

[Ba2]層の組成分析は、ICP発光分光分析によりまず亜鉛及びケイ素の組成比を求め、この値を基にラザフォード後方散乱法を使用して、各元素を定量分析し硫化亜鉛と二酸化ケイ素および含有する他の無機酸化物の組成比を知ることができる。ICP発光分光分析は、試料をアルゴンガスとともにプラズマ光源部に導入した際に発生する発光スペクトルから、多元素の同時計測が可能な分析手法であり、組成分析に適用することができる。また、ラザフォード後方散乱法は高電圧で加速させた荷電粒子を試料に照射し、そこから跳ね返る荷電粒子の数、エネルギーから元素の特定、定量を行い、各元素の組成比を知ることができる。なお、[Ba2]層は硫化物と酸化物の複合層であるため、硫黄と酸素の組成比分析が可能なラザフォード後方散乱法による分析を実施する。[Ba2]層上に他の層が配置されている場合、X線反射率法により求めた厚み分をイオンエッチングや薬液処理により除去した後、ICP発光分光分析及び、ラザフォード後方散乱法にて分析することができる。   In the composition analysis of the [Ba2] layer, first, the composition ratio of zinc and silicon is obtained by ICP emission spectroscopic analysis. Based on this value, each element is quantitatively analyzed by using Rutherford backscattering method, and zinc sulfide and silicon dioxide and The composition ratio of other inorganic oxides contained can be known. The ICP emission spectroscopic analysis is an analysis method capable of simultaneously measuring multiple elements from an emission spectrum generated when a sample is introduced into a plasma light source unit together with argon gas, and can be applied to composition analysis. In Rutherford backscattering method, a charged particle accelerated by a high voltage is irradiated on a sample, and the number of charged particles bounced from the sample and the element are identified and quantified from the energy, and the composition ratio of each element can be known. Since the [Ba2] layer is a composite layer of sulfide and oxide, analysis by Rutherford backscattering method capable of analyzing the composition ratio of sulfur and oxygen is performed. When another layer is arranged on the [Ba2] layer, the thickness obtained by the X-ray reflectance method is removed by ion etching or chemical treatment, and then analyzed by ICP emission spectroscopic analysis and Rutherford backscattering method. can do.

高分子基材上(または高分子基材上に設けられた層上)に[Ba2]層を形成する方法は特に限定されず、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の混合焼結材料を使用して、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の単体材料を使用する場合は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素をそれぞれ別の蒸着源またはスパッタ電極から同時に成膜し、所望の組成となるように混合させて形成することができる。これらの方法の中でも、本発明に使用する[Ba2]層の形成方法は、ガスバリア性と形成した層の組成再現性の観点から、混合焼結材料を使用したスパッタリング法がより好ましい。   The method for forming the [Ba2] layer on the polymer substrate (or on the layer provided on the polymer substrate) is not particularly limited, and a vacuum is obtained using a mixed sintered material of zinc sulfide and silicon dioxide. It can be formed by vapor deposition, sputtering, ion plating, or the like. When a single material of zinc sulfide and silicon dioxide is used, it can be formed by simultaneously forming films of zinc sulfide and silicon dioxide from different vapor deposition sources or sputtering electrodes, and mixing them to obtain a desired composition. Among these methods, the [Ba2] layer forming method used in the present invention is more preferably a sputtering method using a mixed sintered material from the viewpoint of gas barrier properties and composition reproducibility of the formed layer.

[透明導電層]
本発明のガスバリア性フィルムは、酸素、水蒸気等のガスバリア性に優れているため、主に、食品、医薬品などの包装材や電子ペーパーや有機ELテレビなどの表示体素子、太陽電池などの電子デバイス部材として用いることができる。すなわち、前記[B]層表面に、透明導電層を設け、表示体素子や電子デバイスを封止することによって、外部からの酸素、水蒸気による電気抵抗変化が少ない、高い耐久性を付与することができる。
[Transparent conductive layer]
Since the gas barrier film of the present invention has excellent gas barrier properties such as oxygen and water vapor, it is mainly used for packaging materials such as foods and pharmaceuticals, display elements such as electronic paper and organic EL television, and electronic devices such as solar cells. It can be used as a member. That is, by providing a transparent conductive layer on the surface of the [B] layer and sealing the display element and the electronic device, it is possible to impart high durability with little change in electrical resistance due to oxygen and water vapor from the outside. it can.

本発明に用いる透明導電層としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)、ガリウム含有酸化亜鉛(Ga/ZnO)、金属ナノワイヤーおよびカーボンナノチューブのいずれかを含む層であることが好ましい。透明導電層の厚みとしては、0.1〜500nmの範囲が好ましく、透明性が良い範囲として、5〜300nmがより好ましい。   Examples of the transparent conductive layer used in the present invention include indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO), gallium-containing zinc oxide (Ga / ZnO), metal nanowires and A layer containing any of the carbon nanotubes is preferable. As a thickness of a transparent conductive layer, the range of 0.1-500 nm is preferable, and 5-300 nm is more preferable as a range with favorable transparency.

透明導電層を形成する方法としては、真空蒸着、EB蒸着、スパッタ蒸着などのドライコート法、キャスト、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレー、ブレードコート、スリットダイコート、グラビアコート、リバースコート、スクリーン印刷、鋳型塗布、印刷転写、インクジェットなどのウエットコート法等、一般的な方法を挙げることができる。   The methods for forming the transparent conductive layer include dry coating methods such as vacuum deposition, EB deposition and sputter deposition, casting, spin coating, dip coating, bar coating, spraying, blade coating, slit die coating, gravure coating, reverse coating, and screen. General methods such as wet coating methods such as printing, mold coating, printing transfer, and ink jet can be listed.

以下、本発明を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[評価方法]
まず、各実施例および比較例における評価方法を説明する。評価n数は、特に断らない限り、n=5とし平均値を求めた。
[Evaluation method]
First, an evaluation method in each example and comparative example will be described. The number of evaluation n was n = 5 and the average value was obtained unless otherwise specified.

(1)[A]層および[B]層の厚み
断面観察用サンプルをマイクロサンプリングシステム((株)日立製作所製FB−2000A)を使用してFIB法により(具体的には「高分子表面加工学」(岩森暁著)p.118〜119に記載の方法に基づいて)作製した。透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製H−9000UHRII)により、加速電圧300kVとして、観察用サンプルの断面を観察し、[A]層及び[B]層の厚みを測定した。各水準のサンプルの観察に当たっては層の面方向に視野を6等分した5個所の境界の位置において厚みを測定し、5点の平均を求めた。基材および[B]層、[A]層および[B]層の界面は、透過型電子顕微鏡による断面観察写真によって判断した。
(1) Thickness of [A] layer and [B] layer A sample for cross-sectional observation is used by a FIB method (specifically, “polymer surface processing”) using a microsampling system (FB-2000A manufactured by Hitachi, Ltd.). Gaku "(written by Iwamori Satoshi) p.118-119). Using a transmission electron microscope (H-9000UHRII, manufactured by Hitachi, Ltd.), the cross section of the observation sample was observed at an acceleration voltage of 300 kV, and the thicknesses of the [A] layer and the [B] layer were measured. In observing each level of the sample, the thickness was measured at five boundary positions obtained by dividing the visual field into six equal parts in the plane direction of the layer, and the average of the five points was obtained. The interface of the substrate and the [B] layer, [A] layer and [B] layer was judged by a cross-sectional observation photograph using a transmission electron microscope.

(2)鉛筆硬度試験
[A]層表面の鉛筆硬度を、鉛筆硬度試験機HEIDON−14(新東科学(株))を用いて、JIS K5600−5−4(1999)に従い、n=1にて、鉛筆硬度を測定した。
(2) Pencil hardness test [A] The pencil hardness of the layer surface is set to n = 1 according to JIS K5600-5-4 (1999) using a pencil hardness tester HEIDON-14 (Shinto Kagaku Co., Ltd.). The pencil hardness was measured.

(3)表面自由エネルギー
[A]層表面について、表面自由エネルギーおよびその各成分(分散力、極性力、水素結合力)が既知の4種類の測定液(水、ホルムアミド、エチレングリコール、ヨウ化メチレン)を用い、23℃の温度、相対湿度65%の条件下で接触角計CA−D型(協和界面科学(株)製)にて、各液体の積層膜上での接触角を測定した。各測定液毎に、n=5個で接触角を測定し、平均値を求め、この値を、拡張Fowkes式とYoungの式より導入される下記式(1)に代入して各成分を計算した。
(3) Surface Free Energy [A] Four types of measurement liquids (water, formamide, ethylene glycol, methylene iodide) whose surface free energy and its components (dispersion force, polarity force, hydrogen bonding force) are known on the surface of the layer [A] The contact angle of each liquid on the laminated film was measured with a contact angle meter CA-D type (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65%. For each measurement solution, measure the contact angle with n = 5, obtain the average value, and substitute this value into the following formula (1) introduced from the extended Fowkes formula and Young formula to calculate each component did.

Figure 2014088016
Figure 2014088016

(4)平均表面粗さRa
原子間力顕微鏡を用いて、以下の条件で[A]層である架橋樹脂層表面について測定した。
システム:NanoScopeIII/MMAFM(デジタルインスツルメンツ社製)
スキャナ:AS−130(J−Scanner)
プローブ:NCH−W型、単結晶シリコン(ナノワールド社製)
走査モ−ド:タッピングモ−ド
走査範囲:10μm×10μm
走査速度:0.5Hz
測定環境:温度23℃、相対湿度65%、大気中。
(4) Average surface roughness Ra
Using an atomic force microscope, the surface of the crosslinked resin layer as the [A] layer was measured under the following conditions.
System: NanoScopeIII / MMAFM (manufactured by Digital Instruments)
Scanner: AS-130 (J-Scanner)
Probe: NCH-W type, single crystal silicon (manufactured by Nanoworld)
Scanning mode: Tapping mode Scanning range: 10 μm × 10 μm
Scanning speed: 0.5Hz
Measurement environment: temperature 23 ° C., relative humidity 65%, in air.

(5)[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の厚み、密度
(5−1)TEMによる断面観察
断面観察用サンプルをマイクロサンプリングシステム((株)日立製作所製FB−2000A)を使用してFIB法により(具体的には「高分子表面加工学」(岩森暁著)p.118〜119に記載の方法に基づいて)作製した。透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製H−9000UHRII)により、加速電圧300kVとして、観察用サンプルの断面を観察し、初期値として用いるTEM観察による層数および各層の厚みを測定した。
(5−2)X線反射率法による各層の厚み、密度のフィッティング
X線反射率法により、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の厚み及び密度を測定した。すなわち、高分子基材の上に配置されたガスバリア層([Ba]層、[Bb]層、[Bc]層)に斜方向からX線を照射し、入射X線強度に対する全反射X線強度のガスバリア層表面への入射角度依存性を測定することにより、得られた反射波のX線強度プロファイルを得た。(5−1)の断面観察により特定した、層のデータ、および、(6)から(8)の評価により得た組成情報から計算される密度を初期値として、本文に記載したX線強度プロファイルのフィッティング方法を用いて各領域の厚み、密度を求めた。
測定条件は下記の通りとした。
・装置:Rigaku製SmartLab
・解析ソフト:Rigaku製Grobal Fit ver.1.3.2
・測定範囲(試料表面とのなす角):0〜8.0°、0.001°ステップ
・入射スリットサイズ:0.05mm×10.0mm
・受光スリットサイズ:0.15mm×20.0mm 。
(5) Thickness and density of [Ba] layer, [Bb] layer, [Bc] layer (5-1) Cross-sectional observation by TEM Microsampling system (FB-2000A manufactured by Hitachi, Ltd.) was used for the cross-sectional observation sample. It was prepared by the FIB method (specifically, based on the method described in “Polymer surface processing” (written by Iwamori Satoshi) p. 118-119). Using a transmission electron microscope (H-9000UHRII manufactured by Hitachi, Ltd.), the cross section of the observation sample was observed at an acceleration voltage of 300 kV, and the number of layers and the thickness of each layer were measured by TEM observation used as initial values.
(5-2) Fitting of thickness and density of each layer by X-ray reflectance method The thickness and density of the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer were measured by the X-ray reflectance method. That is, X-rays are irradiated from the oblique direction to the gas barrier layer ([Ba] layer, [Bb] layer, [Bc] layer) disposed on the polymer substrate, and the total reflection X-ray intensity with respect to the incident X-ray intensity. The X-ray intensity profile of the obtained reflected wave was obtained by measuring the dependency of the incident angle on the surface of the gas barrier layer. The X-ray intensity profile described in the text with the initial value of the density calculated from the layer data specified by the cross-sectional observation of (5-1) and the composition information obtained by the evaluation of (6) to (8) Using the fitting method, the thickness and density of each region were determined.
The measurement conditions were as follows.
・ Apparatus: Rigaku SmartLab
-Analysis software: Rigaku Global Fit ver. 1.3.2
・ Measurement range (angle formed by the sample surface): 0 to 8.0 °, 0.001 ° step ・ Incoming slit size: 0.05 mm × 10.0 mm
-Light receiving slit size: 0.15 mm x 20.0 mm.

(6)[Ba1]層の組成
ICP発光分光分析(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、SPS4000)により行った。試料中の亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子の含有量を測定し、原子数比に換算した。なお、酸素原子は亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子が、それぞれ酸化亜鉛(ZnO)、二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)として存在する仮定で求めた計算値とした。
(6) Composition of [Ba1] layer It was performed by ICP emission spectroscopic analysis (manufactured by SII Nanotechnology, Inc., SPS4000). The contents of zinc atom, silicon atom, and aluminum atom in the sample were measured and converted to the atomic ratio. The oxygen atoms were calculated values based on the assumption that zinc atoms, silicon atoms, and aluminum atoms exist as zinc oxide (ZnO), silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), respectively.

(7)[Ba2]層の組成
ICP発光分光分析(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、SPS4000)により行い、この値をもとにさらにラザフォード後方散乱法(日新ハイボルテージ(株)製AN−2500)を使用して、各元素を定量分析し硫化亜鉛と二酸化ケイ素の組成比を求めた。
(7) Composition of [Ba2] layer ICP emission spectroscopic analysis (manufactured by SII NanoTechnology Co., Ltd., SPS4000) was performed, and Rutherford backscattering method (Nisshin High Voltage Co., Ltd. AN) -2500), each element was quantitatively analyzed to determine the composition ratio of zinc sulfide and silicon dioxide.

(8)[Bb]層、[Bc]層の組成
X線光電子分光法(XPS法)を用いることにより、酸素原子に対する含有金属または非金属原子の原子数比を測定し、必要に応じて上記(3)または(4)の測定も併用した。
測定条件は下記の通りとした。
・装置:Quantera SXM (PHI社製)
・励起X線:monochromatic AlKα1,2
・X線径100μm
・光電子脱出角度:10° 。
(8) Composition of [Bb] layer and [Bc] layer By using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method), the atomic number ratio of contained metal or nonmetal atom to oxygen atom is measured, and if necessary, the above The measurement of (3) or (4) was also used.
The measurement conditions were as follows.
・ Device: Quantera SXM (manufactured by PHI)
Excitation X-ray: monochromic AlKα1,2
・ X-ray diameter 100μm
-Photoelectron escape angle: 10 °.

(9)水蒸気透過度(g/(m・24hr・atm))
温度40℃、湿度90%RH、測定面積50cmの条件で、英国、テクノロックス(Technolox)社製の水蒸気透過度測定装置(機種名:DELTAPERM(登録商標))を使用して測定した。評価n数は各水準2とし、測定回数は各検体について10回とし、その平均値を水蒸気透過度(g/(m・24hr・atm))とした。また、本装置の水蒸気透過度の測定限界下限値である2.0×10−4(g/(m・24hr・atm))以下の値は、2.0×10−4以下と記載した。
(9) Water vapor permeability (g / (m 2 · 24 hr · atm))
Measurement was carried out using a water vapor transmission rate measuring device (model name: DELTAPERRM (registered trademark)) manufactured by Technolox, England, under conditions of a temperature of 40 ° C., a humidity of 90% RH, and a measurement area of 50 cm 2 . The number of evaluation n was set to 2 for each level, the number of measurements was 10 for each specimen, and the average value was the water vapor permeability (g / (m 2 · 24 hr · atm)). Moreover, the value below 2.0 * 10 < -4 > (g / (m < 2 > 24hr * atm)) which is the measurement limit lower limit of the water vapor transmission rate of this apparatus was described as 2.0 * 10 < -4 > or less. .

[実施例1,2における[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の各層の形成方法]
([Ba1]層の形成)
図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面上に酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムで形成された混合焼結材であるスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し[Ba1]層を設けた。
[Method for Forming [Ba] Layer, [Bb] Layer, and [Bc] Layer in Examples 1 and 2]
(Formation of [Ba1] layer)
A sputter target that is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide on the surface of the polymer substrate 5 is used as the sputter electrode 18 by using a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. 2A. Then, sputtering with argon gas and oxygen gas was performed to provide a [Ba1] layer.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77/20/3で焼結されたスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を[Ba1]層を設ける側の面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス分圧10%としてアルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、直流電源により投入電力4000Wを印加することにより、アルゴン・酸素ガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に[Ba1]層を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, unwinding is performed in a winding chamber 7 of a winding-type sputtering apparatus in which a sputtering target sintered with a composition mass ratio of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide of 77/20/3 is installed on the sputtering electrode 18. The polymer base material 5 is set on the roll 8 so that the surface on which the [Ba1] layer is provided faces the sputter electrode 18, unwinds, and passes through the guide rolls 9, 10, 11 with tap water at 15 ° C. It was passed through a cooling drum 12 adjusted to the above. Argon gas and oxygen gas are introduced with a partial pressure of oxygen gas of 10% so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an argon / oxygen gas plasma is generated by applying an input power of 4000 W from a DC power source, and sputtering is performed. Thus, a [Ba1] layer was formed on the surface of the polymer substrate 5. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

([Bb]層の形成)
図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面([Ba1]層の形成された面)上に、五酸化タンタルで形成されたスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し[Bb]層を設けた。
(Formation of [Bb] layer)
Using a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. 2A, a sputter target formed of tantalum pentoxide is sputtered on the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the [Ba1] layer is formed). And sputtering with argon gas plasma was performed to provide a [Bb] layer.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に五酸化タンタルを焼結したスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に[Bb]層を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in the winding chamber 7 of a winding type sputtering apparatus in which a sputtering target obtained by sintering tantalum pentoxide is installed on the sputtering electrode 18, the polymer base material 5 is set on the winding roll 8 and unwinding. It passed through the cooling drum 12 adjusted to 15 degreeC with the tap water through the guide rolls 9, 10, and 11. Argon gas was introduced so that the degree of vacuum was 2 × 10 −1 Pa, and an application power of 500 W was applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma, which was then sputtered onto the surface of the polymer substrate 5 by sputtering. Bb] layer was formed. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

([Bc]層の形成)
図2Aに示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、高分子基材5の面([Bb]層の形成された面)上に、酸化アルミニウムで形成されたスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し[Bc]層を設けた。
(Formation of [Bc] layer)
A sputter target made of aluminum oxide is applied to the sputter electrode 18 on the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the [Bb] layer is formed) by using a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. 2A. Then, sputtering with argon gas plasma was performed to provide a [Bc] layer.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化アルミニウムを焼結したスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に[Bc]層を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in the winding chamber 7 of a winding type sputtering apparatus in which a sputtering target obtained by sintering aluminum oxide is installed on the sputtering electrode 18, the polymer base material 5 is set on the winding roll 8, unwinding, and guiding It passed through the cooling drum 12 adjusted to 15 degreeC with the tap water through the rolls 9,10,11. Argon gas was introduced so that the degree of vacuum was 2 × 10 −1 Pa, and an application power of 500 W was applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma, which was then sputtered onto the surface of the polymer substrate 5 by sputtering. Bc] layer was formed. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

(実施例1)
高分子基材として厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を使用した。
Example 1
A polyethylene terephthalate film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm was used as the polymer substrate.

[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレート(中国塗料(株)製フォルシード420C)100質量部をトルエン70質量部で希釈した塗工液1を調製した。次いで、塗工液1を前記高分子基材の片面にマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線を1J/cm照射、硬化させ、厚み3μmの[A]層(A1と記す)を設けた。 [A] A coating liquid 1 was prepared by diluting 100 parts by mass of urethane acrylate (Forseed 420C manufactured by China Paint Co., Ltd.) with 70 parts by mass of toluene as a coating liquid for layer formation. Next, the coating liquid 1 is applied to one side of the polymer substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 60 ° C. for 1 minute, and then irradiated with ultraviolet rays at 1 J / cm 2 and cured. Then, an [A] layer (denoted as A1) having a thickness of 3 μm was provided.

[A]層を形成したフィルムから縦100mm、横100mmの試験片を切り出し、[A]層の鉛筆硬度試験、表面自由エネルギー、平均表面粗さの評価を実施した。結果を表1に示す。   A test piece having a length of 100 mm and a width of 100 mm was cut out from the film on which the [A] layer was formed, and the pencil hardness test, surface free energy, and average surface roughness of the [A] layer were evaluated. The results are shown in Table 1.

[A]層の上に、[Ba1]層を膜厚100nmを目標として設けた。次いで、[Bb]層を厚み15nmを目標として前記[Ba1]層上に1層積層し、さらに[Bc]層を厚み100nmを目標として[Bb]層上に1層積層し、ガスバリア性フィルムを得た。[Ba]層の組成は、Zn原子濃度が27.5atom%、Si原子濃度が13.1atom%、Al原子濃度が2.3atom%、O原子濃度が57.1atom%であった。[Bb]層の組成は、タンタル原子に対する酸素原子の原子数比が2.5であった。[Bc]層の組成は、アルミニウム原子に対する酸素原子の原子数比が1.3であった。   On the [A] layer, the [Ba1] layer was provided with a target thickness of 100 nm. Next, one [Bb] layer is laminated on the [Ba1] layer with a thickness of 15 nm as a target, and one [Bc] layer is laminated on the [Bb] layer with a thickness of 100 nm as a target. Obtained. The composition of the [Ba] layer was such that the Zn atom concentration was 27.5 atom%, the Si atom concentration was 13.1 atom%, the Al atom concentration was 2.3 atom%, and the O atom concentration was 57.1 atom%. In the composition of the [Bb] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to tantalum atoms was 2.5. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to aluminum atoms was 1.3.

次いで、得られたガスバリア性フィルムを縦100mm、横140mmの試験片を切り出し、X線反射率法による各層の膜厚、密度の評価及び水蒸気透過度の評価を実施した。結果を表1に示す。   Next, 100 mm long and 140 mm wide test pieces were cut out from the obtained gas barrier film, and the film thickness and density of each layer were evaluated by the X-ray reflectivity method, and the water vapor permeability was evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレートに代えて、ポリエステルアクリレート(日本化薬(株)製FOP−1740)100質量部にシリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製SH190)0.2質量部を添加し、トルエン50質量部、MEK50質量部で希釈した塗工液2を調製し、塗工液2をマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線を1J/cm照射、硬化させ、厚み5μmの[A]層(A2と記す)を設けた以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 2)
[A] As a coating liquid for forming a layer, instead of urethane acrylate, 100 parts by mass of polyester acrylate (Nippon Kayaku Co., Ltd. FOP-1740) and silicone oil (Toray Dow Corning Co., Ltd. SH190) 0 Add 2 parts by weight, prepare a coating liquid 2 diluted with 50 parts by weight of toluene and 50 parts by weight of MEK, and apply the coating liquid 2 with a microgravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%). After drying at 60 ° C. for 1 minute, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that ultraviolet rays were irradiated at 1 J / cm 2 and cured to provide a 5 μm thick [A] layer (denoted as A2).

[実施例3〜8における[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の各層の形成方法]
(第1の層の形成)
・[Ba]層が[Ba1]層である場合の第1の層(以降、第1の層−1と記す)の形成
図2Bに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・化学気相蒸着装置(以降スパッタ・CVD装置と略す)を使用し、高分子基材5の面上に酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムで形成された混合焼結材であるスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し第1の層−1を設けた。
[Method for Forming [Ba] Layer, [Bb] Layer, and [Bc] Layer in Examples 3 to 8]
(Formation of the first layer)
Formation of the first layer (hereinafter referred to as the first layer-1) when the [Ba] layer is the [Ba1] layer (winding type sputtering / chemical vapor deposition apparatus having the structure shown in FIG. 2B) (Hereinafter abbreviated as sputtering / CVD apparatus), a sputtering target, which is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide, is placed on the sputtering electrode 18 on the surface of the polymer substrate 5, and argon Sputtering with gas and oxygen gas was performed to provide the first layer-1.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77/20/3で焼結されたスパッタターゲットを設置したスパッタ・CVD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を第1の層−1を設ける側の面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス分圧10%としてアルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、直流電源により投入電力4000Wを印加することにより、アルゴン・酸素ガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に第1の層−1を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in a winding chamber 7 of a sputtering / CVD apparatus in which a sputtering target sintered with a composition ratio of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide of 77/20/3 is installed on the sputtering electrode 18, an unwinding roll 8 is set so that the surface on which the first layer-1 is provided faces the sputter electrode 18, unwinds, and 15 with tap water through the guide rolls 9, 10, 11. It passed through a cooling drum 12 adjusted to ° C. Argon gas and oxygen gas are introduced with a partial pressure of oxygen gas of 10% so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an argon / oxygen gas plasma is generated by applying an input power of 4000 W from a DC power source, and sputtering is performed. Thus, the first layer-1 was formed on the surface of the polymer substrate 5. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

・[Ba]層が[Ba2]層である場合の第1の層(以降、第1の層−2と記す)の形成
図2Bに示す構造のスパッタ・CVD装置を使用し、高分子基材5の面上に、硫化亜鉛および二酸化ケイ素で形成された混合焼結材であるスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し第1の層−2を設けた。
Formation of first layer (hereinafter referred to as first layer-2) when [Ba] layer is [Ba2] layer Using a sputtering / CVD apparatus having the structure shown in FIG. On the surface 5, a sputtering target, which is a mixed sintered material formed of zinc sulfide and silicon dioxide, was placed on the sputtering electrode 18, and sputtering with argon gas plasma was performed to provide the first layer-2.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が80/20で焼結されたスパッタターゲットを設置したスパッタ・CVD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に第1の層−2を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in the winding chamber 7 of a sputtering / CVD apparatus in which a sputtering target sintered with a zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio of 80/20 is installed on the sputtering electrode 18, the polymer is placed on the winding roll 8. The substrate 5 was set, unwound, and passed through a cooling drum 12 adjusted to 15 ° C. with tap water through guide rolls 9, 10 and 11. Argon gas was introduced so that the degree of vacuum was 2 × 10 −1 Pa, and an applied power of 500 W was applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma, which was then formed on the surface of the polymer substrate 5 by sputtering. 1 layer-2 was formed. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

(第2の層の形成)
図2Bに示す構造のスパッタ・CVD装置を使用し、高分子基材5の面(第1の層−1または第1の層−2の形成された面)上に、ヘキサメチルジシロキサンを原料とした化学気相蒸着を実施し第2の層を設けた。
(Formation of second layer)
Using a sputtering / CVD apparatus having the structure shown in FIG. 2B, hexamethyldisiloxane is used as a raw material on the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the first layer-1 or the first layer-2 is formed). Chemical vapor deposition was performed to provide a second layer.

具体的な操作は以下のとおりである。スパッタ・CVD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、クーリングドラム12に通した。真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス0.5L/分とヘキサメチルジシロキサン70ml/分を導入し、高周波電源からCVD電極19に投入電力3000Wを印加することにより、プラズマを発生させ、CVDにより前記高分子基材5の表面上に第2の層を形成した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. In the winding chamber 7 of the sputtering / CVD apparatus, the polymer substrate 5 was set on the unwinding roll 8, unwound, and passed through the cooling drum 12 through the guide rolls 9, 10, and 11. Oxygen gas 0.5 L / min and hexamethyldisiloxane 70 ml / min are introduced so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and plasma is generated by applying an input power of 3000 W from the high frequency power source to the CVD electrode 19. Then, a second layer was formed on the surface of the polymer substrate 5 by CVD. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

(実施例3)
高分子基材として厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を使用した。
(Example 3)
A polyethylene terephthalate film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm was used as the polymer substrate.

[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレート(中国塗料(株)製フォルシード420C)100質量部をトルエン70質量部で希釈した塗工液1を調製した。次いで、塗工液1を前記高分子基材の片面にマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線を1J/cm照射、硬化させ、厚み3μmの[A]層(A1と記す)を設けた。 [A] A coating liquid 1 was prepared by diluting 100 parts by mass of urethane acrylate (Forseed 420C manufactured by China Paint Co., Ltd.) with 70 parts by mass of toluene as a coating liquid for layer formation. Next, the coating liquid 1 is applied to one side of the polymer substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 60 ° C. for 1 minute, and then irradiated with ultraviolet rays at 1 J / cm 2 and cured. Then, an [A] layer (denoted as A1) having a thickness of 3 μm was provided.

[A]層を形成したフィルムから縦100mm、横100mmの試験片を切り出し、[A]層の鉛筆硬度試験、表面自由エネルギー、平均表面粗さの評価を実施した。結果を表1に示す。   A test piece having a length of 100 mm and a width of 100 mm was cut out from the film on which the [A] layer was formed, and the pencil hardness test, surface free energy, and average surface roughness of the [A] layer were evaluated. The results are shown in Table 1.

次いで、[A]層の上に、第1の層−1を膜厚100nmを目標として設けた。さらに、第2の層を厚み100nmを目標として第1の層−1上に形成し、ガスバリア性フィルムを得た。得られたガスバリア性フィルムには、第1の層−1の第2の層側の層状の領域が[Bb]層に転化しており、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層からなるガスバリア層が形成されていることが確認された。[Ba]層は[Ba1]層であり、その組成は、Zn原子濃度が27.5atom%、Si原子濃度が13.1atom%、Al原子濃度が2.3atom%、O原子濃度が57.1atom%であった。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.7であった。   Next, the first layer-1 was provided on the [A] layer with a target thickness of 100 nm. Further, a second layer was formed on the first layer-1 with a target thickness of 100 nm to obtain a gas barrier film. In the obtained gas barrier film, the layered region on the second layer side of the first layer-1 is converted to the [Bb] layer, and the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer are converted. It was confirmed that a gas barrier layer made of The [Ba] layer is the [Ba1] layer, and the composition thereof is such that the Zn atom concentration is 27.5 atom%, the Si atom concentration is 13.1 atom%, the Al atom concentration is 2.3 atom%, and the O atom concentration is 57.1 atom. %Met. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.7.

次いで、得られたガスバリア性フィルムから縦100mm、横140mmの試験片を切り出し、X線反射率法による各層の厚み、密度の評価及び水蒸気透過度の評価を実施した。結果を表1に示す。なお、X線反射率法の解析に使用する各層の厚みの初期値は、透過型電子顕微鏡による断面観察写真より得られた値を使用し、各層の密度の初期値は、各層の厚みの中央部分の組成分析により得られた組成から計算された値を使用した。   Next, a test piece having a length of 100 mm and a width of 140 mm was cut out from the obtained gas barrier film, and evaluation of thickness and density of each layer and evaluation of water vapor permeability were performed by an X-ray reflectivity method. The results are shown in Table 1. In addition, the initial value of the thickness of each layer used for the analysis of the X-ray reflectivity method is a value obtained from a cross-sectional observation photograph using a transmission electron microscope, and the initial value of the density of each layer is the center of the thickness of each layer. The value calculated from the composition obtained by the composition analysis of the part was used.

(実施例4)
[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレートに代えて、ポリエステルアクリレート(日本化薬(株)製FOP−1740)100質量部にシリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製SH190)0.2質量部を添加し、トルエン50質量部、MEK50質量部で希釈した塗工液2を調製し、塗工液2をマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線を1J/cm照射、硬化させ、厚み5μmの[A]層(A2と記す)を設けた以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 4)
[A] As a coating liquid for forming a layer, instead of urethane acrylate, 100 parts by mass of polyester acrylate (Nippon Kayaku Co., Ltd. FOP-1740) and silicone oil (Toray Dow Corning Co., Ltd. SH190) 0 Add 2 parts by weight, prepare a coating liquid 2 diluted with 50 parts by weight of toluene and 50 parts by weight of MEK, and apply the coating liquid 2 with a microgravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%). After drying at 60 ° C. for 1 minute, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that ultraviolet rays were irradiated at 1 J / cm 2 and cured to provide a 5 μm thick [A] layer (denoted as A2).

(実施例5)
第2の層の形成時の高周波電源の投入電力を5000Wまで上昇させて形成した以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。第2の層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.9であった。
(Example 5)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the second layer was formed by raising the input power of the high frequency power source to 5000 W. In the composition of the second layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.9.

(実施例6)
[Ba]層を厚み300nmとなるよう設けた以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 6)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the [Ba] layer was provided to have a thickness of 300 nm.

(実施例7)
第1の層−1に代えて第1の層−2を形成した以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 7)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the first layer-2 was formed instead of the first layer-1.

(実施例8)
第1の層−1に代えて第1の層−2を形成した以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 8)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the first layer-2 was formed instead of the first layer-1.

[実施例9、10における[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層の各層の形成方法]
(第1の層の形成)
・[Ba]層が[Ba1]層である場合の第1の層(以降、第1の層−1と記す)の形成
図2Cに示す構造の巻き取り式のスパッタリング・原子層堆積装置(以降スパッタ・ALD装置と略す)を使用し、高分子基材5の面上に酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムで形成された混合焼結材であるスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し第1の層−1を設けた。
[Method for Forming [Ba] Layer, [Bb] Layer, and [Bc] Layer in Examples 9 and 10]
(Formation of the first layer)
Formation of the first layer (hereinafter referred to as the first layer-1) when the [Ba] layer is the [Ba1] layer (hereinafter referred to as the winding type sputtering / atomic layer deposition apparatus having the structure shown in FIG. 2C) A sputter target, which is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide, on the surface of the polymer base material 5 on the surface of the polymer base material 5 and placed on the sputter electrode 18. Then, sputtering with oxygen gas was performed to provide the first layer-1.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77/20/3で焼結されたスパッタターゲットを設置したスパッタ・ALD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5を第1の層−1を設ける側の面がスパッタ電極18に対向するようにセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。スパッタ室22の真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス分圧10%としてアルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、直流電源により投入電力4000Wを印加することにより、アルゴン・酸素ガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に第1の層−1を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in the winding chamber 7 of a sputtering / ALD apparatus in which a sputtering target sintered with a composition ratio of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide of 77/20/3 is installed on the sputtering electrode 18, a winding roll 8 is set so that the surface on which the first layer-1 is provided faces the sputter electrode 18, unwinds, and 15 with tap water through the guide rolls 9, 10, 11. It passed through a cooling drum 12 adjusted to ° C. Argon gas and oxygen gas were introduced with a partial pressure of oxygen gas of 10% so that the degree of vacuum in the sputtering chamber 22 was 2 × 10 −1 Pa, and an argon / oxygen gas plasma was generated by applying an input power of 4000 W from a DC power source. The first layer-1 was formed on the surface of the polymer substrate 5 by sputtering. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

・[Ba]層が[Ba2]層である場合の第1の層(以降、第1の層−2と記す)の形成
図2Cに示す構造のスパッタ・ALD装置を使用し、高分子基材5の面上に、硫化亜鉛および二酸化ケイ素で形成された混合焼結材であるスパッタターゲットをスパッタ電極18に設置し、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し第1の層−2を設けた。
Formation of the first layer (hereinafter referred to as the first layer-2) when the [Ba] layer is the [Ba2] layer Using a sputtering / ALD apparatus having the structure shown in FIG. On the surface 5, a sputtering target, which is a mixed sintered material formed of zinc sulfide and silicon dioxide, was placed on the sputtering electrode 18, and sputtering with argon gas plasma was performed to provide the first layer-2.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極18に硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が80/20で焼結されたスパッタターゲットを設置したスパッタ・ALD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、水道水で15℃に調整されたクーリングドラム12に通した。スパッタ室22の真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記高分子基材5の表面上に第1の層−2を形成した。厚みは、高分子基材の搬送速度により調整した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, in the winding chamber 7 of the sputtering / ALD apparatus in which a sputtering target sintered with a zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio of 80/20 is installed on the sputtering electrode 18, the polymer is placed on the winding roll 8. The substrate 5 was set, unwound, and passed through a cooling drum 12 adjusted to 15 ° C. with tap water through guide rolls 9, 10 and 11. Argon gas is introduced so that the degree of vacuum of the sputtering chamber 22 is 2 × 10 −1 Pa, and an applied power of 500 W is applied by a high frequency power source to generate argon gas plasma. A first layer-2 was formed on the surface. The thickness was adjusted by the conveyance speed of the polymer substrate. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

(第2の層の形成)
図2Cに示す構造のスパッタ・ALD装置を使用し、高分子基材5の面(第1の層−1または第1の層−2の形成された面)上に、原子層堆積法にて酸化アルミニウムからなる第2の層を設けた。
(Formation of second layer)
Using a sputtering / ALD apparatus having the structure shown in FIG. 2C, an atomic layer deposition method is used on the surface of the polymer substrate 5 (the surface on which the first layer-1 or the first layer-2 is formed). A second layer made of aluminum oxide was provided.

具体的な操作は以下のとおりである。スパッタ・ALD装置の巻き取り室7の中で、巻き出しロール8に前記高分子基材5をセットし、巻き出し、ガイドロール9,10,11を介して、温媒で90℃に調整されたクーリングドラム12に通した。第1原料ガス供給室23の真空度5×10Paとなるようにトリメチルアルミニウムガスを導入し、第2原料ガス供給室24の真空度5×10Paとなるように水蒸気を導入し、前記高分子基材5を第1原料ガス供給室23、第2原料ガス供給室24の順に通すことにより、前記高分子基材5の表面上に第2の層を形成した。その後、ガイドロール13,14,15を介して巻き取りロール16に巻き取った。 The specific operation is as follows. In the winding chamber 7 of the sputtering / ALD apparatus, the polymer base material 5 is set on the unwinding roll 8, unwinded, and adjusted to 90 ° C. with a heating medium via the guide rolls 9, 10, 11. And passed through a cooling drum 12. Trimethylaluminum gas is introduced so that the vacuum degree of the first source gas supply chamber 23 is 5 × 10 1 Pa, and water vapor is introduced so that the degree of vacuum of the second source gas supply chamber 24 is 5 × 10 1 Pa. A second layer was formed on the surface of the polymer substrate 5 by passing the polymer substrate 5 through the first source gas supply chamber 23 and the second source gas supply chamber 24 in this order. Then, it wound up on the winding roll 16 through the guide rolls 13, 14, and 15.

(実施例9)
高分子基材として厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を使用した。
Example 9
A polyethylene terephthalate film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm was used as the polymer substrate.

[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレート(中国塗料(株)製フォルシード420C)100質量部をトルエン70質量部で希釈した塗工液1を調製した。次いで、塗工液1を前記高分子基材の片面にマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、60℃で1分間乾燥後、紫外線を1J/cm照射、硬化させ、厚み3μmの[A]層(A1と記す)を設けた。 [A] A coating liquid 1 was prepared by diluting 100 parts by mass of urethane acrylate (Forseed 420C manufactured by China Paint Co., Ltd.) with 70 parts by mass of toluene as a coating liquid for layer formation. Next, the coating liquid 1 is applied to one side of the polymer substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 60 ° C. for 1 minute, and then irradiated with ultraviolet rays at 1 J / cm 2 and cured. Then, an [A] layer (denoted as A1) having a thickness of 3 μm was provided.

[A]層を形成したフィルムから縦100mm、横100mmの試験片を切り出し、[A]層の鉛筆硬度試験、表面自由エネルギー、平均表面粗さの評価を実施した。結果を表1に示す。   A test piece having a length of 100 mm and a width of 100 mm was cut out from the film on which the [A] layer was formed, and the pencil hardness test, surface free energy, and average surface roughness of the [A] layer were evaluated. The results are shown in Table 1.

次いで、[Ba]層の上に、第1の層−1を膜厚100nmを目標として設けた。   Next, the first layer-1 was provided on the [Ba] layer with a target thickness of 100 nm.

第2の層を厚み50nmを目標として第1の層−1上に形成し、ガスバリア性フィルムを得た。厚みは、第1原料ガス供給室23、第2原料ガス供給室24の順に繰り返し成膜することにより調整した。得られたガスバリア性フィルムには、第1の層−1の第2の層側の層状の領域が[B]層に転化しており、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層からなるガスバリア層が形成されていることが確認された。[Ba]層は[Ba1]層であり、その組成は、Zn原子濃度が27.5atom%、Si原子濃度が13.1atom%、Al原子濃度が2.3atom%、O原子濃度が57.1atom%であった。[Bc]層の組成は、アルミニウム原子に対する酸素原子の原子数比が1.3であった。   A second layer was formed on the first layer-1 with a thickness of 50 nm as a target to obtain a gas barrier film. The thickness was adjusted by repeatedly forming the film in the order of the first source gas supply chamber 23 and the second source gas supply chamber 24. In the obtained gas barrier film, the layered region on the second layer side of the first layer-1 is converted to the [B] layer, and the [Ba] layer, [Bb] layer, and [Bc] layer are converted. It was confirmed that a gas barrier layer made of The [Ba] layer is the [Ba1] layer, and the composition thereof is such that the Zn atom concentration is 27.5 atom%, the Si atom concentration is 13.1 atom%, the Al atom concentration is 2.3 atom%, and the O atom concentration is 57.1 atom. %Met. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to aluminum atoms was 1.3.

得られたガスバリア性フィルムから縦100mm、横140mmの試験片を切り出し、X線反射率法による各層の厚み、密度の評価及び水蒸気透過度の評価を実施した。結果を表3に示す。なお、X線反射率法の解析に使用する各層の厚みの初期値は、透過型電子顕微鏡による断面観察写真より得られた値を使用し、各層の密度の初期値は、各層の厚みの中央部分の組成分析により得られた組成から計算された値を使用した。   A test piece having a length of 100 mm and a width of 140 mm was cut out from the obtained gas barrier film, and evaluation of the thickness and density of each layer and evaluation of water vapor permeability were performed by an X-ray reflectivity method. The results are shown in Table 3. In addition, the initial value of the thickness of each layer used for the analysis of the X-ray reflectivity method is a value obtained from a cross-sectional observation photograph using a transmission electron microscope, and the initial value of the density of each layer is the center of the thickness of each layer. The value calculated from the composition obtained by the composition analysis of the part was used.

(実施例10)
第1の層−1に代えて第1の層−2を形成した以外は、実施例9と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Ba]層は[Ba2]層であり、その組成は、硫化亜鉛のモル分率が0.85であった。
(Example 10)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 9 except that the first layer-2 was formed instead of the first layer-1. The [Ba] layer was the [Ba2] layer, and the composition had a molar fraction of zinc sulfide of 0.85.

(実施例11)
[Bb]層の形成時のスパッタリングターゲットを酸化スズに変更し、[Bc]層の形成時のスパッタリングターゲットを二酸化ケイ素に変更した以外は、実施例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Bb]層の組成は、スズ原子に対する酸素原子の原子数比が1.9であった。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が2.1であった。
(Example 11)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the sputtering target at the time of forming the [Bb] layer was changed to tin oxide and the sputtering target at the time of forming the [Bc] layer was changed to silicon dioxide. In the composition of the [Bb] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to tin atoms was 1.9. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 2.1.

(実施例12)
[Bb]層の形成時のスパッタリングターゲットを五酸化ニオブに変更し、[Bc]層の形成時のスパッタリングターゲットを二酸化ケイ素に変更した以外は、実施例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Bb]層の組成は、ニオブ原子に対する酸素原子の原子数比が2.2であった。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が2.1であった。
(Example 12)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the sputtering target at the time of forming the [Bb] layer was changed to niobium pentoxide and the sputtering target at the time of forming the [Bc] layer was changed to silicon dioxide. . In the composition of the [Bb] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to niobium atoms was 2.2. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 2.1.

(比較例1)
高分子基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U35)を使用し、[A]層を形成しないで、高分子基材の表面に直接、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層を形成した以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 1)
A polyethylene terephthalate film ("Lumirror" (registered trademark) U35 manufactured by Toray Industries, Inc.) is used as the polymer substrate, and without forming the [A] layer, the [Ba] layer, [ A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the Bb] layer and the [Bc] layer were formed.

(比較例2)
高分子基材としてポリエチレンナフタレートフィルム(帝人株式会社製Q65FA)を使用し、[A]層を形成しないで、高分子基材の表面に直接、[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層を形成した以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 2)
A polyethylene naphthalate film (Q65FA manufactured by Teijin Limited) is used as the polymer substrate, and the [Ba] layer, [Bb] layer, [Bc] are formed directly on the surface of the polymer substrate without forming the [A] layer. A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the layer was formed.

(比較例3)
高分子基材として厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製“ルミラー”(登録商標)U48)を使用した。
(Comparative Example 3)
A polyethylene terephthalate film (“Lumirror” (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm was used as the polymer substrate.

[A]層形成用の塗工液として、ウレタンアクリレートに代えて、EVOH系樹脂を水に分散させたコート剤である住友精化株式会社製“セポルジョン”(登録商標)VH100を10質量部(固形分濃度:15質量%)量り取り、希釈溶剤として水1.9質量部およびイソプロパノール0.6質量部を添加し、30分間攪拌することにより固形分濃度12%の塗工液3を調製した。次いで、塗工液3を前記高分子基材の片面にマイクログラビアコーター(グラビア線番200UR、グラビア回転比100%)で塗布、120℃で40秒間乾燥して硬化させ、厚み1μmの[A]層(A3と記す)を設けた以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。   [A] 10 parts by mass of “Sepoljon” (registered trademark) VH100 manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., which is a coating agent in which an EVOH-based resin is dispersed in water, instead of urethane acrylate, is used as a coating liquid for layer formation. (Solid content concentration: 15% by mass) Weighed out, added 1.9 parts by mass of water and 0.6 parts by mass of isopropanol as a diluent solvent, and stirred for 30 minutes to prepare coating solution 3 having a solid content concentration of 12%. . Next, the coating liquid 3 was applied to one side of the polymer substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 200UR, gravure rotation ratio 100%), dried and cured at 120 ° C. for 40 seconds, and a thickness of 1 μm [A] A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that a layer (referred to as A3) was provided.

(比較例4)
第2の層の形成時の高周波電源の投入電力を500Wまで低下させて形成した以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5であった。
(Comparative Example 4)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the second layer was formed by reducing the input power of the high-frequency power source to 500 W. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.5.

(比較例5)
第2の層の形成前に、表面処理用電極17に酸素ガス0.5L/分を導入し、直流電源により投入電力2000Wを印加することにより、酸素ガスプラズマを発生させ、第1の層−1の表層をエッチング処理し、次いで、第1の層−1のエッチング処理された表面に、第2の層の形成時の高周波電源の投入電力を500Wまで低下させて形成した以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.4であった。
(Comparative Example 5)
Before the formation of the second layer, oxygen gas 0.5 L / min is introduced into the surface treatment electrode 17 and an applied power of 2000 W is applied by a DC power source to generate oxygen gas plasma. Example 1 except that the surface layer of 1 was etched and then formed on the etched surface of the first layer-1 by reducing the input power of the high-frequency power supply during the formation of the second layer to 500 W In the same manner as in Example 4, a gas barrier film was obtained. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.4.

(比較例6)
第2の層の形成時の高周波電源の投入電力を5000Wまで上昇させ、高分子基材の搬送速度を下げて、長く形成した以外は、実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。[Bc]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.9であった。
(Comparative Example 6)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the input power of the high-frequency power source during the formation of the second layer was increased to 5000 W, the conveying speed of the polymer substrate was decreased, and the polymer layer was formed longer. In the composition of the [Bc] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms was 1.9.

(比較例7)
[Bb]層を形成しない以外は、実施例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 7)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the [Bb] layer was not formed.

(比較例8)
[Bc]層を形成しない以外は、実施例11と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 8)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 11 except that the [Bc] layer was not formed.

Figure 2014088016
Figure 2014088016

本発明のガスバリア性フィルムは、酸素ガス、水蒸気等に対するガスバリア性に優れているので、例えば、食品、医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス部材として有用に用いることができるが、用途がこれらに限定されるものではない。   Since the gas barrier film of the present invention is excellent in gas barrier properties against oxygen gas, water vapor and the like, it can be usefully used, for example, as a packaging material for foods, pharmaceuticals, etc., and as an electronic device member for thin televisions, solar cells, etc. The application is not limited to these.

1 高分子基材
2 [A]層
3 [B]層
4a [Ba]層
4b [Bb]層
4c [Bc]層
5 高分子基材
6 搬送方向
7 巻き取り室
8 巻き出しロール
9、10、11 巻き出し側ガイドロール
12 クーリングドラム
13、14、15 巻き取り側ガイドロール
16 巻き取りロール
17 表面処理用電極
18 スパッタ電極
19 CVD電極
20 第1原料ガス供給ノズル
21 第2原料ガス供給ノズル
22 スパッタ室
23 第1原料ガス供給室
24 第2原料ガス供給室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymer base material 2 [A] layer 3 [B] layer 4a [Ba] layer 4b [Bb] layer 4c [Bc] layer 5 Polymer base material 6 Conveying direction 7 Winding chamber 8 Unwinding rolls 9, 10, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Unwinding side guide roll 12 Cooling drum 13, 14, 15 Winding side guide roll 16 Winding roll 17 Surface treatment electrode 18 Sputter electrode 19 CVD electrode 20 1st source gas supply nozzle 21 2nd source gas supply nozzle 22 Sputter Chamber 23 First source gas supply chamber 24 Second source gas supply chamber

Claims (15)

高分子基材の少なくとも片側に、以下の[A]層と[B]層がこの順で接して配置され、
前記[B]層は高分子基材の側から[Ba]層、[Bb]層、[Bc]層が接して配置された層構成を含み、前記[Ba]層および前記[Bc]層の密度は、それぞれ2.0〜9.0g/cmの範囲にあり、前記[Bb]層の密度は、2.3〜10.5g/cmでかつ前記[Ba]層と前記[Bc]層のいずれの密度よりも高く、前記[Bb]層の厚みが0.2〜20nmであるガスバリア性フィルム。
[A]層:鉛筆硬度がH以上かつ表面自由エネルギーが45mN/m以下の架橋樹脂層
[B]層:厚みが10〜2500nmのガスバリア層
The following [A] layer and [B] layer are arranged in contact in this order on at least one side of the polymer substrate,
The [B] layer includes a layer structure in which the [Ba] layer, the [Bb] layer, and the [Bc] layer are arranged in contact with each other from the polymer substrate side, and the [Ba] layer and the [Bc] layer The density is in the range of 2.0 to 9.0 g / cm 3 , the density of the [Bb] layer is 2.3 to 10.5 g / cm 3 , and the [Ba] layer and the [Bc] A gas barrier film having a density higher than any of the layers and a thickness of the [Bb] layer of 0.2 to 20 nm.
[A] layer: a crosslinked resin layer having a pencil hardness of H or more and a surface free energy of 45 mN / m or less [B] layer: a gas barrier layer having a thickness of 10 to 2500 nm
前記[Ba]層の密度が、前記[Bc]層の密度より高い請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the density of the [Ba] layer is higher than the density of the [Bc] layer. 前記[Bb]層の密度が、前記[Ba]層の密度より0.1〜4.0g/cm高い請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein the density of the [Bb] layer is 0.1 to 4.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer. 前記[Ba]層及び前記[Bb]層は亜鉛(Zn)化合物を主成分とし、前記[Bc]層はケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とし、前記[Bb]層の密度は、前記[Ba]層の密度より0.1〜2.0g/cm高い請求項1に記載のガスバリア性フィルム。 The [Ba] layer and the [Bb] layer are mainly composed of a zinc (Zn) compound, and the [Bc] layer is composed of silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium ( [Bb] containing as a main component a compound containing at least one element selected from the group consisting of Cr), tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and tantalum (Ta). The gas barrier film according to claim 1, wherein the density of the layer is 0.1 to 2.0 g / cm 3 higher than the density of the [Ba] layer. 前記[Ba]層の密度が3.9〜4.6g/cm、前記[Bb]層の密度が4.0〜5.8g/cm、前記[Bc]層の密度が2.0〜5.5g/cmである請求項4に記載のガスバリア性フィルム。 The density of the [Ba] layer is 3.9 to 4.6 g / cm 3 , the density of the [Bb] layer is 4.0 to 5.8 g / cm 3 , and the density of the [Bc] layer is 2.0 to The gas barrier film according to claim 4, which is 5.5 g / cm 3 . 前記[Bc]層は、ケイ素(Si)化合物を主成分とし、密度が2.0〜2.6g/cmである請求項5に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 5, wherein the [Bc] layer contains a silicon (Si) compound as a main component and has a density of 2.0 to 2.6 g / cm 3 . 前記[Bc]層は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタンタル(Ta)からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む化合物を主成分とし、密度が3.5〜5.5g/cmである請求項5に記載のガスバリア性フィルム。 The [Bc] layer includes aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), chromium (Cr), tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and tantalum (Ta). 6. The gas barrier film according to claim 5, wherein the gas barrier film has a compound containing at least one element selected from the group consisting of a main component and a density of 3.5 to 5.5 g / cm 3 . 前記[Ba]層が、以下の[Ba1]層または[Ba2]層である請求項1〜7のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[Ba1]層:酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層
[Ba2]層:硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層
The gas barrier film according to any one of claims 1 to 7, wherein the [Ba] layer is the following [Ba1] layer or [Ba2] layer.
[Ba1] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide [Ba2] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide
前記[Ba]層が、前記[Ba1]層であってその組成は、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度が20〜40atom%、ケイ素(Si)原子濃度が5〜20atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が0.5〜5atom%、酸素(O)原子濃度が35〜70atom%である請求項8に記載のガスバリア性フィルム。   The [Ba] layer is the [Ba1] layer, and its composition is such that the zinc (Zn) atom concentration is 20 to 40 atom% and the silicon (Si) atom concentration is 5 to 20 atom as measured by ICP emission spectroscopy. The gas barrier film according to claim 8, having an aluminum (Al) atom concentration of 0.5 to 5 atom% and an oxygen (O) atom concentration of 35 to 70 atom%. 前記[Ba]層が、前記[Ba2]層であってその組成は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9である請求項8に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier according to claim 8, wherein the [Ba] layer is the [Ba2] layer, and the composition thereof is such that the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.7 to 0.9. Sex film. 前記[A]層の平均表面粗さRaが1nm以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to any one of claims 1 to 10, wherein the average surface roughness Ra of the [A] layer is 1 nm or less. 前記[B]層表面に、透明導電層を有する請求項1〜11のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, further comprising a transparent conductive layer on the surface of the [B] layer. 前記透明導電層がインジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)、ガリウム含有酸化亜鉛(Ga/ZnO)、金属ナノワイヤーおよびカーボンナノチューブのいずれかを含む請求項1〜12のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。   The transparent conductive layer includes any one of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO), gallium-containing zinc oxide (Ga / ZnO), metal nanowires, and carbon nanotubes. The gas barrier film according to any one of claims 1 to 12. 請求項1〜13のいずれかに記載のガスバリア性フィルムを有する太陽電池。   The solar cell which has a gas barrier film in any one of Claims 1-13. 請求項1〜13のいずれかに記載のガスバリア性フィルムを有する表示体素子。   A display element having the gas barrier film according to claim 1.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186507A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 日東電工株式会社 Transparent conductive film
JP2016087815A (en) * 2014-10-30 2016-05-23 凸版印刷株式会社 Transparent gas barrier film
JP2016124123A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 東レ株式会社 Laminate
WO2016185938A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 コニカミノルタ株式会社 Film laminate body, method for manufacturing same, and film-forming device
JP2019089269A (en) * 2017-11-15 2019-06-13 尾池工業株式会社 Gas barrier film

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015186507A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 日東電工株式会社 Transparent conductive film
JP2015230785A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 日東電工株式会社 Transparent conductive film
CN105302358A (en) * 2014-06-04 2016-02-03 日东电工株式会社 Transparent conductive film
JP2016087815A (en) * 2014-10-30 2016-05-23 凸版印刷株式会社 Transparent gas barrier film
JP2016124123A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 東レ株式会社 Laminate
WO2016185938A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 コニカミノルタ株式会社 Film laminate body, method for manufacturing same, and film-forming device
JP2019089269A (en) * 2017-11-15 2019-06-13 尾池工業株式会社 Gas barrier film

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