JP2016064650A - Gas barrier film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は透明性に優れ、かつ水蒸気に対して高いガスバリア性を発現するガスバリア性フィルムに関するものである。 The present invention relates to a gas barrier film that is excellent in transparency and exhibits high gas barrier properties against water vapor.
高分子フィルム基材の表面に、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透明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 methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating using inorganic materials (including inorganic oxides) such as aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium oxide on the surface of the polymer film substrate ( PVD method) or chemical vapor deposition method (CVD method) such as plasma chemical vapor deposition method, thermal chemical vapor deposition method, photochemical vapor deposition method, etc. The transparent gas barrier film thus formed 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 flat-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からなる層を形成することによって、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、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2)。 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 forming a layer made of a contained compound is used (Patent Document 1). Moreover, as a gas barrier property improving technique other than the film forming method, an organic layer that is an epoxy compound and a silicon-based oxide layer that is formed by a plasma CVD method are alternately laminated on a substrate, thereby causing cracks and defects due to film stress. A gas barrier film having a multilayer laminated structure in which the occurrence of the above is prevented is used (Patent Document 2).
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、有機ELや電子ペーパー用途で必要とされる温度40℃、湿度90%の環境下で水蒸気透過率1×10−3g/m2・24hr・atm以下の高いガスバリア性を得るためには層を厚くする必要があり、そのような場合には、形成されたガスバリア性の層が非常に緻密かつ高硬度な層であるため、形成した層の応力により、ケイ素酸化物層にクラックが発生し、逆にガスバリア性が低下するという課題があった。 However, in the method of forming a gas barrier layer mainly composed of silicon oxide by the plasma CVD method, the water vapor transmission rate is 1 in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% required for organic EL and electronic paper applications. In order to obtain a high gas barrier property of × 10 −3 g / m 2 · 24 hr · atm or less, it is necessary to increase the thickness of the layer. In such a case, the formed gas barrier layer is very dense and high. Since it is a hard layer, the silicon oxide layer is cracked by the stress of the formed layer, and there is a problem that the gas barrier property is lowered.
一方、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、温度40℃、湿度90%の環境下で水蒸気透過率1×10−3g/m2・24hr・atm以下の高いガスバリア性を得るためには、数十層の多層積層が必要であり、層形成中にプラズマの輻射熱により高分子フィルム基材がダメージを受け、熱負けによる反りを発生し、後工程の加工で作業性が悪くなるなどの問題があった。 On the other hand, in the method of forming a gas barrier layer in which an organic layer and an inorganic layer are alternately laminated, a water vapor transmission rate is 1 × 10 −3 g / m 2 · 24 hr in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90%. In order to obtain a high gas barrier property of atm or less, several tens of layers are required, the polymer film substrate is damaged by the radiant heat of the plasma during layer formation, and warpage due to heat loss occurs. There was a problem that workability deteriorated in the post-processing.
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、厚みが薄くても高いガスバリア性が得られ、後加工におけるガスバリア性の低下や作業性の悪化を解消した高度なガスバリア性を有する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 having a high gas barrier property in which a high gas barrier property can be obtained even when the thickness is small, and a reduction in gas barrier property and a deterioration in workability in post-processing are eliminated. It is something to be done.
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)高分子フィルム基材の少なくとも片面に、酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層と以下の(A)〜(C)を含む第2層とを高分子フィルム基材からこの順に接して配されたことを特徴とするガスバリア性フィルム。
(A)不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)と不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との少なくとも3成分を単量体とする共重合体であって、共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合が以下である共重合体
(a1):(a2):(a3)=20〜40質量%:10〜30質量%:30〜70質量%
(B)イソシアネート基を有する化合物
(C)2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物
(2)前記高分子フィルム基材と第1層との間にアンダーコート層を有し、該アンダーコート層が芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含むことを特徴とする(1)に記載のガスバリア性フィルム。
(3)前記第1層が、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)およびインジウム(In)からなる群より選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする(1)または(2)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
(4)前記第1層がアルミニウム(Al)を含み、前記第1層は、X線光電子分光法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度が10〜35atom%、ケイ素(Si)原子濃度が5〜25atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が1〜7atom%、酸素(O)原子濃度が50〜70atom%であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
(5)前記第2層の厚みが0.1μm以上であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is,
(1) At least one surface of the polymer film substrate is in contact with the first layer containing zinc oxide and silicon dioxide and the second layer containing the following (A) to (C) in this order from the polymer film substrate. A gas barrier film characterized by being arranged.
(A) having at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester, unsaturated nitrile (a2) and hydroxyl group Copolymer (a1): a copolymer having at least three components as a monomer and an unsaturated compound (a3), wherein the proportion of (a1) to (a3) in the copolymer is as follows: a2): (a3) = 20-40% by mass: 10-30% by mass: 30-70% by mass
(B) Compound having an isocyanate group (C) Compound having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups (2) An undercoat layer between the polymer film substrate and the first layer The gas barrier film according to (1), wherein the undercoat layer contains a polyurethane compound having an aromatic ring structure.
(3) The first layer includes at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), gallium (Ga), tin (Sn), and indium (In). The gas barrier film according to any one of 2).
(4) The first layer contains aluminum (Al), and the first layer has a zinc (Zn) atom concentration of 10 to 35 atom% and a silicon (Si) atom concentration of 5 as measured by X-ray photoelectron spectroscopy. The gas barrier film according to any one of (1) to (3), wherein the gas barrier film has a thickness of ˜25 atom%, an aluminum (Al) atom concentration of 1 to 7 atom%, and an oxygen (O) atom concentration of 50 to 70 atom%. .
(5) The gas barrier film according to any one of (1) to (4), wherein the second layer has a thickness of 0.1 μm or more.
水蒸気に対する高度な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 can be provided.
[ガスバリア性フィルム]
本発明のガスバリア性フィルムは、高分子フィルム基材の少なくとも片面に、酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層を有し、さらに以下の(A)〜(C)を含む第2層とを高分子フィルム基材からこの順に接して配されたガスバリア性フィルムである。
(A)不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)と不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との少なくとも3成分を単量体とする共重合体であって、共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合が以下である共重合体
(a1):(a2):(a3)=20〜40質量%:10〜30質量%:30〜70質量%
(B)イソシアネート基を有する化合物
(C)2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物。
[Gas barrier film]
The gas barrier film of the present invention has a first layer containing zinc oxide and silicon dioxide on at least one surface of a polymer film substrate, and further includes a second layer containing the following (A) to (C): It is a gas barrier film arranged in contact with the molecular film substrate in this order.
(A) having at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester, unsaturated nitrile (a2) and hydroxyl group Copolymer (a1): a copolymer having at least three components as a monomer and an unsaturated compound (a3), wherein the proportion of (a1) to (a3) in the copolymer is as follows: a2): (a3) = 20-40% by mass: 10-30% by mass: 30-70% by mass
(B) Compound having an isocyanate group (C) A compound having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups.
ここで、共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合とは共重合体全体を100質量%とした場合における(a1)〜(a3)の各成分が占める質量割合をいう。すなわち、各成分の構造から、各成分1ユニット当たりの原子量の総和が決定できる(ここで(a1)〜(a3)の各成分の1ユニット当たりの原子量の総和をそれぞれA1、A2、A3とする)。さらに、共重合体における(a1)〜(a3)の各成分の繰り返し数をそれぞれl、m、nとする。このとき、共重合体における(a1)〜(a3)の各成分が占める質量割合は、(A1×l):(A2×m):(A3×n)で表される。これを共重合体全体を100質量%として各成分を質量%で表したものが共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合となる。 Here, the ratio of (a1) to (a3) in the copolymer refers to the mass ratio of each component of (a1) to (a3) when the entire copolymer is 100% by mass. That is, the sum of atomic weights per unit of each component can be determined from the structure of each component (here, the total sum of atomic weights per unit of each component of (a1) to (a3) is A1, A2, and A3, respectively. ). Furthermore, let the repeating number of each component of (a1)-(a3) in a copolymer be l, m, and n, respectively. At this time, the mass ratio which each component of (a1)-(a3) in a copolymer accounts is represented by (A1 * 1) :( A2 * m) :( A3 * n). This represents the ratio of (a1) to (a3) in the copolymer when the total copolymer is 100% by mass and each component is expressed by mass%.
以下、「酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層」を、単に「第1層」と、「(A)〜(C)を含む第2層」を、単に「第2層」と略記することもある。 Hereinafter, “first layer containing zinc oxide and silicon dioxide” is simply abbreviated as “first layer”, and “second layer containing (A) to (C)” is simply abbreviated as “second layer”. There is also.
図1に本発明のガスバリア性フィルムの一例の断面図を示す。本発明のガスバリア性フィルムは、高分子フィルム基材1の片面に酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層2aと前記(A)〜(C)を含む第2層2bとを高分子フィルム基材1からこの順に接して配されている。以下では第1層2aと第2層2bとを合わせてガスバリア層2という場合もある。ガスバリア層2は酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層2aに接して前記(A)〜(C)を含む第2層2bを有することによって、第2層のガスバリア性に加えて、第1層表面のピンホールやクラック等の欠陥に第2層に含まれる(A)〜(C)が充填され、硬化による収縮によって欠陥サイズが小さくなるため、高度なガスバリア性を有するものとなる。さらに第2層は、酸やアルカリに対する耐性があり、外部からの衝撃や摩耗による第1層への傷付きやクラックを防止する効果があるため、第2層を有することにより後工程におけるガスバリア性の低下を抑制したガスバリア性フィルムを実現することができる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an example of the gas barrier film of the present invention. The gas barrier film of the present invention comprises a
また、本発明のガスバリア性フィルムの別の一例は図2に示すように、高分子フィルム基材1の片側において高分子フィルム基材1とガスバリア層2との間にアンダーコート層3を有するものである。アンダーコート層3を有することによって、高分子フィルム基材1の表面に突起や傷が存在しても、平坦化することができ、ガスバリア層が偏りなく均一に成長するため、より高いガスバリア性を発現するガスバリア性フィルムとなる。
Another example of the gas barrier film of the present invention has an undercoat layer 3 between the
[高分子フィルム基材]
本発明に用いられる高分子フィルム基材は、柔軟性を確保する観点からフィルム形態を有することが好ましい。フィルムの構成としては、単層フィルム、または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。
[Polymer film substrate]
The polymer film substrate used in the present invention preferably has a film form from the viewpoint of ensuring flexibility. The structure of the film may be a single-layer film or a film having two or more layers, for example, a film formed by a coextrusion method. As the type of film, a film stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction may be used.
本発明に用いられる高分子フィルム基材の素材は特に限定されないが、有機高分子を主たる構成成分とするもの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結晶性ポリオレフィン、環状構造を有する非晶性環状ポリオレフィン、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、透明性や汎用性、機械特性に優れた非晶性環状ポリオレフィンまたは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、有機高分子として1種類のみを用いてもよいし、複数種類をブレンドして用いてもよい。 The material of the polymer film substrate used in the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use an organic polymer as a main constituent. Examples of the organic polymer that can be suitably used in the present invention include crystalline polyolefins such as polyethylene and polypropylene, amorphous cyclic polyolefins having a cyclic structure, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamides, polycarbonates, Examples include polystyrene, polyvinyl alcohol, saponified ethylene vinyl acetate copolymer, various polymers such as polyacrylonitrile and polyacetal. Among these, it is preferable to include amorphous cyclic polyolefin or polyethylene terephthalate having excellent transparency, versatility, and mechanical properties. Further, the organic polymer may be either a homopolymer or a copolymer, and only one type may be used as the organic polymer, or a plurality of types may be blended.
高分子フィルム基材のガスバリア層を形成する側の表面には、密着性や平滑性を良くするためにコロナ処理、プラズマ処理、紫外線処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、有機物もしくは無機物またはそれらの混合物で構成されるアンダーコート層の形成処理、等の前処理が施されていてもよい。また、ガスバリア層を形成する側の反対側には、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積層されていてもよい。 Corona treatment, plasma treatment, ultraviolet treatment, ion bombardment treatment, solvent treatment, organic or inorganic matter, or a mixture thereof on the surface of the polymer film substrate on the side where the gas barrier layer is formed to improve adhesion and smoothness A pretreatment such as an undercoat layer forming treatment composed of In addition, a coating layer of an organic material, an inorganic material, or a mixture thereof may be laminated on the side opposite to the side on which the gas barrier layer is formed for the purpose of improving the slipping property at the time of winding the film.
本発明に使用する高分子フィルム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、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高分子フィルム基材の厚みは10μm以上、200μm以下がより好ましい。 The thickness of the polymer film substrate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility, and is preferably 5 μm or more from the viewpoint of ensuring strength against tension or impact. Furthermore, the thickness of the polymer film substrate is more preferably 10 μm or more and 200 μm or less because of the ease of film processing and handling.
[酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層]
本発明のガスバリア性フィルムは、ガスバリア層が酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層を有することによって高いガスバリア性を発現することができる。酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1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、酸化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素のガラス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、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酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む層は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の一つの金属元素からなる酸化物で形成された薄膜よりも膜の柔軟性が優れるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じにくく、ガスバリア性の低下を抑制できると考えられる。
[First layer containing zinc oxide and silicon dioxide]
The gas barrier film of the present invention can exhibit high gas barrier properties when the gas barrier layer has the first layer containing zinc oxide and silicon dioxide. The reason why the gas barrier property is improved by applying the first layer containing zinc oxide and silicon dioxide is that the crystal component contained in zinc oxide and the glassy component of silicon dioxide coexist to produce fine crystals. It is presumed that the crystal growth of zinc oxide, which tends to occur, is suppressed and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of water vapor is suppressed. In addition, the layer containing zinc oxide and silicon dioxide with suppressed crystal growth is more flexible than a thin film formed of an oxide composed of one metal element such as aluminum oxide, titanium oxide, or zirconium oxide. It is considered that cracks are less likely to occur due to heat and external stress, and it is possible to suppress a decrease in gas barrier properties.
本発明における酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層は、酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含んでいれば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)およびインジウム(In)からなる群より選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。さらに、これらの元素の酸化物、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。アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)およびインジウム(In)は、周期表の族番号3B、4Bの元素であり、第1層に含まれる亜鉛(Zn)とケイ素(Si)との価電子数が同等であり、物理的、化学的に親和性が高いため、第1層の結晶成長をさらに抑制し、ガスバリア性を向上できるため好ましい。これらの中でも、原子半径が小さくかつ硬度が低い元素であるアルミニウム(Al)は、第1層を緻密化でき、柔軟性に優れるためより好ましい。アルミニウム(Al)を含む第1層として例えば、高いガスバリア性が得られる酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む以下の共存相からなる層が好適に用いられる。
(i)酸化亜鉛
(ii)二酸化ケイ素
(iii)酸化アルミニウム
なお、この共存相からなる層の詳細は後述する。
The first layer containing zinc oxide and silicon dioxide in the present invention is selected from the group consisting of aluminum (Al), gallium (Ga), tin (Sn), and indium (In) as long as it contains zinc oxide and silicon dioxide. At least one of the above may be included. Further, oxides, nitrides, sulfides, or mixtures of these elements may be included. Aluminum (Al), gallium (Ga), tin (Sn) and indium (In) are elements of group numbers 3B and 4B in the periodic table, and zinc (Zn) and silicon (Si) contained in the first layer Since the number of valence electrons is the same and the physical and chemical affinity is high, crystal growth of the first layer can be further suppressed, and the gas barrier property can be improved. Among these, aluminum (Al), which is an element having a small atomic radius and low hardness, is more preferable because it can densify the first layer and has excellent flexibility. As the first layer containing aluminum (Al), for example, a layer composed of the following coexisting phase containing zinc oxide and silicon dioxide that can provide high gas barrier properties is preferably used.
(I) Zinc oxide (ii) Silicon dioxide (iii) Aluminum oxide Details of the layer comprising this coexisting phase will be described later.
本発明に使用する第1層の厚みは、10nm以上、500nm以下が好ましい。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、高分子フィルム基材面内でガスバリア性がばらつく場合がある。また、層の厚みが500nm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第1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。従って、第1層の厚みは10nm以上、500nm以下が好ましく、柔軟性を確保する観点から20nm以上、200nm以下がより好ましい。第1層の厚みは、通常は透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により測定することが可能である。 The thickness of the first layer used in the present invention is preferably 10 nm or more and 500 nm or less. When the thickness of the layer is thinner than 10 nm, there are places where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and the gas barrier property may vary in the polymer film substrate surface. In addition, when the thickness of the layer is greater than 500 nm, the stress remaining in the layer increases, so that cracks are likely to occur in the first layer due to bending or external impact, and the gas barrier properties may decrease with use. is there. Therefore, the thickness of the first layer is preferably 10 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 200 nm or less from the viewpoint of ensuring flexibility. The thickness of the first layer can usually be measured by cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM).
本発明に使用する第1層の中心面平均粗さSRaは、10nm以下であることが好ましい。SRaが10nmより大きくなると、第1層表面の凹凸形状が大きくなり、スパッタ粒子間に大きな隙間や欠陥ができるため、第1層表面に第2層を充填し、硬化による収縮によって、第1層表面の欠陥サイズを十分に小さくできなくなり、ガスバリア性の向上効果は得られにくくなる場合がある。従って、第1層のSRaは10nm以下であることが好ましく、より好ましくは7nm以下である。 The center layer average roughness SRa of the first layer used in the present invention is preferably 10 nm or less. When SRa is larger than 10 nm, the uneven shape on the surface of the first layer becomes large, and large gaps and defects are formed between the sputtered particles. Therefore, the first layer is filled with the second layer, and the first layer is contracted by curing. The defect size on the surface cannot be made sufficiently small, and the effect of improving the gas barrier property may be difficult to obtain. Accordingly, the SRa of the first layer is preferably 10 nm or less, more preferably 7 nm or less.
本発明における第1層のSRaは、三次元表面粗さ測定機を用いて測定することができる。 The SRa of the first layer in the present invention can be measured using a three-dimensional surface roughness measuring machine.
本発明において第1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、簡便かつ緻密に第1層を形成可能であることから、スパッタリング法が好ましい。 In the present invention, the method for forming the first layer is not particularly limited. For example, the first layer can be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. Among these methods, the sputtering method is preferable because the first layer can be easily and precisely formed.
[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]
本発明において酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層として好適に用いられる共存相について詳細を説明する。第1層は以下の(i)〜(iii)の共存相からなることが好ましい。
(i)酸化亜鉛
(ii)二酸化ケイ素
(iii)酸化アルミニウム
なお、「(i)〜(iii)の共存相」を「酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相」または「ZnO−SiO2−Al2O3」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO2)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〜SiO2)が生成することがあるが、二酸化ケイ素あるいはSiO2と表記することとする。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、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、それぞれ酸化亜鉛またはZnO、酸化アルミニウムまたはAl2O3と表記することとする。
[Layer consisting of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide]
The details of the coexisting phase suitably used as the first layer containing zinc oxide and silicon dioxide in the present invention will be described. The first layer preferably comprises the following coexisting phases (i) to (iii).
(I) Zinc oxide (ii) Silicon dioxide (iii) Aluminum oxide The “coexistence phase of (i) to (iii)” is referred to as “coexistence phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide” or “ZnO—SiO 2 — It may be abbreviated as “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 silicon dioxide or SiO 2 It shall be written as Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc oxide and aluminum oxide. Regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of production, zinc oxide or ZnO, aluminum oxide or Al, respectively. It shall be expressed as 2 O 3 .
本発明のガスバリア性フィルムにおけるガスバリア層の第1層として酸化亜鉛−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、酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む層に、さらに酸化アルミニウムを共存させることによって、酸化亜鉛および二酸化ケイ素のみ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。 The reason why the gas barrier property is improved by applying a layer comprising a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide as the first layer of the gas barrier layer in the gas barrier film of the present invention is the layer containing zinc oxide and silicon dioxide In addition, the coexistence of aluminum oxide further suppresses the crystal growth compared to the case of coexistence of zinc oxide and silicon dioxide alone, so that the deterioration of gas barrier properties due to the generation of cracks can be suppressed. it is conceivable that.
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の組成は、後述するようにX線光電子分光法(XPS法)により測定することで得ることができる。ここで、本発明における第1層の組成は、第1層の最表層から5nm程度エッチングして除去した後、XPS法で測定される各元素の原子濃度比で表される。X線光電子分光法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度は10〜35atom%、ケイ素(Si)原子濃度は5〜25atom%、アルミニウム(Al)原子濃度は1〜7atom%、酸素(O)原子濃度は50〜70atom%であることが好ましい。 The composition of the layer comprising the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide can be obtained by measuring by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method) as described later. Here, the composition of the first layer in the present invention is represented by an atomic concentration ratio of each element measured by the XPS method after removing by etching about 5 nm from the outermost layer of the first layer. Zinc (Zn) atom concentration measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 10 to 35 atom%, silicon (Si) atom concentration is 5 to 25 atom%, aluminum (Al) atom concentration is 1 to 7 atom%, oxygen (O) atom The concentration is preferably 50 to 70 atom%.
亜鉛(Zn)原子濃度が35atom%より大きくなる、またはケイ素(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二酸化ケイ素および/または酸化アルミニウムが不足するため、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。亜鉛(Zn)原子濃度が10atom%より小さくなる、またはケイ素(Si)原子濃度が25atom%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、アルミニウム(Al)原子濃度が7atom%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膜の硬度が上昇し、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。アルミニウム(Al)原子濃度が1atom%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を向上できないため、柔軟性が低下する場合がある。また、酸素(O)原子濃度が70atom%より大きくなると、第1層内の欠陥量が増加するため、所望のガスバリア性が得られない場合がある。酸素(O)原子濃度が50atom%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、亜鉛(Zn)原子濃度が15〜32atom%、ケイ素(Si)原子濃度が10〜20atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が1〜4atom%、酸素(O)原子濃度が50〜64atom%であることがより好ましい。 When the zinc (Zn) atom concentration is higher than 35 atom% or the silicon (Si) atom concentration is lower than 5 atom%, the silicon dioxide and / or aluminum oxide that suppresses the crystal growth of zinc oxide is insufficient. Defects may increase and sufficient gas barrier properties may not be obtained. When the zinc (Zn) atom concentration is less than 10 atom% or the silicon (Si) atom concentration is more than 25 atom%, the amorphous component of silicon dioxide inside the layer may increase and the flexibility of the layer may decrease. is there. Further, when the aluminum (Al) atomic concentration is higher than 7 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes excessively high, so that the hardness of the film is increased, and cracks are easily generated against heat and external stress. There is a case. When the aluminum (Al) atomic concentration is less than 1 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes insufficient, and the bonding force between the particles forming the layer cannot be improved, so the flexibility may decrease. In addition, when the oxygen (O) atom concentration is higher than 70 atom%, the amount of defects in the first layer increases, so that a desired gas barrier property may not be obtained. If the oxygen (O) atom concentration is less than 50 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, the zinc (Zn) atom concentration is 15 to 32 atom%, the silicon (Si) atom concentration is 10 to 20 atom%, the aluminum (Al) atom concentration is 1 to 4 atom%, and the oxygen (O) atom concentration is 50 to 64 atom%. % Is more preferable.
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に含まれる成分は酸化亜鉛、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、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、スズ(Sn)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、パラジウム(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、第1層の組成の50質量%以上であることを意味し、好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上である。 The components contained in the layer comprising the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide are 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, aluminum (Al) , Including metal oxides formed from titanium (Ti), zirconium (Zr), tin (Sn), indium (In), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), palladium (Pd), etc. It doesn't matter. Here, the main component means 50% by mass or more of the composition of the first layer, preferably 60% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.
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第1層の組成を調整することが可能である。 The composition of the layer composed of the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer. It is possible to adjust the composition of the first layer by using a sintered material.
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の組成は、X線光電子分光法を使用して、亜鉛、ケイ素、アルミニウム、酸素および含有する元素の組成比を知ることができる。X線光電子分光法は、超高真空中においた試料表面に軟X線を照射した際に表面から放出される光電子をアナライザーで検出することにより、得られた束縛電子の結合エネルギー値から元素情報を把握でき、さらに結合エネルギーのピーク面積比から各検出元素を定量することができる。 The composition of the layer composed of the coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide can be determined by using X-ray photoelectron spectroscopy to determine the composition ratio of zinc, silicon, aluminum, oxygen, and contained elements. X-ray photoelectron spectroscopy is a method for detecting elemental information from the binding energy values of bound electrons obtained by detecting photoelectrons emitted from the surface when the surface of a sample placed in an ultra-high vacuum is irradiated with soft X-rays. Further, each detected element can be quantified from the peak area ratio of the binding energy.
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上に無機層や樹脂層が積層されている場合、透過型電子顕微鏡による断面観察により測定された無機層や樹脂層の厚さ分をイオンエッチングや薬液処理により除去した後、さらに酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層の厚み5nm程度をアルゴンイオンエッチングにより除去し、X線光電子分光法で分析することができる。 When an inorganic layer or resin layer is laminated on a layer consisting of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide, the thickness of the inorganic layer or resin layer measured by cross-sectional observation with a transmission electron microscope is ionized. After removal by etching or chemical treatment, a layer consisting of a zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase of about 5 nm thick can be removed by argon ion etching and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy.
高分子フィルム基材上(または高分子フィルム基材上に設けられた層上(例えば後述するアンダーコート層の上))に酸化亜鉛−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、本発明のガスバリア性フィルムのガスバリア層の第1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。 Method for forming a layer comprising a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide on a polymer film substrate (or on a layer provided on the polymer film substrate (for example, on an undercoat layer described later)) Is not particularly limited, and can be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method or the like using a mixed sintered material of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide. 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 method for forming the first layer of the gas barrier layer of the gas barrier film of 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. .
[(A)〜(C)を含む第2層]
次に、(A)〜(C)を含む第2層について詳細を説明する。
[Second layer containing (A) to (C)]
Next, the second layer including (A) to (C) will be described in detail.
本発明のガスバリア性フィルムは、酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層に接して以下の(A)〜(C)を含む第2層が配されることによって、大幅にガスバリア性を向上させることができるものである。
(A)不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)と不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との少なくとも3成分を単量体とする共重合体であって、共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合が以下である共重合体
(a1):(a2):(a3)=20〜40質量%:10〜30質量%:30〜70質量%
(B)イソシアネート基を有する化合物
(C)2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物。
The gas barrier film of the present invention significantly improves the gas barrier property by arranging the second layer containing the following (A) to (C) in contact with the first layer containing zinc oxide and silicon dioxide. It is something that can be done.
(A) having at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester, unsaturated nitrile (a2) and hydroxyl group Copolymer (a1): a copolymer having at least three components as a monomer and an unsaturated compound (a3), wherein the proportion of (a1) to (a3) in the copolymer is as follows: a2): (a3) = 20-40% by mass: 10-30% by mass: 30-70% by mass
(B) Compound having an isocyanate group (C) A compound having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups.
第2層においてガスバリア性を決定する因子としては、凝集エネルギー、自由体積、結晶化度、配向性等が挙げられる。これらの因子は、ポリマー構造中の側鎖官能基に起因するところが多い。すなわち、構造中に水素結合あるいは静電的相互作用等の分子間相互作用可能な官能基を含むポリマー鎖同士は、相互作用力を駆動力として強く凝集しようとする。その結果、凝集エネルギー、配向性は高まり、自由体積は減少し、ガスバリア性は向上する。逆に、同じくポリマー構造中に立体的に嵩高い官能基を含む場合には、ポリマーの凝集を妨げ、自由体積が大きくなるためにガスバリア性は低下すると考えられる。さらに、分子間相互作用が大きくなれば、強く凝集し、自由体積空間を小さくしようという駆動力は大きくなり、結果的にポリマーの凝集密度は高まると考えることができる。本発明の第2層における(A)〜(C)の各成分がガスバリア性に寄与する詳細な説明は後述する。 Factors that determine gas barrier properties in the second layer include cohesive energy, free volume, crystallinity, orientation, and the like. These factors are often attributed to side chain functional groups in the polymer structure. That is, polymer chains containing functional groups capable of intermolecular interaction such as hydrogen bonding or electrostatic interaction in the structure tend to strongly aggregate using the interaction force as a driving force. As a result, the cohesive energy and orientation are increased, the free volume is decreased, and the gas barrier property is improved. On the other hand, when the polymer structure contains a sterically bulky functional group, it is considered that the gas barrier property is lowered because the aggregation of the polymer is prevented and the free volume is increased. Furthermore, it can be considered that when the intermolecular interaction is increased, the driving force for strongly agglomerating and reducing the free volume space is increased, and as a result, the aggregation density of the polymer is increased. A detailed description of each component (A) to (C) in the second layer of the present invention contributing to gas barrier properties will be described later.
また、本発明のガスバリア性フィルムは、第1層表面のピンホールやクラック等の欠陥に第2層に含まれる(A)〜(C)が充填され、硬化による収縮によって欠陥サイズが小さくなるため、第2層自体のガスバリア性に加えて、さらにガスバリアが向上する。このガスバリア性の向上効果は、第1層が酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含むことで、粒子径の小さい層になると共に、第1層の粒子が第2層の樹脂の浸透しやすい大きさ・形状に配列されていることによると推測される。また、第2層が有する水酸基は第1層の二酸化ケイ素と水素結合を形成するため、層間の結合力がより強固となりガスバリア性向上に寄与していると考えられる。 Moreover, since the gas barrier film of the present invention is filled with defects (A) to (C) contained in the second layer into defects such as pinholes and cracks on the surface of the first layer, and the defect size is reduced by shrinkage due to curing. In addition to the gas barrier properties of the second layer itself, the gas barrier is further improved. The effect of improving the gas barrier property is that the first layer contains zinc oxide and silicon dioxide, so that the particle size is small and the size and shape of the particles of the first layer easily penetrate into the resin of the second layer. It is presumed that it is arranged in Further, since the hydroxyl group of the second layer forms a hydrogen bond with the silicon dioxide of the first layer, it is considered that the bonding force between the layers becomes stronger and contributes to improvement of gas barrier properties.
(不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1))
共重合体(A)に用いられる不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群から選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)に関して、不飽和カルボン酸エステルとして、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート等が挙げられる。
(At least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester)
With respect to at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester used for copolymer (A), As acid esters, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, t- Examples include butyl acrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and 2-ethylhexyl methacrylate.
また、不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸等が挙げられる。 Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, crotonic acid, and fumaric acid.
その他の単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ブタジエン、エチレン、酢酸ビニル等が挙げられる。 Examples of other monomers include styrene, α-methylstyrene, butadiene, ethylene, vinyl acetate and the like.
これらのうち、好ましいのは、不飽和カルボン酸エステルである。不飽和カルボン酸エステルのうちメチルメタクリレート、メチルアクリレートが特に好ましく、メチルメタクリレートがさらに好ましい。 Of these, unsaturated carboxylic acid esters are preferred. Of unsaturated carboxylic acid esters, methyl methacrylate and methyl acrylate are particularly preferable, and methyl methacrylate is more preferable.
(a1)の配合量が多くなると、共重合体中に占める不飽和ニトリル(a2)及び水酸基を有する不飽和化合物(a3)の相対量が減少し、ガスバリア性が十分に発現しない場合や、架橋構造の不足に伴う塗膜強度や密着耐性が不足する場合がある。 When the blending amount of (a1) increases, the relative amount of the unsaturated nitrile (a2) and the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group in the copolymer decreases, and gas barrier properties are not sufficiently exhibited, There are cases where the coating film strength and adhesion resistance due to the lack of structure are insufficient.
(不飽和ニトリル(a2))
共重合体(A)に用いられる不飽和ニトリル(a2)としては、アクリロニトリルが好ましい。アクリロニトリルはその分子構造中にニトリル基を有し、ニトリル基が大きく分極した官能基であることに由来して強い水素結合形成能を持つ。すなわち、アクリロニトリルを構成成分とする共重合体(A)により形成された塗膜は、アクリロニトリルのニトリル基の寄与により、ガスバリア性を有するものとなる。ガスバリア性はアクリロニトリルの含有量によって調整することができる。
(Unsaturated nitrile (a2))
As the unsaturated nitrile (a2) used in the copolymer (A), acrylonitrile is preferable. Acrylonitrile has a nitrile group in its molecular structure, and has a strong ability to form hydrogen bonds because the nitrile group is a highly polarized functional group. That is, the coating film formed from the copolymer (A) containing acrylonitrile as a constituent component has gas barrier properties due to the contribution of the nitrile group of acrylonitrile. The gas barrier property can be adjusted by the content of acrylonitrile.
不飽和ニトリル(a2)の配合量が多くなると共重合体の有機溶剤に対する溶解性が低下するため、重合時の分子量増加を妨げるだけでなく塗料化が困難になる場合がある。さらには塗膜の造膜性、透明性も低下するなど実用的ではなくなる場合がある。逆に配合量が少なくなるとガスバリア層のガスバリア性向上効果が不十分となる場合がある。 When the amount of the unsaturated nitrile (a2) is increased, the solubility of the copolymer in the organic solvent is lowered, which not only hinders the increase in molecular weight during polymerization but also makes it difficult to form a paint. Furthermore, it may become impractical because the film-forming property and transparency of the coating film are lowered. On the other hand, when the blending amount decreases, the gas barrier property improving effect of the gas barrier layer may be insufficient.
(水酸基を有する不飽和化合物(a3))
前述の通り、ガスバリア性を高める観点からは共重合体(A)中の不飽和ニトリル(a2)の含有量を高めた方が好ましい。しかし、特に不飽和ニトリル(a2)であるポリアクリロニトリルはガラス転移温度が約300℃と高く、造膜させるには高温での処理が必要であるが、基材フィルムの融点などとの関係から造膜の温度を下げることが好ましい。また、ガスバリア性を決定する因子としては、凝集エネルギー、自由体積、結晶化度、配向性等が挙げられることは前記したが、極性の高い官能基を有するモノマー成分を共重合用モノマーとして用いる方法は、ガスバリア性を高める1つの手段である。このような観点から、水酸基も高い凝集力を示す官能基として機能し本発明では水酸基を有する不飽和化合物(a3)を用いることが好ましい。さらに水酸基を有する不飽和化合物(a3)を第2層に含有させる場合には、イソシアネート基を有する化合物(B)との間で架橋構造を形成するため、無機化合物で構成される第1層と強く密着し、塗膜強度や密着耐性を発現させることができる。
(Unsaturated compound having a hydroxyl group (a3))
As described above, it is preferable to increase the content of the unsaturated nitrile (a2) in the copolymer (A) from the viewpoint of improving gas barrier properties. However, polyacrylonitrile, which is an unsaturated nitrile (a2), has a high glass transition temperature of about 300 ° C., and it requires treatment at a high temperature to form a film. It is preferable to lower the temperature of the membrane. In addition, as described above, factors that determine gas barrier properties include cohesive energy, free volume, crystallinity, orientation, etc., but a method using a monomer component having a highly polar functional group as a monomer for copolymerization Is one means of improving the gas barrier property. From such a viewpoint, it is preferable to use an unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group that functions as a functional group exhibiting high cohesive force and having a hydroxyl group in the present invention. In addition, when the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group is contained in the second layer, a first layer composed of an inorganic compound is formed to form a crosslinked structure with the compound (B) having an isocyanate group. It adheres strongly and can develop coating film strength and adhesion resistance.
水酸基を有する不飽和化合物(a3)としては、例えば2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシビニルエーテル、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート等の不飽和化合物の単量体が挙げられる。これらの水酸基を有する不飽和化合物は単独で、または2種類以上組み合わせて選択することができる。これらの水酸基を有する不飽和化合物のうち、2−ヒドロキシエチルアクリレートまたは2−ヒドロキシエチルメタクリレートが、良好な重合安定性が得られること、イソシアネート基との反応性が良好なことから好ましく、2−ヒドロキシエチルメタクリレートが特に好ましい。 Examples of the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 2 -Monomers of unsaturated compounds such as hydroxy vinyl ether, polyethylene glycol methacrylate, polypropylene glycol monoacrylate and polypropylene glycol monomethacrylate. These unsaturated compounds having a hydroxyl group can be selected singly or in combination of two or more. Of these unsaturated compounds having a hydroxyl group, 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate is preferable because good polymerization stability is obtained and reactivity with an isocyanate group is good. Ethyl methacrylate is particularly preferred.
共重合体(A)中で、水酸基を有する不飽和化合物(a3)の含有量によって第2層の造膜性やガスバリア性、さらにはイソシアネート基を有する化合物(B)との架橋点数が変動することに起因して、耐熱性、塗膜硬度などは変化する。不飽和化合物(a3)の配合量が少なくなると水酸基に由来する樹脂鎖間の凝集力が十分に働かず、ガスバリア性の向上につながらない場合がある。また、水酸基とイソシアネート基を有する化合物(B)のイソシアネート基との間の架橋反応の進行により形成される架橋点の数が十分ではなく、第2層の耐熱性が十分に発現しない場合がある。一方、水酸基を有する不飽和化合物(a3)の配合量が多くなると、共重合体中に水酸基数が増加するためイソシアネート基を有する化合物(B)配合量も増やす必要が生じ、同時にイソシアネート基を有する化合物(B)のイソシアネート基が未反応で残存し易くなり、ブロッキング等の問題を発生する要因となる場合がある。さらに、前述の(a2)、後述の(B)の含有量が減少するため、ガスバリア性向上効果が小さくなり、塗膜の造膜性が低下するなどにつながる場合がある。 In the copolymer (A), the film-forming property and gas barrier property of the second layer and the number of crosslinking points with the compound (B) having an isocyanate group vary depending on the content of the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group. As a result, heat resistance, coating film hardness, and the like change. When the blending amount of the unsaturated compound (a3) decreases, the cohesive force between the resin chains derived from the hydroxyl group may not work sufficiently, and the gas barrier property may not be improved. Further, the number of crosslinking points formed by the progress of the crosslinking reaction between the hydroxyl group and the isocyanate group of the compound (B) having an isocyanate group may not be sufficient, and the heat resistance of the second layer may not be sufficiently exhibited. . On the other hand, when the amount of the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group increases, the number of hydroxyl groups in the copolymer increases, so that it is necessary to increase the amount of the compound (B) having an isocyanate group, and at the same time, it has an isocyanate group. The isocyanate group of the compound (B) is likely to remain unreacted and may cause a problem such as blocking. Furthermore, since the contents of (a2) and (B) described later are reduced, the gas barrier property improving effect is reduced, and the film forming property of the coating film may be lowered.
(共重合体(A)における(a1),(a2),(a3)の比率)
上述のように共重合体(A)における(a1),(a2),(a3)の比率には適した範囲が存在する。例えば、不飽和ニトリル(a2)の比率は、共重合体(A)の有機溶剤に対する溶解性、および重合時の分子量増加防止、さらには塗膜の造膜性、透明性、第2層のガスバリア性の観点から、共重合体(A)中に占める割合は好ましくは10〜30質量%であり、さらに好ましくは10〜25質量%である。
(Ratio of (a1), (a2), (a3) in copolymer (A))
As described above, there is a suitable range for the ratio of (a1), (a2), and (a3) in the copolymer (A). For example, the ratio of the unsaturated nitrile (a2) is determined by the solubility of the copolymer (A) in an organic solvent, the prevention of molecular weight increase during polymerization, the film-forming property of the coating film, the transparency, the gas barrier of the second layer From the viewpoint of properties, the proportion in the copolymer (A) is preferably 10 to 30% by mass, more preferably 10 to 25% by mass.
水酸基を有する不飽和化合物(a3)の比率は、第2層の造膜性やガスバリア性、イソシアネート基を有する化合物(B)との架橋点数、耐熱性、塗膜硬度、水酸基に由来する樹脂鎖間の凝集力の観点から共重合体(A)中に占める割合が30〜70質量%であり、好ましくは40〜60質量%である。 The ratio of the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group is the film forming property and gas barrier property of the second layer, the number of crosslinking points with the compound (B) having an isocyanate group, heat resistance, coating film hardness, and resin chain derived from the hydroxyl group. From the viewpoint of cohesive strength between them, the proportion of the copolymer (A) is 30 to 70% by mass, preferably 40 to 60% by mass.
また、不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との共重合体(A)中における比率(質量比)としては、(a2):(a3)が10質量%:70質量%〜30質量%:30質量%であり、好ましくは、20質量%:50質量%〜30質量%:50質量%である。 Moreover, as a ratio (mass ratio) in the copolymer (A) of the unsaturated nitrile (a2) and the unsaturated compound (a3) having a hydroxyl group, (a2) :( a3) is 10% by mass: 70% by mass. % To 30% by mass: 30% by mass, preferably 20% by mass: 50% by mass to 30% by mass: 50% by mass.
(a1)の比率は、ガスバリア性、塗膜強度、密着耐性の観点から、共重合体(A)中に占める割合は20〜40質量%が好ましく、25〜35質量%がより好ましい。 The proportion of (a1) in the copolymer (A) is preferably 20 to 40% by mass and more preferably 25 to 35% by mass from the viewpoints of gas barrier properties, coating film strength, and adhesion resistance.
また、不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)と不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との共重合体(A)中における比率(質量比)としては、(a1):(a2)+(a3)=40質量%:60質量%〜20質量%:80質量%であり、好ましくは、(a1):(a2)+(a3)=35質量%:65質量%〜25質量%:75質量%である。 Further, at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester, unsaturated nitrile (a2), and an unsaturated group having a hydroxyl group. The ratio (mass ratio) in the copolymer (A) with the saturated compound (a3) is (a1) :( a2) + (a3) = 40% by mass: 60% by mass to 20% by mass: 80% by mass. Preferably, (a1) :( a2) + (a3) = 35% by mass: 65% by mass to 25% by mass: 75% by mass.
(イソシアネート基を有する化合物(B))
本発明においては、イソシアネート基を有する化合物(B)は、前記共重合体(A)を架橋させるために用いることができる。共重合体(A)はそれを単独で塗布した場合、ガスバリア性は発現するものの塗膜強度や密着耐性といった物性は得られない傾向がある。そこで、共重合体(A)が側鎖として有する水酸基と反応するイソシアネート基を有する化合物(B)を硬化剤として用いることが好ましい。イソシアネート基を有する化合物(B)を含むことにより、架橋構造が生成されるので、ガスバリア性、塗膜強度および密着耐性といった物性を兼ね備えた第2層が形成されるため好ましい。イソシアネート基を有する化合物としては、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
(Compound having an isocyanate group (B))
In the present invention, the compound (B) having an isocyanate group can be used to crosslink the copolymer (A). When the copolymer (A) is applied alone, gas barrier properties are exhibited, but physical properties such as coating strength and adhesion resistance tend not to be obtained. Therefore, it is preferable to use as the curing agent a compound (B) having an isocyanate group that reacts with a hydroxyl group that the copolymer (A) has as a side chain. By including the compound (B) having an isocyanate group, a crosslinked structure is generated, which is preferable because a second layer having physical properties such as gas barrier properties, coating film strength, and adhesion resistance is formed. Examples of the compound having an isocyanate group include aromatic diisocyanates, araliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and aliphatic diisocyanates.
使用できる芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、m−又はp−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、4,4’−、2,4’−又は2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート等が例示できる。 Examples of aromatic diisocyanates that can be used include m- or p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), 4,4′-, 2,4′- or 2, Examples include 2'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, and the like.
使用できる芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、1,3−又は1,4−キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,3−又は1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等が例示できる。 Examples of the araliphatic diisocyanate that can be used include 1,3- or 1,4-xylylene diisocyanate (XDI), 1,3- or 1,4-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), and the like.
使用できる脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート;IPDI)、4,4’−、2,4’−又は2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−又は1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(水添XDI)等が例示できる。 Examples of alicyclic diisocyanates that can be used include 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (isophorone diisocyanate; IPDI), 4,4 ′. -, 2,4'- or 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 1,3- or 1,4-bis (Isocyanate methyl) cyclohexane (hydrogenated XDI) and the like can be exemplified.
使用できる脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,2−、2,3−又は1,3−ブチレンジイソシアネート、2,4,4−又は2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が例示できる。 Examples of the aliphatic diisocyanate that can be used include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), pentamethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, 1,2-, 2,3-, or 1,3- Examples include butylene diisocyanate, 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate.
これらの有機ジイソシアネートのウレタン変性体、アロファネート変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、ウレトジオン変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート変性体、カルボジイミド変性体等が挙げられる。なお、これらは、単独で使用しても複数を併用してもよい。 These include urethane-modified products, allophanate-modified products, urea-modified products, biuret-modified products, uretdione-modified products, uretoimine-modified products, isocyanurate-modified products, and carbodiimide-modified products. These may be used alone or in combination.
さらに、上記例示したイソシアネート化合物と水酸基を有する化合物等との部分縮合物や各種誘導体の1種またはこれらの2種以上を用いてもよい。例えば、各種低分子量のジオールからオリゴマーまで幅広いジオール類や必要に応じて3官能以上のポリオール類との部分縮合物等が挙げられる。 Furthermore, you may use the partial condensate of the isocyanate compound illustrated above, the compound etc. which have a hydroxyl group, 1 type of various derivatives, or these 2 or more types. For example, a wide range of diols from various low molecular weight diols to oligomers, and partial condensates with trifunctional or higher functional polyols as required.
共重合体(A)とイソシアネート基を有する化合物(B)の架橋反応生成物により形成される第2層のガスバリア性を考慮すると、これらのイソシアネート基を有する化合物のうち、1,3−キシレンジイソシアネート(XDI)およびその部分縮合物、及び/又は1,4−キシレンジイソシアネート(XDI)およびその部分縮合物が好ましい。架橋生成物の立体的構造は、ガスバリア性に大きく影響する。ガスバリア性を発現させるためには、キシレンジイソシアネート骨格を有すると好ましい。 Considering the gas barrier property of the second layer formed by the cross-linking reaction product of the copolymer (A) and the compound (B) having an isocyanate group, among these compounds having an isocyanate group, 1,3-xylene diisocyanate (XDI) and its partial condensate and / or 1,4-xylene diisocyanate (XDI) and its partial condensate are preferred. The three-dimensional structure of the crosslinked product greatly affects the gas barrier property. In order to develop gas barrier properties, it preferably has a xylene diisocyanate skeleton.
本発明では、第2層を構成する共重合体(A)とイソシアネート基を有する化合物(B)との配合比は特に制限されるものではないが、イソシアネート基を有する化合物(B)が少なすぎると共重合体(A)との間で生じる架橋反応が不十分なものとなり、塗膜が硬化不良を起こすだけでなく塗膜強度が十分発現せずに密着耐性、基材フィルムとの密着耐性等も不足する場合がある。またイソシアネート基を有する化合物(B)の配合量が多すぎる場合にはブロッキングを生じる原因となるだけでなく、余剰のイソシアネート化合物が他の層に移行するなどして後加工等において不都合を生じる場合がある。 In the present invention, the blending ratio of the copolymer (A) constituting the second layer and the compound (B) having an isocyanate group is not particularly limited, but the compound (B) having an isocyanate group is too small. And the copolymer (A) are not sufficiently cross-linked, and the coating film not only causes poor curing, but also does not exhibit sufficient coating strength, and adhesion resistance with the base film. Etc. may be insufficient. In addition, when the compounding amount of the compound (B) having an isocyanate group is too large, it not only causes blocking, but also causes an inconvenience in post-processing such as excess isocyanate compound moving to another layer. There is.
(2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C))
本発明においては、第2層を形成する材料として、2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)を用いることができる。これにより、無機化合物で構成される第1層と第2層との間の密着力が向上するため好ましい。カルボキシル基または無水カルボン酸基は、第1層を形成するアルミナやシリカといった材料が有するアルミ−酸素結合や珪素−酸素結合などの無機物中の元素と酸素の結合に対して、配位し易い性質を有する。そのため、第2層を形成する樹脂組成物に配合して塗布することで、第1層表面に2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)が配位して、表面が有機的になり、第2層を形成する樹脂との密着力を向上させることができる。さらに、第1層が無機酸化物である場合には、無機酸化物表面に2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)が配位することで、大気中の水分が無機化合物で構成される第1層に浸透しにくくなるため、密着力の低下を生じにくくなるという効果も得られる。
(Compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups)
In the present invention, a compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups can be used as a material for forming the second layer. Thereby, since the adhesive force between the 1st layer comprised by an inorganic compound and a 2nd layer improves, it is preferable. The carboxyl group or carboxylic anhydride group has a property of easily coordinating with the element-oxygen bond in an inorganic substance such as an aluminum-oxygen bond or silicon-oxygen bond that the material such as alumina or silica forming the first layer has. Have Therefore, the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups on the surface of the first layer is coordinated by blending and applying to the resin composition forming the second layer. Thus, the surface becomes organic, and the adhesion with the resin forming the second layer can be improved. Furthermore, when the first layer is an inorganic oxide, the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups is coordinated on the surface of the inorganic oxide, Since it becomes difficult for the water | moisture content in it to osmose | permeate the 1st layer comprised with an inorganic compound, the effect that it becomes difficult to produce the fall of adhesive force is also acquired.
1分子中にカルボン酸基を2個以上または無水カルボン酸基を1個以上有する化合物(C)としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、アジピン酸、トリメリット酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸、イソクエン酸、酒石酸等が挙げられる。 Examples of the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups in one molecule include phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, sebacic acid, azelaic acid, adipic acid, trimellitic acid, Examples include 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, maleic acid, succinic acid, malic acid, citric acid, isocitric acid, and tartaric acid.
無水カルボン酸基を持つ化合物としては無水マレイン酸、無水コハク酸、無水トリメリット酸、四塩基酸無水物等あるが、金属のように極性の高い基材フィルムへ塗工する場合は、特に四塩基酸無水物のように2つ以上の無水酸を持つ化合物が良好である。四塩基酸無水物としては、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、2,3,6,7ーナフタリンテトラカルボン酸2無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、ならびに1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(無水ピロメリット酸)等が挙げられる。これらのうち、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物や1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(無水ピロメリット酸)を使用することが好ましい。(C)の添加量は第2層の形成に用いる共重合体(A)とイソシアネート基を有する化合物(B)の和100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、第2層の経時安定性の観点から0.1〜10質量部がより好ましい。0.1質量部未満の添加量の場合には、2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)の配位する効率が小さくなり、十分な密着力が得られない場合がある。一方、20質量部より多く添加した場合には、2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)以外の反応を阻害する働きがあるため塗膜のガスバリア性が低下する場合がある。 Examples of the compound having a carboxylic anhydride group include maleic anhydride, succinic anhydride, trimellitic anhydride, tetrabasic acid anhydride, etc., but especially when coating on a highly polar substrate film such as metal. Compounds having two or more anhydrides, such as basic acid anhydrides, are good. Tetrabasic acid anhydrides include benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl -3-Cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride (pyromellitic anhydride) and the like. Of these, 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride and 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid It is preferable to use an anhydride (pyromellitic anhydride). The addition amount of (C) is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sum of the copolymer (A) used for forming the second layer and the compound (B) having an isocyanate group. From the viewpoint of the temporal stability of the layer, 0.1 to 10 parts by mass is more preferable. When the addition amount is less than 0.1 parts by mass, the coordination efficiency of the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups is reduced, and sufficient adhesion is obtained. It may not be obtained. On the other hand, when it is added in an amount of more than 20 parts by mass, it has a function of inhibiting reactions other than the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups, so that the gas barrier property of the coating film May decrease.
また、上記1分子中にカルボン酸基を2個以上または無水カルボン酸基を1個以上有する化合物(C)を重合した化合物を使用することもできる。前記した1分子中にカルボン酸基を2個以上または無水カルボン酸基を1個以上有する化合物(C)の数平均分子量は1,000以下であることが好ましい。 Moreover, the compound which superposed | polymerized the compound (C) which has two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups in the said molecule | numerator can also be used. The number average molecular weight of the compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups in one molecule is preferably 1,000 or less.
(シラン化合物(D))
本発明においては、第2層を形成する材料として、1分子中に有機官能基と加水分解性官能基を有するシラン化合物(D)を用いることも好ましい。有機官能基が第2層中の有機基と結合を形成し、また加水分解性官能基が無機化合物で構成される第1層とオキシシラン結合を形成することで、第1層と第2層との密着力を向上させる効果がある。
(Silane compound (D))
In this invention, it is also preferable to use the silane compound (D) which has an organic functional group and a hydrolyzable functional group in 1 molecule as a material which forms a 2nd layer. The organic functional group forms a bond with the organic group in the second layer, and the hydrolyzable functional group forms an oxysilane bond with the first layer composed of an inorganic compound, whereby the first layer and the second layer There is an effect of improving the adhesive strength of.
また、共重合体(A)中のヒドロキシル基がイソシアネート基を有する化合物(B)のイソシアネート基と架橋反応することに加え、シラン化合物(D)中の加水分解性官能基が加水分解されて生成するヒドロキシル基が無機化合物で構成される第1層表面のヒドロキシル基と水素結合することで、無機化合物で構成される第1層と第2層との密着力がさらに向上し強固なものとなるため好ましい。 In addition, the hydroxyl group in the copolymer (A) undergoes a crosslinking reaction with the isocyanate group of the compound (B) having an isocyanate group, and the hydrolyzable functional group in the silane compound (D) is hydrolyzed. When the hydroxyl group to be bonded to the hydroxyl group on the surface of the first layer composed of the inorganic compound, the adhesion between the first layer composed of the inorganic compound and the second layer is further improved and strengthened. Therefore, it is preferable.
シラン化合物(D)としては、無機化合物で構成される第1層と第2層の密着耐性を確保する観点から、有機官能基としてアミノ基、ビニル基、エポキシ基の群から選択される1つ以上の官能基を有することが好ましい。例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Nー2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が例示できる。これらのシラン化合物は、単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。 The silane compound (D) is one selected from the group consisting of an amino group, a vinyl group, and an epoxy group as an organic functional group from the viewpoint of ensuring adhesion resistance between the first layer and the second layer composed of an inorganic compound. It is preferable to have the above functional group. For example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxy Silane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl Examples include diethoxysilane and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. These silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
シラン化合物(D)の添加量は第2層の形成に用いる共重合体(A)とイソシアネート基を有する化合物(B)との和100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、第2層の経時安定性の観点から0.1〜2質量部がより好ましい。0.1質量部未満の添加量の場合にはシラン化合物の効果が薄く、十分な密着力が得られない場合がある。一方、10質量部より多く添加した場合にはシラン化合物(D)が第2層中で可塑剤のような働きをするため塗膜のガスバリア性が低下する場合がある。 The addition amount of the silane compound (D) is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sum of the copolymer (A) used for forming the second layer and the compound (B) having an isocyanate group. From the viewpoint of the temporal stability of the second layer, 0.1 to 2 parts by mass is more preferable. When the addition amount is less than 0.1 parts by mass, the effect of the silane compound is small, and sufficient adhesion may not be obtained. On the other hand, when more than 10 parts by mass is added, the silane compound (D) acts like a plasticizer in the second layer, so that the gas barrier property of the coating film may be lowered.
上記シラン化合物(D)は水と溶剤とを配合し、公知の技術を用いて加水分解させることによって、例えばヒドロキシル基がケイ素原子に結合した化合物であるシラノールなど、少なくとも1つのヒドロキシル基を含有するシラン化合物を調製する。使用できる溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノール等が挙げられる。 The silane compound (D) contains at least one hydroxyl group such as silanol, which is a compound in which a hydroxyl group is bonded to a silicon atom, by blending water and a solvent and hydrolyzing the mixture using a known technique. A silane compound is prepared. Solvents that can be used include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, methanol, ethanol and the like.
(その他の添加物)
本発明にかかる第2層には、その特性を損なわない限りにおいて、熱安定剤、酸化防止剤、強化剤、顔料、劣化防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、離型剤、滑剤などを添加してもよい。
(Other additives)
As long as the characteristics of the second layer according to the present invention are not impaired, a heat stabilizer, an antioxidant, a reinforcing agent, a pigment, a deterioration preventing agent, a weathering agent, a flame retardant, a plasticizer, a release agent, a lubricant, etc. May be added.
使用できる熱安定剤、酸化防止剤及び劣化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、硫黄化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物あるいはこれらの混合物が挙げられる。 Examples of heat stabilizers, antioxidants and deterioration inhibitors that can be used include hindered phenols, phosphorus compounds, hindered amines, sulfur compounds, copper compounds, alkali metal halides, and mixtures thereof.
使用できる強化剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、酸化亜鉛、ゼオライト、ハイドロタルサイト、金属繊維、金属ウィスカー、セラミックウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ホウ素、グラファイト、ガラス繊維、炭素繊維などが挙げられる。 Examples of reinforcing agents that can be used include clay, talc, calcium carbonate, zinc carbonate, wollastonite, silica, alumina, magnesium oxide, calcium silicate, sodium aluminate, sodium aluminosilicate, magnesium silicate, glass balloon, carbon black, and oxidation. Examples include zinc, zeolite, hydrotalcite, metal fiber, metal whisker, ceramic whisker, potassium titanate whisker, boron nitride, graphite, glass fiber, and carbon fiber.
本発明にかかる第2層には、無機層状化合物を混合してもよい。無機層状化合物の好ましい例としては、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、バーミキュライト、フッ素雲母、白雲母、パラゴナイト、金雲母、黒雲母、レピドライト、マーガライト、クリントナイト、アナンダイト等が例示でき、膨潤性フッ素雲母又はモンモリロナイトが特に好ましい。これらの無機層状化合物は、天然に産するものであっても、人工的に合成あるいは変性されたものであってもよく、またそれらをオニウム塩などの有機物で処理したものであってもよい。 An inorganic layered compound may be mixed in the second layer according to the present invention. Preferable examples of the inorganic layered compound include montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, saconite, vermiculite, fluoric mica, muscovite, paragonite, phlogopite, leoprite, margarite, clintonite, anandite, etc. Swellable fluoromica or montmorillonite is particularly preferred. These inorganic layered compounds may be naturally occurring, artificially synthesized or modified, or those treated with an organic material such as an onium salt.
[第2層の形成方法]
本発明では、前記共重合体(A)に、イソシアネート基を有する化合物(B)2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物(C)、シラン化合物(D)を配合し、公知の技術を用いて架橋させて第2層を形成することが好ましい。共重合体(A)は、例えば酢酸プロピル−プロピレングリコールモノメチルエーテル−n−プロピルアルコール混合溶液などに溶解させて、上述したイソシアネート基を有する化合物(B)と混合することができる。次に、上記共重合体(A)溶液と、イソシアネート基を有する化合物(B)とを、所定量配合して溶剤中に溶解して、第2層用のコーティング液(塗剤)を得ることができる。使用できる溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノール、水等が挙げられる。
[Method for forming second layer]
In the present invention, the copolymer (A) is added with a compound (B) having an isocyanate group, a compound (C) having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups, and a silane compound (D). It is preferable to mix and crosslink using a known technique to form the second layer. The copolymer (A) can be dissolved in, for example, a propyl acetate-propylene glycol monomethyl ether-n-propyl alcohol mixed solution and mixed with the above-described compound (B) having an isocyanate group. Next, a predetermined amount of the copolymer (A) solution and the isocyanate group-containing compound (B) are mixed and dissolved in a solvent to obtain a coating liquid (coating material) for the second layer. Can do. Solvents that can be used include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, methanol, ethanol, water and the like.
本発明においてかかる第2層を製造する方法としては、特に制限はなく、基材フィルムに対応した方法で製造することができる。例えばオフセット印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法などの印刷方式やロールコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法、ナイフエッジコーティング法、グラビアコーティング法、キスコーティング法、スピンコーティング法等やこれらを組み合わせた方法を用いて、コーティング液をコーティングすればよい。 There is no restriction | limiting in particular as a method of manufacturing this 2nd layer in this invention, It can manufacture by the method corresponding to a base film. For example, printing methods such as offset printing method, gravure printing method, silk screen printing method, roll coating method, dip coating method, bar coating method, die coating method, knife edge coating method, gravure coating method, kiss coating method, spin coating method The coating liquid may be coated using a method such as a combination of these.
第1層上に設ける第2層の厚みは、高い水蒸気透過度を有するという観点から0.1μm以上が好ましい。また、外部からの衝撃や耐摩耗性の観点から、より好ましくは0.3μm以上である。第2層の厚みの上限は特に制限はないが、好ましくは3μmであり、より好ましくは2μmである。すなわち第2層の厚みは0.1〜3μmが好ましく、0.3〜2μmがより好ましい。第2層の厚みが、0.1μm以上であると、ガスバリア性の十分な向上および外部からの衝撃や摩耗による第1層への傷付きやクラックを防止する効果が得られ、コーティング時の加工性も高まり、膜切れやはじきなどの欠陥の少ない第2層を形成することができるため好ましい。一方、第2層の厚みが3μm以下であると、コーティング時の乾燥条件が低温、短時間であっても溶剤が十分に乾燥するので、フィルムにカール等の変形が生じにくく、製造コストが高騰するといった問題点も起こりにくく好ましい。 The thickness of the second layer provided on the first layer is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of having a high water vapor permeability. Moreover, from the viewpoint of external impact and wear resistance, it is more preferably 0.3 μm or more. The upper limit of the thickness of the second layer is not particularly limited, but is preferably 3 μm, more preferably 2 μm. That is, the thickness of the second layer is preferably 0.1 to 3 μm, and more preferably 0.3 to 2 μm. When the thickness of the second layer is 0.1 μm or more, the gas barrier properties can be sufficiently improved and the effect of preventing scratches and cracks on the first layer due to external impact and wear can be obtained. It is preferable because the second layer with less defects such as film breakage and repellency can be formed. On the other hand, if the thickness of the second layer is 3 μm or less, the solvent is sufficiently dried even if the drying conditions at the time of coating are low temperature and for a short time. It is preferable that problems such as
本発明において、コーティングにより第1層上に第2層を形成して積層する場合において、コーティング液(塗剤)に使用する溶剤にもよるが好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上の温度で乾燥させることがよい。乾燥温度が70℃より低い場合には塗膜の乾燥が不十分となり、充分なガスバリア性を有するフィルムを得ることが困難となる場合がある。また、第2層の形成においては共重合体(A)とイソシアネート基を有する化合物(B)との間の架橋反応は主として上記乾燥時に進行するが、架橋反応をより進行させる目的でエージング処理をすることもできる。エージング処理により架橋反応はより進行し、塗膜強度、ガスバリア性、密着耐性等をより向上させることができる。 In the present invention, when the second layer is formed and laminated on the first layer by coating, it is preferably 70 ° C or higher, more preferably 90 ° C or higher, although it depends on the solvent used in the coating liquid (coating agent). It is better to dry at temperature. When the drying temperature is lower than 70 ° C., the coating film is not sufficiently dried, and it may be difficult to obtain a film having sufficient gas barrier properties. In the formation of the second layer, the crosslinking reaction between the copolymer (A) and the compound (B) having an isocyanate group proceeds mainly during the drying, but an aging treatment is performed for the purpose of further promoting the crosslinking reaction. You can also The crosslinking reaction further proceeds by the aging treatment, and the coating film strength, gas barrier property, adhesion resistance and the like can be further improved.
[アンダーコート層]
本発明のガスバリア性フィルムには、ガスバリア性向上、耐屈曲性向上のため、前記高分子フィルム基材と前記第1層との間に芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含むアンダーコート層を設けることが好ましい。高分子フィルム基材上に突起や傷などの欠点が存在する場合、前記欠点を起点に高分子フィルム基材上に積層する第1層にもピンホールやクラックが発生してガスバリア性や耐屈曲性が損なわれる場合があるため、本発明のアンダーコート層を設けることが好ましい。また、高分子フィルム基材と第1層との熱寸法安定性差が大きい場合もガスバリア性や耐屈曲性が低下する場合があるため、アンダーコート層を設けることが好ましい。また、本発明に用いられるアンダーコート層は、熱寸法安定性、耐屈曲性の観点から芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含有することが好ましく、さらに、エチレン性不飽和化合物、光重合開始剤、有機ケイ素化合物および/または無機ケイ素化合物を含有することがより好ましい。
[Undercoat layer]
The gas barrier film of the present invention is provided with an undercoat layer containing a polyurethane compound having an aromatic ring structure between the polymer film substrate and the first layer in order to improve gas barrier properties and flex resistance. It is preferable. If there are defects such as protrusions and scratches on the polymer film substrate, pinholes and cracks also occur in the first layer laminated on the polymer film substrate starting from the defects, causing gas barrier properties and bending resistance. Since the property may be impaired, it is preferable to provide the undercoat layer of the present invention. In addition, even when the difference in thermal dimensional stability between the polymer film substrate and the first layer is large, the gas barrier property and the bending resistance may be lowered. Therefore, it is preferable to provide an undercoat layer. In addition, the undercoat layer used in the present invention preferably contains a polyurethane compound having an aromatic ring structure from the viewpoint of thermal dimensional stability and flex resistance, and further contains an ethylenically unsaturated compound and a photopolymerization initiator. It is more preferable to contain an organosilicon compound and / or an inorganic silicon compound.
本発明に用いられる芳香族環構造を有するポリウレタン化合物は、主鎖あるいは側鎖に芳香族環およびウレタン結合を有するものであり、例えば、分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレート、ジオール化合物、ジイソシアネート化合物とを重合させて得ることができる。 The polyurethane compound having an aromatic ring structure used in the present invention has an aromatic ring and a urethane bond in the main chain or side chain. For example, an epoxy (meth) having a hydroxyl group and an aromatic ring in the molecule. It can be obtained by polymerizing acrylate, diol compound and diisocyanate compound.
分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、水添ビスフェノールF型、レゾルシン、ヒドロキノン等の芳香族グリコールのジエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸誘導体とを反応させて得ることができる。 As epoxy (meth) acrylate having a hydroxyl group and an aromatic ring in the molecule, diepoxy compounds of aromatic glycols such as bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol F type, hydrogenated bisphenol F type, resorcin, hydroquinone, etc. And a (meth) acrylic acid derivative.
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、4,4’−チオジフェノール、ビスフェノールA、4,4’−メチレンジフェノール、4,4’−(2−ノルボルニリデン)ジフェノール、4,4’−ジヒドロキシビフェノール、o−,m−,及びp−ジヒドロキシベンゼン、4,4’−イソプロピリデンフェノール、4,4’−イソプロピリデンビンジオール、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、ビスフェノールAなどを用いることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the diol compound include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6- Hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane-1,3-diol, neopentyl Glycol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4, 4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, 4,4′-thiodiph Diol, bisphenol A, 4,4′-methylenediphenol, 4,4 ′-(2-norbornylidene) diphenol, 4,4′-dihydroxybiphenol, o-, m-, and p-dihydroxybenzene, 4,4 '-Isopropylidenephenol, 4,4'-isopropylidenebindiol, cyclopentane-1,2-diol, cyclohexane-1,2-diol, cyclohexane-1,4-diol, bisphenol A, and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more.
ジイソシアネート化合物としては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネート化合物、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート等の脂環族系イソシアネート化合物、キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族系イソシアネート化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the diisocyanate compound include 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4-diphenylmethane diisocyanate. Aromatic diisocyanate compounds such as aromatic diisocyanate, ethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, lysine triisocyanate, etc. Aliphores such as isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate Systems isocyanate compound, diisocyanate, aromatic aliphatic isocyanate compounds such as tetramethyl xylylene diisocyanate. These can be used alone or in combination of two or more.
前記分子内に水酸基と芳香族環とを有するエポキシ(メタ)アクリレート、ジオール化合物、ジイソシアネート化合物の成分比率は所望の重量平均分子量になる範囲であれば特に限定されない。本発明における芳香族環構造を有するポリウレタン化合物の重量平均分子量(Mw)は、5,000〜100,000であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)が5,000〜100,000であれば、得られる硬化皮膜の熱寸法安定性、耐屈曲性が優れるため好ましい。なお、本発明における重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用いて測定され標準ポリスチレンで換算された値である。 The component ratio of the epoxy (meth) acrylate having a hydroxyl group and an aromatic ring in the molecule, a diol compound, and a diisocyanate compound is not particularly limited as long as it has a desired weight average molecular weight. The weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane compound having an aromatic ring structure in the present invention is preferably 5,000 to 100,000. A weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 100,000 is preferable because the resulting cured film has excellent thermal dimensional stability and flex resistance. In addition, the weight average molecular weight (Mw) in this invention is the value measured using the gel permeation chromatography method and converted with standard polystyrene.
エチレン性不飽和化合物としては、例えば、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(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)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールS型エポキシジ(メタ)アクリレート等のエポキシアクリレート等を挙げられる。これらの中でも、熱寸法安定性、表面保護性能に優れた多官能(メタ)アクリレートが好ましい。また、これらは単一の組成で用いてもよいし、二成分以上を混合して使用してもよい。 Examples of the ethylenically unsaturated compound include di (meth) acrylates such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, and penta Multifunctional (meth) acrylates such as erythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, bisphenol A type epoxy di (meth) acrylate And epoxy acrylates such as bisphenol F type epoxy di (meth) acrylate and bisphenol S type epoxy di (meth) acrylate. Among these, polyfunctional (meth) acrylates excellent in thermal dimensional stability and surface protection performance are preferable. Moreover, these may be used by a single composition, and may mix and use two or more components.
エチレン性不飽和化合物の含有量は特に限定されないが、熱寸法安定性、表面保護性能の観点から、芳香族環構造を有するポリウレタン化合物との合計量100質量%中、5〜90質量%の範囲であることが好ましく、10〜80質量%の範囲であることがより好ましい。 The content of the ethylenically unsaturated compound is not particularly limited, but from the viewpoint of thermal dimensional stability and surface protection performance, the total amount with the polyurethane compound having an aromatic ring structure is in the range of 5 to 90% by mass. It is preferable that it is in the range of 10 to 80% by mass.
光重合開始剤としては、本発明のガスバリア性フィルムのガスバリア性および耐屈曲性を保持することができれば素材は特に限定されない。本発明に好適に用いることができる光重合開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルーケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン等のアルキルフェノン系光重合開始剤、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等のチタノセン系光重合開始剤、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(0−ベンゾイルオキシム)]等オキシムエステル構造を持つ光重合開始剤等が挙げられる。 The material for the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as the gas barrier property and the bending resistance of the gas barrier film of the present invention can be maintained. Examples of the photopolymerization initiator that can be suitably used in the present invention include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexylphenyl-ketone, and 2-hydroxy-2- Methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- { 4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methyl-propan-1-one, phenylglyoxylic acid methyl ester, 2-methyl-1- (4-methylthio Phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 Alkylphenone photopolymerization initiators such as 2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2,4,6 -Acylphosphine oxide photopolymerization initiators such as trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -Titanocene photopolymerization initiators such as bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, And 2- (0-benzoyloxime)] and the like photopolymerization initiators having an oxime ester structure.
これらの中でも、硬化性、表面保護性能の観点から、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルーケトン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドから選ばれる光重合開始剤が好ましい。また、これらは単一の組成で用いてもよいし、二成分以上を混合して使用してもよい。 Among these, from the viewpoint of curability and surface protection performance, 1-hydroxy-cyclohexylphenyl-ketone, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2,4,6 A photopolymerization initiator selected from trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide and bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide is preferable. Moreover, these may be used by a single composition, and may mix and use two or more components.
光重合開始剤の含有量は特に限定されないが、硬化性、表面保護性能の観点から、重合性成分の合計量100質量%中、0.01〜10質量%の範囲であることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲であることがより好ましい。 Although content of a photoinitiator is not specifically limited, From a viewpoint of sclerosis | hardenability and surface protection performance, it is preferable that it is the range of 0.01-10 mass% in the total amount of 100 mass% of a polymeric component, 0 More preferably, it is in the range of 1 to 5% by mass.
有機ケイ素化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the organosilicon compound include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltri Methoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Silane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3 Aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-isocyanate propyl triethoxysilane, and the like.
これらの中でも、硬化性、活性エネルギー線照射による重合活性の観点から、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシランからなる群より選ばれる少なくとも一つの有機ケイ素化合物が好ましい。また、これらは単一の組成で用いてもよいし、二成分以上を混合して使用してもよい。 Among these, from the viewpoint of curability and polymerization activity by irradiation with active energy rays, selected from the group consisting of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane. At least one organosilicon compound is preferred. Moreover, these may be used by a single composition, and may mix and use two or more components.
有機ケイ素化合物の含有量は特に限定されないが、硬化性、表面保護性能の観点から、重合性成分の合計量100質量%中、0.01〜10質量%の範囲であることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲であることがより好ましい。 The content of the organosilicon compound is not particularly limited, but from the viewpoint of curability and surface protection performance, it is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass in 100% by mass of the total amount of polymerizable components. A range of 1 to 5% by mass is more preferable.
無機ケイ素化合物としては、表面保護性能、透明性の観点からシリカ粒子が好ましく、さらにシリカ粒子の一次粒子径が1〜300nmの範囲であることが好ましく、5〜80nmの範囲であることがより好ましい。なお、ここでいう一次粒子径とは、ガス吸着法により求めた比表面積sを下記の式(1)に適用することで求められる粒子直径dを指す。 As the inorganic silicon compound, silica particles are preferable from the viewpoint of surface protection performance and transparency, and the primary particle diameter of the silica particles is preferably in the range of 1 to 300 nm, and more preferably in the range of 5 to 80 nm. . In addition, the primary particle diameter here refers to the particle diameter d calculated | required by applying the specific surface area s calculated | required by the gas adsorption method to following formula (1).
アンダーコート層の厚みは、200nm以上、4,000nm以下が好ましく、300nm以上、2,000nm以下がより好ましく、500nm以上、1,000nm以下がさらに好ましい。アンダーコート層の厚みが200nmより薄くなると、高分子フィルム基材上に存在する突起や傷などの欠点の悪影響を抑制できない場合がある。アンダーコート層の厚みが4,000nmより厚くなると、アンダーコート層の平滑性が低下して前記アンダーコート層上に積層する第1層表面の凹凸形状も大きくなり、積層されるスパッタ粒子間に隙間ができるため、膜質が緻密になりにくく、ガスバリア性の向上効果が得られにくくなる場合がある。ここでアンダーコート層の厚みは、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 undercoat layer is preferably from 200 nm to 4,000 nm, more preferably from 300 nm to 2,000 nm, still more preferably from 500 nm to 1,000 nm. If the thickness of the undercoat layer is thinner than 200 nm, the adverse effects of defects such as protrusions and scratches present on the polymer film substrate may not be suppressed. When the thickness of the undercoat layer is greater than 4,000 nm, the smoothness of the undercoat layer is reduced, and the uneven shape of the surface of the first layer laminated on the undercoat layer is increased, and gaps are formed between the sputtered particles to be laminated. Therefore, the film quality is less likely to be dense, and the effect of improving gas barrier properties may be difficult to obtain. Here, the thickness of the undercoat layer can be measured from a cross-sectional observation image by a transmission electron microscope (TEM).
アンダーコート層の中心面平均粗さSRaは、10nm以下であることが好ましい。SRaを10nm以下にすると、アンダーコート層上に均質な第1層を形成しやすくなり、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。アンダーコート層の表面のSRaが10nmより大きくなると、アンダーコート層上の第1層表面の凹凸形状も大きくなり、積層される第1層粒子間に隙間ができるため、膜質が緻密になりにくく、ガスバリア性の向上効果が得られにくくなる場合があり、また、凹凸が多い部分で応力集中によるクラックが発生し易いため、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、本発明においては、アンダーコート層のSRaを10nm以下にすることが好ましく、より好ましくは7nm以下である。 The center surface average roughness SRa of the undercoat layer is preferably 10 nm or less. When SRa is 10 nm or less, it is easy to form a homogeneous first layer on the undercoat layer, and it is preferable because repeated reproducibility of gas barrier properties is improved. When SRa on the surface of the undercoat layer is larger than 10 nm, the uneven shape on the surface of the first layer on the undercoat layer also increases, and a gap is formed between the laminated first layer particles, so that the film quality is difficult to be dense, The effect of improving the gas barrier property may be difficult to obtain, and cracks due to stress concentration are likely to occur in portions where there are many irregularities, which may cause a decrease in the reproducibility of the gas barrier property. Therefore, in the present invention, the SRa of the undercoat layer is preferably 10 nm or less, more preferably 7 nm or less.
本発明におけるアンダーコート層のSRaは、三次元表面粗さ測定機を用いて測定することができる。 SRa of the undercoat layer in the present invention can be measured using a three-dimensional surface roughness measuring machine.
本発明のガスバリア性フィルムにアンダーコート層を適用する場合、アンダーコート層を形成する樹脂を含む塗液の塗布手段としては、まず高分子フィルム基材上に芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗料を乾燥後の厚みが所望の厚みになるよう固形分濃度を調整し、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、スピンコート法などにより塗布することが好ましい。また、本発明においては、塗工適性の観点から有機溶剤を用いて芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗料を希釈することが好ましい。 When applying an undercoat layer to the gas barrier film of the present invention, as a coating means for applying a coating liquid containing a resin for forming the undercoat layer, first, a polyurethane compound having an aromatic ring structure is included on a polymer film substrate. Adjust the solid content concentration so that the thickness after drying the paint becomes the desired thickness, for example, apply by reverse coating method, gravure coating method, rod coating method, bar coating method, die coating method, spray coating method, spin coating method, etc. It is preferable to do. Moreover, in this invention, it is preferable to dilute the coating material containing the polyurethane compound which has an aromatic ring structure using an organic solvent from a viewpoint of coating suitability.
具体的には、キシレン、トルエン、メチルシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素系溶剤、ジブチルエーテル、エチルブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤などを用いて、固形分濃度を10質量%以下に希釈して使用することが好ましい。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。また、アンダーコート層を形成する塗料には、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、触媒、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。 Specifically, the solid content concentration is diluted to 10% by mass or less using a hydrocarbon solvent such as xylene, toluene, methylcyclohexane, pentane, hexane or the like, or an ether solvent such as dibutyl ether, ethyl butyl ether or tetrahydrofuran. Are preferably used. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, various additives can be mix | blended with the coating material which forms an undercoat layer as needed. For example, a catalyst, an antioxidant, a light stabilizer, a stabilizer such as an ultraviolet absorber, a surfactant, a leveling agent, an antistatic agent, or the like can be used.
次いで、塗布後の塗膜を乾燥させて希釈溶剤を除去することが好ましい。ここで、乾燥に用いられる熱源としては特に制限は無く、スチームヒーター、電気ヒーター、赤外線ヒーターなど任意の熱源を用いることができる。なお、ガスバリア性向上のため、加熱温度は50〜150℃で行うことが好ましい。また、加熱処理時間は数秒〜1時間行うことが好ましい。さらに、加熱処理中は温度が一定であってもよく、徐々に温度を変化させてもよい。また、乾燥処理中は湿度を相対湿度で20〜90%RHの範囲で調整しながら加熱処理してもよい。前記加熱処理は、大気中もしくは不活性ガスを封入しながら行ってもよい。 Subsequently, it is preferable to dry the coating film after application | coating and to remove a dilution solvent. Here, there is no restriction | limiting in particular as a heat source used for drying, Arbitrary heat sources, such as a steam heater, an electric heater, and an infrared heater, can be used. In order to improve gas barrier properties, the heating temperature is preferably 50 to 150 ° C. The heat treatment time is preferably several seconds to 1 hour. Furthermore, the temperature may be constant during the heat treatment, or the temperature may be gradually changed. Moreover, you may heat-process, adjusting humidity in the range of 20 to 90% RH by relative humidity during a drying process. The heat treatment may be performed in the air or while enclosing an inert gas.
次に、乾燥後の芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を含む塗膜に活性エネルギー線照射処理を施して前記塗膜を架橋させて、アンダーコート層を形成することが好ましい。 Next, it is preferable to form an undercoat layer by subjecting the coating film containing a polyurethane compound having an aromatic ring structure after drying to an active energy ray irradiation treatment to crosslink the coating film.
かかる場合に適用する活性エネルギー線としては、アンダーコート層を硬化させることができれば特に制限はないが、汎用性、効率の観点から紫外線処理を用いることが好ましい。紫外線発生源としては、高圧水銀ランプメタルハライドランプ、マイクロ波方式無電極ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ等、既知のものを用いることができる。また、活性エネルギー線は、硬化効率の観点から窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で用いることが好ましい。紫外線処理としては、大気圧下または減圧下のどちらでも構わないが、汎用性、生産効率の観点から本発明では大気圧下にて紫外線処理を行うことが好ましい。前記紫外線処理を行う際の酸素濃度は、アンダーコート層の架橋度制御の観点から酸素ガス分圧は1.0%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましい。相対湿度は任意でよい。 The active energy ray applied in such a case is not particularly limited as long as the undercoat layer can be cured, but it is preferable to use ultraviolet treatment from the viewpoint of versatility and efficiency. As the ultraviolet ray generation source, a known source such as a high pressure mercury lamp metal halide lamp, a microwave type electrodeless lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp or the like can be used. Moreover, it is preferable to use an active energy ray in inert gas atmosphere, such as nitrogen and argon, from a viewpoint of hardening efficiency. The ultraviolet treatment may be performed under atmospheric pressure or reduced pressure, but in the present invention, the ultraviolet treatment is preferably performed under atmospheric pressure from the viewpoint of versatility and production efficiency. The oxygen concentration during the ultraviolet treatment is preferably 1.0% or less, more preferably 0.5% or less, from the viewpoint of controlling the degree of crosslinking of the undercoat layer. The relative humidity may be arbitrary.
紫外線発生源としては、高圧水銀ランプメタルハライドランプ、マイクロ波方式無電極ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ等、既知のものを用いることができる。 As the ultraviolet ray generation source, a known source such as a high pressure mercury lamp metal halide lamp, a microwave type electrodeless lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp or the like can be used.
紫外線照射の積算光量は0.1〜1.0J/cm2であることが好ましく、0.2〜0.6J/cm2がより好ましい。前記積算光量が0.1J/cm2以上であれば所望のアンダーコート層の架橋度が得られるため好ましい。また、前記積算光量が1.0J/cm2以下であれば高分子フィルム基材へのダメージを少なくすることができるため好ましい。 Preferably the integrated light quantity of ultraviolet irradiation is 0.1~1.0J / cm 2, 0.2~0.6J / cm 2 is more preferable. It is preferable that the integrated light amount is 0.1 J / cm 2 or more because a desired degree of crosslinking of the undercoat layer can be obtained. Moreover, it is preferable if the integrated light quantity is 1.0 J / cm 2 or less because damage to the polymer film substrate can be reduced.
[その他の層]
本発明のガスバリア性フィルムの最表面の上には、ガスバリア性が低下しない範囲で耐擦傷性の向上を目的としたハードコート層を形成してもよいし、有機高分子化合物からなるフィルムをラミネートした積層構成としてもよい。なお、ここでいう最表面とは、高分子フィルム基材上に第1層および第2層が接するようにこの順に積層された後の、第1層と接していない側の第2層の表面をいう。
[Other layers]
On the outermost surface of the gas barrier film of the present invention, a hard coat layer may be formed for the purpose of improving scratch resistance as long as the gas barrier property does not deteriorate, or a film made of an organic polymer compound is laminated. It is good also as a laminated structure. The outermost surface here refers to the surface of the second layer not in contact with the first layer after being laminated in this order so that the first layer and the second layer are in contact with each other on the polymer film substrate. Say.
[用途]
本発明のガスバリア性フィルムは高いガスバリア性を有するため、様々な電子デバイスに用いることができる。例えば、太陽電池のバックシートやフレキシブル回路基板のような電子デバイスに好適に用いることができる。また、高いガスバリア性を活かして、電子デバイス以外にも、食品や電子部品の包装用フィルム等として好適に用いることができる。
[Usage]
Since the gas barrier film of the present invention has a high gas barrier property, it can be used in various electronic devices. For example, it can be suitably used for an electronic device such as a back sheet of a solar cell or a flexible circuit board. Moreover, it can utilize suitably for a packaging film of foodstuffs, an electronic component, etc. besides an electronic device taking advantage of high gas barrier property.
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)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、第1層、第2層、アンダーコート層の厚みを測定した。
(1) Layer thickness Samples for cross-sectional observation were obtained by the FIB method using a micro-sampling system (FB-2000A manufactured by Hitachi, Ltd.) (specifically, “Polymer Surface Processing” (by Atsushi Iwamori) 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 first layer, the second layer, and the undercoat layer were measured.
(2)水蒸気透過度(g/(m2・24hr・atm))
温度40℃、湿度90%RH、測定面積50cm2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/(m2・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/(m2・24hr・atm))以下の値は、2.0×10−4以下と記載した。
(2) Water vapor permeability (g / (m 2 · 24 hr · atm))
Measurement was performed 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
(3)第1層の組成分析
第1層の組成分析は、X線光電子分光法(XPS法)により行った。
アルゴンイオンを用いたスパッタエッチングにより、最表層を5nm程度エッチングして除去した後、各元素の含有比率を測定した。第1層中における組成傾斜はないものとし、この測定点における組成比率を、第1層の組成比率とした。
XPS法の測定条件は下記の通りとした。
・装置 :ESCA 5800(アルバックファイ社製)
・励起X線 :monochromatic AlKα
・X線出力 :300W
・X線径 :800μm
・光電子脱出角度 :45°
・Arイオンエッチング :2.0kV、10mPa。
(3) Composition analysis of the first layer The composition analysis of the first layer was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method).
After removing the outermost layer by etching about 5 nm by sputter etching using argon ions, the content ratio of each element was measured. It was assumed that there was no composition gradient in the first layer, and the composition ratio at this measurement point was the composition ratio of the first layer.
The measurement conditions of the XPS method were as follows.
・ Equipment: ESCA 5800 (manufactured by ULVAC-PHI)
Excitation X-ray: monochromic AlKα
・ X-ray output: 300W
-X-ray diameter: 800 μm
-Photoelectron escape angle: 45 °
Ar ion etching: 2.0 kV, 10 mPa.
(4)全光線透過率
JIS K7361:1997に基づき、濁度計NDH2000(日本電色工業(株)製)を用いて測定した。測定は、縦50mm、横50mmのサイズに切り出したフィルム3枚について行い、測定回数は各サンプルにつき5回とし、合計15回測定の平均値を全光線透過率とした。
(4) Total light transmittance Based on JIS K7361: 1997, it measured using turbidimeter NDH2000 (made by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The measurement was performed on three films cut into a size of 50 mm in length and 50 mm in width, the number of measurements was 5 times for each sample, and the average value of 15 times in total was the total light transmittance.
(5)ヘイズ
JIS K7136:2000に基づき、濁度計NDH2000(日本電色工業(株)製)を用いて測定した。測定は、縦50mm、横50mmのサイズに切り出したフィルム3枚について行い、測定回数は各サンプルにつき5回とし、合計15回測定の平均値をヘイズ値とした。
(5) Haze Based on JIS K7136: 2000, the haze was measured using a turbidimeter NDH2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The measurement was performed on three films cut to a size of 50 mm in length and 50 mm in width, the number of measurements was 5 times for each sample, and the average value of 15 measurements in total was taken as the haze value.
(6)第1層と第2層の密着性評価
下記条件の高温高湿保存した後、JIS K5600−5−6:1999に準拠して、碁盤目テープ剥離試験を行った。まず、第2層を形成した側の表面に10mm×10mm中に1マスが1mm×1mmの切れ込みを計100マス形成し試験面とした。次いで、試験面の表面にセロハンテープ(「CT24」、ニチバン(株)製)を用いて貼り付け、指の腹で密着させた後に90°方向に引っ張って剥離した。判定は100マスの内、剥離しないマス目の数が90マス以上の場合を「○」とし密着性があると判断した。90マス未満の場合を「×」とし密着性なしと判断した。
<高温高湿保存条件>
・使用装置:エスペック(株)製環境試験器(型式:PR−2KTH)
・温度: 85℃
・湿度: 85%RH
・保存時間:500時間。
(6) Evaluation of Adhesiveness between First Layer and Second Layer After storing at high temperature and high humidity under the following conditions, a cross-cut tape peeling test was performed according to JIS K5600-5-6: 1999. First, a total of 100 notches of 1 mm × 1 mm in 10 mm × 10 mm were formed on the surface on the side where the second layer was formed as a test surface. Subsequently, it was affixed to the surface of the test surface using cellophane tape (“CT24”, manufactured by Nichiban Co., Ltd.), brought into close contact with the abdomen of the finger, and then peeled by pulling in the 90 ° direction. In the judgment, the case where the number of squares not to be peeled out of 100 squares was 90 squares or more was judged as “◯” and judged to have adhesion. The case of less than 90 squares was judged as “x”, indicating no adhesion.
<High temperature and high humidity storage conditions>
・ Equipment used: ESPEC CO., LTD. Environmental tester (model: PR-2KTH)
・ Temperature: 85 ℃
・ Humidity: 85% RH
-Storage time: 500 hours.
(7)耐酸性評価
2.5mol/L(5規定)の濃度で生成した硫酸水溶液を、第1層または第2層を形成した側の表面に直径Φ10mmの範囲で滴下し、気温25℃、湿度50%RHの環境下で10分間放置した。放置後、硫酸水溶液を滴下した部分の外観を目視にて観察した。目視にて、外観に変化が見られなかった場合を「○」とし、溶解や着色、膨潤などの変化が見られた場合は「×」として判定した。
(7) Acid resistance evaluation A sulfuric acid aqueous solution produced at a concentration of 2.5 mol / L (5 N) was dropped into the surface on the side on which the first layer or the second layer was formed within a diameter of 10 mm, and the temperature was 25 ° C. The sample was left for 10 minutes in an environment with a humidity of 50% RH. After standing, the appearance of the portion where the sulfuric acid aqueous solution was dropped was visually observed. A case where no change in the appearance was visually observed was determined as “◯”, and a case where a change such as dissolution, coloring, or swelling was observed was determined as “X”.
(8)共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合の測定
共重合体(A)における(a1)〜(a3)の割合は、まずヘキサフルオロイソパノール(HFIP)で基材であるポリエチレンテレフタレートを溶解し、第1層および第2層を分取する。次に、分取した第2層を固体NMR分析することにより、(a1)〜(a3)の割合を定量する。なお、表2に固体NMRにて測定した(a1)〜(a3)の割合を示す。
(8) Measurement of the proportion of (a1) to (a3) in the copolymer The proportion of (a1) to (a3) in the copolymer (A) is first determined with hexafluoroisopanol (HFIP) on the substrate. A certain polyethylene terephthalate is melt | dissolved and a 1st layer and a 2nd layer are fractionated. Next, the fraction of (a1) to (a3) is quantified by conducting solid state NMR analysis of the collected second layer. Table 2 shows the ratio of (a1) to (a3) measured by solid-state NMR.
(9)平面摩耗試験後の水蒸気透過度評価
下記条件の平面摩耗試験を行った後、評価方法(2)に記載の方法で水蒸気透過度を測定した。まず、平面摩耗試験機の摩擦子表面に摩擦布として綿帆布を取り付け、試験サンプルの第1層または第2層形成面を荷重1,000gで往復100回摩耗した。次いで、摩耗させた位置を評価方法(2)に記載の方法で水蒸気透過度を測定した。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/(m2・24hr・atm))とした。
<平面摩耗試験条件>
・使用装置: (株)太栄科学精器製作所製平面摩耗試験機(型式:PA−300A)
・摩擦子材質: アルミニウム
・摩擦子表面形状:20mm×20mm
・摩擦布: 綿帆布
・ステージ材質: ステンレス
・摩擦ストローク:30mm
・摩擦子往復速度:60回/分
・試験荷重: 1,000g
・摩擦往復回数: 100回。
(9) Evaluation of water vapor permeability after flat wear test After performing a flat wear test under the following conditions, the water vapor permeability was measured by the method described in Evaluation Method (2). First, a cotton canvas was attached as a friction cloth to the surface of the friction element of the flat wear tester, and the first layer or second layer forming surface of the test sample was worn back and forth 100 times with a load of 1,000 g. Next, the water vapor permeability of the worn position was measured by the method described in Evaluation Method (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)).
<Plane wear test conditions>
-Equipment used: Plane abrasion tester manufactured by Taiei Kagaku Seisakusho Co., Ltd. (model: PA-300A)
・ Friction material: Aluminum ・ Friction surface shape: 20mm × 20mm
・ Friction cloth: Cotton canvas ・ Stage material: Stainless steel ・ Friction stroke: 30 mm
・ Rubber reciprocating speed: 60 times / min ・ Test load: 1,000 g
-Number of friction reciprocations: 100 times.
[共重合体の製造]
以下の実施例、比較例に用いる共重合体は、メチルメタクリレート(MMA)、アクリロニトリル(AN)及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート(2−HEMA)の各モノマーを表1に示す割合(質量比)で配合し、公知の技術により共重合して得た。得られた共重合体を酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びn−プロピルアルコールの混合溶剤に溶解させて固形分濃度が30質量%の共重合体a〜kを得た。なお、各共重合体のモノマーの混合比と得られた塗料の外観を表1に示す。
[Production of copolymer]
Copolymers used in the following examples and comparative examples are blended in the proportions (mass ratio) shown in Table 1 for monomers of methyl methacrylate (MMA), acrylonitrile (AN) and 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA). And obtained by copolymerization by a known technique. The obtained copolymer was dissolved in a mixed solvent of propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether and n-propyl alcohol to obtain copolymers a to k having a solid content concentration of 30% by mass. Table 1 shows the mixing ratio of the monomers of each copolymer and the appearance of the obtained paint.
(実施例1)
(第1層の形成)
高分子フィルム基材1として、厚み50μm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)を用いた。
Example 1
(Formation of the first layer)
As the
図3に示す枚葉式のスパッタリング装置(以降スパッタ装置と略す)4を使用し、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5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、基板ホルダ6に設置した前記高分子フィルム基材1の表面に、第1層としてZnO−SiO2−Al2O3層を膜厚50nm狙いで設けた。
Using a single wafer type sputtering apparatus (hereinafter abbreviated as a sputtering apparatus) 4 shown in FIG. 3, a sputter target that is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide is installed on the
具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極5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装置4の成膜室7の中で、縦110mm、横110mmの前記高分子フィルム基材1の第1層を設ける側の面がスパッタ電極5に対向するように基板ホルダ6に設置し、真空度1.0×10−3Pa以下まで真空排気を行った。次に、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、直流パルス電源により投入電力1,500W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フィルム基材1の表面上にZnO−SiO2−Al2O3層を形成した。厚みは、成膜時間により調整した。
The specific operation is as follows. First, in a
この第1層の組成は、Zn原子濃度が27.8atom%、Si原子濃度が12.6atom%、Al原子濃度が1.6atom%、O原子濃度が58.0atom%であった。 As for the composition of this first layer, the Zn atom concentration was 27.8 atom%, the Si atom concentration was 12.6 atom%, the Al atom concentration was 1.6 atom%, and the O atom concentration was 58.0 atom%.
(第2層のコーティング液)
信越化学工業株式会社製シラン化合物KBE−903(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)3.8質量部、純水 0.9質量部、アセトン 20.3質量部を配合し、スターラーを用いて30℃120分間攪拌して加水分解させた固形分濃度15質量%のシラン化合物の加水分解物を得た。
(Second layer coating solution)
3.8 parts by mass of silane compound KBE-903 (3-aminopropyltriethoxysilane) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 0.9 parts by mass of pure water and 20.3 parts by mass of acetone are blended, and 30 ° C. using a stirrer. A hydrolyzate of a silane compound having a solid content concentration of 15% by mass that was hydrolyzed by stirring for 120 minutes was obtained.
次に、共重合体a 10.0質量部、DIC株式会社製キシレンジイソシアネートを主成分とする硬化剤 HX−75 4.9質量部、メチルエチルケトン 25.4質量部、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物のメチルエチルケトン希釈液(10質量%) 3.0質量部、シラン化合物の加水分解物1.63質量部を30分間攪拌して固形分濃度15質量%の第2層のコーティング液1を調整した。
Next, 10.0 parts by mass of copolymer a, 4.9 parts by mass of a curing agent mainly composed of xylene diisocyanate manufactured by DIC Corporation, 25.4 parts by mass of methyl ethyl ketone, 5- (2,5-di Oxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride methylethylketone diluent (10% by mass) 3.0 parts by mass, silane compound hydrolyzate 1.63 parts by mass Was stirred for 30 minutes to prepare a second
(第2層の形成)
上記第1層上に、ワイヤーバーを用いてコーティング液1を塗布し、100℃で30秒間乾燥し、乾燥後の厚みが1,000nmとなるように第2層を設けた。
(Formation of the second layer)
On the first layer, the
得られたガスバリア性フィルムについて、(1)〜(9)の評価を実施した。結果を表2、表3に示す。 About the obtained gas-barrier film, evaluation of (1)-(9) was implemented. The results are shown in Tables 2 and 3.
(実施例2)
(芳香族環構造を有するポリウレタン化合物の合成)
5リットルの4つ口フラスコに、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物(共栄社化学社製、商品名:エポキシエステル3000A)を300質量部、酢酸エチル710質量部を入れ、内温60℃になるよう加温した。合成触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫0.2質量部を添加し、攪拌しながらジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート(東京化成工業社製)200質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後2時間反応を続行し、続いてジエチレングリコール(和光純薬工業社製)25質量部を1時間かけて滴下した。滴下後5時間反応を続行し、重量平均分子量20,000の芳香族環構造を有するポリウレタン化合物を得た。
(Example 2)
(Synthesis of polyurethane compounds having an aromatic ring structure)
In a 5-liter four-necked flask, 300 parts by mass of bisphenol A diglycidyl ether acrylic acid adduct (Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: epoxy ester 3000A) and 710 parts by mass of ethyl acetate are added, and the internal temperature becomes 60 ° C. So warmed. As a synthesis catalyst, 0.2 part by mass of di-n-butyltin dilaurate was added, and 200 parts by mass of
(アンダーコート層の形成)
高分子フィルム基材1として、厚み50μm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)を用いた。
アンダーコート層形成用の塗液として、前記ポリウレタン化合物を150質量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(共栄社化学社製、商品名:ライトアクリレートDPE−6A)を20質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルーケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE 184)を5質量部、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越シリコーン社製、商品名:KBM−503)を3質量部、酢酸エチルを170質量部、トルエンを350質量部、シクロヘキサノンを170質量部配合して塗液を調整した。次いで、塗液を高分子フィルム基材上にマイクログラビアコーター(グラビア線番150UR、グラビア回転比100%)で塗布、100℃で1分間乾燥し、乾燥後、下記条件にて紫外線処理を施して厚み1,000nmのアンダーコート層を設けた。
(Formation of undercoat layer)
As the
As a coating liquid for forming an undercoat layer, 150 parts by mass of the polyurethane compound, 20 parts by mass of dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate DPE-6A), 1-hydroxy-cyclohexylphenyl- 5 parts by weight of ketone (manufactured by BASF Japan, trade name: IRGACURE 184), 3 parts by weight of 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Silicone, trade name: KBM-503), and 170 parts by weight of ethyl acetate Parts, 350 parts by mass of toluene, and 170 parts by mass of cyclohexanone were added to prepare a coating solution. Next, the coating liquid was applied on a polymer film substrate with a micro gravure coater (gravure wire number 150UR, gravure rotation ratio 100%), dried at 100 ° C. for 1 minute, dried, and then subjected to ultraviolet treatment under the following conditions. An undercoat layer having a thickness of 1,000 nm was provided.
紫外線処理装置:LH10−10Q−G(フュージョンUVシステムズ・ジャパン社製)
導入ガス:N2(窒素イナートBOX)
紫外線発生源:マイクロ波方式無電極ランプ
積算光量:400mJ/cm2
試料温調:室温。
Ultraviolet ray processing apparatus: LH10-10Q-G (manufactured by Fusion UV Systems Japan)
Introduced gas: N 2 (nitrogen inert BOX)
Ultraviolet light source: Microwave type electrodeless lamp Integrated light quantity: 400 mJ / cm 2
Sample temperature control: room temperature.
次いで、アンダーコート層上に実施例1と同様の方法で第1層として厚み50nmのZnO−SiO2−Al2O3層を設けた。さらに、第1層上に実施例1と同様の方法で厚みが1,000nmの第2層を形成し、ガスバリア性フィルムを得た。 Next, a 50 nm thick ZnO—SiO 2 —Al 2 O 3 layer was provided as a first layer on the undercoat layer in the same manner as in Example 1. Furthermore, a second layer having a thickness of 1,000 nm was formed on the first layer in the same manner as in Example 1, to obtain a gas barrier film.
得られたガスバリア性フィルムについて、(1)〜(9)の評価を実施した。結果を表2、表3に示す。 About the obtained gas-barrier film, evaluation of (1)-(9) was implemented. The results are shown in Tables 2 and 3.
(実施例3)
共重合体aのかわりに共重合体bを用いる以外は、実施例2と同様にして、ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 3)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer b was used in place of the copolymer a.
(実施例4)
共重合体aのかわりに共重合体cを用いる以外は、実施例2と同様にして、ガスバリア性フィルムを得た。
Example 4
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer c was used in place of the copolymer a.
(実施例5)
共重合体aのかわりに共重合体dを用いる以外は、実施例2と同様にして、ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 5)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer d was used instead of the copolymer a.
(実施例6)
共重合体aのかわりに共重合体eを用いる以外は、実施例2と同様にして、ガスバリア性フィルムを得た。
(Example 6)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer e was used instead of the copolymer a.
(実施例7)
(アンダーコート層の形成)
高分子フィルム基材1として、厚み50μm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)を用いた。高分子フィルム基材1の上に実施例2と同様の方法で厚み1,000nmのアンダーコート層を設けた。
(Example 7)
(Formation of undercoat layer)
As the
(第1層の形成)
図3に示す枚葉式のスパッタリング装置(以降スパッタ装置と略す)4を使用し、酸化亜鉛と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5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、前記アンダーコート層の表面に、第1層としてZnO−SiO2層を膜厚50nm狙いで設けた。
(Formation of the first layer)
A single wafer type sputtering apparatus (hereinafter abbreviated as a sputtering apparatus) 4 shown in FIG. 3 is used, and a sputtering target, which is a mixed sintered material formed of zinc oxide and silicon dioxide, is placed on the
具体的な操作は以下のとおりである。まず、スパッタ電極5に酸化亜鉛/二酸化ケイ素の組成質量比が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装置4の成膜室7の中で、縦110mm、横110mmの前記高分子フィルム基材1の第1層を設ける側の面がスパッタ電極5に対向するように基板ホルダ6に設置し、真空度1.0×10−3Pa以下まで真空排気を行った。次に、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、高周波電源により投入電力1,000W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アンダーコート層の表面上にZnO−SiO2層を形成した。厚みは、成膜時間により調整した。
The specific operation is as follows. First, in the
この第1層の組成は、Zn原子濃度が30.5atom%、Si原子濃度が12.6atom%、O原子濃度が56.9atom%であった。 The composition of the first layer was such that the Zn atom concentration was 30.5 atom%, the Si atom concentration was 12.6 atom%, and the O atom concentration was 56.9 atom%.
次いで、共重合体aのかわりに共重合体bを用いる以外は、実施例2と同様にして、第1層上に厚みが1,000nmの第2層を形成し、ガスバリア性フィルムを得た。 Next, a second layer having a thickness of 1,000 nm was formed on the first layer in the same manner as in Example 2 except that the copolymer b was used in place of the copolymer a to obtain a gas barrier film. .
(実施例8)
第1層の膜厚を100nmとする以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 8)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the first layer was 100 nm.
(実施例9)
第1層の膜厚を200nmとする以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
Example 9
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the first layer was 200 nm.
(実施例10)
第1層の膜厚を300nmとする以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 10)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the first layer was 300 nm.
(実施例11)
第2層の厚みを300nmとする以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 11)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the second layer was 300 nm.
(実施例12)
第2層の厚みを200nmとする以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 12)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the second layer was 200 nm.
(比較例1)
第2層を形成しない以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 1)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the second layer was not formed.
(比較例2)
第2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 2)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the second layer was not formed.
(比較例3)
共重合体aのかわりに共重合体fを用いる以外は、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 3)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer f was used instead of the copolymer a.
(比較例4)
共重合体aのかわりに共重合体gを用いる以外は、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 4)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer g was used in place of the copolymer a.
(比較例5)
共重合体aのかわりに共重合体hを用いる以外は、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 5)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer h was used in place of the copolymer a.
(比較例6)
共重合体aのかわりに共重合体iを用いる以外は、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 6)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer i was used in place of the copolymer a.
(比較例7)
共重合体aのかわりに共重合体jを用いる以外は、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 copolymer j was used in place of the copolymer a.
(比較例8)
共重合体aのかわりに共重合体kを用いる以外は、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 8)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copolymer k was used in place of the copolymer a.
(比較例9)
第2層のコーティング液に5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物のメチルエチルケトン希釈液を使用しないこと以外は実施例3と同様にして、ガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 9)
Implemented except that 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride methyl ethyl ketone diluent is not used for the second layer coating solution In the same manner as in Example 3, a gas barrier film was obtained.
(比較例10)
実施例7において、第1層として純度99.99質量%の酸化亜鉛からなるスパッタターゲットを使用して、ZnO層を厚み50nmとなるよう設けた以外は、実施例7と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。この第1層の組成は、Zn原子濃度が45.2atom%、O原子濃度が54.8atom%であった。
(Comparative Example 10)
In Example 7, a gas barrier film was prepared in the same manner as in Example 7 except that a sputtering target composed of zinc oxide having a purity of 99.99% by mass was used as the first layer and the ZnO layer was provided to a thickness of 50 nm. Got. The composition of the first layer was such that the Zn atom concentration was 45.2 atom% and the O atom concentration was 54.8 atom%.
(比較例11)
実施例7において、第1層として純度99.99質量%の酸化アルミニウムからなるスパッタターゲットを使用して、Al2O3層を厚み50nmとなるよう設けた以外は、実施例7と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。この第1層の組成は、Al原子濃度が37.5atom%、O原子濃度が62.5atom%であった。
(Comparative Example 11)
In Example 7, a sputtering target made of aluminum oxide having a purity of 99.99% by mass was used as the first layer, and the Al 2 O 3 layer was provided so as to have a thickness of 50 nm. A gas barrier film was obtained. The composition of the first layer was an Al atom concentration of 37.5 atom% and an O atom concentration of 62.5 atom%.
(比較例12)
実施例7において、第1層として純度99.99質量%の二酸化ケイ素からなるスパッタターゲットを使用して、SiO2層を厚み50nmとなるよう設けた以外は、実施例7と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。この第1層の組成は、Si原子濃度が35.3atom%、O原子濃度が64.7atom%であった。
(Comparative Example 12)
In Example 7, gas barrier properties were used in the same manner as in Example 7 except that a sputtering target composed of silicon dioxide having a purity of 99.99% by mass was used as the first layer and the SiO 2 layer was provided to a thickness of 50 nm. A film was obtained. The composition of the first layer was such that the Si atom concentration was 35.3 atom% and the O atom concentration was 64.7 atom%.
(比較例13)
実施例7において、第1層として純度99.99質量%の二酸化チタンからなるスパッタターゲットを使用して、TiO2層を厚み50nmとなるよう設けた以外は、実施例7と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。この第1層の組成は、Ti原子濃度が31.4atom%、O原子濃度が68.6atom%であった。
(Comparative Example 13)
In Example 7, gas barrier properties were used in the same manner as in Example 7 except that a sputtering target composed of titanium dioxide having a purity of 99.99% by mass was used as the first layer and the TiO 2 layer was provided to a thickness of 50 nm. A film was obtained. The composition of the first layer was a Ti atom concentration of 31.4 atom% and an O atom concentration of 68.6 atom%.
(比較例14)
実施例7において、第1層として酸化アルミニウム/二酸化ケイ素の組成質量比が50/50で焼結されたスパッタターゲットを使用して、Al2O3−SiO2層を厚み50nmとなるよう設けた以外は、実施例7と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。この第1層の組成は、Al原子濃度が22.3atom%、Si原子濃度が16.0atom%、O原子濃度が61.7atom%であった。
(Comparative Example 14)
In Example 7, a sputtering target sintered with an aluminum oxide / silicon dioxide composition mass ratio of 50/50 was used as the first layer, and an Al 2 O 3 —SiO 2 layer was provided to a thickness of 50 nm. Except for this, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 7. The composition of the first layer was such that the Al atom concentration was 22.3 atom%, the Si atom concentration was 16.0 atom%, and the O atom concentration was 61.7 atom%.
(比較例15)
第1層の膜厚を100nmとする以外は、比較例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 15)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the thickness of the first layer was 100 nm.
(比較例16)
第1層の膜厚を200nmとする以外は、比較例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 16)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the thickness of the first layer was 200 nm.
(比較例17)
第1層の膜厚を300nmとする以外は、比較例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Comparative Example 17)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the thickness of the first layer was 300 nm.
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用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, etc., it can be usefully used, for example, as a packaging material for foods, pharmaceuticals, etc., and as a member for electronic devices such as thin televisions and solar cells. However, the application is not limited to these.
1 高分子フィルム基材
2 ガスバリア層
2a 酸化亜鉛および二酸化ケイ素を含む第1層
2b (A)〜(C)を含む第2層
3 アンダーコート層
4 枚葉式スパッタリング装置
5 スパッタ電極
6 基板ホルダ
7 成膜室
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(A)不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群より選択される少なくとも1つの不飽和化合物(a1)と不飽和ニトリル(a2)と水酸基を有する不飽和化合物(a3)との少なくとも3成分を単量体とする共重合体であって、共重合体に占める(a1)〜(a3)の割合が以下である共重合体
(a1):(a2):(a3)=20〜40質量%:10〜30質量%:30〜70質量%
(B)イソシアネート基を有する化合物
(C)2つ以上のカルボン酸基または1つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物 On at least one surface of the polymer film substrate, a first layer containing zinc oxide and silicon dioxide and a second layer containing the following (A) to (C) were disposed in this order from the polymer film substrate. A gas barrier film characterized by that.
(A) having at least one unsaturated compound (a1) selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acid ester, styrene, unsaturated carboxylic acid, unsaturated hydrocarbon and vinyl ester, unsaturated nitrile (a2) and hydroxyl group Copolymer (a1): a copolymer having at least three components as a monomer and an unsaturated compound (a3), wherein the proportion of (a1) to (a3) in the copolymer is as follows: a2): (a3) = 20-40% by mass: 10-30% by mass: 30-70% by mass
(B) Compound having isocyanate group (C) Compound having two or more carboxylic acid groups or one or more carboxylic anhydride groups
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