JP2005313560A - ガスバリア性フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 良好なガスバリア性を示しながら、その製造工程においてカールの発生が起こらないガスバリア性フィルムを提供する。
【解決手段】 可撓性基材１の片面又は両面に、前記基材に近い側から重合成分としてアクリル系モノマー又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層２及び厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層３が順次積層した積層構造が、直接、１回又は２回以上繰り返し積層されていることを特徴とする、ガスバリア性フィルムとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、食品や医薬品等の包装材料や電子デバイス等のパッケージ材料として主に用いられるガスバリア性フィルムに関し、更に詳しくは、特別な積層構造の採用によりカールを防止したガスバリア性フィルムに関する。

従来から、液晶表示パネル用電極基板及びプラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、蛍光表示管、及び発光ダイオードのディスプレイ基材としてガラス板が多く用いられてきたが、破損しやすい、屈曲性がない、比重が大きく軽量化には不向き等の問題点がある。
そこで近年、ガラス板に代わる材料として、プラスチックフィルムが注目を集めるようになってきている。プラスチックフィルムは軽量で破損しにくく、薄膜化も容易であるため、表示素子の大型化にも対応しうる有効な材料である。

しかし、プラスチックフィルムはガラスに比べてガス透過性が高いので、プラスチックフィルムを基材に用いた表示素子は、酸素や水蒸気の透過に起因して、表示素子の発光性能が劣化しやすいという問題がある。

このような酸素や水蒸気等の影響を防ぐために、例えば、プラスチックフィルム上に無機化合物層を形成し、ガスバリア性を持たせたガスバリア性フィルムが用いられている。このようなガスバリア性フィルムを使用することで、液晶表示パネルやＥＬ表示パネル等に形成されている素子と、酸素や水蒸気等の外部から侵入するガスとの接触を遮断し、発光性能の劣化を防止することができる。

ガスバリア性フィルムは、一般的に、プラスチック製のフィルム、又はカラーフィルター層、色変換層のような機能層が形成されたフィルム等の基材上に酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物層を形成して構成されている。また、プラスチック製基材と無機化合物層との密着性を向上させるために、ＵＶ硬化樹脂層をアンカーコート層としてプラスチック基材上に形成し、さらにその上に無機化合物層を設けてガスバリア性フィルムを構成することも、一般的に行われている。

ガスバリア性フィルムの一般的な製造法においては、まず、プラスチック基材上に、例えば、ＵＶ硬化性樹脂をコートし、次に紫外線を照射して、該ＵＶ硬化性樹脂を硬化させてＵＶ硬化樹脂層を設け、アンカーコート層とする。次に、その上に、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などによって金属酸化物からなるガスバリア層を設けることで製造される。

例えば、特許文献１には、プラスチックフィルム上に樹脂組成物の硬化物からなる樹脂層を形成し、さらにその上に金属化合物からなる薄膜層を設けた構造のガスバリア性フィルムが開示されている。

しかし、ただ単純に積層構造を形成すると、ＵＶ硬化性樹脂組成物は硬化時に体積収縮を起こし、金属酸化物は体積膨張を起こすので、製造されるガスバリア性フィルムがカールしたり、反りを生じてしまったりするという問題がある。カールしたガスバリア性フィルムは、その後、表示素子の基材としてさらに加工する時に、様々なトラブルを引き起こす。例えば、カールしたフィルムには、均一なコーティングを施すのは困難であり、また、カールしたフィルムをロール形状に巻き取って、連続生産工程で使用することも困難である。

特許文献２では、このようなカールを防止するために、透明高分子からなるシートまたはフィルム上に、無機化合物層及び収縮性硬化樹脂層を設け、その反対側に透明導電層を設ける基材が開示されている。また、この特許文献では、１０ｃｍ角のフィルム上に、開示されている無機化合物からなる無機化合物層、開示されている樹脂からなる収縮性樹脂層を設けた基材を作成した場合に、カールが少ないかどうかを判定する基準を設け、その基準に当てはまる基材を選び出すことが開示されている。しかし、その基準を満たす特定の積層構造については、無機化合物層の厚さと収縮性樹脂層の厚さ、及びある特定の収縮性樹脂を開示しているのみである。

このように、従来のガスバリア性フィルムは、その製造工程においてカールの発生が避けられず、問題となっていた。
特開２００３−１１８０４６ 特開平１１−２９１３８２

本発明は、良好なガスバリア性を示しながら、その製造工程においてカールの発生が起こらないガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。

上述の問題を解決するために、本発明者らは、プラスチックフィルム等の可撓性基材上に、様々な条件の下、ＵＶ硬化樹脂層と金属化合物層を設けたが抜本的な解決には至らなかった。しかし、さらに検討を続けた結果、特定のＵＶ硬化性樹脂を用いて特定の厚さのＵＶ硬化樹脂層を可撓性基材上に直接形成し、さらにその上に特定の厚さの無機バリア層を積層した場合に、良好なガスバリア性を示しながら、その製造工程においてカールの発生がほとんど起こらないガスバリア性フィルムが得られることを見出した。

本発明のガスバリア性フィルムは、可撓性基材の片面又は両面に、前記基材に近い側から重合成分としてアクリル系モノマー又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層及び厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層が順次積層した積層構造が該基材に対して直接、１回のみ又は連続して２回以上繰り返し積層されていることを特徴としている。

上記本発明のガスバリア性フィルムは、厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層を可撓性基材表面に直接設け、さらに厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層を上記アクリル系樹脂層の上に直接積層したので、前記アクリル樹脂層の硬化収縮の残留応力によるフィルムをカールさせる力と、前記無機バリア層の膨張の残留応力によるフィルムをカールさせる力とがちょうど釣り合う。従って、フィルム全体としてはカールのほとんど無いガスバリア性フィルムを提供することができる。

本発明の実施形態として、以下のような非対称な積層構造のガスバリア性フィルムも提供される。
（１）前記基材の片面にのみ前記積層構造が積層されていることを特徴とする、上記本発明のガスバリア性フィルム。
（２）前記基材の両面に前記積層構造が積層され、且つ、前記基材の一面側と他面側とで前記積層構造の繰返し数が異なることを特徴とする、上記本発明のガスバリア性フィルム。
（３）前記基材の両面に前記積層構造が１回ずつ積層され、且つ、前記基材の一面側と他面側とで前記アクリル系樹脂層及び／又は前記無機バリア層の厚さが異なることを特徴とする、上記本発明のガスバリア性フィルム。

本発明では、複数ある積層構造単位の個々の積層構造単位内において、アクリル系樹脂層の硬化収縮による残留応力と無機バリア層の膨張による残留応力がバランスよく打ち消し合うのでアクリル系樹脂層及び／又は無機バリア層の厚さが積層構造単位間で異なる積層構造単位を基材片面に複数積層した場合や、或いは、アクリル系樹脂層及び／又は無機バリア層の厚さが積層構造単位間で異なる積層構造単位を基材両面に振り分けて設けた場合でもカール状変形が防止される。

本発明に係るガスバリア性フィルムによれば、特定のＵＶ硬化樹脂層を特定の厚さとして直接基材上に設け、且つ、その上に特定の厚さの無機バリア層を設けたので、良好なガスバリア性を示しながら、その製造工程においてカールの発生が起こらないガスバリア性フィルムを提供できる。

以下、図１を参照しつつ本発明を説明する。
図１は、本発明に係るガスバリア性フィルムの一例である。図１において、ガスバリア性フィルム１１は、可撓性基材１上に直接、重合成分としてアクリル系モノマー及び／又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層２及び厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層３が順次積層されて構成されている。また、ここでは図示しないが、最外層として任意の樹脂又は無機化合物層が積層されていてもよい。

このように、本発明のガスバリア性フィルムでは、前記アクリル系樹脂層２と前記無機バリア層３が一組となった積層構造の単位が１回分以上積層されている。

可撓性基材１としては、汎用性樹脂のフィルム、シート又はプレート等のプラスチック支持体から適宜選択して使用することができ、特に限定されるものではないが、特に、そのガラス転移点が１５０℃以上のものを用いることが好ましい。ガラス転移点が１５０℃未満の基材では、無機バリア層３を形成する際に耐熱性が充分でない場合がある。

ガラス転移点が１５０℃以上の樹脂材料のうち入手及び取り扱いが容易であるという点から、特にポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリアリレート、環状オレフィンポリマー、ポリサルホンが好ましい。
上記に挙げた樹脂等を用いた本発明の可撓性基材１は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。

本発明の可撓性基材１は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやＴダイにより押し出して急冷することにより、実質的に非晶質な未延伸プラスチックフィルムを製造することができる。また、未延伸フィルムを一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、プラスチックフィルムの長手方向（縦軸方向）及び幅方向（横軸方向）方向のうちの一方向又は二方向に延伸することにより延伸フィルムを製造することができる。この場合の延伸倍率は、樹脂の種類に応じて適宜選択されるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ２〜１０倍の範囲とすることが一般的である。

更に、これらプラスチック支持体上にカラーフィルターや色変換フィルターのような何らかの機能層をあらかじめ設けたものを可撓性基材１としてもよい。

そして、可撓性基材１には、後述するアクリル系樹脂層を形成する前に、可撓性基材表面に対する塗膜の密着性を向上させるために、何らかの表面処理を行ってもよい。例えば、密着性を向上させるためには、コロナ放電処理、熱処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、酸素を含む雰囲気中で２００〜４００ｎｍ付近の波長の紫外線照射、紫外線オゾン処理、基材表面の洗浄、粗面化処理、薬品処理等の表面改質を行うことができる。
上記の洗浄処理としては、アルコール、アセトン、ヘキサンなどの有機溶媒による脱脂洗浄、アルカリや酸による洗浄、研磨剤で表面を研磨する洗浄、超音波洗浄等の手法が挙げられる。

可撓性基材１の形状としては、ロール状に巻き上げられた長尺品が便利である。可撓性基材１の厚さは、得られるガスバリア性フィルム１１の用途によって異なるので一概には規定できないが、一般的な包装材料やパッケージ材料用の基材として用いる場合には、１２〜５０μｍが好ましい。また、各種表示素子の基材として用いる場合には、１００〜４００μｍが好ましい。

本発明では、重合成分としてアクリル系モノマー及び／又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層２を可撓性基材１上に直接設けることで、前記可撓性基材１と無機バリア層３との接着性を向上させつつ、カールを防止している。

ＵＶ硬化性樹脂には、重合成分としては、アクリル系モノマー及びアクリル系重合性プレポリマーよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の成分のみを含有するが、さらに非重合成分としては非重合性のバインダー成分、光重合開始剤、増感剤、粘度調節又は塗工性改善のための添加剤を含んでいてもよい。

ここで、アクリル系モノマーとしては、各種アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体が含まれる。一方、アクリル系重合性プレポリマーとは、アクリロイル基、メタクリロイル基等の重合反応性アクリル構造を有する高分子又はオリゴマー分子である。なお本明細書中において「（メタ）アクリル」とは、アクリル及びメタクリルの両方を総称する用語として用いられる。

本発明に適用可能なアクリル系モノマーとしては、単官能（メタ）アクリレート、２官能（メタ）アクリレート、３官能以上の（メタ）アクリレートなどが挙げられ、具体的には、例えば、以下に示すものが挙げられる。

単官能（メタ）アクリレート：メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；シクロヘキシル（メタ）アクリレート；ボルニル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、フェニルカルビトール（メタ）アクリレート、ノニルフェニル（メタ）アクリレート、ノニルフェニルカルビトール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシ（メタ）アクリレート等の芳香族（メタ）アクリレート；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、又はポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等のヒドロキシル基を有する（メタ）アクリレート；２−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート等のアミノ基を有する（メタ）アクリレート；グリシジル（メタ）アクリレート；アリル（メタ）アクリレート。

２官能（メタ）アクリレート：（モノ、ジ、トリ、テトラ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、又は1、３−プロパンジオール、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、８−オクタンジオールおよび１、１０−デカンジオール等のジ（メタ）アクリレート。

３官能以上の（メタ）アクリレート：トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリオールトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリオールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリオールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリオールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＳのエチレンオキシド４モル変性ジアクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキシド４モル変性ジアクリレート、脂肪酸変性ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパンのプロピレンオキシド３モル変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンのプロピレンオキシド６モル変性トリアクリレート等の変性ポリオールポリアクリレート、その他の多価アルコール化合物から誘導されるポリ(メタ)アクリレート。

本発明におけるアクリル系重合性プレポリマーとしては、アクリル系モノマーに由来するエチレン性不飽和末端基を有するものが用いられる。具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアクリレート、メラミンアクリレート等のプレポリマーが挙げられる。特に好ましくは、エステルアクリレート系、エステルウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコーンアクリレート系のプレポリマーである。

上記アクリル系モノマー及びアクリル系重合性プレポリマーの中でも、ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリレートや、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートなどのプレポリマー等は、可撓性基材や無機バリア層との密着性の点で好ましい。

光重合開始剤としては、ベンゾイル系、アゾ系等の公知のものが使用でき、通常、前記重合成分の重合に関与する不飽和結合当たり１０モル％以下、好ましくは５モル％以下の比率で添加される。
例えば、市販されている光重合開始剤では、イルガーキュア−６５１（商品名、チバガイギー社製、ベンジルジメチルケタール）、イルガーキュア−９０７（商品名、チバガイギー社製、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン）などが使用できる。

これら、アクリル系重合成分、光重合開始剤の他に、任意成分として、例えば、粘度調節や塗工性改善あるいはガスバリア性フィルムの性能向上のために添加剤を加えても良い。このような添加剤により、例えば、後述する溶剤の蒸発速度を制御して、過度の乾燥を防止してＵＶ硬化性樹脂からの固体析出を防いだり、可撓性基材１及び／又は無機バリア層３との接着性が改善されたりする効果が得られる。

上記アクリル系重合成分及び必要に応じてその他の成分を含有するUV硬化性樹脂は、通常、溶剤を用いて溶解又は希釈して基材上に塗布する。溶剤としては、UV硬化性樹脂の配合成分と反応せず、各配合成分に対して十分な溶解度を持ったものであれば特に限定されない。そのような溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の炭化水素類；メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート等のアセテート類；エチルフェノールエーテル、プロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類などから適宜選択すればよい。これらから１種又は２種以上を組み合わせて溶媒として使用してもよい。

硬化後のアクリル系樹脂層２の厚さは０．１〜１０μｍであり、１〜５μｍが特に好ましい。厚さが０．１μｍより薄いと、可撓性基材１と無機バリア層３との接着性が不足する恐れ、無機バリア層３の残留応力を打ち消すのに充分な硬化収縮が起こらない恐れ、及び、ガスバリア性が不足する恐れがあり、１０μｍより厚いと無機バリア層３の残留応力を上回る強い硬化収縮が起こる恐れがあり、カール発生の問題が避けられない傾向がある。

無機バリア層３としては、金属酸化物、金属窒化物、若しくはこれらの混合物で構成された薄膜であることが好ましい。具体的な無機バリア層３の構成成分としては、一般的に真空成膜される材料であれば原則的に使用可能であり、中でもセラミック材料を用いると、透明性の高い薄膜を形成することができる。セラミック材料としては、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙＣｚ，ＳｉＮｘＣｙ，ＡｌＯｘＮｙ，ＡｌＮｘ，ＡｌＯｘＮｙＣｚ，及びＡｌＮｘＣｙ等を例示することができる。ここで、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ数を表す。これらの金属化合物材料の中でも、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、及び、これらの混合材料膜が無機バリア層として好ましい。

無機バリア層３の厚さは２０〜１００ｎｍであり、５０〜１００ｎｍが特に好ましい。厚さが２０ｎｍより薄いと、ガスバリア性が充分でなく、且つ、アクリル系樹脂層２の硬化収縮による反りを打ち消すのに充分な残留応力が得られない恐れがある。一方、厚さが１００ｎｍより厚いと、成膜に要する時間が長くなるほか、無機バリア層３の形成に起因する応力が過剰となり、アクリル系樹脂層２に起因する反り方向とは反対方向にガスバリア性フィルム１１を反らせてしまう恐れがある。

本発明のガスバリア性フィルム１１の最外層として、任意の樹脂又は無機化合物の層を１層又は２層以上積層してもよい。このような最外層には、保護膜、反射防止膜、フィルター等の役割、又は、液晶の視野角の調整、曇り止め等の機能を持たせることができる。

本発明のガスバリア性フィルム１１は、プラスチックフィルム１上に、厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層２及び厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層３が順次積層されて構成されており、また、必要に応じて最外層を任意の材料を用いて形成したものである。このようなガスバリア性フィルム１１は、例えば、以下のようにして形成することができる。

先ず、ＵＶ硬化性樹脂の塗工液を調製し、これを可撓性基材１であるフィルム上に塗布し必要に応じて乾燥させて、アクリル系UV硬化性樹脂層を形成する。塗布方法は、特に制限されるものではなく、従来公知の技術を適宜利用することができる。例えば、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、ノズルコーティング法、ダイコーティング法、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、カーテンコーティング法、フローコーティング法、スクリーン印刷、グラビア印刷、曲面印刷などの各種印刷法、あるいはこれらを組み合わせた方法など塗布面上に均一に塗布可能な方法であれば任意の方法を用いることができる。

次に、アクリル系UV硬化性樹脂層にエネルギー線を照射し、硬化させて、アクリル系樹脂層２を形成する。アクリル系UV硬化性樹脂を光硬化させるためのエネルギー線としては、電磁波、放射線及びその両者の中間的性質を有する波動的な又は粒子的なエネルギー線が広く該当し、例えば、紫外線、電子線、電離放射線等が用いられる。

このようにして形成したアクリル系樹脂層２の上に、さらに無機バリア層３をＣＶＤ（化学気相蒸着）法、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、物理蒸着法、イオンプレーティング法等の真空成膜法で成膜する。

以上のガスバリア性フィルム１１の製造において、ＵＶ硬化性樹脂の調製、保存、塗工時に溶剤を用いない場合、乾燥工程を省くことができるため、その塗工工程後続けてＵＶ硬化工程を行うことができる。また、可撓性基材１としてロール状の長尺品を用いた場合、真空装置中で作業することにより、上記塗工工程、ＵＶ硬化工程、無機バリア層成膜工程を一連の工程として行えるので好ましい。

図２は、アクリル系樹脂層２／無機バリア層３の積層構造単位a及び単位ｂを連続して複数回設けたガスバリア性フィルム１２である。ガスバリア性フィルム１２は、上記ガスバリア性フィルム１１を作製する一連の工程により、可撓性基材１上に第１のアクリル系樹脂層２aと第１の無機バリア層３ａを形成した後、第１の無機バリア層３ａ上に第１のアクリル系樹脂層２ａの形成方法と同じ方法で第２のアクリル系樹脂層２ｂを形成し、さらにその上に、第１の無機バリア層３ａの成膜方法と同じ方法で第２の無機バリア層３ｂを形成すれば良い。また、さらにそれらの上に第３またはそれ以上のアクリル系樹脂層と無機バリア層を交互に積層してもよい。このように、アクリル系樹脂層２と無機バリア層３からなる積層構造を２回以上繰り返し設けることにより、非常にガスバリア性に優れたガスバリア性フィルム１２を得ることができる。

図３は、アクリル系樹脂層２と無機バリア層３からなる積層構造を、可撓性基材１の両面に、該基材に直接、１回又は連続して複数回設けたガスバリア性フィルム１３である。図３においては、可撓性基材１の各面上のアクリル系樹脂層２と無機バリア層３からなる積層構造の繰り返し数は、その各面によって異なっている。

図３に示したガスバリア性フィルム１３は、例えば、図２に示したガスバリア性フィルム１２と同じ作製工程により、可撓性基材１の一方の面に積層構造ａと積層構造ｂを形成した後、可撓性基材１の他方の面に第１のアクリル系樹脂層２ａの形成方法と同じ方法でアクリル系樹脂層２ｃを形成し、さらにその上に、第１の無機バリア層３ａの成膜方法と同じ方法で無機バリア層３ｃを形成すれば良い。また、さらにそれらの上に、アクリル系樹脂層と無機バリア層を交互に積層してもよい。

図４は、アクリル系樹脂層２と無機バリア層３からなる積層構造を、可撓性基材１の両面にそれぞれ１回分ずつ設けたガスバリア性フィルム１４であるが、一面側と多面側とで、アクリル系樹脂層２ｄとアクリル系樹脂層２ｅの厚さが異なっており、且つ、無機バリア層３ｄと無機バリア層３ｅの厚さが異なっている。

このように複数のアクリル系樹脂層２と無機バリア層３の積層構造を設ける場合、各積層構造間において、アクリル系樹脂層同士の厚さ、無機バリア層の厚さ、又はその両方の厚さが本発明の範囲内で異なっていても良い。

なお、図に示してはいないが、上記ガスバリア性フィルム１１、１２、１３、１４の一面側又は両面に、何らかの最外層を設けても良い。

このようにして形成される本発明に係るガスバリア性フィルムは、非常に高いガスバリア性を有している。

本発明のガスバリア性フィルムでは、重合成分としてアクリル系モノマー及び／又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層を可撓性基材表面に直接設け、さらに厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層を上記アクリル系樹脂層の上に直接積層したので、前記アクリル樹脂層の硬化収縮の残留応力によるフィルムをカールさせる力と、前記無機バリア層の膨張の残留応力によるフィルムをカールさせる力とがちょうど釣り合う。従って、フィルム全体としてはカールのほとんど無いガスバリア性フィルムを提供することができる。

本発明では、上記アクリル系樹脂層と上記無機バリア層を基材に近い側からこの順に設けた積層構造の単位を２回以上連続して繰り返し設けることによって、或いは、アクリル系樹脂層と無機バリア層からなる上記積層構造の単位を基材の両面それぞれに直接１回分又は任意の繰り返し数だけ積層することによって、カール防止効果を高めることができる。この場合、複数ある積層構造単位の個々の積層構造単位内において、アクリル系樹脂層の硬化収縮による残留応力と無機バリア層の膨張による残留応力がバランスよく打ち消し合うのでアクリル系樹脂層及び／又は無機バリア層の厚さが積層構造単位間で異なる積層構造単位を基材片面に複数積層した場合や、或いは、アクリル系樹脂層及び／又は無機バリア層の厚さが積層構造単位間で異なる積層構造単位を基材両面に振り分けて設けた場合でもカール状変形が防止される。

本発明の実施例を以下に示すが、これらの実施例によって本発明は何ら限定されるものではない。

（実施例１）
基材フィルムとして、大きさＡ４サイズのシート状のポリカーボネート（三菱エンジニアリング製「ユーピロン」、厚さ２００μｍ）を準備し、この基材フィルムの片面側にＵＶ硬化型アクリル硬化性樹脂としてアクリルポリマー含有ポリエステルアクリレートをスピンコートにて塗布し、１００℃で１分間乾燥させた後、積算光量１５０ｍＪの条件で紫外線照射を行って膜厚が１０μｍのアクリル系樹脂層を形成し、樹脂コート基板を得た。

＜ＵＶ硬化型アクリル硬化性樹脂の組成＞
・アクリルポリマー含有ポリエステルアクリレート １００部
・光重合開始剤 ２部
・溶剤 ２０部

次に、蒸着膜を形成するために、この樹脂コート基板のアクリル系樹脂層側に成膜できるように、バッチ式スパッタリング装置（アネルバ（株）製、ＳＰＦ−５３０Ｈ）のチャンバー内に設置し、窒化珪素をターゲット材としてチャンバー内に搭載した。また同時にターゲットと樹脂コート基材の距離（ＴＳ距離）は５０ｍｍに設定した。成膜時の添加ガスとして、酸素ガス(太陽東洋酸素（株）製、純度９９．９９９５％以上)、アルゴンガス(太陽東洋酸素（株）製、純度９９．９９９９％以上)を準備した。

次に、チャンバー内を、油回転ポンプ及びクライオポンプで到達真空度２．５×１０^−４Ｐａまで減圧した。次いで、チャンバー内に酸素ガスを流量１０ｓｃｃｍで導入し、アルゴンガスを流量３０ｓｃｃｍで導入し、真空ポンプとチャンバーとの間にあるバルブの開閉度を制御することにより、チャンバー内圧力を０．２５Ｐａに保ち、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、投入電力１．２ｋＷで、基材フィルム上に厚み１００ｎｍの窒化珪素膜からなる無機バリア層を形成し、ガスバリア性フィルムとした。なお、ｓｃｃｍとは、ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略であり、以下においても同様である。

（実施例２）
実施例１において、基材フィルム上のアクリル系樹脂層の膜厚を５μｍ、無機バリア層の膜厚を５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手順を行ってガスバリア性フィルムを作製した。

（実施例３）
実施例２の手順を行って得られたガスバリア性フィルムの、アクリル系樹脂層及び無機バリア層を積層した面の裏面に、上記実施例１と基本的に同じ手順を行って、膜厚１μｍのアクリル系樹脂層及び膜厚２０ｎｍの無機バリア層をこの順序で直接積層し、基材フィルムの両面にアクリル系樹脂層及び無機バリア層を直接積層した構造のガスバリア性フィルムを作製した。

（実施例４）
実施例２の手順を行って得られたガスバリア性フィルムの、アクリル系樹脂層及び無機バリア層を積層した面の裏面に、上記実施例１と基本的に同じ手順を行って、膜厚１０μｍのアクリル系樹脂層及び膜厚１００ｎｍの無機バリア層をこの順序で直接積層し、基材フィルムの両面にアクリル系樹脂層及び無機バリア層を直接積層した構造のガスバリア性フィルムを作製した。

（比較例１）
実施例１において、アクリル系樹脂層の膜厚を０．０９μｍにした以外は、実施例１と同様の手順を行ってガスバリア性フィルムを作製した。

（比較例２）
実施例１において、無機バリア層の膜厚を１０ｎｍにした以外は、実施例１と同様の手順を行ってガスバリア性フィルムを作製した。

（比較例３）
実施例１において、アクリル系樹脂層の膜厚を１０μｍ、無機バリア層の膜厚を２００ｎｍにした以外は、実施例１と同様の手順を行ってガスバリア性フィルムを作製した。

（ガスバリア性フィルムの評価）
実施例及び比較例で作製したガスバリア性フィルムについて、酸素透過率と水蒸気透過率の評価、カール性及び全光線透過率の評価を行った。
評価結果を表１に示す。本実施例において作製したガスバリア性フィルムは、酸素透過率、水蒸気透過率、カール性、全光線透過率の全てにおいて良好であった。特にアクリル系樹脂層と無機バリア層からなる積層構造単位を複数設けた実施例３及び４のガスバリア性フィルムは、非常に良好なガスバリア性を示し、且つ、ほとんどカールしなかった。

（１）ガスバリア性
（１−ａ）酸素透過率の測定
酸素ガス透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製、ＯＸＴＲＡＮ２／２０）を用い、温度２３℃、湿度９０％ＲＨ、バックグラウンド除去測定を行うインディヴィジュアルゼロ測定ありの条件で測定した。
（１−ｂ）水蒸気透過率の測定
水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）を用い、温度４０℃、湿度１００％ＲＨの条件で測定した。

（２）カール性の評価
次に示す手順でカール性を測定した。
手順１： １５０ｍｍ×１５０ｍｍにカットしたガスバリア性フィルムを平滑な板の上に静置する。
手順２： フィルムの４隅の反りをｍｍ単位で測定する。
手順３： フィルムを反転させ、フィルムの形状が上に凸となるように静置し、中央の最大凸部の高さをｍｍ単位で測定する。
手順４： 上記手順２及び手順３での測定の最大値をそのガスバリア性フィルムのカール値とする。

（３）全光線透過率の測定
全光線透過率は、スガ試験機製のヘイズメーターを用いて測定した。

本発明に係るガスバリア性フィルムの一例の積層構造を模式的に示す横断面図である。 本発明に係るガスバリア性フィルムの他の一例の積層構造を模式的に示す横断面図であって、可撓性基材の片面にアクリル系樹脂層と無機バリア層からなる積層構造が複数回設けられている。 本発明に係るガスバリア性フィルムの他の一例の積層構造を模式的に示す横断面図であって、可撓性基材の両面にアクリル系樹脂層と無機バリア層からなる積層構造が設けられており、且つ、それぞれの面に設けられた積層構造の繰り返し数が異なっている。 本発明に係るガスバリア性フィルムの他の一例の積層構造を模式的に示す横断面図であって、可撓性基材の両面にアクリル系樹脂層と無機バリア層からなる積層構造が設けられており、且つ、それぞれの面に設けられたアクリル系樹脂層と無機バリア層の厚さが異なっている。

符号の説明

１１、１２、１３、１４…ガスバリア性フィルム
１…可撓性基材
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ）…アクリル系樹脂層
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）…無機バリア層

Claims (6)

1. 可撓性基材の片面又は両面に、前記基材に近い側から重合成分としてアクリル系モノマー及び／又はアクリル系重合性プレポリマーのみを含むＵＶ硬化性樹脂の硬化物からなる厚さ０．１〜１０μｍのアクリル系樹脂層及び厚さ２０〜１００ｎｍの無機バリア層が順次積層した積層構造が該基材に対して直接、１回のみ又は２回以上繰り返し積層されていることを特徴とする、ガスバリア性フィルム。
2. 前記基材の片面にのみ前記積層構造が積層されていることを特徴とする、請求項１に記載のガスバリア性フィルム。
3. 前記基材の両面に前記積層構造が積層され、且つ、前記基材の一面側と他面側とで前記積層構造の繰返し数が異なることを特徴とする、請求項１に記載のガスバリア性フィルム。
4. 前記基材の両面に前記積層構造が１回ずつ積層され、且つ、前記基材の一面側と他面側とで前記アクリル系樹脂層及び／又は前記無機バリア層の厚さが異なることを特徴とする、請求項１に記載のガスバリア性フィルム。
5. 前記無機バリア層が、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素又はこれらの２種以上からなる混合材料の薄膜であることを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載のガスバリア性フィルム。
6. 前記ＵＶ硬化性樹脂は、重合成分としてヒドロキシル基を有するアクリレート及びメタクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一種のアクリル系モノマー、及び／又は、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも一種のアクリル系重合性プレポリマーを含有することを特徴とする、請求項１乃至５いずれかに記載のガスバリア性フィルム。
   

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