JP2005119155A - Gas barrier film and its manufacturing method - Google Patents

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Koichi Mikami
浩一 三上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film having high barrier properties in spite of reduced film thickness and not lowering gas barrier properties with respect to gas such as oxygen, steam or the like even under a much moisture condition, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: This gas barrier film has a base material film and a silicon oxide film formed on one side or both sides of the base material film by a plasma CVD method. The silicon oxide film has a component ratio wherein the number of oxygen atoms is 170-200 and the number of carbon atoms is 30 or below with respect to the number of silicon atoms of 100 and has an IR absorption based on Si-O-Si expansion and contraction vibration between wavelengths of 1055-1065 cm<SP>-1</SP>. At least one composite polymer layer wherein a main component comprises a straight chain polymer obtained by the polycondensation of a composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent and a polyvinyl alcohol by a sol-gel method is laminated on the silicon oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高バリア性フィルム及びその製造方法に関し、更に詳しくは、酸素・水蒸気等の透過を阻止する高バリア性を有し、更に、屈曲及び伸縮等によるクラックの発生を防止したガスバリアフィルム及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high barrier film and a method for producing the same, and more specifically, a gas barrier film having a high barrier property that prevents permeation of oxygen, water vapor, and the like, and further prevents cracking due to bending, stretching, and the like, and It relates to the manufacturing method.

ガスバリアフィルムは、主に、内容物の品質を変化させる原因となる酸素や水蒸気等の影響を防ぐために、食品や医薬品等の包装材料として用いられたり、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が、酸素や水蒸気に触れて性能劣化するのを避けるために、電子デバイス等のパッケージ材料として用いられている。また、近年においては、従来ガラス等のデバイス等のパッケージ材料として用いられていた部分にフレキシブル性や耐衝撃性を持たせる等の理由から、ガスバリアフィルムが用いられる場合もある。   The gas barrier film is mainly used as a packaging material for food and pharmaceuticals to prevent the influence of oxygen and water vapor, which cause the quality of the contents to change, and is formed on liquid crystal display panels and EL display panels. In order to avoid degradation of the performance of the element being exposed to oxygen or water vapor, it is used as a packaging material for electronic devices and the like. In recent years, gas barrier films are sometimes used for the purpose of imparting flexibility and impact resistance to portions that have been conventionally used as packaging materials for devices such as glass.

このようなガスバリアフィルムは、プラスチックフィルムを基材フィルムとして、その片面又は両面にガスバリア層を形成した構成のものが一般的である。そして、ガスバリアフィルムは、CVD法、PVD法、スパッタリング法等の様々な方法で形成されているが、何れの方法を用いた場合であっても、従来のガスバリアフィルムは、その酸素透過率や水蒸気透過率は、より高いガスバリア性を必要とする用途に使用される場合には、未だ不十分なものであった。   Such a gas barrier film generally has a structure in which a plastic film is used as a base film and a gas barrier layer is formed on one side or both sides thereof. The gas barrier film is formed by various methods such as a CVD method, a PVD method, and a sputtering method. Even if any method is used, the conventional gas barrier film has its oxygen permeability and water vapor. The transmittance was still insufficient when used in applications requiring higher gas barrier properties.

ガスバリア性を有する膜をプラスチック基材フィルム上に乾式成膜する方法として、プラズマCVD法等の乾式成膜法を用いて酸化珪素膜や酸化アルミニウム膜を形成する方法が知られている(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。特にプラズマCVD法は、プラスチック基材フィルムに熱的ダメージを与えることなく、ガスバリア性と屈曲性に優れた酸化珪素膜や酸化アルミニウム膜を形成できるという利点がある。更に、基材フィルムの片面又は両面に珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有する、プラズマCVD法により形成された酸化珪素膜を設けたガスバリアフィルムが知られている(特許文献4参照)。
特開平8−176326号公報 特開平11−309815号公報 特開2000−6301号公報 特開2002−192646号公報
As a method of dry-forming a film having gas barrier properties on a plastic substrate film, a method of forming a silicon oxide film or an aluminum oxide film using a dry film-forming method such as a plasma CVD method is known (for example, a patent) Reference 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). In particular, the plasma CVD method has an advantage that a silicon oxide film or an aluminum oxide film having excellent gas barrier properties and flexibility can be formed without causing thermal damage to the plastic substrate film. Furthermore, it has a component ratio of 170 to 200 oxygen atoms and 30 or less carbon atoms with respect to 100 silicon atoms on one or both sides of the base film, and further Si—O—Si between 1055 to 1065 cm −1. A gas barrier film provided with a silicon oxide film formed by a plasma CVD method and having IR absorption based on stretching vibration is known (see Patent Document 4).
JP-A-8-176326 Japanese Patent Laid-Open No. 11-309815 JP 2000-6301 A JP 2002-192646 A

しかし、この特許文献4に記載のものは、ガスバリア性に優れるが更に薄い膜厚を要求される用途には不十分である。   However, although the thing of this patent document 4 is excellent in gas barrier property, it is inadequate for the use for which a thinner film thickness is requested | required.

本発明の課題は、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルム及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a gas barrier film having a high barrier property and a barrier property against a gas such as oxygen and water vapor, and a method for producing the same, even though the gas barrier film has a thin film thickness. Is to provide.

請求項1に記載の発明は、上記のガスバリアフィルムに関する発明の課題を解決するもので、基材フィルムと、前記基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成された酸化珪素膜とを有し、この酸化珪素膜は珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有するものであり、前記酸化珪素膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルムを要旨とする。 The invention according to claim 1 solves the above-described problems of the invention relating to the gas barrier film, and includes a base film and a silicon oxide film formed on one side or both sides of the base film by a plasma CVD method. The silicon oxide film has a component ratio of 170 to 200 oxygen atoms and 30 or less carbon atoms to 100 silicon atoms, and further exhibits Si—O—Si stretching vibration between 1055 to 1065 cm −1. The main component is linear, obtained by polycondensation of a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the silicon oxide film by a sol-gel method. The gist of the present invention is a gas barrier film in which at least one composite polymer layer made of a polymer is laminated.

請求項1に記載の発明において、酸化珪素膜の成分割合とIR吸収特性を上記の範囲に制御することによって極めて優れたガスバリア性を奏する酸化珪素膜が形成される。   In the first aspect of the present invention, a silicon oxide film having extremely excellent gas barrier properties is formed by controlling the component ratio and IR absorption characteristics of the silicon oxide film within the above ranges.

請求項1に記載の発明において、酸化珪素膜は屈折率1.45〜1.48を有するものであることが望ましい。酸化珪素膜の屈折率を、上記の範囲内に制御することによって、ガスバリア性をより一層向上させ、優れたガスバリア性を発揮する酸化珪素膜が形成される。請求項1に記載の発明に係るガスバリアフィルムは優れたガスバリア性を発揮する酸化珪素膜を備え、更に複合ポリマー層によってガスバリア性が高められたものである。   In the first aspect of the present invention, the silicon oxide film desirably has a refractive index of 1.45 to 1.48. By controlling the refractive index of the silicon oxide film within the above range, the gas barrier property is further improved, and a silicon oxide film exhibiting excellent gas barrier property is formed. The gas barrier film according to the first aspect of the present invention is provided with a silicon oxide film exhibiting excellent gas barrier properties, and the gas barrier properties are further enhanced by the composite polymer layer.

請求項1に記載の発明によれば、酸化珪素膜の膜厚を例えば50nmとし、また複合ポリマー層の膜厚を2μmとすることにより、薄膜のフィルムながら、特許文献4に記載のガスバリアフィルムよりも高いバリア性を有し、しかも90%RHの多湿の環境下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルムを提供することができる。   According to the invention described in claim 1, the film thickness of the silicon oxide film is set to, for example, 50 nm, and the film thickness of the composite polymer layer is set to 2 μm. In addition, it is possible to provide a gas barrier film that has a high barrier property and that does not deteriorate a barrier property against a gas such as oxygen or water vapor even in a humid environment of 90% RH.

請求項3に記載の発明は、上記ガスバリアフィルムに関する課題を解決するもので、基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成され、表面に5〜40nmの間隔をおいてグレインを有する蒸着膜とを有し、前記蒸着膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含有する組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルムを要旨とする。   Invention of Claim 3 solves the subject regarding the said gas barrier film, and is formed by the plasma CVD method on one side or both sides of the base film and the base film, and has an interval of 5 to 40 nm on the surface. The main component is obtained by polycondensation of a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the vapor deposition film by a sol-gel method. The gist of the present invention is a gas barrier film in which at least one composite polymer layer made of a chain polymer is laminated.

請求項項3に記載の発明において、蒸着膜として酸化珪素膜を好ましく用いることができる。   In the invention according to claim 3, a silicon oxide film can be preferably used as the vapor deposition film.

請求項3に記載の発明において、蒸着膜のグレイン間の距離を上記の範囲内に制御したことによって、ガスが透過できる領域を小さくすることができ、極めてガスバリア性に優れた蒸着膜が形成される。請求項3に記載の発明に係るガスバリアフィルムは優れたガスバリア性を発揮する蒸着膜を備え、更に複合ポリマー層によってガスバリア性が高められたものである。   In the invention according to claim 3, by controlling the distance between the grains of the vapor deposition film within the above range, the region through which the gas can permeate can be reduced, and a vapor deposition film having an extremely excellent gas barrier property is formed. The The gas barrier film according to the invention described in claim 3 is provided with a vapor-deposited film exhibiting excellent gas barrier properties, and the gas barrier properties are further enhanced by the composite polymer layer.

請求項3に記載の発明によれば、酸化珪素膜の膜厚を例えば50nmとし、また複合ポリマー層の膜厚を2μmとすることにより、薄膜のフィルムながら、特許文献4に記載のガスバリアフィルムよりも高いバリア性を有し、しかも90%RHの多湿の環境下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルムを提供することができる。   According to the invention described in claim 3, the film thickness of the silicon oxide film is set to, for example, 50 nm, and the film thickness of the composite polymer layer is set to 2 μm. In addition, it is possible to provide a gas barrier film that has a high barrier property and that does not deteriorate a barrier property against a gas such as oxygen or water vapor even in a humid environment of 90% RH.

請求項5に記載の発明は、上記のガスバリア性に関する課題を解決するもので、基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成され、電子スピン共鳴法によって観察されるE’センターを有し、該E’センターの密度が5×1015spins/cm3以上である酸化珪素膜とを有し、前記酸化珪素膜の上ににアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルムを要旨とする。 Invention of Claim 5 solves the subject regarding said gas barrier property, and is formed by the plasma CVD method on one side or both sides of this base film and this base film, and is observed by the electron spin resonance method A silicon oxide film having an E ′ center and a density of the E ′ center of 5 × 10 15 spins / cm 3 or more. On the silicon oxide film, an alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl The gist of the present invention is a gas barrier film obtained by laminating at least one composite polymer layer, the main component of which is a linear polymer, obtained by polycondensation of a composition containing alcohol by a sol-gel method.

請求項5に記載の発明において、酸化珪素膜はE’センター、即ち不対電子を有し、膜が密に凹んだ構造を取っているため、極めて優れたガスバリア性を発揮する。その場合、E’センターの密度が5×1015spins/cm3以上の酸化珪素膜は、確実に膜の構造が密にゆがんだ構造を有するとはいえ、この構造を有する酸化珪素膜はその性能が非常に優れている。請求項5に記載の発明に係るガスバリアフィルムは前記のような優れたガスバリア性を発揮する酸化珪素膜を備え、更に複合ポリマー層によってガスバリア性が高められたものである。 In the invention according to claim 5, since the silicon oxide film has an E ′ center, that is, an unpaired electron, and has a structure in which the film is closely dented, it exhibits extremely excellent gas barrier properties. In that case, a silicon oxide film having an E ′ center density of 5 × 10 15 spins / cm 3 or more certainly has a structure in which the structure of the film is densely distorted. The performance is very good. The gas barrier film according to the invention of claim 5 includes the silicon oxide film exhibiting excellent gas barrier properties as described above, and further has a gas barrier property enhanced by a composite polymer layer.

請求項5に記載の発明によれば、酸化珪素膜の膜厚を例えば50nmとし、また複合ポリマー層を2μmとすることにより、薄膜のフィルムながら、特許文献4に記載のガスバリアフィルムよりも高いバリア性を有し、しかも90%RHの多湿の環境下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルムを提供することができる。   According to the invention described in claim 5, the film thickness of the silicon oxide film is set to, for example, 50 nm, and the composite polymer layer is set to 2 μm, so that the barrier is higher than the gas barrier film described in Patent Document 4 while being a thin film. In addition, it is possible to provide a gas barrier film that has a property and does not deteriorate a barrier property against a gas such as oxygen or water vapor even in a humid environment of 90% RH.

請求項6に記載の発明は、上記のガスバリアフィルムに関する課題を解決するもので、基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成された酸化珪素膜とを有し、前記酸化珪素膜は2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有するものであり、前記酸化珪素膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルムを要旨とする。 Invention of Claim 6 solves the subject regarding said gas barrier film, has a base film, and a silicon oxide film formed by plasma CVD method on one side or both sides of the base film, The silicon oxide film has an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1 , and a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol is formed on the silicon oxide film. The gist of the present invention is a gas barrier film obtained by laminating at least one composite polymer layer comprising a linear polymer as a main component, obtained by polycondensation by a sol-gel method.

請求項6に記載の発明のガスバリアフィルムにおいて、酸化珪素膜は、2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有するものであるので、極めて優れたガスバリア性を発揮する。請求項6に記載の発明に係るガスバリアフィルムは優れたガスバリア性を発揮する酸化珪素膜を備え、更に複合ポリマー層によってガスバリア性が高められたものである。 In the gas barrier film of the invention described in claim 6, since the silicon oxide film has an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1 , it exhibits extremely excellent gas barrier properties. The gas barrier film according to the invention of claim 6 includes a silicon oxide film that exhibits excellent gas barrier properties, and further has a gas barrier property enhanced by a composite polymer layer.

請求項6に記載の発明によれば、酸化珪素膜の膜厚を例えば50nmとし、また複合ポリマー層の膜厚を2μmとすることにより、薄膜のフィルムながら、特許文献4に記載のガスバリアフィルムよりも高いバリア性を有し、しかも90%RHの多湿の環境下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルムを提供することができる。   According to the invention described in claim 6, the film thickness of the silicon oxide film is set to, for example, 50 nm, and the film thickness of the composite polymer layer is set to 2 μm. In addition, it is possible to provide a gas barrier film that has a high barrier property and that does not deteriorate a barrier property against a gas such as oxygen or water vapor even in a humid environment of 90% RH.

又、請求項1乃至請求項6に記載の発明に係るガスバリアフィルムにおいて、酸化珪素膜の膜厚は、5〜300nm、好ましくは5〜50nmである。酸化珪素膜は、その膜厚が5〜50nmのときでも優れたガスバリア性を発揮するのみならず、その薄い酸化珪素膜に複合ポリマー層を積層することにより極めて高いガスバリア性が奏せられる。又、薄膜化することによりクラックが入りずらくすることができる。更にそのように薄膜化した酸化珪素膜は優れた透明性や外観等を有し、又、フィルムのカールの増大を抑制することができるため、生産性においても好ましい。   In the gas barrier film according to any one of claims 1 to 6, the thickness of the silicon oxide film is 5 to 300 nm, preferably 5 to 50 nm. The silicon oxide film exhibits not only excellent gas barrier properties even when the film thickness is 5 to 50 nm, but also exhibits extremely high gas barrier properties by laminating a composite polymer layer on the thin silicon oxide film. Moreover, cracks can be prevented from entering by making the film thinner. Further, such a thinned silicon oxide film has excellent transparency, appearance, and the like, and can suppress an increase in curling of the film, which is preferable in terms of productivity.

本発明において、 複合ポリマーを形成するアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物は、更に1種以上の金属アルコキシドを含有してもよい。   In the present invention, the composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent, and polyvinyl alcohol forming a composite polymer may further contain one or more metal alkoxides.

請求項9に記載の発明は、上記のガスバリアフィルムの製造方法に関する課題を解決するもので、炭素−珪素結合を分子内に有さない有機珪素化合物を含むガス及び酸素原子を含むガスを原料ガスとして用い、有機珪素化合物のガスと酸素原子を含むガスの流量比を1対3乃至1対50の範囲として反応チャンバー内に導入し反応チャンバー内に配置した基材フィルム上にプラズマCVD法により酸化珪素膜を成膜する過程と、成膜後、酸化珪素膜上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、及び有機溶剤の存在下に重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる前記組成物の複合ポリマーを含有する塗工液を塗布する過程と、しかる後前記塗工液の塗膜に120℃以上で且つ基材フィルムの融点以下の温度で熱処理を施して酸化珪素膜上に前記組成物の複合ポリマー層を形成することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法を要旨とする。   Invention of Claim 9 solves the subject regarding the manufacturing method of said gas barrier film, The gas containing the organic silicon compound which does not have a carbon-silicon bond in a molecule | numerator, and the gas containing an oxygen atom are source gas The gas flow ratio between the organosilicon compound gas and the oxygen atom-containing gas is introduced into the reaction chamber in the range of 1: 3 to 1:50, and oxidized by plasma CVD on the substrate film placed in the reaction chamber. The process of forming a silicon film, and after the film formation, a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the silicon oxide film is present in the presence of a sol-gel catalyst, mineral acid, water, and an organic solvent. A process of applying a coating liquid containing a composite polymer of the composition, the main component of which is a linear polymer, obtained by polycondensation below, and then a coating film of the coating liquid And gist of the method for producing a gas barrier film, which comprises forming a composite polymer layer of the composition on the silicon oxide film and subjected to heat treatment at a temperature below the melting point of the base film at 120 ° C. or higher.

上記の製造方法によれば、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのない、ガスバリアフィルムを製造することができる。   According to the above manufacturing method, a gas barrier film having a high barrier property and having a low barrier property against a gas such as oxygen or water vapor even under a high humidity condition is manufactured while being a thin gas barrier film. can do.

上記の製造方法において、アルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物として、更に1種以上の金属アルコキシドを含有する前記組成物を用いても良い。   In said manufacturing method, you may use the said composition containing 1 or more types of metal alkoxide further as a composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent, and polyvinyl alcohol.

上記の製造方法において、上記組成物を重縮合させるときのゾル−ゲル法触媒として、水に実質的に不溶であり、且つ、有機溶媒に可溶な第3アミンが用いられる。   In the production method described above, a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent is used as a sol-gel method catalyst for polycondensation of the composition.

更に、上記の製造方法において、前記組成物を組成物を重宿合させるときに用いられる水は、アルコキシシラン1モルに対して0.8モル以上2モル以下の割合で用いられる。又、上記組成物が金属アルコキシドを含む場合にはアルコキシドと金属アルコキシドの合計モル数1モルに対して0.8モル以上2モル以下の割合で用いられる。水の量が2モルを上回ると、上記アルコキシシラン又は上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドから得られるポリマーが球状粒子となり、更に、この球状粒子同士が三次元的に架橋し、密度の低い、多孔性ポリマーとなる。この多孔性のポリマーによってはガスバリア性を高めることはできない。水のの量が0.8モルを下回ると、加水分解反応が進行しにくくなる。   Furthermore, in the above production method, water used when the composition is combined with the composition is used in a ratio of 0.8 mol to 2 mol with respect to 1 mol of alkoxysilane. Moreover, when the said composition contains a metal alkoxide, it is used in the ratio of 0.8 mol or more and 2 mol or less with respect to 1 mol of total moles of an alkoxide and a metal alkoxide. When the amount of water exceeds 2 mol, the polymer obtained from the alkoxysilane or the alkoxysilane and the metal alkoxide becomes spherical particles, and the spherical particles are three-dimensionally cross-linked to form a porous polymer having a low density. It becomes. The gas barrier property cannot be enhanced by this porous polymer. When the amount of water is less than 0.8 mol, the hydrolysis reaction hardly proceeds.

更に、上記の製造方法において、複合ポリマー層に必要に応じてアセタール処理(複合ポリマー層を形成したガスバリアフィルムをアルデヒド溶液に浸漬する処理)が施される。このアセタール処理により複合ポリマー中に微量存在するPVAに起因する未反応の水酸基がアルデヒドと反応してアセタール化され、複合ポリマーの耐水性(耐湿性)が更に向上する。   Furthermore, in the above production method, the composite polymer layer is subjected to an acetal treatment (treatment of immersing the gas barrier film on which the composite polymer layer is formed in an aldehyde solution) as necessary. By this acetal treatment, an unreacted hydroxyl group caused by PVA present in a minute amount in the composite polymer reacts with the aldehyde to be acetalized, and the water resistance (moisture resistance) of the composite polymer is further improved.

請求項1、請求項3、請求項5及び請求項6に記載の発明によれば、プラズマCVD法によって形成した、珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有する酸化珪素膜、プラズマCVD法によって形成した、表面に5〜40nmの間隔をおいたグレインを有する蒸着膜、プラズマCVD法によって形成した、電子スピン共鳴法によって観察されるE’センターを有し、該E’センターの密度が5×1015spins/cm3以上である酸化珪素膜、或いはプラズマCVD法によって形成した、2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有する酸化珪素膜及びアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層し、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することがなく、且つ、耐水性に優れ、柔軟性にも富み、耐溶剤性及び耐薬品性にも優れたガスバリアフィルムを提供することができる。 According to the invention of claim 1, claim 3, claim 5 and claim 6, the number of oxygen atoms is 170-200 and the number of carbon atoms is 30 or less with respect to the number of silicon atoms of 100 formed by the plasma CVD method. A silicon oxide film having a component ratio and having IR absorption based on Si—O—Si stretching vibration between 1055 and 1065 cm −1 , a grain formed by a plasma CVD method and having a surface with a spacing of 5 to 40 nm A silicon oxide film having an E ′ center observed by an electron spin resonance method and having a density of 5 × 10 15 spins / cm 3 or more, formed by a plasma CVD method, or was formed by a plasma CVD method, a silicon oxide film and the alkoxysilane having an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules in 2341 ± 4 cm -1, A thin gas barrier film obtained by laminating at least one composite polymer layer comprising a linear polymer as a main component, obtained by polycondensing a composition containing a run coupling agent and polyvinyl alcohol by a sol-gel method. However, it has a high barrier property, does not deteriorate the barrier property against gases such as oxygen and water vapor even under high humidity conditions, and is excellent in water resistance, flexibility, solvent resistance and resistance. A gas barrier film excellent in chemical properties can be provided.

又、本発明の製造方法は、炭素−珪素結合を分子内に有さない有機珪素化合物を含むガス及び酸素原子を含むガスを原料ガスとして用い、有機珪素化合物のガスと酸素原子を含むガスの流量比を1対3乃至1対50の範囲として反応チャンバー内に導入し反応チャンバー内に配置した基材フィルム上にプラズマCVD法により酸化珪素膜を成膜する過程と、成膜後酸化珪素膜上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、及び有機溶剤の存在下に重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる前記組成物の複合ポリマーを含有する塗工液を塗布する過程と、しかる後前記塗工液の塗膜に120℃以上で且つ基材フィルムの融点以下の温度で熱処理を施して酸化珪素膜上に前記組成物の複合ポリマー層を形成する過程からなり、この製造方法によれば、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することがなく、且つ、耐水性に優れ、柔軟性にも富み、耐溶剤性及び耐薬品性にも優れたガスバリアフィルムを製造することができる。   Further, the production method of the present invention uses a gas containing an organic silicon compound having no carbon-silicon bond in the molecule and a gas containing oxygen atoms as a raw material gas, and a gas containing an organic silicon compound and a gas containing oxygen atoms. A process of forming a silicon oxide film by a plasma CVD method on a base film introduced into the reaction chamber with a flow rate ratio of 1: 3 to 1:50 and disposed in the reaction chamber, and a post-deposition silicon oxide film The main component is a linear polymer obtained by polycondensation of a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol in the presence of a sol-gel method catalyst, mineral acid, water, and an organic solvent. And a step of applying a coating solution containing the composite polymer of the composition, and then subjecting the coating film of the coating solution to heat treatment at a temperature of 120 ° C. or higher and lower than the melting point of the base film. The process comprises the step of forming a composite polymer layer of the composition on a silicon film. According to this production method, although it is a thin film barrier film, it has a high barrier property and oxygen or water vapor even under humid conditions. It is possible to produce a gas barrier film that does not deteriorate the barrier properties against gases such as, has excellent water resistance, is flexible, and has excellent solvent resistance and chemical resistance.

次に図面を用いて本発明のガスバリアフィルムについて説明する。   Next, the gas barrier film of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施態様:請求項1に記載の発明の実施の形態)
図1は、請求項1に記載の発明に係るガスバリアフィルムを示す。このガスバリアフィルムは、基材フィルム1と、基材フィルム1の片面にプラズマCVD法によって形成された、酸化珪素膜2とを有する。尚、図1に示す実施の形態においては酸化珪素膜2は基材フィルムの1の片面のみに設けられているが、酸化珪素膜2は基材フィルム1の両面に設けてもよい。酸化珪素膜2は、珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有するものである。更に、酸化珪素膜2の上に、アルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層(以下、複合ポリマー層という)3が積層されている。請求項1に記載の発明に係るガスバリアフィルムにおいては酸化珪素膜と複合ポリマー層の二層からなるガスバリア層が形成されている。それ故、酸化珪素膜は、その膜厚が5〜50nmのときでも優れたガスバリア性を発揮するのみならず、その薄い酸化珪素膜に複合ポリマー層を積層することにより極めて高いガスバリア性が奏せられる。又、薄膜化することによりクラックが入りずらくすることができる。更にそのように薄膜化した酸化珪素膜は優れた透明性や外観等を有し、又、フィルムのカールの増大を抑制することができるため、生産性においても好ましい。以下、基材フィルム1、酸化珪素膜2及び複合ポリマー層3について説明する。
(First embodiment: Embodiment of the invention described in claim 1)
FIG. 1 shows a gas barrier film according to the first aspect of the present invention. This gas barrier film has a base film 1 and a silicon oxide film 2 formed on one surface of the base film 1 by a plasma CVD method. In the embodiment shown in FIG. 1, the silicon oxide film 2 is provided only on one side of the base film 1, but the silicon oxide film 2 may be provided on both sides of the base film 1. The silicon oxide film 2 has a component ratio of 170 to 200 oxygen atoms and 30 or less carbon atoms to 100 silicon atoms, and is further based on Si—O—Si stretching vibration between 1055 and 1065 cm −1. It has IR absorption. Furthermore, a composite polymer layer whose main component is a linear polymer obtained by polycondensation of a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the silicon oxide film 2 by a sol-gel method. 3 (hereinafter referred to as composite polymer layers) are laminated. In the gas barrier film according to the first aspect of the present invention, a gas barrier layer comprising two layers of a silicon oxide film and a composite polymer layer is formed. Therefore, the silicon oxide film not only exhibits excellent gas barrier properties even when the film thickness is 5 to 50 nm, but also exhibits extremely high gas barrier properties by laminating a composite polymer layer on the thin silicon oxide film. It is done. Moreover, cracks can be prevented from entering by making the film thinner. Further, such a thinned silicon oxide film has excellent transparency, appearance, and the like, and can suppress an increase in curling of the film, which is preferable in terms of productivity. Hereinafter, the base film 1, the silicon oxide film 2, and the composite polymer layer 3 will be described.

(A)基材フィルム
基材フィルム1は酸化珪素膜2を保持することができるフィルムであれば特に限定されるものではなく、いかなるフィルムも適用することができる。
(A) Base film The base film 1 is not particularly limited as long as it can hold the silicon oxide film 2, and any film can be applied.

具体的には、
・エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン樹脂(PO)、
・環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、
・ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、
・ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系樹脂(PA)、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、
・ポリイミド(PI)、
・ポリエーテルイミド(PEI)、
・ポリサルフォン(PS)、
・ポリエーテルサルフォン(PES)、
・ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、
・ポリカーボネート(PC)、
・ポリビニルブチラート(PVB)、
・ポリアリレート(PAR)、
・エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン樹脂(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、フッ化ビニル樹脂(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂、等を用いることができる。
In particular,
-Polyolefin resins (PO) such as homopolymers or copolymers such as ethylene, polypropylene, butene,
-Amorphous polyolefin resin (APO) such as cyclic polyolefin,
Polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene 2,6-naphthalate (PEN)
-Polyamide alcohol resins such as nylon 6, nylon 12, copolymer nylon (PA), polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), etc.,
・ Polyimide (PI),
-Polyetherimide (PEI),
・ Polysulfone (PS),
・ Polyethersulfone (PES),
・ Polyetheretherketone (PEEK),
・ Polycarbonate (PC),
-Polyvinyl butyrate (PVB),
・ Polyarylate (PAR),
・ Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), trifluorochloroethylene resin (PFA), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP), vinylidene fluoride resin (PVDF), fluoride Fluorine resins such as vinyl resin (PVF) and perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether copolymer (EPA) can be used.

又、上記した樹脂以外にもラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物よりなる樹脂化合物や、前記アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂及びこれらの混合物を用いることも可能である。更に、これらの樹脂の1種又は2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを基材フィルムとして用いることも可能である。   In addition to the above-described resins, a resin compound comprising an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition comprising the acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, poly It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition obtained by dissolving an oligomer such as ether acrylate in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof. Furthermore, it is also possible to use what laminated | stacked 1 type, or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, as a base film.

上記した基材フィルムは未延伸フィルム、又は延伸フィルムの何れでもよい。   The base film described above may be either an unstretched film or a stretched film.

基材フィルム1は上記の材料を用いて従来公知の一般的な方法により製造することができる。例えば、材料となる樹脂を押出機により溶融し、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、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材フィルム1を製造することができる。又、未延伸の基材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等の公知の方法により、基材フィルム1の流れ方向(縦軸方向)、又は基材フィルム1の流れ方向と直角方向(横軸方向)に延伸することにより延伸したフィルムを基材フィルムとして用いることができる。この場合の延伸倍率は、基材フィルム1の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することができるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。   The base film 1 can be manufactured by a conventionally known general method using the above materials. For example, an unstretched base film 1 that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched base film is uniaxially stretched, tenter-type sequential biaxial stretch, tenter-type simultaneous biaxial stretch, tubular-type simultaneous biaxial stretch, and the like in a flow direction (vertical axis Direction), or a film stretched by stretching in a direction perpendicular to the flow direction of the base film 1 (horizontal axis direction) can be used as the base film. Although the draw ratio in this case can be suitably selected according to the resin used as the raw material of the base film 1, it is preferably 2 to 10 times in each of the vertical axis direction and the horizontal axis direction.

又、基材フィルム1には、酸化珪素膜を形成する前にコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理等の表面処理を施してもよい。   The base film 1 may be subjected to surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, chemical treatment, etc. before forming the silicon oxide film.

更に、基材フィルム1の表面には、アンカーコート層を形成してもよい。アンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等の一種を又は二種以上を併せて使用することができる。これらのアンカーコート剤には従来公知の添加剤を加えることができる。そして、アンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により基材フィルム1に塗布することができる。アンカーコーティング剤の塗布量としては0.1〜5g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。 Further, an anchor coat layer may be formed on the surface of the base film 1. As an anchor coating agent, polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, alkyl titanate, etc. Can be used together. Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The anchor coating agent can be applied to the base film 1 by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating or the like. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).

(B)酸化珪素膜
酸化珪素膜2は、基材フィルム1上にプラズマCVD法によって形成された、珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有する酸化珪素膜である。即ち、この酸化珪素膜2は酸化珪素膜の成分割合とIR吸収特性を上記の範囲に制御したことをによって、極めて優れたガスバリア性を発揮させたものである。
(B) Silicon oxide film The silicon oxide film 2 is formed on the base film 1 by a plasma CVD method, and has a component ratio of 170 to 200 oxygen atoms and 30 or less carbon atoms to 100 silicon atoms. Further, the silicon oxide film has IR absorption based on Si—O—Si stretching vibration between 1055 and 1065 cm −1 . That is, the silicon oxide film 2 exhibits extremely excellent gas barrier properties by controlling the component ratio of the silicon oxide film and the IR absorption characteristics within the above ranges.

又、酸化珪素膜1は、1.45〜1.48の屈折率を有するように形成するのが好ましい。このような特性の酸珪素蒸着膜は、極めて優れたガスバリア性を発揮する。   The silicon oxide film 1 is preferably formed to have a refractive index of 1.45 to 1.48. The silicon oxydeposition film having such characteristics exhibits extremely excellent gas barrier properties.

珪素、酸素、炭素の成分割合を珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下にするには、酸素ガス流量対有機珪素化合物ガス流量比や有機珪素化合物の単位流量当たりの投入電力の大きさ等を調節する。特にこの調節を炭素の混入を抑制するように制御することが望ましい。例えば、酸素ガス流量対有機珪素化合物ガス流量比を1対3〜1対50程度に調節することによって、SiO2ライクな膜にして炭素の混入を抑制したり、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力を大きくすることによってSi−C結合の切断を容易にして膜中への炭素の混入を抑制することができる。尚、流量比の上限は便宜上規定したものであり、超えても特に問題はない。上記の流量比の範囲のときの成分組成を有する酸化珪素膜は、Si−C結合が少ないので、SiO2ライクな均質膜となり、極めて優れたガスバリア性を発揮する。こうした成分割合は、Si、O、Cの各成分を定量的に測定できる装置であればよく、代表的な測定装置としてはESCA(Electron spectroscopy for chemical analysis)や、RBS(Rutherford back scattering)、オージェ電子分光法によって測定された結果によって評価される。 In order to reduce the component ratio of silicon, oxygen, and carbon to 170 to 200 oxygen atoms and 30 or less carbon atoms with respect to 100 silicon atoms, the ratio of the oxygen gas flow rate to the organosilicon compound gas flow rate or the unit flow rate of the organosilicon compound Adjust the amount of input power per hit. In particular, it is desirable to control this adjustment so as to suppress carbon contamination. For example, by adjusting the ratio of the oxygen gas flow rate to the organosilicon compound gas flow rate to about 1 to 3 to 50, it is possible to suppress the mixing of carbon by forming a SiO 2 like film or per unit flow rate of the organosilicon compound gas. By increasing the input electric power, it is possible to easily cut the Si—C bond and suppress the carbon from being mixed into the film. Note that the upper limit of the flow rate ratio is defined for convenience, and there is no particular problem if it exceeds the upper limit. A silicon oxide film having a component composition in the range of the above flow rate ratio has few Si—C bonds, and thus becomes a SiO 2 -like homogeneous film and exhibits extremely excellent gas barrier properties. Such component ratios may be any device that can quantitatively measure each component of Si, O, and C. Typical measurement devices include ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis), RBS (Rutherford Back Scattering), Auger It is evaluated by the results measured by electron spectroscopy.

珪素原子数100に対する酸素原子数が170未満となる場合は、酸素ガス流量対有機珪素化合物流量比が小さいとき(酸素ガス流量が有機珪素ガス化合物流量に比して相対的に少ないとき)や有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力が小さいときにしばしば見られ、そのときは結果的に炭素の成分割合が大きくなる。その結果膜中に多くのSi−C結合を有し、SiO2ライクな均質膜ではなくなって、酸素透過率と水蒸気透過率が大きくなり充分なガスバリア性を発揮することができない。尚、珪素原子数100に対する酸素原子数は化学量論的に200を越えにくい。また、珪素原子数100に対する炭素原子数がが30を超える場合は、珪素原子数100に対する酸素原子数が170未満となる場合と同じ条件、即ち、酸素ガス流量対有機珪素化合物流量比が小さいとき(酸素ガス流量が有機珪素ガス化合物流量に比して相対的に少ないとき)や有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力が小さいときにしばしば見られ、そのときは膜中にSi−C結合がそのまま残る。その結果膜中に多くのSi−C結合を有し、SiO2ライクな均質膜ではなくなって、酸素透過率と水蒸気透過率が大きくなり充分なガスバリア性を発揮することができない。 When the number of oxygen atoms with respect to 100 silicon atoms is less than 170, the oxygen gas flow rate to the organosilicon compound flow rate ratio is small (when the oxygen gas flow rate is relatively small compared to the organosilicon gas compound flow rate) or organic This is often seen when the input power per unit flow rate of the silicon compound gas is small, and as a result, the carbon component ratio increases. As a result, the film has many Si—C bonds and is not a SiO 2 -like homogeneous film, and oxygen permeability and water vapor permeability are increased, and sufficient gas barrier properties cannot be exhibited. Note that the number of oxygen atoms with respect to 100 silicon atoms is less than 200 stoichiometrically. Further, when the number of carbon atoms with respect to 100 silicon atoms exceeds 30, the same conditions as when the number of oxygen atoms with respect to 100 silicon atoms is less than 170, that is, when the ratio of oxygen gas flow rate to organosilicon compound flow rate is small. It is often seen when the oxygen gas flow rate is relatively small compared to the organosilicon gas compound flow rate, or when the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas is small. Remains as it is. As a result, the film has many Si—C bonds and is not a SiO 2 -like homogeneous film, and oxygen permeability and water vapor permeability are increased, and sufficient gas barrier properties cannot be exhibited.

1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR(赤外)吸収があるようにすることは、酸素ガス流量対有機珪素化合物ガス流量比を1対3〜1対50程度の範囲に調整し、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力の大きさを大きくしてSi−C結合の切断を容易にして、酸化珪素膜をSiO2ライクな均質膜にすることにより、達成することができる。このようにして形成したIR吸収が現れる酸化珪素膜は、SiO2ライクな均質膜特有のSi−O結合を有するので、極めて優れたガスバリア性を発揮する。これに対し、IR吸収が現れない酸化珪素膜は酸素透過率及び水蒸気透過率が大きく、十分なガスバリア性を発揮しない。IR吸収はIR測定用の赤外分光光度計で測定して評価される。好ましくは、赤外分光光度計にATR(多重反射)測定装置を取り付けて赤外吸収スペクトルを測定する。このとき、プリズムにはゲルマニウム結晶を用い、入射角45度で測定することが好ましい。 By making IR (infrared) absorption based on Si—O—Si stretching vibration between 1055 and 1065 cm −1, the ratio of oxygen gas flow rate to organosilicon compound gas flow rate is about 1: 3 to 1:50. To make the silicon oxide film a SiO 2 -like homogeneous film by increasing the magnitude of the input power per unit flow rate of the organosilicon compound gas to facilitate the cutting of the Si-C bond, Can be achieved. The thus formed silicon oxide film exhibiting IR absorption has a Si—O bond peculiar to a SiO 2 -like homogeneous film, and exhibits extremely excellent gas barrier properties. In contrast, a silicon oxide film that does not exhibit IR absorption has a large oxygen permeability and water vapor permeability and does not exhibit sufficient gas barrier properties. IR absorption is evaluated by measuring with an infrared spectrophotometer for IR measurement. Preferably, an infrared spectrophotometer is attached to an infrared spectrophotometer to measure an infrared absorption spectrum. At this time, it is preferable to use a germanium crystal for the prism and measure at an incident angle of 45 degrees.

酸化珪素膜の屈折率を1.45〜1.48にすることは、酸素ガス流量対有機珪素化合物ガス流量比を1対3〜1対50程度の範囲に調整し、有機珪素化合物ガスの単位流量当たりの投入電力の大きさを大きくして、酸化珪素膜をSiO2ライクな均質膜にすることにより、達成することができる。前記のような範囲の屈折率を有する酸化珪素膜は、緻密で不純物の少ないSiO2ライクな膜となり、極めて優れたガスバリア性を発揮する。これに対し、屈折率が1.45未満の酸化珪素膜及び屈折率が1.48を超える酸化珪素膜は、酸素透過率及び水蒸気透過率が大きく、十分なガスバリア性を発揮しない。尚、屈折率は、光学分光機によって透過率及び反射率を測定し、光学干渉法を用いて633nmでの屈折率で評価したものである。 The refractive index of the silicon oxide film is adjusted to 1.45 to 1.48 by adjusting the ratio of the oxygen gas flow rate to the organosilicon compound gas flow rate in the range of about 1 to 3 to 1 to 50, and the unit of the organosilicon compound gas. This can be achieved by increasing the magnitude of the input power per flow rate and making the silicon oxide film a SiO 2 -like homogeneous film. A silicon oxide film having a refractive index in the above range becomes a dense SiO 2 -like film with few impurities, and exhibits extremely excellent gas barrier properties. On the other hand, a silicon oxide film having a refractive index of less than 1.45 and a silicon oxide film having a refractive index of more than 1.48 have large oxygen permeability and water vapor permeability and do not exhibit sufficient gas barrier properties. Note that the refractive index is obtained by measuring the transmittance and the reflectance with an optical spectrometer and evaluating the refractive index at 633 nm using an optical interference method.

5〜300nmの薄い厚さの酸化珪素膜は、優れたガスバリア性を発揮するのみならず、クラックが入りにくい利点を有する。酸化珪素膜の厚さが5nm未満のときは、基材フィルムの全面を覆う酸化珪素膜を形成することができないことがあり、ガスバリア性を向上させることができない。一方、酸化珪素膜の厚さが300nmを超えるときは、クラックが入りやすくなり、透明性が低下し、外観が悪くなり、フィルムのカールが増大し、更には量産し難くなり生産性が低下してコストが増大する等の不具合が起こり易くなる。   A silicon oxide film having a thin thickness of 5 to 300 nm not only exhibits excellent gas barrier properties, but also has an advantage that cracks do not easily occur. When the thickness of the silicon oxide film is less than 5 nm, the silicon oxide film that covers the entire surface of the base film may not be formed, and the gas barrier property cannot be improved. On the other hand, when the thickness of the silicon oxide film exceeds 300 nm, cracks are likely to occur, the transparency is lowered, the appearance is deteriorated, the curl of the film is increased, and the mass production is difficult and the productivity is lowered. Inconveniences such as increased costs are likely to occur.

酸化珪素膜を形成するプラズマCVD法は、一定圧力の原料を放電させてプラズマ状態にし、そのプラズマ中で生成された活性粒子によって基材フィルムの表面での化学反応を促進して蒸着膜を形成する方法である。このプラズマCVD法は、高分子樹脂に熱的ダメージが加わらない程度の低温(およそ−10〜200℃程度の範囲の温度)で成膜でき、更に原料ガスの種類・流量、成膜圧力、投入電力等によって得られる膜の種類や物性を制御できるという利点がある。   In the plasma CVD method for forming a silicon oxide film, a raw material at a constant pressure is discharged into a plasma state, and a chemical reaction on the surface of the base film is promoted by active particles generated in the plasma to form a deposited film. It is a method to do. This plasma CVD method can form a film at a low temperature (a temperature in the range of about −10 to 200 ° C.) that does not cause thermal damage to the polymer resin. There is an advantage that the type and physical properties of the film obtained by electric power or the like can be controlled.

酸化珪素膜2は、プラズマCVD装置の反応室内に、有機珪素化合物ガスと酸素ガスの混合ガスを所定の流量で供給すると共に、電極に直流電力又は低周波から高周波までの範囲内の一定周波数を持つ電力を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ中で有機珪素化合物ガスが、酸素原子を有するガス、中でも酸素ガスと反応することによって基材フィルム1上に形成される。使用されるプラズマCVD装置のタイプは特に限定されず、種々のタイプのプラズマCVD装置を用いることができる。通常は、長尺の高分子樹脂フィルムを基材フィルムとして用い。それを搬送させながら連続的に酸化珪素膜を形成することができる連続成膜可能な装置が好ましく用いられる。   The silicon oxide film 2 supplies a mixture gas of an organosilicon compound gas and an oxygen gas at a predetermined flow rate into a reaction chamber of a plasma CVD apparatus, and applies a constant frequency within a range from DC power or low frequency to high frequency to an electrode. A plasma is generated by applying an electric power, and an organic silicon compound gas is formed on the base film 1 by reacting with a gas having oxygen atoms, particularly an oxygen gas. The type of the plasma CVD apparatus used is not particularly limited, and various types of plasma CVD apparatuses can be used. Usually, a long polymer resin film is used as the base film. An apparatus capable of continuous film formation that can continuously form a silicon oxide film while transporting it is preferably used.

この実施態様において、酸化珪素膜は透明であるが、各種の用途に供するために、基材フィルムやその他積層材料として透明性が劣る材料を任意に積層させることは自由である。最終製品として求められるガスバリア性フィルムの透明性及び透明度は、各種の用途によって異なる。例えば、本実施態様のガスバリアフィルムを包装材料として用いる場合には、内容物を光線から保護するために、酸化珪素膜に有色インキで印刷して遮光性を出しても構わない。その他帯電防止剤やフィラー等、ガスバリアフィルム全体の透明性を悪くする添加物を練り込んだ層を積層したり、透明性がない金属箔等を積層してもよい。但し、フィルム液晶ディスプレー用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレー用ガスバリア膜又はフィルム太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられる場合には、ガスバリアフィルム全体の透明性が要求されるので、本実施態様における酸化珪素膜による効果が大である。   In this embodiment, the silicon oxide film is transparent, but it is free to arbitrarily laminate a substrate film or other material with poor transparency as a laminated material in order to be used for various applications. The transparency and transparency of the gas barrier film required as a final product vary depending on various applications. For example, when the gas barrier film of this embodiment is used as a packaging material, in order to protect the contents from light rays, the silicon oxide film may be printed with colored ink to provide light shielding properties. In addition, a layer in which an additive such as an antistatic agent or a filler that deteriorates the transparency of the entire gas barrier film is kneaded or a metal foil having no transparency may be laminated. However, when used in applications such as a gas barrier film for a film liquid crystal display, a gas barrier film for a film organic EL display, or a gas barrier film for a film solar cell, the transparency of the entire gas barrier film is required. The effect of the silicon film is great.

(C)複合ポリマー層
複合ポリマー層は、アルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなるものである。
(C) Composite polymer layer The composite polymer layer is obtained by polycondensing a composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol by a sol-gel method, and the main component is a linear polymer. is there.

好ましくは、上記組成物は、更に、1種以上の金属アルコキシドを含有する。   Preferably, the composition further contains one or more metal alkoxides.

本発明に用いられるアルコキシシランは、Si(OR14で表され、R1は、低級アルキル基である。具体的には、Si(O−CH34、Si(O−C254等が用いられる。これらのアルコキシシランを混合して用いても良い。 The alkoxysilane used in the present invention is represented by Si (OR 1 ) 4 , and R 1 is a lower alkyl group. Specifically, Si (O—CH 3 ) 4 , Si (O—C 2 H 5 ) 4 or the like is used. A mixture of these alkoxysilanes may be used.

又、必要に応じて、上記アルコキシシランと共に、ジルコニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド等の金属アルコキシドを組成物の成分として用いることができる。ジルコニウムアルコキシドは、Zr(OR24で示され,R2は低級アルキル基である。具体的には、金属アルコキシドとして、Zr(O−CH34、Zr(O−C254、Zr(O−isoC374、Zr(O−C494等を用いることができる。ここで、2種以上のこれらの金属アルコキシドを混合して組成物の成分として用いても良い。ジルコニウムアルコキシドを組成物の成分として用いることによって、得られるガスバリアフィルムの靱性や耐熱性が向上する。その使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して10重量部以下の範囲であり、好ましくは約5重量部である。10重量部を上回ると、形成される複合ポリマーがゲル化し易くなり、複合ポリマーの脆性が大きくなり、酸化珪素膜から剥離し易くなる。次に、チタニウムアルコキシドは、Ti(OR34で示され、R3は低級アルキル基である。具体的には、Ti(O−CH34、Ti(O−C254、Ti(O−C374、Ti(O−C494等を組成物の成分として用いることができる。2種以上のこれらのアルコキシドシランを組成物の成分として用いても良い。チタニウムアルコキシドを用いることによって、得られる被膜の熱伝導率が低くなり、基材フィルムの耐熱性が著しく向上する。その使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して5重量部以下の範囲であり、好ましくは約3重量部である。5重量部を上回ると、形成される複合ポリマーの脆性が大きくなり、酸化珪素膜からの複合ポリマーが剥離し易くなる。 Moreover, metal alkoxides, such as a zirconium alkoxide and a titanium alkoxide, can be used as a component of a composition with the said alkoxysilane as needed. The zirconium alkoxide is represented by Zr (OR 2 ) 4 and R 2 is a lower alkyl group. Specifically, Zr (O—CH 3 ) 4 , Zr (O—C 2 H 5 ) 4 , Zr (O—isoC 3 H 7 ) 4 , Zr (O—C 4 H 9 ) 4 are used as metal alkoxides. Etc. can be used. Here, two or more kinds of these metal alkoxides may be mixed and used as a component of the composition. By using zirconium alkoxide as a component of the composition, the toughness and heat resistance of the obtained gas barrier film are improved. The amount used is in the range of 10 parts by weight or less, preferably about 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkoxysilane. When the amount exceeds 10 parts by weight, the formed composite polymer is easily gelled, the brittleness of the composite polymer is increased, and the composite polymer is easily peeled from the silicon oxide film. Next, the titanium alkoxide is represented by Ti (OR 3 ) 4 and R 3 is a lower alkyl group. Specifically, Ti (O—CH 3 ) 4 , Ti (O—C 2 H 5 ) 4 , Ti (O—C 3 H 7 ) 4 , Ti (O—C 4 H 9 ) 4 and the like are used as a composition. It can be used as a component. Two or more of these alkoxide silanes may be used as a component of the composition. By using titanium alkoxide, the thermal conductivity of the resulting coating is lowered, and the heat resistance of the base film is significantly improved. The amount used is in the range of 5 parts by weight or less, preferably about 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkoxysilane. When the amount exceeds 5 parts by weight, the brittleness of the composite polymer formed becomes large, and the composite polymer from the silicon oxide film is easily peeled off.

上記アルコキシドと共に上記組成物の成分として用いられるシランカップリング剤としては、既知の有機反応性基含有オルガノアルコキシシランを用いることができる。特に、エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好適である。このオルガノアルコキシシランとしては、例えば、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、及び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が挙げられる。このようなシランカップリング剤の2種以上を混合して用いても良い。このようなシランカップリング剤の使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して1〜20重量部の範囲内である。20重量部より多い量を使用すると形成される複合ポリマー層の剛性と脆性が大きくなり、複合ポリマー層の絶縁性及び加工性が低下する。   As a silane coupling agent used as a component of the composition together with the alkoxide, a known organic reactive group-containing organoalkoxysilane can be used. In particular, an organoalkoxysilane having an epoxy group is suitable. Examples of the organoalkoxysilane include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. You may mix and use 2 or more types of such a silane coupling agent. The amount of the silane coupling agent used is in the range of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkoxysilane. If an amount of more than 20 parts by weight is used, the rigidity and brittleness of the composite polymer layer formed will increase, and the insulation and workability of the composite polymer layer will decrease.

本発明において、複合ポリマーを構成する組成物にポリビニルアルコール(PVA)が含有される。PVAを添加することによって、得られるポリマーのガスバリア性が著しく向上する。PVAの含有量は、上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計量100重量部に対して50〜200重量部の範囲であり、好ましくは、約100重量部である。PVAの含有量が、上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計量100重量部に対して200重量部を上回ると、複合ポリマーの脆性が大きくなり、得られる複合ポリマー層の耐水性が低下し、50重量%を下回ると、ガスバリア性が低下する。   In the present invention, polyvinyl alcohol (PVA) is contained in the composition constituting the composite polymer. By adding PVA, the gas barrier properties of the resulting polymer are significantly improved. The content of PVA is in the range of 50 to 200 parts by weight, preferably about 100 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alkoxysilane and metal alkoxide. When the content of PVA exceeds 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alkoxysilane and metal alkoxide, the brittleness of the composite polymer increases, and the water resistance of the resulting composite polymer layer decreases, resulting in 50 weights. If it is less than%, the gas barrier property is lowered.

本発明において、用いられるゾル−ゲル触媒、主として重縮合触媒としては、水に実質的に不溶であり、且つ有機溶媒に可溶な第三アミンが用いられる。それには例えば、N,N−ジメチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン等があり、特にN,N−ジブチルベンジルアミンが好適である。その使用量は、アルコキシラン、金属アルコキシド、及びシランカップリング剤の合計量100重量部当たり、0.01〜1重量部、好ましくは約0.03重量部である。本発明において用いられる鉱酸は、上記ゾル−ゲル法の触媒として用いられる他、後述のアセタール化触媒(主として加水分解触媒)としても用いられる。鉱酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等が用いられる。鉱酸の使用量は、アルコキシシラン、金属アルコキシド、及びシランカップリング剤のアルコキシド分の(シリケート部分)の総モル量に対し0.001〜0.05モルであり、好ましくは約0.01モルである。   In the present invention, as the sol-gel catalyst used, mainly a polycondensation catalyst, a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent is used. Examples thereof include N, N-dimethylbenzylamine, tripropylamine, tributylamine, and tripentylamine, and N, N-dibutylbenzylamine is particularly preferable. The amount used is 0.01 to 1 part by weight, preferably about 0.03 part by weight, per 100 parts by weight of the total amount of alkoxylane, metal alkoxide, and silane coupling agent. The mineral acid used in the present invention is used not only as a catalyst for the sol-gel method but also as an acetalization catalyst (mainly a hydrolysis catalyst) described later. As the mineral acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like are used. The amount of mineral acid used is 0.001 to 0.05 mol, preferably about 0.01 mol, based on the total molar amount of alkoxysilane, metal alkoxide, and alkoxide content of the silane coupling agent (silicate portion). It is.

本発明において上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計モル量に対して、0.8〜2モルの水が用いられる。水の量が2モルを上回ると、上記アルコキシシランと金属アルコキシドを含む複合ポリマーが球状粒子となり、更に、この球状粒子同士が三次元的に架橋し、密度の低い、多孔性のポリマーとなる。この多孔性のポリマーからなる複合ポリマー層は高いガスバリア性のガスバリアフィルムを提供しない。又、水の量が0.8モルを下回ると、加水分解反応が進行しにくくなる。   In the present invention, 0.8 to 2 mol of water is used with respect to the total molar amount of the alkoxysilane and metal alkoxide. When the amount of water exceeds 2 mol, the composite polymer containing the alkoxysilane and the metal alkoxide becomes spherical particles, and the spherical particles crosslink three-dimensionally to form a porous polymer with low density. The composite polymer layer composed of the porous polymer does not provide a gas barrier film having a high gas barrier property. On the other hand, when the amount of water is less than 0.8 mol, the hydrolysis reaction hardly proceeds.

本発明において用いられる有機溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が用いられる。溶媒の使用量は、通常の上記アルコキシシラン、金属アルコキシド、シランカップリング剤、PVA、鉱酸、及びゾル−ゲル法触媒の合計量100重量部当たり30〜100重量部である。   As the organic solvent used in the present invention, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and the like are used. The amount of the solvent used is 30 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the usual alkoxysilane, metal alkoxide, silane coupling agent, PVA, mineral acid, and sol-gel method catalyst.

本発明のガスバリアフィルムは、次のようにして形成される。先ず、上記アルコキシシラン、シランカップリング剤、PVA、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、有機溶媒、及び必要に応じて金属アルコキシドを混合して塗工液を調製する。この塗工液中では次第に重縮合反応が進行する。   The gas barrier film of the present invention is formed as follows. First, the said alkoxysilane, a silane coupling agent, PVA, a sol-gel method catalyst, a mineral acid, water, an organic solvent, and a metal alkoxide as needed are mixed and a coating liquid is prepared. In this coating solution, the polycondensation reaction gradually proceeds.

次いで基材フィルム上に形成した酸化珪素膜の上に上記塗工液を塗布し、乾燥する。乾燥により、上記アルコキシシラン、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及びPVAの重縮合が更に進行し、複合ポリマー層が形成される。好ましくは上記の塗布、乾燥の操作を繰り返して、複数の複合ポリマー層を積層する。最後に、上記塗工液を塗布したフィルムを120℃以上で、且つ基材フィルムの融点以下の温度、好ましくは、150〜200℃の範囲の温度で、30秒〜10分間加熱すると、本発明のガスバリアフィルムが得られる。このようにして得られた本発明のガスバリアフィルムには、必要に応じてアセタール化処理が施される。具体的には複合ポリマー層を積層したフィルムを酸を含むアルデヒド溶液に浸漬する。アルデヒドとしてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド等を用いるアセタール化処理を施すことにより複合ポリマー中に微量存在するPVAに起因する未反応の水酸基がアルデヒドと反応してアセタール化され、複合ポリマーの耐水性(耐湿性)が更に向上する。   Next, the coating liquid is applied onto the silicon oxide film formed on the base film and dried. By the drying, the polycondensation of the alkoxysilane, metal alkoxide, silane coupling agent, and PVA further proceeds to form a composite polymer layer. Preferably, the above coating and drying operations are repeated to laminate a plurality of composite polymer layers. Finally, when the film coated with the coating solution is heated at 120 ° C. or higher and below the melting point of the base film, preferably at a temperature in the range of 150 to 200 ° C. for 30 seconds to 10 minutes, the present invention The gas barrier film is obtained. The gas barrier film of the present invention thus obtained is subjected to an acetalization treatment as necessary. Specifically, the film on which the composite polymer layer is laminated is immersed in an aldehyde solution containing an acid. By performing acetalization treatment using formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, etc. as the aldehyde, the unreacted hydroxyl group caused by PVA present in a minute amount in the composite polymer reacts with the aldehyde to be acetalized, and the water resistance ( Moisture resistance) is further improved.

上記したように本発明のガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものであるので、食品、煙草、トイレタリー分野等包装材料に有用であるばかりか、フィルム液晶ディスプレイ用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレイ用ガスバリア膜、又は太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられるものである。   As described above, the gas barrier film of the present invention has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like while being a thin gas barrier film, and further, the barrier property against gas such as oxygen and water vapor is lowered even under humid conditions. Since it has the advantage that it does not, it is useful not only for packaging materials such as food, tobacco and toiletries, but also for gas barrier films for film liquid crystal displays, gas barrier films for film organic EL displays, gas barrier films for solar cells, etc. It is used for

(第2実施態様:請求項3に記載の発明の実施の形態)
次に請求項3に記載の発明の実施の形態について、図2及び図3を用いて説明する。この実施の形態は、請求項1に記載の発明のガスバリアフィルムと同様に、基材フィルム1と蒸着膜4と複合ポリマー層3とからなり、但し、蒸着膜4は、図2及び図3に示すように、蒸着膜は、プラズマCVD法によって基材フィルムの片面又は両面に形成された蒸着膜であって、蒸着膜4の表面に5〜40nmの間隔をおいてグレイン4a(grain)が形成されていることを特徴とするものである。
(Second Embodiment: Embodiment of Invention of Claim 3)
Next, an embodiment of the invention described in claim 3 will be described with reference to FIGS. This embodiment comprises a base film 1, a vapor deposition film 4 and a composite polymer layer 3 in the same manner as the gas barrier film of the invention described in claim 1, provided that the vapor deposition film 4 is shown in FIGS. As shown, the deposited film is a deposited film formed on one or both sides of the base film by the plasma CVD method, and a grain 4a (grain) is formed on the surface of the deposited film 4 with an interval of 5 to 40 nm. It is characterized by being.

グレイン4aの部分は、蒸着膜の中でも結晶性が高い部分であり、ガスや水蒸気が透過しにくいという性質を有している。従って、グレイン間の距離Lを上記の範囲とすることにより、蒸着膜4においてガス等の透過できる領域、即ちグレイン以外の領域が小さくなるため、バリア性を向上させることができる。グレイン間の距離Lが5〜40nmの場合には、良好なバリア性を有する蒸着膜を形成することができる。尚、グレイン間の距離L
は、更に好ましくは10〜30nmである。
The portion of the grain 4a is a portion having high crystallinity in the deposited film, and has a property that gas and water vapor are hardly transmitted. Therefore, by setting the distance L between the grains within the above range, the area through which the gas or the like can pass through the deposited film 4, that is, the area other than the grains becomes small, so that the barrier property can be improved. When the distance L between grains is 5 to 40 nm, a deposited film having a good barrier property can be formed. The distance L between grains
Is more preferably 10 to 30 nm.

ここで、蒸着膜4の表面に形成されているグレイン4aについて説明する。グレインとは、酸化珪素膜の表面を原子間力顕微鏡(AFM)で観測することにより得られるAMF画像の断面を所定の高さで切り、2値化した場合に島状に凸部になって現れる部分をいう。又、グレイン間の距離Lとは、グレインのピーク(凸部の頂点)から当該グレインと隣り合うグレインのピークまでの距離のことをいう。グレイン間の距離Lにより、単位長さ当たりどの程度の大きさのグレインが存在するかが分かり、蒸着膜表面に形成されているグレインの密度をも理解することができる。   Here, the grain 4a formed on the surface of the vapor deposition film 4 will be described. Grain is an island-shaped projection when a cross section of an AMF image obtained by observing the surface of a silicon oxide film with an atomic force microscope (AFM) is cut at a predetermined height and binarized. The part that appears. Moreover, the distance L between grains means the distance from the peak of a grain (the vertex of a convex part) to the peak of the grain adjacent to the said grain. From the distance L between grains, it can be understood how much grains exist per unit length, and the density of grains formed on the surface of the deposited film can also be understood.

この実施の形態における蒸着膜として用いることが可能な膜種としては、透明膜であっても、不透明膜であってもよく、特に限定するものではない。   The film type that can be used as the vapor deposition film in this embodiment may be a transparent film or an opaque film, and is not particularly limited.

蒸着膜を透明膜を形成する膜種としては、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化カドミウム、酸化銀、酸化金、酸化クロム、酸化珪素、酸化コバルト、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化チタン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化白金、酸化パラジウム、酸化ビスマス、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化バリウム等を挙げることができる。又、ITO膜等も蒸着膜4として使用することができる。   The film types for forming a transparent film as a deposited film are aluminum oxide, zinc oxide, antimony oxide, indium oxide, calcium oxide, cadmium oxide, silver oxide, gold oxide, chromium oxide, silicon oxide, cobalt oxide, zirconium oxide, and oxide. Examples thereof include tin, titanium oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, platinum oxide, palladium oxide, bismuth oxide, magnesium oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, and barium oxide. An ITO film or the like can also be used as the vapor deposition film 4.

一方、不透明膜をする蒸着膜とする膜種としては、アルミニウム、シリコン等を挙げることができ、又、総ての金属を膜種として用いることができる。   On the other hand, examples of the film type used as the vapor deposition film for forming the opaque film include aluminum and silicon, and all metals can be used as the film type.

この実施の形態において、中でも酸化珪素膜が製造の容易性及び用途の汎用性等の観点から最も好ましい材料である。   In this embodiment, a silicon oxide film is the most preferable material from the viewpoints of ease of manufacture and versatility of use.

蒸着膜4の膜厚に関しては、上記請求項1に記載の発明の実施の形態における酸化珪素膜に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the film thickness of the vapor deposition film 4 is the same as the description regarding the silicon oxide film in the embodiment of the invention described in claim 1, the description is omitted here.

この発明においては蒸着膜をプラズマCVD法により成膜している。これはプラズマCVD法により蒸着膜を成膜したフィルムは全体として柔軟性を有し、様々な用途に適用できるのみならず、生産性が高いため、ガスバリアフィルムの利用価値を向上させることができるからである。   In the present invention, the deposited film is formed by the plasma CVD method. This is because the film formed with the vapor deposition film by the plasma CVD method has flexibility as a whole and can be applied not only to various applications but also because the productivity is high, the utility value of the gas barrier film can be improved. It is.

請求項3の発明に係るガスバリアフィルムを製造するために、蒸着膜4の表面に形成されるグレイン4a間の距離Lを調整する必要があるが、そのために蒸着膜形成材料をエネルギーを持った状態を基材フィルム1の表面上に到達させ、構造的に安定で緻密な膜を形成するために投入電力を大きくすることが好ましい。   In order to manufacture the gas barrier film according to the invention of claim 3, it is necessary to adjust the distance L between the grains 4a formed on the surface of the vapor deposition film 4, and for this purpose, the vapor deposition film forming material has energy. It is preferable to increase the input power in order to reach the surface of the base film 1 and form a structurally stable and dense film.

又、蒸着膜が形成される際に、基材フィルム1の表面で蒸着分子がマイグレーションをおこしやすい状態とすることによっても、構造的に安定で緻密な膜とすることが可能であるため、基板温度を高くすることも好ましい。   In addition, when the deposited film is formed, it is possible to obtain a structurally stable and dense film by making the deposited molecules easily migrate on the surface of the base film 1. It is also preferable to increase the temperature.

基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関しては、請求項1に記載の基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the base film 1 and the composite polymer layer 3 are the same as those described for the base film 1 and the composite polymer layer 3 according to claim 1, description thereof is omitted here.

請求項3に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものである。本発明のガスバリアフィルム又はこのガスバリアフィルムを用いてなる積層材を用いて、製袋、製函し、種々の形態の物品を充填するに適した包装容器を製造することができる。   The gas barrier film according to the invention of claim 3 has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like, and has a barrier property against gas such as oxygen and water vapor even under humid conditions, although it is a thin gas barrier film. It has the advantage that it does not decrease. Using the gas barrier film of the present invention or the laminate material using the gas barrier film, a packaging container suitable for filling bags with various forms can be manufactured.

本発明のガスバリアフィルム又はこのガスバリアフィルムを用いてなる積層材を使用して得られる包装容器は、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有するのみならず、透明性、耐熱性、耐衝撃性等に優れ、ラミネート加工、印刷加工、製袋加工などの後加工適性を有し、例えば、飲食品、医薬品、洗剤、シャンプー、オイル、歯磨き、接着剤、粘着剤等の化学品、その他種々の物品の充填包装適性、保存適性等に優れるものである。   The packaging container obtained by using the gas barrier film of the present invention or the laminate using the gas barrier film has not only high barrier properties against oxygen, water vapor, etc., but also transparency, heat resistance, impact resistance, etc. Excellent, suitable for post-processing such as laminating, printing, bag making, etc., for example, chemicals such as foods and drinks, pharmaceuticals, detergents, shampoos, oils, toothpastes, adhesives, adhesives, and other various articles It is excellent in filling packaging suitability, storage suitability, and the like.

請求項3に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものであるので、食品、煙草、トイレタリー分野等包装材料に有用であるばかりか、フィルム液晶ディスプレイ用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレイ用ガスバリア膜、又は太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられるものである。   The gas barrier film according to the invention of claim 3 has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like, and has a barrier property against gas such as oxygen and water vapor even under humid conditions, although it is a thin gas barrier film. Since it has the advantage that it does not decrease, it is useful not only for packaging materials such as food, tobacco and toiletries, but also for gas barrier films for film liquid crystal displays, gas barrier films for film organic EL displays, or gas barriers for solar cells. It is used for applications such as membranes.

(第3実施態様:請求項5に記載の発明の実施の形態)
次に請求項5に記載の発明の実施の形態について、図4を用いて説明する。この実施の形態は、請求項1に記載の発明のガスバリアフィルムと同様に、基材フィルム1と酸化珪素膜5と複合ポリマー層3とからなり、但し、酸化珪素膜5は、電子スピン共鳴法(ESR法)測定によって観測されるE’センターを有することを特徴とする。
(Third embodiment: Embodiment of the invention described in claim 5)
Next, an embodiment of the invention described in claim 5 will be described with reference to FIG. This embodiment is composed of a base film 1, a silicon oxide film 5, and a composite polymer layer 3 in the same manner as the gas barrier film of the invention described in claim 1, wherein the silicon oxide film 5 is formed by an electron spin resonance method. (ESR method) It has an E ′ center observed by measurement.

先ず、E’センターについて説明する。   First, the E ′ center will be described.

E’センターとは、不対電子のことであり、以下の[化1]は、E’センター、つまり不対電子を持つ珪素原子の構造式である。   The E ′ center is an unpaired electron, and the following [Chemical Formula 1] is a structural formula of a silicon atom having an E ′ center, that is, an unpaired electron.

Figure 2005119155
Figure 2005119155

通常の珪素原子は他の原子と共有結合するための腕を4本持っており、従って、通常の酸化珪素膜中の珪素原子は隣接する4つの酸素原子と結合している。しかしながら、E’センター、つまり不対電子を持つ珪素原子は、4本の腕のうち、3本の腕は酸素原子と結合しているが、4本目の腕は不対電子として存在し、酸素原子と共有結合を形成していない。このため、E’センターを持つ珪素原子から構成される酸化珪素膜は、膜が密に歪んだ構造を取っている。従って、E’センターを持つ酸化珪素膜は、珪素原子と酸素原子間の結合が1つないため、その部分にも他の珪素原子や酸素原子が入り込めるため、通常の結晶構造に比べて結晶が詰まった状態となっており、極めてガスバリアに優れたガスバリアフィルムを形成するものである。   Ordinary silicon atoms have four arms for covalently bonding to other atoms, and therefore silicon atoms in a normal silicon oxide film are bonded to four adjacent oxygen atoms. However, the E ′ center, that is, the silicon atom having unpaired electrons, has three arms bonded to oxygen atoms out of the four arms, but the fourth arm exists as unpaired electrons, and oxygen It does not form a covalent bond with the atom. For this reason, a silicon oxide film composed of silicon atoms having an E ′ center has a structure in which the film is densely distorted. Therefore, since the silicon oxide film having the E ′ center has no single bond between the silicon atom and the oxygen atom, other silicon atoms and oxygen atoms can enter the portion, so that the crystal is clogged as compared with the normal crystal structure. Thus, a gas barrier film excellent in gas barrier is formed.

ここで、本発明において、前記電子スピン共鳴法(ESR法)測定によって観測されるE’センターの密度は、5×1015spins/cm3以上とする。それというのも、E’センターの密度が5×1015spins/cm3以上である酸化珪素膜は、確実に膜の構造が密に歪んだ構造を取り、酸化珪素膜はバリア性に富む層を形成するからである。又、E’センターの密度は、1×1018spins/cm3以下であることが好ましい。E’センターの密度が大きくなると酸素原子と酸素原子間の結合が少なくなり、1×1018spins/cm3を超えると、結晶膜を形成することが困難となるからである。 Here, in the present invention, the density of the E ′ center observed by the electron spin resonance (ESR) measurement is 5 × 10 15 spins / cm 3 or more. This is because a silicon oxide film having an E ′ center density of 5 × 10 15 spins / cm 3 or more surely takes a structure in which the film structure is densely distorted, and the silicon oxide film is a layer having a high barrier property. It is because it forms. The density of the E ′ center is preferably 1 × 10 18 spins / cm 3 or less. This is because as the density of the E ′ center increases, the number of bonds between oxygen atoms decreases, and when it exceeds 1 × 10 18 spins / cm 3 , it becomes difficult to form a crystal film.

次に、電子スピン共鳴法(ESR法)について説明する。   Next, the electron spin resonance method (ESR method) will be described.

ラジカルや遷移金属原子イオンのように不対電子を持ち、そのスピンによって磁性を示す物質を常磁性物質といい、不対電子を持たないものは反磁性物質といわれている。ここで、電子スピン共鳴法(ESR法)とは、常磁性物質の不対電子による吸収スペクトル法であり、この電子スピン共鳴法(ESR法)により、酸化珪素膜の電子状態やそれが置かれている環境についての情報を得ることができる。   Substances that have unpaired electrons, such as radicals and transition metal atom ions, and exhibit magnetism by their spin are called paramagnetic substances, and substances that do not have unpaired electrons are called diamagnetic substances. Here, the electron spin resonance method (ESR method) is an absorption spectrum method using an unpaired electron of a paramagnetic substance. By this electron spin resonance method (ESR method), the electronic state of the silicon oxide film and it are placed. You can get information about your environment.

酸化珪素膜のE’センターの密度を測定するとき、従来から知られている電子スピン共鳴法の何れをも用いることが可能であり、測定装置等をは特に限定されない。   When measuring the density of the E ′ center of the silicon oxide film, any of conventionally known electron spin resonance methods can be used, and the measuring apparatus and the like are not particularly limited.

蒸着膜5の膜厚に関しては、上記請求項1に記載の発明の実施の形態における酸化珪素膜に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the film thickness of the vapor deposition film 5 is the same as the description regarding the silicon oxide film in the embodiment of the invention described in claim 1, the description is omitted here.

この発明においては酸化珪素膜をプラズマCVD法により成膜している。これはプラズマCVD法により蒸着膜を成膜したフィルムは全体として柔軟性を有し、様々な用途に適用できるのみならず、生産性が高いため、ガスバリアフィルムの利用価値を向上させることができるからである。   In the present invention, the silicon oxide film is formed by the plasma CVD method. This is because the film formed with the vapor deposition film by the plasma CVD method has flexibility as a whole and can be applied not only to various applications but also because the productivity is high, the utility value of the gas barrier film can be improved. It is.

請求項5の発明に係るガスバリアフィルムを製造するために、酸化珪素膜5のE’センター密度を調整する必要があるが、プラズマCVD法により酸化珪素膜5を成膜する際には、プラズマ発生手段における投入電力を大きくすることが好ましい。投入電力を大きくすることにより酸化珪素膜の形成材料にエネルギーが与えられるため、原料となる分子を非常に活発な状態とすることができ、結合が切断される確率が増加し、E’センター(不対電子)を有する膜とすることができるからである。   In order to manufacture the gas barrier film according to the invention of claim 5, it is necessary to adjust the E ′ center density of the silicon oxide film 5, but when the silicon oxide film 5 is formed by the plasma CVD method, plasma is generated. It is preferable to increase the input power in the means. Since energy is given to the material for forming the silicon oxide film by increasing the input power, the raw material molecules can be brought into a very active state, the probability that the bond is broken increases, and the E ′ center ( This is because a film having unpaired electrons) can be obtained.

更に、成膜時の圧力を小さくすることも好ましい。成膜時の圧力を小さくすることにより、酸化珪素膜を形成する原子(珪素原子と酸素原子)が衝突する確率を低下せしめることができ、よってE’センター(不対電子)を有する膜とすることができるからである。   It is also preferable to reduce the pressure during film formation. By reducing the pressure at the time of film formation, the probability that atoms (silicon atoms and oxygen atoms) that form the silicon oxide film collide with each other can be lowered, and thus a film having an E ′ center (unpaired electron) is obtained. Because it can.

この実施態様においては酸化珪素膜5の透明性に関しては、第1実施態様に関する説明の中で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   In this embodiment, the transparency of the silicon oxide film 5 is the same as that described in the description of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

酸化珪素膜5の膜厚に関しては、上記請求項1に記載の発明の実施の形態における酸化珪素膜に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the film thickness of the silicon oxide film 5 is the same as that described for the silicon oxide film in the embodiment of the invention described in claim 1, the description is omitted here.

基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関しては、請求項1に記載の基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the base film 1 and the composite polymer layer 3 are the same as those described for the base film 1 and the composite polymer layer 3 according to claim 1, description thereof is omitted here.

請求項5に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものである。   The gas barrier film according to the invention of claim 5 has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like, and has a barrier property against gas such as oxygen and water vapor even under humid conditions, although it is a thin gas barrier film. It has the advantage that it does not decrease.

本発明のガスバリアフィルムを使用して得られる包装容器は、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有するのみならず、透明性、耐熱性、耐衝撃性等に優れ、ラミネート加工、印刷加工、製袋加工などの後加工適性を有し、例えば、飲食品、医薬品、洗剤、シャンプー、オイル、歯磨き、接着剤、粘着剤等の化学品、その他種々の物品の充填包装適性、保存適性等に優れるものである。 The packaging container obtained using the gas barrier film of the present invention has not only high barrier properties against oxygen, water vapor, etc., but also excellent transparency, heat resistance, impact resistance, etc., laminating, printing, bag making It has post-processing suitability such as processing, for example, foods and drinks, pharmaceuticals, detergents, shampoos, oils, toothpastes, chemicals such as toothpastes, adhesives, adhesives, etc. It is.

請求項5に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものであるので、食品、煙草、トイレタリー分野等包装材料に有用であるばかりか、フィルム液晶ディスプレイ用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレイ用ガスバリア膜、又は太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられるものである。   The gas barrier film according to the invention of claim 5 has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like, and has a barrier property against gas such as oxygen and water vapor even under humid conditions, although it is a thin gas barrier film. Since it has the advantage that it does not decrease, it is useful not only for packaging materials such as food, tobacco and toiletries, but also for gas barrier films for film liquid crystal displays, gas barrier films for film organic EL displays, or gas barriers for solar cells. It is used for applications such as membranes.

(第4実施態様:請求項6に記載の発明の実施の形態)
次に請求項6に記載の発明の実施の形態について、図5を用いて説明する。この実施の形態は、請求項1に記載の発明のガスバリアフィルムと同様に、基材フィルム1と酸化珪素膜6と複合ポリマー層3とからなり、但し、酸化珪素膜6は、2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークがあることを特徴とする。
(Fourth embodiment: Embodiment of the invention described in claim 6)
Next, an embodiment of the invention described in claim 6 will be described with reference to FIG. This embodiment is composed of the base film 1, the silicon oxide film 6 and the composite polymer layer 3 in the same manner as the gas barrier film of the invention described in claim 1, provided that the silicon oxide film 6 is 2341 ± 4 cm −. 1 is characterized by having an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules.

2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークがあると、ガスバリア性が向上する理由については明確ではないが、以下のように考えられる。即ち、前記IR吸収のピークがあるということは、酸化珪素膜中にCO分子が物理吸着している、つまりCO分子が酸化珪素膜中に取り込まれていると考えられる。 If there is an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1 , the reason why the gas barrier property is improved is not clear, but is considered as follows. That is, the presence of the IR absorption peak is considered that CO molecules are physically adsorbed in the silicon oxide film, that is, CO molecules are taken into the silicon oxide film.

従来からの酸化珪素膜は、珪素原子と酸素原子の結合から構成されており、珪素原子と酸素原子の間には空隙が多数存在している。しかし、この実施態様の酸化珪素膜にあっては、膜中にCO分子がガスの状態で取り込まれ、珪素原子と酸素原子の間の空隙にCO分子が詰まった状態になっているため、従来の酸化珪素膜よりも空隙が少なく、その結果、優れたガスバリア性が発揮されるものと考えられる。   Conventional silicon oxide films are composed of bonds of silicon atoms and oxygen atoms, and there are many voids between silicon atoms and oxygen atoms. However, in the silicon oxide film of this embodiment, CO molecules are taken into the film in a gas state, and the gap between the silicon atoms and the oxygen atoms is clogged with the CO molecules. It is considered that there are fewer voids than the silicon oxide film, and as a result, excellent gas barrier properties are exhibited.

又、上記のように考えた場合、この実施態様の酸化珪素膜中に物理吸着しているCO分子、つまり膜中に取り込まれているCO分子は、プラズマCVD法により酸化珪素膜を形成する際に、原料として用いられる有機珪素化合物が分解(酸化)されることにより形成されたものであると考えられる。そして、酸化珪素膜中に物理吸着しているCO分子は、酸化珪素膜を形成する際に同時に形成されるものであり、形成された酸化珪素膜に空隙が多い場合には、CO分子の物理吸着は起こらず、ガスとしてそのまま膜中から空気中へと放出されてしまうことが当然に予想できる。これに対し、この実施態様の酸化珪素膜においては、この酸化珪素膜が2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有していることから、この酸化珪素膜の形成中に、所謂副生物として形成されたガス状のCO分子が物理吸着していることは明らかであると考えられる。このことは、この実施態様の酸化珪素膜はCO分子ガスが膜外へ発散することができないほど緻密な構造をとっていると考える根拠ともなり得るものである。 Further, when considered as described above, the CO molecules physically adsorbed in the silicon oxide film of this embodiment, that is, the CO molecules taken into the film are formed when the silicon oxide film is formed by the plasma CVD method. Further, it is considered that the organic silicon compound used as a raw material is formed by being decomposed (oxidized). The CO molecules physically adsorbed in the silicon oxide film are formed simultaneously with the formation of the silicon oxide film. If the formed silicon oxide film has many voids, the physical properties of the CO molecules Adsorption does not occur, and it can be naturally predicted that the gas is released as it is from the membrane into the air. On the other hand, in the silicon oxide film of this embodiment, the silicon oxide film has an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1. It is apparent that the gaseous CO molecules formed as so-called by-products are physically adsorbed. This can serve as a basis for thinking that the silicon oxide film of this embodiment has a structure that is so dense that the CO molecular gas cannot diffuse out of the film.

尚、上記したように考えた場合、CO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークは、通常、2341cm-1に現れるが、IR測定を行う際の装置の分解能を考慮して、本発明においては2341±4cm-1とした。 When considered as described above, the peak of IR absorption based on the stretching vibration of the CO molecule usually appears at 2341 cm −1 , but in the present invention, considering the resolution of the apparatus when performing IR measurement, 2341 ± 4 cm −1 .

ここで、IR測定において、2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークがあるようにするには、プラズマCVD法より酸化珪素膜を形成する際のプラズマ発生手段における投入電力を大きくするとよい。酸化珪素膜の原料として用いられている有機珪素化合物の分子内の結合切断を促進することができ、CO分子が形成されやすくなるからである。又、原料となる有機珪素化合物と酸素の流量比を調整することによりCO分子を形成しやすくしてもよい。 Here, in IR measurement, in order to have an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1 , the input power in the plasma generating means when the silicon oxide film is formed by the plasma CVD method. Should be increased. This is because bond breaking in the molecule of the organosilicon compound used as a raw material for the silicon oxide film can be promoted, and CO molecules are easily formed. In addition, CO molecules may be easily formed by adjusting the flow rate ratio between the organic silicon compound as a raw material and oxygen.

また、IR測定において、2341±4cm-1の部分に現れるCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークの強度は、吸光度(Absorbance)で0.005〜0.3であることが好ましい。上記範囲内の吸光度が確認できれば、酸化珪素膜中にガス状のCO分子が物理吸着していることが明らかであるからである。 Further, in the IR measurement, the intensity of the peak of IR absorption based on the stretching vibration of CO molecules appearing in the portion of 2341 ± 4 cm −1 is preferably 0.005 to 0.3 in terms of absorbance (Absorbance). This is because if the absorbance within the above range can be confirmed, it is clear that gaseous CO molecules are physically adsorbed in the silicon oxide film.

この実施態様において、IR吸収は、IR測定用の赤外分光光度計で測定して評価される。好ましくは、赤外分光光度計にATR(多重反射)測定装置を取付け赤外吸収スペクトルを測定する。このとき、プリズムにはゲルマニウム結晶を用い、入射角45度で測定することが好ましい。   In this embodiment, IR absorption is evaluated by measuring with an IR spectrophotometer for IR measurement. Preferably, an infrared absorption spectrum is measured by attaching an ATR (multiple reflection) measuring device to the infrared spectrophotometer. At this time, it is preferable to use a germanium crystal for the prism and measure at an incident angle of 45 degrees.

酸化珪素膜6の膜厚に関しては、上記請求項1に記載の発明の実施の形態における酸化珪素膜に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the film thickness of the silicon oxide film 6 is the same as that described for the silicon oxide film in the embodiment of the invention described in claim 1, the description is omitted here.

この実施態様においては酸化珪素膜6の透明性に関しては、第1実施態様に関する説明の中で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   In this embodiment, the transparency of the silicon oxide film 6 is the same as that described in the description of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関しては、請求項1に記載の基材フィルム1及び複合ポリマー層3に関する記載と同様であるので、ここでの記載は省略する。   Since the base film 1 and the composite polymer layer 3 are the same as those described for the base film 1 and the composite polymer layer 3 according to claim 1, description thereof is omitted here.

請求項6に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものである。   The gas barrier film according to the invention described in claim 6 has a high barrier property against oxygen, water vapor, etc., while being a thin gas barrier film, and has a barrier property against gas such as oxygen, water vapor, etc. even under humid conditions. It has the advantage that it does not decrease.

本発明のガスバリアフィルム又はこのガスバリアフィルムを用いてなる積層材を使用して得られる包装容器は、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有するのみならず、透明性、耐熱性、耐衝撃性等に優れ、ラミネート加工、印刷加工、製袋加工などの後加工適性を有し、例えば、飲食品、医薬品、洗剤、シャンプー、オイル、歯磨き、接着剤、粘着剤等の化学品、その他種々の物品の充填包装適性、保存適性等に優れるものである。   The packaging container obtained by using the gas barrier film of the present invention or the laminate using the gas barrier film has not only high barrier properties against oxygen, water vapor, etc., but also transparency, heat resistance, impact resistance, etc. Excellent, suitable for post-processing such as laminating, printing, bag making, etc., for example, chemicals such as foods and drinks, pharmaceuticals, detergents, shampoos, oils, toothpastes, adhesives, adhesives, and other various articles It is excellent in filling packaging suitability, storage suitability, and the like.

請求項6に記載の発明に係るガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するものであるので、食品、煙草、トイレタリー分野等包装材料に有用であるばかりか、フィルム液晶ディスプレイ用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレイ用ガスバリア膜、又は太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられるものである。   The gas barrier film according to the invention described in claim 6 has a high barrier property against oxygen, water vapor, etc., while being a thin gas barrier film, and has a barrier property against gas such as oxygen, water vapor, etc. even under humid conditions. Since it has the advantage that it does not decrease, it is useful not only for packaging materials such as food, tobacco and toiletries, but also for gas barrier films for film liquid crystal displays, gas barrier films for film organic EL displays, or gas barriers for solar cells. It is used for applications such as membranes.

(実施態様1〜4の組み合わせ)
本発明の範囲には、上記した第1実施態様から第4実施態様に示される蒸着層の特性のうち、2種類以上の特性を有する蒸着層が用いられたガスバリアフィルムも含むものである。
(Combination of Embodiments 1 to 4)
The scope of the present invention includes a gas barrier film using a vapor deposition layer having two or more types of characteristics among the characteristics of the vapor deposition layer shown in the first to fourth embodiments.

(請求項9に記載の製造方法)
本発明のガスバリアフィルムは、炭素−珪素結合を分子内に有さない有機珪素化合物を含むガス及び酸素原子を含むガスを原料ガスとして用い、有機珪素化合物のガスと酸素原子を含むガスの流量比を1対3乃至1対50の範囲として反応チャンバー内に導入し反応チャンバー内に配置した基材フィルム上にプラズマCVD法により酸化珪素膜を成膜する過程と、成膜後、酸化珪素膜上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、及び有機溶剤の存在下に重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる前記組成物の複合ポリマーを含有する塗工液を塗布する過程と、しかる後前記塗工液の塗膜に120℃以上で且つ基材フィルムの融点以下の温度で熱処理を施して酸化珪素膜上に前記組成物の複合ポリマー層を形成することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法によって得ることができる。以下に、(a)蒸着膜の成膜過程及び(b)複合ポリマー層の形成過程について順次説明する。
(Production method according to claim 9)
The gas barrier film of the present invention uses, as a raw material gas, a gas containing an organic silicon compound that does not have a carbon-silicon bond in the molecule and a gas containing oxygen atoms, and a flow rate ratio between the gas of the organic silicon compound and the gas containing oxygen atoms. Is introduced into the reaction chamber in the range of 1: 3 to 1:50, and a process of forming a silicon oxide film on the base film placed in the reaction chamber by plasma CVD, and after the film formation, on the silicon oxide film Is obtained by polycondensing a composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol in the presence of a sol-gel method catalyst, a mineral acid, water, and an organic solvent. A process of applying a coating liquid containing the composite polymer of the composition, and then heat-treating the coating film of the coating liquid at a temperature of 120 ° C. or higher and a melting point of the base film or lower. Forming a composite polymer layer of the composition on the silicon oxide film can be obtained by the method for producing a gas barrier film characterized by. Hereinafter, (a) a process for forming a deposited film and (b) a process for forming a composite polymer layer will be described in order.

(a)蒸着膜の成膜過程
蒸着膜は、プラズマCVD装置の反応室内に、有機珪素化合物ガスと酸素ガスの混合ガスを所定の流量で供給すると共に、電極に直流電力又は低周波から高周波までの範囲内の一定周波数を持つ電力を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ中で有機珪素化合物ガスが、酸素原子を有するガス、中でも酸素ガスと反応することによって基材フィルム上に形成される。使用されるプラズマCVD装置のタイプは特に限定されず、種々のタイプのプラズマCVD装置を用いることができる。通常は、長尺の高分子樹脂フィルムを基材フィルムとして用い、それを搬送させながら連続的に蒸着膜を形成することができる連続成膜可能な装置が好ましく用いられる。このプラズマCVD法の好ましい成膜時の基材フィルムの温度は、−20〜100℃の範囲内、好ましくは−10〜30℃の範囲内である。
(A) Film formation process of vapor deposition film The vapor deposition film supplies a mixture gas of an organosilicon compound gas and oxygen gas at a predetermined flow rate into a reaction chamber of a plasma CVD apparatus, and direct current power or low frequency to high frequency to an electrode. The plasma is generated by applying power having a constant frequency within the range of the above, and the organosilicon compound gas is formed on the base film by reacting with the oxygen-containing gas, particularly oxygen gas, in the plasma. . The type of the plasma CVD apparatus used is not particularly limited, and various types of plasma CVD apparatuses can be used. Usually, an apparatus capable of continuous film formation, which can use a long polymer resin film as a base film and continuously form a deposited film while transporting it, is preferably used. The temperature of the base film during the preferred film formation by this plasma CVD method is in the range of -20 to 100 ° C, preferably in the range of -10 to 30 ° C.

次に、原料ガスとして有機珪素化合物ガス及び酸素ガスを含むガスを用い,この有機珪素化合物ガスと酸素ガスの流量比を、有機珪素化合物ガスを1とした場合に、3〜50の範囲内、好ましくは3〜10の範囲内とする。   Next, when a gas containing an organosilicon compound gas and an oxygen gas is used as a source gas and the flow rate ratio between the organosilicon compound gas and the oxygen gas is 1, the organosilicon compound gas is within a range of 3 to 50, Preferably it shall be in the range of 3-10.

そして、プラズマCVD装置のプラズマ発生手段における単位面積当たりの投入電力を大きくしたり、マグネット等によりプラズマの閉じ込め空間を形成し、有機珪素化合物ガス及び酸素ガスを含むガスの反応性を高めることにより、プラズマ発生の効果がより高く得られる。   And by increasing the input power per unit area in the plasma generating means of the plasma CVD apparatus, or by forming a plasma confinement space with a magnet or the like, by increasing the reactivity of the gas containing the organosilicon compound gas and oxygen gas, The effect of plasma generation is higher.

又、本発明においては、上記原料ガスの内、有機珪素化合物ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシランを好ましく用いることができる他、テトラメチルジシロキサン、ノルマルトリメトキシトリメトキシシラン等の従来公知のものの一種又は又は二種以上を用いることができる。   In the present invention, among the raw material gases, the organosilicon compound gas includes hexamethyldisiloxane (HMDSO), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMDSO), vinyltrimethoxysilane, vinyl. Trimethylsilane, tetramethoxysilane (TMOS), methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, tetraethoxysilane (TEOS), dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, hexamethyldisilane are preferably used. In addition, one or two or more conventionally known compounds such as tetramethyldisiloxane and normal trimethoxytrimethoxysilane can be used.

しかしながら、本発明においては、SiO2ライクな膜を形成する目的から、特に分子内に炭素−珪素結合を持たない有機珪素化合物を好適に用いることができる。具体的には、テトラメトキシシラン(TMOS)、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン等を挙げることができ、中でも分子内に炭素−珪素結合を持たないテトラメトキシシラン(TMOS)及びテトラエトキシシラン(TEOS)を用いることが好ましい。 However, in the present invention, an organosilicon compound having no carbon-silicon bond in the molecule can be preferably used for the purpose of forming a SiO 2 -like film. Specific examples include tetramethoxysilane (TMOS), methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, tetraethoxysilane (TEOS), methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, and methyldiethoxysilane. Among these, tetramethoxysilane (TMOS) and tetraethoxysilane (TEOS) having no carbon-silicon bond in the molecule are preferably used.

又、酸素原子を含むガスとしては、N2O、酸素、CO、CO2等を挙げることができるが、中でも酸素ガスを好適に用いることができる。 Examples of the gas containing oxygen atoms include N 2 O, oxygen, CO, CO 2, etc. Among them, oxygen gas can be preferably used.

本発明においては、得られた蒸着膜に50〜200℃の温度で加熱処理を施すことが好ましい。このように、得られた酸化珪素膜に更に加熱処理を施すことにより、よりガスバリア性の良好な酸化珪素膜とすることができる。   In this invention, it is preferable to heat-process the obtained vapor deposition film at the temperature of 50-200 degreeC. In this way, by further heat-treating the obtained silicon oxide film, a silicon oxide film with better gas barrier properties can be obtained.

本発明においては、この加熱処理を行う際に、加熱処理前に2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有する酸化珪素膜の場合(上記第4実施態様の場合)は、このCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークがなくなるまで行うことが好ましい。 In the present invention, when this heat treatment is performed, in the case of a silicon oxide film having an IR absorption peak based on the stretching vibration of CO molecules at 2341 ± 4 cm −1 before the heat treatment (in the case of the fourth embodiment). Is preferably performed until the peak of IR absorption based on the stretching vibration of the CO molecule disappears.

このように、2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークがなくなるまで加熱するのは、膜に熱エネルギーを与えることで分子結合の振動が激しくなり、CO分子が透過できる空間が形成され、とらえられていたCO分子が脱離し、その後CO分子が抜けた分だけ結合がよりタイトになり、いっそう緻密な膜が形成されるためと考えられる。よって、このように上記ピークがなくなるまで加熱すればさらにガスバリア性が向上するものと考えられる。尚、ここで「ピークが無くなる」とは、分析装置の検出限界以下の状態となることを意味するものである。 As described above, heating until 2341 ± 4 cm −1 has no IR absorption peak due to the stretching vibration of the CO molecule increases the vibration of the molecular bond by giving thermal energy to the film, so that the CO molecule can be transmitted. This is probably because a space is formed, the captured CO molecules are desorbed, and then the bonds become tighter as much as the CO molecules are released, thereby forming a denser film. Therefore, it is considered that the gas barrier property is further improved by heating until the above peak disappears. Here, “the peak disappears” means that the state is below the detection limit of the analyzer.

このように上記ピークがなくなるまでの具体的な加熱時間は、加熱処理温度により大幅に異なるものであるが、5分以上であれば約30分以上の加熱が必要である。70℃以上であれば5分以上の加熱を必要とする。尚、この加熱処理は後述する複合ポリマー層の形成後に行ってもよい。   Thus, the specific heating time until the above peak disappears greatly varies depending on the heat treatment temperature, but if it is 5 minutes or more, heating for about 30 minutes or more is required. If it is 70 degreeC or more, the heating for 5 minutes or more is required. In addition, you may perform this heat processing after formation of the composite polymer layer mentioned later.

(複合ポリマー層の形成過程)
下記のようにして、蒸着膜の上に複合ポリマー層を形成する。
(Formation process of composite polymer layer)
A composite polymer layer is formed on the deposited film as follows.

先ず、上記アルコキシシラン、シランカップリング剤、PVA、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、有機溶媒、及び必要に応じて金属アルコキシドを混合して塗工液を調製する。この塗工液中では次第に重縮合反応が進行する。   First, the said alkoxysilane, a silane coupling agent, PVA, a sol-gel method catalyst, a mineral acid, water, an organic solvent, and a metal alkoxide as needed are mixed and a coating liquid is prepared. In this coating solution, the polycondensation reaction gradually proceeds.

次いで基材フィルム上に形成した酸化珪素膜の上に上記塗工液を塗布し、乾燥する。乾燥により、上記アルコキシシラン、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及びPVAの重縮合が更に進行し、複合ポリマー層が形成される。好ましくは上記の塗布、乾燥の操作を繰り返して、複数の複合ポリマー層を積層する。最後に、上記塗工液を塗布したフィルムを120℃以上で、且つ基材フィルムの融点以下の温度、好ましくは、150〜200℃の範囲の温度で、30秒〜10分間加熱すると、本発明のガスバリアフィルムが得られる。このようにして得られた本発明のガスバリアフィルムには、必要に応じてアセタール化処理が施される。具体的には複合ポリマー層を積層したフィルムを酸を含むアルデヒド溶液に浸漬する。アルデヒドとしてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド等を用いるアセタール化処理を施すことにより複合ポリマー中に微量存在するPVAに起因する未反応の水酸基がアルデヒドと反応してアセタール化され、複合ポリマーの耐水性(耐湿性)が更に向上する。   Next, the coating liquid is applied onto the silicon oxide film formed on the base film and dried. By the drying, the polycondensation of the alkoxysilane, metal alkoxide, silane coupling agent, and PVA further proceeds to form a composite polymer layer. Preferably, the above coating and drying operations are repeated to laminate a plurality of composite polymer layers. Finally, when the film coated with the coating solution is heated at 120 ° C. or higher and below the melting point of the base film, preferably at a temperature in the range of 150 to 200 ° C. for 30 seconds to 10 minutes, the present invention The gas barrier film is obtained. The gas barrier film of the present invention thus obtained is subjected to an acetalization treatment as necessary. Specifically, the film on which the composite polymer layer is laminated is immersed in an aldehyde solution containing an acid. By performing acetalization treatment using formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, etc. as the aldehyde, the unreacted hydroxyl group caused by PVA present in a minute amount in the composite polymer reacts with the aldehyde to be acetalized, and the water resistance ( Moisture resistance) is further improved.

本発明に用いられるアルコキシシランは、Si(OR14で表され、R1は、低級アルキル基である。具体的には、Si(O−CH34、Si(O−C254等が用いられる。これらのアルコキシシランを混合して用いても良い。 The alkoxysilane used in the present invention is represented by Si (OR 1 ) 4 , and R 1 is a lower alkyl group. Specifically, Si (O—CH 3 ) 4 , Si (O—C 2 H 5 ) 4 or the like is used. A mixture of these alkoxysilanes may be used.

又、必要に応じて、上記アルコキシシランと共に、ジルコニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド等の金属アルコキシドを組成物の成分として用いることができる。ジルコニウムアルコキシドは、Zr(OR24で示され,R2は低級アルキル基である。具体的には、金属アルコキシドとして、Zr(O−CH34、Zr(O−C254、Zr(O−isoC374、Zr(O−C494等を用いることができる。ここで、2種以上のこれらの金属アルコキシドを混合して組成物の成分として用いても良い。ジルコニウムアルコキシドを組成物の成分として用いることによって、得られるガスバリアフィルムの靱性や耐熱性が向上する。その使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して10重量部以下の範囲であり、好ましくは約5重量部である。10重量部を上回ると、形成される複合ポリマーがゲル化し易くなり、複合ポリマーの脆性が大きくなり、酸化珪素膜から剥離し易くなる。次に、チタニウムアルコキシドは、Ti(OR34で示され、R3は低級アルキル基である。具体的には、Ti(O−CH34、Ti(O−C254、Ti(O−C374、Ti(O−C494等を組成物の成分として用いることができる。2種以上のこれらのアルコキシドシランを組成物の成分として用いても良い。チタニウムアルコキシドを用いることによって、得られる被膜の熱伝導率が低くなり、基材フィルムの耐熱性が著しく向上する。その使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して5重量部以下の範囲であり、好ましくは約3重量部である。5重量部を上回ると、形成される複合ポリマーの脆性が大きくなり、酸化珪素膜からの複合ポリマーが剥離し易くなる。 Moreover, metal alkoxides, such as a zirconium alkoxide and a titanium alkoxide, can be used as a component of a composition with the said alkoxysilane as needed. The zirconium alkoxide is represented by Zr (OR 2 ) 4 and R 2 is a lower alkyl group. Specifically, Zr (O—CH 3 ) 4 , Zr (O—C 2 H 5 ) 4 , Zr (O—isoC 3 H 7 ) 4 , Zr (O—C 4 H 9 ) 4 are used as metal alkoxides. Etc. can be used. Here, two or more kinds of these metal alkoxides may be mixed and used as a component of the composition. By using zirconium alkoxide as a component of the composition, the toughness and heat resistance of the obtained gas barrier film are improved. The amount used is in the range of 10 parts by weight or less, preferably about 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkoxysilane. When the amount exceeds 10 parts by weight, the formed composite polymer is easily gelled, the brittleness of the composite polymer is increased, and the composite polymer is easily peeled from the silicon oxide film. Next, the titanium alkoxide is represented by Ti (OR 3 ) 4 and R 3 is a lower alkyl group. Specifically, Ti (O—CH 3 ) 4 , Ti (O—C 2 H 5 ) 4 , Ti (O—C 3 H 7 ) 4 , Ti (O—C 4 H 9 ) 4 and the like are used as a composition. It can be used as a component. Two or more of these alkoxide silanes may be used as a component of the composition. By using titanium alkoxide, the thermal conductivity of the resulting coating is lowered, and the heat resistance of the base film is significantly improved. The amount used is in the range of 5 parts by weight or less, preferably about 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkoxysilane. When the amount exceeds 5 parts by weight, the brittleness of the composite polymer formed becomes large, and the composite polymer from the silicon oxide film is easily peeled off.

上記アルコキシドと共に上記組成物の成分として用いられるシランカップリング剤としては、既知の有機反応性基含有オルガノアルコキシシランを用いることができる。特に、エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好適である。このオルガノアルコキシシランとしては、例えば、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、及び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が挙げられる。このようなシランカップリング剤の2種以上を混合して用いても良い。このようなシランカップリング剤の使用量は、上記アルコキシシラン100重量部に対して1〜20重量部の範囲内である。20重量部より多い量を使用すると形成される複合ポリマー層の絶縁性及び加工性が低下する。   As a silane coupling agent used as a component of the composition together with the alkoxide, a known organic reactive group-containing organoalkoxysilane can be used. In particular, an organoalkoxysilane having an epoxy group is suitable. Examples of the organoalkoxysilane include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. You may mix and use 2 or more types of such a silane coupling agent. The amount of the silane coupling agent used is in the range of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkoxysilane. If an amount of more than 20 parts by weight is used, the insulating property and workability of the formed composite polymer layer are lowered.

本発明において、複合ポリマーを構成する組成物にポリビニルアルコール(PVA)が含有される。PVAを添加することによって、得られるポリマーのガスバリア性が著しく向上する。PVAの含有量は、上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計量100重量部に対して50〜200重量部の範囲であり、好ましくは、約100重量部である。PVAの含有量が、上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計量100重量部に対して200重量部を上回ると、複合ポリマーの脆性が大きくなり、得られる複合ポリマー層の耐水性が低下し、50重量%を下回ると、ガスバリア性が低下する。   In the present invention, polyvinyl alcohol (PVA) is contained in the composition constituting the composite polymer. By adding PVA, the gas barrier properties of the resulting polymer are significantly improved. The content of PVA is in the range of 50 to 200 parts by weight, preferably about 100 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alkoxysilane and metal alkoxide. When the content of PVA exceeds 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alkoxysilane and metal alkoxide, the brittleness of the composite polymer increases, and the water resistance of the resulting composite polymer layer decreases, resulting in 50 weights. If it is less than%, the gas barrier property is lowered.

本発明において、用いられるゾル−ゲル触媒、主として重縮合触媒としては、水に実質的に不溶であり、且つ有機溶媒に可溶な第三アミンが用いられる。それには例えば、N,N−ジメチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン等があり、特にN,N−ジブチルベンジルアミンが好適である。その使用量は、アルコキシラン、金属アルコキシド、及びシランカップリング剤の合計量100重量部当たり、0.01〜1重量部、好ましくは約0.03重量部である。本発明において用いられる鉱酸は、上記ゾル−ゲル法の触媒として用いられる他、後述のアセタール化触媒(主として加水分解触媒)としても用いられる。鉱酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等が用いられる。鉱酸の使用量は、アルコキシシラン、金属アルコキシド、及びシランカップリング剤のアルコキシド分の(シリケート部分)の総モル量に対し0.001〜0.05モルであり、好ましくは約0.01モルである。   In the present invention, as the sol-gel catalyst used, mainly a polycondensation catalyst, a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent is used. Examples thereof include N, N-dimethylbenzylamine, tripropylamine, tributylamine, and tripentylamine, and N, N-dibutylbenzylamine is particularly preferable. The amount used is 0.01 to 1 part by weight, preferably about 0.03 part by weight, per 100 parts by weight of the total amount of alkoxylane, metal alkoxide, and silane coupling agent. The mineral acid used in the present invention is used not only as a catalyst for the sol-gel method but also as an acetalization catalyst (mainly a hydrolysis catalyst) described later. As the mineral acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like are used. The amount of mineral acid used is 0.001 to 0.05 mol, preferably about 0.01 mol, based on the total molar amount of alkoxysilane, metal alkoxide, and alkoxide content of the silane coupling agent (silicate portion). It is.

本発明において上記アルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計モル量に対して、0.8〜2モルの水が用いられる。水の量が2モルを上回ると、上記アルコキシシランと金属アルコキシドを含む複合ポリマーが球状粒子となり、更に、この球状粒子同士が三次元的に架橋し、密度の低い、多孔性のポリマーとなる。この多孔性のポリマーからなる複合ポリマー層は高いガスバリア性のガスバリアフィルムを提供しない。又、水の量が0.8モルを下回ると、加水分解反応が進行しにくくなる。   In the present invention, 0.8 to 2 mol of water is used with respect to the total molar amount of the alkoxysilane and metal alkoxide. When the amount of water exceeds 2 mol, the composite polymer containing the alkoxysilane and the metal alkoxide becomes spherical particles, and the spherical particles crosslink three-dimensionally to form a porous polymer with low density. The composite polymer layer composed of the porous polymer does not provide a gas barrier film having a high gas barrier property. On the other hand, when the amount of water is less than 0.8 mol, the hydrolysis reaction hardly proceeds.

本発明において用いられる有機溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が用いられる溶媒の使用量は、通常の上記アルコキシシラン、金属アルコキシド、シランカップリング剤、PVA、鉱酸、及びゾル−ゲル法触媒の合計量100重量部当たり30〜100重量部である。   As the organic solvent used in the present invention, the amount of the solvent in which ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol or the like is used is the above-mentioned normal alkoxysilane, metal alkoxide, silane coupling agent, PVA, mineral acid, and sol- It is 30 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the gel method catalyst.

本発明の方法において、アルコキシシラン及び金属アルコキシドは、添加された水によって、加水分解される。次いでゾル−ゲル法触媒の働きによって、生じた水酸基からプロトンが奪取され、加水分解生成物同士が脱水重縮合する。このとき、同時にシランカップリング剤が加水分解されて、アルコキシ基が水酸基となる。触媒の働きによりエポキシ基の開環も起こり、水酸基が生じる。加水分解されたシランカップリング剤と加水分解されたアルコキシドとの重縮合反応も進行する。更に反応系にはPVAが存在するため、PVAが有する水酸基との反応も生じる。生成する重縮合物は、Si−O−Si、Si−O−Zr、Si−O−Ti等の結合からなる無機質部分と、シランカップリング剤に起因する有機部分とを含有する複合ポリマーである。上記反応においては、例えば、(II)式に示される部分構造式を有し、更にシランカップリング剤に起因する部分を有する直鎖状のポリマーが先ず生成する。このポリマーは、OR基(エトキシ基等のアルコキシ基)が直鎖状のポリマーから分岐した形を有する。このOR基は、存在する鉱酸が触媒となって加水分解されてOH基となり、これが(I)式に示されるPVAと重縮合反応し、Si−O−Si結合を有する(III)式に示される複合ポリマーが生じると考えられる。上記重縮合反応においては、ゾル−ゲル法触媒(塩酸触媒)の働きにより先ずOH基が脱プロトン化し、次いで重縮合が進行する。   In the method of the present invention, the alkoxysilane and the metal alkoxide are hydrolyzed by the added water. Next, protons are taken from the generated hydroxyl groups by the action of the sol-gel method catalyst, and hydrolyzed products undergo dehydration polycondensation. At this time, the silane coupling agent is simultaneously hydrolyzed and the alkoxy group becomes a hydroxyl group. The opening of the epoxy group also occurs due to the action of the catalyst, resulting in a hydroxyl group. A polycondensation reaction between the hydrolyzed silane coupling agent and the hydrolyzed alkoxide also proceeds. Furthermore, since PVA exists in the reaction system, a reaction with the hydroxyl group of PVA also occurs. The resulting polycondensate is a composite polymer containing an inorganic part composed of a bond such as Si-O-Si, Si-O-Zr, Si-O-Ti, and an organic part derived from a silane coupling agent. . In the above reaction, for example, a linear polymer having a partial structural formula represented by the formula (II) and further having a portion derived from a silane coupling agent is first formed. This polymer has a form in which an OR group (an alkoxy group such as an ethoxy group) is branched from a linear polymer. This OR group is hydrolyzed to become an OH group using the existing mineral acid as a catalyst, which undergoes a polycondensation reaction with the PVA represented by the formula (I) to form the formula (III) having a Si—O—Si bond. It is believed that the composite polymer shown results. In the polycondensation reaction, the OH group is first deprotonated by the action of a sol-gel catalyst (hydrochloric acid catalyst), and then polycondensation proceeds.

Figure 2005119155
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上記した反応は、常温で進行し、塗工液の粘度は塗工液の調製中に増加する。この塗工液を酸化珪素膜に塗布し、加熱して溶媒及び重縮合反応により生成したアルコールを除去すると、重縮合が完結し、酸化珪素膜上に複合ポリマー層が形成される。複合ポリマー層を複数積層した場合には、層間の複合ポリマー同士も縮合し、層と層の間が形成される。   The above reaction proceeds at room temperature, and the viscosity of the coating solution increases during the preparation of the coating solution. When this coating solution is applied to the silicon oxide film and heated to remove the solvent and the alcohol produced by the polycondensation reaction, the polycondensation is completed and a composite polymer layer is formed on the silicon oxide film. When a plurality of composite polymer layers are stacked, the composite polymers between the layers are also condensed to form a space between the layers.

本発明において、添加される水の量が、アルコキシシラン、又はアルコキシシラン及び金属アルコキシドの合計モル量1モルに対して、0.8モル〜2モル、好ましくは1.5モルに調節されているため、上記直鎖状のポリマーが形成される。このような直鎖状ポリマーは結晶性を有し、非晶質部分の中に多数の微小の結晶が埋包された構造を取る。このような結晶構造は、結晶性有機ポリマー(例えば、塩化ビニリデン樹脂やPVA)と同様であり、更に極性基(OH基)が部分的に分子内に存在し、分子の凝集エネルギーが高く分子鎖の剛性も高いため良好なガスバリア性を示す。(III)式に示されるポリマーのSi−O−CH結合は、PVAのアセチル化やホルマール化により形成される安定な結合状態と同様である。   In the present invention, the amount of water added is adjusted to 0.8 mol to 2 mol, preferably 1.5 mol, with respect to 1 mol of the total molar amount of alkoxysilane or alkoxysilane and metal alkoxide. Therefore, the linear polymer is formed. Such a linear polymer has crystallinity and has a structure in which a large number of minute crystals are embedded in an amorphous part. Such a crystal structure is the same as that of a crystalline organic polymer (for example, vinylidene chloride resin or PVA), and a polar group (OH group) is partially present in the molecule, and the molecular aggregation energy is high. Because of its high rigidity, it exhibits good gas barrier properties. The Si—O—CH bond of the polymer represented by the formula (III) is the same as the stable bond state formed by acetylation or formalization of PVA.

このようにして得られる複合ポリマー層は、耐水性に優れるが、上記のように更にアセタール化処理を施すことにより更に向上する。複合ポリマー層は、酸化珪素膜上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、及び有機溶剤の存在下に重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる前記組成物の複合ポリマーを含有する塗工液を塗布し、しかる後前記塗工液の塗膜に120℃以上で且つ基材フィルムの融点以下の温度で熱処理を施して形成する。   The composite polymer layer thus obtained is excellent in water resistance, but can be further improved by further acetalizing treatment as described above. The composite polymer layer is obtained by polycondensing a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on a silicon oxide film in the presence of a sol-gel method catalyst, a mineral acid, water, and an organic solvent. Then, a coating liquid containing a composite polymer of the composition consisting of a linear polymer as a main component is applied, and then the coating film of the coating liquid is at a temperature not lower than 120 ° C. and not higher than the melting point of the base film. It is formed by heat treatment.

ガスバリアフィルムの複合ポリマー層上にアンカーコート剤層又は接着剤層を介してヒートシール性樹脂層を設けても良い。   A heat-sealable resin layer may be provided on the composite polymer layer of the gas barrier film via an anchor coat agent layer or an adhesive layer.

アンカーコート剤としては、例えば、アルキルチタネート等の有機チタン系アンカーコート剤、イソシアネート系アンカーコート剤、ポリエチレンイミン系アンカーコート剤、ポリブタジエン系アンカーコート剤等を用いることができる。アンカーコート剤層の形成は、上記のアンカーコート剤を、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知のコーティング法でコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去して行うことができる。上記のアンカーコート剤の塗布量は、0.5〜5g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。 As the anchor coating agent, for example, an organic titanium anchor coating agent such as alkyl titanate, an isocyanate anchor coating agent, a polyethyleneimine anchor coating agent, a polybutadiene anchor coating agent, or the like can be used. For the formation of the anchor coating agent layer, the above-mentioned anchor coating agent is coated by a known coating method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and the solvent, diluent, etc. are dried and removed. Can be done. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.5 to 5 g / m 2 (dry state).

又、接着剤としては、例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリ(メタ)アクリル系、ポリ酢酸ビニル系、ポリオレフィン系、カゼイン系、ワックス、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリブタジエン系等のビヒクルを主成分とする溶剤型、水性型、無溶剤型、或いは、熱溶融型等の各種のラミネート用接着剤を使用して形成することができる。接着剤層の形成は、上記の接着剤を、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート、その他のコーティング方法で塗布し、溶剤、希釈剤等を乾燥除去して行うことができる。上記の接着剤の塗布量は、0.1〜5g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。 Examples of the adhesive include polyurethane, polyester, polyamide, epoxy, poly (meth) acrylic, polyvinyl acetate, polyolefin, casein, wax, and ethylene- (meth) acrylic acid copolymer. It can be formed by using various types of laminating adhesives such as a solvent type, a water-based type, a solventless type, or a heat melting type mainly composed of a vehicle such as a coalescence or polybutadiene. The adhesive layer is formed by applying the above-mentioned adhesive by, for example, roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, or other coating methods, and drying and removing the solvent, diluent, and the like. Can do. The amount of the adhesive applied is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).

ヒートシール性樹脂としては、熱によって溶融し複合ポリマー層に融着し得る樹脂を挙げることができる。具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテンポリマー、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等を使用することができる。ヒートシール性樹脂層は複合ポリマー層上にヒートシール性樹脂を直接塗布して形成しても良く、或いは上記のヒートシール性樹脂からなるフィルムを複合ポリマー層上に直接ラミネートして形成しても良い。ヒートシール性樹脂層の厚みは、5〜300μm、好ましくは10〜100μmの範囲内で設定することができる。   Examples of the heat-sealable resin include resins that can be melted by heat and fused to the composite polymer layer. Specifically, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear (linear) low density polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene -Methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-propylene copolymer, methylpentene polymer, polybutene polymer, polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride An acid-modified polyolefin resin modified with an unsaturated carboxylic acid such as acid, fumaric acid, and itaconic acid, a polyvinyl acetate resin, a poly (meth) acrylic resin, and a polyvinyl chloride resin can be used. The heat-sealable resin layer may be formed by directly applying a heat-sealable resin on the composite polymer layer, or may be formed by directly laminating a film made of the above heat-sealable resin on the composite polymer layer. good. The thickness of the heat-sealable resin layer can be set within a range of 5 to 300 μm, preferably 10 to 100 μm.

更に、ガスバリアフィルムの複合ポリマー層上にアンカーコート剤層/接着剤層及びヒートシール性樹脂層を介して基材層を積層して積層材を形成することもできる。この積層材が包装用容器の構成材料として使用される場合、基材層が基本素材となることから、機械的、物理的性質、化学的性質、その他の優れた優れた性質を有し、特に、強靱であり、且つ耐熱性を有する樹脂のフィルム乃至シートを基材層として使用することができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアラミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素系樹脂等の強靱な樹脂の(一軸又は二軸)延伸又は未延伸のフィルム乃至シートを挙げることができる。この基材層の厚みは、5〜100μm、好ましくは10〜50μm程度が望ましい。   Furthermore, a base material layer can be laminated on the composite polymer layer of the gas barrier film via an anchor coating agent layer / adhesive layer and a heat sealable resin layer to form a laminated material. When this laminated material is used as a constituent material of a packaging container, since the base material layer becomes a basic material, it has mechanical, physical properties, chemical properties, and other excellent properties. A tough and heat-resistant resin film or sheet can be used as the base material layer. Specifically, a polyester resin, a polyamide resin, a polyaramid resin, a polyolefin resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, a polyacetal resin, a tough resin such as a fluorine resin (uniaxial or biaxial) stretching or An unstretched film or sheet can be mentioned. The thickness of the base material layer is 5 to 100 μm, preferably about 10 to 50 μm.

更に、基材層に、例えば、文字、図形、記号、模様等の所望の印刷絵柄を通常の印刷法で表刷り印刷或いは裏刷り印刷が施されても良い。   Further, for example, a desired printing pattern such as a character, a figure, a symbol, and a pattern may be subjected to surface printing or back printing by a normal printing method on the base material layer.

更に、基材層として、例えば、各種の紙基材を使用することができる。具体的には、賦形性、耐屈曲性、剛性等をもたせた紙基材であり、例えば、強サイズ性の晒又は未晒の紙基材、或いは純白ロール視、クラフト紙、板紙、加工紙等の紙基材を使用することができる。このような紙基材として、坪量80〜600g/m2程度の、好ましくは、坪量100〜450g/m2程度のものを基材層として使用することができる。 Furthermore, for example, various paper base materials can be used as the base material layer. Specifically, it is a paper base material that has formability, bending resistance, rigidity, etc., for example, a strong or small bleached or unbleached paper base material, or a pure white roll view, kraft paper, paperboard, processing A paper substrate such as paper can be used. As such a paper substrate, a substrate having a basis weight of about 80 to 600 g / m 2 , preferably a basis weight of about 100 to 450 g / m 2 can be used as the substrate layer.

又、基材層として、上記したポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアラミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素樹脂等の強靱な樹脂の(一軸又は二軸)延伸又は未延伸のフィルム乃至シートと上記した紙基材を複合させて使用することもできる。   In addition, as the base material layer, the above-mentioned polyester resin, polyamide resin, polyaramid resin, polyolefin resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, polyacetal resin, fluororesin, etc. ) A stretched or unstretched film or sheet and the above-mentioned paper base material may be combined and used.

更に、ガスバリアフィルムの複合ポリマー層上にアンカーコート剤層/接着剤層及びヒートシール剤層層を設けると共にガスバリアフィルムの基材フィルムの反対面側(酸化珪素膜及び複合ポリマー層が設けられていない側)に第2の基材層及び第2のヒートシール剤層を設けても良い。   Further, an anchor coat agent layer / adhesive layer and a heat seal agent layer layer are provided on the composite polymer layer of the gas barrier film, and the opposite side of the base film of the gas barrier film (the silicon oxide film and the composite polymer layer are not provided). A second base material layer and a second heat sealant layer may be provided on the side).

次にガスバリアフィルムの製造方法について実施例を挙げて具体的に説明する。尚、参考例及び実施例中、部及び%は、重量基準で表した。   Next, the production method of the gas barrier film will be specifically described with reference to examples. In Reference Examples and Examples, parts and% are expressed on a weight basis.

先ず後述する実施例1乃至4及び比較例1乃至4において用いる酸化珪素膜の上に塗布する塗工液の調製について参考例1〜参考例7を挙げて説明する。   First, the preparation of a coating solution to be applied on the silicon oxide film used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 described later will be described with reference examples 1 to 7.

[参考例1:塗工液(A)の調製]
エチルシリケート25g、エタノール25g、2N塩酸1.86g及び水1.51gを混合し、80℃で1〜2時間攪拌し、混合液を得た。このとき、上記混合液のエチルシリケートと水の比は1モル対1.5lである。次いで上記混合液にエポキシシランSH6040(東レダウコーニング社製)2.5gを加えて攪拌した。
[Reference Example 1: Preparation of coating liquid (A)]
25 g of ethyl silicate, 25 g of ethanol, 1.86 g of 2N hydrochloric acid and 1.51 g of water were mixed and stirred at 80 ° C. for 1 to 2 hours to obtain a mixed solution. At this time, the ratio of ethyl silicate to water in the mixed solution is 1 mol to 1.5 l. Next, 2.5 g of epoxysilane SH6040 (manufactured by Toray Dow Corning) was added to the mixed solution and stirred.

更にPVA重合度2000(クラレ社製)を10%含む水溶液を17.4g加え、1〜2時間攪拌して透明となった時点でN−Nジメチルベンジルアミン32重量%エタノール溶液0.1gを加えて攪拌して、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマーを含有する塗工液(A)を得た。   Further, 17.4 g of an aqueous solution containing 10% of PVA polymerization degree 2000 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was added, and when it became transparent after stirring for 1 to 2 hours, 0.1 g of NN dimethylbenzylamine 32 wt% ethanol solution was added. The mixture was stirred to obtain a coating liquid (A) containing a composite polymer whose main component was a linear polymer.

[参考例2:塗工液(B)の調製]
参考例1の塗工液にジルコニウムイソプロポキシド1gを添加し攪拌して、塗工液(B)を得た。
[Reference Example 2: Preparation of coating liquid (B)]
1 g of zirconium isopropoxide was added to the coating liquid of Reference Example 1 and stirred to obtain a coating liquid (B).

基材フィルムとして、片面にコロナ処理を施したシート状の2軸延伸ポリエステルフィルム〔商品名:東洋紡E5100、厚み:12μm〕を準備した。この基材フィルム20を、図6に示すように、プラズマCVD装置101のチャンバー102内の下部電極114側に装着した。次にプラズマCVD装置101のチャンバー102内を油回転ポンプ及びターボ分子ポンプにより到着真空度3.0×10-5Torr(4.0×10-3Pa)まで減圧した。次に下部電極114に高周波電源107から90KHzの周波数を有する電力(投入電力150W)を印加した。そしてチャンバー102内の電極近傍に設けられたガス導入口109から、テトラメトキシシラン(TMOS)ガス〔信越化学工業(株)製、KBM−04〕10sccm及び酸素100sccmを導入し、真空ポンプ108とチャンバー102との間にあるバルブ113の開閉度を制御することにより、成膜チャンバー内圧力を0.25Torrに保ち、基材フィルム20上に膜厚50nmの酸化珪素膜を成膜した。ここでsccmは、“standard cubic centimeter per minute”の略である。 As the base film, a sheet-like biaxially stretched polyester film [trade name: Toyobo E5100, thickness: 12 μm] having a corona treatment on one side was prepared. As shown in FIG. 6, the base film 20 was mounted on the lower electrode 114 side in the chamber 102 of the plasma CVD apparatus 101. Next, the inside of the chamber 102 of the plasma CVD apparatus 101 was depressurized to an arrival vacuum of 3.0 × 10 −5 Torr (4.0 × 10 −3 Pa) by an oil rotary pump and a turbo molecular pump. Next, power having a frequency of 90 KHz (applied power 150 W) was applied to the lower electrode 114 from the high frequency power source 107. Then, 10 sccm of tetramethoxysilane (TMOS) gas (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-04) and 100 sccm of oxygen are introduced from a gas inlet 109 provided in the vicinity of the electrode in the chamber 102, and the vacuum pump 108 and the chamber By controlling the degree of opening and closing of the valve 113 between the film 102 and the substrate 102, the pressure inside the film forming chamber was kept at 0.25 Torr, and a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the base film 20. Here, sccm is an abbreviation for “standard cubic centimeter per minute”.

次に成膜した酸化珪素膜上に参考例1で調製した塗工液(A)をバーコーターにより塗布し、熱風乾燥機により150℃で10分間乾燥させて膜厚2.0μmのコーティング組成物(A)の塗膜を形成し、実施例1のガスバリアフィルムを得た。   Next, the coating liquid (A) prepared in Reference Example 1 was applied on the silicon oxide film formed by a bar coater and dried at 150 ° C. for 10 minutes by a hot air dryer, and the coating composition having a thickness of 2.0 μm. The coating film of (A) was formed, and the gas barrier film of Example 1 was obtained.

酸化珪素膜の形成の際、原料ガスとして、TMOSガス及び酸素ガスに代えてTMOS10sccmのみをチャンバー内に導入した以外は、実施例1と同様にして酸化珪素膜の成膜を行い、酸化珪素膜上に参考例1で調製した塗工液(A)を塗布、乾燥させ、実施例2のガスバリアフィルムを得た。   When forming the silicon oxide film, the silicon oxide film was formed in the same manner as in Example 1 except that only TMOS 10 sccm instead of TMOS gas and oxygen gas was introduced into the chamber as the source gas. The coating liquid (A) prepared in Reference Example 1 was applied and dried to obtain a gas barrier film of Example 2.

上記の実施例1において塗工液(A)から塗工液(B)に変更する以外は実施例1と同様の方法で実施例3のガスバリアフィルムを得た。   A gas barrier film of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (A) was changed to the coating liquid (B) in Example 1.

上記の実施例2において塗工液(A)から塗工液(B)に変更する以外は実施例2と同様の方法で実施例4のガスバリアフィルムを得た。   A gas barrier film of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the coating liquid (A) was changed to the coating liquid (B) in Example 2.

[比較例1]
酸化珪素膜の成膜の際、原料ガスとして、TMOSガス及び酸素ガスに代えて、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)ガス〔東レダウコーティング製、商品名:SH200、0.65Cst〕10sccm及び酸素ガス5sccmをチャンバー内に導入した以外は実施例1と同様にして比較例1のガスフィルムを得た。
[Comparative Example 1]
When forming the silicon oxide film, instead of TMOS gas and oxygen gas, hexamethyldisiloxane (HMDSO) gas (product name: SH200, 0.65 Cst) 10 sccm and oxygen gas 5 sccm are used instead of TMOS gas and oxygen gas. A gas film of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that was introduced into the chamber.

[比較例2]
酸化珪素酸化膜の製膜の際、原料ガスとして、TMOSガス及び酸素ガスに代えて、HMDSOガス10sccm及び酸素ガス10sccmをチャンバー内に導入した以外は実施例1と同様にして比較例2のガスフィルムを得た。
[Comparative Example 2]
The gas of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that, when forming the silicon oxide film, HMDSO gas 10 sccm and oxygen gas 10 sccm were introduced into the chamber instead of TMOS gas and oxygen gas as source gases. A film was obtained.

[比較例3]
酸化珪素膜に塗工液(A)を塗布しない以外は実施例1と同様にして比較例3のガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 3]
A gas barrier film of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (A) was not applied to the silicon oxide film.

[評価方法]
得られたガスバリアフィルムについて、酸素ガス透過率の測定と水蒸気透過度の測定を行ってガスバリア性を評価した。酸素ガス透過度は、酸素ガス透過度測定装置(MOSCON社製、OX−TRAN 2−20)を用い、23℃、ドライ(0%RH)及び90%RHの条件下で測定した。又、水蒸気透過度は、水蒸気透過度測定装置(MOSCON社製、PERMATRAN−W3/31)を用い、37.8℃、100%RHの条件下で測定した。
[Evaluation methods]
The obtained gas barrier film was subjected to measurement of oxygen gas permeability and water vapor permeability to evaluate gas barrier properties. The oxygen gas permeability was measured under conditions of 23 ° C., dry (0% RH) and 90% RH using an oxygen gas permeability measuring device (manufactured by MOSCON, OX-TRAN 2-20). Further, the water vapor transmission rate was measured under the conditions of 37.8 ° C. and 100% RH using a water vapor transmission rate measuring device (manufactured by MOSCON, PERMATRAN-W3 / 31).

酸化珪素膜の成分割合(Si:O:C)は、ESCA装置(英国、VG Scientific社製、ESCA LAB220i−XL)によって測定した。そのとき、X線源としては、Ag−3d−5/2ピーク強度、300K〜1McpsとなるモノクロAlX線源、及び直径約1mmφのスリットを使用した。測定は、測定に供した試料面に対して法線上に検出器をセットした状態で行い、適当な帯電補正を行った。測定後の解析は、上記ESCA装置に付属されたソフトウェアEclipseバージョン2.1(英国 VG Scientific社製)を使用し、Si:2p、C:1s、O:1sのバインディングエネルギー(Binding energy)に相当するピークを用いて行った。このとき、各ピークに対し、シャーリーのバックグラウンド除去を行い、ピーク面積に各元素の感度係数補正(C=1に対して、Si=0.817、O=2.930)を行い、原子数比を求めた。得られた原子数比について、Si原子数を100とし、他成分であるOとCの原子数を算出して成分割合として評価した。   The component ratio (Si: O: C) of the silicon oxide film was measured by an ESCA apparatus (manufactured by VG Scientific, UK, ESCA LAB220i-XL). At that time, as an X-ray source, an Ag-3d-5 / 2 peak intensity, a monochrome AlX ray source having 300 K to 1 Mcps, and a slit having a diameter of about 1 mmφ were used. The measurement was performed with the detector set on the normal line with respect to the sample surface subjected to the measurement, and appropriate charge correction was performed. The analysis after the measurement uses the software Eclipse version 2.1 (manufactured by VG Scientific, UK) attached to the ESCA apparatus, and corresponds to the binding energy (Binding energy) of Si: 2p, C: 1s, and O: 1s. It was performed using the peak. At this time, the background of Shirley is removed for each peak, the sensitivity coefficient of each element is corrected for the peak area (Si = 0.817, O = 2.930 for C = 1), and the number of atoms The ratio was determined. About the obtained atomic ratio, the number of Si atoms was set to 100, and the number of atoms of O and C which are other components was calculated and evaluated as a component ratio.

IR測定は、塗工液を塗布前の酸化珪素膜をサンプルとして用い、ATR(多重反射)測定装置(日本分光製、ATR−300/H)を備えたフーリエ変換型赤外分光光度計(日本分光製、Herschel FT/IR−610)によって行った。赤外吸収スペクトルは、プリズムとしてゲルマニウム結晶を用い、入射角45度で測定した。   For IR measurement, a Fourier transform infrared spectrophotometer equipped with an ATR (multiple reflection) measuring device (manufactured by JASCO, ATR-300 / H) using a silicon oxide film before application of the coating solution as a sample (Japan) Spectroscopic, Herschel FT / IR-610). The infrared absorption spectrum was measured using a germanium crystal as a prism at an incident angle of 45 degrees.

酸化珪素膜の屈折率は、塗工液を塗布前の酸化珪素膜をサンプルとして用い、光学分光器(島津製作所製、UV−3100PC)によって透過率及び反射率を測定し、得られた透過率及び反射率の測定結果から、光学干渉法を用いて633nmにおける屈折率を求め、評価した。   The refractive index of the silicon oxide film is obtained by measuring the transmittance and the reflectance with an optical spectrometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-3100PC) using the silicon oxide film before coating the coating liquid as a sample. From the measurement results of the reflectance, the refractive index at 633 nm was obtained and evaluated using an optical interference method.

グレイン間の距離の測定及び評価は次のようにして行った。塗工液の塗布前の酸化珪素膜をサンプルとして用い、先ず、酸化珪素膜表面をフッ化アンモニウム水溶液により処理した。この処理は、フッ化アンモニウム水溶液によってバウンダリー(Boundary)は溶解するが、グレインは溶解しにくいという性質を利用したものであり、この処理を行ったことにより、酸化珪素膜の表面に形成されたグレインの観察が可能になった。グレインを有する酸化珪素膜の任意の表面を原子間力顕微鏡(Digital Instruments製 Nano Scope III)を用いて観察し、ピーク高さがほぼ同一の、隣接する2つのグレインについてピーク間距離を測定した。   The measurement and evaluation of the distance between grains was performed as follows. The silicon oxide film before application of the coating solution was used as a sample, and first, the silicon oxide film surface was treated with an ammonium fluoride aqueous solution. This treatment utilizes the property that the boundary is dissolved by the aqueous ammonium fluoride solution, but the grains are difficult to dissolve. By performing this treatment, the grains formed on the surface of the silicon oxide film are used. Observation became possible. An arbitrary surface of a silicon oxide film having a grain was observed using an atomic force microscope (Nano Scope III manufactured by Digital Instruments), and the distance between peaks of two adjacent grains having substantially the same peak height was measured.

塗工液を塗布前の酸化珪素膜をサンプルとして用い、この酸化珪素膜について電子スピン共鳴法(ESR法)によりE’センター密度の測定を行った。測定に用いた装置、測定条件及び解析方法は以下の通りであった。   Using the silicon oxide film before the coating liquid was applied as a sample, the E ′ center density of this silicon oxide film was measured by an electron spin resonance method (ESR method). The apparatus, measurement conditions, and analysis method used for the measurement were as follows.

(測定装置)
メイン装置:ESR350E(BRUCKER社製)
付属装置:HP5351B マイクロ波周波数カウンター(HEWLETT PACKERD 社製)、ER035Mガウスメーター(BRUKER社製、ESR910)、及びクライオスタット(OXFORD社製)
(measuring device)
Main device: ESR350E (manufactured by BRUCKER)
Attached equipment: HP5351B microwave frequency counter (manufactured by HEWLETT PACKERD), ER035M Gauss meter (manufactured by BRUKER, ESR910), and cryostat (manufactured by OXFORD)

(測定条件)
測定温度:室温(23℃)
磁場掃引範囲:331.5〜341.5mT
変調:100KHz、0.2mT
マイクロ波:9.43GHz、0.1mW
掃引時間:83.886sec×4回
時定数:327.68msec
データポイント:1024点
キャビティー:TM10、円筒型
(Measurement condition)
Measurement temperature: Room temperature (23 ° C)
Magnetic field sweep range: 331.5-341.5 mT
Modulation: 100KHz, 0.2mT
Microwave: 9.43 GHz, 0.1 mW
Sweep time: 83.886 sec × 4 times Time constant: 327.68 msec
Data points: 1024 points cavity: TM 10, cylindrical

(解析方法)
g=2.0003付近に酸化珪素酸化膜中にE’センターに起因するシグナルが観察された。ESRスペクトルは、通常、微分曲線として用いられ、1回微分で吸収曲線、2回微分で信号強度(面積強度)が得られる。スピン数は、不対電子数を表し、2次標準試料としてイオン注入したポリエチレンフィルムを用いて信号強度より求めた値である。尚、1次標準試料には、硫酸胴5水和物を使用した。E’センタースピン数をその膜厚と測定面積で規格化した値がE’センター密度(spins/cm3)として求められる。尚、上記の測定装置におけるE’センターの検出限界は5×1015spins/cm3であった。
(analysis method)
A signal attributed to the E ′ center was observed in the silicon oxide film in the vicinity of g = 2.0003. The ESR spectrum is usually used as a differential curve, and an absorption curve is obtained by one-time differentiation, and a signal intensity (area intensity) is obtained by two-time differentiation. The number of spins represents the number of unpaired electrons, and is a value obtained from signal intensity using a polyethylene film ion-implanted as a secondary standard sample. As the primary standard sample, sulfuric acid cylinder pentahydrate was used. A value obtained by normalizing the number of E ′ center spins by the film thickness and measurement area is obtained as E ′ center density (spins / cm 3 ). The detection limit of the E ′ center in the above measuring apparatus was 5 × 10 15 spins / cm 3 .

上記の評価の結果を表1に示す。   The results of the above evaluation are shown in Table 1.

Figure 2005119155
Figure 2005119155

実施例1のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、50nm、塗工液塗布膜の膜厚は2.0μmと薄膜のフィルムであるにもかかわらず、0%RHの条件下の酸素透過度0.2cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度0.3cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は0.8cc/m2/day/atmであり、高いガスバリア性を有することがわかった。又、この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1063cm-1であり、屈折率は1.47であり、E’センター密度は、2.3×1016spins/cm3であり、グレイン間の距離は21nmであった。 Although the gas barrier film of Example 1 is a thin film with a silicon oxide film of 50 nm and a coating liquid coating film thickness of 2.0 μm, an oxygen permeability of 0. It has an oxygen permeability of 0.3 cc / m 2 / day / atm under the conditions of 2 cc / m 2 / day / atm and 90% RH, and the water vapor permeability is 0.8 cc / m 2 / day / atm. It was found that it has a high gas barrier property. At this time, the Si—O—Si absorption peak position indicating IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration is 1063 cm −1 , the refractive index is 1.47, and the E ′ center density is 2 3 × 10 16 spins / cm 3 and the distance between grains was 21 nm.

実施例2のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、50nm、塗工液塗布膜の膜厚は2.0μmと薄膜のフィルムであるにもかかわらず、0%RHの条件下の酸素透過度0.2cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度0.4cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は0.8cc/m2/day/atmであり、高いガスバリア性を有することがわかった。又、この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1060cm-1であり、屈折率は1.47であり、E’センター密度は、2.3×1016spins/cm3であり、グレイン間の距離は22nmであった。 Although the gas barrier film of Example 2 is a thin film with a silicon oxide film of 50 nm and a coating liquid coating film thickness of 2.0 μm, an oxygen permeability of 0. It has an oxygen permeability of 0.4 cc / m 2 / day / atm under the conditions of 2 cc / m 2 / day / atm and 90% RH, and the water vapor permeability is 0.8 cc / m 2 / day / atm. It was found that it has a high gas barrier property. At this time, the Si—O—Si absorption peak position indicating IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration is 1060 cm −1 , the refractive index is 1.47, and the E ′ center density is 2 3 × 10 16 spins / cm 3 and the distance between grains was 22 nm.

実施例3のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、50nm、塗工液塗布膜の膜厚は2.0μmと薄膜のフィルムであるにもかかわらず、0%RHの条件下の酸素透過度0.2cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度0.3cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は0.7cc/m2/day/atmであり、高いガスバリア性を有することがわかった。又、この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1063cm-1であり、屈折率は1.47であり、E’センター密度は、2.3×1016spins/cm3であり、グレイン間の距離は21nmであった。 Although the gas barrier film of Example 3 is a thin film having a silicon oxide film thickness of 50 nm and a coating liquid coating film thickness of 2.0 μm, an oxygen permeability of 0. It has an oxygen permeability of 0.3 cc / m 2 / day / atm under the conditions of 2 cc / m 2 / day / atm and 90% RH, and the water vapor permeability is 0.7 cc / m 2 / day / atm. It was found that it has a high gas barrier property. At this time, the Si—O—Si absorption peak position indicating IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration is 1063 cm −1 , the refractive index is 1.47, and the E ′ center density is 2 3 × 10 16 spins / cm 3 and the distance between grains was 21 nm.

実施例4のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、50nm、塗工液塗布膜の膜厚は2.0μmと薄膜のフィルムであるにもかかわらず、0%RHの条件下の酸素透過度0.3cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度0.3cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は0.7cc/m2/day/atmであり、高いガスバリア性を有することがわかった。又、この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1060cm-1であり、屈折率は1.47であり、E’センター密度は、2.3×1016spins/cm3であり、グレイン間の距離は22nmであった。 Although the gas barrier film of Example 4 is a thin film having a silicon oxide film thickness of 50 nm and a coating liquid coating film thickness of 2.0 μm, an oxygen permeability of 0. 3cc / m 2 / day / atm , under conditions of 90% RH have an oxygen permeability 0.3cc / m 2 / day / atm , moreover, the water vapor transmission rate is at 0.7cc / m 2 / day / atm It was found that it has a high gas barrier property. At this time, the Si—O—Si absorption peak position indicating IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration is 1060 cm −1 , the refractive index is 1.47, and the E ′ center density is 2 3 × 10 16 spins / cm 3 and the distance between grains was 22 nm.

比較例1のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、0%RHの条件下の酸素透過度 1.2cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度1.4cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は1.3cc/m2/day/atmであり、実施例1〜4のガスバリアフィルムに比較してガスバリアが低いことがわかった。この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1066cm-1であり、屈折率は1.42であった。E’センター密度は検出されなかった。グレイン間の距離は90nmと実施例1〜4のそれに比較して大きいことがわかった。 The gas barrier film of Comparative Example 1, a silicon oxide film, the oxygen permeability under conditions of RH 0% 1.2cc / m 2 / day / atm, under conditions of 90% RH oxygen permeability 1.4 cc / m 2 The water vapor permeability was 1.3 cc / m 2 / day / atm, and the gas barrier was found to be lower than that of the gas barrier films of Examples 1 to 4. At this time, the Si—O—Si absorption peak position showing IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration was 1066 cm −1 and the refractive index was 1.42. E ′ center density was not detected. It was found that the distance between grains was 90 nm, which was larger than that of Examples 1 to 4.

比較例2のガスバリアフィルムは、酸化珪素膜は、0%RHの条件下の酸素透過度 1.5cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度1.7cc/m2/day/atmを有し、しかも、水蒸気透過度は1.4cc/m2/day/atmであり、実施例1〜4のガスバリアフィルムに比較してガスバリアが低いことがわかった。この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1050cm-1であり、屈折率は1.52であった。E’センター密度は検出されなかった。グレイン間の距離は61nmと実施例1〜4のそれに比較して大きいことがわかった。 The gas barrier film of Comparative Example 2, silicon oxide film, the oxygen permeability under conditions of RH 0% 1.5cc / m 2 / day / atm, under conditions of 90% RH oxygen permeability 1.7 cc / m 2 The water vapor permeability was 1.4 cc / m 2 / day / atm, and it was found that the gas barrier was lower than the gas barrier films of Examples 1 to 4. At this time, the Si—O—Si absorption peak position showing IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration was 1050 cm −1 and the refractive index was 1.52. E ′ center density was not detected. It was found that the distance between grains was 61 nm, which was larger than that of Examples 1 to 4.

比較例3のガスバリアフィルムに関しては、酸化珪素膜は、0%RHの条件下の酸素透過度1.8cc/m2/day/atm、90%RHの条件下の酸素透過度は1.8cc/m2/day/atmと何れも高く、又、水蒸気透過度は1.5cc/m2/day/atmと高く、実施例1〜4のガスバリアフィルムに比較してガスバリアが低いことがわかった。この時のSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を示すSi−O−Si吸収ピーク位置は、1063cm-1であり、屈折率は1.47であった。E’センター密度は2.3×1016であった。 Regarding the gas barrier film of Comparative Example 3, the silicon oxide film has an oxygen permeability of 1.8 cc / m 2 / day / atm under the condition of 0% RH, and an oxygen permeability of 1.8 cc / day under the condition of 90% RH. Both were high with m 2 / day / atm, and the water vapor permeability was as high as 1.5 cc / m 2 / day / atm, indicating that the gas barrier was low compared to the gas barrier films of Examples 1 to 4. At this time, the Si—O—Si absorption peak position showing IR absorption based on the Si—O—Si stretching vibration was 1063 cm −1 and the refractive index was 1.47. The E ′ center density was 2.3 × 10 16 .

本発明のガスバリアフィルムは、薄い膜厚のガスバリアフィルムでありながら、酸素、水蒸気等に対する高いバリア性を有し、しかも多湿条件下でも酸素や水蒸気等の気体に対するバリア性が低下することのないという利点を有するので、例えば、飲食品、医薬品、洗剤、シャンプー、オイル、歯磨き、接着剤、粘着剤等の化学品、雑貨品、煙草、トイレタリー分野の商品の包装並びにフィルム液晶ディスプレイ用ガスバリア膜、フィルム有機ELディスプレイ用ガスバリア膜、又は太陽電池用ガスバリア膜等の用途に用いられるものである。   Although the gas barrier film of the present invention is a thin gas barrier film, it has a high barrier property against oxygen, water vapor and the like, and the barrier property against gases such as oxygen and water vapor does not deteriorate even under humid conditions. Since it has advantages, for example, chemical products such as foods and drinks, pharmaceuticals, detergents, shampoos, oils, toothpastes, adhesives, adhesives, etc., miscellaneous goods, tobacco, packaging of products in the field of toiletries, gas barrier films for film liquid crystal displays, films It is used for applications such as a gas barrier film for organic EL displays or a gas barrier film for solar cells.

本発明のガスバリアフィルムの第1実施態様の略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 1st embodiment of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリアフィルムの第2実施態様の略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 2nd embodiment of the gas barrier film of this invention. 図2に示すガスバリアフィルムの第2実施態様におけるグレインを示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the grain in the 2nd embodiment of the gas barrier film shown in FIG. 本発明のガスバリアフィルムの第3実施態様の略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 3rd embodiment of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリアフィルムの第4実施態様の略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 4th embodiment of the gas barrier film of this invention. プラズマCVDC4Aの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of plasma CVDC4A.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材フィルム
2 酸化珪素膜
3 複合ポリマー層
4 蒸着膜
5 酸化珪素膜
6 酸化珪素膜
20 基材フィルム
101 プラズマCVD装置
102 チャンバー
107 高周波電源
108 真空ポンプ
109 ガス導入口
112 原料ガス
113 バルブ
114 下部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base film 2 Silicon oxide film 3 Composite polymer layer 4 Deposition film 5 Silicon oxide film 6 Silicon oxide film 20 Base film 101 Plasma CVD apparatus 102 Chamber 107 High frequency power supply 108 Vacuum pump 109 Gas inlet 112 Source gas 113 Valve 114 Lower part electrode

Claims (14)

基材フィルムと、前記基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成された酸化珪素膜とを有し、この酸化珪素膜は珪素原子数100に対して酸素原子数170〜200及び炭素原子数30以下の成分割合を有し、さらに1055〜1065cm-1の間にSi−O−Si伸縮振動に基づくIR吸収を有するものであり、前記酸化珪素膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルム。 A substrate film, and a silicon oxide film formed on one or both surfaces of the substrate film by a plasma CVD method. The silicon oxide film has 170 to 200 oxygen atoms and 100 carbon atoms with respect to 100 silicon atoms. It has a component ratio of several 30 or less, and further has IR absorption based on Si—O—Si stretching vibration between 1055 and 1065 cm −1 , and an alkoxysilane and a silane coupling agent on the silicon oxide film And a gas barrier film obtained by laminating at least one composite polymer layer, the main component of which is a linear polymer, obtained by polycondensing a composition containing polyvinyl alcohol by a sol-gel method. 前記酸化珪素膜は屈折率1.45〜1.48を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のガスバリアフィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the silicon oxide film has a refractive index of 1.45 to 1.48. 基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成され、表面に5〜40nmの間隔をおいてグレインを有する蒸着膜とを有し、前記蒸着膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含有する組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルム。   A base film, and a vapor deposition film formed on one surface or both surfaces of the base film by a plasma CVD method and having grains on the surface with a spacing of 5 to 40 nm, and alkoxysilane on the vapor deposition film, A gas barrier characterized by laminating at least one composite polymer layer comprising a linear polymer as a main component, obtained by polycondensation of a composition containing a silane coupling agent and polyvinyl alcohol by a sol-gel method. the film. 前記蒸着膜は酸化珪素膜であることを特徴とする請求項3に記載のガスバリアフィルム。   The gas barrier film according to claim 3, wherein the deposited film is a silicon oxide film. 基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成され、電子スピン共鳴法によって観察されるE'センターを有し、該E'センターの密度が5×1015spins/cm3以上である酸化珪素膜とを有し、前記酸化珪素膜の上ににアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルム。 A base film and an E ′ center formed by plasma CVD on one or both sides of the base film and observed by an electron spin resonance method, and the density of the E ′ center is 5 × 10 15 spins / cm A main component obtained by polycondensation of a composition containing an alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the silicon oxide film by a sol-gel method. A gas barrier film, wherein at least one composite polymer layer comprising a linear polymer is laminated. 基材フィルムと、該基材フィルムの片面又は両面にプラズマCVD法によって形成された酸化珪素膜とを有し、前記酸化珪素膜は2341±4cm-1にCO分子の伸縮振動に基づくIR吸収のピークを有するものであり、前記酸化珪素膜の上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法によって重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる複合ポリマー層を少なくとも1層積層したことを特徴とするガスバリアフィルム。 A substrate film and a silicon oxide film formed by plasma CVD on one or both surfaces of the substrate film, and the silicon oxide film absorbs IR at 2341 ± 4 cm −1 based on stretching vibration of CO molecules. It has a peak and is obtained by polycondensation of a composition containing alkoxysilane, a silane coupling agent and polyvinyl alcohol on the silicon oxide film by a sol-gel method. A gas barrier film characterized by laminating at least one composite polymer layer. 前記酸化珪素膜は5〜300nmの厚みを有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のガスバリアフィルム。   The gas barrier film according to any one of claims 1 to 6, wherein the silicon oxide film has a thickness of 5 to 300 nm. 前記組成物が更に1種以上の金属アルコキシドを含有する、請求項1乃至7の何れか一項に記載のガスバリアフィルム。   The gas barrier film according to any one of claims 1 to 7, wherein the composition further contains one or more metal alkoxides. 炭素−珪素結合を分子内に有さない有機珪素化合物を含むガス及び酸素原子を含むガスを原料ガスとして用い、有機珪素化合物のガスと酸素原子を含むガスの流量比を1対3乃至1対50の範囲として反応チャンバー内に導入し反応チャンバー内に配置した基材フィルム上にプラズマCVD法により酸化珪素膜を成膜する過程と、成膜後、酸化珪素膜上にアルコキシシラン、シランカップリング剤及びポリビニルアルコールを含む組成物を、ゾル−ゲル法触媒、鉱酸、水、及び有機溶剤の存在下に重縮合して得られる、主成分が直鎖状ポリマーよりなる前記組成物の複合ポリマーを含有する塗工液を塗布する過程と、しかる後前記塗工液の塗膜に120℃以上で且つ基材フィルムの融点以下の温度で熱処理を施して酸化珪素膜上に前記組成物の複合ポリマー層を形成することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。   A gas containing an organic silicon compound having no carbon-silicon bond in the molecule and a gas containing an oxygen atom are used as a raw material gas, and the flow ratio of the gas of the organic silicon compound and the gas containing an oxygen atom is set to 1 to 3 to 1 pair. A process of forming a silicon oxide film by a plasma CVD method on a substrate film introduced into the reaction chamber and arranged in the reaction chamber as a range of 50, and alkoxysilane and silane coupling on the silicon oxide film after film formation Composite polymer of the above composition comprising a linear polymer as a main component, obtained by polycondensation of a composition comprising an agent and polyvinyl alcohol in the presence of a sol-gel catalyst, mineral acid, water, and an organic solvent And then applying a heat treatment to the coating film of the coating liquid at a temperature not lower than 120 ° C. and not higher than the melting point of the base film, and then applying the composition onto the silicon oxide film. The method of manufacturing a gas barrier film, which comprises forming a composite polymer layer. 前記組成物が、更に1種以上の金属アルコキシドを含有することを特徴とする、請求項9に記載のガスバリアフィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 9, wherein the composition further contains one or more metal alkoxides. 前記ゾル−ゲル法触媒が水に実質的に不溶であり、且つ、有機溶媒に可溶な第3アミンであることを特徴とするティング組成物の塗膜を形成することを特徴とする請求項9又は10に記載のガスバリアフィルムの製造方法。   The sol-gel catalyst is a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent, and forms a coating film of a ting composition. The manufacturing method of the gas barrier film of 9 or 10. 前記水がアルコキシシラン1モルに対して0.8乃至2モルの割合で用いられることを特徴とする請求項9に記載のガスバリアフィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 9, wherein the water is used in a ratio of 0.8 to 2 moles per mole of alkoxysilane. 前記水がアルコキシラン及び金属アルコキシドの合計モル量1モルに対して0.8乃至2モルの割合で用いられることを特徴とする請求項10に記載のガスバリアフィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 10, wherein the water is used in a ratio of 0.8 to 2 moles with respect to 1 mole of the total mole amount of alkoxysilane and metal alkoxide. 更に複合ポリマー層にアセタール処理を施すことを特徴とする請求項9乃至13の何れか一項に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
The method for producing a gas barrier film according to any one of claims 9 to 13, wherein the composite polymer layer is further subjected to acetal treatment.
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