[go: up one dir, main page]

JP2014083689A - Barrier film - Google Patents

Barrier film Download PDF

Info

Publication number
JP2014083689A
JP2014083689A JP2012231706A JP2012231706A JP2014083689A JP 2014083689 A JP2014083689 A JP 2014083689A JP 2012231706 A JP2012231706 A JP 2012231706A JP 2012231706 A JP2012231706 A JP 2012231706A JP 2014083689 A JP2014083689 A JP 2014083689A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
particles
inorganic plate
barrier film
binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012231706A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nagayama
健一 永山
Hisanao Usami
久尚 宇佐美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung R&D Institute Japan Co Ltd
Original Assignee
Samsung R&D Institute Japan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung R&D Institute Japan Co Ltd filed Critical Samsung R&D Institute Japan Co Ltd
Priority to JP2012231706A priority Critical patent/JP2014083689A/en
Publication of JP2014083689A publication Critical patent/JP2014083689A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel and improved barrier film which can improve its barrier performance compared with the conventional barrier films.SOLUTION: A barrier film 1 includes, on a resin film 2, an alternate lamination part 8 made by alternate lamination of an inorganic plate particles layer 3 including charged inorganic plate particles, and a binder layer 5 bearing charges opposite to the inorganic plate particles and having a layer thickness of 0.4nm or less.

Description

本発明は、バリアフィルムに関する。   The present invention relates to a barrier film.

電子デバイス用のフレキシブル基板として、樹脂フィルム上に、バリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになってきている。このため、水分や酸素等のガス分子に対するバリア性能の飛躍的な向上が求められていた。   As a flexible substrate for an electronic device, a barrier film in which a barrier layer is formed on a resin film is used. Conventionally, these barrier films have been used for packaging foods, but have recently been used in electronic devices. For this reason, a dramatic improvement in barrier performance against gas molecules such as moisture and oxygen has been demanded.

特許文献1にこのようなバリアフィルムが開示されている。特許文献1記載のバリアフィルムは、粘土粒子からなる粘土層とバインダ層とを交互吸着法によって積層したものである。   Patent Document 1 discloses such a barrier film. The barrier film described in Patent Document 1 is obtained by laminating a clay layer made of clay particles and a binder layer by an alternate adsorption method.

米国特許出願公開第2004/053037号明細書US Patent Application Publication No. 2004/053037 特開2011−131450号公報JP 2011-131450 A

しかし、特許文献1記載のバリアフィルムでは、バインダ層の層厚が大きいので、ガス分子はバインダ層を通過しやすかった。すなわち、バインダ層のバリア性が低かった。このため、バリアフィルム自体のバリア性能も要求された水準を満足するものではなかった。   However, in the barrier film described in Patent Document 1, since the layer thickness of the binder layer is large, gas molecules easily pass through the binder layer. That is, the barrier property of the binder layer was low. For this reason, the barrier performance of the barrier film itself did not satisfy the required level.

この問題を解決する方法として、粘土層の積層数を増加させるという方法も考えられるが、この方法では、工程が複雑になり、かつ、バリアフィルムが厚くなってしまう。   As a method of solving this problem, a method of increasing the number of laminated clay layers is also conceivable, but this method complicates the process and increases the thickness of the barrier film.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、従来よりもバリア性能を向上させることが可能な、新規かつ改良されたバリアフィルムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved barrier film capable of improving the barrier performance as compared with the prior art. It is in.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、無機板状粒子と反対の電荷に帯電し、層厚が0.4nm以下であるバインダ層と、が交互に積層された交互積層部を有することを特徴とする、バリアフィルムが提供される。   In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a resin film is charged with an inorganic plate-like particle layer containing charged inorganic plate-like particles, and with a charge opposite to that of the inorganic plate-like particles. There is provided a barrier film, characterized in that it has alternating laminated portions in which binder layers having a thickness of 0.4 nm or less are alternately laminated.

この観点によれば、バインダ層の層厚が0.4nm以下となっているので、ガス分子はバインダ層を通過しにくくなる。さらに、無機板状粒子の体積分率が向上する。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。   According to this aspect, since the layer thickness of the binder layer is 0.4 nm or less, gas molecules are difficult to pass through the binder layer. Furthermore, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

ここで、バインダ層の層厚は、高密度化処理により0.4nm以下とされてもよい。   Here, the layer thickness of the binder layer may be set to 0.4 nm or less by the densification process.

この観点によれば、ガス分子がバインダ層をより通過しにくくなる。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。
According to this viewpoint, gas molecules are less likely to pass through the binder layer. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

また、バインダ層は、互いに縮重合可能なモノマーを縮重合することで形成されてもよい。   Further, the binder layer may be formed by polycondensing monomers that are polycondensable with each other.

この観点によれば、バインダ層は、互いに縮重合可能なモノマーを縮重合(縮合)することで形成されるので、ガス分子はバインダ層を通過しにくくなる。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。   According to this aspect, since the binder layer is formed by condensation polymerization (condensation) of monomers that can be polycondensed with each other, gas molecules are less likely to pass through the binder layer. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

また、バインダ層は、以下の化学式(1)で示される金属アルコキシド化合物を縮重合することで形成されてもよい。   Further, the binder layer may be formed by polycondensing a metal alkoxide compound represented by the following chemical formula (1).

Figure 2014083689
Figure 2014083689

式(1)中、Mは金属原子、Xは官能基、Rはアルキル基であり、n、mは0以上の整数である。   In formula (1), M is a metal atom, X is a functional group, R is an alkyl group, and n and m are integers of 0 or more.

この観点によれば、ガス分子はバインダ層をより通過しにくくなる。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   According to this viewpoint, gas molecules are less likely to pass through the binder layer. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

また、金属アルコキシド化合物は、以下の化学式(2)で示されるアルコキシシラン化合物であってもよい。   Further, the metal alkoxide compound may be an alkoxysilane compound represented by the following chemical formula (2).

Figure 2014083689
Figure 2014083689

式(1)中、Xは官能基、Rはアルキル基であり、nは0以上4未満の整数である。   In formula (1), X is a functional group, R is an alkyl group, and n is an integer of 0 or more and less than 4.

この観点によれば、ガス分子はバインダ層をより通過しにくくなる。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。   According to this viewpoint, gas molecules are less likely to pass through the binder layer. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

また、樹脂フィルムと交互積層部との間に形成された吸着層を備えてもよい。   Moreover, you may provide the adsorption layer formed between the resin film and the alternating lamination part.

この観点によれば、無機板状粒子の体積分率が向上し、ひいては、バリアフィルムのバリア性が向上する。   According to this viewpoint, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved, and as a result, the barrier property of the barrier film is improved.

また、交互積層部の上に形成された平滑化層を備えてもよい。   Moreover, you may provide the smoothing layer formed on the alternately laminated part.

この観点によれば、バリアフィルムを発光素子またはOLED等の基板として用いられる場合に、これらの素子の特性を向上させることができる。   According to this viewpoint, when the barrier film is used as a substrate such as a light emitting element or an OLED, the characteristics of these elements can be improved.

本発明の他の観点によれば、樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ粒子を含む未処理バインダ層とを交互に積層するステップと、未処理バインダ層に高密度化処理を施すことで、層厚が0.4nm以下のバインダ層を生成するステップと、を含むことを特徴とする、バリアフィルムの製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, an inorganic plate-like particle layer containing charged inorganic plate-like particles and an untreated binder layer containing binder particles charged to the opposite charge to the inorganic plate-like particles are formed on a resin film. A method for producing a barrier film, comprising: alternately laminating and generating a binder layer having a thickness of 0.4 nm or less by subjecting an untreated binder layer to a densification treatment Is provided.

この観点によれば、バインダ層の層厚が0.4nm以下となっているので、ガス分子はバインダ層を通過しにくくなる。さらに、無機板状粒子の体積分率が向上する。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。   According to this aspect, since the layer thickness of the binder layer is 0.4 nm or less, gas molecules are difficult to pass through the binder layer. Furthermore, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

以上説明したように本発明によれば、バインダ層の層厚が0.4nm以下となっているので、ガス分子はバインダ層を通過しにくくなる。さらに、無機板状粒子の体積分率が向上する。これにより、バリアフィルムのバリア性が向上する。   As described above, according to the present invention, since the thickness of the binder layer is 0.4 nm or less, gas molecules are difficult to pass through the binder layer. Furthermore, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved. Thereby, the barrier property of a barrier film improves.

本発明の実施形態に係るバリアフィルムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the barrier film which concerns on embodiment of this invention. 同実施形態にかかるバリアフィルムの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the barrier film concerning the embodiment. バリアフィルムの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a barrier film. 従来のバリアフィルムをガス分子が透過する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that a gas molecule permeate | transmits the conventional barrier film.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(従来のバリアフィルムが有する問題点)
本発明者は、従来のバリアフィルム及びその問題点を精査し、この結果に基づいて、本実施の形態に係るバリアフィルムを完成させるに至った。そこで、まず、従来のバリアフィルム及びその問題点について説明する。
(Problems of conventional barrier films)
The inventor has scrutinized the conventional barrier film and its problems, and has completed the barrier film according to the present embodiment based on this result. First, the conventional barrier film and its problems will be described.

電子デバイス用のフレキシブル基板として、樹脂フィルム上にバリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになり、バリア性能の飛躍的な向上が求められていた。例えば、フレキシブルディスプレイに好適と言われている、全固体型の発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、必要とされるバリア性能は、水蒸気透過率(WVTR)で、10の−6乗(g/m/day)が要求されていた。 As a flexible substrate for an electronic device, a barrier film in which a barrier layer is formed on a resin film is used. Conventionally, these barrier films have been used for packaging foods, but in recent years, they have been used in electronic devices, and there has been a demand for dramatic improvement in barrier performance. For example, in the case of an organic electroluminescence device that is an all-solid-state light-emitting device, which is said to be suitable for a flexible display, the required barrier performance is a water vapor transmission rate (WVTR) of 10 −6 (g / M 2 / day).

このような高い性能を満たすバリアフィルムが各社より提案されている。例えば、米国バイテックス(Vitex)社は、樹脂フィルム及びアルミナ層の交互積層構造からなるバリアフィルムを開示している(http://www.vitexsys.com/barix_how_made.html)。バイテックス社によれば、このバリアフィルムは有機発光素子に適用可能な高い性能を有する。また、2008年2月20日の三菱樹脂株式会社の新聞発表(http://www.mpi.co.jp/info/360/index.html)によれば、WVTRが0.05(g/m/day)のバリアフィルムが上市されている。 Various companies have proposed barrier films that satisfy such high performance. For example, the US company Vitex discloses a barrier film composed of an alternately laminated structure of a resin film and an alumina layer (http://www.vitexsys.com/barix_how_made.html). According to Vitex, this barrier film has high performance applicable to organic light emitting devices. According to a press release on February 20, 2008 by Mitsubishi Plastics Co., Ltd. (http://www.mpi.co.jp/info/360/index.html), the WVTR is 0.05 (g / m 2 / day) barrier film is on the market.

これら二つの技術を始め、多くの高性能バリアフィルムは、真空プロセスを用いて作製されている。真空プロセスは、概略的には、真空チャンバ内に設置したフィルム基板上に、バリアフィルムを構成する物質を付着させるプロセスである。真空プロセスは、巨大な真空チャンバを必要とするため、設備投資額が大きくなるという問題があった。また、真空プロセスは、真空チャンバの維持に過大なランニングコストが必要になるので、バリアフィルムの製造コストが高くなるという問題もあった。また、真空プロセスは、バリアフィルムのステップカバレージが悪いため、フィルム基板上の異物が原因でピンホールが生じやすいという問題もあった。   Many high performance barrier films, including these two technologies, are made using a vacuum process. The vacuum process is generally a process in which a substance constituting the barrier film is attached on a film substrate placed in a vacuum chamber. Since the vacuum process requires a huge vacuum chamber, there is a problem that the capital investment is increased. In addition, since the vacuum process requires an excessive running cost for maintaining the vacuum chamber, there is also a problem that the manufacturing cost of the barrier film increases. Further, the vacuum process has a problem in that the step coverage of the barrier film is poor, and therefore pinholes are likely to occur due to foreign matters on the film substrate.

一方、バリアフィルムの成膜方法として、湿式プロセスによる成膜方法も知られている。この製膜方法は、これら真空プロセスの問題を回避でき、低コストでピンホールの少ないバリアフィルムを形成できる。湿式プロセスとしては、ガス透過がほとんどない粘土粒子を用いる方法が考えられる。特許文献1は、粘土粒子を用いたバリアフィルムを開示する。特許文献1記載のバリアフィルムは、粘土粒子からなる粘土層とバインダ層とを交互吸着法によって積層したものである。   On the other hand, a film forming method using a wet process is also known as a method for forming a barrier film. This film forming method can avoid these problems of the vacuum process, and can form a barrier film with few pinholes at low cost. As a wet process, a method using clay particles having almost no gas permeation can be considered. Patent Document 1 discloses a barrier film using clay particles. The barrier film described in Patent Document 1 is obtained by laminating a clay layer made of clay particles and a binder layer by an alternate adsorption method.

まず、特許文献1に開示されたバリアフィルムがガス分子をバリアする(遮蔽する)原理を図4に基づいて説明する。図4は、特許文献1に開示された技術により製造されるバリアフィルム100を示す。バリアフィルム100は、樹脂フィルム200と、交互積層部800とを備える。交互積層部800は、粘土層300とバインダ層500とが交互に積層されたものである。1組の粘土層300及びバインダ層500により1つのユニット600が構成される。また、粘土層300には、粘土粒子が欠落した欠陥部分700が形成される。   First, the principle that the barrier film disclosed in Patent Document 1 barriers (shields) gas molecules will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a barrier film 100 manufactured by the technique disclosed in Patent Document 1. The barrier film 100 includes a resin film 200 and alternating laminated portions 800. The alternately laminated portion 800 is obtained by alternately laminating the clay layers 300 and the binder layers 500. One unit 600 is constituted by one set of clay layer 300 and binder layer 500. In addition, in the clay layer 300, a defective portion 700 in which clay particles are missing is formed.

このようなバリアフィルム100によれば、水分や酸素などのガス分子は、粘土粒子を通過できないので、バリアフィルム内の粘土粒子を迂回しながらバインダ層500及び欠陥部分700を進む。したがって、ガス分子がバリアフィルム100内を通過する経路Wは迷路のように長くなるので、ガス分子はバリアフィルム100を透過しにくくなる。このような原理により、バリアフィルム100は、ガス分子をバリアする。   According to such a barrier film 100, gas molecules such as moisture and oxygen cannot pass through the clay particles, and thus advance through the binder layer 500 and the defect portion 700 while bypassing the clay particles in the barrier film. Therefore, the path W through which the gas molecules pass through the barrier film 100 becomes long like a maze, so that the gas molecules are less likely to pass through the barrier film 100. Based on such a principle, the barrier film 100 barriers gas molecules.

粘土粒子を用いたバリアフィルムのガス透過率については、Journal of Membrane Science, 38 (1988) 161−174(以下、「参考文献」とも称する)で試算されている。   The gas permeability of the barrier film using clay particles is estimated by Journal of Membrane Science, 38 (1988) 161-174 (hereinafter also referred to as “reference literature”).

参考文献によれば、バリアフィルムのガス透過率(例えばWVTR)は、バリアフィルムに含まれる粘土粒子の体積分率の略2乗、及び、粘土粒子のアスペクト比(粘土粒子の大きさ/粘土粒子の厚さ)の略2乗に反比例し、バインダ層単体のガス透過率に比例する。ここで、粘土粒子の体積分率は、粘土粒子の総体積を交互積層部の総体積で除算した値である。粘土粒子の大きさ(面積)は、粘土粒子の厚さ方向に垂直な面の面積を意味する。以下、粘土粒子の面積は、粘土粒子の厚さ方向に垂直な面の面積を意味するものとする。   According to the reference, the gas permeability of the barrier film (for example, WVTR) is approximately the square of the volume fraction of the clay particles contained in the barrier film and the aspect ratio of the clay particles (size of clay particles / clay particles Is proportional to the square of the square) and proportional to the gas permeability of the binder layer alone. Here, the volume fraction of the clay particles is a value obtained by dividing the total volume of the clay particles by the total volume of the alternately laminated portions. The size (area) of the clay particles means the area of a plane perpendicular to the thickness direction of the clay particles. Hereinafter, the area of the clay particles means an area of a plane perpendicular to the thickness direction of the clay particles.

よって、バリアフィルムのガス透過率を低くする(バリア性能を高める)ためには、アスペクト比の大きな(すなわち、より扁平な)粘土粒子を選定し、粘土粒子の混合率(体積分率)を大きくし、バインダ層単体のガス透過率を小さくすることが肝要である。すなわち、バインダ層は、ガス分子の通り道となるので、バリアフィルムのバリア性を向上させるためには、バインダ層のバリア性を向上させる(ガス透過率を低くする)必要がある。   Therefore, to lower the gas permeability of the barrier film (increase the barrier performance), select clay particles with a large aspect ratio (ie, flatter) and increase the mixing ratio (volume fraction) of the clay particles. However, it is important to reduce the gas permeability of the binder layer alone. That is, since the binder layer becomes a passage for gas molecules, it is necessary to improve the barrier property of the binder layer (lower the gas permeability) in order to improve the barrier property of the barrier film.

そこで、特許文献1に開示されたバリアフィルム100について検討すると、粘土層1層あたりの厚さは約2nm、バインダ層1層あたりの厚さは約20nmである。このように、バインダ層500は非常に厚い。この理由としては、バインダ層500に多量の水分が含まれていること、バインダ層500の密度が低いことが考えられる。   Therefore, when the barrier film 100 disclosed in Patent Document 1 is studied, the thickness per clay layer is about 2 nm, and the thickness per binder layer is about 20 nm. Thus, the binder layer 500 is very thick. This may be because the binder layer 500 contains a large amount of moisture and the density of the binder layer 500 is low.

したがって、ガス分子はバインダ層500を通過しやすかった。すなわち、バインダ層500のバリア性が低かった。さらに、粘土粒子の体積分率も約9%と非常に小さい値となっていた。このため、バリアフィルム100自体のバリア性能も要求された水準を満足するものではなかった。   Therefore, the gas molecules easily pass through the binder layer 500. That is, the barrier property of the binder layer 500 was low. Furthermore, the volume fraction of the clay particles was a very small value of about 9%. For this reason, the barrier performance of the barrier film 100 itself did not satisfy the required level.

この問題を解決する方法として、粘土層の積層数、すなわちユニット600の数を増加させるという方法も考えられるが、この方法では、積層数を非常に多くしなければならないので、工程が複雑になり、かつ、バリアフィルムが厚くなってしまう。バリアフィルムが厚くなると、後述するように、透明性と透過率との両立が難しくなる。   As a method of solving this problem, a method of increasing the number of clay layers, that is, the number of units 600 is also conceivable. However, this method requires a very large number of layers, which complicates the process. And a barrier film will become thick. When the barrier film is thick, it becomes difficult to achieve both transparency and transmittance as described later.

一方、特許文献2にも、粘土粒子を用いたバリアフィルムが開示されている。特許文献2に開示された技術では、粘土粒子の分散液を基板上に塗布し、溶媒を乾燥させることで1〜100μm厚の粘土膜を形成する。粘土膜内では、粘土粒子が層状に積み重なっており、粘土粒子間の距離は1.3nm以下となっている。そして、粘土膜の表裏両面に水蒸気バリア層を設けることで、バリアフィルムを生成する。このバリアフィルムでは、粘土粒子間の距離が1.3nm以下となっているので、粘土粒子間に水分が浸入しにくくなる。更に、水蒸気バリア層によって、粘土膜に水分が浸入しにくくなる。   On the other hand, Patent Document 2 also discloses a barrier film using clay particles. In the technique disclosed in Patent Document 2, a clay particle dispersion is applied on a substrate and the solvent is dried to form a clay film having a thickness of 1 to 100 μm. In the clay film, clay particles are stacked in layers, and the distance between the clay particles is 1.3 nm or less. And a barrier film is produced | generated by providing a water vapor | steam barrier layer in the front and back both surfaces of a clay film. In this barrier film, since the distance between the clay particles is 1.3 nm or less, it becomes difficult for moisture to enter between the clay particles. Furthermore, the water vapor barrier layer makes it difficult for moisture to enter the clay film.

一般に、粘土粒子はその層間にカウンターイオンとしてNa等の金属イオンを含んでいる。一方、特許文献2に開示された技術は、粘土の分散液を基板上に塗布、乾燥することで粘土膜を生成しているので、金属イオンは粘土膜に残留する。残留した金属イオンは、その後の工程で粘土膜から溶出または析出する。したがって、特許文献2に開示された技術では、金属イオンが粘土膜上に形成される電子デバイス(例えばTFTのアレイ基板)等にダメージを及ぼす可能性があった。   In general, clay particles contain metal ions such as Na as counter ions between the layers. On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 2 generates a clay film by applying and drying a clay dispersion on a substrate, so that metal ions remain in the clay film. The remaining metal ions are eluted or precipitated from the clay film in the subsequent process. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 2, there is a possibility that metal ions may damage electronic devices (for example, TFT array substrates) formed on a clay film.

さらに、特許文献2に開示された粘土膜は、膜厚が1〜100μmと厚いため、透明性とガス透過率との両立が難しくなる。すなわち、天然の粘土(例えば天然モンモリロナイト)を使用して特許文献2の粘土膜を生成した場合、透明性が著しく落ちる。天然の粘土は不純物を多く含むからである。この問題を解決する方法として、合成の粘土(例えば合成モンモリロナイト)を使用することが考えられる。合成の粘土は、不純物の含有量が少ないので、特許文献2の膜厚でも透明性が確保される可能性があるからである。しかし、この方法では、粘土膜のガス透過率が大きくなってしまう。合成の粘土粒子は天然の粘土粒子よりも小さく、粒子形状のアスペクト比、つまり、粒子の大きさ/粒子の厚さ、が合成の粘土の方が小さいからである。   Furthermore, since the clay film disclosed in Patent Document 2 is as thick as 1 to 100 μm, it is difficult to achieve both transparency and gas permeability. That is, when natural clay (for example, natural montmorillonite) is used to produce the clay film of Patent Document 2, the transparency is remarkably reduced. This is because natural clay contains many impurities. As a method for solving this problem, it is conceivable to use synthetic clay (for example, synthetic montmorillonite). This is because the synthetic clay has a low impurity content, and therefore transparency may be secured even with the film thickness of Patent Document 2. However, this method increases the gas permeability of the clay film. This is because the synthetic clay particles are smaller than the natural clay particles, and the aspect ratio of the particle shape, that is, the size / thickness of the particles, is smaller in the synthetic clay.

このように、特許文献1、2に開示された技術では、ガス透過率及び透明性を同時に満足させることができないという問題があった。本発明者は、上記の問題点に鑑み、本実施の形態に記載のバリアフィルムを開発するに至った。以下、本実施の形態に係るバリアフィルムについて説明する。   Thus, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the gas permeability and transparency cannot be satisfied at the same time. In view of the above problems, the present inventor has developed the barrier film described in the present embodiment. Hereinafter, the barrier film according to the present embodiment will be described.

(バリアフィルムの構造)
次に、本実施の形態に係るバリアフィルムの構造を図1に基づいて説明する。本実施の形態に係るバリアフィルム1は、樹脂フィルム2と、無機板状粒子層3及びバインダ層5が交互積層された交互積層部8とを備える。1組の無機板状粒子層3及びバインダ層5によりユニット6が構成される。なお、以下の説明において、バリアフィルム1を製造する途中過程で製造されるフィルム、即ち、樹脂フィルム2の表面に無機板状粒子層3及び未処理バインダ層4(高密度化処理を行う前のバインダ層)のうち少なくとも一方が積層されたフィルムを「中間フィルム」とも称する。
(Barrier film structure)
Next, the structure of the barrier film according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The barrier film 1 according to the present embodiment includes a resin film 2 and alternating laminated portions 8 in which inorganic plate-like particle layers 3 and binder layers 5 are alternately laminated. A unit 6 is constituted by a set of the inorganic plate-like particle layer 3 and the binder layer 5. In the following description, a film manufactured in the course of manufacturing the barrier film 1, that is, the surface of the resin film 2, the inorganic plate-like particle layer 3 and the untreated binder layer 4 (before the densification treatment is performed). A film in which at least one of the binder layers is laminated is also referred to as an “intermediate film”.

(樹脂フィルムの構成)
次に、樹脂フィルム2の構成について説明する。樹脂フィルム2は、既知の樹脂であればどのような樹脂で構成されていてもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、及びポリイミド(PI)等で構成される。樹脂フィルム2は、これらの物質のうち、いずれか1種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、2種以上の物質で構成されていても良い。
(Configuration of resin film)
Next, the structure of the resin film 2 will be described. The resin film 2 may be made of any resin as long as it is a known resin. For example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), and polyimide (PI) ) Etc. The resin film 2 may be composed of only one of these substances, or may be composed of two or more substances among these substances.

樹脂フィルム2は、正または負に帯電している。図1では、樹脂フィルム2は正に帯電している。樹脂フィルム2を帯電させる処理としては特に制限されないが、例えば、物理的処理(例えば、コロナ処理、UV/O処理等)、EB処理(電子線処理)、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。樹脂フィルム2の表面をコロナ処理することで、樹脂フィルム2の表面が負に帯電する。また、樹脂フィルム2の表面をシランカップリング剤で処理すると、樹脂フィルム2の表面が正に帯電する。 The resin film 2 is positively or negatively charged. In FIG. 1, the resin film 2 is positively charged. The treatment for charging the resin film 2 is not particularly limited. For example, physical treatment (for example, corona treatment, UV / O 3 treatment, etc.), EB treatment (electron beam treatment), and a chemical solution such as a silane coupling agent. Chemical treatment or the like can be used. By corona-treating the surface of the resin film 2, the surface of the resin film 2 is negatively charged. Further, when the surface of the resin film 2 is treated with a silane coupling agent, the surface of the resin film 2 is positively charged.

樹脂フィルム2、無機板状粒子層3、及びバインダ層5がそれぞれ有する電荷によって、無機板状粒子層3、及びバインダ層5のうち、どちらを樹脂フィルム2に積層するかが決まる。例えば、樹脂フィルム2の表面を正に、無機板状粒子層3が負にそれぞれ帯電している場合は、無機板状粒子層3を樹脂フィルム2に積層し、バインダ層5を無機板状粒子層3に積層する。   Which of the inorganic plate-like particle layer 3 and the binder layer 5 is laminated on the resin film 2 is determined by the electric charge of the resin film 2, the inorganic plate-like particle layer 3, and the binder layer 5. For example, when the surface of the resin film 2 is positive and the inorganic plate-like particle layer 3 is negatively charged, the inorganic plate-like particle layer 3 is laminated on the resin film 2 and the binder layer 5 is made of the inorganic plate-like particle. Laminate on layer 3.

(無機板状粒子層の構成)
次に、バリアフィルム1を構成する無機板状粒子層3について説明する。無機板状粒子層3は、無機板状粒子で構成される。
(Configuration of inorganic plate-like particle layer)
Next, the inorganic plate-like particle layer 3 constituting the barrier film 1 will be described. The inorganic plate-like particle layer 3 is composed of inorganic plate-like particles.

無機板状粒子は、無機層状化合物、例えば雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、リン酸ジルコニウム、及び層状複水酸化物(LDH)等を層間剥離(Exfoliate)することで得られる。   The inorganic plate-like particles include inorganic layered compounds such as mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite and other clay minerals, zirconium phosphate, and layered double hydroxide (LDH). It is obtained by exfoliating.

これらの無機層状化合物は、正または負に帯電した複数の無機板状粒子同士が、無機板状粒子と逆の電荷に帯電したカウンターイオン(例えばナトリウムイオン)を介して積層されたものである。無機層状化合物を層分離するためには、例えば、無機板状粒子間に層間イオンよりも粒径の大きな粒子、例えば水分子、カルシウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンを挿入すればよい。例えば、無機層状化合物を水に投入し、攪拌すればよい。   These inorganic layered compounds are obtained by laminating a plurality of positively or negatively charged inorganic plate-like particles via counter ions (for example, sodium ions) charged to a charge opposite to that of the inorganic plate-like particles. In order to separate the inorganic layered compound, for example, particles having a particle size larger than the interlayer ions, such as water molecules, calcium ions, and tetrabutylammonium ions may be inserted between the inorganic plate-like particles. For example, the inorganic layered compound may be added to water and stirred.

無機板状粒子層3は、1種の無機板状粒子で構成されていても良く、同じ電荷を有する2種以上の無機板状粒子で構成されていても良い。   The inorganic plate-like particle layer 3 may be composed of one kind of inorganic plate-like particle, or may be composed of two or more kinds of inorganic plate-like particles having the same charge.

なお、層間剥離のしやすさは、無機層状化合物の持つ電荷の密度に依存する。層間剥離のしやすい無機層状化合物として、モンモリロナイトや燐酸ジルコニウムが挙げられる。したがって、これらの無機層状化合物は、層間剥離がしやすいという点で好ましいといえる。   The ease of delamination depends on the charge density of the inorganic layered compound. Examples of the inorganic layered compound that is easily delaminated include montmorillonite and zirconium phosphate. Therefore, it can be said that these inorganic layered compounds are preferable in terms of easy delamination.

無機板状粒子は、非常に扁平な形状をしており、金属酸化物等の無機物で構成される。無機板状粒子は、気体をほとんど透過させない。したがって、無機板状粒子を他の層に対して水平に配置することにより、バリアフィルム1のバリア性能が向上する。   The inorganic plate-like particles have a very flat shape and are composed of an inorganic substance such as a metal oxide. Inorganic plate-like particles hardly permeate gas. Therefore, the barrier performance of the barrier film 1 is improved by arranging the inorganic plate-like particles horizontally with respect to the other layers.

無機層状化合物の寸法は、例えば、平面方向(厚さ方向に垂直な方向)の直径が10nm〜10μm、厚さが1〜100nmとなる。なお、平面方向の直径は、例えば各粒子の相当径(粒子の平面方向の形状を円としたときの直径)を算術平均した値であり、厚さは、各粒子の厚さを算術平均した値である。無機平板状化合物粒子の平面方向の直径及び厚さは、例えばSEM(走査型電子顕微鏡)、AFM(原子間力顕微鏡)、レーザー散乱式粒度分布計によって測定される。   Regarding the dimensions of the inorganic layered compound, for example, the diameter in the plane direction (direction perpendicular to the thickness direction) is 10 nm to 10 μm, and the thickness is 1 to 100 nm. The diameter in the plane direction is, for example, the value obtained by arithmetically averaging the equivalent diameter of each particle (the diameter when the shape of the particle in the plane direction is a circle), and the thickness is the arithmetic average of the thickness of each particle. Value. The planar diameter and thickness of the inorganic tabular compound particles are measured by, for example, SEM (scanning electron microscope), AFM (atomic force microscope), or laser scattering particle size distribution analyzer.

また、無機板状粒子は、上述したように、正または負に帯電している。具体的には、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、及びリン酸ジルコニウムから取得される無機板状粒子は、負に帯電している。   Further, the inorganic plate-like particles are charged positively or negatively as described above. Specifically, the inorganic platy particles obtained from clay minerals such as mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite, and zirconium phosphate are negatively charged.

一方、層状複水酸化物から取得される無機板状粒子は、正に帯電している。即ち、層状複水酸化物は、以下の化学式1で表される。
[M2+ 1−x3+ (OH)x+[Bn− x/n・yHO]x−・・・(化学式1)
化学式1中、M2+は2価金属、M3+は3価金属、Bはアニオン、nはアニオンの価数、xは0<x<0.4の実数、yは0より大きい実数である。すなわち、層状複水酸化物は、ブルーサイトと同様の構成を有し、正に帯電した無機板状粒子([M2+ 1−x3+ (OH)x+)の層間に、アニオン及び層間水からなり、負に帯電した層間イオン([Bn−x/n・yHO]x−)が配置された無機層状化合物である。
On the other hand, the inorganic plate-like particles obtained from the layered double hydroxide are positively charged. That is, the layered double hydroxide is represented by the following chemical formula 1.
[M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2] x + [B n- x / n · yH 2 O] x- ··· ( Formula 1)
In Chemical Formula 1, M 2+ is a divalent metal, M 3+ is a trivalent metal, B is an anion, n is a valence of the anion, x is a real number where 0 <x <0.4, and y is a real number greater than 0. That is, the layered double hydroxide has a structure similar to that of brucite, an anion and a layer between positively charged inorganic plate-like particles ([M 2 + 1-x M 3+ x (OH) 2 ] x + ). It is an inorganic layered compound composed of interlayer water and in which negatively charged interlayer ions ([B nx / n · yH 2 O] x− ) are arranged.

層状複水酸化物の結晶全体では電気的中性が保たれている。2価金属としてはMg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等が知られており、3価金属としてはAl、Fe、Cr、Co、In、Ga等が知られている。また、アニオンとしては、OH、F、Cl、NO 、SO 2−、CO 2−、Fe(CN) 4−、CHCOO、V1028 6−、ドデシルSO 等が知られている。 Electrical neutrality is maintained in the entire layered double hydroxide crystal. Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and the like are known as the divalent metal, and Al, Fe, Cr, Co, In, Ga and the like are known as the trivalent metal. The anions include OH , F , Cl , NO 3 , SO 4 2− , CO 3 2− , Fe (CN) 6 4− , CH 3 COO , V 10 O 28 6− , dodecyl. SO 4 − and the like are known.

無機板状粒子層3は、吸着法によって形成される。吸着法は、表面が帯電した基板を、基板と逆の電荷に帯電した粒子の分散液に浸漬する手法である。この手法では、クーロン力により基板表面に粒子が吸着する。本実施の形態では、樹脂フィルム2または表面がバインダ層5となる中間フィルムを、樹脂フィルム2または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電した無機板状粒子の分散液に浸漬する。これにより、樹脂フィルム2または中間フィルムの表面に無機板状粒子が吸着する。このとき、無機板状粒子は、樹脂フィルム2または中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。   The inorganic plate-like particle layer 3 is formed by an adsorption method. The adsorption method is a technique in which a substrate having a charged surface is immersed in a dispersion of particles charged to a charge opposite to that of the substrate. In this method, particles are adsorbed on the substrate surface by Coulomb force. In the present embodiment, the resin film 2 or the intermediate film whose surface becomes the binder layer 5 is immersed in a dispersion of inorganic plate-like particles charged to a charge opposite to the surface charge of the resin film 2 or the intermediate film. Thereby, inorganic plate-like particles are adsorbed on the surface of the resin film 2 or the intermediate film. At this time, the inorganic plate-like particles are adsorbed so as to be parallel to the surface of the resin film 2 or the intermediate film.

無機板状粒子の分散液は、水に無機層状化合物を投入し、撹拌することで生成される。ここで、無機層状化合物の濃度は、0.01〜10(g/L)が好適で、0.1〜1(g/L)が更に好適である。濃度が低すぎると、樹脂フィルム2または中間フィルムへの無機板状粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、分散液の粘度が高くなってしまう。分散液は、少なくとも水と無機層状化合物(具体的には、無機層状化合物が層間剥離することで形成される無機板状粒子及び層間イオン)からなるが、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層間剥離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。   The dispersion of inorganic plate-like particles is produced by adding an inorganic layered compound to water and stirring. Here, the concentration of the inorganic layered compound is preferably 0.01 to 10 (g / L), and more preferably 0.1 to 1 (g / L). When the concentration is too low, the adsorption of the inorganic plate-like particles to the resin film 2 or the intermediate film becomes insufficient. On the other hand, when the concentration is too high, the viscosity of the dispersion becomes high. The dispersion is composed of at least water and an inorganic layered compound (specifically, inorganic plate-like particles and interlayer ions formed by delamination of the inorganic layer-like compound), in order to increase the dispersibility of the inorganic plate-like particles. And an intercalating agent for promoting delamination of the inorganic layered compound.

(バインダ層の構成)
バインダ層5は、無機板状粒子層3と逆の電荷に帯電可能なバインダ粒子で構成される。このようなバインダ粒子としては、例えば、高分子電解質イオン、金属イオン、金属化合物イオン、金属アルコキシド、及び無機板状粒子層3とは逆に帯電可能な無機板状粒子が挙げられる。バインダ層5は、これらの物質のうち、いずれか1種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、同じ電荷を有する2つ以上の物質で構成されていても良い。バリア性能の観点からは、バインダ層5が無機材料から成るのが好ましい。具体的には、金属イオン、金属化合物イオン、金属アルコキシド、及び無機板状粒子層3とは逆に帯電可能な無機板状粒子が好ましい。
(Binder layer configuration)
The binder layer 5 is composed of binder particles that can be charged to a charge opposite to that of the inorganic plate-like particle layer 3. Examples of such binder particles include polymer electrolyte ions, metal ions, metal compound ions, metal alkoxides, and inorganic plate particles that can be charged oppositely to the inorganic plate particle layer 3. The binder layer 5 may be composed of only one of these substances, or may be composed of two or more substances having the same charge among these substances. From the viewpoint of barrier performance, the binder layer 5 is preferably made of an inorganic material. Specifically, metal plate, metal compound ion, metal alkoxide, and inorganic plate-like particles that can be charged opposite to the inorganic plate-like particle layer 3 are preferable.

高分子電解質イオンとしては、例えば、ポリアリルアミン及びポリアクリルアミドの窒素原子にプロトンが配位結合した高分子電解質イオンが挙げられる。金属イオンとしては、Al、Mg、K、及び多価遷移金属等のイオンが挙げられる。多価遷移金属としては、鉄、Co、及びMn等が挙げられる。金属化合物イオンとしては、金属のオキソ酸あるいはオキソニウムイオン、例えば、VO 、MoO 2−、WO 2−、TiO 等が挙げられる。 Examples of the polymer electrolyte ions include polymer electrolyte ions in which protons are coordinated to nitrogen atoms of polyallylamine and polyacrylamide. Examples of metal ions include ions such as Al, Mg, K, and polyvalent transition metals. Examples of the polyvalent transition metal include iron, Co, and Mn. Examples of the metal compound ions include metal oxoacids or oxonium ions such as VO 3 , MoO 4 2− , WO 4 2− , and TiO 2 + .

金属アルコキシド化合物としては、例えば、以下の化学式(1)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the metal alkoxide compound include a compound represented by the following chemical formula (1).

Figure 2014083689
Figure 2014083689

式(1)中、Mは金属原子、Xは官能基、Rはアルキル基であり、n、mは0以上の整数である。Mとしては、Si,Ge,Sn,Pb,B,Al,Ga,In,Ti,Zr,Hf、Y、等が挙げられる。Xとしては、負に帯電する無機板状粒子層3と相互作用可能な官能基が挙げられる。このような官能基としては、例えば、アミノ基、アンモニウム基、ピリジル基、ピリジニウム基、ビピリジル基、ターピリジル基、ピリダジン基、ピリミジン基、ピラジン基、トリアジン類、キノリン基、キノリニウム基、イソキノリン基、イソキノリニウム基及びその部分構造を有する置換基、これらの窒素原子の1つ以上がアルキル化、プロトン化あるいは縮合環骨格構造により陽イオン性を帯びた部分構造を有する置換基、ピロール、イミダゾール及びこれらの部分構造を有する置換基、これら五員環骨格に含まれる窒素原子の少なくとも1つがアルキル化、プロトン化、あるいは縮合環骨格構造により陽イオン性を帯びた部分構造を有する官能基等が挙げられる。   In formula (1), M is a metal atom, X is a functional group, R is an alkyl group, and n and m are integers of 0 or more. Examples of M include Si, Ge, Sn, Pb, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, Hf, and Y. Examples of X include a functional group capable of interacting with the negatively charged inorganic plate-like particle layer 3. Examples of such functional groups include amino groups, ammonium groups, pyridyl groups, pyridinium groups, bipyridyl groups, terpyridyl groups, pyridazine groups, pyrimidine groups, pyrazine groups, triazines, quinoline groups, quinolinium groups, isoquinolinium groups, and isoquinolinium groups. Substituents having a group and a partial structure thereof, substituents having a partial structure in which one or more of these nitrogen atoms are cationic by alkylation, protonation or condensed ring skeleton structure, pyrrole, imidazole, and these parts Examples thereof include a substituent having a structure, and a functional group having a partial structure in which at least one of the nitrogen atoms contained in these five-membered ring skeletons is alkylated, protonated, or has a cationic structure due to a condensed ring skeleton structure.

一方、正に帯電する無機板状粒子層3と相互作用可能なXとして、カルボキシル基、カルボン酸無水物のほかスルホン酸基、セレン酸、テルル酸、リン酸基、亜リン酸、ヒ酸、亜ヒ酸、アンチモン酸、モリブデン酸、タングステン酸等のオキソ酸基が挙げられる。   On the other hand, as X capable of interacting with the positively charged inorganic plate-like particle layer 3, as well as carboxyl group and carboxylic acid anhydride, sulfonic acid group, selenic acid, telluric acid, phosphoric acid group, phosphorous acid, arsenic acid, Examples include oxo acid groups such as arsenous acid, antimonic acid, molybdic acid, and tungstic acid.

ORからなるアルコキシ基は、加水分解されて水酸基になった後に、水酸基同士が脱水縮合することで、O−M−Oの結合を持つネットワークを形成することができる。このネットワーク形成により、バインダ層5のガス透過率を更に低くすることができる。すなわち、本実施形態では、アルコキシ基を加水分解することでアルコキシ基を水酸基とし、その後水酸基同士を縮合することで、バインダ層5を高密度化する。   An alkoxy group composed of OR can be hydrolyzed to a hydroxyl group, and then a hydroxyl group can be dehydrated to form a network having an O-M-O bond. By forming this network, the gas permeability of the binder layer 5 can be further reduced. That is, in this embodiment, the binder layer 5 is densified by hydrolyzing an alkoxy group to make the alkoxy group a hydroxyl group and then condensing the hydroxyl groups.

金属アルコキシド化合物は、好ましくは、以下の化学式(2)で示されるアルコキシシラン化合物である。   The metal alkoxide compound is preferably an alkoxysilane compound represented by the following chemical formula (2).

Figure 2014083689
Figure 2014083689

式(1)中、X、Rは化学式(1)と同様であり、nは0以上4未満の整数である。金属アルコキシド化合物が化学式(2)で示されるアルコキシシラン化合物となる場合、高密度化処理により上記のネットワークが形成されるので、バインダ層5のガス透過率がさらに低下する。   In the formula (1), X and R are the same as those in the chemical formula (1), and n is an integer of 0 or more and less than 4. When the metal alkoxide compound is an alkoxysilane compound represented by the chemical formula (2), the above-described network is formed by the densification treatment, so that the gas permeability of the binder layer 5 further decreases.

無機板状粒子としては、無機板状粒子層3を構成する無機板状粒子と同様の材料が挙げられる。   Examples of the inorganic plate-like particles include the same materials as the inorganic plate-like particles constituting the inorganic plate-like particle layer 3.

バインダ層5は、無機板状粒子層3と同様に、吸着法によって形成される。本実施の形態では、樹脂フィルム2または表面が無機板状粒子層3となる中間フィルムを、フィルム基板または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電したバインダ粒子の溶液(または分散液)に浸漬する。これにより、フィルム基板または中間フィルムの表面にバインダ粒子が吸着する。即ち、フィルム基板または中間フィルムの表面に未処理バインダ層4が形成される。ここで、未処理バインダ層4は、後述する高密度化処理が行われる前のバインダ層5である。未処理バインダ層4は、高密度化処理を施されることで、バインダ層5となる。   The binder layer 5 is formed by an adsorption method in the same manner as the inorganic plate-like particle layer 3. In the present embodiment, the resin film 2 or the intermediate film whose surface is the inorganic plate-like particle layer 3 is immersed in a solution (or dispersion) of binder particles charged to a charge opposite to the surface charge of the film substrate or intermediate film. To do. As a result, the binder particles are adsorbed on the surface of the film substrate or the intermediate film. That is, the untreated binder layer 4 is formed on the surface of the film substrate or intermediate film. Here, the untreated binder layer 4 is a binder layer 5 before a densification process described later is performed. The untreated binder layer 4 becomes the binder layer 5 by being subjected to a densification process.

バインダ粒子の溶液(または分散液)は、水もしくは各種溶剤に各種の化合物(またはバインダ粒子)を溶解または分散させることで得られる。ここで、化合物の濃度は、100(nmol/L)〜1(mol/L)が好適で、1(μmol/L)〜100(mmol/L)が更に好適である。濃度が低すぎると、フィルム基板または中間フィルムへのバインダ粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、バインダ粒子溶液(または分散液)の粘度が高くなってしまう。   A solution (or dispersion) of binder particles can be obtained by dissolving or dispersing various compounds (or binder particles) in water or various solvents. Here, the concentration of the compound is preferably 100 (nmol / L) to 1 (mol / L), and more preferably 1 (μmol / L) to 100 (mmol / L). When the concentration is too low, the adsorption of the binder particles to the film substrate or the intermediate film becomes insufficient. On the other hand, when the concentration is too high, the viscosity of the binder particle solution (or dispersion liquid) becomes high.

バインダ粒子溶液(または分散液)は、少なくとも水もしくは各種溶剤とバインダ粒子とからなるが、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層分離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。   The binder particle solution (or dispersion liquid) is composed of at least water or various solvents and binder particles. When the binder particles are inorganic plate particles, a dispersant for increasing the dispersibility of the inorganic plate particles or an inorganic An intercalating agent for promoting layer separation of the layered compound may be included.

なお、バインダ層5を高分子電解質イオンで構成する場合、化合物としては、例えば、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリアクリル酸等のイオン性ポリマーが挙げられる。バインダ層5を金属イオンで構成する場合、化合物としては、金属の硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物、水酸化物、例えば、AlK(SO、AlNH(SO、MgCl、Mg(NO、KOH、KSO、KSO、KCl、KBr、KI、FeK(SO、FeCl、FeCl、CoCl、Co(NO、MnCl,Mn(NO,NiCl,Ni(NO,CuCl,Cu(NO,ZnCl、Zn(NO、CaCl、Ca(NO、SrCl、Sr(NO、BaCl、Ba(NO、SnCl、Sn(NO、GaCl、Ga(NO、InCl、In(NO、Zn(NO、Zn(NO等が挙げられる。バインダ層5を金属化合物イオンで構成する場合、化合物としては、オキソ酸のナトリウム塩やアンモニウム塩等、例えば、NaVO、(NHMoO、(NHWO、TiOSO等が挙げられる。バインダ層5を金属アルコキシド化合物で構成する場合、化合物としては、アミノプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。上記シラン化合物以外にも、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、スズ、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、鉄、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、銅、亜鉛のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等のアルコキシドも同様にバインダとして供することができる。 When the binder layer 5 is composed of polymer electrolyte ions, examples of the compound include ionic polymers such as polyallylamine hydrochloride and polyacrylic acid. When the binder layer 5 is composed of metal ions, examples of the compound include metal sulfate, sulfite, nitrate, nitrite, phosphate, chloride, bromide, iodide, hydroxide, such as AlK (SO 4 ) 2 , AlNH 4 (SO 4 ) 2 , MgCl 2 , Mg (NO 3 ) 2 , KOH, K 2 SO 4 , K 2 SO 3 , KCl, KBr, KI, FeK (SO 4 ) 2 , FeCl 2 , FeCl 3 , CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2 , MnCl 2 , Mn (NO 3 ) 2 , NiCl 2 , Ni (NO 3 ) 2 , CuCl 2 , Cu (NO 3 ) 2 , ZnCl 2 , Zn (NO 3 ) 2 , CaCl 2 , Ca (NO 3 ) 2 , SrCl 2 , Sr (NO 3 ) 3 , BaCl 2 , Ba (NO 3 ) 2 , SnCl 2 , Sn (NO 3 ) 2 , GaCl 3 , G Examples include a (NO 3 ) 2 , InCl 3 , In (NO 3 ) 3 , Zn (NO 3 ) 2 , Zn (NO 3 ) 2, and the like. When the binder layer 5 is composed of metal compound ions, examples of the compound include sodium salts and ammonium salts of oxo acids such as NaVO 3 , (NH 4 ) 2 MoO 4 , (NH 4 ) 2 WO 4 , TiOSO 4 and the like. Is mentioned. When the binder layer 5 is composed of a metal alkoxide compound, examples of the compound include aminopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-ureidopropyltriethoxysilane. It is done. In addition to the above silane compounds, magnesium, calcium, strontium, barium, yttrium, titanium, germanium, tin, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, iron, boron, aluminum, gallium, indium, copper, zinc methoxy, ethoxy Alkoxides such as isopropoxy and butoxy can also be used as a binder.

作製したバインダ粒子の溶液(または分散液)に、樹脂フィルム2または無機板状粒子層3が表面に形成された中間フィルムを浸漬する。バインダ粒子が樹脂フィルム2または中間フィルムの表面にクーロン力により吸着されることで、未処理バインダ層4が形成される。未処理バインダ層4は、高密度化処理を施されることで、バインダ層5となる。   The intermediate film on which the resin film 2 or the inorganic plate-like particle layer 3 is formed is immersed in the prepared binder particle solution (or dispersion). The binder particles are adsorbed on the surface of the resin film 2 or the intermediate film by Coulomb force, whereby the untreated binder layer 4 is formed. The untreated binder layer 4 becomes the binder layer 5 by being subjected to a densification process.

また、バインダ層5の層厚は、上述した高密度化処理によって、0.4nm以下とされる。バインダ層5の層厚が0.4nm以下となる場合、バインダ層5のガス透過性が顕著に低下し、ひいては、バリアフィルム1のバリア性能が著しく向上する。   The layer thickness of the binder layer 5 is set to 0.4 nm or less by the above-described densification process. When the layer thickness of the binder layer 5 is 0.4 nm or less, the gas permeability of the binder layer 5 is remarkably lowered, and as a result, the barrier performance of the barrier film 1 is remarkably improved.

(バリアフィルムの製造方法)
次に、バリアフィルム1の製造方法を図2に基づいて説明する。なお、ここでは、製造方法の一例として、樹脂フィルム2に無機板状粒子層3を積層し、次いで無機板状粒子層3にバインダ層5を積層する製造方法について説明するが、樹脂フィルム2にバインダ層5を積層しても良いことは勿論である。
(Manufacturing method of barrier film)
Next, the manufacturing method of the barrier film 1 is demonstrated based on FIG. Here, as an example of the manufacturing method, a manufacturing method in which the inorganic plate-like particle layer 3 is laminated on the resin film 2 and then the binder layer 5 is laminated on the inorganic plate-like particle layer 3 will be described. Of course, the binder layer 5 may be laminated.

(第1段階:樹脂フィルムへの帯電処理)
まず、図2(a)に示すように、樹脂フィルム2の表面を正に帯電する。または、樹脂フィルム2の表面に吸着層を形成し、吸着層を正に帯電する。樹脂フィルム2または吸着層を帯電させる方法としては、例えば、コロナ処理、UV/O処理、EB処理(電子線処理)、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。
(First stage: charging treatment to resin film)
First, as shown in FIG. 2A, the surface of the resin film 2 is positively charged. Alternatively, an adsorption layer is formed on the surface of the resin film 2 and the adsorption layer is positively charged. As a method for charging the resin film 2 or the adsorption layer, for example, corona treatment, UV / O 3 treatment, EB treatment (electron beam treatment), chemical treatment with a chemical solution such as a silane coupling agent, or the like can be used. .

(第2段階:無機板状粒子層を形成する処理)
次いで、図2(b)に示すように、樹脂フィルム2の表面に負に帯電した無機板状粒子層3を形成する。具体的には、まず、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち、少なくとも一方を水に投入し、層間剥離処理することで無機板状粒子の分散液を生成する。なお、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムは、負に帯電した無機板状粒子が層間イオンを介して積層されたものである。次いで、無機板状粒子の分散液に、樹脂フィルム2を浸漬する。これにより、樹脂フィルム2の表面に無機板状粒子が吸着する。即ち、樹脂フィルム2の表面に無機板状粒子層3が形成される。ただし、無機板状粒子層3には、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分7が形成される場合がある。
(Second stage: treatment to form inorganic plate-like particle layer)
Next, as shown in FIG. 2B, a negatively charged inorganic plate-like particle layer 3 is formed on the surface of the resin film 2. Specifically, first, at least one of clay mineral and zirconium phosphate is put into water and delamination treatment is performed to generate a dispersion of inorganic plate-like particles. The clay mineral and zirconium phosphate are obtained by laminating negatively charged inorganic plate-like particles via interlayer ions. Next, the resin film 2 is immersed in a dispersion of inorganic plate-like particles. Thereby, inorganic plate-like particles are adsorbed on the surface of the resin film 2. That is, the inorganic plate-like particle layer 3 is formed on the surface of the resin film 2. However, the inorganic plate-like particle layer 3 may be formed with a defective portion 7 that is a portion where the inorganic plate-like particles are missing.

(第3段階:未処理バインダ層を形成する処理)
次に、図2(c)に示すように、無機板状粒子層3に未処理バインダ層4を形成する。具体的には、まず、バインダ粒子の水溶液(または分散液)を用意する。バインダ粒子は正に帯電している。次いで、バインダ粒子水溶液(または分散液)に、表面が無機板状粒子層3となる中間フィルムを浸漬する。これにより、中間フィルムの表面にバインダ粒子が吸着する。即ち、中間フィルムの表面に未処理バインダ層4が形成される。このとき、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子は、中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
(Third stage: treatment for forming an untreated binder layer)
Next, an untreated binder layer 4 is formed on the inorganic plate-like particle layer 3 as shown in FIG. Specifically, first, an aqueous solution (or dispersion) of binder particles is prepared. The binder particles are positively charged. Next, the intermediate film whose surface is the inorganic plate-like particle layer 3 is immersed in the aqueous binder particle solution (or dispersion). Thereby, binder particles are adsorbed on the surface of the intermediate film. That is, the untreated binder layer 4 is formed on the surface of the intermediate film. At this time, when the binder particles are inorganic plate-like particles, the inorganic plate-like particles are adsorbed so as to be parallel to the surface of the intermediate film.

(第4段階:繰り返し処理)
次いで、図2(d)に示すように、第2段階〜第3段階の処理を繰り返して行うことで、樹脂フィルム2上に無機板状粒子層3及び未処理バインダ層4を交互に積層していく。これにより、交互積層部8が形成される。
(Fourth stage: repetitive processing)
Next, as shown in FIG. 2 (d), the inorganic plate-like particle layers 3 and the untreated binder layers 4 are alternately laminated on the resin film 2 by repeatedly performing the second to third steps. To go. Thereby, the alternating lamination part 8 is formed.

(第5段階:高密度化処理)
次いで、未処理バインダ層4を高密度化する処理、すなわち高密度化処理を行う。具体的には、第4段階で形成された交互積層部8、具体的には未処理バインダ層4にエネルギーを与えることで、未処理バインダ層4の層厚を0.4nm以下とする。これにより、未処理バインダ層4がバインダ層5とされる。したがって、バインダ層5の層厚Aは0.4nm以下となる。
(5th stage: Densification process)
Next, a process for densifying the unprocessed binder layer 4, that is, a densification process is performed. Specifically, the thickness of the untreated binder layer 4 is set to 0.4 nm or less by applying energy to the alternately laminated portions 8 formed in the fourth stage, specifically, the untreated binder layer 4. As a result, the unprocessed binder layer 4 becomes the binder layer 5. Therefore, the layer thickness A of the binder layer 5 is 0.4 nm or less.

なお、高密度化処理によって、未処理バインダ層4内の水分が蒸発する。さらに、バインダ粒子が上述した金属アルコキシドとなっている場合、アルコキシ基は、加水分解されて水酸基になった後に、水酸基同士が脱水縮合することで、O−M−Oの結合を持つネットワークを形成する。これにより、未処理バインダ層4の層厚が減少する。交互積層部8にエネルギーを与える方法としては、加熱、赤外線照射、紫外線照射、電子線照射、プラズマ照射等、あるいはこれらの一つ以上の組み合わせ処理が挙げられる。これにより、バリアフィルム1が製造される。   Note that the moisture in the untreated binder layer 4 evaporates due to the densification process. Further, when the binder particles are the above-described metal alkoxide, the alkoxy group is hydrolyzed to become a hydroxyl group, and then the hydroxyl group is dehydrated and condensed to form a network having an O-MO bond. To do. Thereby, the layer thickness of the untreated binder layer 4 is reduced. Examples of a method for applying energy to the alternately laminated portions 8 include heating, infrared irradiation, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, plasma irradiation, or a combination of one or more of these. Thereby, the barrier film 1 is manufactured.

(バリアフィルムの作用)
バリアフィルム1は、無機板状粒子層3とバインダ層5とが交互に積層された交互積層部8を有するので、ガス分子は、図4に示すバリアフィルム100と同様に、バリアフィルム1を進む。すなわち、ガス分子は、バリアフィルム内の無機板状粒子を迂回しながらバインダ層5及び欠陥部分7を進む。したがって、ガス分子がバリアフィルム1内を通過する経路は迷路のように長くなるので、ガス分子はバリアフィルム1を透過しにくくなる。このような原理により、バリアフィルム1は、ガス分子をバリアする。
(Function of barrier film)
Since the barrier film 1 has the alternately laminated portions 8 in which the inorganic plate-like particle layers 3 and the binder layers 5 are alternately laminated, the gas molecules proceed through the barrier film 1 in the same manner as the barrier film 100 shown in FIG. . That is, the gas molecules travel through the binder layer 5 and the defect portion 7 while bypassing the inorganic plate-like particles in the barrier film. Accordingly, the path through which the gas molecules pass through the barrier film 1 becomes long like a maze, so that the gas molecules are less likely to pass through the barrier film 1. Based on such a principle, the barrier film 1 barriers gas molecules.

ここで、参考文献によれば、バリアフィルム1のガス透過率は、バリアフィルムに含まれる無機板状粒子の体積分率の略2乗、及び、無機板状粒子のアスペクト比(粘土粒子の大きさ/粘土粒子の厚さ)の略2乗に反比例し、バインダ層単体のガス透過率に比例する。   Here, according to the reference, the gas permeability of the barrier film 1 is approximately the square of the volume fraction of the inorganic plate-like particles contained in the barrier film, and the aspect ratio of the inorganic plate-like particles (the size of the clay particles). Thickness / thickness of clay particles) and inversely proportional to the square of the particle, and proportional to the gas permeability of the binder layer alone.

本実施形態では、バインダ層5は高密度化処理によって0.4nm以下の厚さまで薄型化されている。このため、無機板状粒子の体積分率は大きくなる。具体的には、ガス分子の通り道であるバインダ層5は、その層厚が非常に薄くなっているので、ガス分子はバインダ層5を通りにくくなる。さらに、無機板状粒子は、例えばモンモリロナイト等のアスペクト比の大きな粒子で構成されている。さらに、高密度化処理によって、バインダ層5のバリア性(ガス透過率)も低くなっている。したがって、バリアフィルム1のガス透過率は、従来よりも向上し、ひいては、バリアフィルム1に要求される水準も満足することができる。   In the present embodiment, the binder layer 5 is thinned to a thickness of 0.4 nm or less by a densification process. For this reason, the volume fraction of inorganic plate-like particles is increased. Specifically, the binder layer 5 that is a passage of gas molecules has a very thin layer thickness, so that it is difficult for gas molecules to pass through the binder layer 5. Further, the inorganic plate-like particles are composed of particles having a large aspect ratio, such as montmorillonite. Furthermore, the barrier property (gas permeability) of the binder layer 5 is also lowered by the densification process. Therefore, the gas permeability of the barrier film 1 is improved as compared with the conventional case, and as a result, the level required for the barrier film 1 can be satisfied.

さらに、無機板状粒子層3は、吸着法(交互吸着法)により生成されるため、無機板状粒子層3に含まれるカウンターイオンはほとんど存在しない。したがって、バリアフィルム1が電子デバイスにダメージを与える可能性は低減される。   Furthermore, since the inorganic plate-like particle layer 3 is generated by an adsorption method (alternate adsorption method), there are almost no counter ions contained in the inorganic plate-like particle layer 3. Therefore, the possibility that the barrier film 1 damages the electronic device is reduced.

さらに、交互積層部8は、交互吸着法により生成されるので、その層厚は非常に薄く(例えば0.1μm以下)となる。したがって、透明性とガス透過率との両立が可能になる。すなわち、交互積層部8は、層厚が0.1μm以下と非常に薄いので、ガス透過率の高い天然の粘土を使用して無機板状粒子層3を生成しても、透明性が確保される。   Furthermore, since the alternating lamination part 8 is produced | generated by the alternating adsorption method, the layer thickness becomes very thin (for example, 0.1 micrometer or less). Therefore, both transparency and gas permeability can be achieved. That is, since the alternately laminated portion 8 has a very thin layer thickness of 0.1 μm or less, transparency is ensured even when the inorganic plate-like particle layer 3 is generated using natural clay having a high gas permeability. The

(バリアフィルムの変形例)
図3にバリアフィルム1の変形例であるバリアフィルム1aを示す。バリアフィルム1aは、バリアフィルム1に吸着層2aと平滑化層9とを追加したものである。
(Modification of barrier film)
FIG. 3 shows a barrier film 1 a which is a modification of the barrier film 1. The barrier film 1a is obtained by adding an adsorption layer 2a and a smoothing layer 9 to the barrier film 1.

吸着層2aは、樹脂フィルム2を無機板状粒子層3またはバインダ層5に吸着させるものである。吸着層2aに使用可能な材料としては、正電荷又は負電荷に帯電可能で、且つ、樹脂フィルム2の表面よりも親水性の高い材料であれば特に限定はされないが、例えば、金属、金属化合物、又は、これらの金属若しくは金属化合物に少量の有機物を複合させた材料が挙げられる。このような無機系材料の具体例としては、Al、Cr、Co、Ni、Mn、Si、Cu、Ti、Mo、Ta、W、Au等、これら金属の合金、又は、これら金属や合金の化合物が挙げられ、さらには、これら金属(合金を含む。)や金属化合物に、所望の親水性を損なわない程度の有機物が混合された複合材料であってもよい。   The adsorption layer 2 a is for adsorbing the resin film 2 to the inorganic plate-like particle layer 3 or the binder layer 5. The material that can be used for the adsorption layer 2a is not particularly limited as long as it is a material that can be charged to a positive charge or a negative charge and is more hydrophilic than the surface of the resin film 2. For example, a metal or a metal compound Or a material in which a small amount of an organic substance is combined with these metals or metal compounds. Specific examples of such inorganic materials include Al, Cr, Co, Ni, Mn, Si, Cu, Ti, Mo, Ta, W, Au, etc., alloys of these metals, or compounds of these metals and alloys. Furthermore, it may be a composite material in which these metals (including alloys) and metal compounds are mixed with an organic substance that does not impair the desired hydrophilicity.

これら金属酸化物は、大気中でその表面にOH基を有しているので、金属酸化物にコロナ処理やUV/O処理を行うと、強力かつ均一に表面が帯電される。同様に、金属酸化物の表面をシランカップリング剤で帯電処理する場合、該シランカップリング剤が金属酸化物表面のOH基と吸着する結果、強力かつ均一に表面が帯電される。 Since these metal oxides have an OH group on the surface in the atmosphere, when the metal oxide is subjected to corona treatment or UV / O 3 treatment, the surface is strongly and uniformly charged. Similarly, when the surface of the metal oxide is charged with a silane coupling agent, the surface is strongly and uniformly charged as a result of the silane coupling agent adsorbing the OH groups on the surface of the metal oxide.

吸着層2aは、無機板状粒子の吸着量を増やすことができるので、無機板状粒子の体積分率を高めることができ、ひいては、バリアフィルム1のガスバリア性能を高めることができる。また、吸着層2aにガスバリア性を有するものを用いると、高密度化したバインダ層5に水分が再侵入することを防止することができ、ひいては、バリアフィルム1の耐久性を高めることができる。   Since the adsorption layer 2a can increase the adsorption amount of the inorganic plate-like particles, the volume fraction of the inorganic plate-like particles can be increased, and as a result, the gas barrier performance of the barrier film 1 can be improved. In addition, when the adsorbing layer 2a has a gas barrier property, it is possible to prevent moisture from re-entering into the binder layer 5 having a higher density, and thus the durability of the barrier film 1 can be improved.

平滑化層9は、交互積層部8の表面に設けられる。一般的に、ディスプレイなどの表示素子に用いる基板の表面粗さが大きくなると、大きな光散乱のために一つ一つの画素(ピクセル)の外まで光が散乱してにじみが生じるため好ましくない。そこで、バリアフィルム1を発光素子の基板として用いる場合には、平滑化層9を設けることにより、バリアフィルム1の表面(最表面)の表面粗さをより小さくすることができ、光の散乱によるにじみを抑制することができる。   The smoothing layer 9 is provided on the surface of the alternately laminated portion 8. In general, if the surface roughness of a substrate used for a display element such as a display is increased, light is scattered outside the individual pixels (pixels) due to large light scattering, which is not preferable. Therefore, when the barrier film 1 is used as a substrate of a light emitting element, by providing the smoothing layer 9, the surface roughness (outermost surface) of the barrier film 1 can be further reduced, and light scattering is caused. Blur can be suppressed.

また、有機発光ダイオード(OLED)は、素子の層厚が100nmのオーダーと非常に薄いため、基板の表面粗さが大きくなると、陽極と陰極の短絡等、素子の特性に悪影響が生じることが知られている。そこで、バリアフィルム1をOLEDの基板として用いる場合には、平滑化層9を設けることにより、そのような悪影響を抑制することができる。平滑化層9の形成材料、及び、形成方法としては、吸着層2aと同様のものを用いることができる。また、平滑化層9の層厚は、交互積層膜8の表面の表面粗さの1倍〜10倍程度が好ましい。具体的には、平滑化層9の層厚は、1nm以上500nm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることが更に好ましい。   In addition, organic light emitting diodes (OLEDs) have a very thin layer thickness of the order of 100 nm, and it is known that when the surface roughness of the substrate increases, device characteristics such as short circuit between the anode and cathode are adversely affected. It has been. Thus, when the barrier film 1 is used as an OLED substrate, such an adverse effect can be suppressed by providing the smoothing layer 9. As a forming material and a forming method of the smoothing layer 9, the same material as the adsorption layer 2a can be used. Further, the layer thickness of the smoothing layer 9 is preferably about 1 to 10 times the surface roughness of the surface of the alternate laminated film 8. Specifically, the layer thickness of the smoothing layer 9 is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 200 nm or less.

次に、本実施形態の実施例について説明する。実施例1〜3及び比較例1〜3では、高密度化処理によるバインダ層の薄膜化について説明する。実施例4〜6及び比較例4〜6では、高密度化処理によるガス透過率の改善について説明する。   Next, examples of the present embodiment will be described. In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the thinning of the binder layer by the densification process will be described. In Examples 4 to 6 and Comparative Examples 4 to 6, improvement of gas permeability by the densification process will be described.

(実施例1)
実施例1は、樹脂フィルム2を正に帯電させ、負に帯電した無機板状粒子層3と正に帯電したバインダ層5とを樹脂フィルム2上に交互に積層したものである。実施例1では、無機板状粒子にモンモリロナイトを用い、バインダ粒子としてポリアリルアミン塩酸塩を用いた。
Example 1
In Example 1, the resin film 2 is positively charged, and the negatively charged inorganic plate-like particle layer 3 and the positively charged binder layer 5 are alternately laminated on the resin film 2. In Example 1, montmorillonite was used for the inorganic plate-like particles, and polyallylamine hydrochloride was used as the binder particles.

1)基板(樹脂フィルム2)の洗浄
表面が酸化されたシリコンウエハ基板(ニラコ製#500452)を、ピラニア溶液(過酸化水素水:濃硫酸=1:1)に24時間浸漬した後、純水でリンスし、エアブローで乾燥させた。すなわち、本実施例1では、樹脂フィルム2としてシリコンウエハ基板を使用した。
1) Cleaning of substrate (resin film 2) A silicon wafer substrate (Niraco # 50000452) whose surface was oxidized was immersed in a piranha solution (hydrogen peroxide solution: concentrated sulfuric acid = 1: 1) for 24 hours, and then purified water It was rinsed with and dried with air blow. That is, in Example 1, a silicon wafer substrate was used as the resin film 2.

2)帯電処理液の調整
アミノプロピルトリエトキシシラン(以降「APTES」と記載)と無水エタノールを混合・撹拌することで、100mMのAPTES溶液からなる帯電処理液を調整した。
2) Adjustment of the charging treatment solution A charging treatment solution composed of a 100 mM APTES solution was prepared by mixing and stirring aminopropyltriethoxysilane (hereinafter referred to as “APTES”) and absolute ethanol.

3)無機板状粒子分散液の作製
無機板状粒子分散液として、モンモリロナイト(以降「MMT」と記載)(クニミネ工業製クニフィル−D36)を0.1g、純水1L中に入れ、市販のスターラ(アズワン製KNS−T1)を用いて、1日間撹拌した。これにより、MMTの分撒水溶液からなる粘土層溶液を調整した。なお、MMT粒子(無機板状粒子)の層厚は、0.96nmである。この層厚は、無機板状粒子層の層厚に略一致する。層厚は、エリプソメータ(日本レーザー電子製NL−ELP)によって確認可能である。以下の各実施例においても同様である。
3) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion As an inorganic plate-like particle dispersion, 0.1 g of montmorillonite (hereinafter referred to as “MMT”) (Kunimine Industries Kunifil-D36) was placed in 1 L of pure water, and a commercially available stirrer. (As One KNS-T1) was stirred for 1 day. This prepared the clay layer solution which consists of a MMT separation solution. The layer thickness of the MMT particles (inorganic plate-like particles) is 0.96 nm. This layer thickness substantially matches the layer thickness of the inorganic plate-like particle layer. The layer thickness can be confirmed by an ellipsometer (NL-ELP manufactured by Nippon Laser Electronics). The same applies to the following embodiments.

4)バインダ粒子溶液の作製
バインダ粒子溶液として、ポリアリルアミン塩酸塩(以降「PAH」と記載)の30mM水溶液を作製した。
4) Preparation of binder particle solution A 30 mM aqueous solution of polyallylamine hydrochloride (hereinafter referred to as “PAH”) was prepared as a binder particle solution.

5)樹脂フィルム2の帯電処理
1)で洗浄した樹脂フィルム2を、2)で作製した帯電処理液に、室温で30分間浸漬後、エタノール、蒸留水の順にリンスし、エアブローで乾燥した。これにより、シリコンウエハ表面にAPTESを吸着させた。すなわち、樹脂フィルム2の表面を正に帯電させた。
5) Charge treatment of resin film 2 The resin film 2 washed in 1) was immersed in the charge treatment solution prepared in 2) at room temperature for 30 minutes, rinsed in order of ethanol and distilled water, and dried by air blow. Thereby, APTES was adsorbed on the silicon wafer surface. That is, the surface of the resin film 2 was positively charged.

6)無機板状粒子層形成
5)で帯電処理した樹脂フィルム2を、3)で作製した無機板状粒子分散液に、室温で15分間浸漬後、蒸留水でリンス、エアブローで乾燥した。これにより、樹脂フィルム2上に無機板状粒子、すなわちMMTを吸着させた。すなわち、無機板状粒子層3を樹脂フィルム2上に1層形成した。
6) Formation of inorganic plate-like particle layer The resin film 2 charged in 5) was immersed in the inorganic plate-like particle dispersion prepared in 3) for 15 minutes at room temperature, then rinsed with distilled water and dried by air blow. As a result, inorganic plate-like particles, that is, MMT were adsorbed on the resin film 2. That is, one layer of the inorganic plate-like particle layer 3 was formed on the resin film 2.

7)未処理バインダ層形成
6)で無機板状粒子層3を形成した樹脂フィルム2を、4)で作製したバインダ粒子溶液に、室温で15分間浸漬後、蒸留水でリンス、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層3の表面にPAHを吸着させた。すなわち、無機板状粒子層3上に未処理バインダ層4を1層形成した。
7) Untreated binder layer formation The resin film 2 on which the inorganic plate-like particle layer 3 was formed in 6) was immersed in the binder particle solution prepared in 4) at room temperature for 15 minutes, then rinsed with distilled water and dried by air blow. . Thereby, PAH was adsorbed on the surface of the inorganic plate-like particle layer 3. That is, one untreated binder layer 4 was formed on the inorganic plate-like particle layer 3.

8)交互吸着
6)と7)との工程を計10回繰り返すことで、交互吸着を行った。これにより、10個の未処理ユニット(無機板状粒子層3と未処理バインダ層4とからなる対)からなる未処理交互積層部を形成した。上記1)〜8)の工程を4回繰り返すことで、4枚の未処理バリアフィルムを生成した。
8) Alternate adsorption Alternate adsorption was performed by repeating the steps 6) and 7) a total of 10 times. Thereby, the unprocessed alternating lamination part which consists of ten unprocessed units (a pair which consists of the inorganic plate-like particle layer 3 and the unprocessed binder layer 4) was formed. By repeating the steps 1) to 8) four times, four untreated barrier films were produced.

9)高密度化処理
8)の工程で形成した未処理バリアフィルムを、ホットプレート(アスワン製PC−400D)を用いて、87、169、252、337℃で30分間、各1枚ずつ加熱した。これにより、4枚のバリアフィルム1を生成した。実施例1では、高密度化処理によって、未処理バインダ層4内の水分が蒸発した。
9) Densification treatment The untreated barrier film formed in the step 8) was heated at 87, 169, 252 and 337 ° C. for 30 minutes one by one using a hot plate (PC-400D manufactured by Aswan). . As a result, four barrier films 1 were produced. In Example 1, the moisture in the untreated binder layer 4 was evaporated by the densification process.

10)層厚測定
バインダ層5の1層あたりの厚さをエリプソメータ(日本レーザー電子製NL−ELP)を用いて測定した。
10) Layer thickness measurement The thickness per one layer of the binder layer 5 was measured using the ellipsometer (NL-ELP by Nippon Laser Electronics).

(実施例2)
実施例2では、無機板状粒子にモンモリロナイトを用い、バインダ粒子としてAPTESを用いた。具体的には、実施例1の工程4)を以下のようにしたこと以外は、実施例1と全く同様の処理を行った。
(Example 2)
In Example 2, montmorillonite was used as the inorganic plate-like particles, and APTES was used as the binder particles. Specifically, the same treatment as in Example 1 was performed except that Step 4) of Example 1 was performed as follows.

4)バインダ粒子溶液の作製
バインダ粒子溶液として、APTESと無水エタノールとを混合・撹拌することで、100mMのAPTES溶液からなるバインダ粒子溶液を作製した。実施例2では、高密度化処理によって、未処理バインダ層4の水分が蒸発した他、−O−Si−O−からなるネットワークが形成された。
4) Preparation of binder particle solution A binder particle solution made of 100 mM APTES solution was prepared by mixing and stirring APTES and absolute ethanol as a binder particle solution. In Example 2, the moisture of the untreated binder layer 4 was evaporated by the densification treatment, and a network made of -O-Si-O- was formed.

(実施例3)
実施例3では、無機板状粒子にリン酸ジルコニウム(ZrP)を用い、バインダ粒子としてAPTESを用いた。具体的には、実施例2の工程3)を以下のようにしたこと以外は、実施例2と全く同様の処理を行った。
(Example 3)
In Example 3, zirconium phosphate (ZrP) was used for the inorganic plate-like particles, and APTES was used as the binder particles. Specifically, the same treatment as in Example 2 was performed except that Step 3) of Example 2 was performed as follows.

3)無機板状粒子分散液の作製
まず、第一希元素化学製α−ZrPを1g、純水150mLに入れ、市販のスターラー(アズワン製KNS−T1)を用いて、1日間攪拌した。攪拌した液に、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(以降「TBAHO」とも記載)の150mM/L水溶液を30mL、ZrP液のphが9を超えないように、少量ずつ加えることでZrP粒子の層間剥離を行った。これにより、ZrPの分散水溶液からなる無機板状粒子分散液を作製した。なお、ZrP粒子(無機板状粒子)の層厚は0.76nmである。
3) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion First, 1 g of first rare element chemical α-ZrP was put in 150 mL of pure water, and stirred for 1 day using a commercially available stirrer (KNS-T1 manufactured by ASONE). Delamination of ZrP particles was performed by adding 30 mL of a 150 mM / L aqueous solution of tetrabutylammonium hydroxide (hereinafter also referred to as “TBAHO”) to the stirred liquid in small portions so that the ph of the ZrP liquid does not exceed 9. It was. Thus, an inorganic plate-like particle dispersion liquid composed of a ZrP dispersion aqueous solution was prepared. The layer thickness of ZrP particles (inorganic plate-like particles) is 0.76 nm.

(実施例4)
実施例4では、無機板状粒子に層状複水酸化物(LDH)を用い、バインダ粒子として、ポリアクリル酸(以降「PAA」と記載)を用いた。具体的には、実施例1の工程3)、4)を以下のようにし、更に、実施例1の工程6)と7)の順番を逆にしたこと以外は、実施例1と全く同様の処理を行った。すなわち、実施例4では、樹脂フィルム2をバインダ粒子溶液に浸漬させた。
(Example 4)
In Example 4, layered double hydroxide (LDH) was used for the inorganic plate-like particles, and polyacrylic acid (hereinafter referred to as “PAA”) was used as the binder particles. Specifically, steps 3) and 4) of Example 1 are performed as follows, and further, the order of Steps 6) and 7) of Example 1 is reversed, and is exactly the same as Example 1. Processed. That is, in Example 4, the resin film 2 was immersed in the binder particle solution.

3)無機板状粒子分散液の作製
2+ 3+ (OH)CO・nHO(M2+:Mg、M3+:Al、B:CO 2−、x=4.5、y=2、n=13)からなる層状複水酸化物(LDH)に、塩化ナトリウム1mol/L、酢酸0.01mol/L、酢酸ナトリウム0.09mol/Lの混合水溶液を添加した。ここで、混合水溶液の添加量は、LDH20mgにつき、20mLとした。そして、混合水溶液を市販のシェーカ(SH−B型、テラサワ)を用いて2日間攪拌することにより、M2+ 3+ (OH)Cl・nHO(M2+:Mg、M3+:Al、B:CO 2−、x=4.5、y=2、n=13)からなるLDHを分散した無機板状粒子分散液を作製した。なお、LDH粒子(無機板状粒子)の層厚は0.5nmである。
3) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion M 2+ x M 3+ y (OH) n CO 3 .nH 2 O (M 2+ : Mg, M 3+ : Al, B: CO 3 2− , x = 4.5, A mixed aqueous solution of sodium chloride 1 mol / L, acetic acid 0.01 mol / L, and sodium acetate 0.09 mol / L was added to the layered double hydroxide (LDH) composed of y = 2 and n = 13). Here, the addition amount of the mixed aqueous solution was 20 mL per 20 mg of LDH. Then, by stirring the mixed aqueous solution for 2 days using a commercially available shaker (SH-B type, Terasawa), M 2+ x M 3+ y (OH) n Cl 2 .nH 2 O (M 2+ : Mg, M 3+ An inorganic plate-like particle dispersion liquid in which LDH composed of: Al, B: CO 3 2− , x = 4.5, y = 2, n = 13) was dispersed was prepared. The layer thickness of LDH particles (inorganic plate-like particles) is 0.5 nm.

4)バインダ粒子溶液の作製
ポリアクリル酸(PAA)の30mmol/L水溶液を調整することで、バインダ粒子水溶液を作製した。
4) Preparation of binder particle solution A binder particle aqueous solution was prepared by adjusting a 30 mmol / L aqueous solution of polyacrylic acid (PAA).

(比較例1)
実施例1の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。
(Comparative Example 1)
A barrier film was prepared by the same steps as in Example 1 except that the densification treatment (Step 9) of Example 1 was not performed, and the layer thickness was measured.

(比較例2)
実施例2の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例2と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。
(Comparative Example 2)
A barrier film was prepared by the same steps as in Example 2 except that the densification treatment (Step 9) in Example 2 was not performed, and the layer thickness was measured.

(比較例3)
実施例3の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例3と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。
(Comparative Example 3)
A barrier film was produced by the same steps as in Example 3 except that the densification treatment (Step 9) in Example 3 was not performed, and the layer thickness was measured.

(比較例4)
実施例4の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例4と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。
実施例1〜4、比較例1〜4の測定結果を表1に示す。表1中、層厚の単位はnmである。
(Comparative Example 4)
A barrier film was prepared by the same steps as in Example 4 except that the densification treatment (Step 9) of Example 4 was not performed, and the layer thickness was measured.
Table 1 shows the measurement results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. In Table 1, the unit of the layer thickness is nm.

Figure 2014083689
Figure 2014083689

表1に示されるように、実施例1〜4では、高密度化処理によってバインダ層5の層厚が0.4nm以下となっているのに対し、比較例1〜4では、高密度化処理が行われていないので、バインダ層の層厚が0.4nmよりも大きくなっている。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 4, the layer thickness of the binder layer 5 is 0.4 nm or less by the densification process, whereas in Comparative Examples 1 to 4, the densification process is performed. Therefore, the thickness of the binder layer is larger than 0.4 nm.

さらに、実施例1〜4及び比較例1〜4における無機板状粒子の体積分率を、以下の式1により算出した。式1中、「交互積層部1組あたりの層厚」は、ユニット(1組の無機板状粒子層及びバインダ層からなるユニット)6の層厚である。ユニット6の層厚は、交互積層部全体の層厚をエリプソメータで測定し、測定値を交互積層数で除することで求めた。結果を表2に示す。表2中、無機板状粒子の体積分率の単位は(%)である。表2に示すように、実施例1〜4の体積分率は、比較例1〜4の体積分率よりも大きくなっている。これにより、高密度化処理によって体積分率が向上することが確認された。   Furthermore, the volume fraction of the inorganic plate-like particles in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 was calculated by the following formula 1. In Equation 1, “layer thickness per set of alternately laminated portions” is the layer thickness of the unit 6 (unit consisting of one set of inorganic plate-like particle layer and binder layer). The layer thickness of the unit 6 was obtained by measuring the layer thickness of the entire alternate laminate portion with an ellipsometer and dividing the measured value by the number of alternate laminates. The results are shown in Table 2. In Table 2, the unit of the volume fraction of the inorganic plate-like particles is (%). As shown in Table 2, the volume fraction of Examples 1-4 is larger than the volume fraction of Comparative Examples 1-4. Thereby, it was confirmed that the volume fraction is improved by the densification process.

(無機板状粒子の体積分率)
=(無機板状粒子層の層厚)/(交互積層部1組あたりの層厚)・・・式1

Figure 2014083689
(Volume fraction of inorganic plate-like particles)
= (Layer thickness of inorganic plate-like particle layer) / (Layer thickness per set of alternately laminated portions) Formula 1
Figure 2014083689

(実施例5)
実施例5〜8及び比較例5〜8では、実施例1〜4及び比較例1〜4と同様のバリアフィルムを作製し、各バリアフィルムのガス透過率として水蒸気透過率(WVTR)を測定した。
(Example 5)
In Examples 5 to 8 and Comparative Examples 5 to 8, barrier films similar to those in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared, and the water vapor permeability (WVTR) was measured as the gas permeability of each barrier film. .

実施例5では、無機板状粒子としてモンモリロナイトを用い、バインダ粒子としてポリアリルアミン塩酸塩を用いた。具体的には、実施例1の工程1)、2)、5)の代わりに以下の工程1)を行い、かつ、工程10)で膜厚測定の代わりに水蒸気透過率の測定を行ったこと以外は、実施例1と全く同様の処理を行った。   In Example 5, montmorillonite was used as the inorganic plate-like particles, and polyallylamine hydrochloride was used as the binder particles. Specifically, the following step 1) was performed instead of steps 1), 2) and 5) of Example 1, and the water vapor transmission rate was measured instead of the film thickness measurement in step 10). Except for this, the same treatment as in Example 1 was performed.

1)フィルム基板洗浄、表面処理
宇部興産製ユーピレックス−125S(0.125mm厚のポリイミド(PI)フィルム)を、洗剤と純水で洗浄し、エアブローで乾燥させた。その後、春日電機製TEC−4AXを用いて、100W、1m/sの条件でコロナ処理した。これにより、フィルム表面に、水酸基を導入した。すなわち、本実施例4では、樹脂フィルム2としてポリイミドフィルムを使用した。実施例5でも、樹脂フィルム2の表面は正に帯電している。
1) Film substrate cleaning and surface treatment Upilex-125S (0.125 mm thick polyimide (PI) film) manufactured by Ube Industries was washed with a detergent and pure water and dried by air blow. Thereafter, corona treatment was performed under conditions of 100 W and 1 m / s using TEC-4AX manufactured by Kasuga Electric. This introduced a hydroxyl group on the film surface. That is, in Example 4, a polyimide film was used as the resin film 2. Also in Example 5, the surface of the resin film 2 is positively charged.

10)水蒸気透過率の測定
9)の工程で形成したバリアフィルムの水蒸気透過率(すなわち、WVTR)を、MOCON社製水蒸気透過率測定装置AQUATRANを用いて、40℃−90%RHの条件下で測定した。
10) Measurement of water vapor transmission rate The water vapor transmission rate (that is, WVTR) of the barrier film formed in the process of 9) was measured under the condition of 40 ° C-90% RH using a water vapor transmission rate measuring device AQUATRAN manufactured by MOCON. It was measured.

(実施例6)
実施例6では、無機板状粒子にモンモリロナイトを用い、バインダ粒子としてAPTESを用いた。具体的には、実施例5の工程4)を以下のようにしたこと以外は、実施例5と全く同様の処理を行った。
(Example 6)
In Example 6, montmorillonite was used for the inorganic plate-like particles, and APTES was used as the binder particles. Specifically, the same treatment as in Example 5 was performed except that Step 4) of Example 5 was performed as follows.

4)バインダ粒子水溶液の作製
バインダ粒子水溶液として、APTESと無水エタノールとを混合・撹拌することで、100mMのAPTES溶液からなるバインダ粒子水溶液を作製した。
4) Preparation of binder particle aqueous solution As binder particle aqueous solution, the binder particle aqueous solution which consists of a 100 mM APTES solution was produced by mixing and stirring APTES and absolute ethanol.

(実施例7)
実施例7では、無機板状粒子にリン酸ジルコニウムを用い、バインダ粒子としてAPTESを用いた。具体的には、実施例6の工程3)を以下のようにしたこと以外は、実施例6と全く同様の処理を行った。
(Example 7)
In Example 7, zirconium phosphate was used as the inorganic plate-like particles, and APTES was used as the binder particles. Specifically, the same treatment as in Example 6 was performed except that Step 3) of Example 6 was performed as follows.

3)無機板状粒子分散液の作製
まず、第一希元素化学製α−ZrPを1g、純水150mLに入れ、市販のスターラー(アズワン製KNS−T1)を用いて、1日間攪拌した。攪拌した液に、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドの150mM/L水溶液を30mL、ZrP液のphが9を超えないように、少量ずつ加えることでZrP粒子の層間剥離を行った。これにより、ZrPの分散液からなる無機板状粒子分散液を作製した。
3) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion First, 1 g of first rare element chemical α-ZrP was put in 150 mL of pure water, and stirred for 1 day using a commercially available stirrer (KNS-T1 manufactured by ASONE). ZrP particles were delaminated by adding 30 mL of a 150 mM / L aqueous solution of tetrabutylammonium hydroxide to the stirred solution in small amounts so that the ph of the ZrP solution did not exceed 9. Thus, an inorganic plate-like particle dispersion liquid composed of a ZrP dispersion liquid was prepared.

(実施例8)
実施例8では、無機板状粒子に層状複水酸化物(LDH)を用い、バインダ粒子として、ポリアクリル酸(PAA)を用いた。具体的には、実施例5の工程3)、4)を以下のようにし、更に、実施例5の工程6)と7)の順番を逆にしたこと以外は、実施例1と全く同様の処理を行った。すなわち、実施例8では、樹脂フィルム2をバインダ粒子溶液に浸漬させた。
(Example 8)
In Example 8, layered double hydroxide (LDH) was used for the inorganic plate-like particles, and polyacrylic acid (PAA) was used as the binder particles. Specifically, steps 3) and 4) of Example 5 are performed as follows, and furthermore, the order of steps 6) and 7) of Example 5 is reversed, and is exactly the same as Example 1. Processed. That is, in Example 8, the resin film 2 was immersed in the binder particle solution.

3)無機板状粒子分散液の作製
2+ 3+ (OH)CO・nHO(M2+:Mg、M3+:Al、B:CO 2−、x=4.5、y=2、n=13)からなる層状複水酸化物(LDH)を、LDH20mgにつき、塩化ナトリウム1mol/L、酢酸0.01mol/L、酢酸ナトリウム0.09mol/Lの混合水溶液20mLを添加し、市販のシェーカ(SH−B型、テラサワ)を用い2日間攪拌することにより、M2+ 3+ (OH)Cl・nHO(M2+:Mg、M3+:Al、B:CO 2−、x=4.5、y=2、n=13)からなるLDHを分散した無機板状粒子分散液を作製した。
3) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion M 2+ x M 3+ y (OH) n CO 3 .nH 2 O (M 2+ : Mg, M 3+ : Al, B: CO 3 2− , x = 4.5, A layered double hydroxide (LDH) composed of y = 2, n = 13) was added 20 mL of a mixed aqueous solution of 1 mol / L sodium chloride, 0.01 mol / L acetic acid and 0.09 mol / L sodium acetate per 20 mg LDH. commercial shaker (SH-B type, Terasawa) by stirring for 2 days using a, M 2+ x M 3+ y ( OH) n Cl 2 · nH 2 O (M 2+: Mg, M 3+: Al, B: An inorganic plate-like particle dispersion liquid in which LDH composed of CO 3 2− , x = 4.5, y = 2, n = 13) was dispersed was prepared.

4)バインダ粒子溶液の作製
ポリアクリル酸(PAA)の30mmol/L水溶液を調整することで、バインダ粒子水溶液を作製した。
4) Preparation of binder particle solution A binder particle aqueous solution was prepared by adjusting a 30 mmol / L aqueous solution of polyacrylic acid (PAA).

(比較例5)
実施例5の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例5と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、水蒸気透過率を測定した。
(Comparative Example 5)
A barrier film was produced by the same steps as in Example 5 except that the densification treatment (Step 9) of Example 5 was not performed, and the water vapor transmission rate was measured.

(比較例6)
実施例6の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例6と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、水蒸気透過率を測定した。
(Comparative Example 6)
A barrier film was produced by the same process as in Example 6 except that the densification treatment (Example 9) of Example 6 was not performed, and the water vapor transmission rate was measured.

(比較例7)
実施例7の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例7と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。
(Comparative Example 7)
A barrier film was produced by the same steps as in Example 7 except that the densification treatment (Step 9) of Example 7 was not performed, and the layer thickness was measured.

(比較例8)
実施例8の高密度化処理(工程9)を行わなかったこと以外は、実施例8と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、層厚測定を行った。実施例5〜8、比較例5〜8の測定結果を表3に示す。表3中、WVTRの単位は(g/m/day)である。
(Comparative Example 8)
A barrier film was produced by the same steps as in Example 8 except that the densification treatment (Step 9) of Example 8 was not performed, and the layer thickness was measured. Table 3 shows the measurement results of Examples 5 to 8 and Comparative Examples 5 to 8. In Table 3, the unit of WVTR is (g / m 2 / day).

Figure 2014083689
Figure 2014083689

表3に示されるように、実施例5〜8では、WVTRが比較例5〜8よりも明確に向上している(数値が小さい)ことが判明した。   As shown in Table 3, in Examples 5 to 8, it was found that WVTR was clearly improved (numerical value was smaller) than Comparative Examples 5 to 8.

(実施例9)
実施例9は、無機系材料としてパーヒドロポリシラザン(以降「PHPS」と表記)を用いて吸着層2a及び平滑化層9を形成した例である。具体的には、以下の手順で実施例9のバリアフィルムを作製した。
Example 9
Example 9 is an example in which the adsorption layer 2 a and the smoothing layer 9 are formed using perhydropolysilazane (hereinafter referred to as “PHPS”) as an inorganic material. Specifically, the barrier film of Example 9 was produced by the following procedure.

1)樹脂フィルム2の洗浄
樹脂フィルム2として宇部興産製ユーピレックス−125S(0.125mm厚のポリイミド(PI)フィルム)を用意し、樹脂フィルム2を洗剤と純水で洗浄し、エアブローで乾燥させた。
1) Washing of Resin Film 2 Ube Industries Upilex-125S (0.125 mm thick polyimide (PI) film) was prepared as the resin film 2, and the resin film 2 was washed with a detergent and pure water and dried by air blow. .

2)吸着層2aの形成
次に、1)で洗浄した樹脂フィルムに、PHPSとしてAZElectronic Materials製AquamicaNL 100Aをスピンコーティングした。ついで、樹脂フィルムにコーティングされたPHPSを、200℃で1時間硬化させた。これにより、吸着層2aとして0.4μmの膜厚のシリカ膜を形成した。
2) Formation of adsorption layer 2a Next, the resin film washed in 1) was spin-coated with AquaLS NL 100A manufactured by AZ Electronic Materials as PHPS. Next, the PHPS coated on the resin film was cured at 200 ° C. for 1 hour. As a result, a silica film having a thickness of 0.4 μm was formed as the adsorption layer 2a.

3)帯電処理液の調整
APTESと無水エタノールとを混合・撹拌することで、100mMのAPTES溶液からなる帯電処理液を調整した。
3) Adjustment of charging treatment liquid APTES and absolute ethanol were mixed and stirred to prepare a charging treatment liquid composed of a 100 mM APTES solution.

4)無機板状粒子分散液の作製
MMTとして0.1gのクニミネ工業製クニフィル−D36を純水1L中に投入した。ついで、MMTが投入された純水を市販のスターラ(アズワン製KNS−T1)を用いて、1日間撹拌した。これにより、MMTの分撒水溶液からなる無機板状粒子分散液を調整した。
4) Preparation of inorganic plate-like particle dispersion As an MMT, 0.1 g of Kunimine Industries Kunifil-D36 was put into 1 L of pure water. Next, the pure water charged with MMT was stirred for 1 day using a commercially available stirrer (KNS-T1 manufactured by ASONE). In this way, an inorganic plate-like particle dispersion composed of an aqueous MMT solution was prepared.

5)バインダ粒子水溶液の作製
APTESと無水エタノールとを混合・撹拌することで、100mMのAPTES溶液からなるバインダ粒子水溶液を作製した。
5) Preparation of binder particle aqueous solution APTES and absolute ethanol were mixed and stirred to prepare a binder particle aqueous solution composed of a 100 mM APTES solution.

6)樹脂フィルム2の帯電処理
1)で洗浄した樹脂フィルム2を、3)で作製した帯電処理液に、室温で30分間浸漬した。ついで、帯電処理液がコーティングされた樹脂フィルム2をエタノール、蒸留水の順にリンスし、エアブローで乾燥した。これにより、樹脂フィルム2の表面にAPTESを吸着させた。すなわち、吸着層2aを正に帯電させた。
6) Charge treatment of resin film 2 The resin film 2 washed in 1) was immersed in the charge treatment solution prepared in 3) at room temperature for 30 minutes. Next, the resin film 2 coated with the charging treatment liquid was rinsed in the order of ethanol and distilled water, and dried by air blow. Thereby, APTES was adsorbed on the surface of the resin film 2. That is, the adsorption layer 2a was positively charged.

7)無機板状粒子層形成
6)で正に帯電処理した樹脂フィルム2を、4)で作製した無機板状粒子分散液に、室温で15分間浸漬した。ついで、無機板状粒子分散液がコーティングされた樹脂フィルムを蒸留水でリンス、エアブローで乾燥した。これにより、樹脂フィルム上に無機板状粒子、すなわちMMTを吸着させた。すなわち、無機板状粒子層3を樹脂フィルム2上に1層形成した。
7) Formation of inorganic plate-like particle layer The resin film 2 positively charged in 6) was immersed in the inorganic plate-like particle dispersion prepared in 4) at room temperature for 15 minutes. Next, the resin film coated with the inorganic plate-like particle dispersion was rinsed with distilled water and dried by air blow. As a result, inorganic plate-like particles, that is, MMT were adsorbed on the resin film. That is, one layer of the inorganic plate-like particle layer 3 was formed on the resin film 2.

8)未処理バインダ層形成
7)で無機板状粒子層3を形成した樹脂フィルム2、すなわち中間フィルムを、5)で作製したバインダ粒子溶液に、室温で15分間浸漬した。ついで、バインダ粒子溶液がコーティングされた中間フィルムを蒸留水でリンス、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層3の表面にAPTESを吸着させた。すなわち、無機板状粒子層3上に未処理バインダ層4を1層形成した。
8) Untreated binder layer formation The resin film 2 on which the inorganic plate-like particle layer 3 was formed in 7), that is, the intermediate film was immersed in the binder particle solution prepared in 5) at room temperature for 15 minutes. Subsequently, the intermediate film coated with the binder particle solution was rinsed with distilled water and dried by air blow. Thereby, APTES was adsorbed on the surface of the inorganic plate-like particle layer 3. That is, one untreated binder layer 4 was formed on the inorganic plate-like particle layer 3.

9)交互吸着
7)と8)との工程を計10回繰り返すことで、交互吸着を行った。これにより、10個の未処理ユニット(無機板状粒子層3と未処理バインダ層4とからなる対)からなる未処理交互積層部を形成した。
9) Alternate adsorption Alternate adsorption was performed by repeating the steps 7) and 8) a total of 10 times. Thereby, the unprocessed alternating lamination part which consists of ten unprocessed units (a pair which consists of the inorganic plate-like particle layer 3 and the unprocessed binder layer 4) was formed.

10)高密度化処理
9)の工程で形成した未処理バリアフィルムを、ホットプレート(アスワン製PC−400D)を用いて、169℃で30分間、加熱した。実施例9では、高密度化処理によって、未処理バインダ層4の水分が蒸発した他、−O−Si−O−からなるネットワークが形成された。
10) Densification treatment The untreated barrier film formed in the step 9) was heated at 169 ° C. for 30 minutes using a hot plate (PC-400D manufactured by Aswan). In Example 9, due to the densification treatment, the water of the untreated binder layer 4 was evaporated and a network composed of —O—Si—O— was formed.

11)平滑化層形成
次に、10)の工程で作製されたバリアフィルムに、PHPSとしてAZElectronic Materials製AquamicaNL 100Aをスピンコーティングした。ついで、バリアフィルムにコーティングされたPHPSを、200℃で1時間硬化させた。これにより、0.4μmの膜厚のシリカ膜、すなわち平滑化層9を形成した。
11) Formation of smoothing layer Next, the barrier film produced in the process of 10) was spin coated with AquaNL 100A manufactured by AZ Electronic Materials as PHPS. Subsequently, the PHPS coated on the barrier film was cured at 200 ° C. for 1 hour. Thus, a silica film having a thickness of 0.4 μm, that is, a smoothing layer 9 was formed.

12)AFM観察
10)の工程までを行うことで吸着層2a及び交互積層部8のみを形成したバリアフィルムと、11)までの工程を行うことで吸着層2a、交互積層部8、及び平滑化層9を形成したバリアフィルムとについて、島津製作所製SPM−9500を用いてAFM観察を行った。これにより、各フィルムの表面粗さを確認した。この結果、表面粗さは、平滑化層なしのバリアフィルムで10.2nm、平滑化層有りのバリアフィルムで1.9nmであった。これにより、平滑化層9によって表面粗さが改善されることを確認した。
12) AFM observation The barrier film in which only the adsorption layer 2a and the alternate laminated portion 8 are formed by performing the steps up to 10), and the adsorption layer 2a, the alternate laminated portion 8 and the smoothing by performing the steps up to 11). About the barrier film in which the layer 9 was formed, AFM observation was performed using SPM-9500 made by Shimadzu Corporation. Thereby, the surface roughness of each film was confirmed. As a result, the surface roughness was 10.2 nm for the barrier film without the smoothing layer and 1.9 nm for the barrier film with the smoothing layer. Thereby, it was confirmed that the surface roughness was improved by the smoothing layer 9.

13)水蒸気透過率の測定
11)の工程で作製されたバリアフィルムの水蒸気透過率(すなわち、WVTR)を、MOCON社製水蒸気透過率測定装置AQUATRANを用いて、40℃−90%RHの条件下で測定した。
13) Measurement of water vapor transmission rate The water vapor transmission rate (that is, WVTR) of the barrier film produced in the step 11) was measured under the condition of 40 ° C-90% RH using a water vapor transmission measuring device AQUATRAN manufactured by MOCON. Measured with

(比較例9)
実施例9の高密度化処理(工程10)とAFM観察(工程12)とを行わなかったこと以外は、実施例9と同様の工程によりバリアフィルムを作製し、水蒸気透過率を測定した。実施例9、比較例9のWVTR測定結果を表4に示す。表4中、WVTRの単位は(g/m/day)である。

Figure 2014083689
(Comparative Example 9)
A barrier film was prepared in the same manner as in Example 9 except that the densification treatment (Step 10) and AFM observation (Step 12) of Example 9 were not performed, and the water vapor transmission rate was measured. Table 4 shows the WVTR measurement results of Example 9 and Comparative Example 9. In Table 4, the unit of WVTR is (g / m 2 / day).
Figure 2014083689

表4に示されるように、実施例9では、WVTRが比較例9よりも明確に向上している(数値が小さい)ことが判明した。   As shown in Table 4, it was found that in Example 9, WVTR was clearly improved (numerical value was smaller) than Comparative Example 9.

以上により、本実施形態では、バインダ層の層厚が0.4nm以下となっているので、ガス分子はバインダ層を通過しにくくなる。さらに、無機板状粒子の体積分率が向上する。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   As described above, in this embodiment, since the layer thickness of the binder layer is 0.4 nm or less, the gas molecules are difficult to pass through the binder layer. Furthermore, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

さらに、バリアフィルム1は、交互吸着法により作成されているので、無機板状粒子層3内のカウンターイオンの含有量がほとんどない。したがって、電子デバイスにダメージを与える可能性が低減される。さらに、交互積層部8の層厚も非常に薄くなる(例えば0.1μm以下となる)ので、透明性とガス透過率(バリア性)とが両立可能となる。   Furthermore, since the barrier film 1 is prepared by an alternate adsorption method, the content of counter ions in the inorganic plate-like particle layer 3 is almost absent. Therefore, the possibility of damaging the electronic device is reduced. Furthermore, since the layer thickness of the alternately laminated portion 8 becomes very thin (for example, 0.1 μm or less), both transparency and gas permeability (barrier property) can be achieved.

さらに、バインダ層5の層厚は、高密度化処理により0.4nm以下とされるので、ガス分子がバインダ層5を通過しにくくなる。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   Furthermore, since the layer thickness of the binder layer 5 is set to 0.4 nm or less by the densification process, it is difficult for gas molecules to pass through the binder layer 5. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

さらに、バインダ層5は、互いに縮重合可能なモノマーを縮重合(縮合)することで形成されるので、ガス分子はバインダ層5を通過しにくくなる。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   Furthermore, since the binder layer 5 is formed by condensation polymerization (condensation) of monomers that are mutually condensation-polymerizable, gas molecules are less likely to pass through the binder layer 5. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

さらに、バインダ層5は、上記の化学式(1)で示される金属アルコキシド化合物を縮重合することで形成されるので、ガス分子はバインダ層5を通過しにくくなる。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   Furthermore, since the binder layer 5 is formed by polycondensing the metal alkoxide compound represented by the above chemical formula (1), gas molecules are less likely to pass through the binder layer 5. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

さらに、金属アルコキシド化合物は、上記の化学式(2)で示されるアルコキシシラン化合物であるので、ガス分子はバインダ層5を通過しにくくなる。これにより、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   Furthermore, since the metal alkoxide compound is an alkoxysilane compound represented by the above chemical formula (2), gas molecules are unlikely to pass through the binder layer 5. Thereby, the barrier property of the barrier film 1 is improved.

さらに、バリアフィルム1は、樹脂フィルム2と交互積層部8との間に形成された吸着層2aを備えるので、無機板状粒子の体積分率が向上し、ひいては、バリアフィルム1のバリア性が向上する。   Furthermore, since the barrier film 1 includes the adsorption layer 2a formed between the resin film 2 and the alternately laminated portion 8, the volume fraction of the inorganic plate-like particles is improved, and consequently the barrier property of the barrier film 1 is improved. improves.

さらに、バリアフィルム1は、交互積層部8の上に形成された平滑化層9を備えるので、バリアフィルム1を発光素子またはOLEDの基板として用いられる場合に、これらの素子の特性を向上させることができる。   Furthermore, since the barrier film 1 is provided with the smoothing layer 9 formed on the alternately laminated part 8, when the barrier film 1 is used as a light emitting element or a board | substrate of OLED, improving the characteristic of these elements. Can do.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、樹脂フィルム2が正に帯電し、無機板状粒子が負に帯電し、バインダ粒子が正に帯電するバリアフィルムについて主に説明したが、これらの正負は逆転しても良い。   For example, in the embodiment described above, the barrier film in which the resin film 2 is positively charged, the inorganic plate-like particles are negatively charged, and the binder particles are positively charged has been described. good.

1 バリアフィルム
2 樹脂フィルム
2a 吸着層
3 無機板状粒子層
4 未処理バインダ層
5 バインダ層
6 ユニット
7 欠陥部分
8 交互積層部
9 平滑化層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Barrier film 2 Resin film 2a Adsorption layer 3 Inorganic plate-like particle layer 4 Untreated binder layer 5 Binder layer 6 Unit 7 Defect part 8 Alternating laminated part 9 Smoothing layer

Claims (8)

樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電し、層厚が0.4nm以下であるバインダ層と、が交互に積層された交互積層部を有することを特徴とする、バリアフィルム。   An inorganic plate-like particle layer containing charged inorganic plate-like particles and a binder layer charged to the opposite charge to the inorganic plate-like particles and having a layer thickness of 0.4 nm or less are alternately laminated on the resin film. A barrier film characterized by having alternating laminated portions. 前記バインダ層の層厚は、高密度化処理により0.4nm以下とされることを特徴とする、請求項1記載のバリアフィルム。   The barrier film according to claim 1, wherein the binder layer has a thickness of 0.4 nm or less by densification treatment. 前記バインダ層は、互いに縮重合可能なモノマーを縮重合することで形成されることを特徴とする、請求項1または2記載のバリアフィルム。   The barrier film according to claim 1, wherein the binder layer is formed by polycondensing monomers that are polycondensable with each other. 前記バインダ層は、以下の化学式(1)で示される金属アルコキシド化合物を縮重合することで形成されることを特徴とする、請求項3記載のバリアフィルム。
Figure 2014083689

式(1)中、Mは金属原子、Xは官能基、Rはアルキル基であり、n、mは0以上の整数である。
The barrier film according to claim 3, wherein the binder layer is formed by condensation polymerization of a metal alkoxide compound represented by the following chemical formula (1).
Figure 2014083689

In formula (1), M is a metal atom, X is a functional group, R is an alkyl group, and n and m are integers of 0 or more.
前記金属アルコキシド化合物は、以下の化学式(2)で示されるアルコキシシラン化合物であることを特徴とする、請求項4記載のバリアフィルム。
Figure 2014083689
式(1)中、Xは官能基、Rはアルキル基であり、nは0以上4未満の整数である。
The said metal alkoxide compound is an alkoxysilane compound shown by following Chemical formula (2), The barrier film of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
Figure 2014083689
In formula (1), X is a functional group, R is an alkyl group, and n is an integer of 0 or more and less than 4.
前記樹脂フィルムと前記交互積層部との間に形成された吸着層を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバリアフィルム。   The barrier film according to claim 1, further comprising an adsorption layer formed between the resin film and the alternately laminated portion. 前記交互積層部の上に形成された平滑化層を備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバリアフィルム。   The barrier film according to claim 1, further comprising a smoothing layer formed on the alternately laminated portion. 樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ粒子を含む未処理バインダ層とを交互に積層するステップと、
前記未処理バインダ層に高密度化処理を施すことで、層厚が0.4nm以下のバインダ層を生成するステップと、を含むことを特徴とする、バリアフィルムの製造方法。
Alternately laminating an inorganic plate-like particle layer containing charged inorganic plate-like particles and an untreated binder layer containing binder particles charged to a charge opposite to that of the inorganic plate-like particles on the resin film;
Producing a binder layer having a layer thickness of 0.4 nm or less by subjecting the untreated binder layer to a densification treatment, and a method for producing a barrier film.
JP2012231706A 2012-10-19 2012-10-19 Barrier film Pending JP2014083689A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012231706A JP2014083689A (en) 2012-10-19 2012-10-19 Barrier film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012231706A JP2014083689A (en) 2012-10-19 2012-10-19 Barrier film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014083689A true JP2014083689A (en) 2014-05-12

Family

ID=50787247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012231706A Pending JP2014083689A (en) 2012-10-19 2012-10-19 Barrier film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014083689A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210131059A (en) * 2020-04-23 2021-11-02 주식회사 원익아이피에스 Producing method of support substrate for supproting flexible substrate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210131059A (en) * 2020-04-23 2021-11-02 주식회사 원익아이피에스 Producing method of support substrate for supproting flexible substrate
KR102769569B1 (en) 2020-04-23 2025-02-20 주식회사 원익아이피에스 Producing method of support substrate for supproting flexible substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. MXene and polymer collision: sparking the future of high‐performance multifunctional coatings
Jung et al. Ligand chemistry for surface functionalization in MXenes: A review
Wu et al. Highly conductive and uniform graphene oxide modified PEDOT: PSS electrodes for ITO-Free organic light emitting diodes
Kim et al. Facile preparation of reduced graphene oxide-based gas barrier films for organic photovoltaic devices
Fazli-Shokouhi et al. Epoxy-matrix polyaniline/p-phenylenediamine-functionalised graphene oxide coatings with dual anti-corrosion and anti-fouling performance
US8999497B2 (en) Barrier film for electronic device and method of manufacturing the same
CN107209303B (en) Far-infrared reflective film, dispersion for forming far-infrared reflective film, method for producing far-infrared reflective film, far-infrared reflective glass, and window
Pengpeng et al. Anticorrosion coating with heterogeneous assembly of nanofillers modulated by a magnetic field
US10547032B2 (en) Film comprising graphene oxide and clay, preparation method therefor, and use thereof as oxygen barrier film
Zhao et al. Sustainable mass production of ultrahigh-aspect-ratio hexagonal boron nitride nanosheets for high-performance composites
Zhao et al. A smart anticorrosion coating based on hollow silica nanocapsules with inorganic salt in shells
US20120301730A1 (en) Barrier film for an electronic device, methods of manufacturing the same, and articles including the same
JP5400825B2 (en) Gas barrier sheet containing layered inorganic compound
Jang et al. Strategic Customization of Polymeric Nanocomposites Modified by 2D Titanium Oxide Nanosheet for High‐k and Flexible Gate Dielectrics
KR20140071226A (en) Barrier film and method of manufacturing the same
Zhang et al. Corrosion-resistant composite coatings based on a graphene oxide–metal oxide/urushiol formaldehyde polymer system
CN104944431B (en) A kind of inorganic supramolecular electric double layer two-dimensional nanosheet and preparation method thereof
Pezeshk‐Fallah et al. Two‐Dimensional Nanomaterials‐Based Polymer Nanocomposites for Protective Anticorrosive Coatings
JP5486534B2 (en) Gas barrier sheet containing nanosheet of layered inorganic compound
JP2014083689A (en) Barrier film
KR20160010842A (en) Membrane comprising graphene oxide and clay, preparation method thereof and use thereof as oxygen barrier film
US20140154518A1 (en) Barrier film and method of manufacturing the same
JP5938759B2 (en) Barrier film for electronic device and manufacturing method thereof
JP6243813B2 (en) Insulating film for windows, method for producing insulating film for windows, insulating glass for windows and windows
JP5938758B2 (en) Laminated film and barrier film for electronic device