JP5990944B2

JP5990944B2 - ガスバリア性フィルムの製造方法

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Publication number: JP5990944B2
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Inventors: 佑美林; 渡邉　祐樹; 祐樹渡邉
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Publication date: 2016-09-14
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Description

本発明は、食品、医薬品、精密電子部品その他の電子機器関連部材等の包装材料に利用されるガスバリア性フィルムとその製造方法に係り、特に生産性を上げつつ、優れたガスバリア性を備えたガスバリア性フィルム及びその製造方法に関する。

食品、医薬品、精密電子部品等に使用する包装材料は、内容物を保護するために化学的、物理的な安定性、物理的強度、遮断性などの他、その内容物ごとに様々な機能が要求される。

特に、食品の包装は、褐変や色素の分解、油脂の酸化による風味の変化を防止し、鮮度を保持することが求められている。また、医薬品の包装では、有効成分の変質を抑制して効能を維持することが求められ、精密電子部品の包装では、金属部分の腐食や絶縁不良を防ぐことが求められている。

一般に、内容物の変質は、空気中の酸素や水蒸気を媒介として促進されることが多い。そのため、包装材料のガスバリア性が重要になってくる。また、近年は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子や太陽電池等の基材としてプラスチックが用いられる傾向にあるが、プラスチック基材は、酸素ガスや水蒸気に対するバリア性が低いため、これら素子や電子部材等の劣化が問題となる。

特に、有機ＥＬ素子では、その光学的特性、機械的な外力に対する耐久性、耐熱性、耐溶剤性、ガスバリア性、表面平滑性等から、窒化酸化珪素膜がバリア膜として用いられている。

このような窒化酸化珪素膜は、一般的にはスパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法によって形成できることが知られており、バリア膜の役割を持たせている。

例えば、窒化珪素ターゲットを使用し、窒素ガス雰囲気下で窒化酸化珪素膜を形成させたガスバリア性フィルムが提案されている（特許文献１）。

また、プラズマＣＶＤ法を用い、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を成膜時の前駆体として、窒素、酸素ガスを反応させて、フィルム基材上にＳｉＮｘＯｙＣｚ膜を形成させたガスバリア性フィルムが提案されている（特許文献２）。

さらに、ホロカソード型イオンプレーティングによりバリア膜としての窒化酸化珪素膜を形成したガスバリア性フィルムが提案されている（特許文献３）。

ところで、フィルム基材に窒化酸化珪素膜を形成する方法として、幾つかの方法が知られている。そのうち、真空蒸着法は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ホロカソード型イオンプレーティングに比べて生産性に優れている。

しかし、真空蒸着法を用いて、窒化酸化珪素膜を形成する場合、窒化珪素を蒸着材料とすることができるが、窒化珪素のみを蒸着した場合には窒素ガスの脱離により成膜中の圧力が上昇し、バリア性の高い窒化酸化珪素膜が得られない。また、成膜過程で蒸着材料からの窒素ガスの脱離により、材料の崩壊が起こり易くなる問題がある。

特開２００４−２７６５６４号公報特開２００６−２７４３９０号公報特開２０００−１５７３７号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、生産性を上げつつ、優れたガスバリア性を備えたガスバリア性フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、プラスチック基材と、このプラスチック基材の片面又は両面に、成膜チャンバー内の圧力が５．０×１０^−１Ｐａ以下で、窒化珪素と珪素とを含んでＮ／Ｓｉ組成比が１．２３以下、重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ^３以上の蒸着材料を、電子線加熱方式の真空蒸着法にて加熱蒸発させて形成される窒化酸化珪素膜とを備えたガスバリア性フィルムであることができる。

本発明は、上記に記載のプラスチック基材と窒化酸化珪素膜との間に、バリア性及び密着性を高めるために表面処理又はアンカーコートの塗布により中間補助層を形成した構成であることができる。

本発明は、上記のいずれかに記載の窒化酸化珪素膜の膜厚が１０〜３００ｎｍの範囲内であり、かつ、水蒸気透過度が５．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするガスバリア性フィルムであることができる。

また、本発明は、成膜チャンバー内に窒化珪素と珪素とを含んでＮ／Ｓｉ組成比が１．２３以下、重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ^３以上の蒸着材料とプラスチック基材とを対峙させ、前記成膜チャンバー内の圧力が５．０×１０^−１Ｐａ以下とし、真空蒸着法を用いて蒸着材料を加熱蒸発させ、プラスチック基材の片面又は両面に窒化酸化珪素膜を形成するガスバリア性フィルムの製造方法である。

また、本発明は、上記に記載の真空蒸着法としては、真空ポンプの吸気口にコールドトラップを取り付けた真空蒸着装置を用いて、蒸着材料の加熱蒸発によって前記プラスチック基材に成膜するガスバリア性フィルムの製造方法であることができる。
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の真空蒸着法としては電子線加熱方式を用いたものであることができる。

本発明によれば、真空蒸着法を用いて成膜によって生産性を上げるとともに、優れたガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムとその製造方法を提供できる。

本発明に係るガスバリア性フィルムの概略的な断面図。本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法を適用する真空蒸着装置の概略的な構成図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るガスバリア性フィルムの一実施の形態を示す概略的な断面図である。

ガスバリア性フィルムは、プラスチック基材１１と、このプラスチック基材１１の一方面部に形成された中間補助層１２と、この中間補助層１の上面部に形成された窒化酸化珪素膜１３とを含む構成である。

プラスチック基材１１は、具体的には、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル系（ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート等）、ポリアミド系（ナイロン−６、ナイロン−６６）、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系（トリアセチリルセルロース、ジアセチルセルロース等）などを挙げることができる。その中でも特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いることが好ましい。また、プラスチック材料には、公知の添加剤、安定剤である静電防止剤、可塑剤等が使用されているものであっても良い。

プラスチック基材１１の厚さは、特に制限を受けるものではないが、５μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。５μｍ未満の厚さでは、成膜工程の段階で基材強度が問題になることがある。また、１００μｍ以上の厚さでは、巻き取り系での成膜、後工程での加工性が低くなる。

中間補助層１２は、プラスチック基材１１と窒化酸化珪素膜１３との間のバリア性及びプラスチック基材１１と窒化酸化珪素膜１３との密着性を向上させる目的で施される。中間補助層１２は、本発明に係るガスバリア性フィルムとしては必ずしも必須の構成要素ではないが、プラスチック基材１１と窒化酸化珪素膜１３との密着力を向上させうる機能を有するものであれば、適用することが望ましい。

中間補助層１２は、プラスチック基材１１上に表面処理やアンカーコート層等を施すことで形成される。

表面処理としては、酸素ガスや窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品処理等が挙げられる。また、アンカーコート層としては、例えばアクリルポリオール、ポリビニルアセタール、ポリウレタンポリオール等から選択されるポリオール類とイソシアネート化合物から得られる有機高分子、ポリイソシアネート化合物と水との反応により得られるウレア結合を有する有機化合物等が挙げられる。

窒化酸化珪素膜１３は、成膜チャンバーの圧力が５．０×１０^-1Ｐａ以下の状態下で、電子線加熱方式の真空蒸着法を用いて、窒化珪素と珪素とを含んで、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．２３以下、重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ³以上の蒸着材料を加熱蒸発させて、プラスチック基材１１の片面または両面に形成される。

窒化酸化珪素膜１３の膜厚は、１０〜３００ｎｍであることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であると、均一な膜が得られず、膜厚が不十分であるためにガスバリア層としての機能が得られない場合がある。また、膜厚が３００ｎｍより厚くなると、窒化酸化珪素膜１３に亀裂が入りやすく、バリア性が損なわれる場合がある。膜厚が１０〜３００ｎｍの範囲内であれば、食品包装材料に求められる水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が５．０ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下のバリア性フィルムを得ることができる。

図２は本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法の一実施の形態が適用される真空蒸着装置の概略構成図である。

真空蒸着装置は、電子線加熱方式の真空蒸着法を採用したものであって、バッチ式、ロール・ツー・ロール方式、連続方式など、公知の方式が用いられるが、生産性を向上させる場合にはロール・ツー・ロール方式を用いるのが望ましい。

図２において、２１は成膜チャンバーであって、成膜チャンバー２１内のほぼ中央底部に例えば断面凹部形状をなす坩堝２２が配置され、この坩堝２２内には蒸発源となる蒸着材料（蒸発物質）２３が収容されている。

蒸着材料２３の加熱方式としては、抵抗加熱方式、誘導加熱方式、電子線加熱方式が挙げられるが、蒸着材料２３が高融点あるいは高沸点であることから、電子線加熱方式が好ましい。

２４は電子線加熱方式を用いた電子銃であって、坩堝２２の一側部側の近傍に配置される。電子銃２４の構造には、平面陰極形、円筒断面集束形、シートビーム形の３種類があるが、特にその中の1種類に限定されるものではない。

電子線加熱方式の真空蒸着法を用いる電子銃２４は、電子放出のための陰極に電位を与える電極が配置されるが、これら電極配置や構造により種々の密度や形状の電子ビーム２５が形成される。

電子銃２４から発生された電子ビーム２５は、磁界で目的に合うように偏向、収束、走査され、坩堝２２内に収容される蒸着材料２３に照射され、加熱される。

このとき、成膜チャンバー２１上部には、坩堝２２内の蒸着材料２３と対峙するように基材ホルダー２６に保持された基材２７（基材１１に相当する。以下、同じ。）が設定されている。その結果、電子ビーム２５の照射によって加熱された蒸着材料２３が蒸発し、基材ホルダー２６に保持された基材２７に蒸着する。

また、成膜チャンバー２１には反応ガスを導入するガス導入管２８が設けられている。従って、ガス導入管２８には、反応ガスを供給するガス配管（図示せず）が接続されている。

２９は、高真空ポンプを用いた高真空排気系である。高真空ポンプとしては拡散ポンプまたはターボ分子ポンプが用いられる場合が多い。高真空排気系２９は成膜チャンバー２１内を高真空にするために使用される。

３０は基材２７に蒸着した成膜の速度をモニタリングする水晶振動子などの成膜速度計測手段であって、基材２７の一側部近傍に配置される。

次に、本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法の一実施形態について説明する。

先ず、成膜チャンバー２１の坩堝２２内に蒸着材料２３を入れ、また基板ホルダー２６に保持された基材２７を所定位置に配置する。

蒸着材料２３としては、窒化珪素と珪素とを含み、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．２３以下とする。蒸着材料２３の蒸着により形成される窒化酸化珪素膜１３は、緻密な構造であり、基材２７（基材１１に相当する。）に高い密着性をもって形成される。これにより、機械的外力が作用しても亀裂や欠陥が生じにくく、優れたガスバリア性、耐熱性、耐久性を高めることができる。

ここで、真空蒸着法にて窒化酸化珪素膜１３を形成する一方法としては、窒化珪素を蒸着材料２３とすることも考えられるが、窒化珪素のみを加熱したとき、Ｓｉ₃Ｎ₄→３Ｓｉ＋２Ｎ₂の反応が起こり、窒素ガスにより成膜中の圧力が上昇し、バリア性の高い窒化酸化珪素膜１３を得ることができない。

しかし、窒化珪素と珪素とを含み、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．２３以下である蒸着材料２３であれば、成膜中の圧力を抑え、安定的に水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）の低い窒化酸化珪素膜１３を得ることができる。

また、蒸着材料２３の重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ³以上とする。この重量密度は、単位体積（ｃｍ³）当りの重量（ｇ）で規定する。重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ³以下であれば、蒸着材料２３は崩壊しやすく、作業性が悪くなる。また、成膜中は、蒸着材料２３からの窒素の脱離により、蒸着材料２３の内部に空隙が多くなり、崩れやすくなる。そのため、安定して成膜を行うことが出来ない。また、バリア性の高い窒化酸化珪素膜１３を成膜することができない。

蒸着材料２３が成形体として用いる場合、その成形方法としては、原料粉末を含有するスラリーを調製して焼成する方法や原料粉末を造粒してプレス成形する方法など、一般的な方法を用いることができる。成形体は公知のバインダーを含んでも構わない。蒸着材料２３を収容する坩堝２２については、特に規定されるものでは無く、公知のものを用いてもよい。

以上のように蒸着材料２３を坩堝２２に収容し、かつ、所定位置に基材２７を配置した後、高真空排気系２９にて成膜チャンバー２１内を高真空となるように排気する。

しかる後、電子銃２４から発生する電子ビーム２５を用いて坩堝２２内の蒸着材料２３を加熱し、蒸着材料２３を蒸発させ、基材２７の面に蒸発させた蒸着材料２３を蒸着し、窒化酸化珪素膜１３を形成する。

このとき、成膜チャンバー２１内の圧力は、５．０×１０^-1Ｐａ以下とする。成膜チャンバー２１内の圧力が５．０×１０^-1Ｐａより高いと、平均自由工程が短くなるため、蒸着粒子の運動エネルギーが低下し、緻密な膜を形成するのが難しく、電子線加熱方式の真空蒸着法を用いた場合、電子ビーム２５が蒸着材料２３中に入射しにくくなる。窒化珪素から窒素が脱離し、窒素ガスにより成膜チャンバー２１の圧力が上昇しやすいため、真空ポンプとしては排気性能の高いターボ分子ポンプや油拡散ポンプを用いることが好ましい。ただし、特に規定されるものではない。

さらに、成膜中の水の分圧は、特に規定されるものではない。ただし、水の分圧が高いと蒸着材料２３や蒸着粒子が水と反応し、生じたＯＨ基により、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が高くなることがあり、バリア性のよい窒化酸化珪素膜１３を安定して成膜することができない。そのため、成膜中の水分圧を下げる目的で、真空ポンプの吸気口にコールドトラップを設けることが好ましい。

なお、水分圧をモニターする方法は、公知の方法を用いてよいが、一般的に質量分析計を用いる。残留気体を電離し、電界によりイオンの質量選別を行って検出する。質量の選別方法によりいくつかの質量分析計があるが、残留気体の分析には、四極子形質量分析計（四重極形質量分析計、マスフィルター）がよく用いられている。

一方、基材２７の成膜速度をモニターする方法は、水晶振動子表面に薄膜が堆積することにより共振振動数が変化することを利用した水晶振動子や分光光度計を用いた成膜速度計測手段を用いるが、従来公知の計測手段であっても構わない。

窒化酸化珪素膜１３の膜厚は、前述したように１０〜３００nmであることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であれば、均一な膜が得られず、膜厚が不十分であるため、ガスバリア層としての機能が得られない場合がある。また、膜厚が３００ｎｍより厚いと、窒化酸化珪素膜１３に亀裂が入りやすく、バリア性が損なわれる場合がある。膜厚が、１０〜３００ｎｍの範囲であると、食品包装等に用いて水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が５．０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下のバリア性フィルムを得ることができる。

なお、成膜チャンバー２１内にガスを導入しても構わない。導入するガスの種類は特に規定されるものではなく、酸素、窒素、アルゴン等公知のものを用いることができる。ただし、圧力が上昇すると平均自由工程が短くなる。酸素ガスを導入することで、膜中の酸素元素が増え、透明性が増加する。

以下、本発明に係るガスバリア性フィルム及びその製造方法の具体的な実施例及び比較例について説明する。

＜実施例1＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片側面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

この中間補助層１２の上面部に対して、材料中のＮ／Ｓｉ組成比が０．８９であり、重量密度が１．０３ｇ／ｃｍ³である蒸着材料２３を用い、図２に示す電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値を１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜チャンバー２１内の圧力は１．６×１０^-2Ｐａ、水の分圧は３．６×１０^-4Ｐａであり、成膜された薄膜の組成は、Ｏ／Ｓｉ＝１．０、Ｎ／Ｓｉ＝０．２８である。また、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）は２．９ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜実施例２＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

この中間補助層１２の上面部に対して、材料中のＮ／Ｓｉ組成比が０．７５であり、重量密度が１．０４ｇ／ｃｍ³である窒化珪素と珪素からなる蒸着材料２３を用い、かつ、電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、１００ｍＡの電流値を電子銃２４に通電し、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜チャンバー２１内の圧力は１．２×１０^-2Ｐａ、水の分圧は３．２×１０^-4Ｐａであり、成膜された薄膜の組成は、Ｏ／Ｓｉ＝０．９６、Ｎ／Ｓｉ＝０．２９である。また、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が２．８ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜実施例３＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に対して、材料中のＮ／Ｓｉ組成比が０．７５であり、重量密度が１．０２ｇ／ｃｍ³である窒化珪素と珪素からなる蒸着材料２３を用い、かつ、電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜チャンバー２１内の圧力は１．６×１０^-2Ｐａであり、成膜された薄膜の組成は、Ｏ／Ｓｉ＝０．９０、Ｎ／Ｓｉ＝０．３７である。また、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が４．４ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜比較例１＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。このときの水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）は５０ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜比較例２＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

この中間補助層１２の上面部に対して、窒化珪素のみからなり、重量密度が１．０３ｇ／ｃｍ³である蒸着材料２３を用い、電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値を１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜チャンバー２１内の圧力は１．２×１０^-1Ｐａ、水の分圧は６．３×１０^-4Ｐａで３であり、得られた薄膜の組成は、Ｏ／Ｓｉ＝１．８、Ｎ／Ｓｉ＝０．１４である。水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）は３８ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜比較例３＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

さらに、中間補助層１２の上面部に対して、珪素のみからなり、重量密度が１．０３ｇ／ｃｍ³である蒸着材料２３を用い、図２に示す電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値を１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜中の成膜チャンバー２１内の圧力は５．０×１０^-4Ｐａ、水の分圧は３．３×１０^-4Ｐａである。レートが低く、ほとんど成膜することができなかった。

＜比較例４＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

また、中間補助層１２の上面部に対して、材料中のＮ／Ｓｉ組成比が１．２９であり、重量密度が１．０５ｇ／ｃｍ³である窒化珪素と珪素からなる蒸着材料２３を用い、図２に示す電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値を１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

このとき、成膜中の成膜チャンバー２１内の圧力は７．４×１０^-2Ｐａ、水の分圧は４．５×１０^-4Ｐａであり、成膜された薄膜の組成は、Ｏ／Ｓｉ＝１．８、Ｎ／Ｓｉ＝０．１６である。また、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が６．５ｇ／ｍ²・ｄａｙとなった。

＜比較例５＞
プラスチック基材１１である厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、アクリルポリオールとイソシアネート化合物から得られる有機高分子の中間補助層１２を塗布した。

さらに、中間補助層１２の上面部に対して、材料中のＮ／Ｓｉ組成比が０．７５、重量密度が０．４０ｇ／ｃｍ³である窒化珪素と珪素からなる蒸着材料２３を用い、図２に示す電子線加熱方式の真空蒸着装置にて、電子銃２４の電流値を１００ｍＡとし、蒸着材料２３を加熱蒸発させることにより、膜厚５０ｎｍとなる窒化酸化珪素薄膜１３が形成されたガスバリア性フィルムを作製した。

＜評価組成＞
以上述べた＜実施例１＞〜＜実施例３＞、＜比較例１＞〜＜比較例５＞の具体例においては、材料組成比や重量密度の異なる蒸着材料２３を用い、かつ、膜厚の異なる窒化酸化珪素薄膜１３が形成された各ガスバリア性フィルムについて、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて、窒化酸化珪素薄膜１３中の組成を分析し、その評価結果を表１に示す。

なお、＜実施例１＞〜＜実施例３＞、＜比較例１＞〜＜比較例５＞で作製したガスバリア性フィルムについては、カップ法により、４０℃−９０％ＲＨ雰囲気にて水蒸気透過度を測定した（ＪＩＳＺ０２０８準拠）。

従って、表１に示すように、実施例１〜３で作製したガスバリア性フィルムは、窒化酸化珪素薄膜１３の膜厚が１０〜３００ｎｍの範囲内で、かつ、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）が５．０ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下であり、比較例１〜５と比較して、食品包装材料で要求されるガスバリア性に優れたガスバリア性フィルムを得ることができる。

従って、以上のような実施の形態によれば、蒸着材料２３のＮ／Ｓｉ組成比が１．２３以下としたので、成膜中の圧力を抑えて、安定的に水蒸気透過度の低い窒化酸化珪素薄膜１３を得ることができる。

また、蒸着材料２３の重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ³以上とすることにより、蒸着材料２３を崩壊させずに作業性を高めることができ、成膜中は窒素の離脱を抑えて安定した成膜処理を進めることが出来る。

また、成膜チャンバー２１内の圧力を５．０×１０^-1Ｐａ以下に抑えることにより、平均自由工程が長くなり、蒸着粒子の運動エネルギーが高まり、緻密な窒化酸化珪素薄膜１３を形成することができる。

さらに、真空ポンプの吸気口にコールドトラップを設けることにより、成膜中の水分圧が下がり、水蒸気透過度を下げることができ、よってバリア性のよい窒化酸化珪素薄膜１３を安定に成膜することができる。

また、窒化酸化珪素薄膜１３の膜厚が１０〜３００ｎｍとすることにより、均一、かつ、適度の膜厚となり、使用中に亀裂が入ったり、バリア性を損なうような問題を解決できる。

なお、上記実施の形態では、プラスチック基材１１の片面に窒化酸化珪素薄膜１３を形成したが、プラスチック基材１１の両面に窒化酸化珪素薄膜１３を形成してもよい。

また、上記実施の形態では、成膜チャンバー２１に中央底部に蒸着材料２３を収容した坩堝２２を固定したが、例えば回転板体に複数の坩堝２２を配置し、それぞれの坩堝２２に蒸着材料２３を収容し、所定時間ごとに回転板体を回転させつつ、該当坩堝２２内の蒸着材料２３に順次電子線加熱方式で加熱し、蒸発させる構成であってもよい。

このとき、基材ホルダー２６に保持される基材２７は、加熱蒸発される蒸着材料２３のほぼ真上に位置するように配置される。

さらに、上記実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。前記各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…プラスチック基材、１２…中間補助層、１３…窒化酸化珪素膜、２１…成膜チャンバー、２２…坩堝、２３…蒸着材料、２４…電子線加熱方式を用いた電子銃、２６…基材ホルダー、２７…基材、２８…ガス導入管、２９…高真空排気系、３０…成膜速度計測手段。

Claims

成膜チャンバー内に窒化珪素と珪素とを含んでＮ／Ｓｉ組成比が１．２３以下、重量密度が０．５０ｇ／ｃｍ^３以上の蒸着材料とプラスチック基材とを対峙させ、前記成膜チャンバー内の圧力が５．０×１０^−１Ｐａ以下とし、真空蒸着法を用いて前記蒸着材料を加熱蒸発させ、前記プラスチック基材の片面又は両面に窒化酸化珪素膜を形成することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。
請求項１に記載のガスバリア性フィルムの製造方法において、
前記真空蒸着法としては、真空ポンプの吸気口にコールドトラップを取り付けた真空蒸着装置を用いて、前記蒸着材料の加熱蒸発によって前記プラスチック基材に成膜することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載のガスバリア性フィルムの製造方法において、
前記真空蒸着法が電子線加熱方式であることを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。