バリアフィルムの基礎と作製・評価法およびハイバリア技術

セミナー趣旨

　アルミ蒸着フィルムは、アルミ箔代替として優れたガスバリア性、耐ピンホール性、光線遮断性、装飾性が注目され、一方透明蒸着フィルムは、塩化ビニリデンフィルム代替として優れたガスバリア性、透明性、レトルト耐性、非金属性、環境対応性などが注目され現在大きな市場を形成しております。最近は透明蒸着フィルムを利用した、太陽電池や量子ドットフィルム、有機EL分野におけるハイバリアフィルムの適用拡大が期待されていますが、この分野では食品分野とは桁違いの厳しいバリア性が要求され、このため有機・無機膜からなるハイブリッドコーティング技術が開発されてきております。
　本講座では、有機EL技術のキーポイントとなっている、Vitriflex社のR2Rスパッタリングや、Flex-e Matelials社のフレキシブルバリア膜の新しいの技術内容や市場について、分かりやすく、かつ詳細に解説します。関連技術者にとって、貴重、かつ不可欠な情報が網羅されていますので、是非ご聴講ください。

習得できる知識

・バリアフィルムを利用した各種包装に必要な基礎知識を習得できる。
・最新の有機EL,太陽電池、量子ドット材料関連のハイバリア技術情報。

セミナープログラム

１．プラスチックフィルムの謎に迫る
　1-1 ガス透過のメカニズム
　　(1)ガス透過モデル
　　(2)定常状態でのガス拡散状態
　1-2 ガス透過理論
　　(1)透過ガス量の式
　　(2)ガス透過係数
　　(3)積層系のガス透過係数
　1-3 高分子構造とガスバリア性
　　(1)高分子の構造とガスバリア性
　　(2)結晶化度とガス透過度
　　(3)配向度とガス透過度
　　(4)ガラス転移点とガス透過度
　　(5)フリーボリュームとガス透過度
　　(6)凝集エネルギーとガス透過度
　　(7)PEの熱振動による開閉孔
　　(8)PANニトリル基による極性相互作用
　　(9)PVA水酸基による水素結合
　　(10)水蒸気敏感度とガス透過度
　　(11)ラミネート構成による透湿度の変化
　1-4 各種フィルムのガス、水蒸気バリア性
　　(1)パーマコール
　　(2)各種フィルムの酸素vs水蒸気透過度

２．バリア性を付与するドライコート薄膜作製手法
　2-1ドライコーティング法の分類
　　(1)ドライコーティング法の分類
　2-2 薄膜の形成
　　(1)薄膜成長の３様式
　　(2)基板面上の核形成と核成長
　　(3)蒸着膜構造の圧力・温度依存性
　　(4)アルミ蒸着膜の表面・断面写真(TEM)
　　(5)アルミ蒸着膜のピンホール部写真
　　(6)無機膜の欠陥とガス分子の透過経路
　　(7)ピンホール数と酸素透過度の関係
　2-3 アルミ蒸着膜
　　(1)アルミ蒸着フィルムのラミネート効果
　　(2)ハイバリア アルミ蒸着フィルム
　　(3)ハイバリア・アルミ蒸着フィルムの構造
　2-4 透明蒸着膜
　　(1)透明蒸着フィルムの構成と性能
　　(2)PVD透明蒸着プロセス
　　(3)CVD透明蒸着プロセス
　　(4)SiOx膜の酸素透過度とX値の関係
　　(5)SiO2膜の成膜方法と特性
　　(6)二元蒸着の概念とその蒸着膜の構造
　　(7)アルミナ添加量と密度・バリア性の関係
　　(8)蒸着フィルムの特性（延展性、印加圧）

３．バリア性を付与するコータ設備
　3-1 ウエットコーティング
　　(1)バリア性付与コーティング技術の分類
　　(2)ウェットコーティング法によるバリアフィルム
　　(3)湿式成膜ガスバリア膜
　　(4)モンモリロナイト・ナノシートによる積層構造
　　(5)コーターヘッドの構造
　　(6)塗工方式と適応粘度、塗布厚み
　3-2 ドライコーティング
　　(1)巻取式真空蒸着機の構造
　　(2)電子ビームを使用した真空蒸着機
　　(3)巻取式スパッタリング装置の配置例
　　(4)アルミナ蒸着機（BOBST）と蒸発源
　　(5)マイクロ波プラズマCVD蒸着機
　3-3 ハイブリッドコーティング
　　(1)PE-CVD装置(神鋼）とプラズマ発光　
　　(2)ロール・ツ・ロールCVD装置 (東レエンジ)
　　(3)PML用ロール・ツ・ロール蒸着機
　　(4)エアー・ツ・エアーアルミ連続蒸着機(三菱重工)
　3-4 R2Rスパッタリング
　　(1)Vitriflex社（米）のバリアフィルム生産装置ーAEGIS
　　(2)同装置写真
　　(3)太陽電池、ディスプレイへの適用例

４．バリア性をどう評価するか
　4-1 プラスチックの主な規格・試験法
　　(1)ガス透過量測定規格の一覧
　　(2)ガス透過度測定方法の分類
　　(3)各種用途に求められるバリア性
　　(4)酸素・水蒸気透過度の測定感度
　4-2 ガス透過度測定
　　(1)等圧法モコン水蒸気透過度測定法
　　(2)等圧法モコン酸素ガス透過度測定法
　　(3)ボトルの酸素透過度試験装置
　　(4)カップ法透湿度試験方法
　　(5)差圧法高感度水蒸気透過度試験（オメガトランス法）
　　(6)（デルタバーム法）
　　(7)等圧式フィルム透過性評価装置（API-MS）
　　(8)Ca法高感度水蒸気透過度試験（GE社）
　　(9)Ca法高感度水蒸気透過度試験（住ベリサーチ社）
　4-3 その他測定
　　(1)ゲルボフレックス試験機

５．アルミ蒸着、透明蒸着フィルムのマーケット情報
　5-1 包装用バリアフィルムの市場
　　(1)包装用バリアフィルムの生産量推移
　　(2)包装用途のバリフィルムの採用動向
　　(3)基材別生産量と製品名
　5-2 アルミ蒸着フィルムの物性と製品例
　　(1)アルミ蒸着フィルムの基材別生産量と製品名
　　(2)市販アルミ蒸着フィルムの物性表
　　(3)アルミ蒸着フィルムを使用した包材製品例　
　5-3 透明蒸着フィルムの物性と製品例
　　(1)透明蒸着フィルムの一覧
　　(2)透明蒸着フィルムの汎用用途
　　(3)透明蒸着フィルムを使用した包材構成
　　(4)包材製品例

６．ハイバリアへの展開－太陽電池、量子ドット、有機EL
　6-1 ハイバリアフィルムの市場
　　(1)市場規模予測
　6-2 太陽電池の種類と構造とバックシート
　　(1)主な太陽電池の分類と要求バリア
　　(2)各種太陽電池の基本構成
　　(3)結晶シリコン系太陽電池パネルの構造とバックシートの構成
　　(4)各社バックシートの銘柄　
　6-3 量子ドットフィルム
　　(1)量子ドットの働きと波長変換の仕組み
　　(2)量子ドット組込みバックライトの実装方式
　　(3)タブレット端末向け表面実装方式（３Ｍ社）
　　(4)ハイバリアフィルム技術の現状
　6-4 有機ELディスプレイ用封止膜
　　(1)有機ELを用いた製品
　　(2)有機ELの発光メカニズムとデバイスの進化
　　(3)有機・無機ハイブリッド膜の比較
　　(4)Barix技術の概要図
　　(5)Barixのハイブリッド積層膜写真
　　(6)SAVIC社（元GE社）UHBのハイブリッド積層膜写真
　　(7)UHBプラズマCVDプロセス条件と物性
　6-5 Flex-e Materials社のバリア膜技術
　　 (1)フレキシブル化の利点
　　 (2)フレキシブル・バリア膜の市場動向
　　 (3)バリア膜の構成
　　 (4)バリア膜の製造工程
　　 (5)フレキシブル基材のR2Rパイロットライン

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津山工業高等専門学校 総合理工学科 電気電子システム系 教授 工学博士　小林 敏郎 氏

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