DE69724494T2

DE69724494T2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines beschichteten Filmes

Info

Publication number: DE69724494T2
Application number: DE69724494T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Yamamoto; Akio Naka; Yukiko Owariasahi-shi Aichi-ken Nishio
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: EP0798054A2; US6159546A; EP1325948A1; EP0798054A3; EP0798054B1; DE69724494D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer beschichteten Folie, durch das ein Beschichtungsmaterial mit einer niedrigen Viskosität auf die Oberfläche einer Substratfolie bei hoher Geschwindigkeit kontinuierlich aufgetragen werden kann, um eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke herzustellen.
Im allgemeinen werden die Verfahren zur Herstellung einer Deckschicht auf der Oberfläche einer Substratfolie in zwei Hauptgruppen kategorisiert: ein Walzenauftragsverfahren und ein Spritzauftragsverfahren. Bei dem Walzenauftragsverfahren wird ein Beschichtungsmaterial durch eine Walze auf die Oberfläche einer laufenden Substratfolie aufgetragen, während bei dem Spritzauftragsverfahren ein Beschichtungsmaterial aus Sprühdüsen auf die Oberfläche einer Substratfolie gespritzt wird: Das Walzenauftragsverfahren wird außerdem in viele Arten kategorisiert, wie ein Streichmesserauftragsverfahren unter Verwendung eines Streichmessers, um die Dicke einer Deckschicht zu kontrollieren, ein Düsenstreichverfahren unter Verwendung eines Luftrakels, um die Dicke einer Deckschicht zu kontrollieren, ein Tiefdruck-Streichverfahren unter Verwendung einer skulpturierten Streichwalze, ein Umkehrwalzenauftragverfahren unter Verwendung einer Vielzahl an Walzen, die umgekehrt rotieren, ein Tauchbeschichtungsverfahren, bei dem eine Substratfolie in ein Beschichtungslösungsbad getaucht wird, Kiss-Coating, ein Pressbeschichtungsverfahren und dergleichen.
Bei dem Walzenauftragsverfahren wird normalerweise ein Beschichtungsmaterial mit einer hohen Viskosität direkt auf die Oberfläche einer Substratfolie aufgetragen. Andererseits wird ein Beschichtungsmaterial mit einer niedrigen Viskosität normalerweise in eine Wanne aufgenommen, um so auf die Oberfläche einer Substratfolie durch eine Auftragswalze aufgetragen zu werden, wie in 3 gezeigt.
Beim dem Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials, das sich in der Wanne befindet, gibt es einige Probleme, wie nachstehend beschrieben. Zunächst ist es unmöglich, das gesamte Beschichtungsmaterial in der Wanne aufzubrauchen, und daher ist dieses Verfahren bei der Anwendung von teurem Beschichtungsmaterial nicht wirtschaftlich, selbst wenn eine Streichwalze mit einer Übertragungsrate von 90% verwendet wird. Außerdem weist bei der Auftragung des Beschichtungsmaterials vom Emulsionstyp solch ein Material zu niedrige Viskosität auf, um durch die Auftragswalze zu dem Punkt befördert zu werden, wo das Beschichtungsmaterial auf die Substratfolie aufgebracht wird. Um dieses Problem zu lösen, gibt es einen Weg, bei dem ein Viskositätsregler (ein Egalisiermittel) zu einem Beschichtungsmaterial zugegeben wird, um dessen Viskosität auf ein Niveau zu erhöhen, bei dem man in der Lage ist, es auf die Substratfolie aufzutragen. Dieser Weg ist wirkungsvoll, solange wie das Egalisiermittel die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Deckschicht nicht nachteilig beeinflußt; jedoch ist das Egalisiermittel nicht zur Herstellung einer dichten Deckschicht mit Gasbaniereeigenschaften geeignet. Außerdem beträgt bei dem konventionellen Beschichtungsverfahren die maximale Geschwindigkeit zum genauen Beschichten höchstens 200 m/min, und daher besteht- die Notwendigkeit für ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials bei höherer Geschwindigkeit.
Wenn eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems zur Herstellung einer Deckschicht mit Gasbaniereeigenschaften verwendet wird, treten ebenfalls Probleme auf, wie nachstehend beschrieben. Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems unterliegt durch das Absorbieren der in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit der hydrolytischen Kondensation. Wenn daher das Walzenauftragsverfahren eingesetzt wird, wird das Beschichtungsmaterial immer der Luft ausgesetzt, was zu Problemen, wie eine Erhöhung der Viskosität, Veränderung der Feststoffkonzentration und Gelierung während des Beschichtungsverfahrens, führt. Andererseits ist das Spritzauftragsverfahren, das als geschlossenes System fungiert, nützlich, soweit nicht die Notwendigkeit besteht, eine dichte Deckschicht herzustellen, wie bei Klebstoffen; jedoch ist dieses Verfahren zur Herstellung einer Deckschicht mit Gasbarrie reeigenschaften nicht geeignet, da es der resultierenden Deckschicht an Einheitlichkeit und Kontinuität fehlt. Das Problem aufgrund des Aussetzens der Luft tritt ebenso bei einer leicht zu oxidierenden Beschichtungszusammensetzung und bei einer photohärtbaren Beschichtungszusammensetzung auf.
Der Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer beschichteten Folie bei hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials mit einer Viskosität, die so niedrig wie die von Wasser ist, oder eines Beschichtungsmaterials, das das Problem der Verschlechterung aufgrund des Aussetzens der Luft aufweist, bereitzustellen, wodurch eine Deckschicht über der Substratfolie mit einheitlicher Dicke hergestellt wird.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer beschichteten Folie die Schritte:
des Laufenlassens einer Substratfolie; und
des Extrudierens einer Beschichtungszusammensetzung durch einen Düsenspalt eines Extruders auf eine Oberfläche der Substratfolie, wodurch eine beschichtete Schicht, die eine Dicke von 0,1 bis 20 μm aufweist, über der Substratfolie hergestellt wird, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Viskosität von 0,1 bis 100 cP, gemessen bei 20°C unter Verwendung eines Viskosimeters vom B-Typ, aufweist und einer Hydrolysekondensation mit in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit unterliegt und eine Organosilanverbindung der Formel (I) und/oder ein hydrolytisches Kondensationsprodukt davon: R¹ _mSi(OR²)_n (I)wobei der Rest R¹ Wasserstoff, eine Niederalkylgruppe, Allyl, eine direkt an eine Vinylgruppe oder eine Kohlenstoffkette gebundene Mercaptogruppe, Amino oder (Meth)acryloyl ist; jeder Rest R² gleich oder verschieden ist und Wasserstoff, Niederalkyl oder eine Acylgruppe ist; jeder der Reste R¹ und R² einen beliebigen Substituenten aufweisen kann; m 0 oder 1 ist; n 3 oder 4 ist und (m + n) 4 ist; und ein Lösungsmittel umfaßt.
Die Beschichtungszusammensetzung gibt der Deckschicht vorzugsweise Gasbarriereeigenschaften. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders in dem Fall wir kungsvoll, wo ein Egalisiermittel nicht verwendet werden kann, um eine Gasbarriere-Deckschicht herzustellen.
Die Beschichtungszusammensetzung ist eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems.
Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems umfaßt:
eine Organometallverbindung der Formel (I) und/oder ein hydrolytisches Kondensationsprodukt davon: R¹ _mSi(OR²)_n (I)wobei der Rest R¹ gleich oder verschieden ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe, eine Allylgruppe, eine direkt an eine Vinylgruppe oder eine Kohlenstoffkette gebundene Mercaptogruppe oder (Meth)acryloylgruppe ist; R² gleich oder verschieden ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe oder eine Acylgruppe ist; R¹ und R² einen beliebigen Substituenten aufweisen können; m 0 oder 1 ist; n 3 oder 4 ist und (m + n) gleich 4 ist; und ein Lösungsmittel.
Ein Teil oder die gesamte Organosilanverbindung (I) weist vorzugsweise R¹ mit einer Aminogruppe als Substituenten auf.
Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organosilanverbindungs-Systems enthält außerdem vorzugsweise eine organische Verbindung (II), die eine primäre oder sekundäre Aminogruppe in ihrem Molekül aufweist. Wenn insbesondere Polyethylenimine als organische Verbindung (II) verwendet werden, wird die Bildung der Deckschicht erleichtert, und außerdem weist die resultierende Deckschicht ausgezeichnete Eigenschaften, einschließlich Gasbaniereeigenschaften, auf. In diesem Fall kann die Organosilanverbindung (I) keine Aminogruppe aufweisen.
Die Beschichtungszusammensetzung kann außerdem eine organische Verbindung (III) enthalten, die eine funktionelle Gruppe (insbesondere Epoxidgruppe) aufweist, die mit der Aminogruppe in ihrem Molekül umsetzbar ist. Dies erleichtert die Bildung einer Deckschicht und außerdem besitzt die resultierende Deckschicht aus gezeichnete Gasbaniereeigenschaften. Es ist ebenso möglich, außerdem eine Deckschicht mit ausgezeichneten Gasbarriereeigenschaften herzustellen, wenn die organische Verbindung (III) zusätzlich zu der funktionellen Gruppe, die mit der Aminogruppe in ihrem Molekül umsetzbar ist, eine hydrolytische Gruppe aufweist.
Eine beschichtete Folie weist eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 20 cm³/m²·24 h·atm oder niedriger bei 20°C und 80% RF (relative Feuchte) auf. Dies wird besonders gewünscht, wenn die beschichtete Folie als Gasbarrierefolie verwendet wird.
Die beschichtete Folie weist vorzugsweise eine Oberflächenglätte von ±25% auf.
Um die Einheitlichkeit der Deckschicht, die auf der Oberfläche der Substratfolie hergestellt wird, zu bewerten, wird die Dicke der Deckschicht bei beliebigen Punkten davon gemessen, und die resultierenden Werte werden Bemittelt. Der Grad an Veränderungen der Dicke von dem Durchschnittswert wird als Oberflächenglätte bezeichnet, was ein Indikator der Einheitlichkeit der Deckschicht ist. Es wird bevorzugt, daß die Deckschicht die Oberflächenglätte aufweist, die innerhalb ±25% des Durchschnittswertes bei allen Meßpunkten liegt. Für normale Anwendungen ist die Oberflächenglätte, die innerhalb ±25% liegt, ausreichend. In dem Fall, wo die beschichtete Folie als Material für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendet wird, liegt die bevorzugte Oberflächenglätte innerhalb ± 10%, und stärker bevorzugt ±3%, da die Einheitlichkeit für derartige Vorrichtungen wichtig ist, um hohe Bildqualität zu erreichen.
1 ist eine Seitenansicht, die ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen beschichteten Folie darstellt;
2 ist eine Seitenansicht, die ein anderes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen beschichteten Folie darstellt; und
3 ist eine Seitenansicht, die ein konventionelles Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Folie unter Verwendung einer Tiefdruck-Streicheinrichtung darstellt.
Bezüglich der beiliegenden Zeichnungen werden die Ausführungsformen der Erfindung nachstehend beschrieben.
Bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer erfindungsgemäßen beschichteten Folie wird eine Beschichtungszusammensetzung mit niedriger Viskosität durch einen Düsenspalt auf die Oberfläche einer Substratfolie extrudiert, um eine Deckschicht herzustellen. Die Beschichtungszusammensetzung wird unter Druck durch eine Pumpe oder der Einführung von Stickstoffgas extrudiert. 1 und 2 sind Seitenansichten, die ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer erfindungsgemäßen beschichteten Folie darstellen. In 1 wird eine Substratfolie vom Boden bis zu Spitze laufengelassen, und ein Spalt, der sich in die Richtung quer zu der Laufrichtung der Substratfolie erstreckt, befindet sich nahe der Substratfolie. In 2 erstreckt sich ein Spalt in die Richtung, die sich bei einem rechten Wickel mit einer Tangentenlinie zwischen einer Walze und einer Substratfolie schneidet. Es ist so konstruiert, daß eine Laufrichtung einer Substratfolie und ein Winkel eines Spaltes optimal eingestellt werden können.
In 1 und 2 bezeichnen die Kennziffern 1 einen Extruder, 2 einen Düsenspalt, 3 eine Substratfolie, 4 eine Deckschicht, 5 einen Behälter, 6 eine Gaszufuhrleitung, 7 eine Düse und 8 eine Beschichtungszusammensetzung. Der Extruder 1 ist nicht besonders eingeschränkt, und ein Druckanlegen in dem Extruder 1 wird durch Zuführen eines komprimierten oder nicht-komprimierten Inertgases, wie Stickstoffgas oder getrocknete Luft, die keine Feuchtigkeit enthält, oder unter Verwendung einer Druckpumpe in einem geschlossenen oder offenen System durchgeführt. Die Verwendung des Extruders vom geschlossenen Typ wird für eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems, die leicht mit der in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit reagiert, eine leicht zu oxidierende Beschichtungszusammensetzung und eine photohärtbare Beschichtungszusammensetzung empfohlen. 1 und 2 zeigen Extruder vom geschlossenen Typ als Beispiel. Die Breite des Spaltes wird eingestellt, um sie auf die einer zu beschichtenden Substratfolie abzustimmen.
Eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Beschichtungszusammensetzung weist eine niedrige Viskosität von 0,1 bis 100 cP auf, gemessen bei 20°C unter Verwendung eines Viskosimeters vom B-Typ. Erfindungsgemäß kann eine Beschichtungszusammensetzung mit einer derart niedrigen Viskosität optimal durch einen Spalt auf die Oberfläche einer Substratfolie extrudiert werden. Infolgedessen ist es möglich, eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke zwischen 0,1 und 20 μm mit hoher Genauigkeit herzustellen. Mit der Viskosität von weniger als 0,1 cP ist es schwierig, eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke herzustellen, selbst wenn das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird. Mit der Viskosität von mehr als 100 cP können andere Beschichtungsverfahren als die vorliegende Erfindung eingesetzt werden. Um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zum Beschichten einer Zusammensetzung mit niedriger Viskosität mit einheitlicher und dünner Schichtdicke voll auszunutzen, liegt die Viskosität der Zusammensetzung vorzugsweise zwischen 1 und 50 cP, und stärker bevorzugt ist die obere Grenze 20 cP. Die Auftragsgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterials kann auf 550 m/min bei dem Maximum erhöht werden. Es wird empfohlen, daß die Beschichtungsgeschwindigkeit normalerweise zwischen 10 und 550 m/min, vorzugsweise 30 und 500 m/min, und stärker bevorzugt 50 bis 450 m/min, liegt.
In der vorliegenden Erfindung wird eine gewünschte Menge an Beschichtungsmaterial direkt auf die Substratfolie aufgetragen, und daher besteht keine Notwendigkeit, die Auftragsmenge an Beschichtungsmaterial unter Verwendung eines Messers oder Rakels einzustellen, wodurch der Ausschuß des Beschichtungsmaterials beseitigt wird. Außerdem bewahrt die Verwendung eines Extruders vom geschlossenen Typ das Beschichtungsmaterial davor, auf dem Weg von einem Behälter 4 zu einem Spalt 2 während des Beschichtungsverfahrens der Luft ausgesetzt zu werden. Infolgedessen wird es möglich, selbst wenn eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems, eine leicht zu oxidierende Beschichtungszusammensetzung oder eine photohärtbare Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, eine Deckschicht ohne das Verursachen von Verschlechterungen, wie Erhöhung der Viskosität, Veränderung der Feststoffkonzentration und Gelierung des Beschichtungsmaterials während des Auftragungsverfahrens, kontinuierlich herzustellen.
In der vorliegenden Erfindung wird die Dicke einer Deckschicht, nachdem sie getrocknet ist, basierend auf der Feststoffkonzentration der Beschichtungszusammensetzung, Laufgeschwindigkeit einer Substratfolie, einer Höhe A der Spaltlücke 2 und einem Abstand B zwischen der Oberfläche einer Substratfolie 3 und der Kante eines Spaltes 2 bestimmt. Die bevorzugte Dicke einer Deckschicht liegt zwischen 0,1 und 20 μm im getrockneten Zustand, und stärker bevorzugt zwischen 0,5 und 20 μm. Es ist schwierig, eine Deckschicht mit einheitlicher Dicke von weniger als 0,1 μm herzustellen, da nadelfeine Löcher leicht auftreten können. Wenn andererseits die Deckschicht in der Dicke größer als 20 μm ist, werden Risse leicht auftreten. Die am stärksten bevorzugte obere Grenze der Dicke der Deckschicht beträgt 10 μm oder weniger. Wenn von der Deckschicht verlangt wird, daß sie Gasbaniereeigenschaften aufweist, liegt die bevorzugte Dicke zwischen 0,5 und 10 μm, und stärker bevorzugt zwischen 1 und 5 μm, und am stärksten bevorzugt zwischen 2 und 4 μm.
Nach dem Beschichtungsverfahren wird eine Deckschicht durch das Führen durch einen Erwärmungsofen, der auf 40°C oder höher eingestellt wird, getrocknet. Die Heiztemperatur der Deckschicht hängt von der Wärmebeständigkeit der Substratfolie ab und liegt vorzugsweise zwischen 50 und 120°C. Wenn eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems verwendet wird, wird es bevorzugt, eine hergestellte Deckschicht bei 5% RF oder mehr vor, während oder nach dem Erhitzungsprozeß zu befeuchten. In dieser Weise wird die hydrolytische Kondensation der Beschichtungszusammensetzung durchgeführt, um eine dichte Deckschicht herzustellen.
Die Substratfolie kann irgendein Material sein. Beispiele derartiger Materialien umfassen: Copolymere von Ethylen und Vinylalkohol; Polyvinylidenchloridharze; Polyolefinharze, wie Polyethylen und Polypropylen; Polyesterharze, wie Polyethylenterephthalat, Polyethylenisophthalat, Polyethylen-2,6-naphthalat, Polybutylen terephthalat, Copolymere davon und dergleichen; Polyoxymethylen; Polyamidharze; thermoplastische Harze, wie Polystyren, Poly(meth)acrylat, Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polycarbonat, Cellophan, Polyimid, Polyetherimid, Polyphenylensulfon, Polysulfon, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polyallylat, lonomerharze, Fluorharze und dergleichen; und hitzehärtbare Harze, wie Melaminharze, Polyurethanharze, Epoxidharze, Phenolharze, ungesättigte Polyesterharze, Alkydharz, Harnstoffharze, Silikonharze und dergleichen. Diese können ein bekanntes Additiv enthalten und können ebenso einer Oberflächenaktivierungsbehandlung, wie Koronaentladungsbehandlung, oder bekannter hafterzeugenden Behandlung unter Verwendung eines Urethanharzes, Polyethylenimins und dergleichen unterzogen werden. Alternativ kann Papier als Substratfolie verwendet werden.
Beispiele der Typen der Beschichtungszusammensetzung umfassen wässerigen Lösungstyp, Emulsionstyp und organischen Lösungsmitteityp. Außerdem kann die Beschichtungszusammensetzung jede Art von Zusammensetzungen umfassen, um physikalische Eigenschaften zu ergeben, wie beispielsweise Haftfähigkeit, Magnetismus, Glanz, Fähigkeit zum Heißsiegeln, Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit, antistatische Eigenschaften, gute Rutscheigenschaften, Abtrennungseigenschaften und dergleichen, und kann ein Grundiermittel und dergleichen umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Ausschuß an Beschichtungsmaterial zu vermeiden, und außerdem eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke bei hoher Geschwindigkeit kontinuierlich herzustellen. Folglich wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise verwendet, um eine Deckschicht mit einheitlicher und dünner Schichtdicke unter Verwendung eines teuren Beschichtungsmaterials zum Verleihen der Gasbarriereeigenschaften herzustellen.
Beispiele von Zusammensetzungen, die ein Beschichtungsmaterial zum Verleihen von Gasbarriereeigenschaften bilden, umfassen die Zusammensetzung auf Basis eines Polyvinylidenchlorid-Systems, die Zusammensetzung auf Basis eines Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer-Systems und die Zusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems, wobei alle von diesen ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften ergeben. Beispiele der Zusammensetzung auf Basis eines Poly vinylidenchlorid-Systems umfassen: Polyvinylidenchloridlatex-Zusammensetzung, die durch Emulsionscopolymerisation von 60 Gew.-% oder mehr Vinylidenchlorid als Hauptkomponente und 40 Gew.-% oder weniger Vinylmonomer, wie Acrylnitril, (Meth)acrylat, (Meth)acrylsäure und dergleichen, hergestellt wird, und eine Lösungsmittelzusammensetzung, die in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird.
Als nächstes wird eine Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organosilanverbindungs-Systems zum Verleihen von Gasbarriereeigenschaften beschrieben. Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems umfaßt als Hauptbestandteile eine Organometallverbindung (I), die durch die folgende Formel dargestellt wird, und/oder ein hydrolytisches Kondensationsprodukt davon: R¹ _mSi(OR)² _n (I)wobei der Rest R¹ gleich oder verschieden ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe, eine Arylgruppe, eine direkt an eine Vinylgruppe oder eine Kohlenstoffkette gebundene Mercaptogruppe oder (Meth)acryloylgruppe ist; R² gleich oder verschieden ein Wasserstoffatom, eine Niederalkylgruppe oder eine Acylgruppe ist; R¹ und R² einen beliebigen Substituenten aufweisen können; m 0 oder 1 ist; n 3 oder 4 ist und (m + n) gleich 4 ist; und ein Lösungsmittel.
Die Organosilanverbindung unterliegt der hydrolytischen Kondensation in Gegenwart von Wasser, um eine dichte Deckschicht mit einer dreidimensionalen Struktur herzustellen. Die erhaltene Deckschicht weist gleiche oder bessere Gasbarriereeigenschaften als die einer Schicht auf Basis eines Polyvinylidenchlorid-Systems auf. Jedoch kann in diesem Fall die Organometallverbindung der hydrolytischen Kondensation selbst mit der in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit unterliegen. Daher ist es nicht geeignet, ein konventionelles, offenes Walzenauftragsverfahren einzusetzen, da es Probleme, wie Veränderung der Feststoffkonzentration und Gelierung des Beschichtungsmaterials, verursachen wird. Derartige Probleme können durch Einsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere in Kombination mit einem Extruder vom geschlossenen Typ, vermieden werden. In dieser Struktur wird ein Beschichtungsmaterial auf dem Weg von einem Behälter zu einem Spalt nie der Luft ausgesetzt, wodurch eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke kontinuierlich hergestellt wird.
Spezielle Beispiele der Organometallverbindung umfassen: Alkoxysilane, wie Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetraisopropoxysilan, Tetrabutoxysilan, Methyltrimethoxysüan, Methyltriethoxysilan, Methyltriisopropoxysilan, Methyltributoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Ethyltriisopropoxysilan, Ethyltributoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Dimethyldiisopropoxysilan, Dimethyldibutoxysilan, Diethyldimethoxysilan, Diethyldiethoxysilan, Diethyldiisopropoxysilan, Diethyldibutoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriisopropoxysilan, Vinyltributoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltriethoxysilan und dergleichen; Acyloxysilane, wie Tetraacetoxysilan, Methyltriacetoxysilan und dergleichen; Silanole, wie Trimethylsilanol und dergleichen; Titanalkoxide, wie Titantetraethoxid, Titantetraisopropoxid, Titantetrabutoxid und dergleichen; Zirkoniumalkoxide, wie Zirkoniumtetraethoxid, Zirkoniumtetraisopropoxid, Zirkoniumtetrabutoxid und dergleichen; und Aluminiumalkoxide, wie Aluminiumtriethoxid, Aluminiumtriisopropoxid, Aluminiumtributoxid und dergleichen. Diese Verbindungen können allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden.
Eine organische Silanverbindung, die eine Aminogruppe als eine beliebige Substituentengruppe enthält, wird vorzugsweise als Organometallverbindung verwendet. Die Verwendung der Organometallverbindung erleichtert die Bildung einer Deckschicht, und außerdem besitzt die so erhaltene Deckschicht ausgezeichnete Gasbarriereeigenschaften. Beispiele der organischen Silanverbindung, die eine Aminogruppe enthält, umfassen N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-triisopropoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-tributoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-methyldimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-methyldiethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldiisopropoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldibutoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-ethyldi methoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyl-ethyldiethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylethyldiisopropoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylethyldibutoxysilan, γ-Aminopropyl-trimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropyl-triisopropoxysilan, γ-Aminopropyl-tributoxysilan, γ-Aminopropyl-methyldimethoxysilan, γ-Aminopropyl-methyldiethoxysilan, γ-Aminopropyl-methyldiisopropoxysilan, γ-Aminopropylmethyldibutoxysilan, γ-Aminopropyl-ethyldimethoxysilan, γ-Aminopropyl-ethyldiethoxysilan, γ-Aminopropyl-ethyldiisopropoxysilan, γ-Aminopropyl-ethyldibutoxysilan, γ-Aminopropyl-triacetoxysilan, γ-(2-Ureidoethyl)aminopropyl-trimethoxysilan, γ-(2-Ureidoethyl)aminopropyl-triethoxysilan, γ-Ureidopropyl-triethoxysilan, N-β-(N-Vinylbenzilaminoethyl)-γ-aminopropyl-trimethoxysilan und dergleichen. Diese Verbindungen können allein oder in einem Gemisch von zwei der mehreren von diesen verwendet werden.
Die Organometallverbindung (I) kann vorher der hydrolytischen Kondensationsreaktion unterzogen werden, um die Verdampfung während des Trocknungsverfahrens nach dem Beschichtungsverfahren zu verhindern. In dem Fall, wo die organische Silanverbindung, die eine Aminogruppe enthält, als ein Teil der Organometallverbindung (I) verwendet wird, wird es bevorzugt, daß die Silanverbindung, die eine Aminogruppe enthält, vorher der hydrolytischen Kondensationsreaktion unterzogen wird, und danach mit anderen Organometallverbindungen gemischt wird. In dieser Weise gewinnt eine Beschichtungszusammensetzung weiter an Stabilität. Alternativ kann die Organometallverbindung (I) der cohydrolytischen Kondensationsreaktion mit jeder der Verbindungen, enthaltend hydrolysierbare Gruppen, ausgewählt aus Verbindungen (III), die später beschrieben werden, unterzogen werden. Diese (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion kann unter Verwendung eines bekannten Katalysators durchgeführt werden, und kann vorzugsweise in einem Lösungsmittel, das später beschrieben wird, durchgeführt werden.
Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems kann eine organische Verbindung (II) enthalten, die primäre und/oder sekundäre Aminogruppen in ihrem Molekül enthält. Unter Verwendung der organischen Verbindung (II) wird es möglich, die Menge der teuren verwendeten Organometall verbindung (insbesondere der Silanverbindung, die eine Aminogruppe enthält) ohne Verschlechterung der Gasbarriereeigenschaften zu verringern, und außerdem leicht eine Deckschicht mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, wie guter Flexibilität, zu bilden. Spezielle Beispiele der organischen Verbindung (II) umfassen: organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, wie Allylamin, Diallylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, Imino-bis-propylamin, Ethylamin, Diethylamin, 2-Ethylhexylamin, 3-Ethoxypropylamin, Diisobutylamin, 3-Diethylaminopropylamin, Di-2-ethylhexylamin, Dibutylaminopropylamin, Propylamin, Dimethylaminopropylamin, Methyliminobispropylamin, 3-Methoxypropylamin, Ethylendiamin, 1,4-Diaminobutan, 1,2-Diaminopropan, 1,3-Diaminopropan, Hexamethylendiamin, Ethanolamin, Diethanolamin und dergleichen; organische Polymere, beispielsweise Polyethylenimin, wie die Epominreihen (EpominSP-003, EpominSP-006, EpominSP-012, EpominSP-018, EpominSP-103, EpominSP-110, EpominSP-200, EpominSP-300, EpominSP-1000, EpominSP-1020 und dergleichen; Produktnamen, hergestellt von Nippon Shokubai Co.); Polyallylamin (beispielsweise PAA-L, PAA-H und dergleichen; Produktname, hergestellt von Nitto Boseki Co.); Homopolymere von Aminogruppenenthaltendem (Meth)acrylat, wie Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat und dergleichen; Copolymere von Aminogruppen-enthaltendem (Meth)acrylat und anderen (Meth)acrylaten oder (Meth)acrylsäure; und Polyoxyethylenalkylamin und dergleichen.
Ethanolamin und organische Polymere werden bevorzugt, um Gasbarriereeigenschaften zu verleihen, aber organische Polymere werden besonders bevorzugt, um leicht eine Deckschicht zu bilden. Unter organischen Polymeren werden Polyethlyenimine, die in der Lage sind, eine Deckschicht mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften einschließlich Gasbarriereeigenschaften bereitzustellen, bevorzugt verwendet. Das bevorzugte Molekulargewicht von organischen Polymeren, die als die organische Verbindung (II) verwendet werden, liegt zwischen 250 und 200.000, und stärker bevorzugt zwischen 250 und 100.000. Mit einem Molekulargewicht von weniger als 250 ist die erhaltene Deckschicht schlecht hinsichtlich ihrer Flexibilität. Mit einem Molekulargewicht von mehr als 200.000 ist die erhaltene Deckschicht schlecht hinsichtlich ihrer Durchsichtigkeit.
Die Menge der verwendeten Aminogruppen-enthaltenden organischen Verbindung (I) ist nicht besonders eingeschränkt; jedoch ist die bevorzugte Menge das Doppelte oder weniger als die Menge der Organometallverbindung (I) bezogen auf das Gewicht. Mit einer Menge von mehr als dem doppelten ist die resultierende Gasbarriere-Deckschicht hinsichtlich ihrer Feuchtigkeitsbeständigkeit schlecht. Die bevorzugte Menge der verwendeten organischen Verbindung (II) beträgt das 1,5fache oder weniger als die Menge der Organometallverbindung (I).
Die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems kann außerdem eine organische Verbindung (III) umfassen, die funktionelle Gruppen enthält, die mit der Aminogruppe, die in der organischen Verbindung (II) enthalten ist, umgesetzt werden kann. Es wird stärker bevorzugt, daß die organische Verbindung (III) hydrolysierbare Gruppen, wie Alkoxysilylgruppen, enthält. Die Verwendung der organischen Verbindung (III), die als ein Vernetzungsmittel dient, stellt eine dichte Deckschicht mit ausgezeichneten Gasbarriereeigenschaften bereit. Die organische Verbindung (III) wird aus den Verbindungen, die funktionelle Gruppen, wie Epoxidgruppen, Carboxylgruppen, Isocyanatgruppen, Oxazolinylgruppen, Hydroxylgruppen und dergleichen, aufweisen, ausgewählt, und es wird bevorzugt, daß eine Vielzahl an funktionellen Gruppen in der organischen Verbindung (III) enthalten sind. In diesem Fall kann die Vielzahl an funktionellen Gruppen identisch oder unabhängig voneinander sein. Unter diesen funktionellen Gruppen weisen die Epoxidgruppen die beste Reaktivität mit der Aminogruppe auf.
Die organische Verbindung (III) kann hydrolytische Alkoxysilylgruppen zusätzlich zu den funktionellen Gruppen (beispielsweise Epoxidgruppen, Carboxylgruppen, Isocyanatgruppen, Oxazolinylgruppen, Hydroxylgruppen), die mit der Aminogruppe reagieren können, enthalten. In diesem Fall unterliegt die organische Verbindung (III) während der Reaktion mit der Aminogruppe, die in der organischen Verbindung (II) enthalten ist, der (co-)hydrolytischen Kondensationspolymerisationsreaktion allein oder mit der Organometallverbindung (I). Die chemische Bindung mit den organischen Verbindungen (I), (II) und (III) führt zur Bildung einer Gasbarriere-Deckschicht mit hoher Festigkeit sowie ausgezeichneter Flexibilität. Um der resultierenden Deckschicht verbesserte Wasserbeständigkeit zu verleihen, enthält die organische Ver bindung (III) vorzugsweise einen aromatischen Ring oder einen hydrierten Ring davon.
Spezielle Beispiele der organischen Verbindung (III), die in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, umfassen: aliphatische Diglycidylether, wie Ethylenglykoldiglycidylether, Diethylenglykoldiglycidylether, Triethylenglykoldiglycidylether, Tetraethylenglykoldiglycidylether, Nonaethylenglykoldiglycidylether, Propylenglykoldiglycidylether, Dipropylenglykoldiglycidylether, Tripropylenglykoldiglycidylether, 1,6-Hexandioldiglycidylether, Neopentylglykoldiglycidylether, Glyceroldiglycidylether und dergleichen; Polyglycidylether, wie Glyceroltriglycidylether, Diglyceroltriglycidylether, Triglycidyltris(2-hydroxyethyl)isocyanurat, Trimethylolpropantriglycidylether, Pentaerythritoltetraglycidylether und dergleichen; aliphatische oder aromatische Diglycidylester, wie Diglycidyladipat, Diglycidyl-o-phthalat und dergleichen; Glycidylverbindungen mit einem aromatischen Ring oder einem hydrierten Ring davon (einschließlich Kern-substituierte Derivate), wie Bisphenol-A-Diglycidylether, Resorcinoldiglycidylether, Hydrochinondiglycidylether, Bisphenol-S-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidylether, Verbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln:
Oligomere mit Glycidylgruppen als funktionelle Gruppen, wie Bisphenol-A-diglycidyletheroligomer, dargestellt durch die folgende Formel:
n = 0 oder eine ganze Zahl 1 oder mehr, Isocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat, Tolylendiisocyanat, 1,4-Diphenyl-methandiisocyanat, 1,5-Naphthalendiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Tolidindiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat und dergleichen; Dicarbonsäuren, wie Tatarsäure, Adipinsäure und dergleichen; Carboxylgruppenenthaltende Polymere, wie Polyacrylsäure und dergleichen; Oxazolinylgruppenenthaltende Polymere und dergleichen. Diese Verbindungen sind Beispiele der Ver bindung (III), die Reaktivität mit Aminogruppen in der organischen Verbindung (II) aufweist. Diese Verbindungen können allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden. Unter diesen Verbindungen, die als Verbindung (III) verwendet werden, ist eine Verbindung mit einem aromatischen Ring oder einem hydrierten Ring davon (einschließlich Kern-substituierten Derivaten) zur weiteren Verbesserung der Wasserbeständigkeit einer Gasbarriere-Deckschicht wirkungsvoll.
Außerdem umfaßt die Verbindung (III) die Verbindung, die Reaktivität mit sowohl den Aminogruppen in der organischen Verbindung (II) als auch mit M(OR²) in der Organometallverbindung (I) aufweist. Das heißt, die Verbindung enthält hydrolysierbare Gruppen und funktionelle Gruppen, die mit Aminogruppen reagieren. Spezielle Beispiele der Verbindung umfassen: β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-trimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-triethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-triisopropoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-methyldimethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-methyldiethoxysilan, γ-Glycidoxy-propyl-dimethoxysilan, γ-Glycidoxy-propyl-tiethoxysilan, γ-Glycidoxy-propyl-triisopropoxysilan, γ-Glycidoxypropyl-methyl-dimethoxysilan, γ-Glycidoxy-propyl-methyl-diethoxysilan und dergleichen (nachstehend können diese als ein Epoxidgruppen-enthaltender Silanhaftvermittler bezeichnet werden); und γ-Isocyano-propyl-trimethoxysilan, γ-Isocyanopropyl-tiethoxysilan, γ-Isocyano-propyl-methyl-dimethoxysilan, γ-Isocyano-propylmethyl-diethoxysilan und dergleichen (nachstehend können diese als ein Isocyanatgruppen-enthaltender Silanhaftvermittler bezeichnet werden). Diese Verbindungen können allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden.
Definiert man die Äquivalente von Aminogruppen, die in der organischen Verbindung (II) enthalten sind, als X und die Äquivalente von funktionellen Gruppen, die in der Verbindung (III) enthalten sind, als Y, wird es empfohlen, daß die Verbindung (III) mit der organischen Verbindung (II) in einem derartigen Mischverhältnis gemischt wird, daß X/Y 0,01 bis 1,0, stärker bevorzugt 0,05 bis 0,3, wird. Mit dem Wert X/Y weniger als 0,01 weist die erhaltene Deckschicht wahrscheinlich nicht ausreichende Flexibi lität auf. Mit dem Wert X/Y von mehr als 1,0 1weist die erhaltene Deckschicht wahrscheinlich verschlechterte Gasbarriereeigenschaften und Wärmebeständigkeit auf.
Ein Lösungsmittel, das im wesentlichen für die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems verwendet wird, ist nicht eingeschränkt, und es wird bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden, das die Bestandteilskomponenten der Gasbarrierezusammensetzung löst oder dispergiert. Beispiele des Lösungsmittels umfassen: Alkohole, wie Methanol, Ethanol, 2-Propanol, Butanol, Ethylenglykol und dergleichen; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und dergleichen; aromatische Kohlenwasserstoffs, wie Toluen, Benzen, Xylen und dergleichen; Kohlenwasserstoffen, wie Hexan, Heptan, Octan und dergleichen; Ester, wie Ethylacetat, Butylacetat und dergleichen; und andere Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Propylether, Wasser und dergleichen. Diese Lösungsmittel können allein oder in einem Gemisch von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden.
Wie oben beschrieben umfaßt die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Organometallverbindung (I) und das Lösungsmittel als wesentliche Komponenten und, wenn notwendig, die Aminogruppen-enthaltende Organometallverbindung (II) und die organische Verbindung (III). In dem Fall, wo die organische Verbindung (III) sowohl hydrolysierbare Gruppen als auch funktionelle Gruppen, die mit Aminogruppen reagieren, aufweist, wird es empfohlen, daß die organische Verbindung (III) und die Organometallverbindung (I) vorher gleichzeitig oder unabhängig voneinander der (co-)hydrolytischen Kondensationsreaktion unterzogen werden. Durch die (co-)hydrolytische Kondensation der Organometallverbindung (I) und der organischen Verbindung (III), um polymerisiert zu werden, wird die Bildung der Gasbarriere-Deckschicht leichter, und außerdem weist die resultierende Deckschicht weiterhin erhöhte Einheitlichkeit und Glätte auf.
Obwohl die (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion mit der in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit verlaufen kann, wird es bevorzugt, das die (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion in dem zuvor genannten Lösungsmittel durchgeführt wird. In die ser Weise kann das resultierende Produkt unmittelbar als Gasbarriere-Beschichtungsmaterial in dem Beschichtungsverfahren verwendet werden. Außerdem ist es ebenso möglich, die (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion durch Zugabe bekannter Säuren oder Basen als Reaktionskatalysator durchzuführen. Wenn die (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion vorher durchgeführt wird, wird es bevorzugt, daß das Molverhältnis von Wasser zu der Organosilanverbindung (I) (und der Verbindung (III), wenn notwendig) 0,01 bis 3,0 bezogen auf die hydrolytische Kondensationsverbindung beträgt. Mit dem Molverhältnis von weniger als 0,01 treten leicht Risse während der Herstellung der Deckschicht auf und außerdem wird für das Trocknen der Deckschicht viel Zeit benötigt, was das schnelle Beschichten sinnlos macht. Die bevorzugte untere Grenze der Menge an Wasser beträgt 0,1 mol. Im Gegensatz dazu induziert zu viel Wasser die hydrolytische Kondensationsreaktion, was zur Verschlechterung der Lagerstabilität der Beschichtungszusammensetzung führt. Die bevorzugte Menge an Wasser beträgt 3,0 mol oder weniger, und stärker bevorzugt 2,0 mol oder weniger, und am stärksten bevorzugt 0,8 mol oder weniger.
Das Verfahren zur Herstellung einer Gasbaniere-Beschichtungszusammensetzung ist nicht besonders eingeschränkt. Jedoch werden bei der Verwendung der Verbindung (III) die Aminogruppen in der organischen Verbindung (II) mit funktionellen Gruppen in der Verbindung (III) umgesetzt, und dann wird die Organometallverbindung (I) oder das hydrolytische Kondensationsprodukt davon dazugegeben. In dieser Weise weist die resultierende Zusammensetzung ausgezeichnete Stabilität auf. In dem Fall, wo die Verbindung (III) hydrolysierbare Gruppen sowie funktionelle Gruppen mit Reaktivität mit der Aminogruppe enthält, wird es empfohlen, daß nach der Vernetzungsreaktion von Aminogruppen die (co-)hydrolytische Kondensationsreaktion vor oder nach der Zugabe der Organometallverbindung (I) durchgeführt wird.
Wenn die Gasbarriere-Deckschicht unter Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung, die Polyvinylidenchloridharz oder die Organometallverbindung umfaßt, hergestellt wird, weist die Deckschicht als Gasbaniereeigenschaften eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 20 cm³/m²·24h·atm oder weniger bei 20°C und 80% RF, und stärker bevorzugt 5 cm³/m²·24h·atm oder weniger bei 20°C und 80% RF auf.
Um die Einheitlichkeit der Deckschicht, die auf der Oberfläche der Substratfolie hergestellt wird, zu bewerten, wird die Dicke der Deckschicht bei beliebigen Punkten davon gemessen, und die resultierenden Werte werden gemittelt. Der Grad an Veränderungen der Dicke von dem Durchschnittswert wird als Oberflächenglätte bezeichnet, was ein Indikator der Einheitlichkeit der Deckschicht ist. Es wird bevorzugt, daß die Deckschicht die Oberflächenglätte aufweist, die innerhalb ±25% des Durchschnittswertes bei allen Meßpunkten liegt. Für normale Anwendungen ist die Oberflächenglätte, die innerhalb ±25% liegt, ausreichend. In dem Fall, wo die beschichtete Folie als Material für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendet wird, liegt die bevorzugte Oberflächenglätte innerhalb ±10%, und stärker bevorzugt ±3%, da die Einheitlichkeit für derartige Vorrichtungen wichtig ist, um hohe Bildqualität zu erreichen.
Wenn notwendig, kann die Gasbarriere-Beschichtungszusammensetzung mit anorganischen oder organischen Additiven, wie Härtungskatalysator, Benetzbarkeitsmodifikator, Weichmacher, Antischaummittel, Verdickungsmittel, auf ein gewisses Maß gemischt werden, so daß sie die Wirkungen der Erfindung nicht nachteilig beeinflussen. Außerdem kann nach der Herstellung einer Deckschicht aus einer derartigen Zusammensetzung, die mit den Additiven gemischt wird, eine andere Schicht zum Verleihen von verschiedenen Eigenschaften über der Deckschicht durch ein erfindungsgemäßes Verfahren oder andere Verfahren, beispielsweise Laminierverfahren, wie ein Extrusionsverfahren, ein Trockenlaminierverfahren, ein Naßlaminierverfahren, ein Heißschmelz-Laminiervenahren und dergleichen, hergestellt werden. Alternativ kann die Abscheidung nach dem Beschichtungsverfahren durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke bei hoher Geschwindigkeit ohne Ausschuß des Beschichtungsmaterials kontinuierlich herzustellen, und außerdem kann das Beschichtungsverfahren in einem geschlossenen System kontinuierlich durchgeführt werden. Da her ist die Beschichtungszusammensetzung nicht auf ein Polyvinylidenchloridharz beschränkt, aber kann eine Beschichtungszusammensetzung sein, die nachteilig durch Luft oder Licht beeinflußt wird, so wie diese, die aus der Zusammensetzung auf Basis eines Organometallverbindungs-Systems, der Zusammensetzung, die leicht zu oxidierende Gruppen enthält, der photohärtbaren Zusammensetzung und dergleichen hergestellt werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die Beispiele ausführlicher beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1 (Referenzbeispiel)
10 kg Polyvinylidenchlondlatex (Saranlatex L-502; Produktname, hergestellt von Asahi Kasei Co.) mit einer Viskosität von 10 cP bei 20°C wurden in einen Behälter 5 eines in 1 gezeigten Extruders 1 vom geschlossenen System gegeben. Dann wird die Höhe der Spaltlücke A auf 2 mm eingestellt und der Abstand B zwischen einer Substratfolie und der Kante des Spaltes wird auf 1 mm eingestellt. Der Polyvinylidenchloridlatex wurde auf eine Polyethylenterephthalatfolie (nachstehend als PET-Folie bezeichnet) mit einer Dicke von 12 μm, die bei einer Geschwindigkeit von 300 m/min laufen gelassen wurde, kontinuierlich aufgetragen, wobei der Polyvinylidenlatex aus dem Behälter 5 durch Einführen von Stickstoffgas in den Behälter 5 durch eine Zufuhrleitung extrudiert wurde. Nach dem Beschichtungsverfahren wurde das Resultierende durch einen Trockenofen bei einer Temperatur von 100°C geführt, um so getrocknet zu werden. Infolgedessen wurde eine beschichtete Folie erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen beschichteten Folie werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2 (Referenzbeispiel)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß ein in 2 gezeigter Extruder eingesetzt wurde, wodurch eine beschichtete Folie erhalten wurde.
Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen beschichteten Folie werden bewertet und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Der in Beispiel 1 verwendete Polyvinylidenchloridlatex wurde auf eine PET-Folie mit einer Dicke von 12 μm unter Verwendung einer in 3 gezeigten Tiefdruckstreichvorrichtung aufgetragen. Die maximale Geschwindigkeit der kontinuierlichen Herstellung einer Deckschicht einheitlicher Dicke auf der Folie betrug 170 m/min. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenden beschichteten Folie werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
10 kg γ-Aminopropyltrimethoxysilan wurden mit 7 kg Bisphenol-A-diglycidylether und 50 kg Methanol gemischt, und das Gemisch wurde bei 70°C 3 Stunden während dem Rühren unter Stickstoff umgesetzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das resultierende Gemisch mit 0,2 kg Wasser gemischt und 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurden 10 kg Tetramethoxysilan dazugegeben und 24 Stunden gerührt. Infolgedessen wurde eine Beschichtungszusammensetzung erhalten. Die erhaltene Beschichtungszusammensetzung wies eine Viskosität von 5 cP bei 20°C auf. Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 wurde diese Beschichtungszusammensetzung auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen beschichteten Folie werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 4
In einen Kolben, der mit einem Rühren, einem Thermometer und einem Kühler ausgestattet war, wurden 7,18 kg Polyethylenimin (Epomin SP-018; Produktname, hergestellt von Nippon Shokubai Co.), 3,25 kg γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 21,1 kg Methanol eingebracht und das Gemisch wurde bei 65°C 3 Stunden unter Stickstoff gerührt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wurde ein Gemisch aus 0,1 kg Wasser und 5 kg Methanol tropfenweise zu dem Kolben über 15 Minuten zugegeben und bei Raumtemperatur 1 Stunde gerührt. Das resultierende Gemisch wurde mit einem Gemisch aus 52,0 kg Tetramethoxysilan und 15,4 kg Methanol gemischt und bei Raumtemperatur 3 Stunden gerührt. Infolgedessen wurde eine Beschichtungszusammensetzung erhalten. Die resultierende Beschichtungszusammensetzung wies eine Viskosität von 7 cP bei 20°C auf. Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 2 wurde diese Beschichtungszusammensetzung auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen beschichteten Folie werden in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 5
Zu 3 kg Tetraethoxysilan und 5 kg Methyltriethoxysilan wurden 50 kg Ethanol, 0,5 kg Wasser und 0,3 kg Salzsäure von 0,1 N zugegeben und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 48 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erhalten. Die resultierende Beschichtungszusammensetzung wies eine Viskosität von 5 cP oder weniger bei 20°C auf (Da die Viskosität von 5 cP oder weniger ein zu niedriger Wert ist, ist es unmöglich, eine genaue Messung der Viskosität durchzuführen). Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 wurde diese Beschichtungszusammensetzung auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die Beschichtungs- und Trocknungsgeschwindigkeit betrug 300 m/min und die Dicke einer Deckschicht nach dem Trocknen betrug 2,0 μm mit guter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Beschichtungszusammensetzung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt.
Vergleichsbeispiele 2 und 3
Unter Wiederholung des Verfahrens von Vergleichsbeispiel 1 wurden die in den Beispielen 3 und 4 erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen auf die Oberfläche einer PET-Folie aufgetragen. Nach 1 bis 2 Stunden gelierten beide Beschichtungszusammensetzungen, so daß es unmöglich wurde, in beiden Fällen das Beschichtungsverfahren fortzusetzen. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen beschichteten Folien vor der Gelierung werden in Tabelle 2 gezeigt.
Bei den Tests der physikalischen Eigenschaften wurden folgende Verfahren eingesetzt:
(Viskosität)
Gemessen bei 20°C unter Verwendung eines Viskosimeters vom B-Typ.
(Filmdicke)
Eine durchschnittliche Dicke von Deckschichten der erhaltenen beschichteten Folien nach dem sie getrocknet wurden.
(Tropfen der Beschichtungszusammensetzung)
Das Zeichen O zeigt, daß keine Beschichtungszusammensetzung aus dem Spalt des Extruders tropfte und die gesamte Beschichtungszusammensetzung genau auf die Oberfläche einer Substratfolie aufgetragen wurde. Das Zeichen-zeigt, daß kein Testergebnis erhalten wurde.
(Beschichtungseinheitlichkeit)
Die Dicke der Deckschicht der erhaltenen beschichteten Folie wurde pro 500 m gemessen. Das Zeichen ⊙ zeigt, daß die gesamten Dicken bei Meßpunkten innerhalb ±3% des durchschnittlichen Wertes der Dicke lagen, d. h. die Einheitlichkeit war ausgezeichnet. Das Zeichen O zeigt, daß die gesamten Dicken bei Meßpunkten innerhalb ±25% der durchschnittlichen Dicke lagen, d. h. die Einheitlichkeit war gut. Das Zeichen X zeigt, daß nicht alle Dicken bei Meßpunkten innerhalb ±25% der durchschnittlichen Dicke lagen, d. h. die Einheitlichkeit war schlecht.
(Sauerstoffdurchlässigkeit)
Gemessen bei 20°C und 80% RF durch das Mokon-Verfahren.
Tabelle 1
Tabelle 2
Beispiel 6
Zu 4 kg Tetraethoxysilan wurden 1,8 kg Salzsäure von 0,1 N und 13 kg Wasser zugegeben und bei Raumtemperatur 1 Stunde gerührt. Zu dem resultierenden Gemisch wurde eine Polyvinylalkohollösung zugegeben und weitere 30 Minuten gerührt. Die Polyvinylalkohollösung wurde in einem derartigen Mischverhältnis zugegeben, daß das Gewichtsverhältnis des Polyvinylalkohols (Feststoffgehalt) 1 : 1 wird, bezogen auf das in SiO₂ umgewandelte Tetraethoxysilan. Die resultierende Beschichtungszusammensetzung wies eine Viskosität von 10 cP bei 20°C auf. Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 wurde diese Zusammensetzung auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die Beschichtungs- und Trocknungsgeschwindigkeit betrug 200 m/min und die Dicke der Deckschicht nach dem Trocknen betrug 1,0 μm mit guter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Beschichtungszusammensetzung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit betrug 1,5 cm³/m²·24h·atm bei 20°C und 80% RF.
Beispiel 7 (Referenzbeispiel)
Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 wurde eine 15%ige Lösung von Soanol 30L (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer; Produktname, hergestellt von Nippon Gosei Kagaku Kogyo Co., Ltd.) mit einer Viskosität von 90 cP bei 20°C auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die Beschichtungs- und Trocknungsgeschwindigkeit betrug 120 m/min und die Dicke der Deckschicht betrug nach dem Trocknen 1,5 μm mit guter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Lösung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit betrug 10 cm³/m²·24h·atm bei 20°C und 80% RF.
Beispiel 8
Zu 45,4 kg γ-Aminopropyltrimethoxysilan wurden 10,4 kg Resorcinoldiglycidylether und 50,0 kg Methanol zugegeben und über 3 Stunden bei 70°C während dem Rühren unter Stickstoff umgesetzt. Das resultierende Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und mit 35,9 kg Methanol gemischt, und dann wurde ein Gemisch aus 3,6 kg Wasser und 47,2 kg Methanol tropfenweise über 30 Minuten dazugegeben. Das Resultierende wurde eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt, und ein Gemisch aus 29,9 kg M-Silicat 51 (Tetramethoxysilanoligomer; Produktname, hergestellt von Tama Kagaku Co., Ltd.) und 20,0 kg Methanol wurden tropfenweise über 30 Minuten dazugegeben. Dann wurde das Resultierende außerdem mit dem Gemisch aus 5,5 kg Wasser und 74,6 kg Methanol gemischt und 24 Stunden gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erhalten. Die resultierende Beschichtungszusammensetzung wies eine Viskosität von 10 cP bei 20°C auf. Unter Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 wurde die Beschichtungszusammensetzung auf eine PET-Folie aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die Beschichtungs- und Trocknungsgeschwindigkeit betrug 150 m/min und die Dicke der Deckschicht nach dem Trocknen betrug 1,5 μm mit guter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Beschichtungszusammensetzung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit betrug 1,0 cm³/m²·24h·atm bei 20°C und 80% RF.
Beispiel 9 (Referenzbeispiel)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde unter Verwendung des in Beispiel 1 verwendeten Polyvinylidenchlorids wiederholt, außer daß die Beschichtungsgeschwindigkeit von 450 m/min eingesetzt wurde, wodurch eine beschichtete Folie erhalten wurde. Die Dicke der Deckschicht nach dem Trocknen betrug 2,3 μm mit guter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Beschichtungszusammensetzung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit betrug 15 cm³/m²·24h·atm bei 20°C und 80% RF.
Beispiel 10
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde unter Verwendung der in Beispiel 8 erhaltenen Beschichtungszusammensetzung wiederholt, außer daß die Beschichtungsgeschwindigkeit von 50 m/min und der in 2 gezeigte Extruder eingesetzt wurden. Die Beschichtungszusammensetzung wurde auf beide Oberflächen einer Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 100 μm aufgetragen und dann getrocknet, um eine beschichtete Folie zu erhalten. Die Dicke der Deckschicht nach dem Trocknen betrug 1,0 μm auf beiden Oberflächen der beschichteten Folie mit ausgezeichneter Einheitlichkeit. Außerdem tropfte keine Beschichtungszusammensetzung während des Beschichtungsverfahrens aus dem Spalt. Die Sauerstoffdurchlässigkeit betrug 0,2 cm³/m²·24h· atm bei 20°C und 80% RF.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Beschichtungszusammensetzung mit einer niedrigen Viskosität auf eine Substratfolie bei einer so hohen Geschwindigkeit wie 300 m/min oder mehr aufzutragen. Da die Beschichtungszusammensetzung nie durch die Luft nachteilig beeinflußt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum kontinuierlichen Auftragen der hydrolytischen Zusammensetzung, der leicht zu oxidierenden Zusammensetzung, der photohärtbaren Zusammensetzung und dergleichen verwendbar. Außerdem kann die gesamte Beschichtungszusammensetzung, die in den Extruder aufgenommen wird, auf die Oberfläche einer Substratfolie aufgetragen werden, um ohne Ausschuß verbraucht zu werden, im Gegensatz zu einem konventionellen Walzenauftragsverfahren. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenso zum kontinuierlichen Auftragen einer relativ teuren Gasbaniere-Beschichtungszusammensetzung sehr nützlich, um eine dünne Deckschicht mit einheitlicher Dicke herzustellen.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer beschichteten Folie, umfassend die Schritte des Laufenlassens einer Substratfolie und des Extrudierens einer Beschichtungszusammensetzung durch einen Düsenspalt eines Extruders auf eine Oberfläche der Substratfolie, wodurch eine beschichtete Schicht, die eine Dicke von 0,1 bis 20 μm aufweist, über der Substratfolie hergestellt wird, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Viskosität von 0,1 bis 100 cps, gemessen bei 20°C unter Verwendung eines Viskosimeters vom B-Typ, aufweist und einer Hydrolysekondensation mit in der Luft vorliegenden Feuchtigkeit unterliegt und ein Lösungsmittel und eine Organosilanverbindung der Formel (I) und/oder ein hydrolytisches Kondensationsprodukt davon umfaßt, R¹ _mSi(OR²)_n (I)wobei der Rest R¹ Wasserstoff, eine Niederalkylgruppe, Allyl, eine direkt an eine Vinylgruppe oder eine Kohlenstoffkette gebundene Mercaptogruppe, Amino oder (Meth)acryloyl ist, jeder Rest R² gleich oder verschieden ist und Wasserstoff, Niederalkyl oder eine Acylgruppe ist, jeder der Reste R¹ und R² einen beliebigen Substituenten aufweisen kann, m 0 oder 1 ist, n 3 oder 4 ist und (m + n) 4 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine beschichtete Schicht bereitstellt, die Gasbarriereeigenschaften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teil oder die gesamte Organosilanverbindung (I) den Rest R¹ aufweist, der eine Aminogruppe als einen Substituenten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung weiter eine organische Verbindung (II) aufweist, die eine primäre oder sekundäre Aminogruppe in ihrem Molekül aufweist.