JP2016175223A - Gas barrier laminate, and solar battery module and image display element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリア性積層体、及びそれを用いた太陽電池モジュール並びに画像表示素子に関する。 The present invention relates to a gas barrier laminate, a solar cell module using the same, and an image display element.
太陽電池は太陽光のエネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、シリコン、カドミウム‐テルル、ゲルマニウム‐ヒ素などの半導体が用いられる。現在、多用されているものに、単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコンがある。 Solar cells constitute the heart of a photovoltaic power generation system that directly converts sunlight energy into electricity, and semiconductors such as silicon, cadmium-tellurium, and germanium-arsenic are used. Currently, single crystal, polycrystalline silicon, and amorphous silicon are frequently used.
太陽電池は、素子単体をそのままの状態で使用することはなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池素子を直列、並列に配線し、長期間(約20年)にわたって素子を保護するため、種々パッケージングが行われ、ユニット化されている。 A solar cell does not use a single element as it is, and generally several to several tens of solar cell elements are wired in series and in parallel to protect the element over a long period (about 20 years). Therefore, various packaging is performed and unitized.
前記のようにパッケージに組み込まれたユニットを太陽電池モジュールと呼び、一般的に太陽光が当たる面はガラスで覆い、太陽電池内の太陽電池モジュールの固定及び保護、電気絶縁の目的で熱可塑性プラスチックからなる充填材で間隙を埋め、さらに太陽電池モジュール裏面を裏面保護シートで保護された構成から成っている。 The unit incorporated in the package as described above is called a solar cell module, and the surface to which sunlight is applied is generally covered with glass, and the thermoplastic cell is used for fixing and protecting the solar cell module in the solar cell and for electric insulation. The gap is filled with a filler consisting of the above, and the back surface of the solar cell module is further protected with a back surface protection sheet.
これらの太陽電池モジュールは屋外で使用されるため、その構成、材質構造などにおいて、長期間にわたる過酷な自然環境に耐え得る、耐熱性、耐候性、耐加水分解性、防湿性等の耐久性、紫外線耐性が要求されると共に、外部からの水蒸気(水分)や酸素の進入を遮断するためのガスバリア性が要求される。 Since these solar cell modules are used outdoors, their construction, material structure, etc. can withstand harsh natural environments over a long period of time, durability such as heat resistance, weather resistance, hydrolysis resistance, moisture resistance, In addition to UV resistance, gas barrier properties are required to block the entry of water vapor (moisture) and oxygen from the outside.
これは水蒸気の透過により、充填材が剥離、変色、配線の腐蝕等を起こし、出力に影響を及ぼす恐れがあるためである。またアモルファスシリコンやカルコパイライト系薄膜多結晶太陽電池は、太陽電池素子が水によって変質しやすく、特に高いバリア性を必要とする。 This is because the permeation of water vapor may cause the filler to peel off, change color, corrode the wiring, and affect the output. Amorphous silicon and chalcopyrite thin film polycrystalline solar cells require a particularly high barrier property because the solar cell element is easily altered by water.
従来、太陽電池モジュールの前面板にはガラス、裏面保護シートにはポリフッ化ビニル等のフッ素系樹脂フィルムで太陽電池素子をサンドイッチした構造が多く用いられていた(特許文献1、2)。 Conventionally, a structure in which a solar cell element is sandwiched with a fluorine-based resin film such as polyvinyl fluoride is used for a front plate of a solar cell module and a back protective sheet (Patent Documents 1 and 2).
しかしながら個人宅に設置するタイプの太陽電池モジュールは、簡単に設置可能な形に設計する必要がある。重機を用いず人手で設置するためには太陽電池モジュールの軽量化が重要であり、耐震性を考慮しても個人宅の屋根に設置するには軽量化が必要である。このような理由により、太陽電池モジュールの前面板に用いているガラスを、プラスチック素材へ切り替えることで軽量化が図られている。 However, it is necessary to design a solar cell module of a type installed in a private house so that it can be easily installed. In order to install manually without using heavy machinery, it is important to reduce the weight of the solar cell module, and even if considering earthquake resistance, it is necessary to reduce the weight to install on the roof of a private house. For this reason, weight reduction is achieved by switching the glass used for the front plate of the solar cell module to a plastic material.
また、太陽電池の裏面保護シートとしてアルミニウム箔を用いた場合、劣化が進み貫通するようなことが発生すると、アルミ箔と電極が短絡して電池性能に悪影響を及ぼすという欠点がある。 Further, when an aluminum foil is used as the back surface protection sheet of the solar cell, there is a drawback that when the deterioration progresses and penetrates, the aluminum foil and the electrode are short-circuited to adversely affect the battery performance.
そこで、上記の問題点を解消するために、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのフィルム基材の片面に、無機酸化物の蒸着膜を設けたガスバリアプラスチック基材を用いた裏面保護シートや前面保護シートが提案されている。(特許文献3、特許文
献4)。
Therefore, in order to solve the above problems, for example, a back surface protection sheet or a front surface protection using a gas barrier plastic substrate in which a vapor deposition film of an inorganic oxide is provided on one surface of a film substrate such as polyethylene terephthalate (PET). A sheet has been proposed. (Patent Literature 3, Patent Literature 4).
しかしながら上記で提案されている裏面保護シート及び前面保護シートでは、太陽電池素子の耐湿性が低いアモルファスシリコンやカルコパイライト系薄膜多結晶太陽電池に対しては、バリア性能が足りず太陽電池素子が劣化し、長期の耐久性維持が困難である。 However, the back surface protection sheet and the front surface protection sheet proposed above do not have sufficient barrier performance for amorphous silicon or chalcopyrite thin film polycrystalline solar cells with low moisture resistance of the solar cell elements, resulting in deterioration of the solar cell elements. However, it is difficult to maintain long-term durability.
また、液晶ディスプレイパネル、有機ELディスプレイパネル、エレクトロクロミックパネル、電子ペーパーなどの画像表示素子においては、従来ガラス基板を用いた素子が用いられてきた。近年、軽量性、屈曲性、耐衝撃性などに優れ、大面積化が容易であることから、ガラス基板を用いた素子からプラスチックフィルム基板を用いた素子へと需要が変化しつつある。 In addition, in an image display element such as a liquid crystal display panel, an organic EL display panel, an electrochromic panel, and electronic paper, an element using a glass substrate has been conventionally used. In recent years, since light weight, flexibility, impact resistance, and the like are excellent and an area can be easily increased, demand is changing from an element using a glass substrate to an element using a plastic film substrate.
しかしながら、プラスチックフィルム基板には、ガラス基材と比較して、水蒸気や酸素に対するガスバリア性が劣り、これを用いた画像表示素子の表示性能などに支障を及ぼしやすいという問題がある。 However, the plastic film substrate has a problem that the gas barrier property against water vapor and oxygen is inferior to that of the glass substrate, and the display performance of an image display device using the same is likely to be hindered.
自己発光型で薄型表示デバイスの有機ELディスプレイの構成は、一対の電極間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層、電子輸送層が積層された構成を有している。しかしながら、有機EL素子において積層されたこれらの層を構成する有機材料は、一般的に水蒸気や酸素などに弱く、さらに電極に用いる金属材料においても水蒸気や酸素に非常に弱いという欠点を有している。 The organic EL display of the self-luminous type thin display device has a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and an electron transport layer are laminated between a pair of electrodes. Yes. However, the organic material constituting these layers stacked in the organic EL element is generally weak against water vapor and oxygen, and further, the metal material used for the electrode has a disadvantage that it is very weak against water vapor and oxygen. Yes.
このため、有機EL素子などの最外層には、酸素や水蒸気から保護するために、酸化シリコンや窒化シリコン、金属絶縁膜等の材料から構成されるパシベーション層と呼ばれる保護膜が設けられていることが多い。 Therefore, a protective film called a passivation layer made of a material such as silicon oxide, silicon nitride, or metal insulating film is provided on the outermost layer of the organic EL element or the like in order to protect it from oxygen or water vapor. There are many.
特許文献5には、発光素子を構成する領域に保護膜と、保護膜上にコーティング層が形成されている素子構成が提案されている。しかしながら、発光素子の表示特性を維持するために高いバリア性能を達成しようとすると、複数の保護膜を形成する必要があり、コストや生産性を考慮すると非常に問題がある。 Patent Document 5 proposes an element configuration in which a protective film is formed in a region constituting a light emitting element, and a coating layer is formed on the protective film. However, in order to achieve high barrier performance in order to maintain the display characteristics of the light emitting element, it is necessary to form a plurality of protective films, which is extremely problematic in consideration of cost and productivity.
また、特許文献6には、バリア層と反対側に低硬度層と高硬度層を設けることで保護膜を無くしても十分な性能が得られることが報告されている。しかしながら、発光素子又は表示素子において、水蒸気の高いバリア性を実現しようとすると、保護膜を複数層設ける必要が発生し、プロセスコストが高くなるという問題がある。 Patent Document 6 reports that a sufficient performance can be obtained without a protective film by providing a low hardness layer and a high hardness layer on the opposite side of the barrier layer. However, in the light-emitting element or the display element, when it is intended to realize a high water vapor barrier property, it is necessary to provide a plurality of protective films, which increases the process cost.
さらに、特許文献7には、バリア層と反対側に低硬度層と高硬度層を設けることでパシベーション層を無くしても十分な性能を得られるという報告がある。しかし、この手法では高温高湿度下で低硬度層と高硬度層との密着性を担保することが困難であった。 Furthermore, Patent Document 7 reports that sufficient performance can be obtained even if the passivation layer is eliminated by providing a low hardness layer and a high hardness layer on the side opposite to the barrier layer. However, with this method, it has been difficult to ensure adhesion between the low hardness layer and the high hardness layer under high temperature and high humidity.
本発明は、包装材料、太陽電池、表示デバイス用途として十分なバリア性能を有するとともに、外部衝撃に強く、高温高湿環境下でもバリア性能が損なわれないガスバリア性積層体、及びそれを用いた太陽電池モジュール並びに画像表示素子を提供することを目的とする。 The present invention provides a gas barrier laminate that has sufficient barrier performance as a packaging material, solar cell, display device application, is resistant to external impact, and does not impair barrier performance even in a high-temperature and high-humidity environment, and a solar cell using the same An object is to provide a battery module and an image display element.
本発明の請求項1に係わる発明は、基材と、前記基材の第1の面に形成されたバリア層と、前記基材の第2の面に順次形成された、ウレタン層と、水酸基を有するハードコート層とを具備し、前記ウレタン層の含有するイソシアネート基量αと水酸基量βの比α/βが1.5以上2.0以下であることを特徴とするガスバリア性積層体としたものである。 The invention according to claim 1 of the present invention includes a base material, a barrier layer formed on the first surface of the base material, a urethane layer sequentially formed on the second surface of the base material, and a hydroxyl group. A gas barrier laminate having a ratio α / β of an isocyanate group amount α and a hydroxyl group amount β contained in the urethane layer of 1.5 or more and 2.0 or less. It is a thing.
本発明の請求項2に係わる発明は、前記基材の第1の面に形成されたバリア層の上に、オーバーコート層が形成されたことを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性積層体としたものである。 The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that an overcoat layer is formed on the barrier layer formed on the first surface of the base material. It is a body.
本発明の請求項3に係わる発明は、前記オーバーコート層が下記化学式(a)で表される有機ケイ素化合物及びその加水分解物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項2に記載のガスバリア性積層体としたものである。
(RO)3Si−(CH2)n−Si(OR)3 …(a)
[但し、Rはアルキル基であり、nは1〜8の整数である。]
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the overcoat layer contains at least one selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the following chemical formula (a) and a hydrolyzate thereof. The gas barrier laminate according to claim 2.
(RO) 3 Si— (CH 2 ) n —Si (OR) 3 (a)
[However, R is an alkyl group, and n is an integer of 1-8. ]
本発明の請求項4に係わる発明は、前記基材と前記バリア層の間に、アンカーコート層を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガスバリア性積層体としたものである。 The invention according to claim 4 of the present invention is the gas barrier laminate according to any one of claims 1 to 3, wherein an anchor coat layer is provided between the base material and the barrier layer. It is.
本発明の請求項5に係わる発明は、前記バリア層が金属ケイ素及び二酸化ケイ素を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガスバリア性積層体としたものである。 The invention according to claim 5 of the present invention is the gas barrier laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein the barrier layer contains metal silicon and silicon dioxide.
本発明の請求項6に係わる発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のガスバリア性積層体を用いることを特徴とする太陽電池モジュールとしたものである。 The invention according to claim 6 of the present invention is a solar cell module using the gas barrier laminate according to any one of claims 1 to 5.
本発明の請求項7に係わる発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のガスバリア性積層体を用いることを特徴とする画像表示素子としたものである。 The invention according to claim 7 of the present invention is an image display device characterized by using the gas barrier laminate according to any one of claims 1 to 5.
本発明は、高いバリア性能を有するとともに、外部衝撃に強く、高温高湿環境下でもバリア性能が低下しないガスバリア性積層体、及びそれを用いた太陽電池モジュール並びに画像表示素子を提供することができる。 The present invention can provide a gas barrier laminate that has high barrier performance, is resistant to external impact, and does not deteriorate barrier performance even in a high-temperature and high-humidity environment, and a solar cell module and an image display element using the same. .
[ガスバリア性積層体の第一の実施形態]
図1に、第一の実施形態のガスバリア性積層体10の概略断面図を示す。ガスバリア性積層体10は、樹脂基材11の第1の面に、バリア層12、オーバーコート層13を順次積層し、樹脂基材11の第2の面にウレタン層14、ハードコート層15を順次積層した構成の積層体である。オーバーコート層13はガスバリア性積層体の使用条件によっては省略することもできる。尚、バリア層12とオーバーコート層13は、交互に2層ずつ以上積層された構造とすることによりバリア性を高めることができる。
[First embodiment of gas barrier laminate]
In FIG. 1, the schematic sectional drawing of the gas-barrier laminated
[ガスバリア性積層体の第二の実施形態]
図2に、第二の実施形態のガスバリア性積層体20の概略断面図を示す。
ガスバリア性積層体20は、樹脂基材11の第1の面に、アンカーコート層24、バリア層12、オーバーコート層13を順次積層し、樹脂基材11の第2の面にウレタン層14とハードコート層15を順次積層した構成の積層体である。オーバーコート層13はガスバリア性積層体の使用条件によっては省略することもできる。第二の実施形態においても、バリア層12とオーバーコート層13は、交互に2層ずつ以上積層された構造とすることによりバリア性を高めることができる。
[Second Embodiment of Gas Barrier Laminate]
In FIG. 2, the schematic sectional drawing of the gas-barrier laminated
In the
ガスバリア性積層体20は、樹脂基材11とバリア層12との間にアンカーコート層24が設けられている以外は、第一の実施形態のガスバリア性積層体10と同様の構成である。従って、図1、図2中、同一又は相当部分には同一符号を付している。
以下、ガスバリア性積層体10、20を構成する基材、及び各層について詳細に説明する。
The
Hereinafter, the base material which comprises the gas-barrier
(樹脂基材11)
樹脂基材11としては、特に限定されず、シート状の基材(フィルム状のものを含む)のなかから適宜選択できる。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)などが挙げられる。樹脂基材11の厚みは、特に制限はないが、50μm〜200μmが好適である。また、バリア層12の密着性を高めるためにコロナ処理やプラズマ処理などの前処理を行ってもよい。
(Resin substrate 11)
It does not specifically limit as the
(バリア層12)
無機材料からなるバリア層12は、ガスバリア性を付与するために設けられる。無機材料としては、Si、Al、Zn、Sn等の金属、これらの金属の1種以上を含む金属酸化物、金属窒化物等が挙げられる。
(Barrier layer 12)
The
バリア層の成膜方法は、真空蒸着などの公知の方法を用いればよい。バリア層12の透明性を上げるために、蒸着させる際に、蒸発した粒子と雰囲気中に導入した酸素ガスなどと反応させて蒸着させる反応蒸着を行ってもよい。酸素ガスなどとの反応蒸着を行うことにより、蒸着材料中の金属成分が酸化され、バリア層12の透明性を向上させることができる。ガスを導入する際は、成膜室の圧力を2×10−1Pa以下にすることが望ましい。成膜室の圧力が2×10−1Paよりも大きくなってしまうと、バリア層12が均一に積層されずバリア性が低下するおそれがある。
As a method for forming the barrier layer, a known method such as vacuum deposition may be used. In order to increase the transparency of the
バリア層12は、透明性や、酸素ガスや水蒸気に対するバリア性に特に優れることから、金属ケイ素と二酸化ケイ素とを含有する蒸着材料を真空蒸着させたものであることが好ましい。金属ケイ素と二酸化ケイ素の含有量の比率は特に限定されないが、ケイ素と酸素との原子数比O/Siで1.0以上1.8以下になる比率で含有することが好ましい。O/Siが1.0以上であると透明性が良好になり、1.8以下であるとバリア性が良好になる。
Since the
バリア層の成膜方法として真空蒸着について説明したが、スパッタリングによって成膜された、同様の無機膜であってもよい。 Although vacuum deposition has been described as a method for forming the barrier layer, a similar inorganic film formed by sputtering may be used.
バリア層12の膜厚は、5nm以上300nm以下が好ましい。5nm以上であると十分なバリア性が発現し、300nm以上であると、後工程などでクラックの発生やそれによるバリア性の低下が生じやすくなる。
The film thickness of the
(オーバーコート層13)
オーバーコート層13は、下記化学式(a)で表される有機ケイ素化合物及びその加水分解物からなる群から選ばれる少なくとも1種(A)(以下、(A)成分)を含有する塗布液をバリア層12に塗布し、加熱乾燥して形成することができる。
(RO)3Si−(CH2)n−Si(OR)3 ・・・(a)
[但し、Rはアルキル基であり、nは1〜8の整数である。]
(Overcoat layer 13)
The
(RO) 3 Si— (CH 2 ) n —Si (OR) 3 (a)
[However, R is an alkyl group, and n is an integer of 1-8. ]
また、最外層となるオーバーコート層13にフッ素系のレベリング剤を添加し、純水との接触角を100°以上とすることができる。フッ素系のレベリング剤を添加し、純水との接触角を100°以上とすることにより、ロール形態にした時の摩擦による擦り傷の発生がなく、ガスバリア性が損なわれることがなくなる。
Moreover, a fluorine-type leveling agent can be added to the
オーバーコート層13をバリア層12に積層することで、バリア層12単層では発現できない優れたガスバリア性を得ることができる。オーバーコート層13は、緻密で脆いバリア層12を保護する機能も有しており、擦れや屈曲によるクラックの発生を抑制できる。
By laminating the
また、Si−OR構造を有する有機ケイ素化合物は、加水分解反応により、ケイ素原子に結合したOR基がOH基(水酸基)となり、OH基の脱水縮合によりシロキサン結合を形成する。このため式(a)の有機ケイ素化合物を用いることで、緻密で強固なネットワーク重合被膜を形成することができる。また、分子内に(CH2)nを有することで、靭性、柔軟性を併せ持つ有機無機複合膜が形成される。そのため、有機ケイ素化合物とポリビニルアルコール等の水溶性高分子とを複合化しなくても、オーバーコート層として機能を十分に発揮し、また、耐熱性、耐水性、耐湿性等も優れたものとなり、高いガスバリア性を保つことができる。 In addition, in an organosilicon compound having a Si-OR structure, an OR group bonded to a silicon atom becomes an OH group (hydroxyl group) by a hydrolysis reaction, and a siloxane bond is formed by dehydration condensation of the OH group. For this reason, a dense and strong network polymerization film can be formed by using the organosilicon compound of the formula (a). Moreover, by having (CH 2 ) n in the molecule, an organic-inorganic composite film having both toughness and flexibility is formed. Therefore, even if the organic silicon compound and a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol are not combined, the function as an overcoat layer is sufficiently exerted, and the heat resistance, water resistance, moisture resistance, etc. are excellent. High gas barrier properties can be maintained.
式(a)中、Rのアルキル基としては、炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、有機ケイ素化合物としてビストリメトキシシリルエタンなどが挙げられる。式(a)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物としては、式(a)中の6つのORのうち、少なくとも1つがOHとなったものが挙げられる。 In formula (a), the alkyl group of R is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and examples of the organosilicon compound include bistrimethoxysilylethane. Examples of the hydrolyzate of the organosilicon compound represented by the formula (a) include those in which at least one of the six ORs in the formula (a) is OH.
オーバーコート層を形成する前記塗布液は、(A)成分に加えて、下記化学式(b1)で表される有機ケイ素化合物及び下記化学式(b2)で表される有機ケイ素化合物並びにそれらの加水分解物からなる群から選ばれる少なくとも1種(B)(以下、(B)成分)を含有することが好ましい。(A)成分の補助成分として(B)成分を含有することにより、バリア性が向上する。
Si(OR1)4 ・・・(b1)
R3−Si(OR2)3 ・・・(b2)
[但し、R1はアルキル基、R2はアルキル基、R3はエポキシ基及びNCO基のいずれ
か一方を有する有機基である。]
In addition to the component (A), the coating liquid for forming the overcoat layer includes an organosilicon compound represented by the following chemical formula (b1), an organosilicon compound represented by the following chemical formula (b2), and a hydrolyzate thereof. It is preferable to contain at least 1 type (B) (henceforth (B) component) chosen from the group which consists of. By containing (B) component as an auxiliary component of (A) component, barrier property improves.
Si (OR1) 4 (b1)
R3-Si (OR2) 3 ... (b2)
[However, R1 is an alkyl group, R2 is an alkyl group, and R3 is an organic group having one of an epoxy group and an NCO group. ]
式(b1)中、R1のアルキル基は、Rのアルキル基と同様のものが挙げられ、有機ケイ素化合物としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどがある。式(b1)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物としては、式(b1)中の4つのOR1のうち、少なくとも1つがOHとなったものが挙げられる。 In the formula (b1), examples of the alkyl group for R1 include the same as those for R. Examples of the organosilicon compound include tetraethoxysilane and tetramethoxysilane. Examples of the hydrolyzate of the organosilicon compound represented by the formula (b1) include those in which at least one of the four OR1s in the formula (b1) is OH.
式(b2)中、R2のアルキル基は、Rのアルキル基と同様のものが挙げられ、R3としては、例えば化学式(I)で表される基が挙げられる。
X−(CH2)m− ・・・(I)
(但し、Xはグリシドキシ基又はNCO基であり、mは1〜8の整数である。)
In the formula (b2), examples of the alkyl group for R2 include the same as those for R, and examples of R3 include a group represented by the chemical formula (I).
X- (CH 2 ) m − (I)
(However, X is a glycidoxy group or an NCO group, and m is an integer of 1 to 8.)
式(b2)で表される有機ケイ素化合物としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ基を有するもの、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのNCO基(イソシアネート基)を有するものなどが挙げられる。式(b2)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物としては、式(b2)中の3つのOR2のうち、少なくとも1つがOHとなったものが挙げられる。 Examples of the organosilicon compound represented by the formula (b2) include those having an epoxy group such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and those having an NCO group (isocyanate group) such as 3-isocyanatopropyltriethoxysilane. Etc. Examples of the hydrolyzate of the organosilicon compound represented by the formula (b2) include those in which at least one of the three OR2s in the formula (b2) is OH.
オーバーコート層を形成する前記塗布液は、(A)成分、又は(A)成分及び(B)成分に加えて、さらに、OH基を2個以上有するアクリルポリオール(C)(以下、(C)成分)及び分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するイソシアネート化合物(D)(以下、(D)成分)のいずれか一方又は両方を含有することが好ましい。 In addition to the component (A) or the component (A) and the component (B), the coating liquid for forming the overcoat layer further includes an acrylic polyol (C) having two or more OH groups (hereinafter referred to as (C) Component) and an isocyanate compound (D) having at least two NCO groups in the molecule (hereinafter referred to as component (D)) or both.
つまり、有機ケイ素化合物((A)、(B)成分)に加えて、(C)成分及び(D)成分のいずれか一方又は両方を添加することで、塗布し乾燥した際に均質な有機無機複合膜が形成される。そのため、有機ケイ素化合物のみを用いた場合に比べて、バリア層12との相互作用によるガスバリア性が向上し、高温高湿下におけるオーバーコート層13の膨潤劣化が抑制されるので、バリア層12に対する保護機能の低下が抑えられ、優れたガスバリア性を維持することができる。
In other words, in addition to the organosilicon compound (components (A) and (B)), by adding one or both of the components (C) and (D), the organic and inorganic materials are homogeneous when applied and dried. A composite membrane is formed. Therefore, compared with the case where only the organosilicon compound is used, the gas barrier property due to the interaction with the
例えば(C)成分は、前記式(a)、(b1)又は(b2)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物の重合により形成される重合体と相溶性を有しており、前記重合体と複合化することでガスバリア性の向上効果を発揮する。 For example, the component (C) has compatibility with a polymer formed by polymerization of a hydrolyzate of an organosilicon compound represented by the formula (a), (b1) or (b2), and The effect of improving gas barrier properties is exhibited by combining with coalescence.
また、(D)成分は、前記式(a)、(b1)又は(b2)で表される有機ケイ素化合物の加水分解により形成されるSi−OH基と反応してウレタン結合を形成する。さらに、(C)成分及び(D)成分の両方を併用した場合、シロキサン結合以外に、(C)成分のOH基と(D)成分のNCO基が反応してウレタン結合の複合架橋体構造が形成され、優れたガスバリア性を示す。 Moreover, (D) component reacts with the Si-OH group formed by hydrolysis of the organosilicon compound represented by the formula (a), (b1) or (b2) to form a urethane bond. Furthermore, when both the (C) component and the (D) component are used in combination, in addition to the siloxane bond, the OH group of the (C) component and the NCO group of the (D) component react to form a composite crosslinked structure of urethane bonds. It is formed and exhibits excellent gas barrier properties.
(C)成分としては、OH基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物などが挙げられる。OH基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーとしては、ヒロドキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of the component (C) include polymer compounds obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer having an OH group. Examples of the (meth) acrylic acid derivative monomer having an OH group include hydroxyalkyl (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate.
(C)成分は1種を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。オーバーコート層を形成する塗布液における(C)成分の配合量は、総固形分に対して、5〜50重量%が好ましい。5重量%以上であると、(C)成分を配合する効果が十分に得られる。50重量%を超えるとバリア性が低下するおそれがある。 (C) A component may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The blending amount of the component (C) in the coating solution for forming the overcoat layer is preferably 5 to 50% by weight with respect to the total solid content. The effect which mix | blends (C) component is fully acquired as it is 5 weight% or more. If it exceeds 50% by weight, the barrier property may be lowered.
(D)成分としては、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するものであればよく、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。 The component (D) may be any component having at least two NCO groups in the molecule, and examples thereof include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate.
(D)成分は、1種を単独で、又は2種類以上組み合わせて用いることができる。塗布液における(D)成分の配合量は、総固形分に対し、5〜50重量%が好ましい。5重量%以上であると、(D)成分を配合する効果が十分に得られる。50重量%を超えると、バリア性が低下するおそれがある。 (D) A component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The blending amount of the component (D) in the coating solution is preferably 5 to 50% by weight with respect to the total solid content. The effect which mix | blends (D) component is fully acquired as it is 5 weight% or more. If it exceeds 50% by weight, the barrier property may be lowered.
オーバーコート層を形成する塗布液の溶媒としては、配合成分を溶解し得るものであればよく、例えば水、アルコール、トルエン、酢酸エチル、アセトン等が挙げられる。 The solvent of the coating solution for forming the overcoat layer may be any solvent that can dissolve the compounding components, and examples thereof include water, alcohol, toluene, ethyl acetate, and acetone.
オーバーコート層13は、前記塗布液を、バリア層12の上に塗布し、加熱乾燥することにより形成できる。塗布液の塗布方法としては、例えばディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、エアナイフコート法等の周知の方法を用いることができる。膜厚は0.1〜2μmが好ましい。0.1μm以上であると安定してバリア性が発現され、2μm以下であると、他のフィルムの積層や曲げ加工などの後加工適性に優れる。
The
(ウレタン層14)
ウレタン層14はポリオール化合物とイソシアネート化合物の反応によって得られる層であり、ポリオール化合物としては、例えばアクリル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールなどが挙げられる。イソシアネート化合物としては、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するものであればよく、例えばトリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
(Urethane layer 14)
The
本発明の請求項1に係わるガスバリア性積層体は、ウレタン層の含有するイソシアネート基量αと水酸基量βの比α/βの比が1.5以上2.0以下であることに特徴を有するものである。その理由については、実施例において具体的に説明する。 The gas barrier laminate according to claim 1 of the present invention is characterized in that the ratio α / β of the isocyanate group amount α and the hydroxyl group amount β contained in the urethane layer is 1.5 or more and 2.0 or less. Is. The reason will be specifically described in Examples.
(ハードコート層15)
本発明のガスバリア性積層体は、ハードコート層15に、多官能アクリルモノマー(I)とウレタンアクリレートオリゴマー(II)と光ラジカル重合開始剤(III)と無機微粒子(IV)を含有することが好ましい。
(Hard coat layer 15)
The gas barrier laminate of the present invention preferably contains a polyfunctional acrylic monomer (I), a urethane acrylate oligomer (II), a radical photopolymerization initiator (III), and inorganic fine particles (IV) in the
多官能アクリルモノマー(I)としては、アクリル系樹脂骨格に反応性のアクリル基が結合されたものをはじめとして、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレートなどがある。 Examples of the polyfunctional acrylic monomer (I) include polyester acrylates and urethane acrylates, as well as those in which a reactive acrylic group is bonded to an acrylic resin skeleton.
光ラジカル重合開始剤(III)は、多官能アクリルモノマー(I)の重合反応を開始する化合物であり、使用量はハードコート層形成用組成物の多官能アクリルモノマー(I)と、多官能ウレタンアクリレートオリゴマー(II)の合計に対して、0.01〜15重量%が適当である。0.01重量%よりも少ない場合は十分な硬化反応が進行せず、15重量%を超える場合はハードコート層下部まで十分に電離放射線が届かなくなる。 The radical photopolymerization initiator (III) is a compound that initiates the polymerization reaction of the polyfunctional acrylic monomer (I), and the amount used is the polyfunctional acrylic monomer (I) of the hard coat layer forming composition and the polyfunctional urethane. 0.01 to 15 weight% is suitable with respect to the sum total of acrylate oligomer (II). When the amount is less than 0.01% by weight, a sufficient curing reaction does not proceed. When the amount exceeds 15% by weight, ionizing radiation does not reach the lower portion of the hard coat layer.
無機微粒子(IV)としては、シリカ、酸化アルミニウム、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、ナトリウム等の金属フッ素微粒子などが挙げられる。 Examples of the inorganic fine particles (IV) include metal fluorine fine particles such as silica, aluminum oxide, zirconia, titania, zinc oxide, germanium oxide, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and sodium.
本発明の無機微粒子(IV)の粒径は40nm〜80nmであり、使用量はハードコート
層形成用組成物の全固形分に対し10〜30重量%であることが好ましい。粒径40nm未満及び10%未満の使用量の場合、表面凹凸が不十分でありブロッキングが発生する。粒径80nm超及び30%を超える使用量の場合、表面凹凸が大きくなることでヘイズが上昇し、基材との密着性が低下する。
The particle size of the inorganic fine particles (IV) of the present invention is 40 nm to 80 nm, and the amount used is preferably 10 to 30% by weight based on the total solid content of the hard coat layer forming composition. When the amount used is less than 40 nm and less than 10%, the surface unevenness is insufficient and blocking occurs. When the particle size exceeds 80 nm and the amount used exceeds 30%, the surface roughness increases, haze increases, and adhesion to the substrate decreases.
ハードコート層の形成は、上記官能アクリルモノマー(I)、ウレタンアクリレートオリゴマー(II)、光ラジカル重合開始剤(III)、無機微粒子(IV)に溶媒を加えた塗布液を、ウレタン層の上に塗布し、乾燥させればよい。 The hard coat layer is formed by applying a coating solution in which a solvent is added to the functional acrylic monomer (I), urethane acrylate oligomer (II), radical photopolymerization initiator (III), and inorganic fine particles (IV) on the urethane layer. What is necessary is just to apply | coat and dry.
(アンカーコート層24)
アンカーコート層24は、樹脂基材11上に、樹脂基材11とバリア層12との密着性を高め、レトルト殺菌などの殺菌処理や長期屋外設置によるバリア層12の剥離発生と、それに伴うガスバリア性の低下を防止するために設けられる。
(Anchor coat layer 24)
The
アンカーコート層24は、樹脂基材11とバリア層12との密着性向上効果の点から、OH基を2個以上有するアクリルポリオール(1)と、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するイソシアネート化合物(2)とを含有するアンカーコート剤を用いて形成されたものであることが好ましい。
The
アクリルポリオール(1)としては、OH基を有する(メタ)アクリル酸誘導体モノマーを重合させて得られる高分子化合物として、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなどがある。 Examples of the acrylic polyol (1) include hydroxyalkyl (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate as polymer compounds obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid derivative monomer having an OH group.
アクリルポリオール(1)は、OH基価が50〜250mgKOH/gであることが好ましい。ここで、OH基価(mgKOH/g)とは、アクリルポリオール中のOH基量の指標であり、アクリルポリオール1g中の水酸基をアセチル化するために必要な水酸化カリウムのmg数を示す。 The acrylic polyol (1) preferably has an OH group value of 50 to 250 mgKOH / g. Here, the OH group value (mgKOH / g) is an index of the amount of OH groups in the acrylic polyol, and indicates the number of mg of potassium hydroxide required to acetylate the hydroxyl group in 1 g of the acrylic polyol.
OH基価が50mgKOH/g未満であると、イソシアネート化合物(2)との反応量が少なく、アンカーコート層24による樹脂基材11とバリア層12との密着性が十分に発現しないおそれがある。一方、OH基価が250mgKOH/gよりも大きいと、イソシアネート化合物(2)との反応量が多くなり過ぎて、アンカーコート層24の膜収縮が大きくなり、その上にバリア層12がきれいに積層されず、十分なガスバリア性を示さないおそれがある。
When the OH group value is less than 50 mgKOH / g, the amount of reaction with the isocyanate compound (2) is small, and the adhesion between the
イソシアネート化合物(2)としては、分子内にNCO基を少なくとも2個以上有するものであればよく、例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどがある。 The isocyanate compound (2) may be any compound having at least two NCO groups in the molecule, and examples thereof include tolylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate.
アンカーコート剤においては、アクリルポリオール(1)のOH基に対するイソシアネート化合物(2)のNCO基の当量比(NCO/OH)が0.15〜0.75であることが好ましい。NCO/OHが0.15以上であると基材との密着性が向上し、0.75以下であると湿熱耐性試験後の密着性が向上する。 In the anchor coating agent, the equivalent ratio (NCO / OH) of the NCO group of the isocyanate compound (2) to the OH group of the acrylic polyol (1) is preferably 0.15 to 0.75. When NCO / OH is 0.15 or more, the adhesion to the substrate is improved, and when it is 0.75 or less, the adhesion after the wet heat resistance test is improved.
アンカーコート剤は、アクリルポリオール(1)とイソシアネート化合物(2)と任意成分(シランカップリング剤等)と溶媒とを混合することにより調製できる。溶媒としては、アクリルポリオール(1)とイソシアネート化合物(2)を溶解し得るものであればよく、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、シクロヘキサノン、アセトンなどが挙げられる。 The anchor coating agent can be prepared by mixing the acrylic polyol (1), the isocyanate compound (2), an optional component (such as a silane coupling agent), and a solvent. Any solvent may be used as long as it can dissolve the acrylic polyol (1) and the isocyanate compound (2). Examples thereof include methyl acetate, ethyl acetate, cyclohexanone, and acetone.
アンカーコート層24は、前記アンカーコート剤を、樹脂基材11の上に塗布し、加熱
乾燥させることにより形成できる。塗布方法としては、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、コンマコート法、ダイコート法等の周知の方法を用いることができる。乾燥方法は、熱風乾燥、赤外線照射、UV照射などがある。
The
アンカーコート層24の膜厚は、0.02μm以上1.0μm以下が好ましい。0.02μm以上であると、樹脂基材11とバリア層12との密着性が良好となる。1.0μmよりも厚いと内部応力の影響が大きくなり、バリア層12がきれいに積層されず、ガスバリア性が発現しないおそれがある。
The film thickness of the
[太陽電池モジュールの実施形態]
図3は、本発明に係る太陽電池モジュールに用いる裏面保護シート30の断面図である。本例の太陽電池モジュール用裏面保護シート30は、ガスバリア性積層体10または20の片方の面に耐候性フィルム31を、もう片方の面に着色フィルム32を貼り合せた太陽電池モジュール用裏面保護シートである。
[Embodiment of Solar Cell Module]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the back
前記耐候性フィルム31とは、耐加水分解性に優れたポリエチレンテレフタレートフィルム、若しくはフッ素樹脂フィルムである。フッ素樹脂フィルムは、フッ化ビニル樹脂(PVF)フィルム、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)フィルム、三フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)フィルム、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)フィルム、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルム、四フッ化エチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)フィルムから選ばれるフッ素系フィルムが挙げられる。また反射率を挙げるために、酸化チタンなどの白色顔料をフィルム中に分散させ白色化してもよい。
The weather
また、前記着色フィルム32は、太陽電池モジュールの光利用効率を向上させ発電効率を向上させる機能があり、特に白色は反射率が高く好ましい。白色フィルムとしては、ポリエステルフィルムやエチレン‐酢酸ビニル(EVA)フィルムに白色顔料をフィルム表面に塗布する方法や、フィルム成形時に練り込む方法、フィルム樹脂中に発泡気泡を有することにより白色性を発現させるものなどがあり、どれを用いても良い。また意匠性の点から黒色フィルムを用いても構わない。
The
本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート30を積層する方法としては、例えば、ドライラミネーション方式を用いることができる。ドライラミネーション用接着剤としては、接着強度が長期間の屋外使用で劣化によるデラミネーションなどを生じないこと、さらに接着剤が黄変しないことなどが必要であり、高耐熱性、耐湿熱性等に対応するために、接着剤を構成するビヒクルの主成分としての樹脂等が、架橋ないし硬化して三次元網目状の架橋構造等を形成し得るものを使用することが望ましい。
As a method for laminating the back
例えば、2液硬化型ポリウレタン系接着剤等、脂肪族系・脂環系イソシアネート、あるいは、芳香族系イソシアネート等のイソシアネート系の硬化剤又は架橋剤の存在下、熱、又は光からなる反応エネルギーによりラミネ‐ト用接着剤が架橋構造を形成するものが良い。 For example, by reaction energy consisting of heat or light in the presence of an isocyanate-based curing agent or cross-linking agent such as a two-component curable polyurethane adhesive, aliphatic or alicyclic isocyanate, or aromatic isocyanate. It is preferable that the adhesive for laminating forms a crosslinked structure.
図4は、本発明に係る太陽電池モジュールに用いる前面保護シート40の断面図である。本例の太陽電池モジュール用前面保護シート40は、透明耐候性フィルム41、紫外線カットフィルム42、ガスバリア性積層体10または20が順次積層され、太陽電池モジュール用前面保護シート40が形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the front
前記透明耐候性フィルム41は、耐候性フィルム31と材質は同様のものから選定されるが太陽電池の光発電領域では、フィルムに透明性が要求される。380nmから800
nmの波長領域におけるフィルムの光線透過率は60%以上が必要である。
The transparent weather-
The light transmittance of the film in the wavelength region of nm needs to be 60% or more.
太陽電池モジュール用前面保護シート40は、後述の太陽電池モジュール内の太陽電池素子の劣化を抑制するために紫外線カットフィルム42が用いられる。紫外線カットフィルム42には、紫外線吸収剤を含有させることが好ましい。
The
紫外線吸収剤としては、例えばサリチル酸系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、及びベンゾオキサジノン系化合物、環状イミノエステル系化合物などを好ましく例示することができるが、波長380nm〜390nmでの紫外線カット性、色調などの点からベンゾオキサジノン系化合物が最も好ましい。 Preferred examples of the ultraviolet absorber include salicylic acid compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds, cyanoacrylate compounds, benzoxazinone compounds, cyclic imino ester compounds, and the like. A benzoxazinone-based compound is most preferable from the viewpoints of ultraviolet cut ability at 390 nm, color tone, and the like.
前記の化合物は1種で用いても良いし、2種以上併用しても良い。またHALS(ヒンダードアミン系光安定剤)や酸化防止剤などの安定剤の併用はより好ましい。 The said compound may be used by 1 type and may be used together 2 or more types. Moreover, combined use of stabilizers, such as HALS (hindered amine light stabilizer) and antioxidant, is more preferable.
好ましい材料であるベンゾオキサジノン系化合物の例としては、2−p−ニトロフェニル−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−(p−ベイゾイルフェニル)−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−(2−ナフチル)−3,1−ベンゾオキサジン−4−オン、2−2´−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2´−(2,6−ナフチレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などを例示することができる。これらの化合物の添加量はフィルム中に0.05〜1.0重量%含有させることが好ましい。 Examples of benzoxazinone-based compounds that are preferable materials include 2-p-nitrophenyl-3,1-benzoxazin-4-one and 2- (p-bezoylphenyl) -3,1-benzoxazine-4. -One, 2- (2-naphthyl) -3,1-benzoxazin-4-one, 2-2'-p-phenylenebis (3,1-benzoxazin-4-one), 2,2 '-( 2,6-naphthylene) bis (3,1-benzoxazin-4-one) and the like can be exemplified. The amount of these compounds added is preferably 0.05 to 1.0% by weight in the film.
本発明の太陽電池モジュール用前面保護シート40を作製する方法も、太陽電池モジュール用裏面保護シート30で用いられる方法から選定できる。
The method for producing the front
図5は、前記太陽電池モジュール用前面保護シート40、及び前記太陽電池モジュール用裏面保護シート30を用いた、本発明の太陽電池モジュール50の断面図である。太陽電池素子51は、アモルファスシリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池など種々の方式を採用することができ、特にこれらに限定されない。太陽電池素子51は、前面保護シート40と裏面保護シート30の間に配置される。図示していないが、各層の間に他の機能層を配置積層しても良い。例えば、前面保護シート40と太陽電池素子51との間には、封止材、波長変換部材、接続配線等を配置しても良い。裏面保護シート30と太陽電池素子51との間にも、封止材、光反射・散乱層、接続配線等を配置することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
[有機EL素子の実施形態]
図6は、本発明の実施形態に係る画像表示素子の例として、有機EL素子の一例を示した概略断面図である。本実施形態に係る有機EL素子70は、その最下層のフィルム基板として図1、図2に示したガスバリア性積層体10、または20を用いている。すなわち、ガスバリア性積層体10、または20を用いた最下層のフィルム基板上には、画素電極としての陽極74及び発光補助層75が配設される。
[Embodiment of Organic EL Element]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL element as an example of an image display element according to an embodiment of the present invention. The
陽極74の材料としては、ITO(インジウムスズ複合酸化物)、IZO(インジウム亜鉛複合酸化物)等の金属複合酸化物や金、クロムなどの金属材料を単層、または積層したものをいずれも使用できる。この形成方法は、材料に応じて選択される。発光補助層75として、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層をいずれも使用することができ、必要に応じて適宜選択される。それぞれ用いられる材料は、特性に応じて選択ができる。
As the material of the
陽極74を覆うようにして隔壁72が配設される。隔壁72は、絶縁性を有する必要があり、感光性材料等を用いることができる。感光性材料としては、ポジ型であってもネガ型であってもよく、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいは、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることができる。また、隔壁形成材料として、SiO2、SiN、TiO2等を用いることもできる。
A
陽極74上に有機発光層が配設される。有機発光層として、青色発光層76、緑色発光層77、赤色発光層78が積層形成される。有機発光層を構成する有機EL材料として低分子系材料と高分子系材料に区分され、また形成方法も、真空成膜法とウェットコーティング法に区分されるが、必要に応じて適宜選択することができる。
An organic light emitting layer is disposed on the
有機発光層上に陰極73が配設される。陰極73の材料としては、電子注入効率の高い物質を用いる。形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の乾式成膜法を用いることができる。また、パターンとする必要がある場合には、マスク等を用いてパターニングすることができる。なお、陰極73、陽極74の配置を有機発光層に対して入れ替えて配置することも可能である。
A
陰極73上の一部に支持体79が配設され、陰極73との間に空間が存在するように、支持体79上にガスバリア性積層体10、または20を用いた最上層のフィルム基板が配設される。この支持体79としては、機械的強度や寸法安定性に優れていることが好ましい。このように、ガスバリア性積層体10、または20を用いた最下層及び最上層のフィルム基板により、隔壁72、陰極73、陽極74、発光補助層75、青色発光層76、緑色発光層77、赤色発光層78は外界から封止される。
The uppermost film substrate using the
ここでは、有機EL素子について詳細に説明したが、液晶ディスプレイパネル、エレクトロクロミックパネル、電子ペーパーなど他の画像表示素子においても、通常のフィルム基板の代わりに、本発明のガスバリア性積層体を基板として用いることにより、ガラス基板の場合のような高いバリア性能を有し、高温高湿環境下でもバリア性能が低下しない画像表示素子を得ることができる。 Here, the organic EL element has been described in detail. However, in other image display elements such as a liquid crystal display panel, an electrochromic panel, and electronic paper, the gas barrier laminate of the present invention is used as a substrate instead of a normal film substrate. By using it, it is possible to obtain an image display element that has a high barrier performance as in the case of a glass substrate and does not deteriorate in a high temperature and high humidity environment.
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明のガスバリア性積層体をより具体的に説明するが、本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the gas barrier laminate of the present invention will be described more specifically based on Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following Examples without departing from the gist of the present invention. Absent.
<実施例1>
図2に示す第二の実施形態に係わる構成のガスバリア性積層体を以下の手順で作製した。
まず、OH基価が178mgKOH/gになるように、モノマーとして、ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルメタクリレートを共重合させてアクリルポリオール(重量平均分子量約1万)を得た。
<Example 1>
A gas barrier laminate having the structure according to the second embodiment shown in FIG. 2 was produced by the following procedure.
First, an acrylic polyol (weight average molecular weight of about 10,000) was obtained by copolymerizing hydroxyethyl methacrylate and methyl methacrylate as monomers so that the OH group value was 178 mgKOH / g.
アンカーコート剤として、上記で得られたアクリルポリオールを主剤とし、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートを、主剤のOH基量に対して、NCO基の当量比が0.5となるように配合した固形分5重量%のメチルエチルケトン溶液を調製した。 Solid content in which the acrylic polyol obtained above is used as the main agent as the anchor coating agent, and hexamethylene diisocyanate as the curing agent is blended so that the equivalent ratio of NCO groups is 0.5 with respect to the amount of OH groups in the main agent. A 5 wt% methyl ethyl ketone solution was prepared.
樹脂基材としてのPENフィルム(膜厚100μm)の第1の面にコロナ処理を施し、前記溶液を乾燥膜厚が0.15μmとなるように塗工した後、50℃の恒温室に48時間保管しエージング処理してアンカーコート層を形成した。 A first surface of a PEN film (film thickness: 100 μm) as a resin base material is subjected to corona treatment, and the solution is applied to a dry film thickness of 0.15 μm, and then placed in a thermostatic chamber at 50 ° C. for 48 hours. An anchor coat layer was formed by storage and aging treatment.
前記アンカーコート層の上に、真空蒸着機を使用して、成膜後の原子数比O/Siが1.5になるように金属ケイ素粉末及び二酸化ケイ素粉末を混合した蒸着材料を蒸着し、厚さ50nmのバリア層を形成した。 On the anchor coat layer, using a vacuum deposition apparatus, a deposition material in which metal silicon powder and silicon dioxide powder are mixed so that the atomic ratio O / Si after film formation is 1.5 is deposited, A barrier layer having a thickness of 50 nm was formed.
オーバーコート層形成用の塗布液として、ビストリメトキシシリルエタンの加水分解溶液と、グリシドキシプロピルトリメトキシシランとを、ビストリメトキシシリルエタン:グリシドキシプロピルトリメトキシシラン=80:20(モル比)となるように混合し、IPAにて希釈して固形分5重量%の溶液を調製した。この塗布液をバーコーターにて前記バリア層の上に塗布し、120℃−2分間の加熱乾燥を行って膜厚1μmのオーバーコート層を形成した。上記工程を3回繰り返すことでバリア層とオーバーコート層が3層ずつ積層された積層体を得た。ここで、オーバーコート層の最外層にはフッ素系レベリング剤(DICメガファックRS―75)をオーバーコート剤との重量比で0.02添加し、純水との接触角が100°以上となるようにした。 As a coating solution for forming the overcoat layer, a hydrolyzed solution of bistrimethoxysilylethane and glycidoxypropyltrimethoxysilane are used, and bistrimethoxysilylethane: glycidoxypropyltrimethoxysilane = 80: 20 (molar ratio). And mixed with IPA to prepare a solution having a solid content of 5% by weight. This coating solution was applied onto the barrier layer with a bar coater and heat-dried at 120 ° C. for 2 minutes to form an overcoat layer having a thickness of 1 μm. By repeating the above process three times, a laminate in which three barrier layers and three overcoat layers were laminated was obtained. Here, 0.02 of a fluorine-based leveling agent (DIC Megafac RS-75) is added to the outermost layer of the overcoat layer in a weight ratio with the overcoat agent, and the contact angle with pure water becomes 100 ° or more. I did it.
ヘキサメチレンジイソシアネート化合物(HDI)のイソシアネート基量αとポリカーボネート系ポリオール化合物デュラノール5650Jの水酸基量βの比α/βが1.5となるように混合し、MEKにてNV(Non Volatile Organic Compound)値が50%となるよう希釈した溶液を、樹脂基材の第2の面に、バーコーターにて塗工した後、120℃で乾燥し、膜厚が20μmとなるウレタン層を形成した。 Mixing so that the ratio α / β of the isocyanate group amount α of the hexamethylene diisocyanate compound (HDI) and the hydroxyl group amount β of the polycarbonate-based polyol compound Duranol 5650J is 1.5, and NV (Non Volatile Organic Compound) value in MEK. After the solution diluted so as to be 50% was applied to the second surface of the resin substrate with a bar coater, it was dried at 120 ° C. to form a urethane layer having a thickness of 20 μm.
前記ウレタン層の上に多官能アクリルモノマー:PE−3A(ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、共栄社化学)40重量%、多官能ウレタンアクリレートオリゴマー:UA−306H(共栄社化学)60重量%、開始剤:イルガキュアー184(チバスペシャリティケミカルズ)10重量%、無機微粒子:ELCOM TP1416SIV(シリカ微粒子)(触媒化成工業)粒径80nm20重量%、溶媒:酢酸エチル100重量%を混合した塗布液を、バーコーターにより塗布し、硬化後膜厚が5μmになるようにハードコート層を形成して、第二の実施形態に係わるバリア性積層体を作製した。 On the urethane layer, polyfunctional acrylic monomer: PE-3A (pentaerythritol triacrylate (PETA), Kyoeisha Chemical) 40 wt%, polyfunctional urethane acrylate oligomer: UA-306H (Kyoeisha Chemical) 60 wt%, initiator: Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals) 10% by weight, inorganic fine particles: ELCOM TP1416SIV (silica fine particles) (catalyst chemical industry) particle size 80 nm, 20% by weight, solvent: ethyl acetate 100% by weight. And the hard-coat layer was formed so that the film thickness after hardening might be set to 5 micrometers, and the barriering laminated body concerning 2nd embodiment was produced.
<実施例2>
ウレタン層としてヘキサメチレンジイソシアネート化合物(HDI)のイソシアネート基量αとポリカーボネート系ポリオール化合物デュラノール5650Jの水酸基量βの比が、α/β=2.0となるように混合した以外は実施例1と同じ条件にて、バリア性積層体を作製した。
<Example 2>
Example 1 except that the urethane layer was mixed so that the ratio of the isocyanate group amount α of the hexamethylene diisocyanate compound (HDI) and the hydroxyl group amount β of the polycarbonate polyol compound Duranol 5650J was α / β = 2.0. Under the conditions, a barrier laminate was produced.
<比較例1>
ウレタン層としてヘキサメチレンジイソシアネート化合物(HDI)のイソシアネート基量αとポリカーボネート系ポリオール化合物デュラノール5650Jの水酸基量βの比が、α/β=1.0となるように混合した以外は実施例1と同じ条件にて、バリア性積層体を作製した。
<Comparative Example 1>
Example 1 except that the urethane layer was mixed so that the ratio of the isocyanate group amount α of the hexamethylene diisocyanate compound (HDI) and the hydroxyl group amount β of the polycarbonate polyol compound Duranol 5650J was α / β = 1.0. Under the conditions, a barrier laminate was produced.
<比較例2>
ウレタン層としてヘキサメチレンジイソシアネート化合物(HDI)のイソシアネート基量αとポリカーボネート系ポリオール化合物デュラノール5650Jの水酸基量βの比α/β=2.5となるように混合した以外は実施例1と同じ条件にて、バリア性積層体を作製した。
<Comparative example 2>
The same conditions as in Example 1 except that the urethane layer was mixed so that the ratio α / β = 2.5 of the isocyanate group amount α of the hexamethylene diisocyanate compound (HDI) and the hydroxyl group amount β of the polycarbonate polyol compound Duranol 5650J was 2.5. Thus, a barrier laminate was produced.
<比較例3>
ウレタン層、ハードコート層を設けなかった点以外は実施例1と同じ条件にて、バリア性積層体を作製した。
<Comparative Example 3>
A barrier laminate was produced under the same conditions as in Example 1 except that the urethane layer and the hard coat layer were not provided.
<評価方法>
[耐衝撃性評価]
実施例1、2、及び比較例1〜3のガスバリア性積層体のハードコート面(比較例3は樹脂基材の第2の面)にパチンコ玉を置き200gの荷重をかけた後105℃、100%湿度下で96時間保存し、保存前との水蒸気透過率の変化を測定した。水蒸気透過率の変化が±10%以下であった場合を○、それ以上であった場合を×とした。水蒸気透過率の測定方法としては、モダンコントロール社製の水蒸気透過度計(MOCON PERMATRAN−W 3/31)により、40℃−90%RH雰囲気下での水蒸気透過度〔g/m2・day〕を測定した。
<Evaluation method>
[Impact resistance evaluation]
After placing a pachinko ball on the hard coat surface of the gas barrier laminates of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 (Comparative Example 3 is the second surface of the resin base material) and applying a load of 200 g, 105 ° C., It preserve | saved for 96 hours under 100% humidity, and the change of the water-vapor-permeation rate before a preservation | save was measured. The case where the change in the water vapor transmission rate was ± 10% or less was marked with ◯, and the case where it was more than that was marked with ×. As a method for measuring the water vapor transmission rate, the water vapor transmission rate (g / m 2 · day) in a 40 ° C.-90% RH atmosphere was measured with a water vapor transmission meter (MOCON PERMATRAN-W 3/31) manufactured by Modern Control. Was measured.
[密着性試験]
実施例1、2、及び比較例1、2のガスバリア性積層体を105℃、100%湿度下に96時間保存した後、ハードコート層の面において10×10マスのクロスカットピールテストを実施し、ハードコート層の剥離の有無を確認した。100マス中剥がれなきこと、すなわちピールテスト後マス数/ピールテスト前マス数=100/100を目標とした。
[Adhesion test]
After the gas barrier laminates of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were stored at 105 ° C. and 100% humidity for 96 hours, a 10 × 10 square cross-cut peel test was performed on the hard coat layer surface. The presence or absence of peeling of the hard coat layer was confirmed. The target was not peeling in 100 squares, that is, the number of squares after peel test / the number of squares before peel test = 100/100.
表1に実施例1、2、及び比較例1〜3の評価結果を示す。 Table 1 shows the evaluation results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3.
実施例1、2、比較例1,2より、ウレタン層のイソシアネート基量αとポリオール化合物の水酸基量βの比α/βが1.5、2.0の場合、耐衝撃性が○となった。α/βが1.0、2.5の場合、耐衝撃性が×となった。 From Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, when the ratio α / β of the isocyanate group amount α of the urethane layer and the hydroxyl group amount β of the polyol compound is 1.5 and 2.0, the impact resistance is ○. It was. When α / β was 1.0 or 2.5, the impact resistance was x.
密着性試験の結果から、α/βが1.0、2.5の場合、ウレタン層とハードコート層の密着性が劣化し剥がれが発生しており、耐衝撃性を劣化させる要因と考えられる。α/βが1.0の場合、ウレタン層の残存イソシアネート基とハードコート層の残存水酸基との結合が形成されず、密着性の劣化があったものと考えられる。α/βが2.5の場合、ウレタン層の膜硬度が高くなりクッション性が低下するとともに、密着性も低下したものと考えられる。 From the results of the adhesion test, when α / β is 1.0 or 2.5, the adhesion between the urethane layer and the hard coat layer is deteriorated and peeling occurs, which is considered to be a factor that deteriorates the impact resistance. . When α / β is 1.0, it is considered that the bond between the residual isocyanate group of the urethane layer and the residual hydroxyl group of the hard coat layer was not formed, and adhesion was deteriorated. When α / β is 2.5, it is considered that the film hardness of the urethane layer is increased, the cushioning property is lowered, and the adhesiveness is also lowered.
比較例3より、ウレタン層とハードコート層を設けない場合、耐衝撃性は×となった。 From Comparative Example 3, when the urethane layer and the hard coat layer were not provided, the impact resistance was x.
10 ガスバリア性積層体
11 樹脂基材
12 バリア層
13 オーバーコート層
14 ウレタン層
15 ハードコート層
20 ガスバリア性積層体
24 アンカーコート層
30 太陽電池モジュール用裏面保護シート
31 耐候性フィルム
32 着色フィルム
40 太陽電池モジュール用前面保護シート
41 透明耐候性フィルム
42 紫外線カットフィルム
50 太陽電池モジュール
51 太陽電池素子
70 有機EL素子
72 隔壁
73 陰極
74 陽極
75 発光補助層
76 青色発光層
77 緑色発光層
78 赤色発光層
79 支持体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基材の第1の面に形成されたバリア層と、
前記基材の第2の面に順次形成された、ウレタン層と、水酸基を有するハードコート層とを具備し、
前記ウレタン層の含有するイソシアネート基量αと水酸基量βの比α/βが1.5以上2.0以下であることを特徴とするガスバリア性積層体。 A substrate;
A barrier layer formed on the first surface of the substrate;
The urethane layer sequentially formed on the second surface of the substrate, and a hard coat layer having a hydroxyl group,
The gas barrier laminate having a ratio α / β of isocyanate group amount α and hydroxyl group amount β contained in the urethane layer of 1.5 or more and 2.0 or less.
(RO)3Si−(CH2)n−Si(OR)3 ・・・(a)
[但し、Rはアルキル基であり、nは1〜8の整数である。] The gas barrier laminate according to claim 2, wherein the overcoat layer contains at least one selected from the group consisting of an organosilicon compound represented by the following chemical formula (a) and a hydrolyzate thereof.
(RO) 3 Si— (CH 2 ) n —Si (OR) 3 (a)
[However, R is an alkyl group, and n is an integer of 1-8. ]
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