JP2017019952A - 樹脂フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】 水蒸気バリア性に優れる樹脂フィルムを提供する。
【解決手段】 樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する樹脂フィルムである。二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）は、１分子中におけるモノカルボン酸エステル基の平均数が２．５〜７．９であることが好ましい。樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する工程、および、前記塗布した有機溶媒溶液を乾燥する工程を含む樹脂フィルムの製造方法である。
【選択図】なし
【解決手段】 樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する樹脂フィルムである。二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）は、１分子中におけるモノカルボン酸エステル基の平均数が２．５〜７．９であることが好ましい。樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する工程、および、前記塗布した有機溶媒溶液を乾燥する工程を含む樹脂フィルムの製造方法である。
【選択図】なし
Description
本発明は、樹脂フィルムに関するものである。
従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ素子）、有機太陽電池素子（ＯＰＤ素子）、液晶素子などの基板には、ガラス基板が使用されてきた。近年、重く、割れやすいガラス基板の代わりに、樹脂フィルムを用いることが検討されている。樹脂フィルムは、軽量で割れにくいが、ガラス基板に比べて水蒸気バリア性が低く、通過した水蒸気によって素子が劣化するという問題がある。これを解決する方法として、樹脂フィルム上にアルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機化合物からなる水蒸気バリア層を積層することが検討されている。
しかし、無機化合物からなる水蒸気バリア層は、膜厚を大きくするとクラックが発生しやすい。そのため、高い水蒸気バリア性が必要な場合は水蒸気バリア層を多層構造にしなければならず、逐次成膜によって製造効率が低下するという問題がある。そこで、本発明は、基材の水蒸気バリア性を高めることにより水蒸気バリア層を低減できるとの考えに基づき、水蒸気バリア性に優れる樹脂フィルムを提供するものである。
本発明に係る樹脂フィルムは、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有するものである。
本発明に係る樹脂フィルムの製造方法は、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する工程、および、前記塗布した有機溶媒溶液を乾燥する工程を含むものである。
本発明に係る積層体は、上記樹脂フィルムからなる層を含有するものである。
本発明によれば、水蒸気バリア性に優れる樹脂フィルムを得ることができる。
本実施形態の樹脂フィルムは、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する。
本発明に用いる樹脂（Ａ）としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂およびポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂などのポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂などが挙げられる。これらのうち、水蒸気バリア性の向上効果が大きいことから、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂が好ましく、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂がより好ましく、ポリカーボネート樹脂がさらに好ましい。
本発明に用いる二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）における二糖としては、例えば、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、マルチトールなどが挙げられる。これらのうち、比較的容容易に入手できることから、ショ糖が好ましい。
本発明に用いる二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）におけるモノカルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸などの脂肪族モノカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、トリメチル安息香酸などの芳香族モノカルボン酸などが挙げられる。これらのモノカルボン酸は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのうち、水蒸気バリア性がより優れることから、炭素数２〜６の脂肪族モノカルボン酸および炭素数７〜１０の芳香族モノカルボン酸が好ましく、炭素数２〜４の脂肪族モノカルボン酸および炭素数７〜９の芳香族モノカルボン酸がより好ましく、炭素数２〜３の脂肪族モノカルボン酸および炭素数７〜８の芳香族モノカルボン酸がさらに好ましい。
前記二糖のモノカルボン酸エステル（Ｂ）の具体的な化合物としては、二糖酢酸エステル、二糖プロピオン酸エステル、二糖ブタン酸エステル、二糖ペンタン酸エステル、二糖ヘキサン酸エステルなどの二糖脂肪族モノカルボン酸エステル、二糖安息香酸エステル、二糖トルイル酸エステル、二糖トリメチル安息香酸エステルなどの二糖芳香族モノカルボン酸エステルなどが挙げられる。
前記二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）は、１分子中におけるモノカルボン酸エステル基の平均数が２．５〜７．９であることが好ましい。上記範囲内であることにより、水蒸気バリア性がより優れたものとなる。上記モノカルボン酸エステル基の平均数は、３．５〜７．５であることがより好ましく、４．５〜６．５であることがさらに好ましい。
二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いることにより水蒸気バリア性が向上する理由は定かではないが、二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）に含まれる二糖由来の水酸基が、樹脂（Ａ）に含まれる酸素原子または二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）に含まれる酸素原子と水素結合を形成し、網目構造を形成するためと想定される。
糖類のモノカルボン酸エステル（Ｂ）は、融点が７０〜１５０℃であることが好ましく、７５〜１２０℃であることがより好ましく、８０〜１００℃であることがさらに好ましい。
本発明に用いる二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）の製造方法は特に限定されないが、例えば、二糖とモノカルボン酸を脱水縮合反応させる方法、二糖と無水モノカルボン酸を反応させる方法、二糖とモノカルボン酸ハロゲン化物とを反応させる方法などが挙げられる。これらのうち、平均エステル化度の制御が容易であることから、二糖と無水モノカルボン酸を反応させる方法が好ましい。
また、上記反応で得られた二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を、公知の方法により精製してもよい。精製方法としては、例えば、再結晶による精製などが挙げられ、具体的には、二糖モノカルボン酸エステル結晶と上記反応液とを混合し、冷却する方法などが挙げられる。
本発明の樹脂フィルムにおける二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）の含有量は、樹脂（Ａ）１００質量部に対して０．５〜２０質量部であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、水蒸気バリア性がより優れるとともに、透明性がより優れたものとなる。上記含有量は、樹脂（Ａ）１００質量部に対して１〜１５質量部であることがより好ましく、２〜１０質量部であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムにおける二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）の含有量は、０．１〜２０質量％であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、水蒸気バリア性がより優れるとともに、透明性がより優れたものとなる。上記含有量は、０．２〜１５質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、さらに、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤などを含有することができる。
前記樹脂フィルムの製造方法は、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布、乾燥する工程を含む方法、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を混練し、得られた混練物をフィルム化する方法などが挙げられる。これらのうち、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）をより均一に混合できることから、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布、乾燥する工程を含む方法が好ましく、具体的には、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する工程、および、前記塗布した有機溶媒溶液を乾燥する工程を含む製造方法が挙げられる。なお、使用する有機溶媒は、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を溶解し得るものであればよく、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、１，４−ジオキサンなどが挙げられる。
樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スピンキャスト法、ロールコート法、フローコート法、バーコート法など、一定の膜厚の有機溶媒溶液層を形成する方法が挙げられる。また、塗布した有機溶媒溶液を乾燥する方法としては、例えば、１０〜１５０ ℃で加熱乾燥する方法が挙げられる。
樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を混練し、得られた混練物をフィルム化する方法において、混練装置としては、例えば、開放型２軸混錬機、ニーダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ロールミル、混練ロール、一軸混練機、多軸押出機などを用いることができる。また、得られた混練物をフィルム化する方法としては、例えば、押出成形法などが挙げられ、具体的には、樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を押出成形機に供給して加熱溶融状態とした後、フィードブロック法またはマルチマニホールド法によりダイから押し出す方法などが挙げられる。
本発明の積層体は、上記樹脂フィルムからなる層を含有するものである。積層し得る他の層としては、水蒸気バリア層、粘着層、接着層、保護層などが挙げられる。
水蒸気バリア層を形成する材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機化合物を用いた層が挙げられる。
接着層を形成する材料としては、例えば、アクリレート化合物などの光硬化性材料などが挙げられる。
保護層を形成する材料としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、イソシアネート系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリエチレンイミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリルポリオール系樹脂などが挙げられる。
次に、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例では、二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）として、下記製造例１〜８で得られる二糖モノカルボン酸エステル（ｂ−１）〜（ｂ−８）を用いた。
＜二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）＞
（製造例１）
［（ｂ−１）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：６．１］
撹拌棒、温度計、冷却コンデンサ−、滴下漏斗、およびｐＨメ−タ−に接続したｐＨ電極を備えた５つ口フラスコに、ショ糖３０．０質量部と水７０．０質量部を仕込み溶解した後、水浴で１０℃以下に冷却しながら、塩化ベンゾイル７７．６質量部およびシクロヘキサノン１００質量部の混合物を徐々に加え、均一に溶かした。２０℃以下の温度を保ちながら、４８％苛性ソ−ダ水溶液４３．２質量部を、滴下漏斗よりｐＨが１０〜１１に保たれるような速度で加えた。滴下は１時間以内で終了した。その後、水浴を取り去り、２０〜３０℃の室温で、１時間撹拌を続け熟成して反応を完結させた。その後、若干量の炭酸ソ−ダを加え加熱して、微量に残っている塩化ベンゾイルを安息香酸ソ−ダに変換した。そして溶媒をロータリーエバポレーターにより除去することにより、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．１であった。
（製造例１）
［（ｂ−１）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：６．１］
撹拌棒、温度計、冷却コンデンサ−、滴下漏斗、およびｐＨメ−タ−に接続したｐＨ電極を備えた５つ口フラスコに、ショ糖３０．０質量部と水７０．０質量部を仕込み溶解した後、水浴で１０℃以下に冷却しながら、塩化ベンゾイル７７．６質量部およびシクロヘキサノン１００質量部の混合物を徐々に加え、均一に溶かした。２０℃以下の温度を保ちながら、４８％苛性ソ−ダ水溶液４３．２質量部を、滴下漏斗よりｐＨが１０〜１１に保たれるような速度で加えた。滴下は１時間以内で終了した。その後、水浴を取り去り、２０〜３０℃の室温で、１時間撹拌を続け熟成して反応を完結させた。その後、若干量の炭酸ソ−ダを加え加熱して、微量に残っている塩化ベンゾイルを安息香酸ソ−ダに変換した。そして溶媒をロータリーエバポレーターにより除去することにより、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．１であった。
（製造例２）
［（ｂ−２）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：４．５）］
塩化ベンゾイルの使用量を５５．５質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、４．５であった。
［（ｂ−２）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：４．５）］
塩化ベンゾイルの使用量を５５．５質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、４．５であった。
（製造例３）
［（ｂ−３）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：７．３）］
塩化ベンゾイルの使用量を８９．９質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、７．３であった。
［（ｂ−３）ショ糖安息香酸エステル（平均エステル基数：７．３）］
塩化ベンゾイルの使用量を８９．９質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖安息香酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、７．３であった。
（製造例４）
［（ｂ−４）ショ糖トルイル酸エステル（平均エステル基数：６．３）］
塩化ベンゾイルに代えてトルイル酸クロライド８５．４質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖トルイル酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．３であった。
［（ｂ−４）ショ糖トルイル酸エステル（平均エステル基数：６．３）］
塩化ベンゾイルに代えてトルイル酸クロライド８５．４質量部とした以外は製造例１と同様の操作を行い、ショ糖トルイル酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．３であった。
（製造例５）
［（ｂ−５）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：７．５）］
攪拌装置、還流冷却器、温度計および窒素ガス導入管を備えた５００ｍＬセパラブルフラスコを加熱用オイルバスに装着した。このセパラブルフラスコを用いて、ショ糖５０質量部、ピリジン５７０質量部および無水酢酸１１４．４質量部を混合し、窒素ガスを１０ｍＬ／分の流量でバブリングさせながら７０℃で２時間反応させ、ピリジン、未反応の無水酢酸および副生する酢酸を減圧下で留去した。得られた残留物にメタノール２２０質量部を加えて混合し、−５℃で１８時間静置することにより結晶を析出させた。この溶液をろ過して析出した結晶を取り出して−５℃のメタノール３０質量部で洗浄し、さらに減圧下、４５℃で８時間乾燥することにより、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、７．５であった。
［（ｂ−５）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：７．５）］
攪拌装置、還流冷却器、温度計および窒素ガス導入管を備えた５００ｍＬセパラブルフラスコを加熱用オイルバスに装着した。このセパラブルフラスコを用いて、ショ糖５０質量部、ピリジン５７０質量部および無水酢酸１１４．４質量部を混合し、窒素ガスを１０ｍＬ／分の流量でバブリングさせながら７０℃で２時間反応させ、ピリジン、未反応の無水酢酸および副生する酢酸を減圧下で留去した。得られた残留物にメタノール２２０質量部を加えて混合し、−５℃で１８時間静置することにより結晶を析出させた。この溶液をろ過して析出した結晶を取り出して−５℃のメタノール３０質量部で洗浄し、さらに減圧下、４５℃で８時間乾燥することにより、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、７．５であった。
（製造例６）
［（ｂ−６）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：６．０）］
製造例５において、無水酢酸の使用量を９１．５質量部とした以外は同様の操作を行い、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．０であった。
［（ｂ−６）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：６．０）］
製造例５において、無水酢酸の使用量を９１．５質量部とした以外は同様の操作を行い、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、６．０であった。
（製造例７）
［（ｂ−７）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：４．７）］
製造例５において、無水酢酸の使用量を７１．７質量部とした以外は同様の操作を行い、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、４．０であった。
［（ｂ−７）ショ糖酢酸エステル（平均エステル基数：４．７）］
製造例５において、無水酢酸の使用量を７１．７質量部とした以外は同様の操作を行い、ショ糖酢酸エステルを得た。平均置換度を１Ｈ−ＮＭＲによって求めたところ、４．０であった。
（製造例８）
［（ｂ−８）ショ糖プロピオン酸エステル（平均エステル基数：６．１）］
製造例５において、無水酢酸に代えて無水プロピオン酸１１８．６質量部とした以外は同様の操作を行い、糖類の脂肪族モノカルボン酸エステル（ｂ−４）［ショ糖プロピオン酸エステル、平均エステル化度７．９、融点８８℃］を得た。
［（ｂ−８）ショ糖プロピオン酸エステル（平均エステル基数：６．１）］
製造例５において、無水酢酸に代えて無水プロピオン酸１１８．６質量部とした以外は同様の操作を行い、糖類の脂肪族モノカルボン酸エステル（ｂ−４）［ショ糖プロピオン酸エステル、平均エステル化度７．９、融点８８℃］を得た。
また、本実施例で用いた二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）以外の成分は下記のとおりである。
＜樹脂（Ａ）＞
（ａ−１） ポリカーボネート樹脂（商品名：タフロン Ａ２２００、出光興産社製）
（ａ−２） ポリメタクリル酸メチル樹脂（商品名：ポリメタクリル酸メチルポリマー、和光純薬社製）
（ａ−１） ポリカーボネート樹脂（商品名：タフロン Ａ２２００、出光興産社製）
（ａ−２） ポリメタクリル酸メチル樹脂（商品名：ポリメタクリル酸メチルポリマー、和光純薬社製）
（実施例１〜１２）
表１に示す割合で各材料を混合し塩化メチレン溶液を作製した。この溶液を、バーコーターを用いて乾燥膜厚１００μｍとなるように塗布した。これを、８０℃で１時間乾燥することにより、樹脂フィルムを得た。
表１に示す割合で各材料を混合し塩化メチレン溶液を作製した。この溶液を、バーコーターを用いて乾燥膜厚１００μｍとなるように塗布した。これを、８０℃で１時間乾燥することにより、樹脂フィルムを得た。
（比較例１）
二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いない以外は実施例１と同様の方法により樹脂フィルムを作製した。
二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いない以外は実施例１と同様の方法により樹脂フィルムを作製した。
（比較例２）
二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いない以外は実施例１１と同様の方法により樹脂フィルムを作製した。
二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いない以外は実施例１１と同様の方法により樹脂フィルムを作製した。
実施例１〜１２および比較例１〜２で得られた樹脂フィルムを用いて、水蒸気バリア性を下記の方法で評価した。結果を表１に示す。
（水蒸気バリア性）
得られたフィルムを用いて、ＪＩＳ Ｚ０２０８に準じて、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの環境下で水蒸気透過量を測定した。比較例１の樹脂フィルムの水蒸気透過量を１００とした場合の実施例１〜１０における水蒸気透過量の数値、および、比較例２の樹脂フィルムの水蒸気透過量を１００とした場合の実施例１１および１２における水蒸気透過量の数値を算出し、評価結果とした。
得られたフィルムを用いて、ＪＩＳ Ｚ０２０８に準じて、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの環境下で水蒸気透過量を測定した。比較例１の樹脂フィルムの水蒸気透過量を１００とした場合の実施例１〜１０における水蒸気透過量の数値、および、比較例２の樹脂フィルムの水蒸気透過量を１００とした場合の実施例１１および１２における水蒸気透過量の数値を算出し、評価結果とした。
（透明性）
ＪＩＳ Ｋ７１３６に準じて、ヘイズメーター（ＮＤＨ４０００、日本電色工業社製）を用いて全光線透過率（％）を測定し、下記の基準で評価した。
Ａ：透過率９５％以上
Ｂ：透過率９０％以上９５％未満
Ｃ：透過率９０％未満
ＪＩＳ Ｋ７１３６に準じて、ヘイズメーター（ＮＤＨ４０００、日本電色工業社製）を用いて全光線透過率（％）を測定し、下記の基準で評価した。
Ａ：透過率９５％以上
Ｂ：透過率９０％以上９５％未満
Ｃ：透過率９０％未満
表１から明らかなように、本発明の樹脂フィルムは、二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を用いることにより、水蒸気バリア性が優れることがわかる。
本発明の樹脂フィルムは、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機太陽電池素子、液晶素子の基板などの電子部品、食品、医薬品および工業品などの包装材などに使用可能である。
Claims (6)
- 樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する樹脂フィルム。
- 前記二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）が、１分子中におけるモノカルボン酸エステル基の平均数が２．５〜７．９である請求項１に記載の樹脂フィルム。
- 樹脂（Ａ）１００質量部に対して、二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を０．５〜２０質量部含有する請求項１または２に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂（Ａ）が、ポリカーボネート樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂フィルム。
- 樹脂（Ａ）および二糖モノカルボン酸エステル（Ｂ）を含有する有機溶媒溶液を塗布する工程、および、前記塗布した有機溶媒溶液を乾燥する工程を含む、樹脂フィルムの製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂フィルムからなる層を含有する積層体。
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