JP2021530385A - 柔軟、透明な膨張性防炎塗料および同じものを組み込んだ複合材 - Google Patents

Abstract

膨張性材料の光透過性層および、膨張性材料の層の少なくとも１つの表面と接触する少なくとも１つの光透過性防湿バリアを含む柔軟な複合材が、開示され、前記膨張性材料は、アミンまたはアミド含有化合物を含む。可燃性溶媒を含む、電気光学フィルムまたは建築用電子ペーパーベースの製品など、透明な最上層を必要とする柔軟なデバイスまたは材料に含まれる場合、前記複合材は、耐火性特性を提供し得る。本発明の別の実施形態において、本発明の様々な実施形態によって作製された複合材を使用して、耐火性ガラスパネルを提供することができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月２５日に出願された通し番号第６２／７０３，１５６号を有するアメリカ仮特許出願に基づく利益および優先権を主張するものであり、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、柔軟な積層体のための透明な膨張性（ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ）コーティングに関する。より具体的には、一局面において、本発明は、例えば、電気光学ディスプレイまたは太陽光発電の屋根瓦などの柔軟な積層体に組み込むことができる、透明な膨張性コーティングに関する。

チャー形成炭素質材料（「ｃａｒｂｏｎｉｆｉｃ」）、鉱酸触媒、発泡剤（「ｓｐｕｍｉｆｉｃ」）、およびバインダー樹脂を含む、市販の膨張性コーティングは、膨張する構成要素の１ガロンあたり数ポンドを含む塗料配合物に見られ得る。さらに、配合物は典型的に、厚い層で適用され、その結果、コストのかかるコーティングがもたらされる。

膨張性防火コーティング（ｆｉｒｅ ｃｏａｔｉｎｇ）の大部分は、航空宇宙産業および建築／建設用途のために、耐火鋼、コンクリート、木材、およびその他の硬質基板に開発されている。用途の大部分で透明性は必要ないため、現在市販されているシステムの多くは、ＴｉＯ_２、ナノクレイ、グラファイト、カオリン、およびアルミノケイ酸塩を含む。耐火基準に準拠するために、これらの硬質で不透明なコーティングは、建築材料の表面に適用されなければならない。結果として、コーティングを、太陽光発電の屋根瓦など、柔軟性および透明性を必要とする建築材料に使用できない。

したがって、柔軟な材料に組み込むことができる改善された透明な膨張性コーティングが必要である。

一局面によると、膨張性材料の層および、膨張性材料の層の少なくとも１つの表面と接触する少なくとも１つの防湿バリアを含む、複合材が開示され、膨張性材料は、アミンまたはアミド含有化合物を含む。

本発明のこれらおよび他の局面は、以下の説明を考慮して明らかになるであろう。

図面の図は、制限としてではなく、例としてのみ、本概念による１つまたは複数の実施を示している。図面は、原寸に比例していない。図において、類似の参照番号は、同じまたは同様の要素を指す。

図１は、本発明の第１の実施形態による膨張性材料の上面斜視図である。

図２は、図１の膨張性材料の軸Ｉ−Ｉに沿った側面断面図である。

図３は、本発明の第２の実施形態による複合材の側面断面図である。

図４は、本発明の第３の実施形態による複合材の側面断面図である。

図５は、本発明の第４の実施形態による複合材の側面断面図である。

図６Ａは、本発明の第３の実施形態と同様の構造を有する複合材のサンプルに適用されたトーチ火炎の写真である。

図６Ｂは、火炎を取り除いてから１０分後の図６Ａのサンプルの写真である。

図７は、本発明の第４の実施形態と同様の構造を有する複合材のサンプルから火炎を取り除いてから１０分後に撮影した写真である。

図８は、表１に示されている環境安定性データのプロットである。

図９は、ＱＵＶ ＵＶ試験機でＵＶに曝露した後の実施例３のサンプルの性能のチャートである。

図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の別の実施形態による膨張性材料の層を含む積層可能なスタックの断面図である。

図１１は、実施例４で作成したさまざまなサンプルの脆化試験データのチャートである。

図１２は、本発明の実施形態に組み込まれた膨張性材料および柔軟な基板のサンプルの光透過データのプロットである。

詳細な説明
以下の詳細な説明において、関連する教示の完全な理解を提供するために、例として多くの具体的な詳細が、明らかにされる。しかしながら、本教示がそのような詳細なしで実施され得ることは、当業者に明らかであるべきである。

一般に、本発明の様々な実施形態によって作製された材料は、透明な最上層を必要とする様々なデバイスで使用され得る、耐火性複合材を提供する。本発明の様々な実施形態は、膨張性材料層の追加を介して、新しい積層建築材料を耐火性にする方法を提供することができる。例えば、本発明の別の実施形態において、前述の複合材料を電気光学フィルムと組み合わせることができる。本発明の様々な実施形態による複合材料は、十分に透明で柔軟性があり、その結果、それらは、変色フィルムまたは他の建築用電子ペーパーベースの製品とうまく統合することができる。これは、一部の電子ペーパーベースの製品など、可燃性溶媒を含む建築用製品に特に有利であり得る。本発明による複合材は、光透過性であるため、複合材は、最終製品の電気光学性能にほとんどまたはまったく影響を及ぼさない可能性がある。用語「光透過性」は、このように指定された層が、その層を通して見ている観察者に、、下にある層（複数可）の表面の外観を観察することを可能にするのに十分な光を透過することを意味するために本明細書に使用される。

本発明の様々な実施形態による複合材はまた、太陽光発電の屋根瓦に耐火性を提供するために使用され得る。これは、従来の太陽光発電の屋根瓦の最上層として使用されるガラスの代わりに、複合材を柔軟なポリマーカバーとして利用することによって達成できる。

本発明の別の実施形態において、本発明の様々な実施形態によって作製された複合材を使用して、耐火性ガラスパネルを提供することができる。通常のガラスパネルは、断熱性や耐火性が高くない。複合材が、例えば、パネルの表面に積層によって容易に適用され得るため、本発明の柔軟で光透過性の複合材は、改善された耐火性パネルを提供し得、複合材内の膨張性材料が、密封されるため、複合材は、透明度が大幅に低下し、たとえば建築用途の窓として使用され得るガラスパネルには非常に望ましくない、劣化の影響を受けにくい。

防火コーティングの分類は、それらの望ましい性能に基づいている。すなわち、（１）建築の場合、ＡＳＴＭ Ｅ１１９によって、または炭化水素火災の場合、ＡＳＴＭ Ｅ１５２９によって定義され、時間すなわち、１時間、２時間など、の観点から測定された耐火性を高めるもの、および（２）ＡＳＴＭ Ｅ８４の火炎拡散指数によって測定された可燃性基板の火炎拡散を低減するもの。本発明の様々な実施形態による、耐火性複合材、ならびに複合材を含む組立品は、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｅ８４に準拠し、Ｂまたはそれを超える規格、すなわち、７５またはより大きいＡＳＴＭ Ｅ８４によって決定される火炎拡散指数を有する。

ここで図１および２を参照すると、本発明の第１の実施形態による複合材料が示されている。複合材料は、好ましくは特定の積層プロセスにおいて有利であり得る、取り除き可能な剥離シートの形態で提供されるベースシート１４を含む。複合材料は、光透過性膨張性材料１０の層および保護層１２をさらに含み得る。保護層１２は、光透過性バリア層１５および光透過性接着剤層１６を含み得る。前述のように、保護層１２は、好ましくは、膨張性材料１０からの水分の損失を防止または抑制するために、膨張性材料１０の層を取り囲み、囲む。

バリア層１５は、柔軟な上部基板の形態で提供することができ、上部基板を形成するために使用され得る材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンホモポリマーまたはコポリマー、およびそれらの組み合わせなどのポリマー材料を含むが、これらに限定されない。基板は、好ましくは、１つまたは複数のフィルムでコーティングし、保護層１２の防湿バリア特性を強化するか、または下にある膨張性材料の劣化を防止するためのハードコーティング、反射防止コーティング、あるいはＵＶコーティングなどの他の特性を組み込むことができる材料でできている。コーティング材料の例は、シリカ酸化物、シリカ窒化物、酸化アルミニウムなどの有機および無機化合物、ならびにポリアクリルなどのポリマー、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。記載された材料の組み合わせは、交互層、例えばポリマー／Ａｌ_２Ｏ_３あるいはポリマー／シリカ酸化物またはシリカ窒化物の交互層の形態で提供され得る。バリア層１５は、６０℃および１００％ＲＨで、最大で約１０^−２ｇ／ｍ^２／日、より好ましくは最大で約１０^−３ｇ／ｍ^２／日の水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）を示し、膨張性材料の脆化を防止または抑制することが、好ましい。

接着剤材料の層１６は、好ましくは、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、反応性接着剤、またはそれらの組み合わせなどの光学的に透明な接着剤材料でできている。ＵＶ保護材料などの前述のコーティング材料はまた、接着剤材料に組み込まれるか、または接着剤材料と膨張性材料の層との間の別の層として組み込まれ得る。接着剤材料層１６は、好ましくは、膨張性材料１０が接着剤材料層１６内に完全に包まれて、膨張性材料１０からの水分の漏出をさらに防止または抑制するような方法で適用される。次に、膨張性材料１０が接着剤層材料１６に包まれた後、剥離可能なシート１４を適用し、複合材の底部を形成し得る。

膨張は難燃性の戦略であり、下にある材料を火炎から絶縁する、膨潤したマルチセルの熱的に安定したチャーの加熱による形成を伴う。本発明の様々な実施形態において使用される膨張性材料は、チャー形成炭素質材料、脱水触媒、および発泡剤を含み得る。好ましくは、脱水触媒および炭素質材料は、加熱されるとチャーを形成し、発泡剤は、加熱されると膨張性材料に発泡構造を形成させる。チャー形成炭素質材料は、炭素に富むポリオール、ポリアミド−６、ポリアミド−６およびクレイのナノ複合材、トリアジン誘導体、イソシアヌレート誘導体、エタノールアミン−アミノトリアジンオリゴマー、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。膨張性材料に含まれ得る脱水触媒は、リン酸誘導体（例えば、ポリリン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、リン酸クロロアルキル、ホスホン酸クロロアルキル、有機リン酸またはホスホン酸のエステル）およびそれらの組み合わせなどの鉱酸触媒を含むが、これらに限定されない。発泡剤は、メラミン、トリアジン誘導体、およびそれらの組み合わせなど、アミンまたはアミドを含む化合物を含み得るが、これらに限定されない。膨張性材料は、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリビニル、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、エポキシド、ケイ酸塩、およびそれらの組み合わせなどのバインダー樹脂をさらに含み得る。本発明の様々な実施形態で使用され得る膨張性材料の例は、ＦＸ１００樹脂とＴ５０触媒（両方ともＦｌａｍｅ Ｓｅａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ． ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ， ＴＸによって製造される）の混合物である。

膨張性材料は、好ましくは、元の厚さの５０〜１００倍まで膨張する。活性化されると、膨張性材料は、好ましくは、小さな空気セルからなる絶縁チャー層を形成し、それは、下にある層をさらなる燃焼から保護する。燃焼試験基準を満たすために、チャー泡層は特定の温度（たとえば１または２時間）で一定期間安定している必要がある。膨張性プロセスは、好ましくは、２００〜２５０℃で開始する。

本発明の一実施形態によると、膨張性材料が熱に露出されたときに発生する化学反応は、以下のように進行し得る。
１．バインダー樹脂が、もし存在する場合、溶融し、液相において化学反応を促進する；
２．脱水触媒が、分解し、酸を形成する；
３．酸が、炭素に富むポリオールと反応し、架橋酸エステルを形成する；
４．エステルが、分解し、チャーマトリックスを形成する、そして
５．発泡剤が、ガスを放出し、マトリックスの膨張を引き起こし、厚くてコンパクトな多孔性のチャーの泡を形成する。

本発明の様々な実施形態によって作製された電気光学ディスプレイは、膨張性材料がスタック内の電気光学媒体に近接している、複合材または積層体を提供することができ、可燃性の封入剤を含む電気光学媒体に有利であり得る。

材料またはディスプレイに適用される場合、用語「電気光学」は、本明細書において、イメージング技術におけるその従来の意味で使用され、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２のディスプレイ状態を有する材料を指し、材料に電界を印加することにより、材料が第１の表示状態から第２の表示状態に変化する。光学特性は典型的に、ヒトの目に知覚できる色であるが、光透過率、反射率、発光、または機械読み取りを目的としたディスプレイの場合、可視範囲外の電磁波の反射率における変化の意味での疑似カラーなど、別の光学特性であり得る。電気光学材料／ディスプレイは、回転する二色性部材、封入された電気泳動媒体、液晶媒体、エレクトロクロミック媒体、エレクトロウェッティング媒体などの様々なタイプの媒体を含み得る。

マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）、Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅ Ｉｎｋ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＬＬＣおよび関連会社に割り当てられた、またはその名前で譲渡された多数の特許および出願は、封入およびマイクロセル電気泳動およびその他の電気光学媒体で使用されるさまざまな技術を記載する。封入された電気泳動媒体は、多数の小さなカプセルを含み、そのそれぞれ自体は、流体媒体中に電気泳動的に移動可能な粒子を含む内相および、内相を取り囲むカプセル壁を含む。典型的に、カプセルは、それ自体がポリマーバインダー内に保持され、２つの電極間に配置されたコヒーレント層を形成する。マイクロセル電気泳動ディスプレイにおいて、荷電粒子および流体は、マイクロカプセル内に封入されておらず、代わりに、担体媒体、典型的にはポリマーフィルム内に形成された複数の空洞内に維持される。これらの特許および出願に記載されている技術は、
（ａ）電気泳動粒子、液体、および液体添加剤；例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号を参照；
（ｂ）カプセル、バインダー、および封入プロセス；例えば、米国特許第６，９２２，２７６号；第６，８６６，７６０号；および第７，４１１，７１９号を参照；
（ｃ）マイクロセルの構造、壁の材料、およびマイクロセルの形成方法；例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および第９，２７９，９０６号を参照；
（ｄ）マイクロセルを充填および密封する方法；例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および第７，７１５，０８８号を参照；
（ｅ）電気光学材料を含むフィルムおよびサブ組立品；例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号を参照；
（ｆ）バックプレーン、接着剤層、および他の補助層およびディスプレイで使用される方法；例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号を参照；
（ｇ）色の形成および色の調整；例えば、米国特許第７，０７５，５０２号および第７，８３９，５６４号を参照；
（ｈ）ディスプレイを駆動する方法；例えば、米国特許第７，０１２，６００号および第７，４５３，４４５号を参照；
（ｉ）ディスプレイの用途；例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号を参照；ならびに
（ｊ）米国特許第６，２４１，９２１号および米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号に記載されている、非電気泳動ディスプレイ；ならびにディスプレイ以外の封入およびマイクロセル技術の応用；例えば、米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および第２０１６／００１２７１０号を参照；
を含む。

他のタイプの電気光学媒体もまた、本発明のディスプレイに使用され得る。

電気光学ディスプレイは通常、電気光学材料の層および電気光学材料の反対側に配置された少なくとも２つの他の層を含み、これらの２つの層の１つは、電極層である。ほとんどのそのようなディスプレイにおいて、両方の層が、電極層であり、一方または両方の電極層は、ディスプレイのピクセルを定義するためにパターン化されている。例えば、一方の電極層は、細長い列電極にパターン化され得、他方は、列電極に対して直角に走る細長いカラム電極にパターン化され得、ピクセルは、列電極とカラム電極の交差によって定義される。あるいは、より一般的に、一方の電極層は、単一の連続電極の形態を有し、他方の電極層は、ピクセル電極のマトリックスにパターン化され、それぞれがディスプレイの１つのピクセルを定義する。

３層電気光学ディスプレイの製造は、通常、少なくとも１回の積層操作を含む。例えば、前述のＭＩＴおよびＥ Ｉｎｋの特許および出願のいくつかにおいて、封入された電気泳動ディスプレイを製造するためのプロセスの記載があり、バインダー中にカプセルを含む封入された電気泳動媒体が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または同様の導電性コーティング（最終的なディスプレイの１つの電極として機能する）をプラスチックフィルム上で含む柔軟な基板にコーティングされ、カプセル／バインダーコーティングを乾燥させて、基板にしっかりと接着した電気泳動媒体のコヒーレント層を形成する。これとは別に、ピクセル電極のアレイおよび、ピクセル電極を駆動回路に接続するための導体の適切な配置を含む、バックプレーンが調製される。最終的なディスプレイを形成するために、その上にカプセル／バインダー層を有する基板は、積層接着剤を使用されるバックプレーンに積層される。そのようなプロセスの１つの好ましい形態において、バックプレーンはそれ自体が柔軟であり、プラスチックフィルムまたは他の柔軟な基板上にピクセル電極および導体を印刷することによって調製される。このプロセスによるディスプレイの大量生産のための明白な積層技術は、積層接着剤を使用する回転積層体である。同様の製造技術は、他のタイプの電気光学ディスプレイで使用され得る。例えば、マイクロセル電気泳動媒体または回転する二色性部材媒体は、封入された電気泳動媒体と実質的に同じ方法でバックプレーンに積層され得る。

前述の米国特許第６，９８２，１７８号は、大量生産によく適合した固体電気光学ディスプレイ（封入された電気泳動ディスプレイを含む）を組み立てる方法を記載している。本質的に、本特許は、光透過性導電層；導電層と電気的に接触している固体電気光学媒体の層；接着剤層；および剥離シートを順番に含む、いわゆる「フロントプレーン積層体」（「ＦＰＬ」）を記載している。典型的には、光透過性導電層は、光透過性基板上に運ばれ、これは、永久変形なしに基板を（例えば）直径１０インチ（２５４ｍｍ）のドラムに手動で巻き付けることができるという意味で、好ましくは柔軟である。基板は、典型的に、ポリマーフィルムであり、通常、約１から約２５ｍｉｌ（２５から６３４μｍ）、好ましくは約２から約１０ｍｉｌ（５１から２５４μｍ）の範囲の厚さを有する。導電層は、好都合に、例えば、アルミニウムあるいはＩＴＯの薄い金属または金属酸化物層であるか、または導電性ポリマーであり得る。アルミニウムまたはＩＴＯでコーティングされたポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルムは、例えば、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ ＤＥから「アルミ化マイラー」（「マイラー」は登録商標）として市販されており、そのような市販の材料は、フロントプレーン積層体で良好な結果で使用され得る。

このようなフロントプレーン積層体を使用した電気光学ディスプレイの組立品は、フロントプレーン積層体から剥離シートを取り除き、接着剤層をバックプレーン接着させるのに有効な条件下で接着剤層をバックプレーンと接触させることによって行うことができ、それにより接着剤層、電気光学媒体の層、および導電層をバックプレーンに固定する。このプロセスは、典型的にロールツーロールコーティング技術を使用する、フロントプレーン積層体を大量生産し、次に特定のバックプレーンでの使用に必要な任意のサイズに切断できるため、大量生産によく適している。

米国特許第７，５６１，３２４号は、本質的には、前述の米国特許第６，９８２，１７８号のフロントプレーン積層体の簡略化されたバージョンである、いわゆる「ダブル剥離シート」を記載している。ダブル剥離シートの１つの形態は、２つの接着剤層の間に挟まれた固体電気光学媒体の層を含み、接着剤層の一方または両方が、剥離シートによって覆われている。ダブル剥離シートの別の形態は、２つの剥離シートの間に挟まれた固体電気光学媒体の層を含む。ダブル剥離フィルムの両方の形態は、すでに記載したフロントプレーン積層体から電気光学ディスプレイを組み立てるプロセスと一般に同様のプロセスで使用することを意図しているが、２つの別々の積層体が含まれ；典型的に、最初の積層体において、ダブル剥離シートが、フロント電極に積層され、フロントサブ組立品を形成し、次に２番目の積層体において、フロントサブ組立品が、バックプレーンに積層され、最終的なディスプレイを形成する。一方、これら２つの積層体の順番は、もし望むなら、逆にすることができる。

米国特許第７，８３９，５６４号は、前述の米国特許第６，９８２，１７８号に記載されているフロントプレーン積層体の変形である、いわゆる「反転フロントプレーン積層体」を記載している。この反転フロントプレーン積層体は、順番に、光透過性保護層および光透過性導電層；接着剤層；固体電気光学媒体の層；ならびに剥離シートのうちの少なくとも１つを含む。この反転フロントプレーン積層体は、電気光学層と前面電極または前面基板との間の積層接着剤の層を有する電気光学ディスプレイを形成するために使用され；第２の、典型的に接着剤の薄い層は、電気光学層とバックプレーンとの間に存在する場合も存在しない場合もある。このような電気光学ディスプレイは、優れた解像度と優れた低温性能を組み合わせることができる。

本発明の別の実施形態によると、光透過性、柔軟性、および耐火性複合材は、ＦＰＬに積層され得る。ＦＰＬは、好ましくは、電気泳動媒体の層を含むスタックを含み、耐火性複合材は、スタックの最も可燃性の構成要素であり得る、電気泳動媒体の層に積層され得る。複合材は、電気泳動媒体の層の片面または両面に積層され得る。

例えば、図３を参照して、本発明の一実施形態によるＦＰＬの断面図を模式的に示す。ＦＰＬは、光透過性バリア層１５および接着剤材料層１６を含む保護層を含み得る。膨張性材料の層１０は、接着剤材料の層１６内に埋め込まれ得る。本発明の代替の実施形態において、図４において示されるように、２つのバリア層１５ａ、１５ｂは、２つのバリア層１５ａ、１５ｂの間に埋め込まれた膨張性材料１０を含む、単一の接着剤材料層１６と共に使用され得る。膨張性層１０からの水分の損失を抑制または防止するために、保護層の周辺領域は、挟まれたエッジシール１１を含み得る。

電気光学層はまた、接着剤材料１６の層内に埋め込まれ得る。電気光学層は、電気泳動媒体の層２２の反対側に適用された光透過性導電性材料の層１８ａ、１８ｂを有する電気泳動媒体の層２２を含み得る。導電性材料の層１８ａ、１８ｂは、電源（示さず）に接続されたときに電極として役に立ち、電気泳動媒体２２の厚さ全体に電界を印加して、電気泳動媒体に光学状態を切り替える。光透過性導電性材料の材料は、酸化インジウムスズ、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン、有機−金属−有機（ＯＭＯ）電極、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。オプションの導電性接着剤層２０ａ、２０ｂは、導電性材料の層１８ａ、１８ｂと電気泳動媒体２２との間に適用され得る。

前に説明したように、電気泳動媒体は、溶媒または溶媒混合物中に電気泳動顔料粒子の封入された分散液を含み得る。溶媒または溶媒混合物、ならびに電気光学媒体の他の構成要素（接着剤材料など）は、非常に可燃性であり得る。したがって、膨張性材料は、電気光学媒体の近くに、好ましくは火に露出される可能性がより高い側に配置されることが好ましい。例えば、図３に示すように、剥離シート１４が、ＦＰＬの下部に適用される。剥離シート１４は、下にある接着剤材料１６を露出させるために取り除き可能であり、その結果、ＦＰＬが、表面に接着され得る。結果として、バリア層１５が露出し、火災が発生した場合、火炎が最初に露出したバリア層を襲う。膨張性層１０をバリア層１５と電気光学媒体の層との間に配置することにより、火炎が電気光学媒体の層を燃焼させることができる前に、膨張性材料１０は活性化され得る。追加の耐火性のために、または両面ディスプレイなどの複数の露出面を有する複合材のために、膨張性材料の追加の層を複合材に組み込むことができ、例えば、図５に示す実施形態は、電気光学媒体の層の各側に膨張性層１０ａ、１０ｂを有する。

膨張性材料の混合、および層の厚さは、効果的な膨張性能のために、溶融、炭化、架橋、およびガス放出の正確な調整を確実にするように選択される。膨張性材料の層は、好ましくは、膨張中に、活性発泡材料がＦＰＬの内側の可燃性層に向かって移動し、冷却および凝固すると、可燃性層を火から密閉し、隔離するように構成される。

膨張性材料の組成は、１つまたは複数の可塑剤を添加することでその柔軟性を改善するように変更され得る。柔軟性を改善するための添加剤は、好ましくは、膨張性材料のバインダー樹脂と適合性であり、混和性である。柔軟性添加剤の例は、Ｋｅｍｅｃｔａｎｔ ＥＢ３（Ｌａｎｋｅｍ Ｌｔｄ．、ＵＫから供給）、グリセロール、およびエチレングリコールを含むが、これらに限定されない。好ましい可塑剤は、グリセロールおよびエチレングリコールである。膨張性コーティングは、コーティングの重量に基づいて、１から２０重量％、好ましくは５から１０重量％の可塑剤を含み得る。膨張性材料と可塑剤（複数可）の混合は、積層可能なスタックに組み込まれ得る。例えば、図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、膨張性材料および可塑剤３０の混合は、２つの剥離シート３２ａ、３２ｂ、および必要に応じて１つまたは複数の光学的に透明な感圧接着剤の層３４の間に積層される前に、１つまたは複数の乾燥段階を通って供給される、連続コンベヤー上にコーティング色素でコーティングされ得る。膨張性材料の最終乾燥層の厚さは、２５から７５ミクロン、より好ましくは４０から５０ミクロンであり得、コーティング重量は５０から１５０ｇ／ｍ^２、より好ましくは７５から９０ｇ／ｍ^２であり得る。次に、柔軟な膨張性材料を含むスタックは、防湿バリアおよび／またはＦＰＬに積層され、図２から５に示されるような積層体に到達され得る。

本発明の好ましい複合材の詳細を示すために、例示のみとしてであるが、ここに実施例が与えられる。

実施例１

膨張性材料を、Ｆｌａｍｅ ＳｅａｌのＦＸ１００バインダーおよびＴ−５０加硫剤を４：１の体積比で、２５００ｒｐｍで６０秒間、スピードミキサーで混合することによって調製した。次に、０．００３インチの厚さを有する層をバーコートし、材料を乾燥し、次に、０．００４インチの厚さを有する膨張性材料の第２のコーティングを適用し、コーティングされた剥離シートを再び乾燥することによって、膨張性材料を剥離シート上にコーティングした。

次に、酸化インジウムスズの２つの連続層の間に電気泳動媒体の層を含む、電気光学媒体のサンプルを調製した。ウレタンベースの光学的に透明な接着剤を電気光学媒体の片面に適用し、膨張性材料をウレタン接着剤に積層した後、剥離シートを取り除いた。

次に、シリカ酸化物のスパッタコーティングおよび感圧接着剤の層を有するＰＥＴからなる保護シートを膨張性層に積層し、同じ組成の２番目の保護シートを電気光学媒体に積層し、図４に示されている実施形態と同様の構造である。

上記の複合材の０．５インチｘ５インチのサンプルを、ＵＬ−９４ＨＢ試験方法を使用して試験し、１２インチｘ１２インチのサンプルを、サンプルの可燃性挙動を調査するためのＡＳＴＭ Ｅ−８４の縮小バージョン（「ミニＥ−８４」として参照）のためにＧｕａｒｄｉａｎ Ｆｉｒｅ試験機関に提出した。フルスケールのＡＳＴＭ Ｅ８４試験基準と同様に、ＵＬ−９４ＨＢは、計算された火の拡散速度を報告し、火を拡散する可能性のある、引火性の破片を形成する試験される材料の能力を特定する。両方の試験は、膨張性防火物が上記の基準：燃焼速度は５７ｍｍ／分（ＵＬ９４ＨＢに準拠するには７６ｍｍ／分未満）であり、クラスＡ規格はミニＥ−８４で達成された、を準拠していることが確認された。非常に膨張した膨張性炭化物を形成することによって、火災は自己消火し、火のしずくは、発生しなかった。結果は、図６Ａおよび６Ｂで観察され得る。図６Ａは、トーチを使用してサンプルに火を適用した写真であり、図６Ｂは、トーチを取り除いてから１０分後のサンプルの写真である。

実施例２

２枚の保護シートの適用前に、膨張性材料が、電気光学媒体の両面に積層されたことを除いて、実施例１によって作製したサンプルを作製した。得られたサンプルは、図５に示されている実施形態と同様の構造を有した。実施例１のサンプルと同一の火災性能が得られた。図７は、トーチを取り除いてから１０分後に撮影した写真であり、サンプルが自己消火し、火の拡散を十分に封じ込めたことを示している。

実施例３

サンプルは、ＳｉＯｘでスパッタされた２５μｍの厚さのＰＥＴベースのフィルム（６０Ｃ／９０％ＲＨで、ＷＶＴＲ＜０．１５ｇ／ｍ^２／日）および２５μｍの厚さのＰＳＡ（３８Ｃ／９０％ＲＨでＷＶＴＲ＜３５ｇ／ｍ^２／日）からなる保護シート層の間に密封された膨張性材料（Ｆｘ１００／Ｔ５０、４：１容量）の層を積層することによって調製した。サンプルは、サンプルの周囲にピンチシールを含んだ。

サンプルの環境安定性を、サンプルを４０Ｃ／３０％ＲＨの雰囲気および４０Ｃ／９０％ＲＨの雰囲気の１１７７時間に露出することによって試験した。ｂ＊値を、最も変化しやすい色座標として観察した。４０Ｃ／３０％ＲＨへの１１７７時間の露出後、Δｂ＊は、１．３８であり、４０Ｃ／９０％ＲＨでの１１７７時間の露出後は２．３５であった。結果は、表１および図８に提供される。膨張性層の脆化は、観察できなかった。

表１：

ＵＶ露出の影響を、Ｑ−Ｌａｂ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造された、ＱＵＶ ＵＶ試験機（蛍光光源、２００００Ｌｕｘ、０．５Ｗ／ｍ^２＠３４０ｎｍ）にサンプルを配置することによっても試験した。図９に提供されている結果は、色の安定性が、８４０時間まで許容できたことを示している。

実施例４

可塑剤を含むおよび含まない膨張性材料の層を柔軟なＰＥＴ基板にコーティングし、コーティングされた基板を直径約２インチを有するシリンダーに巻き付けることにより、可塑剤を膨張性材料の混合物に添加する効果を試験した。柔軟な基板は、１２５ミクロンの厚さを有し、膨張性材料の層は、約５０ミクロンであった。膨張性材料は、ＦＸ１００／Ｔ５０の４：１の製剤であった。対照サンプルは、可塑剤を含まず、第１の試験サンプルの膨張性材料は、５重量％のグリセロールを含み、第２の試験サンプルの膨張性材料は、５重量％のＫｅｍｅｃｔａｎｔ ＥＢ３を含んだ。

サンプルは、２５Ｃで３０％から６０％ＲＨの範囲の条件で、さまざまな期間、保管された。保管中に断続的に、サンプルをマンドレルに巻き付け、任意の亀裂または脆化の出現を記録した。結果を図１１に提供する。

膨張性の非修飾４：１ ＦＸ１００／Ｔ５０製剤を含む対照サンプルは、２５Ｃ／３０％で１日後に亀裂が発生した。１８日以上後、５％グリセロール修飾膨張性材料を含むサンプルにおいて、脆化は観察されなかった。２５Ｃ／４０％ＲＨで、対照サンプルは、保存の１日後に再び故障し、Ｋｅｍｅｃｔａｎｔ ＥＢ３修飾サンプルは、４０日以上後に柔軟性があり、グリセロール修飾サンプルは、１２５日以上後に柔軟性があった。

修飾膨張性コーティングの光学特性を決定するために、ＦＸ１００／Ｔ５０および５重量％グリセロールの４：１の製剤の厚さ約５０ミクロンの層を剥離シート上にコーティングすることにより、３つのフィルムを調製した。コーティングされた層を乾燥させた後、各フィルムを剥離シートから取り除き、サンプルをコニカミノルタ３７００分光光度計に置き、結果を以下の表２および図１２に提供する。

表２：

図１２のグラフに見られるように、本発明の様々な実施形態によって作製された複合材に組み込まれた材料は、可視光の少なくとも約８５から９０％を透過する。

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、記載されてきたが、そのような実施形態は、例としてのみ提供されることが理解されよう。本発明の精神から逸脱することなく、多くの変形、変更、および置換が、当業者に生じるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神および範囲内にあるようなすべてのそのような変形をカバーすることが意図される。

前述の特許および出願のすべての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

Claims (20)

1. 膨張性材料の層および前記膨張性材料の層の少なくとも１つの表面と接触している少なくとも１つの防湿バリアを含む、複合材であって、前記膨張性材料は、アミンまたはアミド含有化合物を含む、複合材。
2. 第１および第２の防湿バリアを含む、請求項１に記載の複合材であって、前記膨張性の層が前記第１および第２の防湿バリアの間にある、複合材。
3. 前記防湿バリアが、保護フィルムおよび接着剤の層を含む、請求項１に記載の複合材。
4. 前記保護フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンホモポリマーまたはコポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項３に記載の複合材。
5. 前記接着剤の層が、光学的に透明な接着剤材料を含む、請求項３に記載の複合材。
6. 前記防湿バリアが、６０℃および１００％ＲＨで０．０１ｇ／ｍ^２／日より小さいまたは等しいＷＶＴＲを有する、請求項１に記載の複合材。
7. 前記防湿バリアが光透過性である、請求項１に記載の複合材。
8. 前記膨張性材料の層が光透過性である、請求項１に記載の複合材。
9. 前記膨張性剤が、チャー形成炭素質材料、脱水触媒、および発泡剤をさらに含む、請求項１に記載の複合材。
10. 前記チャー形成炭素質材料が、ポリオール、ポリアミド−６、ポリアミド−６およびクレイのナノ複合材、トリアジン誘導体、イソシアヌレート誘導体、エタノールアミン−アミノトリアジンオリゴマー、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載の複合材。
11. 前記脱水触媒が、ポリリン酸アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、リン酸クロロアルキル、ホスホン酸クロロアルキル、有機リン酸またはホスホン酸のエステル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載の複合材。
12. 前記発泡剤が、メラミン、トリアジン誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載の複合材。
13. 前記膨張性材料が、バインダー樹脂をさらに含む、請求項９に記載の複合材。
14. バインダー材料が、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリビニル、ＥＶＡ、ＰＶＡｃ、エポキシド、ケイ酸塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の複合材。
15. 前記膨張性材料が、可塑剤をさらに含む、請求項９に記載の複合材。
16. 前記可塑剤が、グリセロールおよびエチレングリコールからなる群から選択される材料を含む、請求項１５に記載の複合材。
17. 電気光学材料の層をさらに含む、請求項１に記載の複合材。
18. 前記膨張性材料の層および前記少なくとも１つの防湿バリアが、光透過性であり、前記膨張性材料の層の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの防湿バリアと前記電気光学材料の層との間に位置する、請求項１７に記載の複合材。
19. 前記電気光学材料の層が、電気泳動粒子の封入された分散液を含む、請求項１７に記載の複合材。
20. 太陽電池と組み合わせた、請求項１に記載の複合材。

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