JP5183261B2 - 粘土薄膜及び薄膜積層体 - Google Patents
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Description
これらの問題点を解決するため、一部の液晶方式のものではフィルム基板(プラセルと呼ばれている)が使用されている。しかしながら、次世代ディスプレイとして脚光を浴びている有機ELディスプレイの場合、低抵抗な透明導電膜が必要とされており、この為250℃を超える熱処理が不可欠である。
また、太陽電池パネルにもガラス基板から軽くて、割れにくいフィルム基板の利用が注目されている。この場合、透明性、耐候性はもちろんのこと、耐熱性の要求も高まってきている。
従来のプラスチック基板ではこのような特性を満足するものが無い。これらの要求を満たし得る材料としては粘土薄膜が注目されている。
一つは耐水性の問題である。一般的に用いられる粘土は層間に親水性の陽イオンを含んでおり、吸湿性の高い物質である。このため、水分による劣化が懸念される有機ELディスプレイ用のフィルム基板としては適さない。耐水性を上げる対策の一つとして層間への撥水剤添加が考えられるが、吸水性を制御した場合、全く水分がなくなると膜が柔軟性を喪失してしまい、柔軟性を保つ程度の水分を保持しようとすると、急激な過熱による水分の沸騰の為膜を破壊する結果となってしまう。もう一つの耐水化の方法として粘土層間に含まれる親水性陽イオンを疎水性陽イオンに交換する方法がある。しかしながら四級アンモニウムイオンに代表される疎水性陽イオンは熱分解を起こしやすく、粘土が有する耐熱性を十分に発揮することができないという問題を有していた。
本発明の粘土において、上記薄片状耐熱材料が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ノントロナイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、スメクタイト及び層状チタン酸のうち一種以上であると好ましい。
また、本発明の薄膜積層体は、上記粘土薄膜の片面もしくは両面に、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも一つを含む無機薄膜または有機薄膜のうち少なくとも一方が積層されていると好ましい。
また、本発明の粘土薄膜を作製する際に、硬化助剤、酸化防止剤、界面活性剤、顔料、レベリング剤等の一般的な添加剤を種々添加することができる。
また、本発明の粘土薄膜は、それがもつ上記特性により、多くの製品に利用することができる。
例えば電子ペーパー用基板、電子デバイス用封止フィルム、レンズフィルム、導光板用フィルム、プリズムフィルム、位相差板・偏光板用フィルム、視野角補正フィルム、PDP用フィルム、LED用フィルム、光通信用部材、タッチパネル用フィルム、各種機能性フィルムの基板、内部が透けて見える構造の電子機器用フィルム、ビデオディスク・CD/CD−R/CD−RW/DVD/MO/MD・相変化ディスク・光カードを含む光記録メディア用フィルム、燃料電池用封止フィルム、太陽電池用フィルム等に使用することができる。
また、下記実施例4に示すように表面コートにより付加機能をつけると高いガスバリア性を実現でき、液晶や有機ELディスプレイ用のフィルム基板として好適に使用することができる。さらに、硝子もしくはプラスチックフィルムなどの透明基材上に、上記の粘土薄膜や粘土薄膜に表面コートしたものを積層して使用することができる。
(薄片耐熱材料の有機化)
合成スメクタイト20gを純水2000g中に分散させた後、イミダゾリウム塩である1−エチル−3−メチルイミダゾリウムブロミドを2g投入した。スメクタイト内のナトリウムイオンとイミダゾリウムイオンのイオン交換反応により、層間に1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオンを含むスメクタイトが液中に析出した。この溶液を遠心分離器で固液分離し液分を取り除き、粘土を得た。これを分散有機溶剤であるジメチルホルムアミド中に分散させ、溶剤中に膨潤した1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン含有スメクタイト溶液を得た。
上記により得られた溶液を、アプリケーターで離けい処理したポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETフィルムという)上に塗布して製膜した。その後、120℃の乾燥機に投入し、溶剤分を除去し、PETフィルムから剥がして粘土薄膜を得た。この粘土薄膜は、透明で柔軟性のある厚さ30μmの薄状物であった。
実施例1において、イミダゾリウム塩を1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムブロマイドにした以外は同様にして厚さ30μmの本発明の粘土薄膜を得た。
実施例1において、イミダゾリウム塩を1−オクチル−3−メチルイミダゾリウムブロマイドにした以外は同様にして厚さ30μmの本発明の粘土薄膜を得た。
実施例1にて作製した粘土薄膜の表裏面に、反応性スパッタリングにて無機層であるSiOx膜を厚さ60nm積層し、本発明の粘土薄膜積層体を得た。
この粘土薄膜積層体は、実施例1で得られた粘土薄膜の透明性と柔軟性を維持していた。
実施例1において、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムブロミドの代わりにテトラメチルアンモニウムブロミドを使用した以外は同様にして厚さ30μmの粘土薄膜を得た。
実施例1において、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムブロミドの代わりにトリブチル−ドデシルホスホニウムを使用した以外は同様にして厚さ30μmの粘土薄膜を得た。
実施例1において、イミダゾリウム塩を1−ドデシル−3−メチルイミダゾリウムブロマイドにした以外は同様にして厚さ30μmの粘土薄膜を得た。
上記のように得られた実施例1〜3及び比較例1〜3で作製した粘土薄膜について、それぞれの粘土薄膜を表1に記載の種々の温度に加熱したホットプレート上に30分放置してその外観変化を観察した。結果を表1に記した。
実施例1〜3及び比較例1〜3で作製した溶液を粘土薄膜とせず溶液のまま120℃にて乾燥することで粘土粉末を得、これを粘土薄膜と同様に表1に記載の種々の温度にてホットプレート上に30分放置してその外観変化を観察した。結果を表1に記した。
また、実施例及び比較例の溶液より得られた粘土粉末は、上記粘土薄膜と同様の外観変化を示し、特に、実施例1〜3の溶液より得られた粘土粉末は、耐熱性に優れた特徴を示した。これによりこの粘土は薄膜のみならず増粘性の付与等を目的に種々の添加剤等としての利用が可能であることが分かった。
実施例1で得られた粘土薄膜および実施例4で得られた粘土薄膜積層体について、ガスバリア性の評価として、下記の方法にて水蒸気透過率の特性を測定した。
<水蒸気透過率>
JIS K 7126 A法(差圧法)に準じた差圧式のガスクロ法により、ガス・蒸気等の透過率・透湿度の測定が可能なGTRテック社製のガス・蒸気透過率測定装置を用いて、温度40℃/湿度90%RHの条件における水蒸気透過率の測定を行った。
Claims (5)
- 薄片状耐熱材料が積層された構造を有し、該積層構造の層間に下記一般式(1)で示されるイミダゾリウムイオンを含有する粘土より形成された粘土薄膜であって、
前記薄片状耐熱材料が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、ノントロナイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、スメクタイト及び層状チタン酸のうち一種以上であり、
前記イミダゾリウムイオンの置換基R1とR2の炭素数の合計が10以下であり、かつR1、R2のどちらか一方がC 2 H 5 もしくはCH 3 であることを特徴とする粘土薄膜。
- 前記イミダゾリウムイオンの置換基R1とR2の炭素数の合計が5以下であることを特徴とする請求項1に記載の粘土薄膜。
- 太陽電池用のフィルム基板であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粘土薄膜。
- ディスプレイ用のフィルム基板であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粘土薄膜。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の粘土薄膜の片面もしくは両面に、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも一つを含む無機薄膜または有機薄膜のうち少なくとも一方が積層されたことを特徴とする薄膜積層体。
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