JP6122116B2 - バリアフィルム用コーティング、並びにその製造及び使用方法 - Google Patents
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Description
第1の(メタ)アクリロイル化合物と、
第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランのマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物と、の反応生成物を含むバリアフィルムについて記載する。
(a)ベース(コ)ポリマー層を基材の主表面に塗布することと、
(b)該ベース(コ)ポリマー層上に酸化物層を塗布することと、
(c)該酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランのマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを堆積させ、(メタ)アクリル−シラン化合物と第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、とを含む方法について記載する。
(a)ベース(コ)(コ)ポリマー層を基材の主表面上に蒸着させ、硬化させることと、
(b)該ベース(コ)(コ)ポリマー層上に酸化物層を蒸着させることと、
(c)該酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを蒸着させ、(メタ)アクリル−シラン化合物と第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、とを含む方法について記載する。
明細書及び特許請求の範囲で特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とする場合がある。本明細書で使用される場合、以下の通り理解すべきである。
したがって、1つの態様では、本開示は、基材と、前記基材の主表面上のベース(コ)ポリマー層と、前記ベース(コ)ポリマー層上の酸化物層と、前記酸化物層上の保護(コ)ポリマー層とを含むバリアフィルムであって、前記保護(コ)ポリマー層が、
第1の(メタ)アクリロイル化合物と、
第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物と、の反応生成物を含み、
任意で、第1の(メタ)アクリロイル化合物が、第2の(メタ)アクリロイル化合物と同一であるバリアフィルムについて記載する。
基材12は、可撓性光透過性ポリマーフィルム等の可撓性可視光透過性基材であってよい。1つの本明細書において好ましい例示的な実施形態では、基材は、実質的に透明であり、550nmにおいて少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%、又は更には最高約100%の可視光透過率を有し得る。
図1を参照すると、ベース(コ)ポリマー層14は、薄膜で堆積させるのに好適な任意の(コ)ポリマーを含んでよい。1つの態様では、例えば、ベース(コ)ポリマー層14は、例えば、(メタ)アクリレート又はメタ(メタ)アクリレートを含む(メタ)アクリレートモノマー及び/又はオリゴマー、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、スチレンとブレンドされたエポキシ(メタ)アクリレート、ジ−トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステル、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アルコキシル化三官能性(メタ)アクリレートエステル、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化(4)ビスフェノールAジメタ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレートエステル、イソボルニルメタ(メタ)アクリレート、環状ジ(メタ)アクリレート、及びトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、前述のメタ(メタ)アクリレートの(メタ)アクリレート、及び前述の(メタ)アクリレートのメタ(メタ)アクリレート等の様々な前駆体から形成することができる。好ましくは、ベース(コ)コポリマー前駆体は、(メタ)アクリレートモノマーを含む。
改善されたバリアフィルムは、少なくとも1つの酸化物層16を含む。酸化物層は、好ましくは、少なくとも1つの無機材料を含む。好適な無機材料としては、様々な原子の酸化物、窒化物、炭化物、又はホウ化物が挙げられる。酸化物層に含まれる本明細書において好ましい無機材料は、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB、若しくはIIB族の原子、IIIB、IVB、若しくはVB族の金属、希土類金属、又はこれらの組み合わせの酸化物、窒化物、炭化物又はホウ化物を含む。幾つかの特定の例示的な実施形態では、無機層、より好ましくは無機酸化物層を最上の保護(コ)ポリマー層に塗布してよい。好ましくは、酸化物層は、ケイ素アルミニウム酸化物又はインジウムスズ酸化物を含む。
保護(コ)ポリマー層は、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物との反応生成物として形成される。第1及び第2の(メタ)アクリロイル化合物は、同一であってよい。
有用な求核性アクリロイル化合物としては、例えば、複数の(メタ)アクリロイルを含有する化合物(例えば、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、3−(アクリルオキシ)−2−ヒドロキシ−プロピルメタ(メタ)アクリレート、−(アクリルオキシ)−2−アセトキシ−プロピルメタ(メタ)アクリレート、トリアクリルオキシエチルイソシアヌレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリ(メタ)アクリレート(例えば、エトキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ジ(メタ)アクリレート(例えば、プロポキシ化(3)グリセリルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(5.5)グリセリルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート)、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、1−アクリルオキシ−2−メタクリルオキシエタン、1−アクリルオキシ−4−メタクリルオキシブタン)、及びより高い官能性の(メタ)アクリルを含有する化合物(例えば、ジ−トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート)からなる群より選択される(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
ポリ(メタ)アクリレートにマイケル付加するための材料として、本明細書に記載する実施形態の実施において特に有用なのは、N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(プロピル−3−トリメトキシシラン)アミン、ビス(プロピル−3−トリエトキシシラン)アミン、N−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−ブチルアミノプロピルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシモノメチルシランを含む二級アミノシランである。
本開示の実施形態の実施において特に有用なのは、メタクリロイル化合物(例えば、上記の通り)とアミノシラン(下記の通り)との間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物であり、該(メタ)アクリル−シラン化合物は、以下の一般式I:
(Rm)x−R1−(R2)y I
(式中、
x及びyは、それぞれ独立して、少なくとも1であり、
Rmは、式−X2−C(O)C(R3)=CH2(式中、X2は、−O、−S、又は−NR3(式中、R3は、H、又はC1〜C4である)である)を含む(メタ)アクリル基であり、
R1は、共有結合、多価アルキレン、(ポリ)シクロ−アルキレン、複素環式、若しくはアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、前記アルキレン基は、任意で、1つ以上のカテナリー酸素若しくは窒素原子、又はペンダントヒドロキシル基を含有し、
R2は、アミノシランと、以下の式II:
−X2−C(O)CH2CH2−N(R4)−R5−Si(Yp)(R6)3−p II
(式中、
X2は、−O、−S、又は−NR3(式中、R3は、H又はC1〜C4アルキルである)のアクリロイル基との間のマイケル付加に由来するシラン含有基であり、
R4は、C1〜C6アルキル若しくはシクロアルキル、又は−R5−Si(Yp)(R6)3−p若しくは(Rm)x−R1−X2−C(O)−CH2CH2−であり、
R5は、二価アルキレン基であって、任意で1つ以上のカテナリー酸素又は窒素原子を含有するアルキレン基であり、
Yは、加水分解性基であり、
R6は、一価のアルキル又はアリール基であり、
pは、1、2、又は3である))によって記載される。
(メタ)アクリレート蒸着プロセスは、汲み上げ可能であり(許容可能な粘度を有する液相);霧化し(液体の小さな液滴を形成する)、フラッシュ蒸発させ(真空条件下で十分高い蒸気圧)、凝結させることができ(蒸気圧、分子量);且つ真空下で架橋させることができる(分子量範囲、反応性、官能性)化学物質に限定される。
気相コーティング組成物は、アミン官能性トリーアルコキシシランの二官能性(ジー(メタ)アクリレート)モノマー(例えば、SR 833s)に対するマイケル付加を介して調製することができる。好ましくは、マイケル付加は、シラン(例えば、アミノシラン)が、極度に希釈されて反応混合物中に存在する条件下で実施される。好ましくは、シランは、反応混合物の15重量%以下、より好ましくは、14重量%、13重量%、12重量%、11重量%以下、更により好ましくは反応混合物の10重量%、9重量%、8重量%、7重量%、6重量%、5重量%、4重量%、3重量%、2重量%、又は更には1重量%で存在する。
別の態様では、本開示は、以下を含む、バリア層又は複合フィルムを製造する方法について記載する:
(a)ベース(コ)ポリマー層を基材の主表面に塗布することと、
(b)ベース(コ)ポリマー層上に酸化物層を塗布することと、
(c)酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランのマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを堆積させ、(メタ)アクリル−シラン化合物と第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、とを含む方法について記載する。
(a)ベース(コ)ポリマー層を基材の主表面上に蒸着させ、硬化させることと、
(b)ベース(コ)ポリマー層上に酸化物層を蒸着させることと、
(c)酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランのマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを蒸着させ、(メタ)アクリル−シラン化合物と第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、とを含む方法について記載する。
(i)ベース(コ)ポリマー前駆体を蒸発させることと、
(ii)蒸発したベース(コ)ポリマー前駆体を基材上で凝結させることと、
(iii)蒸発したベース(コ)ポリマー前駆体を硬化させて、ベース(コ)ポリマー層を形成すること、とを含む。
更なる態様では、本開示は、光起電デバイス、ディスプレイデバイス、固体照明デバイス、及びこれらの組み合わせから選択される物品において上記の通り作製したバリアフィルムを使用する方法について記載する。このようなバリアフィルムを組み込む本明細書において好ましい物品としては、可撓性薄膜(例えば、銅インジウムカリウムジセレン、CIGS)及び有機光起電太陽電池、並びにディスプレイ及び固体照明で用いられる有機発光ダイオード(OLED)が挙げられる。現在、これら用途は、一般的に、蒸気バリアとして用いられる非可撓性ガラス基材に限定されている。
トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレートは、Sartomer SR 833sとしてSartomer(Exton,PA)から入手し、これは、以下に示す構造を有すると考えられる:
調製例1
SR833s中におけるマイケル付加物の合成
オーバーヘッドスターラーを備える100mLの3つ口丸底フラスコに、75g(0.2467mol)のSartomer SR 833s及び4.76g(0.02467mol)のN−メチル−アミノプロピルトリメトキシシランを添加した。次いで、フラスコを55℃の油浴に入れ、乾燥空気下で3.5時間反応させて、SR 833s中でマイケル付加物1を得た。調製例1のマイケル付加物の計算分子量は、497であった。
調製例1と同様に、75g(0.2467mol)のSartomer SR 833s及び8.43g(0.02467mol)のアミノ−ビス(プロピル−3−トリメトキシシラン)を反応させて、SR 833s中でマイケル付加物2を得た。次いで、フラスコを55℃の油浴に入れ、乾燥空気下で3.5時間反応させて、SR 833s中でマイケル付加物1を得た。調製例2のマイケル付加物の計算分子量は、645であった。
調製例1と同様に、300.0g(0.9868mol)のSartomer SR 833s及び23.23g(0.09868mol)のN−ブチル−アミノプロピルトリメトキシシランを反応させて、SR 833s中でマイケル付加物3を得た。調製例3のマイケル付加物の計算分子量は、539であった。
調製例1と同様に、300.0g(0.9868mol)のSartomer SR 833s及び27.19g(0.09868mol)のN−シクロへキシル−アミノプロピルトリエトキシシランを反応させて、SR 833s中でマイケル付加物4を得た。調製例4のマイケル付加物の計算分子量は、580であった。
電磁撹拌棒を備える100mLの丸底フラスコに、20.00g(0.0467mol)の3−(アクリルオキシ)−2−ヒドロキシ−プロピルメタ(メタ)アクリレートを添加し、55℃の油浴に入れた。反応物に、30分間かけて、18.04g(0.0467mol)のN−メチル−アミノプロピルトリメトキシ−シランを添加し、3時間加熱し、次いで、フーリエ変換プロトンNMRによって特性評価した。調製例5のマイケル付加物の計算分子量は、408であった。
パート1−(アクリルオキシ)−2−アセチル−プロピルメタ(メタ)アクリレートの調製例
オーバーヘッドスターラーを備える1Lの丸底フラスコに、92.89g(0.420mol)の−(アクリルオキシ)−2−ヒドロキシ−プロピルメタ(メタ)アクリレート、47.74g(0.513mol)のトリエチルアミン、及び176.06gのt−ブチルメチルエーテルを添加し、氷浴に入れた。次に、35.36g(0.450mol)の塩化アセチルを反応物に滴下した。週末中溶媒を蒸発させ、375gのt−ブチルメチルエーテルを反応物に添加し、これをCポロシティフリットブフナー漏斗で濾過した。濾液を270gの2%塩酸及び220gの5%炭酸ナトリウム水溶液で連続的に洗浄した。反応物を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、ロータリーエバポレータで濃縮して、37.3gの油状物(収率34.7%)を得、これをフーリエ変換プロトンNMRによって特性評価した。
調製例4と同様に、26.51g(0.103mol)の3−(アクリルオキシ)−2−アセチル−プロピルメタ(メタ)アクリレートを20gのN−メチル−アミノプロピルトリメトキシシランと反応させて、マイケル付加物6を得た。調製例6のマイケル付加物の計算分子量は、450であった。
撹拌棒を備える250mLの丸底フラスコに、50g(0.16447mol)のSR 833s及び2.125g(0.016447mol)のジブチルアミンを添加し、55℃の油浴中で3時間撹拌し、瓶に入れた。調製例7のマイケル付加物の生成分布の構造を以下に示す:
以下の対照例x及び実験例x〜xは、上記例のウレア(マルチ)ウレタン(メタ)アクリレートシランが引き剥がし接着力の改善に有効であるかどうかを決定するために、屋外環境において老化の模擬実験を行うように設計された条件に供し、次いで、引き剥がし接着力試験に供した模擬ソーラーモジュールの形成に関する。これら実施例の全てに共通する幾つかの手順を最初に提示する。
老化試験
積層構造体を、85℃及び相対湿度85%の条件に設定した環境チャンバにおいて最長1000時間老化させた。
老化させていない及び老化させたバリアシートをPTFE表面から切り取り、ASTM D1876−08T型引き剥がし試験法を用いて接着力試験用に幅1.0インチのストリップに分割した。10インチ/分(25.4cm/分)の引き剥がし速度で、引き剥がし試験機(MTS(Eden Prarie,MN)製のTestworks 4ソフトウェアを備える商品名「INISIGHT 2 SL」として市販)によって引き剥がした。ニュートン/センチメートル(N/cm)で報告する接着力値は、1.27cm〜15.1cmの4つの引き剥がし測定値の平均である。バリアシートは、t型引き剥がし接着力について85℃及び相対湿度85%で250時間後に測定し、再度500及び/又は1000時間の曝露後に測定した。
比較例1
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、以下のように形成した。
厚さ0.127mm×幅366mmのPETフィルムの長さ280メートルのロール(Dupont(Wilmington,DE)から商品名「XST 6642」として市販されている)を、ロールツーロール真空加工チャンバに置いた。チャンバを圧力1×105トール(1.33kPa)に減圧した。フィルムの裏側と−10℃に冷却したコーティングドラムとの接触を維持しながら、ウェブ速度を4.9メートル/分で維持した。フィルムがドラムと接触した状態で、フィルム表面を、0.02kWのプラズマ出力で窒素プラズマ処理した。次いで、フィルム表面をトリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート(Sartomer USA,LLC(Exton,PA)から商品名「SR−833S」として市販されている)でコーティングした。コーティング前に、ジ(メタ)アクリレートを真空下で20ミリトール(2.67Pa)の圧力まで脱気し、60kHzの周波数で作動する超音波アトマイザーを通して1.33mL/分の流速で、260℃で維持した加熱気化チャンバに注入した。得られたモノマー蒸気流をフィルム表面上で凝結させ、7.0kV及び4mAで作動するマルチフィラメント電子ビーム硬化銃を用いて電子ビーム架橋させて、720nmの(メタ)アクリレート層を形成した。
(メタ)アクリレート堆積の直後、フィルムが依然としてドラムと接触した状態で、所望の長さ(23m)の(メタ)アクリレートでコーティングされたウェブ表面上にSiAlOx層をスパッタ堆積させた。2つの交流(AC)電源を用いて、2対のカソードを制御した;各カソードは、2つの90%Si/10% Alターゲットを収容していた(ターゲットは、Materionから市販されている)。スパッタ堆積中、各電源からの電圧信号を比例−積分−差動制御ループに関する入力として使用して、各カソードに対する所定の酸素流を維持した。AC電源は、5000ワットの電力を使用して、90%Si/10% Alターゲットをスパッタし、全気体混合物は、スパッタ圧3.2ミリトール(0.43パスカル)で850sccmのアルゴン及び94sccmの酸素を含有していた。これにより、層1の(メタ)アクリレート上に堆積した厚さ24nmのSiAlOx層が得られた。
SiAlOx層堆積の直後、フィルムが依然としてドラムと接触した状態で、以下を除いて層1と同じ一般条件を用いて、同じ長さ23mのウェブ上に第2の(メタ)アクリレート化合物(層1と同じ(メタ)アクリレート化合物)をコーティングし、架橋させた。電子ビーム架橋は、7kV及び5mAにて作動するマルチフィラメント電子ビーム硬化銃を用いて行った。これにより、層2上に厚さ720nmの(メタ)アクリレート層が得られた。
比較例2
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有するが、シラン官能基は含有しない(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、71重量%の調製例7及び29重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレート(この比は、100部のSR833Sに対する3部の出発二級アミンカップリング剤に相当する)の混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来しない環状アミノシランを含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、3重量%のN−n−ブチル−AZA−2,2−ジメトキシシラシクロ−ペンタン(Gelest(Morrisville,PA)から製品コード1932.4として市販されている)及び97重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレートの混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する、(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、47重量%の調製例1及び53重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレート(この比は、100部のSR833Sに対する3部の調製例1の出発二級アミンカップリング剤に相当する)の混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、27重量%の調製例2及び73重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレート(この比は、100部のSR833Sに対する3部の調製例2の出発二級アミンカップリング剤に相当する)の混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、39重量%の調製例3及び61重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレート(この比は、100部のSR833Sに対する3部の調製例3の出発二級アミンカップリング剤に相当する)の混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、33重量%の調製例4及び67重量%の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレート(この比は、100部のSR833Sに対する3部の調製例4の出発二級アミンカップリング剤に相当する)の混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基は含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、7.5重量部の調製例5及び100重量部の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレートの混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、3重量部の調製例5及び100重量部の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレートの混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、7.5重量部の調製例6及び100重量部の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレートの混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)基材フィルムを、(メタ)アクリレート平滑化層、無機ケイ素アルミニウム酸化物(SiAlOx)バリア、及び(メタ)アクリレート及びマイケル反応に由来する比較化合物分子を含有し、シラン官能基を含有する(メタ)アクリレート保護層のスタックで覆った。個々の層は、層3において、3重量部の調製例6及び100重量部の「SR−833S」ジ(メタ)アクリレートの混合物を同時に蒸発させ、凝結させ、電子ビームで架橋させたことを除いて、比較例1の通り形成した。
[1]
バリアフィルムであって、
基材と、
前記基材の主表面上のベース(コ)ポリマー層と、
前記ベース(コ)ポリマー層上の酸化物層と、
前記酸化物層上の保護(コ)ポリマー層と、を含み、
前記保護(コ)ポリマー層が、
第1の(メタ)アクリロイル化合物と、
第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物と、の反応生成物として形成される(コ)ポリマーを含み、
任意で、前記第1の(メタ)アクリロイル化合物が、前記第2の(メタ)アクリロイル化合物と同一である、バリアフィルム。
[2]
前記ベース(コ)ポリマー層上に、複数の交互に重なる前記酸化物層及び前記保護(コ)ポリマー層を更に含む、項目1に記載のバリアフィルム。
[3]
前記(メタ)アクリル−シラン化合物が、以下の式:
(R m ) x −R 1 −(R 2 ) y
(式中、x及びyは、それぞれ独立して、少なくとも1であり、
R m は、式−X 2− C(O)C(R 3 )=CH 2 (式中、X 2 は、−O、−S、又は−NR 3 (式中、R 3 は、H、又はC 1 〜C 4 である)である)を含む(メタ)アクリル基であり、
R 1 は、共有結合、多価アルキレン、(ポリ)シクロ−アルキレン、複素環式、若しくはアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、前記アルキレン基は、任意で、1つ以上のカテナリー酸素若しくは窒素原子、又はペンダントヒドロキシル基を含有し、
R 2 は、アミノシランと、以下の式:−X 2− C(O)CH 2 CH 2 −N(R 4 )−R 5 −Si(Y p )(R 6 ) 3−p
(式中、X 2 は、−O、−S、又は−NR 3 (式中、R 3 は、H又はC 1 〜C 4 アルキルである)のアクリロイル基とのマイケル付加に由来するシラン含有基であり、
R 4 は、C 1 〜C 6 アルキル若しくはシクロアルキル、又は−R 5 −Si(Y p )(R 6 ) 3−p 若しくは(R m ) x −R 1 −X 2 −C(O)−CH 2 CH 2 −であり、
R 5 は、二価アルキレン基であって、任意で1つ以上のカテナリー酸素又は窒素原子を含有するアルキレン基であり、
Yは、アルコキシ基、酢酸基、アリールオキシ基、及びハロゲンから選択される加水分解性基であり、
R 6 は、一価のアルキル又はアリール基であり、
pは、1、2、又は3である))によって表される、項目1又は2に記載のバリアフィルム。
[4]
前記第1及び第2の(メタ)アクリロイル化合物が、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、3−(アクリルオキシ)−2−ヒドロキシ−プロピルメタ(メタ)アクリレート、トリアクリルオキシエチルイソシアヌレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(3)グリセリルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(5,5)グリセリルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート)、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジ−トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、項目1〜3のいずれかに記載のバリアフィルム。
[5]
前記(メタ)アクリロイル化合物が、
[6]
前記基材が、可撓性透明ポリマーフィルムを含み、任意で、前記基材が、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)、熱安定化PET、熱安定化PEN、ポリオキシメチレン、ポリビニルナフタレン、ポリエーテルエーテルケトン、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ポリメチルメタ(メタ)アクリレート、ポリα−メチルスチレン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフタルアミド、又はこれらの組み合わせを含む、項目1〜5のいずれかに記載のバリアフィルム。
[7]
前記ベース(コ)ポリマー層が、(メタ)アクリレート平滑化層を含む、項目1〜6のいずれかに記載のバリアフィルム。
[8]
前記酸化物層が、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB、若しくはIIB族の原子、IIIB、IVB、若しくはVB族の金属、希土類金属、又はこれらの組み合わせの酸化物、窒化物、炭化物又はホウ化物を含む、項目1〜7のいずれかに記載のバリアフィルム。
[9]
前記保護(コ)ポリマー層に塗布される酸化物層を更に含み、任意で、前記酸化物層が、ケイ素アルミニウム酸化物を含む、項目1〜8のいずれかに記載のバリアフィルム。
[10]
項目1〜9のいずれかに記載のバリアフィルムが組み込まれた物品であって、光起電デバイス、ディスプレイデバイス、固体照明デバイス、及びこれらの組み合わせから選択される物品。
[11]
バリアフィルムを製造する方法であって、
(a)ベース(コ)ポリマー層を基材の主表面に塗布することと、
(b)前記ベース(コ)ポリマー層上に酸化物層を塗布することと、
(c)前記酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを堆積させ、前記(メタ)アクリル−シラン化合物と前記第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、前記酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、
とを含む方法。
[12]
前記工程(a)が、
(i)ベース(コ)ポリマー前駆体を蒸発させることと、
(ii)蒸発した前記ベース(コ)ポリマー前駆体を前記基材上で凝結させることと、
(iii)蒸発した前記ベース(コ)ポリマー前駆体を硬化させて、前記ベース(コ)ポリマー層を形成すること、
とを含む、項目11に記載の方法。
[13]
前記ベース(コ)ポリマー前駆体が、(メタ)アクリレートモノマーを含む、項目11又は12に記載の方法。
[14]
前記工程(b)が、前記ベース(コ)ポリマー層上に酸化物を堆積させて前記酸化物層を形成することを含み、前記堆積が、スパッタ堆積、反応性スパッタリング、化学蒸着、又はこれらの組み合わせを用いて行われる、項目11〜13のいずれかに記載の方法。
[15]
前記工程(b)が、無機ケイ素アルミニウム酸化物の層を前記ベース(コ)ポリマー層上に塗布することを含む、項目11〜14のいずれかに記載の方法。
[16]
前記工程(b)及び(c)を順次繰り返して、前記ベース(コ)ポリマー層上に複数の交互に重なる前記保護(コ)ポリマー層及び前記酸化物層を形成することを更に含む、項目11〜15のいずれかに記載の方法。
[17]
前記工程(c)が、液体混合物から前記(メタ)アクリル−シラン化合物と前記(メタ)アクリロイル化合物とを同時に蒸発させるか、又は別々の液体源から前記(メタ)アクリル−シラン化合物及び前記(メタ)アクリロイル化合物を順次蒸発させるかのうちの少なくとも1つを更に含み、任意で、前記液体混合物が、約10重量%以下の前記(メタ)アクリル−シランを含む、項目11〜16のいずれかに記載の方法。
[18]
前記工程(c)が、前記(メタ)アクリル−シラン化合物と前記(メタ)アクリロイル化合物とを前記酸化物層上で同時に凝結させるか、又は前記(メタ)アクリル−シラン化合物及び前記(メタ)アクリロイル化合物を前記酸化物層上で順次凝結させるかのうちの少なくとも1つを更に含む、項目17に記載の方法。
[19]
前記酸化物層上で保護(コ)ポリマー層を形成するための前記(メタ)アクリロイル化合物と前記(メタ)アクリル−シラン化合物との反応が、前記酸化物層の少なくとも一部上で生じる、項目11〜18のいずれかに記載の方法。
[20]
酸化物層を一番上の保護(コ)ポリマー層に塗布することを更に含み、任意で、前記酸化物層が、ケイ素アルミニウム酸化物又はインジウムスズ酸化物のうちの少なくとも1つを含む、項目11〜19のいずれかに記載の方法。
[21]
前記(メタ)アクリロイル化合物が、
Claims (5)
- バリアフィルムであって、
基材と、
前記基材の主表面上のベース(コ)ポリマー層と、
前記ベース(コ)ポリマー層上のSiAlOx酸化物層と、
前記酸化物層上の保護(コ)ポリマー層と、を含み、
前記保護(コ)ポリマー層が、
第1の(メタ)アクリロイル化合物と、
第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物と、の反応生成物として形成される(コ)ポリマーを含み、
任意で、前記第1の(メタ)アクリロイル化合物が、前記第2の(メタ)アクリロイル化合物と同一である、バリアフィルム。 - 前記ベース(コ)ポリマー層上に、複数の交互に重なる前記酸化物層及び前記保護(コ)ポリマー層を更に含む、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記(メタ)アクリル−シラン化合物が、以下の式:
(Rm)x−R1−(R2)y
(式中、x及びyは、それぞれ独立して、少なくとも1であり、
Rmは、式−X2−C(O)C(R3)=CH2(式中、X2は、−O、−S、又は−NR3(式中、R3は、H、又はC1〜C4である)である)を含む(メタ)アクリル基であり、
R1は、共有結合、多価アルキレン、(ポリ)シクロ−アルキレン、複素環式、若しくはアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、前記アルキレン基は、任意で、1つ以上のカテナリー酸素若しくは窒素原子、又はペンダントヒドロキシル基を含有し、
R2は、アミノシランと、以下の式:−X2−C(O)CH2CH2−N(R4)−R5−Si(Yp)(R6)3−p
(式中、X2は、−O、−S、又は−NR3(式中、R3は、H又はC1〜C4アルキルである)のアクリロイル基とのマイケル付加に由来するシラン含有基であり、
R4は、C1〜C6アルキル若しくはシクロアルキル、又は−R5−Si(Yp)(R6)3−p若しくは(Rm)x−R1−X2−C(O)−CH2CH2−であり、
R5は、二価アルキレン基であって、任意で1つ以上のカテナリー酸素又は窒素原子を含有するアルキレン基であり、
Yは、アルコキシ基、酢酸基、アリールオキシ基、及びハロゲンから選択される加水分解性基であり、
R6は、一価のアルキル又はアリール基であり、
pは、1、2、又は3である)によって表される、請求項1又は2に記載のバリアフィルム。 - バリアフィルムを製造する方法であって、
(a)ベース(コ)ポリマー層を基材の主表面に塗布することと、
(b)前記ベース(コ)ポリマー層上にSiAlOx酸化物層を塗布することと、
(c)前記酸化物層上に、第1の(メタ)アクリロイル化合物と、第2の(メタ)アクリロイル化合物及びアミノシランの間のマイケル反応に由来する(メタ)アクリル−シラン化合物とを堆積させ、前記(メタ)アクリル−シラン化合物と前記第1の(メタ)アクリロイル化合物とを反応させて、前記酸化物層上に保護(コ)ポリマー層を形成すること、
とを含む方法。 - 前記工程(a)が、
(i)ベース(コ)ポリマー前駆体を蒸発させることと、
(ii)蒸発した前記ベース(コ)ポリマー前駆体を前記基材上で凝結させることと、
(iii)蒸発した前記ベース(コ)ポリマー前駆体を硬化させて、前記ベース(コ)ポリマー層を形成すること、
とを含む、請求項4に記載の方法。
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