JP6832297B6 - バリアフィルム、真空断熱パネル、及びそれを用いる防湿袋 - Google Patents

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Description

本開示は、バリアフィルムに関する。本開示は、これらのバリアフィルムを用いる真空断熱パネル又は静電気遮蔽防湿袋を備える物品を更に提供する。
電気的パッケージング及び装飾的用途の薄膜中に、無機又はハイブリッド無機／有機層が用いられてきた。例えば、無機層又はハイブリッド無機／有機層の多層積層体は、バリアフィルムを耐透湿性にするために使用することができる。また、感応性材料を水蒸気による損傷から保護するために、多層バリアフィルムが開発されてきた。水に敏感な材料は、有機、無機、及びハイブリッド有機／無機半導体デバイス等の電子構成要素であり得る。
真空断熱パネル（ＶＩＰ）は、コアを取り囲む気密性の高い外被からなる断熱の一形態であり、外被からは空気が排気されている。ＶＩＰは、バリアフィルムから形成することができる。例えば、ＶＩＰは、従来の断熱材料よりも良好な断熱性能を提供するために家庭用器具及びビル建築に使用される。外被内への空気の流入により、ＶＩＰの断熱値を最終的に低下させると思われるので、既知の設計では、ガスバリアを提供するために、外被として熱融着性材料を積層したホイルを使用している。しかしながら、ホイルは、全体的なＶＩＰ断熱材性能を低下させる。より良好なバリアフィルム又はこれらのバリアフィルムから形成された外被フィルムに対するニーズが存在する。
防湿袋は、電子構成要素をパッケージングするために有用である。防湿袋は、バリアフィルムから形成することができ、保管中の劣化から電子構成要素を保護するための水蒸気及び酸素に対するバリアとして機能することができる。先行技術の技法が有用であり得る一方で、電子構成要素をパッケージングするのに有用な防湿袋の他の構造が望まれている。
本開示は、例えば、真空断熱パネル用の外被及び静電気遮蔽防湿袋として使用するために非常に優れた有用性を有するバリアフィルムを提供する。バリアフィルムは、透湿及び破壊に対する耐性、電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽、静電気遮蔽、及び半透明性を兼ね備えている。
したがって、一態様では、本開示は、２つの対向する主表面を有する基材と、基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、第１の層と直接接触している第２の層であって、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備えるバリアフィルムを提供し、無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、バリアフィルムは半透明である。
別の態様では、本開示は、２つの対向する主表面を有する基材と、基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、第１の層と直接接触している第２の層であって、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備える真空断熱パネル用外被を含む物品を提供し、無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有する。
別の態様では、本開示は、２つの対向する主表面を有する基材と、基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、第１の層と直接接触している第２の層であって、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備える防湿袋を含む物品を提供し、無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、バリアフィルムは半透明である。
以上が本開示の例となる実施形態の様々な態様及び利点の概要である。上記の概要は、本開示の各々の例示された実施形態又はあらゆる実施を記載するものではない。更なる特徴及び利点は、以下の実施形態で開示される。図及び以下の詳細な説明は、本明細書に開示された原理を使用する特定の実施形態を更に具体的に例示する。
用語の定義
以降で定義される用語について、これらの定義は、次の定義中の使用用語の変更への具体的な言及に基づいて請求項又は明細書中の他の場所に別の定義が提示されている場合を除き、請求項を含む明細書全体に適用されるものとする。
数値又は形状への言及に関する用語「約」又は「およそ」は、数値又は特性若しくは特徴の＋／−５パーセントを意味するが、明示的に、数値又は特性若しくは特徴の＋／−５パーセント以内の任意の狭い範囲及び正確な数値もまた含むことを理解されたい。例えば、「約」１００℃の温度は、９５℃〜１０５℃の温度を指すが、例えば、正確に１００℃の温度を含む、温度の任意のより狭い範囲、又は更にはその範囲内の単一の温度をも含む。
用語「ａ］、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「化合物（a compound）」を含有する材料への言及は、２つ又はそれ以上の化合物の混合物を含む。
用語「層」は、基材上の若しくは基材を覆っている任意の材料又は材料の組み合わせを意味する。
用語「積層体」は、特定の層が、少なくとも１つの他の層の上に配置されており、２つの層の直接的な接触は必須ではなく、２層間に介在層が存在し得る配置構成を意味する。
様々な層の位置を説明するための単語、例えば「頂上に」、「上に」、「被覆する」、「最も高い」、「覆う」、「下層の」などは、水平方向に配置された上向きの基材に対する層の相対位置を指す。基材、層、又は基材と層を含む物品は、製造中又は製造後に任意の特別な空間方向性を有さなければならないというわけではない。
別の層と基材に対する又は２枚の他の層に対するある層の位置を説明する用語「によって分離された」とは、説明されている層が他の層及び／又は基材の間にあることを意味するが、必ずしも他の層及び／又は基材と接触していることを意味するものではない。
用語「（コ）ポリマー」又は「（コ）ポリマー性の」は、ホモポリマー及びコポリマー、並びに、例えば、共押出しにより、又は例えば、エステル交換反応を含む反応により、混和性配合物において形成され得るホモポリマー又はコポリマーを含む。「コポリマー」という用語には、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、及び星型コポリマーが挙げられる。
「半透明」という用語は、２０％〜８０％の平均可視光線透過率を有することを指し、透過反射濃度計により、４００ｎｍ〜７００ｎｍの透過光％の平均値として測定される。
以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて考慮することで、本開示のより完全な理解が可能である。
本発明による例示的なバリアフィルムの側面図である。 図１のバリアフィルムを採用する例示的な真空断熱パネルの正面図である。
必ずしも当尺に描かれていない上記に特定した図面は、本開示の様々な実施形態を明示しているが、発明を実施するための形態に示されるように、他の実施形態も予想される。いかなる場合でも、本開示は、制限を表すことではなく、例示的実施形態の表示によって、ここに開示される発明を説明する。本発明の範囲及び趣旨に含まれる多くの他の修正及び実施形態が、当業者によって考案され得ることを理解されたい。
本開示の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本発明が、その適用において、以下の記載で示される、使用、構造、及び成分の構成の詳細に限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ、本開示を読み取る際に当業者にとって明らかになる様々な方法において、実施されること又は実行されることが可能である。また、本明細書で使用される専門用語及び用語は、説明目的のためであり、限定するものとみなされるべきではないことが理解される。本明細書で使用される「含む（including）」、「含む（comprising）」、又は「有する（having）」、及びこれらの変化形は、その後に列記される要素及びそれらと等価のもの、並びに更なる要素を包含することが意味される。他の実施形態が活用されてもよく、かつ、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的又は論理的な変更がなされてもよいことが理解される。
本明細書で使用するとき、末端値による数値範囲での記述には、その範囲内に包含されるあらゆる数値が含まれる（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４、及び５等を含む）。
特に指示がない限り、明細書及び実施形態で使用される分量又は成分、性質の測定値などを表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により修飾されることを理解されたい。したがって、特に指示がない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の列挙において示す数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に依存して変化しうる。最低でも、そして請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、少なくとも各数値パラメータは、報告されている有効桁の数に照らし、通常の四捨五入を適用することにより解釈されるべきである。
本開示は、バリアフィルム、これらのバリアフィルムから形成されるＶＩＰ外被、これらの外被を備えるＶＩＰ、及びこれらのバリアフィルムから形成される防湿袋を提供する。ここで図１を参照すると、本開示による例示的なバリアフィルム２０が図示されている。バリアフィルム２０は、第１の主表面２４及び第２の主表面２６を有する基材２２を含む。基材２２の第１の主表面２４には、第１の層３０が直接接触しており、次に、第１の層３０は、第２の層４０と接触している。第１の層３０として以下に記載される層及び第２の層４０として以下に記載される層は、実際には、好適なバリア特性を達成するのであれば、基材２２に対していずれの順序で適用されてもよく、いずれの順序も、本開示の範囲内であると考えられる。
例えば、図示されている実施形態などの一部の実施形態における第１の層３０は、低熱伝導性の有機層３２である。更に、良好な柔軟性、靱性、及び選択された基材に対する接着性が所望されると考えられる。低熱伝導性の有機層３２は、モノマーをロールコーティング（例えば、グラビアロールコーティング）又はスプレーコーティング（例えば、静電気スプレーコーティング）などの従来のコーティング方法の後、例えば、紫外光照射を使用することにより架橋させて調製することができる。また、低熱伝導性の有機層３２は、参照により本明細書に援用される米国特許第４，８４２，８９３号（Ｙｉａｌｉｚｉｓら）；米国特許第４，９５４，３７１号（Ｙｉａｌｉｚｉｓ）；米国特許第５，０３２，４６１号（Ｓｈａｗら）；米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）；米国特許第５，７２５，９０９号（Ｓｈａｗら）；米国特許第６，２３１，９３９号（Ｓｈａｗら）；米国特許第６，０４５，８６４号（Ｌｙｏｎｓら）；米国特許第６，２２４，９４８号（Ａｆｆｉｎｉｔｏ）、及び米国特許第８，６５８，２４８号（Ａｎｄｅｒｓｏｎら）に記載されるように、モノマーのフラッシュ蒸着、蒸着、その後の架橋によって調製することができる。
図示されている実施形態のような一部の実施形態における第２の層４０は、無機積層体（図示されている実施形態では、まとめて、４４、４６、及び４８）である。この無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層４４及び高導電性の金属材料層４６を含む。低熱伝導性の非金属無機材料層４４及び高導電性の金属材料層４６は、実際には、好適なバリア特性を達成するのであれば、第１の層３０に対していずれの順序で適用されてもよく、いずれの順序も、本開示の範囲内であると考えられる。低熱伝導性の非金属無機材料層４４は、好ましくは、１、０．５、０．２、又は更には０．０１５Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以下の熱伝導性を有する。
高導電性の金属材料層４６は、好ましくは１×１０７、１．５×１０７、２×１０７、３×１０７、４×１０７、又は５×１０７シーメンス／ｍ超の導電性を有する高導電性の金属材料を含むことができる。好適な高導電性の金属材料層４６において有用な別の特性は、層の平面における高耐熱性である。例えば、高導電性の金属材料層４６は、１ｃｍｘ１ｃｍ面積当たり１０００、２．５×１０４、又は５×１０５ケルビン／Ｗ超の耐熱性を有する。
一部の図示されている実施形態では、任意追加的な第２の低熱伝導性の非金属無機材料層４８が存在して、所望の物理的特性を提供している。かかる層は、スパッタリングにより好都合に適用され、厚さ約１０〜５０ｎｍが好都合であると考えられ、およそ厚さ２０ｎｍが特に好適であると考えられる。
図示されている実施形態などの一部の実施形態は、基材２２と離れる側に第２の層４０に適用された任意追加的な低熱伝導性の有機層５０を更に含む。かかる層は、非金属無機材料層４４を物理的に保護するために採用され得る。一部の実施形態は、所望の特性を実現するために、追加の層を含んでもよい。例えば、追加のバリア特性が望ましいと考えられる場合、非金属無機材料の追加の層が、任意追加的に、例えば、保護用の第２のポリマー層の上方に適用されてもよい。非金属無機材料の追加の層は、例えば、別の基材に積層するための界面接着性を向上させることができる。
次に図２を参照すると、真空断熱パネル用外被として図１のバリアフィルムを用いる完成した真空断熱パネル１００の正面図が図示されている。真空断熱パネル用外被１０２を形成するために、バリアフィルム２０ａ及び２０ｂの２枚のシートは、好都合に熱溶接により向かい合って取り付けられている。外被１０２内には、コア１０４が存在し、この図では輪郭が示されている。コア１０４は、外被１０２内に真空密封されている。
基材
基材２２は、ポリマー層が好都合である。多様なポリマーが使用されてもよいが、バリアフィルムが真空断熱パネルに使用される場合、耐破壊性及び熱安定性が特に重要視される特性である。有用なポリマー性の耐破壊性フィルムの例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能な）商品名ＡＲＴＯＮのポリマー、（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ Ｃｏ．（Ｂｒｅｃｋｓｖｉｌｌｅ，Ｏｈｉｏ）から入手可能な）商品名ＡＶＡＴＲＥＬのポリマー、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリビニリデンジフルオリド、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、及びエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）等のポリマーが挙げられる。ポリイミド、ポリイミドベンゾキサゾール、ポリベンゾキサゾール、及びセルロース誘導体などの熱硬化性ポリマーも有用である。厚さおよそ０．００２インチ（０．０５ｍｍ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）フィルムと同様に都合の良い選択であると考えられる。二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘ．）、Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｓｗｉｎｄｏｎ，ＵＫ）、Ｋａｉｓｅｒｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ）、及びＰＴ Ｉｎｄｏｐｏｌｙ Ｓｗａｋａｒｓａ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（ＩＳＩ）（Ｊａｋａｒｔａ，Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ）を含む、複数の供給元から市販されている。好適なフィルム材料の他の例は、「Ｃｌｏｔｈ−ｌｉｋｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｆｉｌｍｓ」と題された国際公開第０２／１１９７８号（Ｊａｃｋｓｏｎら）において教示されている。一部の実施形態では、基材は、２つ以上のポリマー層の積層物であってもよい。
低熱伝導性の有機層
低熱伝導性の有機層３２がモノマーのフラッシュ蒸着、蒸着、その後の架橋により形成される場合、揮発性のアクリレート及び（本明細書において「（メタ）アクリレート」と称される）メタクリレートモノマーが有用であり、揮発性アクリレートモノマーが好ましい。好適な（メタ）アクリレートモノマーは、蒸発器内で蒸発され、蒸着コータにおいて液体又は固体のコーティングに凝縮されるのに十分な蒸気圧を有する。
好適なモノマーの例としては、ヘキサジオールジアクリレート、エトキシエチルアクリレート、シアノエチル（モノ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、オクタデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ベータ−カルボキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジニトリルアクリレート、ペンタフルオロフェニルアクリレート、ニトロフェニルアクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２，２，２−トリフルオロメチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングルコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールＡエポキシジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）−イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、フェニルチオエチルアクリレート、ナフチルオキシエチルアクリレート、（ＲａｄＣｕｒｅ Ｃｏｒｐ．（Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ，Ｎ．Ｊ．）から入手可能な）商品番号ＲＤＸ８００９４のエポキシアクリレート、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、ビニルエーテル、ビニルマフタレン（mapthalene）、アクリロニトリル、及びこれらの混合物などのポリマー層に様々な他の硬化性材料が含まれてもよい。
特に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートが好適であると考えられる。トリシクロデカンジメタノールジアクリレートは、例えば、凝縮有機コーティングの後、ＵＶ開始フリーラジカルビニル重合、電子ビーム開始フリーラジカルビニル重合、又はプラズマ開始フリーラジカルビニル重合により好都合に適用される。厚さ約２５０〜１５００ｎｍが好都合であると考えられ、厚さおよそ７５０ｎｍが、特に好適であると考えられる。
低熱伝導性の非金属無機材料層
低熱伝導性の非金属無機材料層４４は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、並びに酸化物、窒化物、及び酸窒化物の金属合金から好都合に形成されてもよい。一態様では、低熱伝導性の非金属無機材料層４４は、金属酸化物を含む。好ましい金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、ケイ素アルミニウム酸化物、窒化アルミニウムケイ素、及び酸窒化アルミニウムケイ素、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＺｎＯ、酸化亜鉛アルミニウム、ＺｒＯ２、及びイットリア安定化ジルコニアが挙げられる。Ｃａ４ＳｉＯ４の使用が、その難燃性のために想到される。低熱伝導性の非金属無機材料４４は、その開示が参照により援用されている、米国特許第５，７２５，９０９号（Ｓｈａｗら）及び米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）に記載されているものなど各種の方法により調製することができる。低熱伝導性の非金属無機材料は、典型的には、反応蒸着、反応スパッタ、化学蒸着、プラズマ強化化学蒸着、及び原子層堆積により調製することができる。好ましい方法としては、反応スパッタ及びプラズマ強化化学蒸着などの真空調製が挙げられる。
低熱伝導性の非金属無機材料は、薄層として好都合に適用される。例えば、低熱伝導性の非金属無機材料、例えばケイ素アルミニウム酸化物は、良好なバリア特性、並びに低熱伝導性の有機層３０に対する良好な界面接着性を提供することができる。かかる層は、スパッタリングにより好都合に適用され、厚さ約５〜１００ｎｍが好都合であると考えられ、およそ厚さ２０ｎｍが特に好適であると考えられる。
高導電性の金属材料層
例えば高導電性の金属材料層４６において有用な高導電性の金属材料として、アルミニウム、銀、金、銅、ベリリウム、タングステン、マグネシウム、ロジウム、イリジウム、モリブデン、亜鉛、ブロンズ、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。一部の実施形態では、高導電性の金属材料は銅とすることができる。例えば、高導電性の金属材料、例えば銅は、良好な電磁遮蔽特性並びに良好な静電気防止特性を提供することができる。高導電性の金属はまた、高熱伝導性、例えば、１、１．１、１．２、１．５、２、３、又は４Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）超の熱伝導性を有し得る。層の平面において高耐熱性を提供するために、約２〜１００ｎｍの厚さで金属を堆積させる。一部の実施形態では、約５〜１００ｎｍの厚さで金属を堆積させることができる。一部の実施形態では、約１０〜５０ｎｍの厚さで金属を堆積させることができる。一部の実施形態では、約１０〜３０ｎｍの厚さで金属を堆積させることができる。一部の実施形態では、高導電性の金属材料を部分的に酸化させることが好都合であり得る。
コア
図２を再度参照すると、一部の実施形態では、真空断熱パネル１００は、好都合には、例えば、サイズが約４マイクロメートルの小さい連続気泡を有する堅い発泡体の形態のコア１０４を含む。微多孔性の発泡性コアの１つの供給元は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）である。一部の実施形態では、平行に離れて配置された排出経路又は排出溝がコアの面に切り込まれ又は形成されている。外被内にコアがどのようにして真空密封されるかについての情報は、参照により本明細書に援用されている米国特許第６，１０６，４４９号（Ｗｙｎｎｅ）に開示されている。他の有用な材料としては、ヒュームドシリカ、ガラス繊維、及びエアロゲルが挙げられる。
熱融着層
任意追加的な熱融着層もまた、存在してもよい。ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの配合物が好適であると考えられる。熱融着層は、押出し、コーティング、又は積層によりバリアフィルムに適用され得る。高密度ポリエチレンを含む共押出複合層もまた、好適であると考えられる。
耐火層
外被が耐火性であることは、好都合であり得る。例えば、基材はそれ自身、難燃材料を含んでもよく、又は別の難燃層が、第１の層とは反対の、基材の対向する主表面と直接接触して位置付けられてもよい。層状製品における使用に好適な耐火材料に関する情報は、参照により本明細書に援用される米国特許出願第２０１２／０１６４４４２号（Ｏｎｇら）に見出される。
特性
バリアフィルム、あるいはこのバリアフィルムを用いる防湿袋又はＶＩＰは半透明であることが好都合であり得る。例えば、バリアフィルムが半透明であると、バーコードスキャナを使用してバーコード部をバリアフィルムを通して直接読み取ることが可能になり、これにより、袋にバーコードを付ける必要をなくすことができる。かかる半透明のバリアフィルムは、部品検査用の防湿袋、又はこれらの袋の内部の乾燥剤及び湿度表示カードにおいて使用することができる。
一部の実施形態では、バリアフィルム、あるいはこのバリアフィルムを用いる防湿袋又はＶＩＰは、５０、４０、３０、２０、１５、１０又は５オーム／平方未満のＲｓを有する。一部の実施形態では、バリアフィルム、あるいはこのバリアフィルムを用いる防湿袋又はＶＩＰは、１０、７、５又は３ナノジュール未満の静電気遮蔽を有する。一般に、５０オーム／平方未満のＲｓ又は１０ナノジュール未満の静電気遮蔽を有するバリアフィルムは、良好な電磁遮蔽特性を有することができる。
一部の実施形態では、バリアフィルム、あるいはこのバリアフィルムを用いる防湿袋又はＶＩＰは、２、１又は０．５秒未満の静電気減衰時間を有する。一般に、かかる静電気減衰時間は、フィルムの良好な静電気防止特性に寄与することができる。
バリアフィルム、あるいはこのバリアフィルムを用いる防湿袋又はＶＩＰは、０．２、０．１、０．０５又は０．０１ｇ／ｍ２／日未満の水蒸気透過率を有することができ、したがって、良好なバリア特性を提供することができる。
以下の実施形態は、本開示を例示することが意図され、限定するものではない。
実施形態
以下の実施例は、本発明の説明を目的としたものであって限定的なものではない。
１．
（ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
（ｂ）基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、
（ｃ）第１の層と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備え、
無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、半透明である、バリアフィルム。
２． 高導電性の金属材料層は、高導電性の金属材料を含む、実施形態１に記載のバリアフィルム。
３． 高導電性の金属材料は、１．５×１０７シーメンス／ｍ超の導電性を有する、実施形態２に記載のバリアフィルム。
４． 高導電性金属材料は、アルミニウム、銀、金、銅、ベリリウム、タングステン、マグネシウム、ロジウム、イリジウム、モリブデン、亜鉛、ブロンズ、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから選択される、実施形態３に記載のバリアフィルム。
５． 低熱伝導性の非金属無機材料層は、低熱伝導性の非金属無機材料を含み、低熱伝導性の非金属無機材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムケイ素、窒化アルミニウムケイ素、及び酸窒化アルミニウムケイ素、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＺｎＯ、酸化亜鉛アルミニウム、ＺｒＯ２、イットリア安定化ジルコニア、並びにＣａ２ＳｉＯ４のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
６． 追加の低熱伝導性の有機層を更に備えている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
７． 第１の層とは反対の、基材の対向する主表面と直接接触している難燃層を更に備えている、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
８． バリアフィルムは、５０オーム／平方未満のＲｓを有する、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
９． バリアフィルムは、２秒未満の静電減衰時間を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
１０． バリアフィルムは、１０ナノジュール未満の静電気遮蔽を有する、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
１１． バリアフィルムは、０．０３１ｇ／ｍ２／日未満の水蒸気透過率を有する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のバリアフィルム。
１２．
（ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
（ｂ）基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、
（ｃ）第１の層と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備え、
無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有する、真空断熱パネル用外被を含む物品。
１３． 高導電性の金属材料層は、高導電性の金属材料を含む、実施形態１２に記載の物品。
１４． 高導電性の金属材料は、１．５×１０７シーメンス／ｍ超の導電性を有する、実施形態１３に記載の物品。
１５． 高導電性金属材料は、アルミニウム、銀、金、銅、ベリリウム、タングステン、マグネシウム、ロジウム、イリジウム、モリブデン、亜鉛、ブロンズ、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから選択される、実施形態１４に記載の物品。
１６． 低熱伝導性の非金属無機材料層は、低熱伝導性の非金属無機材料を含み、低熱伝導性の非金属無機材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムケイ素、窒化アルミニウムケイ素、及び酸窒化アルミニウムケイ素、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＺｎＯ、酸化亜鉛アルミニウム、ＺｒＯ２、イットリア安定化ジルコニア、並びにＣａ２ＳｉＯ４のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１１〜１５のいずれか１つに記載の物品。
１７． 追加の低伝導性の有機層を更に備えている、実施形態１１〜１６のいずれか１つに記載の物品。
１８． 熱融着層を更に備える、実施形態１１〜１７のいずれか１つに記載の物品。
１９． 基材は、難燃材料を含む、実施形態１１〜１８のいずれか１つに記載の物品。
２０． 第１の層とは反対の、基材の対向する主表面と直接接触している難燃層を更に含む、実施形態１１〜１９のいずれか１つに記載の物品。
２１． 真空断熱パネル用外被は、コア層を更に含む、実施形態１１〜２０のいずれか１つに記載の物品。
２２． 真空断熱パネル用外被は、５０オーム／平方未満のＲｓを有する、実施形態１１〜２１のいずれか１つに記載の物品。
２３． 真空断熱パネル用外被は、１０ナノジュール未満の静電気遮蔽を有する、実施形態１１〜２２のいずれか１つに記載の物品。
２４．
（ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
（ｂ）基材の対向する主表面のうち一方と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層である、第１の層と、
（ｃ）第１の層と直接接触しており、無機積層体又は低熱伝導性の有機層であり、第１の層において選択されたものと同一ではない、第２の層と、を備え、
無機積層体は、低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、
バリアフィルムは半透明である、防湿袋を含む物品。
２５． 防湿袋は、２秒未満の静電気減衰時間を有する、実施形態２４に記載の物品。
本明細書において引用された全ての参照及び刊行物は、その全体が参照することによって本開示に明確に援用される。本発明の例示的実施形態を検討し、発明の範囲内で可能な変形例を参照した。例えば、１つの例示的な実施形態との関連において記載される機構が、本発明の他の実施形態との関連において使用され得る。本発明におけるこれら及び他の変形及び改変は本発明の範囲から逸脱することなく当業者にとって明らかであり、本発明が本明細書に記載される例示的実施形態に限定されないことは理解されるべきである。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。
試験方法
水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）
Ｍｏｃｏｎ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）からＰＥＲＭＡＴＲＡＮ Ｗ７００として市販されている湿気透過試験で以下の実施例のうちいくつかのバリア特性を試験した。試験体制は、５０℃及び１００％ＲＨであった。
可視光透過率（％Ｔ）
平均可視光線透過率について、実施例のうちの一部を測定した。Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ（Ａｌｔｈａｍ，ＭＡ）のＬａｍｂｄａ ９５０又はＨｕｎｔｅｒＬａｂ（Ｒｅｓｏｎ，ＶＡ）によるＵｌｔｒａＳｃａｎ ＰＲＯのいずれかの市販の分光光度計器具を使用して透過光％を測定した。４００ｎｍ〜７００ｎｍの透過光％の平均値を計算した。
静電気減衰
以下の実施例のうちの一部は、市販の測定器具（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｔｅｃｈ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ（Ｇｌｅｎｓｉｄｅ ＰＡ）によるｍｏｄｅｌ ４０６Ｃ）で静電気減衰について試験した。
シート抵抗Ｒｓ
実施例のうちの一部は、市販の非接触渦電流測定器具（Ｄｅｌｃｏｍ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ （Ｐｒｅｓｃｏｔｔ，ＷＩ）によるｍｏｄｅｌ ７１７ Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒ）でシート抵抗について試験した。
静電気遮蔽試験
以下の実施例のうちの一部は、市販の測定器具（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｔｅｃｈ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ（Ｇｌｅｎｓｉｄｅ ＰＡ）によるｍｏｄｅｌ ４４３１Ｔ）で、ＡＮＳＩ／ＥＳＤ Ｓ１１．３１の静電気遮蔽について試験した。
実施例
実施例１
バリアフィルムの以下の実施例は、米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）及び同第７，０１８，７１３号（Ｐａｄｉｙａｔｈら）に記載されているコータと同様の真空コータ上で製造された。ＤｕＰｏｎｔ−Ｔｅｉｊｉｎ Ｆｉｌｍｓ（Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＶＡ）から市販されている、０．０５ｍｍ厚、１４インチ（３５．６ｃｍ）幅のＰＥＴフィルムの不定長ロールの形態の基材をこのコータに入れた。ついで、この基材を、１６ｆｐｍ（４．９ｍ／分）の一定のライン速度で前進させた。低熱伝導性の有機層の接着性を改善するために、基材を窒素プラズマ処理に供することにより、コーティング用に調製した。
Ｓａｒｔｏｍｅｒ ＵＳＡ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）からＳＡＲＴＯＭＥＲ ＳＲ８３３Ｓとして市販されているトリシクロデカンジメタノールジアクリレートを、超音波霧化及びフラッシュ蒸着により適用して、幅１２．５インチ（３１．８ｃｍ）のコーティングを製造することによって、基材上に低熱伝導性の有機層を形成した。その後、このモノマーコーティングを、７．０ｋＶ及び４．０ｍＡで作動する電子ビーム硬化銃により直下流で硬化させた。蒸発器への液体の流れは、１．３３ｍＬ／分であり、ガスの流速は、６０ｓｃｃｍであり、蒸発器の温度は、２６０℃に設定された。処理用ドラムの温度は、−１０℃であった。
この低熱伝導性の有機層の上面に、高導電性の金属無機材料を出発原料として、無機積層体を適用した。より具体的には、出力４ｋＷで作動する従来のＡＣスパッタリングプロセスを用いて、現在のポリマー化した低熱伝導性の有機層上に１５ｎｍ厚の銅層を堆積させた（導電性の文献値は、５．９６×１０７シーメンス／ｍであり、銅の熱伝導性の文献値は、４．０Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）である）。ついで、４０ｋＨｚのＡＣ電源を用いるＡＣ反応スパッタ堆積プロセスにより、低熱伝導性の非金属無機材料を積層した。カソードは、Ｓｏｌｅｒａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ＵＳ（Ｂｉｄｄｅｆｏｒｄ，（ＭＥ））から得られるＳｉ（９０％）／Ａｌ（１０％）のターゲットを有した。スパッタリング中のカソードに関する電圧を、フィードバック制御ループにより制御し、制御ループは、電圧が高く維持され、ターゲットの電圧をクラッシュさせないように、電圧をモニターし、酸素流を制御した。出力１６ｋＷでシステムを動作させて、銅層上に２０ｎｍ厚のケイ素アルミニウム酸化物層を堆積した。
更なるインラインプロセスを使用して、ケイ素アルミニウム酸化物層の上面に第２のポリマー層を堆積した。このポリマー層は、モノマー溶液から霧化及び蒸着により生成された。ただし、この上面層を形成するために適用された材料は、Ｅｖｏｎｉｋ（Ｅｓｓｅｎ，ＤＥ）からＤＹＮＡＳＩＬＡＮ １１８９として市販されている３ｗｔ％の（Ｎ−（ｎ−ブチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランと、ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，ＤＥ）からＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４として市販されている１ｗｔ％の１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンと、残部のＳＡＲＴＯＭＥＲ ＳＲ８３３Ｓと、の混合物であった。霧化器へのこの混合物の流量は、１．３３ｍＬ／分であり、ガスの流量は、６０ｓｃｃｍであり、蒸発器の温度は、２６０℃であった。ケイ素アルミニウム酸化物層上で凝縮させるとすぐに、コーティングされた混合物をＵＶ光により最終的なポリマーに硬化させた。
上述の試験方法に従って、水蒸気透過に関して試験した。この実験における水蒸気透過率は、機器の検出限界を下回ることが見出された。
実施例２
基材が２．１５ｍｉｌ厚の二軸延伸ポリプロピレンであったことを除いて、実施例１の手順に従って、バリアフィルムを調製した。上述の試験方法に従って、水蒸気透過に関して試験し、水蒸気透過率は、機器の検出限界を下回ることが見出された。
実施例３
バリアフィルムの以下の実施例は、米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）及び同第７，０１８，７１３号（Ｐａｄｉｙａｔｈら）に記載されているコータと同様の真空コータ上で製造された。Ｋｏｌｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ（韓国Ｇｗａｃｈｅｏｎ市）からＡｓｔｒｏｌｌ ＳＴ０１として市販されている、０．０００９２インチ（０．０２３ｍｍ）厚のＰＥＴフィルムの不定長ロールの形態で基材をこのコータに入れた。ついで、この基材を、１６ｆｐｍ（４．９ｍ／分）の一定のライン速度で前進させた。低熱伝導性の有機層の接着性を改善するために、基材を窒素プラズマ処理に供することにより、コーティング用に調製した。
Ｓａｒｔｏｍｅｒ ＵＳＡ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）からＳＡＲＴＯＭＥＲ ＳＲ８３３Ｓとして市販されているトリシクロデカンジメタノールジアクリレートを、超音波霧化及びフラッシュ蒸着により適用して、幅１２．５インチ（３１．８ｃｍ）のコーティングを製造することによって、基材上に低熱伝導性の有機層を形成した。その後、このモノマーコーティングを、７．０ｋＶ及び４．０ｍＡで作動する電子ビーム硬化銃により直下流で硬化させた。蒸発器への液体の流れは、１．３３ｍＬ／分であり、ガスの流速は、６０ｓｃｃｍであり、蒸発器の温度は、２６０℃に設定された。処理用ドラムの温度は、−１０℃であった。
この低熱伝導性の有機層の上面に、高導電性の金属無機材料を出発原料として、無機積層体を適用した。より具体的には、それぞれのカソードについて出力２．８ｋＷで作動する従来のＤＣスパッタリングプロセスを使用する２つのカソードを用いて、現在のポリマー化した低熱伝導性の有機層上に３５ｎｍ厚の銅層を堆積させた（導電性の文献値は、５．９６×１０７シーメンス／ｍであり、銅の熱伝導率の文献値は、４．０Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）である）。ついで、４０ｋＨｚのＡＣ電源を用いるＡＣ反応スパッタ堆積プロセスにより、低熱伝導性の非金属無機材料を積層した。カソードは、Ｓｏｌｅｒａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ＵＳ（Ｂｉｄｄｅｆｏｒｄ，（ＭＥ））から得られるＳｉ（９０％）／Ａｌ（１０％）のターゲットを有した。スパッタリング中のカソードに関する電圧を、フィードバック制御ループにより制御し、制御ループは、電圧が高く維持され、ターゲットの電圧をクラッシュさせないように、電圧をモニターし、酸素流を制御した。出力１６ｋＷでシステムを動作させて、銅層上に２０ｎｍ厚のケイ素アルミニウム酸化物層を堆積した。
更なるインラインプロセスを使用して、ケイ素アルミニウム酸化物層の上面に第２のポリマー層を堆積した。このポリマー層は、モノマー溶液から霧化及び蒸着により生成された。ただし、この上面層を形成するために適用された材料は、３ｗｔ％のＮ−ｎ−ブチル−ＡＺＡ−２，２−ジメトキシシラシクロペンタンと、残部のＳＡＲＴＯＭＥＲ ＳＲ８３３Ｓと、の混合物であった。その後、このモノマーコーティングを、７．０ｋＶ及び１０．０ｍＡで作動する電子ビーム硬化銃により直下流で硬化させた。霧化器へのこの混合物の流量は１．３３ｍＬ／分であり、ガスの流量は６０ｓｃｃｍであり、蒸発器の温度は２６０℃であった。
実施例４
以下の事項を除いて、実施例３の手順に概ね従って、バリアフィルムを調製した。銅を蒸着させるために使用されるそれぞれのカソードの出力は、５０ｎｍ厚の銅層を蒸着させるためには４．０ｋＷであった。
実施例５
以下の事項を除いて、実施例３の手順に概ね従って、バリアフィルムを調製した。使用した基材は、Ｔｏｒａｙ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｍｅｒｉｃａから市販されている０．９７ｍｉｌのＰＥＴであり、銅を蒸着させるために使用されるそれぞれのカソードの出力は、１０ｎｍ厚の銅層を蒸着させるためには０．８ｋＷであった。
実施例６
以下の事項を除いて、実施例５の手順に概ね従って、バリアフィルムを調製した。ＳｉＡｌのターゲットを使用するカソードは、８０ｓｃｃｍのＮ２をＡＣ反応性スパッタリングプロセスへと流して、２０ｎｍの酸窒化ケイ素アルミニウムを蒸着させた。
実施例７
以下の事項を除いて、実施例５の手順に概ね従って、バリアフィルムを調製した。低熱伝導性の有機層を基材上に形成したとき、蒸発器への液体流は２．６６ｍＬ／分であった。
静電気減衰、静電気遮蔽、透過率、Ｒｓ及びＷＶＴＲの結果を以下の表１に示す。
Figure 0006832297

Claims (3)

  1. （ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
    （ｂ）前記基材の前記対向する主表面のうちの一方と直接接触しており、（メタ）アクリレートモノマーを含む有機層である、第１の層と、
    （ｃ）前記第１の層と直接接触しており、無機積層体である、第２の層と、
    を備え、
    前記無機積層体は、１Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以下の熱伝導性を有する低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、前記高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、
    前記高導電性の金属材料層は、１×１０ ７ シーメンス／ｍ超の導電性を有し、且つ１０００ケルビン／Ｗ超の耐熱性を有し、
    半透明である、バリアフィルム。
  2. （ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
    （ｂ）前記基材の前記対向する主表面のうち一方と直接接触しており、（メタ）アクリレートモノマーを含む有機層である、第１の層と、
    （ｃ）前記第１の層と直接接触しており、無機積層体である、第２の層と、
    を備え、
    前記無機積層体は、１Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以下の熱伝導性を有する低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、前記高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、
    前記高導電性の金属材料層は、１×１０ ７ シーメンス／ｍ超の導電性を有し、且つ１０００ケルビン／Ｗ超の耐熱性を有する、
    真空断熱パネル用外被を含む物品。
  3. （ａ）２つの対向する主表面を有する基材と、
    （ｂ）前記基材の前記対向する主表面のうち一方と直接接触しており、（メタ）アクリレートモノマーを含む有機層である、第１の層と、
    （ｃ）前記第１の層と直接接触しており、無機積層体である、第２の層と、
    を備え、
    前記無機積層体は、１Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）以下の熱伝導性を有する低熱伝導性の非金属無機材料層及び高導電性の金属材料層を含み、前記高導電性の金属材料層の平面において高耐熱性を有し、
    前記高導電性の金属材料層は、１×１０ ７ シーメンス／ｍ超の導電性を有し、且つ１０００ケルビン／Ｗ超の耐熱性を有し、
    半透明である、防湿袋を含む物品。
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