JP7272271B2 - 水分バリア性積層フィルム - Google Patents
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Description
例えば、無機バリア層との密着性については、水分トラップ層を成膜した後に100℃で1時間以上加熱することにより向上可能だが、高温での長時間加熱は生産性を大きく低下させるばかりか、無機バリア層の下地となっているプラスチックフィルムの変形を生じたり、さらには上述した水分トラップ層の塗膜の割れを促進させる恐がある。従って、高温での長時間加熱を行うことなく、水分トラップ層と無機バリア層との密着性を向上させることが求められる。
本発明の他の目的は、上記の水分トラップ層の下地となる層を形成するため塗布組成物を提供することにある。
前記無機バリア層(A1)と水分トラップ層(B)との間に、イソシアネートを反応成分としての反応により得られたイソシアネート系重合体を成膜成分として有するイソシアネート系コーティング(C)が設けられており、該水分トラップ層(B)は、該イソシアネート系コーティング(C)を下地として形成されており、
前記イソシアネート系重合体が、60℃以上のガラス転移点を有する高Tgウレタン樹脂であることを特徴とする水分バリア性積層フィルムが提供される。
(1)前記高Tgウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上であること。
(2)前記高Tgウレタン樹脂は、エポキシ基、シラノール基及びイソシアネート基からなる群より選択された少なくとも一種の官能基により架橋構造が導入されていること。
(3)前記水分トラップ層(B)が、吸湿性のポリマーを含有していること。
(4)前記水分トラップ層(B)が、イオン性ポリマーからなる吸湿性マトリックス中に、さらに該マトリックスよりも到達湿度が低湿度である吸湿剤が分散された構造を有していること。
(5)前記水分トラップ層(B)中に含まれるイオン性ポリマーが、カチオン性ポリマーであること。
(6)前記無機バリア層(A1)とイソシアネート系コーティング(C)との間に、保護層(D)が設けられていること。
(7)前記保護層(D)が、水溶性高分子(D1)と、オルガノアルコキシシランあるいはその加水分解物、金属アルコキシド及びその加水分解物及びリン系化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分(D2)とを含有していること。
このような本発明の水分バリア性積層フィルムは、電子デバイス用封止材として好適に使用される。
さらに本発明によれば、無機バリア層(A1)を表面に有するプラスチックフィルム(A)と、水分トラップ層(B)とを含む水分バリア性積層フィルムにおいて、
前記無機バリア層(A1)と水分トラップ層(B)との間に、イソシアネートを反応成分としての反応により得られたイソシアネート系重合体を成膜成分として有するイソシアネート系コーティング(C)が設けられており、該水分トラップ層(B)は、該イソシアネート系コーティング(C)を下地として形成されており、
前記イソシアネート系重合体が、ポリイソシアネートを硬化剤としてイソシアネート反応性樹脂を硬化させたものであり、
前記イソシアネート反応性樹脂が、(メタ)アクリル系樹脂またはポリエステル樹脂であり且つ60℃以上のガラス転移点を有していることを特徴とする水分バリア性積層フィルムが提供される。
本発明の水分バリア性積層フィルムにおいては、下記の態様を好適に採用することができる。
(1)前記イソシアネート反応性樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上であること。
(2)前記水分トラップ層(B)が、吸湿性のポリマーを含有していること。
(3)前記水分トラップ層(B)が、イオン性ポリマーからなる吸湿性マトリックス中に、さらに該マトリックスよりも到達湿度が低湿度である吸湿剤が分散された構造を有していること。
(4)前記水分トラップ層(B)中に含まれるイオン性ポリマーが、カチオン性ポリマーであること。
(5)前記無機バリア層(A1)とイソシアネート系コーティング(C)との間に、保護層(D)が設けられていること。
(6)前記保護層(D)が、水溶性高分子(D1)と、オルガノアルコキシシランあるいはその加水分解物、金属アルコキシド及びその加水分解物及びリン系化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分(D2)とを含有していること。
このような本発明の水分バリア性積層フィルムは、電子デバイス用封止材として好適に使用される。
(1)前記ウレタン系樹脂粒子が、重量平均分子量(Mw)が14,000以上のウレタン系重合体から形成されていること、
(2)前記ウレタン系樹脂粒子が、0.02~3μmの粒子径を有していること、
(3)前記硬化剤として、ポリイソシアネートを、前記ウレタン系樹脂粒子100重量部当り1~50重量部の量で含んでいること、
(4)前記硬化剤として、シランカップリング剤を、前記ウレタン系樹脂粒子100重量部当り0.1~50重量部の量で含んでいること、
が好適である。
(1)前記イソシアネート反応性樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上であること、
が好適である。
一方、本発明に従い、無機バリア層の表面にイソシアネート系コーティング(C)(例えばウレタン系コーティング)を設け、このようなイソシアネート系コーティング(C)が水分トラップ層(B)の下地として設けられている場合において、上記と全く同じ条件での加熱により水分トラップ層を形成した時、この密着力が高められ、特に、エポキシ基、シラノール基、イソシアネート基のいずれかの官能基により架橋構造が導入されている場合には、この密着力は、1N/15mm程度のレベルにまで大きく向上する。
このように水分トラップ層の密着力が向上しているときには、水分トラップ層(B)は、イソシアネート系コーティング(C)を介して無機バリア層上に強固に保持され、その剥がれが有効に防止される。
また、上記プラスチックフィルム(A)においては、無機バリア層(A1)上に保護層(D)が設けられていることもある。即ち、イソシアネート系コーティング層(C)は、無機バリア層(A1)上に直接積層されていてもよいし、図3に示されているように、無機バリア層(A1)上に適宜設けられている保護層(D)上に積層されていてもよい。
このフィルム(A)は、無機バリア層(A1)の下地となるものであり、通常、熱可塑性或いは熱硬化性の樹脂により、その形態に応じて、射出乃至共射出成形、押出乃至共押出成形、フィルム乃至シート成形、圧縮成形性、注型重合等により成形される。
このような熱可塑性樹脂の例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン等のα-オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン、環状オレフィン共重合体など、そしてエチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α-メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物、ナイロン6、ナイロン6-6、ナイロン6-10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキサイドや、その他、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂、アリル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ケトン樹脂、アミノ樹脂、或いはポリ乳酸などの生分解性樹脂等により形成される。さらに、これらのブレンド物や、これら樹脂が適宜共重合により変性されたもの(例えば、酸変性オレフィン樹脂など)であってもよい。
さらに、上記のプラスチックフィルム(A)の表面に設けられる無機バリア層(A1)は、例えば特開2015-96320号公報等により公知のものであってよく、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどに代表される物理蒸着や、プラズマCVDに代表される化学蒸着などによって形成される無機質の蒸着膜、例えば各種金属乃至金属酸化物により形成される膜であることが、高い酸素バリア性を確保できると言う点で好適であり、特に、凹凸を有する面にも均一に成膜され、酸素のみならず水分に対しても優れたバリア性を発揮するという点で、プラズマCVDにより、プラスチックフィルム(A)を下地として形成されていることが好ましい。
上述した有機金属化合物は、単独でも或いは2種以上の組合せでも用いることができる。
水分トラップ層(B)は、この水分バリア性積層フィルム10に対して厚み方向に流れる水分を遮断するものであり、このような水分遮断性を示すものであれば、特に制限されず、所定の樹脂層中にゼオライトやシリカゲル等の物理的乾燥剤や、酸化カルシウム等の化学的乾燥剤を分散させたものなどの吸湿性を有する無機粒子や、ポリビニルアルコールや水溶性ナイロン、ポリエチレンオキサイドなどの吸湿性を有する非イオン性ポリマー等、それ自体公知の層であってよい。
特に、水分に対する高いバリア性が要求される場合には、例えば、特開2015-96320号等に開示されているイオン性ポリマーをマトリックスとし、このマトリックス中にイオン性ポリマーよりも到達湿度が低い吸湿剤が分散された構造を有するものが好適である。このようなイオン性ポリマーをマトリックスとするものは、水分捕捉性が優れ、しかも分散された吸湿剤に水分を閉じ込めることで、水分吸収に起因する膨潤などの変形を有効に回避することができるからである。
本発明に用いるイオン性ポリマーには、下記のカチオン性ポリマーやアニオン性ポリマーがある。
カチオン性ポリマー中のカチオン性基量は、一般に、形成される吸湿性マトリックスの吸水率(JIS K-7209-1984)が湿度80%RH及び30℃雰囲気下において5%以上、特に30%~45%となるような量であればよい。
このようなカチオン性ポリマーについては、特開2015-96320号等に詳述されており、その詳細は省略するが、一般的には、ポリアリルアミンが成膜性等の観点から好適である。
アニオン性ポリマー中のアニオン性官能基量は、官能基の種類によっても異なるが、前述したカチオン性ポリマーと同様、形成される吸湿性マトリックスの吸水率(JIS K-7209-1984)が湿度80%RH及び30℃雰囲気下において5%以上、特に30%~45%となるような量であればよい。
このようなアニオン性ポリマーについても、特開2015-96320号等に詳述されており、その詳細は省略するが、一般的には、ポリ(メタ)アクリル酸及びその部分中和物(例えば一部がNa塩であるもの)である。
図2(a)或いは(b)を参照して、水分トラップ層(B)中には、上記のマトリックスを形成するイオン性ポリマー(カチオン性或いはアニオン性ポリマー)よりも到達湿度が低い吸湿剤が配合されていることが好適である。
このようにマトリックスよりも高い吸湿性を有する吸湿剤を分散させることにより、前述したイオン性ポリマーにより形成されたマトリックスに吸収された水分が直ちに吸湿剤に捕捉され、吸収された水分のマトリックス中への閉じ込めが効果的に行われることとなり、極めて低湿度雰囲気でも水分の吸湿能力を有効に発揮することができるばかりか、水分の吸収による水分トラップ層(B)の膨潤が有効に抑制される。
無機系の吸湿剤としては、ゼオライト、アルミナ、活性炭、モンモリロナイト等の粘土鉱物、シリカゲル、酸化カルシウム、硫酸マグネシウムなどを挙げることができる。
有機系の吸湿剤としては、アニオン系ポリマー若しくはその部分中和物の架橋物を挙げることができる。このアニオン系ポリマーとしては、カルボン酸系単量体((メタ)アクリル酸や無水マレイン酸など)、スルホン酸系単量体(ハロゲン化ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸など)、ホスホン酸系単量体(ビニルリン酸など)及びこれら単量体の塩類等に代表されるアニオン性単量体の少なくとも1種を、重合或いは他の単量体と共重合させて得られるものを挙げることができる。特に透明性が求められる用途においては、有機系の吸湿剤が有効である。例えば、架橋ポリ(メタ)アクリル酸Naの微細粒子などが代表的な有機系吸湿剤である。
即ち、有機系ポリマーの吸湿剤は、イオン性ポリマーのマトリックスに対する分散性が極めて良好であり、均一に分散させることができるばかりか、これを製造するための重合法として乳化重合や懸濁重合などを採用することにより、その粒子形状を微細で且つ揃った球形状とすることができ、これをある程度以上配合することにより、極めて高い透明性を確保することが可能となる。
また、有機系の微細な吸湿剤では、前述した到達湿度が著しく低く、高い吸湿性を示すばかりか、架橋によって膨潤による体積変化も極めて少なくすることができ、従って、体積変化を抑制しながら、環境雰囲気を絶乾状態もしくは絶乾状態に近いところまで湿度を低下させる上で最適である。
このような有機系の吸湿剤の微粒子としては、例えば架橋ポリアクリル酸Na微粒子(平均粒子径約70nm)がコロイド分散液(pH=10.4)の形で東洋紡株式会社よりタフチックHU-820Eの商品名で市販されている。
例えば、上述した水分トラップ層(B)は、特に超水分バリア性が要求されるような用途では、水蒸気透過度が10-5g/m2/day以下となるような超バリア性を発揮させる程度の厚み(例えば、1μm以上、特に2~20μm程度)に設定されるが、マトリックスがカチオン性ポリマーにより形成されている場合には、水分トラップ層(B)中のイオン性ポリマー100重量部当り、50重量部以上、特に100~900重量部の量で存在することが好ましく、更には200~600重量部の量であることがより好ましい。また、マトリックスがアニオン性ポリマーにより形成されている場合には、水分トラップ層B中のアニオン性ポリマー100重量部当り、50重量部以上、特に100~1300重量部の量で存在することが好ましく、更には150~1200重量部の量であることがより好ましい。
このような架橋構造は、水分トラップ層(B)を形成するための塗布組成物中に架橋剤を配合しておくことにより導入することができる。特にアニオン性ポリマーの場合、カチオン性ポリマーとは異なって、水素結合による水の補足のみなので、吸湿に適した空間の網目構造(架橋構造)をマトリックス中に導入することにより、その吸湿性を大きく高めることができる。
X-SiR1 n(OR2)3-n (1)
式中、Xは、末端にエポキシ基を有する有機基であり、
R1及びR2は、それぞれ、メチル基、エチル基、もしくは
イソプロピル基であり、
nは、0、1、もしくは2である、
で表されるシラン化合物が好適に使用される。
しかも、カチオン性ポリマーはアルカリ性であり、この結果、カチオン性ポリマーを含むコーティング組成物を塗布して水分トラップ層Bを形成する際、カチオン性基とエポキシ基の付加反応やシラノール基間の脱水縮合も速やかに促進され、容易に架橋構造を導入することができる。
また、上記式(1)中のエポキシ基が、エポキシシクロヘキシル基のような脂環式エポキシ基であるものも架橋剤として好適である。例えば、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのような脂環式エポキシ基を有する化合物を架橋剤として使用した場合には、マトリックスの架橋構造中に、シロキサン構造と共に、脂環構造が導入される。このような脂環構造の導入は、吸湿に適した空間の網目構造を形成するというマトリックスの機能を更に効果的に発揮させることができる。
G-O(C=O)-A-(C=O)O-G (2)
式中、Gは、グリシジル基であり、
Aは、脂肪族環を有する2価の炭化水素基、例えばシクロアルキレン基である、
で表されるジグリシジルエステルを、架橋剤として使用することができる。このようなジグリシジルエステルの代表的なものは、下記の式(2-1)で表される。
G-O(C=O)-A-(C=O)O-G (2)
式中、Gは、グリシジル基であり、
Aは、脂肪族環を有する2価の炭化水素基、例えばシクロアルキレ
ン基である、
で表されるジグリシジルエステルが好適に使用される。
特に、上記のジグリシジルエステルの中でも好適なものは、先にも挙げられており、特に、吸湿に適した空間の網目構造を形成できるという観点から、先の式(2-1)で表されるジグリシジルエステルが最も好適である。
また、上述した水分トラップ層(B)は、マトリックスとなる樹脂中に吸湿剤及び必要により架橋剤を所定の溶媒に溶解乃至分散したコーティング組成物を使用し、このコーティング組成物を、後述する無機バリア層(A1)上に形成されたイソシアネート系コーティング(C)上に塗布し、加熱乾燥して溶媒を除去することにより形成される。かかる加熱乾燥は、通常、100~170℃程度の温度で3分以下、特に0.25~1分程度の短時間で行われ、これにより、イソシアネート系コーティング(C)を介して、無機バリア層(A1)にしっかりと密着した水分トラップ層(B)を形成することができる。
しかしながら、このような手段では、既に述べたように、高温での長時間加熱が必要となり、無機バリア層(A1)の下地となるプラスチックフィルム(A)の熱変形や、水分トラップ層(B)の塗膜自体に割れなどを生じる恐れがあり、生産速度も大きく低下してしまう。このような不都合を回避するために、上記のように、100℃よりも低い温度で且つ短時間での加熱により、水分トラップ層(B)を形成することが必要である。
このような非イオン性重合体としては、ポリビニルアルコール、エチレン-プロピレン共重合体、ポリブチレン等の飽和脂肪族炭化水素系ポリマー、スチレンーブタジエン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリ塩化ビニル、或いは、これらに、各種のコモノマー(例えばビニルトルエン、ビニルキシレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、α-メチルスチレン、α-ハロゲン化スチレン、α,β,β´-トリハロゲン化スチレン等のスチレン系モノマーや、エチレン、ブチレン等のモノオレフィンや、ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィンなど)を、共重合させたものなどを挙げることができる。
上記でも簡単に述べたが、本発明においては、プラスチックフィルム(A)と水分トラップ層(B)の間にイソシアネート系コーティング(C)が設けられており、このイソシアネート系コーティング(C)を下地として水分トラップ層(B)が形成されている。
このようなイソシアネート系コーティング(C)は、コーティング中に存在するイソシアネート基が、無機バリア層表面に存在するMOH(MはSi等の金属原子)やイオン性ポリマー中のイオン性基と反応性を示し、この結果として、このコーティング(C)は、水分トラップ層(B)に対して高い密着性を示し、水分トラップ層(B)のデラミをも有効に防止することができる。
上記のイソシアネート重合体において、ポリウレタンは、ウレタン結合(-NH-COO-)を繰り返し単位とする重合体であり、ジイソシアネート成分とジオール成分とのウレタン化反応により得られる。
ジイソシアネート成分には、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート等が含まれる。
ジオール成分には、低分子量のジオールからオリゴマーまで幅広いジオールが含まれ、例えば、C2-12アルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、1,3-又は1,2-プロピレングリコール、1,4-、1,3-又は1,2-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,4-トリメチルペンタン-1,3-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-又は1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール等)、ポリオキシC2-4アルキレングリコールなどのポリエーテルジオール(例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ペンタプロピレングリコール、ヘキサプロピレングリコール、ヘプタプロピレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、テトラブチレングリコール等)、芳香族ジオール(例えば、ビスフェノールA、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、1,3-又は1,4-キシリレンジオールもしくはその混合物等)、脂環族ジオール(例えば、水添ビスフェノールA、水添キシリレンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等)等の低分子量ジオール成分や、ポリエステルジオール(例えば、前記低分子量ジオールとラクトンとの付加反応物、前記低分子量ジオールとジカルボン酸との反応生成物等)、ポリカーボネートジオール(例えば、前記低分子量ジオールと短鎖ジアルキルカーボネートとの反応生成物など)等が挙げられる。
このようなジアミンとしては、例えば、ヒドラジン、脂肪族ジアミン(例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン等)、芳香族アミン(例えば、m-又はp-フェニレンジアミン、1,3-又は1,4-キシリレンジアミンもしくはその混合物等)、脂環族ジアミン[例えば、水添キシリレンジアミン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、イソホロンジアミン、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン等]が挙げられる。また、2-ヒドラジノエタノール、2-[(2-アミノエチル)アミノ]エタノール等の水酸基を持つジアミン等も使用することができる。
上記の官能基による架橋構造の導入は、例えば、イソシアネート系コーティング(C)を形成するために使用される塗布組成物中に、上記の官能基を有する硬化剤を配合しておくことにより、成膜時の硬化によりコーティング(C)中に存在させることができる。
本発明においては、特に、エステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂(ポリ(メタ)アクリル酸やポリ(メタ)アクリル酸エステル)、ウレタン樹脂が、イソシアネート反応性樹脂として好適に使用することができる。
イソシアネート系コーティング(C)は、上記のポリウレタン或いはイソシアネート反応性樹脂が溶媒中に溶解ないし分散されており、さらに必要により所定の官能基を有する硬化剤が分散されている塗布組成物を、無機バリア層(A1)上に塗布し、100℃以上の温度に加熱して焼き付けることにより形成することができる。
これら溶媒は、塗布組成物が、コーティングに適した粘度となるような量で使用される。
このようなシランカップリング剤としては、これに限定されるものではないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどを例示することができ、これらは、単独或いは2種以上の組み合わせで使用することができる。
これらのシランカップリング剤の中でも、特に、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のグリシジル基或いはエポキシ基含有のシランカップリング剤が、水分トラップ層(B)との密着性の点で好適である。
このポリイソシアネートは、通常、塗布組成物中のウレタン系樹脂粒子100重量部当り、1~50重量部、より好ましくは5~40重量部、さらに好ましくは10~30重量部の量で配合される。
かかるポリイソシアネートも、塗布組成物中のイソシアネート反応性樹脂粒子100重量部当り、1~50重量部、より好ましくは5~40重量部、さらに好ましくは10~30重量部の量で配合される。また、このようなポリイソシアネートと共に、前述したシランカップリング剤を併用することもできる。
このような配合剤としては、例えば、層状無機化合物、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等)、可塑剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、着色剤、フィラー、結晶核剤等が例示できる。勿論、上記の密着性が損なわれない限り、イソシアネートに対して反応性を有していない樹脂、例えばオレフィン系樹脂などが少量配合されていてもよい。
本発明において、上述したイソシアネート系コーティング(C)は、図1に示されているように、無機バリア層(A1)上に形成され、これを下地として、水分トラップ層(B)が形成されるが、本発明は、かかる態様に限定されるものではなく、例えば、図3に示されているように、無機バリア層(A1)上に保護層(D)を設け、この保護層(D)上にイソシアネート系コーティング(C)を設けることもできる。
R-Si(OR’)3 (3)
式中、Rは、有機基であり、
R’はアルキル基である、
で表される。
上記の有機基としては、アルキル基、或いは各種の官能基(例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基など)を有する基を挙げることができる。
また、R’が示すアルキル基としては、特に制限されないが、一般的には、炭素原子数が4以下の低級アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基)である。
M(OR’)n (4)
式中、Mは、金属原子であり、
R’は、前記式(3)と同様、アルキル基であり、
nは、金属原子Mの価数を示す整数である、
で表される化合物である。
このような金属アルコキシドとしては、例えば、テトラエトキシシラン、トリプロポキシアルミニウム等を挙げることができ、かかる金属アルコキシドも、1種単独或いは2種以上を組み合わせて使用される。
このような加水分解物は、酸やアルカリを用いる公知の方法で得ることができ、加水分解に際しては、錫化合物などの反応触媒を必要に応じて使用することもできる。
これらのリン系化合物も、1種単独或いは2種以上を組み合わせて使用することができる。
このようにして形成される保護層(D)の厚さは、一般に、0.01~50μm、特に0.1~2μmの範囲が好適である。
このような水分トラップ層(B)には、例えば、さらにイソシアネート系コーティング(C)を形成してのドライラミネートにより他のバリアフィルム或いは他のバリアフィルムに設けられた水分トラップ層(B)に積層することもできる。
上述した水分バリア性積層フィルムは、高温長時間での加熱処理なしに水分トラップ層の密着性が確保されているため、生産性の点で極めて優れている。
さらに水分トラップ層の割れや剥がれも有効に防止されているため、水分トラップ層の優れた水分バリア性が安定して発揮される。このため、各種の電子デバイス、例えば有機EL素子、太陽電池、電子ペーパーなどの電子回路を封止するためのフィルムとして好適に使用することができる。
イソシアネート反応性樹脂の塗膜を準備し、以下の条件で示差走査熱 量分析を行い、セカンドスキャン時の値を記載した。
装置:セイコーインスツルメント株式会社製DSC6220(示差走査熱量測定)
試料調整:試料量5~10mg
測定条件:窒素雰囲気下、20℃/minの昇温速度で-50~200℃の範囲で測定
水分散系ウレタン系重合体の水分散液を凍結乾燥させた。得られた凍結乾燥物をジメチルホルムアミド(DMF)の溶離液に溶解し、調整した後、得られた溶液を一晩静地した。この溶液を0.45μmメンブレンフィルターでろ過し、ろ液についてGPC測定(ポリスチレン換算)を行い、重量平均分子量(Mw)を測定した。
検出機:ShodexRI-101
分離カラム:ShodexOHpak SB-806M HQ×2
溶離液:10mmol/L LithiumBromide in DMF
流量:1.0ml/min
カラム温度:50℃
クロロホルム可溶イソシアネート反応性樹脂に関しては以下の方法で重量平均分子量を測定した。
試料約10mgに溶媒3mLを加え、室温で緩やかに攪拌した。溶 解していることを目視で確認した後、0.45μmフィルターにてろ過し、ろ液についてGPC測定(ポリスチレン換算)を行い、重量平均分子量(Mw)を測定した。スタンダー ドとしてはポリスチレンを用いた。
装置:東ソー株式会社製HLC-8120
検出器:示差屈折率検出器RI
カラム:
TSKgel SuperHM-H×2及びガードカラムとしてTSKguard column SuperH-H
溶媒:クロロホルム
流速:0.5mL/min
カラム温度:40℃
作製した水分バリア性積層フィルムのA4サイズサンプル内のクラック有無を目視にて評価した。このときクラックがフィルム全面に発生したものを×、フィルム端部に一部クラックが発生したものを△、発生しなかったものを〇とした。
作製した水分バリア性積層フィルムに、厚さ100μmのPETフィルムをエポキシ系接着剤でドライラミネートし、接着層の硬化のため、50℃×3日間エージングを行い、T型剥離試験用サンプルを作製した。
23℃、50%RHの雰囲気下において、T型剥 離試験により、幅15mm、長さ200mm(非接着部50mmを含む)の試験片を用い て、剥離速度300mm/minの測定条件で積層体の水分バリア性積層フィルム-PET間のラミネート強度(単位:N/15mm)を測定した(n=4)。
このとき1N/15mm以上を〇、1N/15mm未満を×とした。
カチオン性ポリマーとしてポリアリルアミン(ニットーボーメディカル製、PAA-15C、水溶液品、固形分15%)を、固形分5重量%になるように水で希釈し、ポリマー溶液を得た。
一方、架橋剤として、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用い、5重量%になるように水に溶かして架橋剤溶液を調製した。
次いで、ポリアリルアミン100重量部に対してγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランが20重量部になるように、ポリマー溶液と架橋剤溶液とを混合し、さらに、この混合溶液に、吸湿剤として、ポリアクリル酸Naの架橋物(東洋紡製、タフチックHU-820E、水分散品、固形分13%)を、ポリアリルアミンに対して420重量部になるように加え、更に固形分が5%になるよう水で調整した上で良く撹拌し、水分トラップ層用のコーティング液(B1)を調製した。
アニオン性ポリマーとしてポリアクリル酸(日本純薬製、AC-10LP)を用い、水/アセトン混合溶媒(重量比で80/20)に、固形分が5重量%になるように溶解し、水酸化ナトリウムをポリアクリル酸の中和率が80%になるように加え、ポリマー溶液を得た。
このポリマー溶液に、架橋剤として1,2―シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルが、ポリアクリル酸部分中和物に対して20重量部になるように配合し、次いで密着剤として、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランがポリアクリル酸部分中和物に対して3重量部になるように配合し、さらに、粒状吸湿剤(東洋紡製、タフチックHU-820E、水分散品、固形分13%)が、ポリアクリル酸部分中和物に対して431重量部になるように配合し、更に全体の固形分が5重量%になるよう水/アセトン混合溶媒(重量比で80/20)で調整した上で良く撹拌し、水分トラップ層用のコーティング液(B2)を調製した。
ノニオン性ポリマーとしてポリビニルアルコール(クラレ製、PVA103)を、固形分5重量%になるように水で希釈し、ポリマー溶液を得た。一方、架橋剤として、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用い、5重量%になるように水に溶かして架橋剤溶液を調製した。次いで、ポリアリルアミン100重量部に対してγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランが20重量部になるように、ポリマー溶液と架橋剤溶液とを混合し、さらに、この混合溶液に、吸湿剤として、ポリアクリル酸Naの架橋物(東洋紡製、タフチックHU-820E、水分散品、固形分13%)を、ポリアリルアミンに対して420重量部になるように加え、更に固形分が5%になるよう水で調整した上で良く撹拌し、水分トラップ層用のコーティング液(B3)を調製した。
水分散系ウレタン系樹脂粒子(Mw=1,000,000、ガラス転移点=68℃、平均粒径55nm)を含むイソシアネート反応性樹脂溶液(三井化学「wpb-341」、固形分30%)を用意した。
このイソシアネート反応性樹脂溶液に、硬化剤としてシランカップリング剤(3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン)を、イソシアネート反応性樹脂溶液の固形分100重量部に対して硬化剤固形分が5重量部になるように配合し、水と2-プロパノールの混合溶媒で希釈して固形分20%のイソシアネート系コーティング液を調製した。
このバリアフィルムの保護層(D)上に、上記のイソシアネート系コーティング液をバーコーターにより塗工し、電気オーブンにより、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間1分の条件で熱処理し、0.5μmのイソシアネート系コーティング(C)を得た。
このイソシアネート系コーティング(C)上に、上記カチオン性ポリマーを用いた水分トラップ層用コーティング液(B1)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒の条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成し、水分バリア性積層フィルム10を得た。
主ポリマー溶液固形分100重量部当りの硬化剤固形分量を20重量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
実施例1で用意したイソシアネート反応性樹脂溶液を使用し、この溶液に、硬化剤としてブロックイソシアネート(三井化学「XWB-F206MEDG」)を主剤固形分100重量部に対して硬化剤固形分が10重量部になるように配合し、水と2-プロパノールの混合溶媒で希釈して固形分20%のイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
イソシアネート反応性樹脂溶液固形分100重量部当りの硬化剤固形分量を30重量部に変更した以外は、実施例3と同様にしてイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
イソシアネート反応性樹脂溶液固形分100重量部当りの硬化剤固形分量を50重量部に変更した以外は、実施例3と同様にしてイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
実施例3と同様にして、市販バリアフィルムの保護層(D)上に厚みが0.5μmのイソシアネート系コーティング(C)を形成した。
上記のイソシアネート系コーティング(C)上に、上記アニオン性ポリマーを用いた水分トラップ層用コーティング液(B2)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒の条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成し、水分バリア性積層フィルム10を得た。
水分トラップ層塗料として非イオン性ポリマーを用いた水分トラップ層用コーティング液(B3)を用いて厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成した以外は、実施例6と同様にして、水分バリア性積層フィルム10を得た。
ケイ素酸化物層を無機バリア層として有しており且つ保護層(D)が設けられていない市販バリアフィルム(三菱樹脂、テックバリアLX、基材:PET12μm)を用意した。
実施例3と同様にして、イソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を、上記バリアフィルムの無機バリア層上にバーコーターにより塗工し、電気オーブンにより、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間1分の条件で熱処理し、0.5μmのイソシアネート系コーティング層(C)を形成した。
このイソシアネート系コーティング層(C)上にカチオン性ポリマーを用いた水分トラップ用コーティング液(B1)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒の条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B1)を形成し、水分バリア性積層フィルム10を得た。
実施例3と同様にして、イソシアネート系コーティング液を調製し、このイソシアネート系液を用いて、実施例1と同様にして、市販バリアフィルムの保護層(D)上に、ウレタンコーティング(C)を形成し、さらに、その上にカチオン性ポリマーを有する水分トラップ層(B)を形成した。
次いで、上記のように、イソシアネート系コーティング(C)及び水分トラップ層(B)が形成されているバリアフィルムの反対側の面(PETフィルムの表面)に、上記のウレタンコーティング液をバーコーターにより塗工し、電気オーブンにより、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間3分の条件で熱処理し、0.5μmのイソシアネート系コーティング層(C)を得た。
さらに、反対側の面に形成されているイソシアネート系コーティング(C)上に、カチオン性ポリマーを有する水分トラップ層用コーティング液(B1)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒の条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成し、両面に水分トラップ層(B)を有する水分バリア性積層フィルム10を得た。
アクリル系樹脂(Mw=69,000、ガラス転移点=70℃)を含む主ポリマー溶液(荒川化学工業株式会社「アラコートDA-105」、固形分30%)を用意した。
この主ポリマー液に、硬化剤としてポリイソシアネート(三井化学「D-110N」)を主ポリマー溶液の固形分100重量部に対して10重量部になるように配合し、メチルエチルケトンで希釈して固形分20%のイソシアネート系コーティング液を調製した。
このバリアフィルムの保護層(D)上に、上記のイソシアネート系コーティング液をバーコーターにより塗工し、電気オーブンにより、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間1分の条件で熱処理し、0.5μmのイソシアネート系コーティング(C)を得た。
このイソシアネート系コーティング(C)上に、上記カチオン性ポリマーを用いた水分トラップ層コーティング液(B1)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒wの条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成し、水分バリア性積層フィルム10を得た。
主ポリマー溶液の固形分100重量部当りの硬化剤固形分量を20重量部に変更した以外は、実施例10と同様にしてイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例10と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
ポリエステル樹脂(Mw=55,000、ガラス転移点=81℃)、東洋紡「バイロンGK880」)をメチルエチルケトン(MEK)で希釈して固形分20%のアンカーコーティング液を調整した。
この主ポリマー液に、硬化剤としてポリイソシアネート(三井化学「D-110N」)を主ポリマー溶液の固形分100重量部に対して10重量部になるように配合し、メチルエチルケトンで希釈して固形分20%のウレタンコーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例10と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
ポリエステル樹脂(Mw=14,000、ガラス転移点=83℃)を含む主ポリマー溶液(ユニチカ「エリーテルKA-3356」)を用意した。
この主ポリマー溶液に、硬化剤としてブロックイソシアネート(三井化学「XWB-F206MEDG」)を、主ポリマー溶液の固形分100重量部に対して硬化剤固形分が10重量部になるように配合し、水と2-プロパノールの混合溶媒で希釈して固形分20%のイソシアネート系コーティング液を調製した。
このバリアフィルムの保護層(D)上に、上記のイソシアネート系コーティング液をバーコーターにより塗工し、電気オーブンにより、ピーク温度130℃、ピーク温度保持時間5分の条件で熱処理し、0.5μmのイソシアネート系コーティング(C)を得た。
このイソシアネート系コーティング(C)上に、上記カチオン性ポリマーを用いた水分トラップ層コーティング液(B1)をバーコーターにより塗工し、ピーク温度100℃、ピーク温度保持時間40秒の条件で熱処理し、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成し、水分バリア性積層フィルム10を得た。
ポリエステル樹脂(Mw=41,000、ガラス転移点=68℃)を含む主ポリマー溶液(ユニチカ「エリーテルKT-8803」)を用意した。
この主ポリマー溶液に、硬化剤としてイソシアネート(三井化学「WD-725」)を、主ポリマー溶液の固形分100重量部に対して硬化剤固形分が10重量部になるように配合し、水と2-プロパノールの混合溶媒で希釈して固形分20%のイソシアネート系コーティング液を調製した。
このイソシアネート系コーティング液を用いた以外は、実施例10と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
ポリエステル樹脂(Mw=39,000、ガラス転移点=47℃、東洋紡「バイロンV600」)をメチルエチルケトン(MEK)で希釈して固形分20%のアンカーコーティング液を調製した。
比較例1で用意した主ポリマー溶液を使用し、この主ポリマー溶液に、硬化剤としてポリイソシアネート(三井化学「D-110N」)を主剤固形分100重量部に対して硬化剤固形分が10重量部になるように配合し、メチルエチルケトンで希釈して固形分20%のウレタンコーティング液を調製した。
このウレタンコーティング液を用いた以外は、実施例10と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
ポリエステル樹脂(Mw=39,000、東洋紡「バイロンV600」)をメチルエチルケトン(MEK)で希釈して固形分20%のアンカーコーティング液を調製した。
このアンカーコーティング液を、イソシアネート系コーティング液に変えて水分トラップ層(B)の下地層を形成した以外は、実施例10と同様の方法で水分バリア性積層フィルム10を得た。
イソシアネート系コーティング(C)を形成せず、バリアフィルムの保護層(D)上に、カチオン性ポリマーを有する水分トラップ層用コーティング液(B1)を塗布して、厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成した以外は、実施例1と同様にして、水分バリア性積層フィルム10を得た。
実施例10でも使用したケイ素酸化物層を無機バリア層として有しており且つ保護層(D)が設けられていない市販バリアフィルムを用意した。
上記のバリアフィルムの無機バリア層上に、比較例2と同様にして、カチオン性ポリマーを有する厚み4μmの水分トラップ層(B)を形成して水分バリア性積層フィルム10を得た。
上記で作製された水分バリア性積層フィルム10について、前述した方法で各種特性を測定し、その結果を表1に示した。
(A1):無機バリア層
(B) :水分トラップ層
(C) :イソシアネート系コーティング
(D) :保護層
10 :水分バリア性積層フィルム
Claims (18)
- 無機バリア層(A1)を表面に有するプラスチックフィルム(A)と、水分トラップ層(B)とを含む水分バリア性積層フィルムにおいて、
前記無機バリア層(A1)と水分トラップ層(B)との間に、イソシアネートを反応成分としての反応により得られたイソシアネート系重合体を成膜成分として有するイソシアネート系コーティング(C)が設けられており、該水分トラップ層(B)は、該イソシアネート系コーティング(C)を下地として形成されており、
前記イソシアネート系重合体が、60℃以上のガラス転移点を有する高Tgウレタン樹脂であることを特徴とする水分バリア性積層フィルム。 - 前記高Tgウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上である請求項1に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 前記高Tgウレタン樹脂は、エポキシ基、シラノール基及びイソシアネート基からなる群より選択された少なくとも一種の官能基により架橋構造が導入されている請求項1に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 無機バリア層(A1)を表面に有するプラスチックフィルム(A)と、水分トラップ層(B)とを含む水分バリア性積層フィルムにおいて、
前記無機バリア層(A1)と水分トラップ層(B)との間に、イソシアネートを反応成分としての反応により得られたイソシアネート系重合体を成膜成分として有するイソシアネート系コーティング(C)が設けられており、該水分トラップ層(B)は、該イソシアネート系コーティング(C)を下地として形成されており、
前記イソシアネート系重合体が、ポリイソシアネートを硬化剤としてイソシアネート反応性樹脂を硬化させたものであり、
前記イソシアネート反応性樹脂が、(メタ)アクリル系樹脂またはポリエステル樹脂であり且つ60℃以上のガラス転移点を有していることを特徴とする水分バリア性積層フィルム。 - 前記イソシアネート反応性樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上である請求項4に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 前記水分トラップ層(B)が、吸湿性のポリマーを含有している請求項1または4に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 前記水分トラップ層(B)が、イオン性ポリマーからなる吸湿性マトリックス中に、さらに該マトリックスよりも到達湿度が低湿度である吸湿剤が分散された構造を有している請求項6に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 前記水分トラップ層(B)中に含まれるイオン性ポリマーが、カチオン性ポリマーである請求項7に記載の水分バリア性積層フィルム。
- 前記無機バリア層(A1)とイソシアネート系コーティング(C)との間に、保護層(D)が設けられている請求項1または4に記載の水分ガスバリア性積層フィルム。
- 前記保護層(D)が、水溶性高分子(D1)と、オルガノアルコキシシランあるいはその加水分解物、金属アルコキシド及びその加水分解物及びリン系化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の成分(D2)とを含有している請求項9に記載の水分ガスバリア積層フィルム。
- 請求項1または4に記載の水分バリア性積層フィルムからなる電子デバイス用封止材。
- 60℃以上のガラス転移点を有するウレタン系樹脂粒子が溶媒に溶解乃至分散されている塗布組成物からなり、該溶媒には、エポキシ基、シラノール基及びイソシアネート基からなる群より選択された少なくとも1種の官能基を有する硬化剤が、溶解乃至分散されていることを特徴とする水分トラップ層の下地層形成用塗布組成物。
- 前記ウレタン系樹脂粒子が、重量平均分子量(Mw)が14,000以上のウレタン系重合体から形成されている請求項12に記載の塗布組成物。
- 前記ウレタン系樹脂粒子が、0.02~3μmの粒子径を有している請求項12に記載の塗布組成物。
- 前記硬化剤として、ポリイソシアネートを、前記ウレタン系樹脂粒子100重量部当り1~50重量部の量で含んでいる請求項12に記載の塗布組成物。
- 前記硬化剤として、シランカップリング剤を、前記ウレタン系樹脂粒子100重量部当り0.1~50重量部の量で含んでいる請求項12に記載の塗布組成物。
- イソシアネート反応性樹脂粒子が溶媒に溶解乃至分散されている塗布組成物からなる水分トラップ層の下地層形成用塗布組成物であって、
該溶媒には、硬化剤としてポリイソシアネートが、溶解乃至分散されており、
前記イソシアネート反応性樹脂粒子を形成しているイソシアネート反応性樹脂が、(メタ)アクリル系樹脂またはポリエステル樹脂であり且つ60℃以上のガラス転移点を有していることを特徴とする水分トラップ層の下地層形成用塗布組成物。 - 前記イソシアネート反応性樹脂の重量平均分子量(Mw)が14,000以上である請求項17に記載の塗布組成物。
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