JP7148853B1 - ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法 - Google Patents

ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7148853B1
JP7148853B1 JP2022522399A JP2022522399A JP7148853B1 JP 7148853 B1 JP7148853 B1 JP 7148853B1 JP 2022522399 A JP2022522399 A JP 2022522399A JP 2022522399 A JP2022522399 A JP 2022522399A JP 7148853 B1 JP7148853 B1 JP 7148853B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas barrier
barrier film
mass
plate
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022522399A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022138863A1 (ja
Inventor
将大 飛田
修平 山田
佳昊 劉
裕丈 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Publication of JPWO2022138863A1 publication Critical patent/JPWO2022138863A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7148853B1 publication Critical patent/JP7148853B1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D129/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Coating compositions based on hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D129/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C09D129/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/70Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/0427Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/048Forming gas barrier coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/346Clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17Amines; Quaternary ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C08K5/19Quaternary ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0853Vinylacetate
    • C08L23/0861Saponified vinylacetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/02Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/08Copolymers of ethene
    • C09D123/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/08Copolymers of ethene
    • C09D123/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C09D123/0853Vinylacetate
    • C09D123/0861Saponified vinylacetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/02Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20Diluents or solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/63Additives non-macromolecular organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/67Particle size smaller than 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/68Particle size between 100-1000 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/69Particle size larger than 1000 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12Polypropene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/08Homopolymers or copolymers of vinylidene chloride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/08Copolymers of ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2429/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2429/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2429/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

【課題】成膜性が高いガスバリア膜形成組成物と、HAZE(ヘーズ値)が低く、透明性が高く、水蒸気バリア性が高いガスバリア膜の提供。【解決手段】下記(A)成分と(B)成分と(C)成分とを含むガスバリア膜形成組成物:(A)成分:層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質からなる板状粒子(A)であり、該板状粒子(A)は、平均厚さ0.7nm~100nm、平均長径100nm~100000nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)=1.0~10.0を有するとともに、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)と、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)とを含み、上記(a)と(b)が共に該板状粒子(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下の範囲内の質量を有する板状粒子(A)、(B)成分:水溶性ポリマー(B)、(C)成分:水性媒体。層状化合物が、アイラアイトであるガスバリア膜形成組成物。基材と、その基材の表面にあるガスバリア膜を含む成形体。【選択図】なし

Description

本発明は層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質である板状粒子を用いたガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びそれらの製造方法に関する。
フレキシブルディスプレイ及びその基材、フィルムシート、包材シート等は外気からの影響、例えば電子産業用ディスプレイ及びその基材やフィルム、食品産業用包材等の水蒸気を極端に嫌う状況下で使用するためにガスバリア膜を形成することが求められている。
例えば、エチレン含有量が0~70mol%のビニルアルコール系重合体と層状珪酸塩の層間に4級アンモニウムイオンが導入された膨潤性層状珪酸塩からなる樹脂組成物を食品包装等の包材シートのガスバリア膜に使用することが開示されている(特許文献1参照)。
疎水性無機化合物層、親水性無機化合物層が交互に積層された層状無機化合物から形成される膜を用いたガスバリア膜が開示されている(特許文献2参照)。
セルロース繊維、無機層状化合物、及び水を混合した溶液を調製し、分散手段により水溶液に含まれるセルロース繊維の解繊及び無機層状化合物の剥離を同時処理する工程で得られた組成物をガスバリア層形成組成物として用いることが開示されている(特許文献3参照)。
水溶性ポリマー、水分散性層状複水酸化物からなるコーティング液を用いて、フィルム等の基材をコーティングすることを含むフィルム用ガスバリア膜が開示されている(特許文献4参照)。
アイラアイト等のシリカを主成分とする層状化合物を第4級アンモニウム化合物で層間剥離して、その後陰イオン界面活性剤を用いて水性媒体に分散することにより、層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質である板状粒子の分散液を生成し、基材上にコートして膜を形成することが開示されている(特許文献5参照)。
特開2001-316551 特開2007-313891 特開2011-057912 特開2020-513298 国際公開第2020-153352号パンフレット
上述のガスバリア膜はガラスやプラスチック等の材質の表面に用いられ、平面や曲面での使用、またプラスチックでは柔軟性のある状態の基材への適用が挙げられる。従って、それらの基材の上面に適用されたとき、ガスバリア膜は当該基材上で十分な成膜性が要求される。
その上、上記のガスバリア膜は基材上にガスを遮断する役目を有し、ガスバリア膜の主成分である板状物質が積層された構造を有し、これらの板状物質間の間隙が迷路効果を発揮し、ガスを基材への到達を低下させ、ガスを遮断することから、高いガスバリア性を奏することが期待される。
ところが、ガスバリア膜形成組成物の製造時に、層状化合物の層間剥離に用いられる第4級アンモニウムイオンや陰イオン界面活性剤は、ガスバリア膜形成組成物を基材に塗布して膜を形成する際の成膜性を低下させ、そして成膜性の低下は板状粒子の迷路効果の低下につながり、ガスバリア性を低下させる原因になることが判明した。
本発明はガスバリア膜形成組成物の製造時に、必要成分ではあるが、後の膜形成の際の成膜性を低下させるそれら成分をガスバリア膜形成組成物から低減させることによって成膜性の高いガスバリア膜形成組成物が得られることを見出したものである。
本発明は第1観点として、下記(A)成分と(B)成分と(C)成分とを含むガスバリア膜形成組成物、(A)成分:層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質からなる板状粒子(A)であり、該板状粒子(A)は、平均厚さ0.7nm~100nm、平均長径100nm~100000nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)=1.0~10.0を有するとともに、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)と、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)とを含み、
上記(a)と(b)が共に該板状粒子(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下の範囲内の質量を有する板状粒子(A)、
(B)成分:水溶性ポリマー(B)、
(C)成分:水性媒体、
第2観点として、上記層状化合物が、アイラアイトである、第1観点に記載のガスバリア膜形成組成物、
第3観点として、上記板状粒子(A)は層状化合物の動的光散乱法による平均粒子径が10nm~500000nmである水性分散液中に存在する第1観点又は第2観点に記載のガスバリア膜形成組成物、
第4観点として、上記第4級アンモニウムイオン(a)と陰イオン界面活性剤(b)が共に上記板状粒子(A)の質量に対して0.01~3.0質量%の範囲にある第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物、
第5観点として、上記水溶性ポリマー(B)が、ポリマーの全単位構造中に水酸基又はカルボキシル基を含むモノマー成分の単位構造を有し、該モノマー成分の単位構造比率が30mol%~100mol%である第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物、
第6観点として、上記水溶性ポリマー(B)が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸(PAA)若しくはその共重合体、又はそれらの混合物である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物、
第7観点として、上記(A)成分が0.1~10質量%、(B)成分が0.1~10質量%の割合で含む第1観点乃至第6観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物、
第8観点として、更にアルカリ成分を含み、8.0~12.0のpHを有する第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物、
第9観点として、上記アルカリ成分が、アンモニア、第1級アルキルアミン、第2級アルキルアミン、第3級アルキルアミン、又は第4級アルキルアンモニウム水酸化物である第8観点に記載のガスバリア膜形成組成物、
第10観点として、基材と、その基材の表面にあるガスバリア膜を含む成形体であり、該ガスバリア膜は第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物から形成されたガスバリア膜である上記成形体、
第11観点として、上記基材が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ乳酸、ポリ塩化ビニル、又はポリ二塩化ビニルである第10観点に記載の成形体、
第12観点として、上記ガスバリア膜が50nm~50μmの膜厚を有する第10観点又は第11観点に記載の成形体、
第13観点として、ガスが水蒸気であり、水蒸気透過率(g/m/day)に膜厚(μm)を乗じた値が0.001~20g/m/day×μmである第10観点乃至第12観点のいずれか一つに記載の成形体、
第14観点として、HAZE(ヘーズ値)が15~50である第10観点乃至第13観点のいずれか一つに記載の成形体、
第15観点として、下記(i)工程乃至(vii)工程を含む、第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法、
(i)工程:層状化合物の水性分散液を製造する工程、
(ii)工程:(i)工程で得られた水性分散液に、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)を、層状化合物のイオン交換容量の等倍~20倍量となる割合で添加し、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
(iii)工程:(ii)工程で得られた液に純水を加え、該液中のナトリウムイオン濃度が1000ppm以下になるように、ナトリウムイオン含有液を系外に取り除く工程、
(iv)工程:(iii)工程で得られたものに含まれる固形分を、濃度が0.01~20質量%のアンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)水溶液中に分散させ、その後、さらに、アンモニアを添加して液中のpHを9.0~12.0に調整する工程、
(v)工程:(iv)工程で得られた液を、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
(vi)工程:(v)工程で得られた分散液から、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程、
(vii)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)と、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合する工程、
第16観点として、上記(vi)工程は、下記(vi-1)工程、(vi-2)工程、(vi-3)工程、又はそれらの組み合わせにより、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程である第15観点に記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法、
(vi-1)工程:板状粒子(A)分散液を遠心加速度3000~100000Gで板状粒子(A)を遠心分離する方法、
(vi-2)工程:板状粒子(A)分散液に親水性有機溶媒を添加し板状粒子(A)を沈降させて固液分離する方法、
(vi-3)工程:板状粒子(A)分散液をフィルターろ過又は限外ろ過することにより板状粒子(A)を分離する方法、
第17観点として、上記(vi)工程の後に、更に(vii-1)工程を含む第15観点又は第16観点に記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法、
(vii-1)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)とアルカリ成分と水性媒体(C)とを混合し、該混合物をpH8.0~12.0に調整し、次いで、これに分散処理を施すことにより板状粒子(A)の分散液を得る工程、
(vii)工程:(vii-1)工程で得られる板状粒子(A)の分散液と、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合する工程、
第18観点として、基材の表面に第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載のガスバリア膜形成組成物を塗布し、30~200℃の温度で加熱しガスバリア膜を形成する工程を有する成形体の製造方法、及び
第19観点として、上記塗布が、ロールコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、又はディッピング法である第18観点に記載の成形体の製造方法。
本発明によれば、基材上にガスバリア膜形成組成物を被覆してガスバリア膜を形成する上で、良好な成膜性を有するとともに、その成膜性によりヘーズ(曇り)が低く、透明性が高く、水蒸気バリア性が高いガスバリア膜を得ることができるという効果が得られる。
本発明は、下記(A)成分と(B)成分と(C)成分とを含むガスバリア膜形成組成物である:
(A)成分:層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質からなる板状粒子(A)であり、該板状粒子(A)は、平均厚さ0.7nm~100nm、平均長径100nm~100000nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)=1.0~10.0を有するとともに、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)と、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)とを含み、
上記(a)と(b)が共に該板状粒子(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下の範囲内の質量を有する板状粒子(A)、
(B)成分:水溶性ポリマー(B)、
(C)成分:水性媒体。
本発明に使用される層状化合物は板状物質の積層体であり、板状物質の層間にアルカリ金属イオンが挿入されていて板状物質間を電気的に結合させている。この板状物質の層間をバルキーな化合物、例えば第4級アンモニウムイオンで広げることにより、電気的な結合力は急激に低下し、さらに陰イオン界面活性剤等を添加・加熱処理することで板状物質の層間剥離が行われ、1枚のシート状の板状物質となる。この板状物質は板状粒子(A)と呼ぶことができる。
本発明に用いられる(A)成分である板状粒子(A)は分散媒中に分散させたままで層間剥離することや媒体中に分散させることにより板状粒子(A)の分散液を形成するものである。従って、分散液として適用することができる。ここで層間剥離の際の陰イオン界面活性剤が、媒体中に分散する時に分散性を向上するためにも用いられる。これは板状粒子(A)にシラノール基が含まれている場合に、シラノール基によるマイナスの電荷と、陰イオン界面活性剤のマイナスの電荷との反発力により分散液とした時に十分な分散性を得るためである。
板状粒子(A)は、液状媒体と第4級アンモニウムイオン(a)とアンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)を含有する分散媒に分散した状態、前記(a)及び(b)の一方又は双方により少なくともその一部が被覆された或いは吸着してなる状態、板状粒子(A)の各層の間に前記(a)及び(b)の一方又は双方が介在してなる状態のいずれの状態であってよい。
前記板状粒子(A)は、0.1質量%(1000ppm)以下、又は0.01質量%(100ppm)以下のNaイオン濃度を有する粒子であることが好ましい。
また前記分散液中での板状粒子(A)の濃度は、30質量%以下、又は0.01~30質量%、又は0.1~30質量%とすることができる。
前記板状粒子(A)の平均長径、及び最大長径に直交する幅は、透過型電子顕微鏡観察によって測定することができる。板状粒子(A)の〔最大長径(nm)/最大長径に直交する幅(nm)〕の値は、アスペクト比と呼ぶことができ、1.0~10.0を範囲にある。そして、板状粒子(A)の最大長径に直交する幅(nm)は平均50nm~100000nm、50nm~10000nm、又は50nm~3000nmとすることができる。
また前記板状粒子(A)の平均厚さは、分散液を基板上に塗布した時の塗布面をAFM(原子間力顕微鏡)で観察することにより測定できる。前記板状粒子(A)の平均厚さは0.7nm~100nm、又は0.7nm~40nmである。AFMでの観察には、板状粒子の濃度が1質量%以下の分散液をマイカ基板上に滴下し乾燥させた試料を用いることができる。試料の乾燥は自然乾燥が好ましいが、加熱してもよい。その他、ラングミュア・ブロジェット法を用いて基板に塗布した試料をAFMの測定に用いることもできる。
さらに板状粒子(A)の平均粒子径は、分散液中の板状粒子(A)の動的光散乱法による平均粒子径として測定することができる。このとき、測定する際の分散液の濃度(板状粒子の濃度)は、30質量%以下とすることができる。
上記板状粒子(A)は、層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質を用いることができる。層状化合物は、例えば、層状ポリケイ酸塩、粘土鉱物、マンガン酸塩、チタン酸塩、ニオブ酸塩等が挙げられる。粘土鉱物としてはスメクタイト、バーミキュライト等が挙げられる。層状ポリケイ酸塩としてはカネマイト、マカタイト、ケニヤアイト、アイラアイト(Ileriteはアイアライト、アイライト、アイラーアイトとも呼ばれる。)等が挙げられる。
また、層状化合物は上記挙げられた層状ポリケイ酸塩、粘土鉱物、マンガン酸塩、チタン酸塩、ニオブ酸塩等を原材料とする層状物質として、さらに加工して形成される層状化合物でもあり得る。
これら層状化合物の中でも、アイラアイトを好ましく用いることができる。アイラアイトは化学式NaO・8SiO・nHOを有し、平面上ケイ酸骨格を持ち、層間にシラノール基を有する。アイラアイトは天然には存在しないため、人工的に合成する。アイラアイトは、例えばコロイダルシリカと水酸化ナトリウムとを混合した水溶液(SiO/NaOモル比は例えば4.0)、又は水ガラスを密封容器に入れ、90~150℃程度の水熱反応を行うことにより、合成することができる。
上記分散液中のNaイオンは、層状化合物(層状ケイ酸塩)の層間に存在するNaイオンを第4級アンモニウムイオン(a)でイオン交換した時に、層状化合物(層間)から放出されるNaイオンであり、そのままの状態では分散液中に多量存在することとなるが、後述に説明する方法で系外に排出される。分散液中では剥離層物質の再層化を防ぐため、Naイオンを低濃度にすることが望ましい。例えば、分散液中のNaイオン濃度を1000ppm以下、又は100ppm以下、例えば0.1~1000ppm、1~1000ppm、0.1~100ppm、又は1~100ppmとすることができる。
上記第4級アンモニウムイオンは、層状化合物の層間を広げる剥離剤としての役割を有することから、かさ高い有機基を有することが好ましく、一方で溶解性が高いことが好ましい。そのため、本発明においては、総炭素原子数13~45、又は13~23、又は15~45、又は15~25であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)を用いる。
このような第4級アンモニウムイオン(a)としては、例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ジメチルジオクタデシルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン等が挙げられる。特に、ラウリルトリメチルアンモニウムイオンを好適に用いることができる。該アンモニウムイオンの対イオンとしては、塩素イオンや臭素イオンが挙げられる。
上記第4級アンモニウムイオン(a)の分散液中の濃度は、30質量%以下、又は10質量%以下であり、0.001~30質量%、0.001~20質量%、又は0.001~10質量%とすることができる。
上記アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)は、疎水基と親水基から構成される界面活性剤のうち、親水基部分がアニオンとアンモニウムイオンの対で構成された化合物であり、基本的にナトリウムイオンやカリウムイオンを含んでいない化合物を用いることが好適である。また上記アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)は、例えば疎水基として炭素原子数が8乃至20程度の比較的長鎖のアルキル基を含む化合物であることが好ましく、また芳香環を含まない化合物であることが好ましい。
上記アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)としては、例えばオクタン酸アンモニウム、デカン酸アンモニウム、ラウリン酸アンモニウム、ステアリン酸アンモニウム、ヘキサンスルホン酸アンモニウム、オクタンスルホン酸アンモニウム、デカンスルホン酸アンモニウム、ドデカンスルホン酸アンモニウム、ラウリル硫酸アンモニウム(ドデシル硫酸アンモニウム)、ミリスチル硫酸アンモニウム、ラウリルリン酸アンモニウム、トリポリリン酸アンモニウム等が挙げられる。中でもラウリル硫酸アンモニウム(ドデシル硫酸アンモニウム)を好ましく用いることができる。
上記アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)の分散液中の濃度は、0.01~20質量%、又は0.01~2質量%、又は0.001~2質量%とすることができる。
本発明では、炭素原子数10~20のアルキル基を1~2個有する第4級アンモニウムイオン(a)と、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)を必須として用いるものである。アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)を添加しなかったり、アンモニウムイオンに代えてナトリウムイオンを有する陰イオン界面活性剤や、カリウムイオンを有する陰イオン界面活性剤を用いた場合には、層間剥離が進行しない、若しくは、層間剥離した剥離層物質が再び層状構造を形成しやすくなるため、分散液の透明性が低下する(即ち、分散液の吸光度が低下しない。)という事態が生じ得る。また層間剥離が進行していない場合には、水蒸気等のガスを遮断するための迷路化が不十分となり、十分なガスバリア性が発現しないという事態も生じ得る。
しかし、前述の通り、第4級アンモニウムイオン(a)と陰イオン界面活性剤(b)はガスバリア膜形成組成物を基材に被覆してガスバリア膜を形成する時に成膜性を低下させる。そのため最適な範囲があり、分散液が形成された状態で適切な範囲に調製するために、後述の手段を用いて分散液から上記第4級アンモニウムイオン(a)と陰イオン界面活性剤(b)を除去するものである。
それらの含有量としては、上記(a)と(b)が共に(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下、又は上記(a)と(b)が共に(A)の質量に対して0.01~3.0質量%の範囲にあることが好ましい。3.0質量%を超える場合にはバリア膜形成組成物を基材に被覆してバリア膜を形成する時に成膜性を低下させる。また、限りなく低減させゼロ質量%に近づけることは望ましいが、ゼロにすることは労力を必要とするので、下限値として実生産上は実質的に0.01質量%程度にすることができる。
本発明の分散液は透明性が高いことを特徴とし、例えば、板状粒子の濃度が0.1質量%の分散液にて、光路長1cm、波長620nmの条件において、その吸光度が0.1以下であり、特に0.015以下とすることができる。
本発明の分散液において、層状化合物は通常、濃度30質量%以下の濃度範囲で製造することができる。
また、本発明の分散液は、板状粒子(A)の分散媒(液状)を水などの水性媒体としてもよいし、有機溶媒とすることもでき、また水と有機溶媒の混合系でも使用することができる。本発明の分散液を製造する際、水性媒体を有機溶媒に溶媒置換することができる。溶媒置換は蒸発法や限外濾過法で行うことができる。
上記有機溶媒としてはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、3-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシプロピルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、3-メチル-3-メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、4-メチル-2-ペンタノール、及びγ-ブチロラクトン等を挙げることができる。これらの溶媒は単独で、または二種以上の組み合わせで使用することができる。
例えば典型的な例として、水、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶媒、n-プロパノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール等のグリコール系溶媒を質量比で、1:0.1~10:0.1~10:0.1~10の割合で含有する混合溶媒を用いることができる。
本発明は、下記(i)工程乃至(vii)工程を含む、ガスバリア膜形成組成物の製造方法である:
(i)工程:層状化合物の水性分散液を製造する工程、
(ii)工程:(i)工程で得られた水性分散液に、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1~2個有する第4級アンモニウムイオン(a)を層状化合物のイオン交換容量の等倍~20倍量となる割合で添加し、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
(iii)工程:(ii)工程で得られた液に純水を加え、該液中のナトリウムイオン濃度が1000ppm以下になるように、ナトリウムイオン含有液を系外に取り除く工程、
(iv)工程:(iii)工程で得られたものに含まれる固形分を、濃度が0.01~20質量%のアンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)水溶液中に分散させ、その後、さらに、アンモニアを添加して液中のpHを9.0~12.0に調整する工程、
(v)工程:(iv)工程で得られた液を、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
(vi)工程:(v)工程で得られた分散液から、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程、
(vii)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)と、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合する工程。
前記板状粒子(A)を含む分散液は、上記(i)~(vi)工程で得られる。
以下、各工程について詳しく説明する。
上記(i)工程について、ここで用いる層状化合物としてアイラアイトを例示して説明する。アイラアイトは天然に存在しない層状化合物であり、例えば、ケイ酸化合物水溶液を90~150℃の水熱反応を行うことにより合成することができる。ケイ酸化合物としてはケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のケイ酸塩が挙げられる。上記ケイ酸化合物水溶液としては、SiO/MOモル比として3.5~4.0(ただしMはNa、K)、ケイ酸化合物の濃度が10~30質量%程度の、ケイ酸ナトリウム水溶液が好ましい。水熱条件は90~150℃、特に90~130℃が好ましく、1日~24日間、又は1日~12日間の静置加熱により、アイラアイトを合成することができる。
水熱反応により得られた固体物質を分離して水洗し、乾燥してアイラアイトを回収することができる。また層間剥離や分散を容易にするために、水熱反応により得られた固体物質を分離して水洗した後に、乾燥を経ずに、水中へ懸濁させた水性スラリーとして回収することもできる。水熱反応中は反応系を均一にするために反応初期に撹拌することもできるが、アイラアイトを粒子成長させるためには静置加熱が好ましい。
微細なアイラアイトは、アイラアイト自体を微細な種晶(種粒子)として、ケイ酸ナトリウム水溶液中に添加することによって合成することができる。
層状物質を原材料として使用し、(i)工程の層状化合物の水性分散液を製造する場合は、上記微細なアイラアイトの合成のように、好ましい態様として、原材料とする層状物質を粉砕し、この粉砕された層状物質を種粒子としてケイ酸塩水溶液に添加し、90~130℃で、6~72時間の水熱処理を行い、層状化合物を生成することができる。これらの層状化合物は層状物質と異なり、微細な層状化合物になる。さらに、この微細な層状化合物の濃度を30質量%以下に調整することにより、層状化合物の水性分散液を製造することができる。
また、上記水熱処理の後に、水熱反応の媒体から未反応のケイ酸ナトリウムを除去して、例えば40℃にて乾燥した粉体を30質量%以下の濃度に分散させることで、(i)工程の層状化合物の水性分散液を得ることもできる。
さらに、微細な層状化合物(特にはアイラアイト)は、具体的に上記ケイ酸塩水溶液、若しくは上記ケイ酸塩水溶液に、未粉砕又は粉砕された層状物質を種晶(種粒子)として添加した懸濁液を、90~150℃、特に90~130℃で、1日~24日間、特には110℃で1日~12日間程度の静置した状態に水熱反応によって得られる。微細な層状化合物を作製する際にケイ酸塩水溶液に添加する種晶(種粒子)は、粒子径に制限は無く、ケイ酸塩の質量に対して0.1~10質量%、又は0.1~5質量%、または0.1~2質量%の範囲で添加することが好ましい。
種晶(種粒子)について、種晶(種粒子)として添加される粉砕された層状物質は、その動的光散乱法による粒子径が30~60nmであり、その〔(2θ=6.9~8.4°までの回折ピークの積分強度の総和)/(2θ=5~40°までの回折ピークの積分強度の総和)〕×100で示される粉末X線回折による結晶化度が5~15%であることが好ましい。
種晶(種粒子)を加えて水熱反応により得られる(微細な)層状化合物(特にはアイラアイト)の粒子径は、平均長径100nm~100000nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)=1.0~10.0、最大長径(nm)に直交する幅(nm)は平均50nm~100000nm、50nm~10000nm、又は50nm~3000nmである。上記平均長径(nm)、最大長径(nm)に直交する幅(nm)は、透過型電子顕微鏡観察によって測定することができる。
また上記の微細な層状化合物の動的光散乱法による平均粒子径は、10nm~500000nm、20nm~300000nm、100nm~10000nm、又は200nm~5000nmとすることができる。
種晶(種粒子)が(ここではアイラアイト)は、原材料とする層状物質(ここではアイラアイト)の粉砕によって得ることができる。粉砕は例えばボールミル粉砕により行うことができる。
さらに、粉砕は例えば遊星型ボールミル粉砕装置を用いて行われる。遊星ボールミルは、硬質ボール(例えばジルコニアボール)とアイラアイトを入れた容器を、自転と公転とをさせることにより粉砕することができる。この遊星ボールミル粉砕は2段階の粉砕を行うことが可能であり、先に予備粉砕を行い、後から更に微粉砕を行うことで種晶(種粒子)としてのアイラアイトを得ることができる。粉砕は湿式でも乾式でも可能であるが、乾式粉砕を用いることが好ましい。
上記種晶(種粒子)に用いるアイラアイトは別途入手したアイラアイトを用いることも、前バッチの一部を添加したり、反応容器に残存するものを用いて連続的にバッチ製造したりすることができる。
(ii)工程は、(i)工程で得られた層状化合物の水性分散液に、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1~2個有する第4級アンモニウムイオン(a)を層状化合物のイオン交換容量の等倍~20倍量となる量となる割合で添加し、40~100℃で、1~100時間加熱する工程である。
(iii)工程は(ii)工程で得られた液に純水を加え、該液中のナトリウムイオン濃度が1000ppm以下になるように、ナトリウムイオン含有液を系外に取り除く工程である。前記(ii)工程において、層状化合物の層間に存在するナトリウムイオンが、第4級アンモニウムイオンに置換され、液中に遊離したナトリウムイオンを系外に取り除くことにより、ナトリウムイオンによる再置換を防ぎ、層間が第4級アンモニウムイオンで拡張され、層状化合物を層間剥離することができる。ナトリウムイオンを取り除く方法は限外濾過法や、デカンテーション、フィルターによる固液分離法が挙げられる。
(iv)工程は(iii)工程で得られたものに含まれる固形分を、濃度が0.01~20質量%のアンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)水溶液中に分散させ、その後、さらに、液中のpHが9.0~12.0となるようにアンモニアを加える工程である。アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)の添加により、層間剥離により生じた剥離層物質が被覆されること、或いは、陰イオン界面活性剤(b)が該剥離層物質同士に介在することで、続く(v)工程にて生じる層間剥離により生じる剥離層物質が再度、層状化合物の形態に戻ることを抑制することができる。
この(iv)工程では、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)を剥離層物質(ここではアイラアイト)表面への被覆を十分に行うために超音波照射下や攪拌下で行うことができる。
(v)工程は(iv)工程で得られた液を40~100℃で、1~100時間加熱行う工程である。
(vi)工程は、(v)工程で得られた分散液から上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程である。この時に上記(a)と(b)が共に上記板状粒子(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下の範囲、又は上記(a)と(b)が共に上記板状粒子(A)の質量に対して0.01~3.0質量%の範囲にまで質量を低減することができる。
上記(vi)工程は、下記(vi-1)工程、(vi-2)工程、(vi-3)工程、又はそれらの組み合わせにより、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程である。
(vi-1)工程:板状粒子(A)分散液を遠心加速度3000~100000Gで板状粒子(A)を遠心分離する方法が挙げられる。(v)工程で得られた分散液を遠心管に仕込み0.1~5時間程度の遠心分離処理することで剥離した板状粒子(A)を沈降させ、上澄みを取り除くことで分散液中に含まれる上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させることができる。純水を加え沈降物に超音波処理等による分散処理を施した後に再度、遠心分離による上澄み除去を繰り返し、全体で1回、又は2~10回程度行うことが可能であり、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)が共に板状粒子(A)の質量に対する質量比の範囲になるまで行うことができる。
(vi-2)工程:板状粒子(A)分散液に親水性有機溶媒を添加し板状粒子(A)を沈降させて固液分離する方法が挙げられる。
(vi-3)工程:板状粒子(A)分散液をフィルターろ過又は限外ろ過することにより板状粒子(A)を分離する方法が挙げられる。
また、(vi)工程の後に、更に(vii-1)工程を行う:
(vii-1)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)とアルカリ成分と水性媒体(C)とを混合し、該混合物をpH8.0~12.0に調整し、次いでこれに分散処理を施すことにより板状粒子(A)の分散液を得る工程を付加することができる。
さらに、(vii-1)工程で得られた水性分散液を有機溶媒で溶媒置換する工程を含めることができる。これにより、層状化合物(アイラアイト)から層間剥離した板状粒子が有機溶媒に分散した分散液(ゾル)が得られる。
こうして得られた本発明の分散液は高い分散性を有し、例えば室温で6ヶ月経過後においても沈殿を生じないといった分散安定性を有する。
(vii)工程:上記(vi)工程で得られた板状粒子(A)、又は(vii-1)工程で得られた板状粒子(A)を含む分散液は、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合することができる。
上記水性媒体(C)は、板状粒子(A)を含む分散液中の水性媒体を用いることもできる。
上記水溶性ポリマー(B)は、ポリマーの全単位構造中に水酸基又はカルボキシル基を含むモノマー成分の単位構造比率が30mol%~100mol%、又は50mol%~100mol%であるものを用いることができる。これらの水溶性ポリマー(B)は共重合体を用いる場合は、ブロック共重合体やランダム共重合体として用いることができる。例えば、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸(PAA)若しくはその共重合体、又はそれらの混合物を用いることができる。これらの水溶性ポリマーは市販品を使用することができ、EVOHの市販品としてはクラレ製のポバール(登録商標)や三菱ケミカル製のソアノール(登録商標)が、PVAとしてはクラレ製のクラレポバール(登録商標)や日本酢ビ・ポバール製のJ-ポバール(登録商標)が、PAAやその共重合体としては日本触媒製のアクアリック(登録商標)が挙げられる。これらの水溶性ポリマーは例えば水とアルコールの混合溶媒に濃度1~30質量%程度の溶液として用いることができる。水:アルコールは質量比で1:0.1~100、又は1:0.1~10、又は1:0.1~1の水性溶媒が用いられる。アルコールとしてはメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール等が挙げられる。なお、水溶性ポリマーとしてEVOHを用いる際は、予めEVOHが上記溶媒に溶解したものを使用することができ、市販品としては日本シーマ製のエバーソルブ#10が挙げられる。
上記ガスバリア膜形成組成物は、上記(A)成分が0.1~10質量%、(B)成分が0.1~10質量%の割合で含むことができる。
更に上記組成物はアルカリ成分を含み、8.0~12.0のpHを有することができる。アルカリ成分が、アンモニア、第1級アルキルアミン、第2級アルキルアミン、第3級アルキルアミン、又は第4級アルキルアンモニウム水酸化物が挙げられる。これらのアミンや第4級アルキルアンモニウム水酸化物としては、例えばメチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン等の第1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン等の第2級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン等の第3級アミン、テトラメチルアンモニウム水酸化物、トリメチルエチルアンモニウム水酸化物、ジメチルジエチルアンモニウム水酸化物、メチルトリエチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラ-n-プロピルアンモニウム水酸化物、テトラ-n-ブチルアンモニウム水酸化物等の第4級アンモニウム水酸化物等が挙げられる。
基材の表面に本発明の上記ガスバリア膜形成組成物を塗布することによって、基材の表面にガスバリア膜を形成し、基材とガスバリア膜とを含む成形体を得ることができる。
上記ガスバリア膜形成組成物における固形分の割合は、例えば0.1~30質量%、又は0.2~20質量%の範囲とすることができる。ここで、固形分とは、ガスバリア膜形成組成物の全成分から液状媒体(水、有機溶媒等)を除いたものをいう。
上記ガスバリア膜形成組成物を基材に塗布する際、塗布膜の膜厚を制御する為に、組成物の粘度をコントロールすることが可能である。上記組成物の粘度としては1~1,000mPa・s、又は1~100mPa・sの範囲に設定することができる。
上記基材はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ乳酸、ポリ塩化ビニル、及びポリ二塩化ビニル等が挙げられる。
上記塗布はロールコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、又はディッピング法等により行われる。例えばスピンコートする場合、回転数を例えば700~2000rpmに設定し、5~50秒間行われる。上記組成物を基材に塗布後、常圧下、又は減圧下に溶媒を除去することができる。
塗布された基材は30~200℃、又は40~190℃、又は50~180℃の温度で加熱しガスバリア膜を形成し成形体が得られる。この加熱温度は塗布する基材の耐熱温度により種々設定することができる。また、加熱時間は0.01~1時間程度の加熱を行うことができる。
得られた成形体は、成形体の表面にガスバリア膜が50nm~50μm、又は50nm~30μmの膜厚で形成することができる。
得られたガスバリア膜は水蒸気透過率(g/m/day)に膜厚(μm)を乗じた値が0.001~20g/m/day×μmの値を有する。
基材上に形成されたガスバリア膜は透明性が高く、例えば該ガスバリア膜の膜厚700nmの時の全光線透過率が80%以上、通常は85%以上、又は90%以上となる透明基材が得られる。
本発明のガスバリア膜形成組成物を用いることで、例えばガスバリア膜を形成する前の基材の全光透過率が100としたとき、ガスバリア膜形成後の基材の全光透過率の低下率を20%未満、さらには10%未満とすることができる。
本発明のガスバリア膜は基材にとっての有害なガス、例えば水蒸気や、活性酸素、含硫黄ガス等を遮断することが可能となる膜である。例えばバリアするガスが水蒸気であるガスバリア膜を有効に形成することができる。
本発明のガスバリア膜形成組成物を塗布した基材は、HAZE(ヘーズ値)が10~50%、又は15~50%、又は15~40%の値を有する。
本発明のガスバリア膜形成組成物が、適用箇所としてはディスプレイ、LCD表面、光学レンズ、メガネレンズ、太陽電池用表面基材、携帯電話、有機EL発光部材、照明ランプ、建築用窓ガラス、農業用フィルム、食品用フィルム、車両用透明部材等を挙げることができる。
(第4級アンモニウムイオン及び陰イオン界面活性剤の定量条件:HPLC)
HPLC装置:Ultimate300(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)
検出器:Corona veo(サーモフィッシャーサイエンティフィック製、荷電粒子)
カラム:Accalaim Surfactant Plus 3μm 3.0×150mm(サーモフィッシャーサイエンティフィック製)
測定条件:
カラム温度:30℃
溶離液:アセトニトリル/0.1M 酢酸アンモニウム
流速:0.6mL/min
検量線用標準液:10、50、100、200ppmの40vol%アセトニトリル/水混合溶液
サンプル溶液調製:測定時は第4級アンモニウムイオン及び陰イオン界面活性剤の濃度が検量線範囲内に入るように、サンプルを40vol%アセトニトリル/水混合溶液で適宜希釈して調製した。
(合成例1:アイラアイトの合成)
市販の3号珪曹に、日産化学(株)製、商品名ST-Oを加えモル比調整した水ガラス(SiO:NaO:HOモル比は3.8:1:39.0、SiO濃度は23.05質量%、NaO濃度は6.25質量%)を3Lステンレス鋼(SUS316)製密閉容器に封入し、110℃で12日間静置加熱してアイラアイトを水熱合成した。尚、生成物がアイラアイトであることはXRDにて確認した(PDFカードNo.00-048-0655)。
得られたアイラアイト22.2gを、遊星ボールミル(ヴァーダー・サイエンティフィック製、PM100)の窒化ケイ素製容器(容量500ml)に直径5mmのジルコニア製粉砕ボール811.1gとともに装入し、回転速度160rpmで1時間の乾式粉砕を空気雰囲気で行った。続いて、直径5mmの粉砕ボールを直径3mmのジルコニア製粉砕ボール811.1gと入れ替えた後、回転速度を220rpmに変更して1時間の乾式粉砕を空気雰囲気で行った。
得られたアイラアイトの粉砕粒子24.0gを種晶(種粒子)として市販の3号珪曹に、日産化学(株)製、商品名ST-Oを加えモル比調整した水ガラス(SiO:NaO:HOモル比は4.0:1:39.0、SiO濃度は23.85質量%、NaO濃度は6.12質量%)2376.0gに添加し、これをSUS316製の密閉容器に封入して120℃で24時間加熱することで、動的光散乱径の個数基準中位径が832.8nmのアイラアイトのナノ粒子が得られた。得られたアイラアイトは平均長径845.0nm、最大長径に直交する幅が686.6nm、平均厚さ38.1nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)の比が1.2であった。尚、生成物がアイラアイトであることはXRDにて確認した(PDFカードNo.00-048-0655)。
(合成例2:アイラアイトナノシート水分散液の製造)
合成例1で得られたアイラアイトナノ粒子0.8gと、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド0.96gを水78.2gに添加し、100℃で24時間の静置加熱をすることで、アイラアイトのシリケート層間のナトリウムイオンをラウリルトリメチルアンモニウムイオンで置換した(ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度1.1質量%)。ナトリウムイオンをメンブレンフィルターによるろ過により系外に除いた後、湿粉を回収して、水中に再度分散させることでイオン交換したアイラアイト水分散液を得た。
イオン交換したアイラアイト水分散液20gをドデシル硫酸アンモニウム溶液に加え30gとした(H型換算でのアイラアイトナノシートの濃度は1.1質量%、ドデシル硫酸アンモニウム濃度は1.50質量%であった)。これにアンモニア水を加えてpHを10.1に調整した。ここで得られた溶液を60℃で24時間のスターラーでの撹拌下で加熱することで、アイラアイトのナノ粒子が層剥離したナノシート(板状粒子)のコロイド溶液(アイラアイトナノシート水分散液)を得た(HPLCにて求めたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は1.50質量%、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度は0.62質量%であった。)
(合成例2で得られたアイラアイトナノシート水分散液中のアイラアイトナノシートの動的光散乱径、平均長径、最大長径に直交する幅(短径)、平均厚さ測定)
合成例2で得られたアイラアイトナノシート水分散液の動的光散乱径の個数基準中位径は653.5nmであった。また平均長径および最大長径に直交する幅、厚さの平均値は、平均長径が853.0nm、最大長径に直交する幅が648.2nm、平均厚さが25.8nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)の比が1.3であった。
(合成例3:遠心分離によるアイラアイトナノシート水分散液からの脱界面活性剤)
合成例2で得られたアイラアイトナノシート水分散液30gを、40mLの遠沈管に仕込み、40,000Gで1時間の条件で遠心分離処理することで、剥離したアイラアイトナノシートを沈降させた。上澄み液を取り除くことで上澄み液中に含まれるドデシル硫酸アンモニウム及びラウリルトリメチルアンモニウムイオンを除去し、取り除いた上澄み液と同等量のアンモニア水を添加、超音波処理により再分散することでアイラアイトナノシート(板状粒子)水分散液を得た。得られたアイラアイトナノシート水分散液30gを、40mLの遠沈管に仕込み、再度40,000Gで1時間の条件で遠心分離処理することで、剥離したアイラアイトナノシートを沈降させた。上澄み液を取り除くことで上澄み液中に含まれるドデシル硫酸アンモニウム及びラウリルトリメチルアンモニウムイオンを除去し、所定量のアンモニア水を添加、超音波処理により再分散することでアイラアイトナノシート水分散液(1)を得た。pHは10.1であった。得られたアイラアイトナノシート水分散液(1)に含まれるH型換算でのアイラアイトナノシートの濃度は3.0質量%であった。またHPLCにより測定されたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は0.01質量%未満(測定下限以下)、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度は0.01質量%未満(測定下限以下)であった。
(合成例3で得られたアイラアイトナノシート水分散液(1)中のアイラアイトナノシートの動的光散乱径、平均長径、最大長径に直交する幅(短径)、平均厚さ測定)
合成例3で得られたアイラアイトナノシート分散液(1)の動的光散乱径の個数基準中位径は608.3nmであった。また平均長径および最大長径に直交する幅、厚さの平均値は、平均長径が858.0nm、最大長径に直交する幅が650.5nm、平均厚さが21.3nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)の比が1.3であった。
(合成例4:n-プロパノール添加、固液分離による脱界面活性剤)
合成例2で得られたアイラアイトナノシート水分散液30g(HPLCにて求めたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は1.50質量%、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度は0.62質量%)に対して、同質量(30g)のn-プロパノールを添加・混合し、室温で1日間静置した。生成した沈降物をメンブレンフィルターによりろ過することで固液分離し、上澄み液に含まれる界面活性剤を除去した。ろ過で回収した沈降物に所定量のアンモニア水を添加、超音波処理により再分散することでアイラアイトナノシート水分散液(2)を得た。得られたアイラアイトナノシート水分散液(2)に含まれるH型換算でのアイラアイトナノシートの濃度は3.0質量%であった。またHPLCにより測定されたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は0.048質量%、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度は0.038質量%であった。
(合成例4で得られたアイラアイトナノシート水分散液(2)中のアイラアイトナノシートの動的光散乱径、平均長径、最大長径に直交する幅(短径)、平均厚さ測定)
合成例4で得られたアイラアイトナノシート水分散液(2)の動的光散乱径の個数基準中位径は673.0nmであった。また平均長径および最大長径に直交する幅、厚さの平均値は、平均長径が852.6nm、最大長径に直交する幅が654.3nm、平均厚さが25.9nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)の比が1.3であった。
(合成例5:アイラアイトナノシート水分散液の製造)
合成例1で得られたアイラアイトナノ粒子0.8gと、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド1.92gを水77.3gに添加し、100℃で24時間の静置加熱をすることで、アイラアイトのシリケート層間のナトリウムイオンをジオクタデシルジメチルアンモニウムイオンで置換した(ジオクタデシルジメチルアンモニウムイオン濃度2.3質量%)。Naイオンをメンブレンフィルターによるろ過により系外に除いた後、湿粉を回収して、水中に再度分散させることでイオン交換したアイラアイト水分散液を得た。
イオン交換したアイラアイト水分散液20gをドデシル硫酸アンモニウム溶液に加え30gとした(H型換算でのアイラアイトナノシートの濃度は0.1質量%、ドデシル硫酸アンモニウム濃度は0.5質量%であった)。これにアンモニア水を加えてpHを10.1に調整した。ここで得られた溶液を室温で1時間ミックスローターを用いてミキシングすることで、アイラアイトのナノ粒子が層剥離したナノシート(板状粒子)のコロイド溶液(アイラアイトナノシート水分散液)を得た(HPLCにて求めたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は0.43質量%、ジオクタデシルジメチルアンモニウムイオン濃度は0.25質量%であった。)
(合成例6:遠心分離によるアイラアイトナノシート水分散液からの脱界面活性剤)
合成例5で得られたアイラアイトナノシート水分散液30gを、40mLの遠沈管に仕込み、40,000Gで1時間の条件で遠心分離処理することで、剥離したアイラアイトナノシートを沈降させた。上澄み液を取り除くことで上澄み液中に含まれるドデシル硫酸アンモニウム及びジオクタデシルジメチルアンモニウムイオンを除去し、取り除いた上澄み液と同等量のアンモニア水を添加、超音波処理により再分散することでアイラアイトナノシート(板状粒子)水分散液を得た。得られたアイラアイトナノシート水分散液30gを、40mLの遠沈管に仕込み、再度40,000Gで1時間の条件で遠心分離処理することで、剥離したアイラアイトナノシートを沈降させた。上澄み液を取り除くことで上澄み液中に含まれるドデシル硫酸アンモニウム及びジオクタデシルジメチルアンモニウムイオンを除去し、所定量のアンモニア水を添加、超音波処理により再分散することでアイラアイトナノシート水分散液(3)を得た。pHは10.1であった。得られたアイラアイトナノシート水分散液(3)に含まれるH型換算でのアイラアイトナノシートの濃度は3.0質量%であった。またHPLCにより測定されたドデシル硫酸アンモニウムの濃度は0.01質量%未満(測定下限以下)、ジオクタデシルジメチルアンモニウムイオン濃度は0.01質量%未満(測定下限以下)であった。
(合成例6で得られたアイラアイトナノシート水分散液(3)中のアイラアイトナノシートの動的光散乱径、平均長径、最大長径に直交する幅(短径)、平均厚さ測定)
合成例6で得られたアイラアイトナノシート水分散液(3)の動的光散乱径の個数基準中位径は668.5nmであった。また平均長径および最大長径に直交する幅、厚さの平均値は、平均長径が614.2nm、最大長径に直交する幅が361.4nm、平均厚さが15.4nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)の比が1.7であった。
〔実施例1〕
(アイラアイトナノシート水分散液(1)を用いたガスバリア膜形成用組成物(1)の調製)
20mLのガラス容器にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)1.9g、n-プロパノール0.45g、エチレングリコール0.45gを添加・混合した溶媒に対して、合成例3で得られたH型換算でアイラアイトナノシートの濃度が3.0質量%のアイラアイトナノシート(板状粒子)水分散液(1)2.0gを添加し、スターラーで撹拌することでアイラアイトナノシート混合溶媒分散液を調製した(H型換算でアイラアイトナノシートの濃度が1.25質量%、水/PGME/n-プロパノール/エチレングリコールの質量比は4/4/1/1)。ここに、水溶性樹脂であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)の水/アルコール混合溶液(日本シーマ製、エバーソルブ#10、EVOHの濃度10質量%、全構成単位中にエチレン単位が29~47モル%含有、水/n-プロパノール/エタノールの質量比は50/45/5)を1.2g添加し、スターラーで撹拌することでアイラアイトナノシートを含有するガスバリア膜形成用組成物(1)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、アイラアイトナノシートのEVOHに対する配合量は50phrである。
(アイラアイトナノシート配合ガスバリア膜(1)の調製)
厚さ25μm、A4サイズのPETフィルム(東レ製、ルミラー(登録商標)フィルム #25-T60)を紫外線オゾン洗浄装置(テクノビジョン製、MODEL UV-312)を用いて5分間処理することで、UV-O3処理を行った。その後、切断することで幅99mm、長さ210mmの基材を準備した。卓上型ワイヤーバーコーター(エスエムテー製、PM-9050MC)に基材をUV-O3処理した面が塗布面になるようにセットし、上記で調製したガスバリア膜形成用組成物(1)1.0~1.5mLを基材の端部に滴下後、No.12のワイヤーバー(Wet厚み30.4μm)を用いて速度2.0m/minで基材上に均一に展開・塗布した。その後、ガスバリア膜形成用組成物を塗布した基材を80℃に設定したホットプレート上で5分間ベークし、続けて80℃に設定したオーブン中で5分間ベークすることで溶媒を除去した。同様な操作(塗布・乾燥)を追加で2回行う(合計3回)ことで膜厚を厚くし、最終的に、150℃に設定したオーブン中で10分間追加ベークすることにより基材上に膜厚0.7μmのガスバリア膜(1)を調製した。
(アイラアイトナノシート配合ガスバリア膜(1)の透明性評価)
上記で得られたガスバリア膜(1)の基材を含む全光透過率およびHAZE(ヘーズ値)を濁度計(日本電色工業製、NDH5000)によりJIS規格(JIS K 7361-1、JIS K 7136およびJIS K 7105)に準拠して測定した。結果、全光透過率は90%、HAZEは30%であった。
(アイラアイトナノシート配合ガスバリア膜(1)の水蒸気バリア性評価)
ネジ締付け式透湿カップ(井元製作所製、IMC-152型、透過寸法φ30mm、深さ15mm)に水分測定用の塩化カルシウム(関東化学製)7.0~8.0gを仕込み、上記で得られたガスバリア膜(1)を透過寸法より大きめに切り出した後、塗布面が塩化カルシウム側(下側)になるように取り付け、ガスケットおよび上面リングと共にネジで締め付けることで測定用サンプルを準備した。測定用サンプルの質量を測定した後、温度40℃、湿度90%RHに調整した恒温恒湿層(エスペック製、SH-222)内に測定サンプルをセットし、所定時間(原則24時間)ごとに測定用サンプルを取り出して、質量を測定することを繰り返し(10回程度)、下式から透湿度(Water Vapor Transmisson Rate(WVTR))を算出し、平均した結果、12g/m/dayであった。
透湿度(WVTR、g/m/day)=24×M/T・S
S 透湿寸法(m
T 試験を行った最後の2つの質量測定の間の時間(原則24時間)
M 試験を行った最後の2つの質量測定の間の質量増加の合計(g)
別途ガスバリア膜(1)の断面をSEM(日本電子製、JSM7400F)で観察することで基材を除くガスバリア膜の厚さ(μm)を求めたところ、0.7μmであった。上記で算出した透湿度に膜厚を乗じることで1μm当たりの水蒸気バリア性の指標とした結果、9g/m/day×μmであった。
〔実施例2〕
(アイラアイトナノシート水分散液(2)を用いたガスバリア膜形成用組成物(2)の調製)
合成例4で得られたアイラアイトナノシート水分散液(2)を用いる以外は実施例1と同様に操作することで、アイラアイトナノシートを含有するガスバリア膜形成用組成物(2)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、アイラアイトナノシートのEVOHに対する配合量は50phrである。
(アイラアイトナノシート水分散液(2)を配合したガスバリア膜(2)の調製・評価)
上記で得られたガスバリア膜形成用組成物(2)を用いる以外は、実施例1と同様に操作して、アイラアイトナノシート水分散液(2)を配合したガスバリア膜(2)を調製した。得られたガスバリア膜(2)の全光透過率およびHAZEを実施例1の記載と同様に測定した結果、全光透過率は90%、HAZEは30%であった。また実施例1の記載と同様に透湿度、膜厚、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標を求めた結果、透湿度12g/m/day、膜厚0.9μm、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標11g/m/day×μmであった。
〔実施例3〕
(アイラアイトナノシート水分散液(3)を用いたガスバリア膜形成用組成物(3)の調製)
合成例6で得られたアイラアイトナノシート水分散液(3)を用いる以外は実施例1と同様に操作することで、アイラアイトナノシートを含有するガスバリア膜形成用組成物(3)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、アイラアイトナノシートのEVOHに対する配合量は50phrである。
(アイラアイトナノシート水分散液(3)を配合したガスバリア膜(3)の調製・評価)
上記で得られたガスバリア膜形成用組成物(3)を用いる以外は、実施例1と同様に操作して、アイラアイトナノシート水分散液(3)を配合したガスバリア膜(3)を調製した。得られたガスバリア膜(3)の全光透過率およびHAZEを実施例1の記載と同様に測定した結果、全光透過率は90%、HAZEは25%であった。また実施例1の記載と同様に透湿度、膜厚、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標を求めた結果、透湿度11g/m/day、膜厚0.9μm、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標10g/m/day×μmであった。
〔比較例1〕
(EVOH樹脂のみのガスバリア膜形成用組成物(4)の調製)
20mLのガラス容器に水2.6g、PGME2.6g、n-プロパノール0.52g、エチレングリコール0.52gを添加・混合した溶媒に対して、水溶性樹脂であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)の水/アルコール混合溶液を1.8g添加し、スターラーで撹拌することでEVOH樹脂のみからなるガスバリア膜形成用組成物(4)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、アイラアイトナノシートのEVOHに対する配合量は0phrである。
(EVOHガスバリア膜(4)の調製・評価)
上記で得られたEVOH樹脂のみからなるガスバリア膜形成用組成物(4)を用いる以外は、実施例1と同様に操作して、EVOHガスバリア膜(4)を調製した。得られたEVOHガスバリア膜(4)の全光透過率およびHAZEを実施例1の記載と同様に測定した結果、全光透過率は89%、HAZEは11%であった。また実施例1の記載と同様に透湿度、膜厚、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標を求めた結果、透湿度14g/m/day、膜厚0.9μm、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標13g/m/day×μmであった。
〔比較例2〕
(商品名クニピアMを配合したガスバリア膜形成用組成物(5)の調製)
20mLのガラス容器に市販のスメクタイト系粒子の粉末(クニミネ工業製、商品名クニピア-M)0.06g秤量し、ここに水1.89g、PGME1.89g、n-プロパノール0.48g、エチレングリコール0.48gを添加・混合することで、スメクタイト系粒子の混合溶媒分散液を調製した(スメクタイト系粒子の濃度が1.25質量%、水/PGME/n-プロパノール/エチレングリコールの質量比は4/4/1/1)。得られたスメクタイト系粒子の混合溶媒分散液に対して、水溶性樹脂であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)の水/アルコール混合溶液を1.2g添加し、スターラーで撹拌することでスメクタイト系粒子配合ガスバリア膜形成組成物(5)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、スメクタイト系粒子のEVOHに対する配合量は50phrである。
(商品名クニピアMを配合したガスバリア膜(5)の調製・評価)
上記で得られたスメクタイト系粒子配合ガスバリア膜形成組成物(5)を用いる以外は、実施例1と同様に操作して、スメクタイト系粒子配合ガスバリア膜(5)を調製した。得られたスメクタイト系粒子配合ガスバリア膜(5)の全光透過率およびHAZEを実施例1の記載と同様に測定した結果、全光透過率は90%、HAZEは57%であった。また実施例1の記載と同様に透湿度、膜厚、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標を求めた結果、透湿度8g/m/day、膜厚1.2μm、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標10g/m/day×μmであった。
〔比較例3〕
(合成例2のアイラアイトナノシート水分散液を配合したガスバリア膜形成用組成物(6)の調製)
合成例2で得られた脱界面活性剤前のアイラアイトナノシート水分散液(H型換算でアイラアイトナノシートの濃度が3.0質量%、ドデシル硫酸アンモニウムの濃度は1.50質量%、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン濃度は0.62質量%)を用いる以外は実施例1と同様に操作することで脱界面活性剤をしないアイラアイトナノシートを含有するガスバリア膜形成用組成物(6)を調製した。なお総固形分濃度は3.0質量%で、アイラアイトナノシートのEVOHに対する配合量は50phrである。
(合成例2のアイラアイトナノシート水分散液を配合ガスバリア膜(6)の調製・評価)
上記で得られた脱界面活性剤をしないアイラアイトナノシート配合ガスバリア膜形成用組成物(6)を用いる以外は、実施例1と同様に操作して、アイラアイトナノシート配合ガスバリア膜(6)を調製したが、PET基材からのはじきが顕著に確認され、均一な膜は得られず、ガスバリア膜としての評価はできなかった。
Figure 0007148853000001
表1から明らかなように、アイラアイトナノシート(板状粒子)配合ガスバリア膜(実施例1)においてEVOHガスバリア膜(比較例1)よりも透湿度および1μm当たりの水蒸気バリア性の指標が低く、特に水蒸気透過率(g/m/day)に膜厚(μm)を乗じた値(1μm当たりの水蒸気バリア性の指標)は10g/m/day×μm以下とガスバリア性に優れていることが分かる。
そして、実施例2と実施例3ではHAZEが10~50、好ましくは15~50であった。本件実施例1~3では水蒸気透過率(g/m/day)に膜厚(μm)を乗じた値が0.001~20g/m/day×μmの範囲であり、且つHAZEが15~50を満たすことができる。
また、スメクタイト系粒子配合ガスバリア用コーティング(比較例2)との比較においても、1μm当たりの水蒸気バリア性の指標は低い値を示し、同等以上の水蒸気バリア性を示すのに対して、HAZEが低く、より透明性に優れていることが分かる。更に比較例3では第4級アンモニウムイオンと陰イオン界面活性剤に含有量がアイラアイトナノシート(板状粒子)の質量に対して3.0質量%を超える場合には、成膜性が低く、均一な膜が得られないため、ガスバリア膜として評価することが困難である。
このように本発明のアイラアイトナノシート配合ガスバリア膜形成用組成物は水蒸気バリア性および透明性に優れた水蒸気バリア性ガスバリア膜を調製することが可能である。
基材上にガスバリア膜形成組成物を被覆してガスバリア膜を形成する上で、良好な被覆特性を有し、その被覆特性によりHAZE(ヘーズ値)が低く、透明性が高く、水蒸気バリア性が高いガスバリア膜を得ることができる。

Claims (17)

  1. 下記(A)成分と(B)成分と(C)成分とを含むガスバリア膜形成組成物。
    (A)成分:アイラアイトである層状化合物の層間剥離により生じる剥離層物質からなる板状粒子(A)であり、該板状粒子(A)は、平均厚さ0.7nm~100nm、平均長径100nm~100000nm、(最大長径/最大長径に直交する幅)=1.0~10.0を有するとともに、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)と、アンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)とを含み、
    上記(a)と(b)が共に該板状粒子(A)の質量に対して0質量%より大きく3.0質量%以下の範囲内の質量を有する板状粒子(A)、
    (B)成分:水溶性ポリマー(B)であり
    該水溶性ポリマー(B)ポリマーの全単位構造中に水酸基又はカルボキシル基を含むモノマー成分の単位構造を有し、該モノマー成分の単位構造比率が30mol%~100mol%である水溶性ポリマー、
    (C)成分:水性媒体
  2. 上記板状粒子(A)は層状化合物の動的光散乱法による平均粒子径が10nm~500000nmである水性分散液中に存在する請求項に記載のガスバリア膜形成組成物。
  3. 上記第4級アンモニウムイオン(a)と陰イオン界面活性剤(b)が共に上記板状粒子(A)の質量に対して0.01~3.0質量%の範囲にある請求項1又は請求項2に記載のガスバリア膜形成組成物。
  4. 上記水溶性ポリマー(B)が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸(PAA)若しくはその共重合体、又はそれらの混合物である請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物。
  5. 上記(A)成分が0.1~10質量%、(B)成分が0.1~10質量%の割合で含む
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物。
  6. 更にアルカリ成分を含み、8.0~12.0のpHを有する請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物。
  7. 上記アルカリ成分が、アンモニア、第1級アルキルアミン、第2級アルキルアミン、第3級アルキルアミン、又は第4級アルキルアンモニウム水酸化物である請求項に記載のガスバリア膜形成組成物。
  8. 基材と、その基材の表面にあるガスバリア膜を含む成形体であり、該ガスバリア膜は請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物から形成されたガスバリア膜である上記成形体。
  9. 上記基材が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ乳酸、ポリ塩化ビニル、又はポリ二塩化ビニルである請求項に記載の成形体。
  10. 上記ガスバリア膜が50nm~50μmの膜厚を有する請求項又は請求項に記載の成形体。
  11. ガスが水蒸気であり、水蒸気透過率(g/m/day)に膜厚(μm)を乗じた値が0.001~20g/m/day×μmである請求項乃至請求項10のいずれか1項に記載の成形体。
  12. HAZE(ヘーズ値)が15~50である請求項乃至請求項11のいずれか1項に記載の成形体。
  13. 下記(i)工程乃至(vii)工程を含む、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法。
    (i)工程:層状化合物の水性分散液を製造する工程、
    (ii)工程:(i)工程で得られた水性分散液に、総炭素原子数13~45であり、且つ、炭素原子数10~20のアルキル基を1つ又は2つ有する第4級アンモニウムイオン(a)を、層状化合物のイオン交換容量の等倍~20倍量となる割合で添加し、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
    (iii)工程:(ii)工程で得られた液に純水を加え、該液中のナトリウムイオン濃度が1000ppm以下になるように、ナトリウムイオン含有液を系外に取り除く工程、(iv)工程:(iii)工程で得られたものに含まれる固形分を、濃度が0.01~20質量%のアンモニウムイオンを有する陰イオン界面活性剤(b)水溶液中に分散させ、その後、さらに、アンモニアを添加して液中のpHを9.0~12.0に調整する工程、(v)工程:(iv)工程で得られた液を、40~100℃で、1~100時間加熱する工程、
    (vi)工程:(v)工程で得られた分散液から、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程、
    (vii)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)と、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合する工程
  14. 上記(vi)工程は、下記(vi-1)工程、(vi-2)工程、(vi-3)工程、又はそれらの組み合わせにより、上記第4級アンモニウムイオン(a)及び上記陰イオン界面活性剤(b)の含有量を低減させた板状粒子(A)を得る工程である請求項13に記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法。
    (vi-1)工程:板状粒子(A)分散液を遠心加速度3000~100000Gで板状粒子(A)を遠心分離する方法、
    (vi-2)工程:板状粒子(A)分散液に親水性有機溶媒を添加し板状粒子(A)を沈降させて固液分離する方法、
    (vi-3)工程:板状粒子(A)分散液をフィルターろ過又は限外ろ過することにより板状粒子(A)を分離する方法
  15. 上記(vi)工程の後に、更に下記(vii-1)工程に続いて、下記(vii)工程を含む請求項13又は請求項14に記載のガスバリア膜形成組成物の製造方法。
    (vii-1)工程:(vi)工程で得られた板状粒子(A)とアルカリ成分と水性媒体(C)とを混合し、該混合物をpH8.0~12.0に調整し、次いで、これに分散処理を施すことにより板状粒子(A)の分散液を得る工程
    (vii)工程:前記(vii-1)工程で得られる板状粒子(A)の分散液と、水溶性ポリマー(B)と、水性媒体(C)とを混合する工程
  16. 基材の表面に請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のガスバリア膜形成組成物を塗布し、30~200℃の温度で加熱しガスバリア膜を形成する工程を有する成形体の製造方法。
  17. 上記塗布が、ロールコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、又はディッピング法である請求項16に記載の成形体の製造方法。
JP2022522399A 2020-12-24 2021-12-23 ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法 Active JP7148853B1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020215368 2020-12-24
JP2020215368 2020-12-24
PCT/JP2021/048012 WO2022138863A1 (ja) 2020-12-24 2021-12-23 ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022138863A1 JPWO2022138863A1 (ja) 2022-06-30
JP7148853B1 true JP7148853B1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=82158035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022522399A Active JP7148853B1 (ja) 2020-12-24 2021-12-23 ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230104467A1 (ja)
EP (1) EP4101636A4 (ja)
JP (1) JP7148853B1 (ja)
KR (1) KR102557807B1 (ja)
CN (1) CN115279837A (ja)
TW (1) TW202242013A (ja)
WO (1) WO2022138863A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0867578A (ja) * 1994-06-22 1996-03-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 多孔体の製造方法
JPH092813A (ja) * 1995-03-10 1997-01-07 Agency Of Ind Science & Technol 層状化合物のインターカレーションを利用した多孔体およびその製造法
JP2020011861A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 公立大学法人大阪 有機物含有の層状ケイ酸化合物、及びその製造方法
WO2020153352A1 (ja) * 2019-01-21 2020-07-30 公立大学法人大阪 層状化合物の剥離層分散液及びそれを用いた透明基板
JP2021059468A (ja) * 2019-10-04 2021-04-15 公立大学法人大阪 ケイ酸ナノシート分散液およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3275432B2 (ja) * 1993-03-25 2002-04-15 株式会社日本触媒 ガスバリヤ用水系表面処理用組成物、および該組成物を用いた表面処理樹脂成形体ならびにガスバリヤ材
US7303797B1 (en) * 1999-02-16 2007-12-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Gas barrier coating system for polymeric films and rigid containers
JP4566330B2 (ja) 2000-05-11 2010-10-20 株式会社クラレ 樹脂組成物およびその製造方法
JP4669238B2 (ja) * 2004-06-11 2011-04-13 ダイセル化学工業株式会社 積層フィルム
JP4873566B2 (ja) 2006-04-26 2012-02-08 旭化成株式会社 無機化合物膜及びその製造方法
WO2008147380A1 (en) * 2006-09-21 2008-12-04 Inmat Inc. Concentrated aqueous nanocomposite dispersions for barrier coatings
US9782776B2 (en) * 2008-03-20 2017-10-10 Inmat, Inc. Collection container assembly with nanocomposite barrier coating
JP5564867B2 (ja) 2009-09-14 2014-08-06 凸版印刷株式会社 ガスバリア層形成用組成物の製造方法
JP5702733B2 (ja) * 2009-12-01 2015-04-15 株式会社クラレ 多層構造体及びその製造方法
US20120328754A1 (en) * 2011-06-21 2012-12-27 Cryovac, Inc. Impact-Modified Polypropylene Composite
EP2759577B1 (en) * 2011-09-22 2020-12-09 Toppan Printing Co., Ltd. Composition for film molding, laminate, film, sheet substrate, packaging material, method for producing composition for film molding, and method for producing cellulose dispersion
TWI614316B (zh) * 2012-02-28 2018-02-11 凸版印刷股份有限公司 水系塗布劑及氣體障壁性薄膜
US20140147684A1 (en) * 2012-11-26 2014-05-29 Korea Institute Of Science And Technology Gas barrier film and method of preparing the same
CN110177843A (zh) * 2016-11-15 2019-08-27 Scg化学有限公司 涂覆方法及其产品
JP7060946B2 (ja) * 2017-11-29 2022-04-27 住友化学株式会社 ガスバリア層を形成するための塗工液

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0867578A (ja) * 1994-06-22 1996-03-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 多孔体の製造方法
JPH092813A (ja) * 1995-03-10 1997-01-07 Agency Of Ind Science & Technol 層状化合物のインターカレーションを利用した多孔体およびその製造法
JP2020011861A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 公立大学法人大阪 有機物含有の層状ケイ酸化合物、及びその製造方法
WO2020153352A1 (ja) * 2019-01-21 2020-07-30 公立大学法人大阪 層状化合物の剥離層分散液及びそれを用いた透明基板
JP2021059468A (ja) * 2019-10-04 2021-04-15 公立大学法人大阪 ケイ酸ナノシート分散液およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4101636A1 (en) 2022-12-14
WO2022138863A1 (ja) 2022-06-30
JPWO2022138863A1 (ja) 2022-06-30
KR102557807B1 (ko) 2023-07-21
US20230104467A1 (en) 2023-04-06
TW202242013A (zh) 2022-11-01
EP4101636A4 (en) 2024-04-10
KR20220137140A (ko) 2022-10-11
CN115279837A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI361171B (ja)
JP5716080B2 (ja) 粘土薄膜の製造方法
JP5437751B2 (ja) 層状無機化合物を含有する分散体及びその製造方法
KR20110110221A (ko) 복합 입자 및 그 제조 방법, 중공 입자, 그 제조 방법 및 용도
WO2011024782A1 (ja) 粘土分散液、及びその製造方法、粘土膜、及びその製造方法、並びに透明材
WO2007097284A1 (ja) 均一分散性光触媒コーティング液及びその製造方法並びにこれを用いて得られる光触媒活性複合材
KR101633530B1 (ko) 쇄상 실리카계 중공 미립자와 그 제조방법, 그 미립자를 포함한 투명 피막 형성용 도포액 및 투명 피막 부착 기재
CN102153291A (zh) 无后化学修饰法制备减反射防雾耐磨涂层的方法
Bala et al. Preparation of BaSO4 nanoparticles with self-dispersing properties
JP5659371B2 (ja) 薄片状酸化チタンを配合した有機溶媒分散体及びその製造方法並びにそれを用いた酸化チタン膜及びその製造方法
JP2015048297A (ja) 表面修飾メソポーラスシリカナノ粒子の製造方法
Mallakpoura et al. Modification of clay with L-leucine and TiO2 with silane coupling agent for preparation of poly (vinyl alcohol)/organo-nanoclay/modified TiO2 nanocomposites film
JP5426869B2 (ja) メソポーラスシリカ微粒子の製造方法、メソポーラスシリカ微粒子含有組成物、及びメソポーラスシリカ微粒子含有成型物
JP4540979B2 (ja) ハードコート膜付基材および該ハードコート膜形成用塗布液
KR101516675B1 (ko) 실리카계 나노시트, 실리카계 나노시트 분산졸 및 이의 제조방법
JP7148853B1 (ja) ガスバリア膜形成組成物、ガスバリア膜、及びその製造方法
WO2022239843A1 (ja) オクトシリケート材料を用いた液中物質分離膜及びその製造方法
JP5878429B2 (ja) フッ化マグネシウム粒子、フッ化マグネシウム粒子の製造方法、フッ化マグネシウム粒子分散液、フッ化マグネシウム粒子分散液の製造方法、低屈折率層形成用組成物、低屈折率層形成用組成物の製造方法、低屈折率層付基材及び低屈折率層付基材の製造方法
JP5486534B2 (ja) 層状無機化合物のナノシートを含有するガスバリアシート
JP2002145609A (ja) シリカ微粒子分散液の製造方法
JP2018177634A (ja) 無機ナノシート分散液およびその製造方法
KR101284186B1 (ko) 해조류로부터 제조된 셀룰로오즈 입자 및 그를 도포한 고투명 필름
CN108465821B (zh) 一种纳米铝片的制备方法
WO2009050946A1 (ja) 表面被覆六ホウ化物粒子前駆体の製造方法と表面被覆六ホウ化物粒子前駆体、表面被覆六ホウ化物粒子並びにその分散体、および、表面被覆六ホウ化物粒子が用いられた構造体と物品
JP5614524B2 (ja) 粘土分散液及びその製造方法、ならびに粘土膜

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220419

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20220419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220906

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7148853

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151