JP2010201630A - 乾燥剤含有多層フィルム及び該フィルムを備えた電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】吸湿した乾燥剤の膨張による吸湿層内樹脂の断面割裂を防止し、高温多湿条件下でもフィルムの強度劣化が起こらず、吸湿性能の改善された乾燥剤含有フィルムを提供する。
【解決手段】乾燥剤含有フィルム１は、支持層３ｂと化学吸着系の乾燥剤を含有する吸湿層２とが交互に積層され、最外層に支持層３ａが配置される構造とする。ここで、最外層の支持層３ａの厚さは１０μｍ以上３０μｍ未満の範囲が好ましい。また、最外層の支持層３ａの外側にアルミニウム箔、アルミニウム蒸着膜、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素等の薄膜を設けてもよく、食品や医薬品の包装材料あるいは、無機／有機ＥＬディスプレイのモジュールあるいは真空断熱材に使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、食料品、医薬品、電子デバイスなどの包装材として好適な乾燥剤含有フィルムと、このフィルムを備えた電子デバイスに関する。

乾燥剤含有フィルムとしては、特許文献１に開示されるように、乾燥剤を練りこんだ吸湿層を支持層の間に挟んでフィルム状に成形したものが知られている。乾燥剤含有フィルムは、シリカゲルや粉末の酸化カルシウムが袋等に密封された乾燥剤パックと同様に食料品、医薬品、電子デバイスや真空断熱材等の乾燥剤として使用することができる。しかも、様々な形状にカットすることができ、さらに乾燥剤粉末の飛散も無いというメリットを有する。

特開２００５−２８０２８８号公報

しかし、これまで乾燥剤含有フィルムは穏やかな環境条件下で使用されることが多く、高温多湿のような過酷な環境下で使用されていなかった。乾燥剤パックが高温あるいは高温多湿条件下で使用される場合、乾燥剤として、一度水分を吸着したら温度が高くなっても分離することのない化学吸着系乾燥剤が用いられている。
乾燥剤パックの形態では、袋に詰める化学吸着系乾燥剤量を増量するか、あるいは配置するパック数を増やすことで高温多湿の条件下での使用に適した対応が容易にできるが、乾燥剤パックを配置するため、設置スペースが必要となる。

乾燥剤含有フィルムは、設置スペースを少なくできる点で乾燥剤パックに比べメリットがあり、例えば、乾燥剤含有フィルムを電子デバイスや真空断熱材等に使用する場合には、製品のコンパクト化にも貢献できる。

乾燥剤含有フィルムを高温多湿下でも使用可能とするためには、単位面積あたりの吸湿性能を改善する必要がある。しかし、吸湿層に含まれる化学吸着系乾燥剤含有量を増やしたところ、吸湿層が裂けやすくなり、化学吸着系乾燥剤がフィルムからこぼれ落ちてしまうという問題に直面した。

乾燥剤含有フィルム中の吸着性能を改善するためには、吸湿層中の化学吸着系乾燥剤の含有率を高める、あるいは樹脂中の乾燥剤の含有率を変えないで、吸湿層を厚くし乾燥剤量を増やすという手段が考えられる。しかし、乾燥剤の量を増やすと、吸湿量が増えるため、乾燥剤が膨張して、吸湿層の断面が裂け易くなってしまう。一方、樹脂中の乾燥剤の含有率を高めた場合には、乾燥剤と樹脂の配合バランスが崩れるため、層の形成が困難になってしまう。

本発明者らはこれらの問題に鑑み、高温多湿条件下でも使用可能な乾燥剤含有フィルムについて鋭意研究を進めたところ、高温条件下では支持層の厚みが吸湿層の断面割裂に大きく影響することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、吸湿層の断面割裂を防止し、吸湿性能の改善された乾燥剤含有フィルムを提供することを目的とする。本発明の他の目的は、上記吸湿性能を改善した乾燥剤含有フィルムを用いた包装材料又は電子デバイスを提供することにある。

本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、支持層と乾燥剤を含有する吸湿層とからなり、支持層が最外層となるように支持層と吸湿層とが交互に積層された多層体であって、二以上の吸湿層を含む構造を有する。
ここで、最外層の支持層の厚さは、１０μｍ以上３０μｍ未満の範囲であることが好ましい。また、吸湿層の厚さは、３０μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましい。
本発明は、また、前述の乾燥剤含有多層フィルムからなる包装材料を提供する。
さらに、本発明は、前述の乾燥剤含有多層フィルムを備えた電子デバイスや真空断熱材を提供する。

本発明の乾燥剤含有フィルムは高い吸湿性能を有し、また吸湿層の断面割裂が発生しないので、高温多湿のような過酷な条件下で使用可能であり、食料品、医薬品や電子デバイスの包装材料として使用することができるほか、電子デバイスのモジュールや真空断熱材中に封入して使用することもできる。

本発明にかかる乾燥剤含有多層フィルムの実施形態を示した断面図である。 本発明にかかる乾燥剤含有多層フィルムを備えた電子デバイスの実施形態を示す断面図である。

上述したように、本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、支持層と乾燥剤を含有する吸湿層とが交互に複数積層され、積層体の両最外層を支持層とする構造の多層体である。以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる乾燥剤含有フィルムの実施形態を示した断面図である。乾燥剤含有フィルム１は、吸湿層２と支持層３ｂとが交互に積層され、最外層には支持層３ａが配置される構造を有する。なお、吸湿層２は乾燥剤を含有する。

吸湿層２を構成する樹脂は、高メルトフローレートであり、かつ低融点（低軟化点）、低温ドローダウン性に優れた樹脂であることが好ましい。高メルトフローレート樹脂であれば、乾燥剤を添加することでメルトフローレートが低下しても、ある程度の流れ特性を確保することができる。また、低融点であれば、樹脂が低温で軟化することで、低温押出が可能となり、発泡のおそれを回避できる。低温ドローダウン性に優れた樹脂であれば、乾燥剤を添加したとしても押出成形機による押出成形が容易である。

このような樹脂としては、例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、各種共重合体（コポリマー）として、アイオノマー（例えば、エチレンアクリル酸共重合体の塩）、ＥＡＡ（エチレンアクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレンメタクリル酸共重合体）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート共重合体）、ＥＭＡ（エチレンメチルアクリレート共重合体）及びＥＭＭＡ（エチレンメチルメタクリレート共重合体）等が挙げられ、より好ましくはＬＤＰＥ及びＬＬＤＰＥが挙げられる。

乾燥剤は、一度吸着したら吸着成分が分離することのない化学吸着系乾燥剤が好ましい。化学吸着系乾燥剤としては、例えば、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト、硫酸ガリウム、硫酸チタン及び硫酸ニッケル等が挙げられ、特に酸化カルシウムが好ましい。

吸湿層２は、乾燥剤を練りこんだ樹脂を例えば、Ｔダイ法により押出し成形で一軸延伸して成形することができる。乾燥剤の含有率は５〜７０重量％であることが好ましく、特に好ましくは３０〜７０重量％である。含有率が５重量％未満であると、十分な乾燥性能を得ることは困難であり、７０重量％を超えると、層成形が困難となるので好ましくない。

樹脂と乾燥剤の比率を変えずに、吸湿層２に含有される乾燥剤量を多くすると、吸湿性能は向上するが、層の厚みが増すことになる。樹脂と乾燥剤の比率にもよるが、乾燥剤含有率が７０％の場合、吸湿層２の厚みが１８０μｍを超えると、吸湿による乾燥剤の膨張に樹脂が耐えられず、樹脂が切断されて断面が割裂し易くなる傾向がある。吸湿層の断面が割裂した場合、多層体の端から乾燥剤を含んだ樹脂がこぼれ落ちてしまうので好ましくない。
なお、図１では、吸湿層２を三層有する積層構造の乾燥剤含有フィルムを示しているが、吸湿層２の数はこれに限定されるものではなく、二層以上の複数層であればよい。なお、吸湿層２の厚みは、３０μｍ以上１８０μｍ以下とすることが好ましい。３０μｍ未満の場合、吸湿層の積層数が少ないと吸湿性能が悪くなり、より多く積層させなければならず、１８０μｍを越えると、前述したように、吸湿による乾燥剤の膨張に樹脂が耐えられず、樹脂が切断されて吸湿層の断面が割裂し易くなるからである。

支持層３ａ、３ｂに用いられる樹脂は、吸湿層２の吸湿性を阻害しない熱可塑性のものであればよく、例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ポリプロピレン及びポリスチレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及びエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等が挙げられる、特にはポリオレフィンが好ましい。

吸湿層が一層、すなわち〔支持層＋吸湿層＋支持層〕の積層体構造においては、支持層の厚みが増すと〔支持層＋吸湿層＋支持層〕積層体の強度は増すが、高温多湿下に長時間晒された場合、吸湿層の断面が割裂し易くなる。これは、支持層が熱の影響を受けてうねりを生じ、支持層の厚さが増すことによってうねりの度合いが大きくなるためと考えられる。

吸湿層の断面割裂を防ぐため、本発明の乾燥剤含有多層フィルムの最外層である支持層３ａの厚みは、１０μｍ以上３０μｍ未満の範囲とすることが好ましい。最外層の支持層３ａの厚みが１０μｍより薄いと、吸湿層２を支持する強度が弱くなり、３０μｍ以上とすると高温下に長時間晒された場合、吸湿層２の断面が割裂し易くなる。最外層の支持層３ａの厚さをこの範囲とすることで、〔支持層＋吸湿層＋支持層〕の積層体構造で吸湿層が断面割裂を生ずる厚さであっても、吸湿層２の断面割裂を防ぐことができる。

支持層３ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜３０μｍ程度であればよく、好ましくは、最外層の支持層３ａと同様、１０μｍ〜３０μｍ以下である。内層部Ａの各支持層３ｂの厚さは、この範囲であれば、それぞれ同じでも良く、また異なっていてもよい。
なお、最外層の支持層３ａのどちらか一方の外側に材質の異なる、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着膜、OPPやＫＯＰなどのポリプロピレンフィルム膜、ＰＥＴやＫＰＥＴのようなポリエステルフィルム膜、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）膜、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂膜や酸化アルミニウム又は酸化ケイ素等の無機物薄膜を設けてもよい。

吸湿層と支持層を交互に積層する方法としては、支持層の樹脂と吸湿層用の乾燥剤含有樹脂を共押出し成形して積層する方法（インフレーション法）の他、各層を貼りあわせるドライラミネート、サンドラミネート等を例示することができる。ドライラミネートは接着剤を塗布し乾燥させた後、加圧し、接着剤を硬化させて貼りあわせる方法であり、サンドラミネートは溶融した樹脂を押出し貼り合わせる方法である。

本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、食料品、医薬品等の包装材料として利用できるほか、電子デバイスを構成するモジュール中に封入して使用することができる。

食料品、医薬品等の包装材料とする場合、本発明の乾燥剤含有多層フィルムの最外層支持層のどちらか一方にシーラント層を設け、シーラント層が内表面となるように袋状あるいは容器状に形成するか又はラミネートフィルムに形成してもよい。なお、シーラント層が設けられた面とは異なる支持層の面に、前述したように、材質の異なる、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着膜、ＯＰＰやＫＯＰなどのポリプロピレンフィルム膜、ＰＥＴやＫＰＥＴのようなポリエステルフィルム膜、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）膜、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂膜や酸化アルミニウム又は酸化ケイ素等の無機物薄膜を設けてもよい。

本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、電子デバイスのモジュールや真空断熱材中に封入して使用することができる。電子デバイスとして、有機／無機ディスプレイデバイス等を例示することができる。

有機／無機ＥＬ素子のような電子デバイス素子において、電極や膜が水分によって劣化するのを防ぐため、電子デバイス素子を密封するモジュール中に乾燥剤が封入されている。例えば、基板と素子とガラスキャップを主体として構成されるモジュールにおいて、ガラスキャップに掘り込み（キャビティ）を形成して乾燥剤の封入スペースを設けるか、表面カバーフィルムと箱型の裏面カバーとで素子を密封し、素子の裏側に乾燥剤を封入するスペースが設けられている。しかし、乾燥剤を封入するスペースを設けることは、モジュールをコンパクトにすることを困難にするだけでなく、乾燥剤の装着工程を必要とするためコスト高につながっていた。

本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、吸湿性能が改善され、吸湿層の断面割裂も起きず、且つ厚さも薄いので、従来の乾燥剤に比べ、モジュール中のスペースを必要としない。

すなわち、本発明の乾燥剤含有多層フィルムをモジュール中に封入して使用する場合には、ガラスキャップ、表面カバーフィルムあるいは裏面カバーに貼付して配置すればよく、大きな封入スペースを形成することもなく、薄くコンパクトなデバイスの設計が可能となる。

また、図２に示すような使用形態としてもよい。図２は、ガラス等の基板１０と有機／無機ＥＬ素子１１とカバーフィルム１２と本発明の乾燥剤含有多層フィルム１とを備える電子ディスプレイデバイスを示している。なお、別の使用形態として、カバーフィルム１２として本発明の乾燥剤含有多層フィルム１を使用してもよい。図中の符号１５はリード線を示す。

本発明の乾燥剤含有多層フィルムは、真空断熱材の乾燥剤としても利用できる。この場合、真空断熱材の外包材中に包含させるか外包材中の内側面に貼着すればよい。

以下に示す吸湿層と支持層の積層体を成形し、フィルム強度、吸湿能力、吸湿層の断面割裂について調べた。
フィルム強度は、ＪＩＳ Ｋ７１２７に基づき、相対湿度８５％、温度８５℃の条件下で７２時間放置し、放置前後の引張強さを調べた。
吸湿能力は、相対湿度９０％、温度４０℃の条件下で重量変化がなくなるまで放置し、放置前後の重量差を求めてこれを吸湿量とした。
断面割裂は、日本工業規格Ｃ６００６８−２−６７（２００１）に基づき、相対湿度８５％、温度８５℃の条件下で７２時間放置して吸湿層の断面割裂の発生状況を調べた。
なお、実験に用いた支持層の樹脂はＬＬＤＰＥであり、吸湿層はＬＤＰＥを樹脂とし、酸化カルシウムを６０％含有するものである。サンプルサイズは１００ｍｍ×１００ｍｍとした。

〔実験例１〕
厚さ６０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕フィルム３枚をウレタン系接着剤でドライラミネートにより積層した。

〔実験例２〕
厚さ６０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕フィルム１枚と、厚さ３０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕フィルム１枚をウレタン系接着剤でドライラミネートにより積層した。

〔実験例３〕
厚さ３０μｍの吸湿層と厚さ１０μｍの支持層を交互に積層したフィルム。三層の吸湿層と四層の支持層を有する積層体である。

吸湿層が一層だけのシート、すなわち〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シートの例を比較例及び参考例として以下に示す。
比較例として示すものは、厚さが３０μｍの支持層を有する積層体であり、参考例として示すものは厚さが３０μｍ未満の支持層を有する積層体である。

〔参考例１〕 厚さ１８０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シート。
〔参考例２〕 厚さ９０μｍの吸湿層を２０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シート。
〔参考例３〕 厚さ６０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シート。

〔比較例１〕 厚さ１８０μｍ吸湿層を支持層３０μｍにより挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シート。
〔比較例２〕 厚さ１８０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層及び３０μｍの支持層とで挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シート。

実験例、比較例、参考例、各々のフィルムについて、フィルム強度、吸湿能力、顕微鏡により調べた吸湿層の断面割裂の結果を表１に示す。なお、断面割裂の評価は相対湿度８５％、温度８５℃の条件下での放置前の体積に比べ、吸湿層が４０％未満の膨張倍率（裂けはなし）を示した場合を「○」、４０％以上１００％未満の膨張倍率（裂けはなし）の場合を「△」、１００％以上の膨張倍率（裂け有）の場合を「×」として表わした。なお、表記上、膨張倍率が４０％以上１００％未満の膨張倍率のものを「△」で示しているが、吸湿層断面に裂けは観察できないものであり、使用に当たって問題があるわけではない。

比較例１及び２からわかるように、〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シートにおいて支持層の厚みが３０μｍ以上あると、断面割裂が発生していることがわかる。一方、参考例１の厚さ１８０μｍの吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シートでは、断面割裂は発生していないことがわかる。
参考例２では、支持層を厚くすると、吸湿層を薄くしても、参考例１に比べ膨張倍率が大きくなっており、支持層の厚さが吸湿層の断面割裂に影響していることが推測できる。
実験例１〜３の〔支持層＋吸湿層＋支持層〕の積層体及び参考例３の〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シートでは、断面割裂が発生していない。

下記のサンプルに関し、実施例１より、相対湿度８５％、温度８５℃の条件下での放置時間を長くした場合（１０００時間）の吸湿層の吸湿能力、断面割裂の変化を調べた。

〔実験例４〕
実験例１の積層体をＰＥＴ２５μｍ／アルミニウム１５μｍの基材にウレタン系接着剤でドライラミネートした。

〔実験例５〕
厚さ６０μｍ吸湿層を１０μｍの支持層により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕２枚をウレタン系接着剤でドライラミネートした。

〔実験例６〕
厚さ３０μｍ吸湿層を支持層（１０μｍ）により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕２枚と厚さ６０μｍ吸湿層を支持層（１０μｍ）により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕１枚とをこの順で積層した。

〔実験例７〕
厚さ６０μｍの吸湿層と厚さ１０μｍの支持層を交互に積層し、３層の吸湿層と４層の支持層を有する積層体とした。

〔実験例８〕
最外層の支持層と内層の支持層の厚みを変えた例である。すなわち、支持層（１０μｍ)／吸湿層（６０μｍ）／支持層（３０μｍ）／吸湿層（６０μｍ）／支持層（３０μｍ）／吸湿層（６０μｍ）／支持層（１０μｍ）の吸湿層を三層有する積層体である。

支持層の厚みが３０μｍ以上の例として比較例３を示す。
〔比較例３〕 比較例１の厚さ１８０μｍの吸湿層を支持層（３０μｍ）により挟んで成形した〔支持層＋吸湿層＋支持層〕シートとＰＥＴ２５μｍ／アルミニウム１５μｍの基材とをウレタン系接着剤でドライラミネートした。

吸湿層の吸湿能力、顕微鏡により調べた吸湿層の断面割裂の結果を表２に示す。なお、断面割裂の評価は、相対湿度８５％、温度８５℃の条件下、１０００時間放置し、放置前の体積に比べ、吸湿層が４０％未満の膨張倍率（裂けはなし）を示した場合を「○」、４０％以上１００％未満の膨張倍率（裂けはなし）の場合を「△」、１００％以上の膨張倍率（裂け有）の場合を「×」として表わした。なお、前述したように、膨張倍率が４０％以上１００％未満の膨張倍率のものを「△」で示しているが、吸湿層断面に裂けは観察できないものであり、使用に当たって問題があるわけではない。

表２に示すように放置時間が長くなっても、吸湿層の吸湿能力、断面割裂に変化はなかった。
実験例６の結果から、実験例２より積層数が増えても、支持層の厚さが１０μｍの場合には、吸湿層の断面割裂は発生していないことがわかる。
実験例４に示されるように、基材と接着しても吸湿層の断面割裂が発生していないことがわかる。
また、実験例８から、最外層の支持層の厚みが３０μｍ未満であれば、積層体の内層に存在する支持層の厚さを３０μｍ以上としても、吸湿層に裂け目は観察されず、使用上問題がないことがわかる。

１：乾燥剤含有フィルム
２：吸湿層
３ａ：最外層の支持層
３ｂ：支持層
１０：基板
１１：有機／無機ＥＬ素子
１２：カバーフィルム

Claims (7)

1. 支持層と乾燥剤を含有する吸湿層とからなり、上記支持層が最外層となるように上記支持層と上記吸湿層とが交互に積層された多層体であって、二以上の上記吸湿層を含む、乾燥剤含有多層フィルム。
2. 前記支持層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ未満である、請求項１記載の乾燥剤含有多層フィルム。
3. 前記支持層のうち、最外層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ未満である、請求項１記載の乾燥剤含有多層フィルム。
4. 前記吸湿層の厚さがいずれも３０μｍ以上１８０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥剤含有多層フィルム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の乾燥剤含有多層フィルムからなる包装材料。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の乾燥剤含有多層フィルムを備えた電子デバイス。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の乾燥剤含有多層フィルム又は請求項５記載の包装材料で包装された電子デバイス。

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