JP2004532307A - 3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−ニュートニアン結合剤を含有する水性組成物。 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含有する水性組成物の調製法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は:分散された本質的に導電性のポリマーの粒子を含む分散液ならびに疎水性フィルム形成性熱可塑性ポリマー、高度に極性の可塑剤及び酸無水物界面活性剤を有機溶媒中に含有する溶液を含む導電性コーティング組成物を開示しており;ここで該熱可塑性ポリマーは該溶媒中に少なくとも1重量パーセントまで可溶性であり;且つここで該分散液は約1〜約50重量パーセントの該本質的に導電性のポリマーを含む。
【0003】
特許文献2は、ポリアニオンの存在下における式(I):
【0004】
【化1】
【0005】
[式中、R1及びR2は互いに独立して水素又はC1−4−アルキル基を示すか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるC1−4−アルキレン残基を形成する]
の構造単位から構成されるポリチオフェンの分散液を開示している。
【0006】
特許文献3は、A)式(I)
【0007】
【化2】
【0008】
[式中、R1及びR2は互いに独立して水素又はC1−4−アルキル基を示すか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるC1−4−アルキレン残基、好ましくは場合によりアルキル基で置換されていることができるメチレン、場合によりC1−12−アルキルもしくはフェニル基で置換されていることができる1,2−エチレン残基又は1,2−シクロヘキセン残基を示す]
の繰り返し構造単位を有する中性のポリチオフェンならびにB)ジ−もしくはポリヒドロキシ−及び/又はカルボキシ基又はアミドもしくはラクタム基含有有機化合物の混合物;ならびにそれらからの導電性コーティングを開示しており、該導電性コーティングはそれらの抵抗率を好ましくは<300オーム/平方に向上させるために焼き戻される。
【0009】
特許文献4は:ポリチオフェン、ポリアニオン化合物及び15より大きい誘電定数を有する非プロトン性化合物を含有する水性組成物を得る段階を含む、物体上にポリマー性導電性層を形成するための方法を開示している。
【0010】
特許文献5は、導電性ポリマーペーストならびに場合により結合剤、増粘剤及び充填剤の溶液もしくは分散液を含有する、1〜200dPa.s(102〜2x104mPa.s)の粘度を有するシルクスクリーンペーストを開示している。特許文献5はシルクスクリーンペーストの調製法も開示しており、その方法ではポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)[PEDOT]/ポリ(スチレンスルホネート)[PSS)の<2重量%の含有率を有する溶液もしくは分散液を濃縮し、溶媒の除去により>2%の固体含有率とし、続いて場合により結合剤及び/又は充填剤を加える。特許文献5の実施例2は、Stockhausenからのポリアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーである結合剤MIROXR TBNの、PEDOT/PSS−含有シルクスクリーンペースト中における使用を開示している。
【0011】
特許文献6は置換もしくは非置換チオフェン−含有導電性ポリマー、フィルム−形成性ポリマー及び有機溶媒媒体の溶液を含むコーティング組成物を開示しており;媒体は37重量パーセント未満の含水率を有する。該発明の実施例において、水中のPEDOT/PSSの1.22重量%分散液を出発材料として用い、0.1重量%のPEDOT及び8〜25重量%の水を有するコーティング分散液が開示された。
【0012】
特許文献7は、導電性ポリマー及び有機溶媒媒体の溶液を含むコーティング組成物を開示しており、ここで溶媒はアルコール類、ケトン類、シクロアルカン類、アレン類、エステル類、グリコールエーテル類及びそれらの混合物より成る群から選ばれ;媒体は12重量パーセント未満の含水率を有する。該発明の実施例において、水中のPEDOT/PSSの1.22重量%分散液を出発材料として用い、0.02〜0.1重量%のPEDOT濃度を有し且つ2〜8重量%の水を含むコーティング分散液が開示された。
【0013】
特許文献8は、置換もしくは非置換チオフェン−含有導電性ポリマー及び有機溶媒媒体を含み、媒体が12重量パーセント未満の含水率を有するコーティング組成物を開示している。該発明の実施例において、水中のPEDOT/PSSの1.22重量%分散液を出発材料として用い、0.02〜0.1重量%のPEDOT濃度を有し且つ2〜8重量%の水を含むコーティング分散液が開示された。
【0014】
向上したコーティング及び/又は印刷性を有する、導電性層を得るための水性分散液、印刷インキ及び印刷ペーストが必要である。
【特許文献1】
米国特許第5,494,609号明細書
【特許文献2】
欧州特許出願公開第440 957号明細書
【特許文献3】
欧州特許出願公開第686 662号明細書
【特許文献4】
欧州特許出願公開第1 003 179号明細書
【特許文献5】
国際公開第99/34371号パンフレット
【特許文献6】
欧州特許出願公開第1 081 549号明細書
【特許文献7】
欧州特許出願公開第1 081 546号明細書
【特許文献8】
欧州特許出願公開第1 081 548号明細書
【発明の開示】
【0015】
従って、本発明の側面は、導電性層を得るための3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含む改良された水性組成物を提供することである。
【0016】
従って、本発明のさらなる側面は、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含む改良された水性組成物を用いる、導電性層の形成のための方法を提供することである。
【0017】
従って、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含む改良された水性組成物を用いる導電性層の形成のための方法に従って形成される帯電防止層を提供することも本発明の側面である。
【0018】
従って、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含む改良された水性組成物を用いる導電性層の形成のための方法に従って形成される導電性層を提供することも本発明の側面である。
【0019】
従って、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含有する改良された水性組成物を含む改良された印刷インキもしくはペーストを提供することも本発明の側面である。
【0020】
従って、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー及び非−水性溶媒を含む改良された水性組成物を適用するための印刷法を提供することも本発明の側面である。
【0021】
本発明のさらなる側面及び利点は、下記の記述から明らかになるであろう。
【0022】
国際公開第99/34371号パンフレットの実施例2は、2.6gのポリアクリル酸ナトリウム(MIROXR TBN、Stockhausen GmbH,Krefeld,Germanyからのポリアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーの20重量%水溶液)ならびに51.5gのメトキシプロピルアセテートの添加が、PEDOT/PSS(重量により1:2.4)の3重量%分散液の225g、25gのN−メチルピロリジノン及び7.5gの3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの混合により調製される分散液の粘度を800mPa.sから3000mPa.sに向上させることを開示している。最終的分散液における、MIROXR中のポリアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーの濃度は0.17重量%である。1.8又は8.0のpHにおけるMIROXR中のポリアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーの0.2重量%溶液は、本発明に従うと実質的にせん断速度に依存しない粘度、すなわちニュートニアン挙動を示す。驚くべきことに、水溶液中で非−ニュートニアン(non−Newtonian)挙動を示す結合剤(すなわちその水溶液が実質的にせん断速度に依存する粘度を示す)を用いることにより、比較的低いPEDOT/PSS−及び結合剤−含有率において満足に印刷され得る水性ペースト及びインキが得られ得ることが見出された。
【0023】
(3,4−ジアルコキシチオフェン)のポリマーもしくはコポリマーを含む典型的な水性ペーストは約2.0のpHを有し、それは、A.N.Aleshin et al.が1998年にSynthetic Metals,volume 94,pages 173−177において、約3より高いpHが導電率を劇的に低下させることを示したからである。しかしながら、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアクリレート増粘剤及びグリコール誘導体ならびに場合により界面活性剤を含む、エレクトロルミネセントランプの電極の製造において用いられる、最高で7のpHを有するペーストが、>75%の可視光透過率において<1000Ω/平方の表面抵抗率を示し、それは<3のpHを有するペーストの場合に典型的に観察されるものより有意に高くはないことが見出された。
【0024】
本発明の側面は、2個のアルコキシ基が同一もしくは異なることができるか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアニオン及び結合剤を含有し、結合剤の水溶液が非−ニュートニアン挙動を示すことを特徴とする水性組成物により実現される。
【0025】
本発明の側面は:上記の水性組成物を場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性コーティングに適用し;それにより適用される水性組成物を乾燥することを含む、導電性層の形成法によっても実現される。
【0026】
本発明の側面は、上記の方法に従って形成される帯電防止層によっても与えられる。
【0027】
本発明の側面は、上記の方法に従って形成される導電性層によっても与えられる。
【0028】
本発明の側面は、上記の水性組成物を含む印刷インキ又はペーストによっても与えられる。
【0029】
本発明の側面は:上記の印刷インキもしくはペーストを準備し、場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性コーティング上に印刷インキもしくはペーストを印刷することを含む印刷法によっても与えられる。
【0030】
本発明のさらなる側面を従属クレイムにおいて開示する。
定義
ニュートニアン挙動(Newtonian behaviour)という用語は、1〜80s−1のせん断速度範囲において10%以下の変動を有する粘度を指し、それは他の成分の不在下に、関連する媒体中において2重量%未満の濃度に関し、増加するせん断速度で測定される。
【0031】
非−ニュートニアン挙動という用語は、1〜80s−1のせん断速度範囲において10%より大きい変動を有する粘度を指し、それは他の成分の不在下に、関連する媒体中において2重量%未満の濃度に関し、増加するせん断速度で測定される。
【0032】
アルコキシという用語は、アルコキシ基中の炭素原子のそれぞれの数に関して可能なすべての変形、すなわち3個の炭素原子の場合:n−プロピル及びイソプロピル;4個の炭素原子の場合:n−ブチル、イソブチル及び第3級ブチル;5個の炭素原子の場合:n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピル及び2−メチル−ブチルなどを意味する。
【0033】
オキシアルキレンアルコキシという用語は、アルキレン基により連結された2個の酸素原子を意味する。アルキレン基は置換もしくは非置換炭化水素基、例えば−(CH2)n−基であり、ここでnは1〜5の整数であり、それはアルコキシ、アリールオキシ、アルキル、アリール、アルカリール、アルキルオキシアルキル、アルキルオキシアルカリール、アルキルオキシアリール、ヒドロキシ、カルボキシ、カルボキシアルキル、カルボキシアミノ、スルホ又はアルキルスルホ基で置換されていることができる。
【0034】
特定のポリマーと結びつけて用いられる誘導体という用語は、アルキル、アルコキシ、アルキルオキシアルキル、カルボキシ、アルキルスルホナト及びカルボキシエステル基で置換されたそれらの変形を指す。
【0035】
水性媒体という用語は、全く水から成る媒体あるいは水と1種もしくはそれより多い水−混和性有機溶媒、例えばアルコール類、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、イソ−アミルアルコール、オクタノール、セチルアルコールなど;グリコール類、例えばエチレングリコール;グリセリン;N−メチルピロリドン;メトキシプロパノール;ならびにケトン類、例えば2−プロパノン及び2−ブタノンなどとの混合物から成り、そこにおいて少なくとも50体積%の水が存在する媒体を意味する。
【0036】
本発明の開示において用いられる導電性層という用語は、導電性コーティング及び帯電防止層の両方を含む。
【0037】
導電性という用語は、106Ω/平方未満の表面抵抗率を有することを意味する。
【0038】
帯電防止性という用語は、106〜1011オーム/平方の範囲内の表面抵抗率を有することを意味し、それが電極として用いられ得ないことを意味する。
【0039】
「導電性強化」という用語は、例えば高沸点液、例えばジ−もしくはポリヒドロキシ−及び/又はカルボキシ基又はアミドもしくはラクタム基含有有機化合物と接触させ、場合により続いて高められた温度、好ましくは100〜250℃において好ましくは1〜90秒間加熱し、導電率を向上させることにより、導電性を強化するプロセスを指す。あるいはまた、>15の誘電定数を有する非プロトン性化合物、例えばN−メチル−ピロリジノンの場合、100℃未満の温度を用いることができる。そのような導電性強化はポリチオフェンの場合に観察され、最外層の形成の間又はそれに続いて起こり得る。そのような処理のために特に好ましい液は、欧州特許出願公開第686 662号明細書及び欧州特許出願公開第1 003 179号明細書に開示されているようなN−メチル−ピロリジノン及びジエチレングリコールである。
【0040】
本発明の開示において用いられる透明という用語は、入射光の少なくとも70%を、それを拡散させずに透過させる性質を有することを意味する。
【0041】
本発明の開示において用いられる半透明という用語は、光の通過を許すがそれを拡散させ、向こう側にある体を明確に見えるようにしないことを意味する。
【0042】
コーティングは連続もしくは不連続層を形成するプロセスであり、スクリーン印刷、オフセット印刷及びフレキソグラフィー印刷のような印刷法を含む。
【0043】
本発明の開示において用いられる柔軟性という用語は、例えばドラムのような湾曲物体の湾曲形に、損傷なしで従うことができることを意味する。
【0044】
母線という用語は、第1の透明もしくは半透明電極の表面の少なくとも一部及び第2の導電性電極の表面の少なくとも一部に適用される高度に導電性の、一般に金属粒子を含有する電極を指す。
【0045】
本開示において用いられるPEDOTは、ポリ(3,4−エチレオジオキシチオフェン)を示す。
【0046】
本開示において用いられるPSSは、ポリ(スチレンスルホン酸)又はポリ(スチレンスルホネート)を示す。
【0047】
本開示において用いられるPETは、ポリ(エチレンテレフタレート)を示す。
水性組成物
本発明の側面は、2個のアルコキシ基が同一もしくは異なることができるか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアニオン及び非−ニュートニアン結合剤を含有する水性組成物により実現される。
【0048】
本発明に従う水性組成物の第1の態様に従うと、水性組成物のpHは>4の値を有する。
3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー
本発明に従う水性組成物の第2の態様に従うと、(3,4−ジアルコキシチオフェン)のポリマーもしくはコポリマーは式
【0049】
【化3】
【0050】
[式中、R1及びR2のそれぞれは独立して水素又はC1−4アルキル基を示すか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるC1−5−アルキレン基又はシクロアルキレン基を示す]
を有する。
【0051】
本発明に従う水性組成物の第3の態様に従うと、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーは、2個のアルコキシ基が一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーである。
【0052】
本発明に従う水性組成物の第4の態様に従うと、3,4−ジアルコキシ−チオフェンのポリマーもしくはコポリマーは、2個のアルコキシ基が一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示し:ポリ(3,4−メチレン−ジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−メチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−ブチレン−ジオキシチオフェン)及びポリ(3,4ブチレンジオキシチオフェン)誘導体ならびにそれらのコポリマーより成る群から選ばれる3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーである。
【0053】
本発明に従う水性組成物の第5の態様に従うと、(3,4−ジアルコキシ−チオフェン)のポリマーもしくはコポリマーにおいて、オキシ−アルキレン−オキシ架橋のための置換基はアルキル、アルコキシ、アルキルオキシアルキル、カルボキシ、アルキルスルホナト、アリールスルホナト及びカルボキシエステル基である。
【0054】
本発明に従う水性組成物の第6の態様に従うと、ポリ(3,4−ジアルコキシ−チオフェン)において、2個のアルコキシ基は一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示し、それは1,2−エチレン基、場合によりアルキル−置換されていることができるメチレン基、場合によりC1−12−アルキル−置換されていることができる1,2−エチレン基、場合によりフェニル−置換されていることができる1,2−エチレン基、1,3−プロピレン基又は1,2−シクロヘキシレン基である。
【0055】
そのようなポリマーはD.Fichou,Wiley−VCH,weinheimにより1999年に編集されたHandbook of Oligo−and Polythiophenesにおいて;L.Groenendaal et al.によりAdvanced Materials,volume 12,pages 481−494(2000)において;L.J.Kloeppner et al.によりPolymer Preprints,volume 40(2),page 792(1999)において;P.Schottland et al.によりSynthetic Metals,volume 101,pages 7−8(1999年)において;ならびにD.M.Welsh et al.によりPolymer Preprints,volume 38(2),page 320(1997)において記載されている。
ポリアニオン
本発明に従う水性組成物の第7の態様に従うと、ポリアニオンは高分子カルボン酸、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸又はポリマレイン酸ならびにポリスルホン酸、例えばポリ(スチレンスルホン酸)のポリアニオンを含む。これらのポリカルボン酸及びポリスルホン酸はビニルカルボン酸及びビニルスルホン酸の他の重合可能なモノマー、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びスチレンとのコポリマーであることもできる。
【0056】
本発明に従う水性組成物の第8の態様に従うと、ポリアニオンはポリ(スチレンスルホン酸)又はポリ(スチレンスルホン酸)とスチレンとのコポリマーのポリアニオンである。
水−混和性有機溶媒
本発明に従う水性組成物の第9の態様に従うと、水性組成物はさらに水−混和性有機溶媒を含有する。
【0057】
本発明に従う水性組成物の第10の態様に従うと、水性組成物はアルコール類、ケトン類、シクロアルカン類、アレン類、エステル類、グリコールエーテル類及びそれらの混合物より成る群から選ばれる水−混和性有機溶媒をさらに含有する。
【0058】
本発明に従う水性組成物の第11の態様に従うと、水性組成物はジ−もしくはポリヒドロキシ−及び/又はカルボキシ基又はアミドもしくはラクタム基含有有機化合物、例えば糖アルコール類、例えばソルビトール、マンニトール、サッカロース及びフルクトース、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコール N−メチルピロリジノンあるいは15より大きい誘電定数を有する非プロトン性液である水−混和性有機溶媒をさらに含有する。
【0059】
本発明に従う水性組成物の第12の態様に従うと、水性組成物は1,2−プロパンジオール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、N−メチルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、テトラフルフリルアルコール、N,N−ジメチルアセトアミド、グリセロール、ヘキシレングリコール、エタノール及びカルビトールアセテートより成る群から選ばれる水−混和性有機溶媒をさらに含有する。
【0060】
PEDOT/PSSの1.2重量%水性分散液の8gを12gの水−混和性有機溶媒と混合することにより、特定の水−混和性有機溶媒の適切性を評価することができる。ゲル形成なしで混和性が観察されたら、非−水性溶媒は適しているとみなされる。テトラヒドロフランは混和性であるが、分散液が非常に粘性である。上記の混和性試験に従う適切性は、テトラヒドロフランの場合に観察されるような、同溶媒でPEDOT/PSS−分散液をさらに希釈する時の相分離を除外しない。PEDOT/PSS−分散液を相分離の可能性なしで無限の程度まで希釈することはできないことを当該技術分野における熟練者は理解するであろう。
【0061】
乳酸エチルはゲル−形成を誘導し、従って不適切である。ベンジルアルコール及びフルフリルアルコールは相分離を与え、従って不適切である。
非−ニュートニアン結合剤
本発明の側面は、2個のアルコキシ基が同一もしくは異なることができるか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアニオン及び非−ニュートニアン結合剤を含有し、ここで結合剤の水溶液が非−ニュートニアン挙動を示す水性組成物により実現される。
【0062】
非−ニュートニアン結合剤は導電性層の成分を一緒に結合させ、2%未満の重量濃度において水溶液の粘度を実質的に向上させる。
【0063】
水溶液中で非−ニュートニアン挙動を示すポリアクリレート類及び多糖類は、本発明に従う水性組成物において用いるのに適した非−ニュートニアン結合剤である。水溶液の粘度を実質的に向上させる多糖類にはセルロース、セルロース誘導体、例えばカルボキシメチルセルロース、グアゴム及びキサンタンゴムが含まれる。
【0064】
非−ニュートニアン及びニュートニアン結合剤に関する流動学的挙動における相違は、それらの溶液の粘度のせん断速度への依存性から明らかである。表1は、非−ニュートニアンポリアクリレート結合剤であるCARBOPOLTM ETD 2623の1重量%溶液、ニュートニアンポリアクリレート結合剤であるMIROXTM TBN中のポリアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーの種々のpHにおける0.2重量%溶液及びMIROX TBNの2重量%溶液に関する、AR1000プレートアンドコーンレオメーター(plate and corn rheometer)(直径4cm;コーン角2o)を用い、20℃においてせん断速度を増しながら決定されるせん断速度の関数としての粘度を示している、
【0065】
【表1】
【0066】
本発明において用いるための非−ニュートニアン結合剤には、ポリアルケニルポリエーテルで架橋されたアクリル酸の高分子量ホモ−及びコポリマー、例えばB.F.GoodrichのCARBOPOLR樹脂、例えばCARBOPOLR ETD 2623ならびにキサンタンゴム、例えばHercules,Inc.,USAからのBIOSANR S及びMERCK & Co.,Kelco Division,USAからのKelzanR Tが含まれる。
【0067】
本発明に従う水性組成物の第13の態様に従うと、非−ニュートニアン結合剤はポリアクリレート類及び多糖類より成る群から選ばれる。
【0068】
本発明に従う水性組成物の第14の態様に従うと、非−ニュートニアン結合剤はポリアルケニルポリエーテルで架橋されたアクリル酸のホモポリマーもしくはコポリマーである。
ニュートニアン結合剤
本発明に従う水性組成物の第15の態様に従うと、水性組成物はさらにニュートニアン結合剤を含有し、上記の定義を参照されたい。
【0069】
本発明に従う水性組成物へのニュートニアン結合剤の添加は、非−平面状の構造上におけるコーティングの質を向上させることができる。そのような結合剤は水溶液の粘度も向上させ得るが、実質的にではない。
【0070】
本発明に従う水性組成物の第16の態様に従うと、ニュートニアン結合剤はポリアクリレート類、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、スルホン酸基を有するカルボキシレート−含有コポリマー、ヒドロキシ−改質アクリル酸コポリマー及びポリ(ビニルアルコール)より成る群から選ばれる。
【0071】
適したニュートニアン結合剤は、Stockhausen GmbH,Krefeld,Germanyによりアクリル酸ナトリウムとNP 14−メタクリレートのコポリマーの20重量%水溶液として供給されるMIROXTM TBNである。
顔料及び染料
本発明に従う水性組成物の第17の態様に従うと、着色又は非−透明水性組成物を得るために、水性組成物はさらに顔料又は染料を含有する。着色染料又は顔料、例えばRhodamine 6G、銅フタロシアニン及びフタロシアニン顔料、例えばBAYERからの青−緑顔料であるFlexonylR Blau BZGの導入により、透明着色組成物を実現することができる。
【0072】
黒顔料、例えばBAYERからのLevanylR A−SF、Degussaからのカーボンブラック分散液であるKL1925及びMikuniからのカーボンブラック分散液であるMHI Black 8102M又は二酸化チタン顔料を、コーティングされている層厚さにおいて非−透明性を与えるのに十分な重量で導入することによって非−透明組成物も実現することができる。
架橋剤
本発明に従う水性組成物の第8の態様に従うと、水性組成物はさらに架橋剤を含有する。
【0073】
適した架橋剤は、エポキシシラン(例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、引用することによりその記載事項が本明細書の内容となる欧州特許第564 911号明細書に開示されているシラン類の加水分解産物(例えばテトラエトキシシラン又はテトラメトキシ−シランの加水分解産物)ならびに場合により遮断された形態にあることができるジ−もしくはオリゴ−イソシアナート類である。
消泡剤
本発明に従う水性組成物の第19の態様に従うと、水性組成物はさらに消泡剤を含有する。
【0074】
適した消泡剤はシリコーン消泡剤、X50860Aである。
界面活性剤
本発明に従う水性組成物の第20の態様に従うと、水性組成物はさらに界面活性剤を含有する。
【0075】
本発明に従う水性組成物の第21の態様に従うと、水性組成物はさらにアニオン性もしくは非−イオン性界面活性剤を含有する。
【0076】
本発明に従う水性組成物の第22の態様に従うと、水性組成物はさらに非−イオン性界面活性剤を含有する。
【0077】
本発明に従う水性組成物の第23の態様に従うと、水性組成物はエトキシル化/フルロアルキル界面活性剤、ポリエトキシル化シリコーン界面活性剤、ポリシロキサン/ポリエーテル界面活性剤、ペルフルロアルキルカルボン酸のアンモニウム塩、ポリエトキシル化界面活性剤及びフッ素−含有界面活性剤より成る界面活性剤の群から選ばれる非−イオン性界面活性剤をさらに含有する。
【0078】
適した非−イオン性界面活性剤は:
界面活性剤番号01=ZONYLR FSN,DuPontからの水中のイソプロパノールの50重量%溶液中のF(CF2CF2)1−9CH2CH2O(CH2CH2O)XHの40重量%溶液であり、ここでx=0〜約25;
界面活性剤番号02=ZONYLR FSN−100,DuPontからのF(CF2CF2)1−9CH2CH2O(CH2CH2O)XHであり、ここでx=0〜約25;
界面活性剤番号03=ZONYLR FS300,DuPontからのフッ素化界面活性剤の40重量%溶液;
界面活性剤番号04=ZONYLR FSO,DuPontからの水中のエチレングリコールの50重量%溶液中のF(CF2CF2)1−7CH2CH2O(CH2CH2O)yHの50重量%溶液であり、ここでy=0〜約15;
界面活性剤番号05=ZONYLR FSO−100,式:F(CF2CF2)1−7CH2CH2O(CH2CH2O)yHを有し、ここでy=0〜約15であるDuPontからのエトキシル化非−イオン性フルオロ−界面活性剤の混合物;
界面活性剤番号06=TegoglideR 410,Goldschmidtからのポリシロキサン−ポリマーコポリマー界面活性剤;
界面活性剤番号07=TegowetR,Goldschmidtからのポリシロキサン−ポリエステルコポリマー界面活性剤;
界面活性剤番号08=FLUORADR FC431:3MからのCF3(CF2)7SO2(C2H5)N−CH2CO−(OCH2CH2)nOH;
界面活性剤番号09=FLUORADR FC126,3Mからのペルフルオロカルボン酸のアンモニウム塩の混合物;
界面活性剤番号10=ポリオキシエチレン−10−ラウリルエーテル
である。
【0079】
特に好ましい非−イオン性界面活性剤はZONYLR FSO 100である。
【0080】
適したアニオン性界面活性剤は:
界面活性剤番号11=ZONYLR 7950,DuPontからのフッ素化界面活性剤;
界面活性剤番号12=ZONYLR FSA,DuPontからの水中のイソプロパノールの50重量%溶液中のF(CF2CF2)1−9CH2CH2SCH2CH2COOLiの25重量%溶液;
界面活性剤番号13=ZONYLR FSE,DuPontからの水中のエチレングリコールの70重量%溶液中の[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)yの14重量%溶液であり、ここでx=1又は2であり;y=2又は1であり;x+y=3である;
界面活性剤番号14=ZONYLR FSJ,DuPontからの水中のイソプロパノールの25重量%溶液中の、x=1又は2であり;y=2又は1であり;x+y=3であるF(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)yと炭化水素界面活性剤のブレンドの40重量%溶液;
界面活性剤番号15=ZONYLR FSP,DuPontからの水中のイソプロパノールの69.2重量%溶液中の、x=1又は2であり;y=2又は1であり、x+y=3である[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)yの35重量%溶液;
界面活性剤番号16=ZONYLR UR,DuPontからのx=1又は2であり;y=2又は1であり、x+y=3である[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(OH)y;
界面活性剤番号17=ZONYLR TBS:DuPontからの水中の酢酸の4.5重量%溶液中のF(CF2CF2)3−8CH2CH2SO3Hの33重量%溶液;
界面活性剤番号18=ペルフルオロ−オクタン酸のアンモニウム塩;
である。
水性組成物の調製法
本発明の側面は:いずれかの順序で成分を加えることを含む、本発明に従う水性組成物の調製法により実現される。
【0081】
本発明に従う水性組成物の調製法の第1の態様に従うと、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーとポリアニオンとの水性分散液を最初に調製し、他の成分をいずれかの順序で、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーとポリアニオンとの水性分散液に加える。
【0082】
本発明に従う水性組成物の調製法の第2の態様に従うと、すべての成分が加えられた後、すなわち水性組成物を用いる前の最後の段階においてpHを>4の値に調節する。この方法で、保存の間の高いpHから生ずるいずれの不利な影響も取り除くことができる。
【0083】
本発明に従う水性組成物の調製法の第3の態様に従うと、水性組成物は非−水性溶媒を含有し、非−水性溶媒以外の成分を最初に混合し;場合によりpHを>4の値に調節し;そして最後に、例えば水性組成物を用いる直前に非−水性溶媒を加える。この方法で、保存の間の非−水性溶媒の存在から生ずるいずれの不利な影響も取り除くことができる。
導電性層の形成法
本発明の側面は:本発明に従う水性組成物を場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性コーティングに適用し;それにより適用される水性組成物を乾燥することを含む、導電性層の形成法により実現される。
【0084】
本発明に従う導電性層の形成法の第1の態様に従うと、支持体は紙、ポリマーフィルム、ガラス又はセラミックである。
【0085】
本発明に従う導電性層の形成法の第2の態様に従うと、支持体は天然糸、合成糸、天然繊維、合成繊維、紡織繊維、シートもしくはウェブ材料である。
【0086】
本発明に従う導電性層の形成法の第3の態様に従うと、方法は、導電性コーティングの表面抵抗率を向上させるために、それを焼き戻すことをさらに含む。
【0087】
本発明に従う導電性層の形成法の第4の態様に従うと、方法はさらに、焼き戻す前にジ−もしくはポリヒドロキシ−及び/又はカルボキシ基又はアミドもしくはラクタム基含有有機化合物あるいは15より高い誘電定数を有する非プロトン性液を用い、導電性層を濡らすことを含む。
【0088】
本発明に従う導電性層の形成法の第5の態様に従うと、方法はさらに、引用することによりその記載事項が本明細書の内容となる欧州特許出願公開第686 662号明細書に開示されている通り、焼き戻す前にジ−もしくはポリヒドロキシ−及び/又はカルボキシ基又はアミドもしくはラクタム基含有有機化合物を用い、100℃より高い温度において導電性層を濡らすことを含む。
【0089】
本発明に従う導電性層の形成法の第6の態様に従うと、方法はさらに、引用することによりその記載事項が本明細書の内容となる欧州特許出願公開第1 003 179号明細書に開示されている通り、15より高い誘電定数を有する非プロトン性液、例えばN−メチル−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピロリジノン、N,N,N’,N’−テトラメチルウレア、ホルムアミド、テトラメチルスルホネア及びN,N−ジメチルアセトアミドを用い、焼き戻す前に100℃未満の温度で導電性層を濡らすことを含む。
【0090】
本発明に従う導電性層の形成法の第7の態様に従うと、導電性を濡らすために用いられる湿潤剤は1,2−プロパンジオール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、N−メチルピロリジノン、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、グリセロール、ヘキシレングリコール及びソルビトールより成る群から選ばれる。
導電性コーティング
本発明に従う帯電防止層及び導電性層は、本発明に従う導電性層の形成法に従って形成される。
【0091】
本発明に従う導電性層の第1の態様に従うと、導電性層は<800オーム/平方の表面抵抗率を有する。
【0092】
本発明に従う導電性層の第2の態様に従うと、導電性層は<500オーム/平方の表面抵抗率を有する。
【0093】
本発明に従う導電性層の第3の態様に従うと、導電性層は<300オーム/平方の表面抵抗率を有する。
印刷インキ又はペースト
本発明に従い、2個のアルコキシ基が同一もしくは異なることができるか、又は一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアニオン及び非−ニュートニアン結合剤を含有する水性組成物を含む印刷インキ又はペーストを提供する。
【0094】
本発明に従う印刷インキ又はペーストの第1の態様に従うと、印刷インキ又はペーストは平版印刷インキ、グラビア印刷インキ、フレキソグラフィー印刷インキ、シルクスクリーン印刷インキ、インキ−ジェット印刷インキ又はオフセット印刷インキである。特定の印刷法に関する本発明に従う水性組成物の適切性は、実質的に水性組成物の粘度により決定される。
【0095】
平版印刷インキは、インキの配合、乾燥機構、印刷機及び印刷の速度に依存して約15Pa.s〜35Pa.sで変化する印刷条件下における粘度を有する。
【0096】
グラビア及びフレキソグラフィーインキは、保存中のインキの粘度を考えるか又は印刷機上の希釈されたインキの粘度を考えるかに依存して大きく変わる。さらに、染料に基づくインキは、保存中及び印刷機上の両方における顔料沈殿の問題のために、顔料着色されたインキより低い粘度のものである傾向がある。一般的な指針として、印刷されている間の典型的なプレス−インキ(press−ink)粘度は約15mPa.sであ。
【0097】
シルクスクリーン印刷インキはインキの型、スクリーンメッシュ及び印刷速度に依存する。スクリーンから印刷されている間の典型的な希釈インキの粘度は、迅速処理(せん断速度=約100s−1)の場合に0.5〜5Pa.sであり、緩徐処理(slow processing)(せん断速度=約1s−1)の場合に8〜50Pa.sであり、休止時(at rest)(せん断速度=約10−2s−1)に50〜800Pa.sである。
【0098】
インキ−ジェットインキは、インキ−ジェット法の型、ノズルの構成、印刷速度、インキ−乾燥機構及び必要な印刷画質(print quality)に依存して約2mPa.s〜20mPa.sで変化する印刷条件下における粘度を有する。
【0099】
ペーストの層は蛍りん光体層、ポリアクリレート下塗り層、ポリカーボネート及びポリエステル、例えばポリ(エチレンテレフタレート)への優れた接着ならびに>70%の可
視光透過率において<1000Ω/平方の表面抵抗率を示し、>85%を得ることができる。
印刷法
本発明は:本発明に従う印刷インキ又はペーストを準備し;場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性層上に印刷インキ又はペーストを印刷する段階を含む印刷法を提供する。
【0100】
本発明に従う印刷法の第1の態様に従うと、支持体は紙、ポリマーフィルム、ガラス又はセラミックである。
【0101】
印刷インキ又はペーストを適用できるエレクトロルミネセント蛍りん光体の中に、II−VI半導体、例えばZnSがあり、あるいはそれは第II族元素と酸化物性アニオン(oxidic anion)の組み合わせであり、最も普通なのはシリケート、ホスフェート、カーボネート、ゲルマネート、スタンネート、ボレート、バナデート、タングステート及びオキシサルフェートである。典型的なドーパントは金属及びすべての希土類、例えばCu、Ag、Mn、Eu、Sm、Tb及びCeである。透明バリヤー層、例えばAl2O3及びAlNを用い、エレクトロルミネセント蛍りん光体を水分に対してカプセル封入することができる。そのような蛍りん光体はSylvania,Shinetsu polymer KK、Durel、Acheson及びToshibaから入手可能である。そのような蛍りん光体を有するコーティングの例は、Sylvania/GTEから入手可能な72X及び米国特許第4,855,189号明細書に開示されているコーティングである。適したエレクトロルミネセント蛍りん光体はマンガン、銅又はテルビウムがドーピングされたZnS、セリウムがドーピングされたCaGa2S4、DuPontにより供給されるエレクトロルミネセント蛍りん光体ペースト、例えば:LUXPRINTR 7138J型、白色蛍りん光体;LUXPRINTR 7151J型、緑−青蛍りん光体;及びLUXPRINTR 7174J型、黄色−緑蛍りん光体;ならびにAchesonにより供給されるELECTRODAGR EL−035Aである。特に好ましいエレクトロルミネセント蛍りん光体はマンガンがドーピングされ且つAlNでカプセル封入された硫化亜鉛蛍りん光体である。
【0102】
いずれの誘電性材料も用いることができ、イットリア及びチタン酸バリウム、例えばDuPontにより供給されるチタン酸バリウムペーストLUXPRINTR 7153E型高K誘電性絶縁体ならびにAchesonにより供給されるチタン酸バリウムペーストELECTRODAGR EL−040が好ましい。
【0103】
本発明に従う印刷法の第2の態様に従うと、印刷法は:本発明に従う印刷インキ又はペーストを準備し;場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性層上に印刷インキ又はペーストを印刷する段階を含む。
【0104】
本発明に従う印刷法の第3の態様に従うと、印刷法は:(i)本発明に従う印刷インキ又はペーストを透明もしくは半透明支持体に印刷して透明もしくは半透明の第1の導電性層を形成し;(ii)エレクトロルミネセント蛍りん光体を含む層を第1の導電性層に印刷し;(iii)エレクトロルミネセント蛍りん光体を含む層に場合により誘電性層を印刷し;(iv)存在するなら誘電性層に、又は誘電性層が存在しないならエレクトロルミネセント蛍りん光体を含む層に、3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーを含む溶液、分散液もしくはペーストを印刷して第2の導電性層を形成する段階を含み、ここで段階(i)で用いられる溶液、分散液もしくはペースト中の3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーは段階(iv)で用いられる溶液、分散液もしくはペースト中の(3,4−ジアルコキシチオフェン)のポリマーもしくはコポリマーと同一もしくは異なることができるエレクトロルミネセント装置の製造法である。
【0105】
本発明に従う印刷法の第4の態様に従うと、印刷法は:(i)本発明に従う印刷インキ又はペーストを支持体に印刷して第2の導電性層を形成し;(ii)場合により第2の導電性層に誘電性層を印刷し;(iii)存在するなら誘電性層に、又は誘電性層が存在しないなら第2の導電性層にエレクトロルミネセント蛍りん光体を含む層を印刷し;(iv)3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーを含む透明溶液、分散液もしくはペーストをエレクトロルミネセント蛍りん光体層に印刷して透明もしくは半透明の第1の導電性層を形成する段階を含み、ここで段階(i)で用いられる溶液、分散液もしくはペースト中の3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーは段階(iv)で用いられる透明溶液、分散液もしくはペースト中の3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマーと同一もしくは異なることができるエレクトロルミネセント装置の製造法である。
コーティング法
本発明の側面は:本発明に従う水性組成物を準備し;場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性層上に水性組成物をコーティングする段階を含むコーティング法により実現される。
透明もしくは半透明支持体
本発明に従うコーティング法の第1の態様又は印刷法の第5の態様に従うと、支持体は紙、ポリマーフィルム、ガラス又はセラミックである。
【0106】
本発明に従うコーティング法の第2の態様又は印刷法の第6の態様に従うと、支持体は透明もしくは半透明ポリマーフィルムである。
【0107】
本発明に従う導電性層もしくは帯電防止層の場合に用いるのに適した透明もしくは半透明支持体は、剛性であるか又は柔軟性であることができ、ガラス、ガラス−ポリマーラミネート、ポリマーラミネート、熱可塑性ポリマー又はジュロプラスチックポリマー(duroplastic polymer)より成ることができる。薄い柔軟性の支持体の例はセルロースエステル、三酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリカーボネート又はポリエステルから作られるものであり、ポリ(エチレンテレフタレート)又はポリ(エチレンナフタレン−1,4−ジカルボキシレート)が特に好ましい。
工業的用途
本発明に従う水性組成物を、例えば場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性層に帯電防止層又は導電性層を適用するために用いることができる。
【0108】
本発明に従う印刷インキ又はペーストを、例えば場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性層に帯電防止パターン又は導電性パターンを適用するために用いることができる。これは例えばエレクトロルミネセント装置の製造における1段階であることができ、それをランプ、ディスプレー、背面照明、例えばLCD、自動車ダッシュボード及びキースイッチ(keyswitch)背面照明、非常用照明(emergency lighting)、セルラーホーン(cellular phones)、パーソナルデジタルアシスタンツ(personal digital assistants)、ホームエレクトロニクス、指示ランプ(indicator lamps)及び発光が必要な他の用途において用いることができる。
【0109】
下記で本発明を比較実施例及び本発明の実施例により例示する。これらの実施例において示すパーセンテージ及び比率は、他にことわらなければ重量による。比較実施例及び本発明を例示する本発明の実施例は、以下の層を用いた:
・p55スクリーンを介して印刷されるLUXPRINTTM 7153E(高K誘電性絶縁体)シルクスクリーンの層;
・p55スクリーンを介して印刷されるLUXPRINTTM 7138J(白色蛍りん光体)シルクスクリーンの層;
ならびに表2に示す支持体。
【0110】
【表2】
【0111】
下塗り層番号01は組成:
【0112】
【表3】
【0113】
を有する。
【0114】
下塗り層番号02は組成:
【0115】
【表4】
【0116】
を有する。
【0117】
下塗り層番号03は組成:
【0118】
【表5】
【0119】
を有する。
【0120】
下塗り層番号04は組成:
【0121】
【表6】
【0122】
を有し、
【0123】
【表7】
【0124】
がコーティングされている。
【0125】
本発明の実施例に記載されるPEDOTペーストの調製のための出発材料は、欧州特許出願公開第440 957号明細書に開示されている通りに調製された1:2.4のPEDOT対PSSの重量比を含有し、20℃においてAR1000プレートアンドコーンレオメーター(直径4cm;コーン角2o)を用いて測定される、5s−1のせん断速度おける38mPa.sから35mPa.sのせん断速度における33.5mPa.sに低下する典型的粘度を有するPEDOT/PSSの1.2重量%水性分散液であり、1.9の典型的なpHを有した。
本発明の実施例1〜12
PEDOTペースト01の調製
水中のPEDOT/PSSの1.2重量%分散液の100gに、溶解機中で800rpmにおいて1gのCARBOPOLR ETD−2623、15gのジエチレングリコール、10gのn−プロパノールを注意深く加え、最後に1時間攪拌した後に速度を1200rpmに上げ、pHを5の値に調節するのに十分な水中のアンモニアの25%溶液(約0.5ml)を加え、続いてさらに5分間攪拌することにより、透明PEDOTペーストであるPEDOT[ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)]ペースト01を25℃において調製した。
【0126】
PEDOTペースト01は、AR100プレートアンドコーンレオメーター(直径4cm;コーン角2o)を用いて測定すると、25℃において、10s−1のせん断速度おける13Pa.sの粘度を有した。PEDOTペースト01の調製のための配合ならびにp79メッシュスクリーンを用い、手動印刷機を用いてAUTOSTATR CT7上に印刷され、続いて110℃で5分間乾燥されたプリントの性質を表3にまとめる。
【0127】
プリントの光学濃度は、可視フィルターを用いて透過において、MacBethTM TR924デンシトメーターを用いて決定された。プリントの表面抵抗率は、印刷された層を、それぞれ35mmの長さであり35mm離れ、線接触を形成することができる平行銅電極と接触させることにより測定され、電極はTEFLONR 絶縁体により隔てられた。これは実現されるべき平方当たりの表面抵抗率の直接の測定を可能にした。PEDOTペースト01を用いて作成されるプリントの光学濃度及び表面抵抗率も表3に示す。
【0128】
【表8】
【0129】
PEDOTペースト02の調製
水中のPEDOT/PSSの1.2重量%分散液の100gに、溶解機中で800rpmにおいて1gのCARBOPOLR ETD−2623、15gのジエチレングリコール、10gのn−プロパノール、BAYERからの黒色顔料である3.6gのLEVANYLTM A−SFを注意深く加え、最後に1時間攪拌した後に速度を1200rpmに上げ、pHを5の値に調節するのに十分な水中のアンモニアの25%溶液(約0.5ml)を加え、続いてさらに5分間攪拌することにより、不透明PEDOTペーストであるPEDOTペースト02を25℃において調製した。
【0130】
PEDOTペースト02の調製のための配合ならびにp79メッシュスクリーンを用いて印刷され、続いて手動印刷機を用いて110℃で5分間乾燥されたプリントの性質を表4にまとめる。
【0131】
PEDOTペースト02は、PEDOTペースト01の場合と同様に決定される、25℃において、10s−1のせん断速度おける13Pa.sの粘度を有した。p79メッシュを用いるスクリーン印刷及び続く130℃における2分間の乾燥は、PEDOTペースト01の場合と同様に決定される700Ω/平方の表面抵抗率及び0.50の光学濃度を有する層を与えた。
【0132】
【表9】
【0133】
エレクトロルミネセント装置の製造
p79メッシュスクリーンを介し、支持体番号1〜6上に、層配置1に従って、すなわち:
−銀導体であるDuPont LUXPRINTR 7145L型リア電極(rear electrode)(1オーム/平方の抵抗率)の層を最初に適用して第1の電極のための母線を形成し;
−次いでペースト01の層を200〜300nmの乾燥後の厚さまで適用し、それにより第1の(透明)電極を形成し;
−続いてDuPontからの硫化亜鉛蛍りん光体分散液であるLUXPRINTTM 7151Jの層を20μmの乾燥後の厚さまで適用し;
−次いでそれぞれ乾燥後に約7μmの厚さを有する、高K誘電性絶縁体インキ(チタン酸バリウム)であるDuPont LUXPRINTR 7153E型の3つの層を、それぞれの適用の間に乾燥しながら適用し;
−次いで背面電極(back electrode)として炭素導体インキ(80オーム/平方の抵抗率)であるDuPont LUXPRINTR 7144E型インキの層を約8μmの乾燥後の厚さまで適用し;
−最後に銀導体であるDuPont LUXPRINTR 7145L型リア電極(1オーム/平方の抵抗率)の層を、リア電極のための母線の形成に十分な背面導電性層の表面に及んで適用して、
スクリーン印刷により本発明の実施例1〜6を製造した。
【0134】
本発明の実施例7〜12の装置において用いられる層配置2は、DuPont LUXPRINTR 7144E型インキの層を、約0.2μmの乾燥厚さを有するPEDOTペースト02(700Ω/平方の抵抗率)の層で置き換えることにおいてのみ、本発明の実施例1〜6の装置の場合に用いられる配置と異なり、その層は120℃で2分間乾燥され、本発明に従う第2のPEDOT−含有電極を形成した。
エレクトロルミネセント装置の評価
60℃の温度及び90%の相対湿度を有する状態調節室中のエレクトロルミネセント装置に400Hzにおいて100VのAC電圧が加えれらた時の装置の発光を、支持体の非−コーティング側(non−coated side)と接触しているUnited Detector Technology Serial # 67146シリコーン光電子増倍管を用いて監視することにより、本発明の実施例1〜12のエレクトロルミネセント装置の性能を評価し、電圧が加えられない同じ装置の抵抗率に関する電圧が加えられた装置の抵抗を監視した。cd/m2における初期発光及び初期抵抗を表5に示す。
【0135】
【表10】
【0136】
本発明の実施例13〜18
p79メッシュスクリーンを介し、支持体番号1〜6上に、層配置3を用いて、すなわち:
−銀導体であるDuPont LUXPRINTR 7145L型リア電極(1オーム/平方の抵抗率)の層を最初に適用して「第2の」電極のための母線を形成し;
−次いでPEDOTペースト02の層を130℃で2分間乾燥された後の200〜500nmの厚さまで銀−コーティングされた支持体に適用し、それにより本発明に従う「第2PEDOT−含有電極」を形成し;
−それぞれ乾燥後に約7μmの厚さを有する、高K誘電性絶縁体インキ(チタン酸バリウム)であるDuPont LUXPRINTR 7153E型の3つの層を、それぞれの適用の間に乾燥しながら適用し;
−次いでDuPontからの硫化亜鉛蛍りん光体分散液であるLUXPRINTTM 7151Jの層を約10μmの乾燥後の厚さまで適用し;
−PEDOTペースト01の層(800Ω/平方の表面抵抗率)を適用し、それは90℃で乾燥されると約0.2μmの厚さを有して本発明に従う第1のPEDOT−含有電極」を形成し、
−最後に銀導体であるDuPont LUXPRINTR 7145L型リア電極(抵抗率=1オーム/平方)の層を、第2の電極のための母線の形成に十分な第2の電極の表面に適用して、
スクリーン印刷により本発明の実施例13〜18を製造した。
エレクトロルミネセント装置の評価
本発明の実施例1〜12の場合に記載した通りに、本発明の実施例13〜18のエレクトロルミネセント装置の性能を評価した。結果を表6に示す。
【0137】
【表11】
【0138】
本発明の実施例19
不透明PEDOTペースト03の調製
水中のPEDOT/PSSの1.2重量%分散液の100gに、溶解機中で800rpmにおいて1gのCARBOPOLR ETD−2623、15gのジエチレングリコール、10gのn−プロパノール、BAYERからの黒色顔料である1.92gのLEVANYLTM A−SF、0.16gのZONYLTM FSO100を注意深く加え、最後に1時間攪拌した後に速度を1200rpmに上げ、pHを4.2の値に調節するのに十分な水中のアンモニアの25%溶液(約0.5ml)を加え、続いてさらに5分間攪拌することにより、不透明PEDOTペーストであるPEDOTペースト03を25℃において調製した。PEDOTペースト03に関する配合をPEDOTペースト02に関する配合と一緒に表7に示す。
【0139】
【表12】
【0140】
AR1000プレートアンドコーンレオメーター(直径4cm;コーン角2o)を用いて決定される、0.1〜1000s−1のせん断速度範囲内における20℃でのPEDOTペースト03の粘度を表8に示す。
【0141】
【表13】
【0142】
p48メッシュ及びp79スクリーンを有する手動印刷機を用いて印刷され、続いて110℃で5分間乾燥されたプリントの組成をPEDOTペースト03に関して、PEDOTペースト02に関する組成と一緒に表9に示す。p48スクリーンを用いて印刷されるPEDOTペースト03の場合のプリントの性質も表9に示す。
【0143】
【表14】
【0144】
本発明の実施例20
透明PEDOTペースト04〜07の調製
水中のPEDOT/PSSの1.2重量%分散液の100gに、溶解機中で800rpmにおいて、表10に種々のペーストに関して示す通り、適した量のCARBOPOLR ETD 2623、ジエチレングリコール、n−プロパノール、ZONYLTM FSO100及び適宜脱イオン水を注意深く加えることにより、25℃で透明PEDOTペーストであるPEDOT[ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)]ペースト04〜07を調製した。1時間攪拌した後に速度を1200rpmに上げ、pHを測定した。
【0145】
PEDOTペースト04〜07は、25℃及び1s−1のせん断速度において約40Pa.sの粘度を有した。PEDOTペースト04〜07を用い、手動印刷機でAUTOSTATR CT07支持体上に、P79メッシュスクリーンを用いてプリントを作成し、続いて110℃で5分間乾燥し、層の表面抵抗率及び光学濃度を本発明の実施例1〜12の場合と同様に評価した。結果をPEDOTペースト01の場合の結果と一緒に表10に示す。
【0146】
【表15】
【0147】
20℃でAR1000プレートアンドコーンレオメーター(直径4cm;コーン角2o)を用いて決定されるせん断速度の関数としてのPEDOTペースト04及びPEDOTペースト05の粘度を表11に示す。
【0148】
【表16】
【0149】
プリントの印刷画質
表12に示す通りP48、P79及びP120メッシュスクリーンを用い、AUTOSTATR CT07支持体及びLUXPRINTR 7153標準層の上に手動印刷機を用いてプリントを作成し、続いて110℃で5分間乾燥した。3つの記述:
劣った濡れ=明らかに劣った濡れ;
斑点=斑点が観察される;
許容可能=濡れが明白に良好である
を用いてプリントの質を視覚により評価した。結果を表12に示す。
【0150】
P48、P79及びP120メッシュスクリーンを用い、AUTOSTATR CT07支持体及びLUXPRINTR 7153標準層の上に手動印刷機を用いて印刷すると、PEDOTペースト01の場合に劣った濡れが示された。
【0151】
P48、P79及びP120メッシュスクリーンを用い、AUTOSTATR CT07支持体上に手動印刷機を用いてPEDOTペースト04、05及び07を印刷すると、濡れは視覚により良好であった。LUXPRINTR 7153標準層上の印刷の場合、P48、P79及びP120スクリーンを用いてPEDOT ペースト05及び07の場合に良好な濡れが観察されたが、PEDOTペースト04の場合にはP79及びP120スクリーンを用いてのみ良好な濡れが観察された。
【0152】
一般に印刷画質は、導電性層中のCARBOPOLTM ETD 2623の濃度が増加するとともに向上した。
【0153】
【表17】
【0154】
プリントの接着性
AUTOSTATR CT07支持体及びLUXPRINTR 7153層上におけるプリントの接着性を:最初にかみそりの刃を用いて横方向に、約4x10cm2の面積に及んで層を引っ掻き、TESAPACKR 4122褐色テープの10X24cm2の片を適用し、硬い物体を用いてこすることにより圧迫し、最後にテープを片端から上方に1回の動きで除去するテープ試験により決定した。印刷された層の接着性を以下の基準に従う0〜5の尺度で視覚により決定し、0は層がテープで除去されないことを示す:
【0155】
【表18】
【0156】
0/1、1/2、2/3及び3/4のような中間の評価も可能であった。結果を表13に示す。
【0157】
【表19】
【0158】
PEDOTペースト01の場合、P120メッシュスクリーンを有する手動印刷機を用いるLUXPRINTR 7153標準層上でのみ許容され得る接着性[=0/1]が観察された。
【0159】
P48、P79及びP120メッシュスクリーンを有する手動印刷機を用いて作成されるPEDOTペースト04、05及び07のプリントの場合、AUTOSTATR CT07支持体及びLUXPRINTR 7153標準層上の両方で0/1の接着性が観察された。
【0160】
かくして層中の約50重量%かそれより高いCARBOPOLTM ETD 2623濃度において、許容され得る接着性が得られた。
プリントの表面抵抗率
本発明の実施例1〜12に関する通りに、AUTOSTATR CT07支持体上及びLUXPRINTR 7153標準層上におけるプリントの表面抵抗率を評価した。乾燥条件は、プリントに関して測定される表面抵抗率に影響を有していないことが見出された。可視フィルターを有するMacBethTM TR924デンシトメーターを用いて10個のストリップの透過において測定される光学濃度を10で割ることにより、プリントの光学濃度を決定した。結果を表14に示す。
【0161】
PEDOTペースト01、04、05及び07を用いて作成されるプリントの表面抵抗率は、用いられるスクリーンにより決定される与えられる層厚さにおいてプリント中のPEDOTの濃度が減少するとともに増加した。
【0162】
【表20】
【0163】
本発明の実施例21
着色透明PEDOTペースト08及び09をPEDOTペースト01から、銅フタロシアニン及びローダミン 6Gを、PEDOT/PSSの量にそれぞれ等しい量及びその半分の量で加えることにより調製した。P48及びP120メッシュスクリーンを介して手動印刷機を用い、AUTOSTATR CT7支持体上にPEDOTペースト08及び09をスクリーン印刷することにより形成される層の組成を、プリントの色、可視、赤、青及び緑フィルターを用いてMacBethTM TR924デンシトメーターで透過において決定されるプリントの光学濃度ならびに本発明の実施例1〜12に関して記載した通りに決定されるプリントの表面抵抗率と一緒に表15に示す。
【0164】
これらの結果は、着色料が加えられていない印刷インキに類似の表面抵抗率を有する着色印刷インキ及びペーストを本発明に従って調製できることを示した。
【0165】
【表21】
【0166】
本発明の実施例22
0.2gのZONYLTM FSO100を、それぞれの場合に活性なZONYLTM界面活性剤の量が同じになることをそれぞれのPEDOTペーストが保証するように、表16に示される量のZONYLTM FSA、ZONYLTM FSE及びZONYLTM FSPにより置き換えた以外はPEDOTペースト04(本発明の実施例20を参照されたい)の場合と同様にして透明PEDOTペースト10、11及び12を調製した。PEDOTペースト4、10、11及び12の組成をPEDOTペースト04の組成と一緒に表16に示す。
【0167】
【表22】
【0168】
P48メッシュスクリーンを介して手動印刷機でPEDOTペースト04、10、11及び12をスクリーン印刷し、110℃で5分間乾燥することにより形成される層の組成を、本発明の実施例1〜12に関して記載した通りに決定されるプリントの光学濃度及びプリントの表面抵抗率ならびに本発明の実施例20に関して記載した通りに決定される接着性と一緒に表17に示す。
【0169】
AUTOSTATTM CT7支持体及びLUXPRINTTM 7153Eの標準層上に印刷された層のモトルを以下の基準に従って0〜5の尺度で視覚により決定し、0はモトルのない良好な層に相当する:
【0170】
【表23】
【0171】
結果も下記の表17に示す。
【0172】
【表24】
【0173】
ZONYLTM FSO100は非−イオン性界面活性剤であり、ZONYLTM FSA、ZONYLTM FSE及びZONYLTM FSPはすべてアニオン性界面活性剤である。従って表15の結果は、アニオン性及び非−イオン性界面活性剤の両方を本発明に従う水性組成物中で用い、本発明に従う許容され得る導電性層及び帯電防止層を形成できることを示す。
【0174】
本発明は暗黙に又は明白に本明細書に開示されているいずれの特徴もしくは特徴の組み合わせあるいはそれらのいずれの一般化も、それが現在特許請求されている発明に関するか否かにかかわらず、含むことができる。前記の記述を見て、本発明の範囲内で種々の修正を成し得ることは当該技術分野における熟練者に明らかであろう。
Claims (13)
- 2個のアルコキシ基が同一もしくは異なることができるか、あるいは一緒になって場合により置換されていることができるオキシ−アルキレン−オキシ架橋を示す3,4−ジアルコキシチオフェンのポリマーもしくはコポリマー、ポリアニオン及び非−ニュートニアン(non−Newtonian)結合剤を含有する水性組成物。
- (3,4−ジアルコキシチオフェン)の該ポリマーもしくはコポリマーが:ポリ(3,4−メチレン−ジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−メチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−ブチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ブチレンジオキシチオフェン)誘導体ならびにそれらとのコポリマーより成る群から選ばれる請求項1に従う水性組成物。
- 該ポリアニオンがポリ(スチレンスルホネート)である請求項1に従う水性組成物。
- 該非−ニュートニアン結合剤がポリアルケニルポリエーテルで架橋されたアクリル酸のホモポリマーもしくはコポリマーである請求項1に従う水性組成物。
- 該水性組成物がさらに染料又は顔料を含有する請求項1に従う水性組成物。
- 請求項1に従う水性組成物を場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性コーティングに適用し;それにより適用された水性組成物を乾燥することを含んでなる導電性層の調製法。
- 該支持体が紙、ポリマーフィルム、ガラス又はセラミックである請求項6に従う方法。
- 該支持体が天然糸、合成糸、天然繊維、合成繊維、紡織繊維、シート又はウェブ材料である請求項6に従う方法。
- 請求項6のいずれかに従って調製される帯電防止層。
- 請求項6に従って調製される導電性層。
- 請求項1に従う水性組成物を含んでなる印刷インキ又はペースト。
- 該印刷インキ又はペーストが平版印刷インキ、グラビア印刷インキ、フレキソグラフィー印刷インキ、シルクスクリーン印刷インキ、インキ−ジェット印刷インキ又はオフセット印刷インキである請求項11に従う印刷インキ又はペースト。
- 請求項12に従う印刷インキ又はペーストを準備し;該印刷インキ又はペーストを場合により下塗りされていることができる支持体、誘電性層、蛍りん光体層又は場合により透明であることができる導電性コーティング上に印刷することを含んでなる印刷法。
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