JP2009269976A - 導電性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】室温における１液での保存が可能であり、しかも低温プロセスで導電性や密着性等に優れる導電層を形成し得る導電性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明の導電性樹脂組成物は、（Ａ）導電粉末、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）６０℃〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤、および（Ｅ）溶剤を含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、導電性樹脂組成物に関し、より詳細には、フィルム基板やガラス基板上に、電極又は電気配線を低温硬化条件にて形成し得る、密着性および導電性に優れる熱硬化型の導電性樹脂組成物に関するものである。

熱硬化型の導電性樹脂組成物は、従来、フィルム基板やガラス基板等に塗布又は印刷し加熱硬化させることにより、電極や電気配線等の形成に広く用いられている。

特に最近では、電子機器の高性能化に伴い、導電性樹脂組成物を用いて形成される電極や電気配線等には、より低抵抗でより信頼性が高いことが要求されている。

例えば、抵抗膜方式タッチパネルの電極として導電性樹脂組成物を用いる場合、フィルム基材上に形成したＩＴＯ等の透明導電膜と導電性樹脂組成物界面の接続抵抗が抵抗膜方式タッチパネルの特性に影響するため、この接続抵抗が小さいことが要求されている。この接続抵抗を安定して小さく維持するためには、導電性樹脂組成物は、透明導電膜への密着性に優れていることが重要である（特許文献１，２参照）。

また、抵抗膜方式タッチパネル用途では、フィルム基材として、耐熱性の低いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等が用いられるため、低温プロセスで導電性や密着性等に優れる導電層を形成し得る導電性樹脂組成物が要求されている（非特許文献１、２参照）。

しかし、低温（例えば、６０〜１３０℃）での硬化性に優れる導電性樹脂組成物は、室温における１液での保存安定性が悪く、一方、室温での保存安定性に優れる導電性樹脂組成物は、高温（例えば、１５０〜１８０℃）で硬化するため、耐熱性の低いＰＥＴフィルム等の基材には適用できない。
特許３５５８５９３ 特開２００３―２１７３４８ 月刊ディスプレイ、Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．６，３５頁 月刊ディスプレイ、Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１，８６頁

そこで本発明は、上記要求に応えてなされたものであり、室温における１液での保存安定性に優れ、しかも低温プロセスで導電性や密着性等に優れる導電層を形成し得る導電性樹脂組成物及び硬化物を提供することを目的とするものである。

発明者は、上記目的実現のため鋭意研究した結果、以下の内容を要旨構成とする発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の導電性樹脂組成物は、（Ａ）導電粉末、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）６０〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤、および（Ｅ）溶剤を含むことを特徴とする。

本発明の導電性樹脂組成物において、前記フェノキシ樹脂（Ｂ）は、数平均分子量が１００００以上であることが好ましい。

本発明の導電性樹脂組成物において、潜在性硬化剤（Ｄ）は、２−エチル−４−メチルイミダゾールおよび２−メチルイミダゾールのいずれか少なくとも１種のイミダゾール硬化剤と液状エポキシ化合物との反応物であることが好ましい。さらに、潜在性硬化剤等の分散性や保存安定性を増すことから、ホウ酸エステルなどのホウ素化合物を含むことが好ましい。

本発明の導電性樹脂組成物は、タッチパネルの用途に用いるのに好適である。

なお、この明細書および特許請求の範囲の記載において、「潜在性硬化剤」とは、室温ではエポキシ樹脂とは反応せず、加熱などの所定の条件下で反応、硬化する硬化剤をいう。

本発明によれば、室温における１液での保存が可能であり、しかも低温プロセスで導電性や密着性等に優れる導電層を形成し得る熱硬化型の導電性樹脂組成物を提供することができる。

以下、まず、本発明の導電性樹脂組成物について詳細に説明する。
本発明の導電性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と熱可塑性樹脂であるフェノキシ樹脂を組合せて配合している点に第１の特徴がある。

このような構成とすることにより、エポキシ樹脂のみでは、組成物中に多量に配合された導電粉末同士を接触させるための凝集力が不足するが、優れた造膜性を有しているフェノキシ樹脂を配合することで、組成物中に多量に配合された導電粉末同士を接触させて、優れた導電性を確保することができる。一方、フェノキシ樹脂のみでは、導電粉末が組成物中に多量に配合されても造膜が可能であるが、基材との密着性が悪いため、エポキシ樹脂を配合することで、基材との優れた密着性を得ることができる。

本発明の導電性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の硬化剤として、６０〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤を用いている点に第２の特徴がある。

このような構成とすることにより、本発明の導電性樹脂組成物は、６０℃未満では熱硬化が生起せず、室温での組成物の１液化が可能となる。それ故に、本発明の導電性樹脂組成物は、室温での保存安定性に優れる。一方で、このような構成とすることにより、低温（６０〜１３０℃）での加熱でエポキシ樹脂と反応し速やかに硬化するため、低温プロセスを採用することができ、耐熱性の低いＰＥＴフィルム基材にも適用することができる。

（Ａ）導電粉末
導電粉末は、本発明の導電性樹脂組成物によって形成される、例えば電極や電気配線等に導電性を付与するための成分である。この導電粉末としては、金、銀、銅、ニッケル、錫およびこれらを含む合金から選ばれるいずれか少なくとも１種の粉末が用いられるが、なかで銀粉末が好ましく用いられる。この銀粉末の形状としては、フレーク状のものが好ましい。フレーク状の銀粉末は、銀粒子間の接触面積を大きくすることができることからより高い導電性を期待することができる。また、フレーク状の銀粉末と球状の銀粉末を併用して用いることもできる。

このような導電粉末は、その平均粒径が３〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。平均粒径がこの範囲より小さいと、接触抵抗が増大するため抵抗値が高くなるので好ましくない。一方、平均粒径が上記範囲より大きいと、メッシュスクリーン版を用いて導体パターンを印刷する場合に、スクリーンの目詰まりにより作業性が悪くなり、微細配線の形成が困難となるので好ましくない。

また、導電粉末の配合量は、組成物１００質量部に対して６０〜８０質量部とすることが好ましい。この理由は、導電粉末の配合量が少なすぎると抵抗値が高くなり、一方、導電粉末の配合量が多すぎるとスクリーンの目詰まりにより作業性が悪くなるからである。

（Ｂ）フェノキシ樹脂
フェノキシ樹脂は、熱可塑性樹脂であり、造膜性に優れ、組成物中に導電粉末が多量に配合されても導電粒子間の接触を促す機能を有する。その結果、フェノキシ樹脂を配合することにより、導体の低抵抗化を実現することができる。

フェノキシ樹脂としては、フィルム形成可能なものが好ましく、数平均分子量（Ｍｎ）が１００００以上、より好ましくは、１００００〜２００００のものを用いる。

このようなフェノキシ樹脂としては、ＹＰ−５０、ＹＰ−７０（東都化成社製）、ＰＫＨＣ、ＰＫＨＨ、ＰＫＨＪ等（ＩｎＣｈｅｍ社製）を挙げることができ、これらは単独または組合せて用いることができる。
このようなフェノキシ樹脂の配合量は、組成物１００質量部に対して５〜１０質量部とすることが好ましい。この理由は、フェノキシ樹脂の配合量が少なすぎると造膜性が悪くなり抵抗値が高くなり、一方、フェノキシ樹脂の配合量が多すぎると造膜性は良好であるが導電粒子間の接触が悪くなり抵抗値が高くなるからである。

（Ｃ）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂であれば、一般的に用いられているエポキシ樹脂が使用可能で、例えば、フェノールノボラック型やレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型等のビスフェノール型のエポキシ樹脂を挙げることができ、これらは単独または組合せて用いることができる。

このようなエポキシ樹脂は、フェノキシ樹脂１００質量部に対して、1０〜５０質量部の割合で配合することが好ましい。エポキシ樹脂の配合量が１０質量部より少ないと、得られる硬化膜の強度、密着性、耐水性、耐候性等が低下するので好ましくない。一方、エポキシ樹脂の配合量が５０質量部を超えると、フェノキシ樹脂の乾燥収縮による導電性粒子間の接触を促進させる効果が小さくなるので好ましくない。

（Ｄ）６０℃〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤
６０℃〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤は、６０℃未満ではエポキシ樹脂の硬化剤として機能せず安定しているが、６０℃以上１３０℃以下で、硬化剤として機能する硬化剤である。

したがって、この潜在性硬化剤は、エポキシ樹脂との混合系において、室温での保存安定性に優れ、硬化剤として機能する６０℃以上の温度条件下で速やかに硬化するものである。

潜在性硬化剤としては、アダクト系、マイクロカプセル系のものが好ましく、それらを単独で、または組合せて用いることができる。

アダクト系の潜在性硬化剤としては、アミン化合物とエポキシ樹脂を反応させた付加物等があり、例えば味の素社製のアミキュア、四国化成社製のキュアダクト等が挙げられる。

また、マイクロカプセル系の潜在性硬化剤としては、樹脂被覆したイミダゾール化合物のマイクロカプセルを液状エポキシ樹脂に分散した組成物があり、例えば旭化成社製のノバキュア等が挙げられる。

これらの潜在性硬化剤は、一定の温度以上になると付加物が溶解または被覆樹脂が溶解することにより活性化し硬化反応が進行する。

このような潜在性硬化剤は、適切な硬化反応を行なうためにエポキシ樹脂１００質量部に対して５〜３０質量部配合するのが好ましい。

（Ｅ）溶剤
本発明の導電性樹脂組成物において、用いる溶剤については特に限定はないが、印刷等の工法を用いる場合には、高沸点溶剤であるエチルカルビトールアセテートやブチルカルビトールアセテート、ターピネオール等を用いることが好ましい。

本発明では、さらに組成物の粘弾性の調整や印刷時の印刷性を向上するために公知慣用の添加剤等を配合することができる。

（Ｆ）安定剤
本発明の導電性樹脂組成物は、任意成分としては、ホウ酸エステルなどのホウ素化合物を安定剤として配合することができる。この安定剤は、硬化成分の表面の活性を抑制し、保存安定性を一層向上させるために機能する。また、この安定剤の機能を効果的に発揮させるためには、潜在性硬化剤と安定剤は、予め液状エポキシ樹脂に分散した硬化剤組成物として用いることが好ましい。

（有機成分の配合割合）
上述した導電性樹脂組成物において、前記フェノキシ樹脂（Ｂ）とエポキシ樹脂（Ｃ）と硬化剤（Ｄ）の総量（有機成分の総量）は、良好な密着性と高い導電性を得るためには、導電粉末１００質量部に対して、１０〜１５質量部の割合で配合することが好ましい。導電粉末１００質量部に対する有機成分の総量の配合割合が１０質量部より少ないと、得られる硬化膜の密着性が悪くなるので好ましくない。一方、導電粉末１００質量部に対する有機成分の総量の配合割合が１５質量部を超えると、得られる硬化膜の導電性が悪くなるので好ましくない。

（導電性樹脂組成物）
以上説明したような本発明の導電性樹脂組成物は、例えば、フィルム基板や樹脂基板等に塗布し、例えば１００℃以下の温度で加熱硬化しても、密着性や導電性（例えば、体積抵抗率が７×１０^−５Ω・ｃｍ以下）等に優れる導電層を形成することができ、特にタッチパネルの電極形成用として好適である。

以下に実施例および比較例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではないことはもとよりである。

［硬化剤組成物の調製］
容器に液状エポキシ樹脂（ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、三井化学社製、商品名：Ｒ７１０）を入れ、この液状エポキシ樹脂１００質量部に対し、安定剤（ホウ酸エステル化合物、四国化成社製、商品名：キュアダクトＬ−０７Ｎ）５質量部を配合し、容器を密栓して８０℃で１時間加熱後、室温に戻した。これに、硬化剤（イミダゾール化合物とエポキシ樹脂の反応物、四国化成社製、商品名：キュアダクトＰ−０５０５）２０質量部を配合し、混合して硬化剤組成物を調製した。

［導電性樹脂組成物の調製］
このようにして調製した硬化剤組成物を用い、表１に記載した他の成分を配合して、本発明の導電性樹脂組成物と比較例の組成物を調製した。

調製した導電性樹脂組成物について、導電性、密着性、鉛筆硬度を評価した。その結果を表２に記載する。

なお、評価方法は以下の通りである。

［導電性］導電性樹脂組成物を、ＰＥＴフィルム上にスクリーン印刷で１ｍｍ幅、長さ４０ｍｍの評価用パターンを印刷し、９０℃で３０分の条件で硬化してＡｇペーストのパターンを作成した。作成したパターンの線幅、線長、厚みを測定し、比抵抗（体積抵抗率）を求めて導電性を評価した。

［密着性］導電性樹脂組成物を、基板（ＩＴＯ付きＰＥＴフィルム）上にスクリーン印刷で全面印刷し、９０℃で３０分の条件で硬化してＡｇペーストの厚膜（厚み１０μｍ）を作成した。ＪＩＳ：Ｋ５６００−５−６に基づき、クロスカット セロテープ（登録商標）剥離試験を行い、密着性を評価した。その評価基準は以下のとおりである。

○・・・剥離なし
×・・・剥離あり
［鉛筆硬度］密着性の評価に際して作成したサンプルを用い、ＪＩＳ：Ｋ５６００−５−４に基づき、鉛筆硬度を評価した。

表２に示す結果から明らかなように、本発明の実施例１〜４は、導電性、密着性、鉛筆硬度の何れも優れているが、フェノキシ樹脂を配合しない比較例１では抵抗値が高く、しかも硬度不足であり、エポキシ樹脂を配合しない比較例２では密着不足となった。

Claims (5)

1. （Ａ）導電粉末、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）６０℃〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤、及び（Ｅ）溶剤を含むことを特徴とする導電性樹脂組成物。
2. （Ａ）導電粉末、（Ｂ）フェノキシ樹脂、（Ｃ）エポキシ樹脂、（Ｄ）６０℃〜１３０℃で活性化可能な潜在性硬化剤、（Ｅ）溶剤、及び（Ｆ）ホウ素化合物を含むことを特徴とする導電性樹脂組成物。
3. 前記フェノキシ樹脂（Ｂ）は、数平均分子量が１００００以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性樹脂組成物。
4. 前記潜在性硬化剤（Ｄ）は、２−エチル−４−メチルイミダゾールおよび２−メチルイミダゾールのいずれか少なくとも１種のイミダゾール硬化剤と液状エポキシ化合物との反応物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性樹脂組成物。
5. タッチパネル用の電極として用いられる請求項１又は２に記載の導電性樹脂組成物。