JP2014201488A - コーティング組成物及び該組成物を用いた導電性フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
(1)カーボンナノチューブと、塩基性誘導体(a1−1)と、酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)とを含んでなるカーボンナノチューブ分散液(A1)である。
(2)カーボンナノチューブと、酸性誘導体(a2−1)と、塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)とを含んでなるカーボンナノチューブ分散体(A2)である。
カーボンナノチューブには単層のものや多層構造になったものがあるが、本発明に使用するカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、及びこれらを任意の割合で含む混合物のいずれであってもよい。
通常このようなカーボンナノチューブは凝集力が著しく強く、容易に樹脂、活性剤等で分散出来るものではなかった。
(1)カーボンナノチューブと、塩基性誘導体(a1−1)と、酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)を含んでなるカーボンナノチューブ分散液(A1)
(2)カーボンナノチューブと、酸性誘導体(a2−1)と、塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)を含んでなるカーボンナノチューブ分散液(A2)
Q1;有機色素残基、アントラキノン残基またはアミノ基を有するアリール基
X1;直接結合,−CONH−Y2−,−SO2NH−Y2−または−CH2NHCOCH2NH−Y2−(Y2;置換基を有してもよいアルキレン基またはアリーレン基を表す。)
Y1;−NH−または−O−
Z1;n=1の場合;水酸基、アルコキシ基、下記一般式(2)で示される基または−NH−X1−Q1
n=2〜4の場合;水酸基、アルコキシ基または下記一般式(2)で示される基
R1、R2;それぞれ独立に置換もしくは無置換のアルキル基
m;1〜6の整数
n;1〜4の整数
Y3;−NH−または−O−
R3、R4;それぞれ独立に置換もしくは無置換のアルキル基またはR3とR4とが一体となって形成されたヘテロ環。
o;1〜6の整数。
Q2;有機色素残基またはアントラキノン残基
X2;直接結合、−CONH−Y5−,−SO2NH−Y5−または−CH2NHCOCH2NH−Y5−(Y5は置換基を有してもよいアルキレン基またはアリーレン基を表す。)
Y4;下記一般式(4)で示される基
p;1〜4の整数。
Q3;有機色素残基、またはアントラキノン残基、または置換基を有していてもよい複素環、または置換基を有していてもよい芳香族環
R7;ハロゲン基、−X3−R8、−X4−Y6−Z2(R8は水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基を表す。)
X3;−NH−、−O−,−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X5−Y6−X6−(X5及びX6はそれぞれ独立に−NH−または−O−を表す。)
X4;−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−NHCO−または−NHSO2−
Y6;炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよいアルキレン基、あるいは置換基を有してもよいアルケニレン基、あるいは置換基を有してもよいアリーレン基
Z2;−SO3T、−COOT(Tは1〜3価のカチオンの1当量を表す。)
Q4;有機色素残基またはアントラキノン残基
X7;直接結合、−NH−、−O−、−CONH−、−SO2NH−、−CH2NH−、−CH2NHCOCH2NH−または−X8−Y7−X9−(X8及びX9はそれぞれ独立に−NH−または−O−を表し、Y7は置換基を有していてもよいアルキレン基またはアリーレン基を表す。)
Z3;−SO3T、−COOT(Tは1〜3価のカチオンの1当量を表す。)
u;1〜4の整数
酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)や塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)は、分散を目的とするため、分散工程前に配合する必要がある。
(方法1)
カーボンナノチューブと分散剤を予め混合して得られるカーボンナノチューブ組成物を、有機溶媒および/または溶剤系樹脂溶液に添加して分散する方法
(方法2)
有機溶媒および/または溶剤系樹脂溶液に、カーボンナノチューブと分散剤を添加して分散する方法
樹脂の種類は、例えば、アミド系樹脂、アルキド樹脂、アセタール系樹脂、アイオノマー樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、カーボネート系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、フェニレンオキシド系樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、メラミン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、尿素系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、乳酸系樹脂、ロジン変性マレイン酸系樹脂、アルキレン−(メタ) アクリレート系樹脂、硝化綿等の繊維素系樹脂、塩化ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、スチレン、ビニルビチラール、ビニルアセタール等を構成単位として含む重合体または共重合体等が挙げられ、これらの混合物であっても良い。
本発明に使用するアクリル樹脂とは、(メタ)アクリル系単量体や、アクリル系単量体と共重合可能な単量体を含む単量体又はその混合物を重合した重合体又は共重合体である。
(メタ)アクリル系単量体の例としては、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド系単量体等があげられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルの具体例としては、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ブトキシエチル等があげられる。
0.5%重量未満では、カーボンナノチューブ含有量が少なすぎるため充分な制電効果が得られない。10%重量以上においては、塗工物の透明性が不充分となり、延伸性、可撓性、耐摩耗性等のコーティング組成物としての機能が不充分になる。
ここで水酸基含有率とは、単位構造中に含まれるヒドロキシル基の割合であり、エステル化されなかった残存の水酸基の割合を示す。従って、エステル化度を測定すれば、水酸基含有率も計算できる「水酸基含有率(%)=100−エステル化度(%)」。
エステル化度の測定は、13C−NMRにより行われる。具体的には、T.Sei、K.Ishitani,R.Suzuki,K.Ikematsu Polymer Journal 17. 1065−1069(1985)に記載されている炭素シグナルの面積比の算出より決定した。
本発明に使用するポリテトラフルオロエチレン樹脂フィラー(D)とは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を微粉末化した物を指す。融点は300℃以上であり、粒子の体積平均粒径としては、塗工物の塗布厚にも寄るが、0.1〜50μmであることが良い。
尚、フィラー、ワックスの体積平均粒径は、MICROTRAC社製のマイクロトラックHRAで測定した。融点はJIS K 2235−5.3に定義される方法で測定した。
複合粒子の場合、或いは単独粒子と複合粒子を併用した場合、樹脂フィラー総重量に占めるポリエチレン樹脂フィラー、ポリテトラフルオロエチレン樹脂フィラー(成分)それぞれの重量割合を用いて、好ましいポリエチレン樹脂フィラー固形分、両樹脂フィラーの比X/Yを決めることができる。また、複合粒子の粒子径は0.1〜50μmが好ましい、融点はそれぞれの樹脂フィラー(成分)が単独で存在したとした場合、上記に記載の融点範囲であることが好ましい。
カーボンナノチューブ(直径10nm、長さ5μm)2g、一般式(7)で示されるキナクリドン誘導体(塩基性誘導体誘導体(a1−1−1)に相当)0.5g、BYK111(酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)に相当、ビックケミー社製)2.5g、MEK95gを225mlのガラス瓶に仕込み、ジルコニアビーズをメディアとしてペイントコンディショナーを用いて5時間分散を行い、カーボンナノチューブ分散液A1(1)を得た。
カーボンナノチューブ(直径10nm、長さ5μm)2g、一般式(8)で示されるトリアジン誘導体0.5g(塩基性誘導体誘導体(a1−1−2)に相当)、BYK111(酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)に相当、ビックケミー社製)2.5g、MEK95gを225mlのガラス瓶に仕込み、ジルコニアビーズをメディアとしてペイントコンディショナーを用いて5時間分散を行い、カーボンナノチューブ分散液A1(2)を得た。
カーボンナノチューブ(直径10nm、長さ5μm)2.0g、一般式(9)で示されるフタロシアニン誘導体(酸性誘導体誘導体(a2−1−1)に相当)0.5g、ソルスパーズ32000(塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)に相当、アビシア社製)2.5g、MEK95gを225mlのガラス瓶に仕込み、ジルコニアビーズをメディアとしてペイントコンディショナーを用いて5時間分散を行い、カーボンナノチューブ分散液A2(1)を得た。
カーボンナノチューブ(直径10nm、長さ5μm)2g、一般式(10)で示されるトリアジン誘導体(酸性誘導体誘導体(a2−1−2)に相当)0.5g、BYK180(塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)に相当、ビックケミー社製)2.5g、MEK95gを225mlのガラス瓶に仕込み、ジルコニアビーズをメディアとしてペイントコンディショナーを用いて5時間分散を行い、カーボンナノチューブ分散液A2(2)を得た。
カーボンナノチューブ(直径10nm、長さ5μm)2g、一般式(7)で示されるキナクリドン誘導体(塩基性誘導体誘導体(a1−1−1)に相当)0.5g、ソルスパーズ32000(塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)に相当、アビシア社製)2.5g、MEK95gを225mlのガラス瓶に仕込み、ジルコニアビーズをメディアとしてペイントコンディショナーを用いて5時間分散を行い、カーボンナノチューブ分散液A3を得た。
カーボンナノチューブ分散液(A1(2))25部をビーカーに取り、攪拌しながら樹脂1液73.8部を加え、充分に撹拌した。引き続き、ワックス1を1部、ワックス2を0.2部添加し、羽根付きディスパーにて各成分が均一に混合されるまで充分に攪拌してコーティング組成物1を得た。
表2記載の配合で、組成物1と同様の調整方法でコーティング組成物2〜13を得た。
OPP基材:ポリプロピレンフィルム(東洋紡績社製パイレンフィルム−OT P2161,膜厚20μm、コロナ処理)
PET基材:ポリエチレンテレフタレート(東洋紡績社製エステルフィルムE5100、膜厚25μm、コロナ処理)
得られた各コーティング組成物1〜10をそれぞれ下記のPET基材上に、バーコーターを用いて乾燥膜厚が約2μmとなるように塗工し、80℃で1分間乾燥させて塗工物1〜10(実施例1〜10)を得た。
コーティング組成物7を、OPP基材上に、バーコーターを用いて乾燥膜厚が約2μmとなるように塗工し、80℃で1分間乾燥させて塗工物11(実施例11)を得た。
得られた各コーティング組成物11、12下記のPET基材上に、バーコーターを用いて乾燥膜厚が約2μmとなるように塗工し、80℃で1分間乾燥させて塗工物12、13(比較例1、2)を得た。なおコーティング組成物13についても塗工を試みたが、凝集物がバーコーターに詰まったため、評価は実施しなかった(比較例13)。
<酸価>
樹脂1g中に含まれる酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウム
のミリグラム数。乾燥させた水溶性樹脂(A)について、JIS K2501に記載の方法に従い、水酸化カリウム・エタノール溶液で電位差滴定をおこない算出した。
透明性は、日本電色工業社製濁度計HAZE METER NDH5000にて測定した。値が低い程透明性が高い。
20℃、50%RHの環境下でACL社製ACL800 MEGOHMMETERにて 塗布面の表面抵抗値を測定した。1011Ω/□未満の抵抗値で制電性は良好と判断でき、値が低い程より良い制電性である。
基材上に各コーティング組成物を塗工して得られた塗工物の塗工面と非塗工面とを接触 させて重ね合わせた後1kg/cm2の加重をかけ、25℃、24時間放置し裏移り性を 目視で確認した。
○・・・「裏移りなく実用上問題なし。」
○△・・「極一部裏移りしているが実用上問題なし。」
△・・・「一部裏移りしているが実用上使用可能レベル。」
×・・・「裏移りが激しく実用不可。」
摩擦計測装置TR−2(東洋インキ社製)を用い、スレッド質量200g、試験速度100mm/分に於いて印刷面とステンレス面との滑り性を確認。
○・・・「充分に滑り性あり実用上問題なし」
△・・・「やや滑り性劣るが実用レベル」
×・・・「滑り性無く実用不可。」
スクラッチについては爪による削れで評価した。
○・・・「ワニスの取られなし」
○△・・「僅かにワニス取られている部分がある」
△・・・「ワニス取られている部分がある」
×・・・「激しくワニスが取られ実用不可」評価結果を表1に示す。
各コーティング組成物をガラス瓶に200g入れ密閉し、60℃の環境下にて1週間保存。分散安定性として、カーボンナノチューブ粒子がガラス瓶底に沈降していないかを目視で確認する。
○・・・「沈降物なし」
○△・・「僅かに沈降物あるが撹拌で戻るため使用上問題なし」
△・・・「沈降物あるが撹拌で戻るため使用上問題なし」
×・・・「沈降物あり」
Claims (6)
- カーボンナノチューブ分散液(A)と、酸価5mgKOH/g以下であるバインダー樹脂(B)とを含むコーティング組成物であって、カーボンナノチューブ分散液(A)が下記(1)又は(2)であることを特徴とするコーティング組成物。
(1)カーボンナノチューブと、塩基性誘導体(a1−1)と、酸性官能基含有分散樹脂(a1−2)とを含んでなるカーボンナノチューブ分散液(A1)である。
(2)カーボンナノチューブと、酸性誘導体(a2−1)と、塩基性官能基含有分散樹脂(a2−2)とを含んでなるカーボンナノチューブ分散体(A2)である。 - バインダー樹脂(B)が、アクリル樹脂(B1)を含むことを特徴とする請求項1記載のコーティング組成物。
- バインダー樹脂(B)が、セルロースエステル樹脂(B2)を含む場合において、セルロースエステル樹脂が、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピレートおよびセルロースアセテートブチレートから選択される一種以上の樹脂であり、かつセルロースエステル樹脂中の水酸基含有率が5%以下であることを特徴とする請求項1または2記載のコーティング組成物。
- コーティング組成物が、更にポリエチレン樹脂フィラー(C)と、ポリテトラフルオロエチレン樹脂フィラー(D)とを含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のコーティング組成物。
- コーティング組成物全固形分中の、ポリエチレン樹脂フィラー(C)の固形分をX重量%、ポリテトラフルオロエチレン樹脂フィラー(D)の固形分をY重量%とした時、Xが1〜5重量%であり、かつX/Yが0.5〜10であることを特徴とする請求項4記載のコーティング組成物。
- プラスチックフィルムの少なくとも片面に、請求項1〜5いずれか記載のコーティング組成物を塗工、積層してなる導電性フィルム。
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