JP2018059035A - Manufacturing method of transparent conductive coating and forming method of transparent conductive film using the coating - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a transparent conductive film having conductivity close to metal and film thickness around 1 μm on a surface of a substrate or a component on which a transparent conductive coating is applied or printed, further having high permeability and high transparency to a light from a near-ultraviolet region to near-infrared region.SOLUTION: A transparent conductive coating is manufactured by dispersing a metal compound which deposits metal by thermal decomposition in alcohol, and mixing an organic compound having refraction index of a value between 1.4 to 1.5, viscosity of 10 times or more of viscosity of alcohol, higher boiling point than thermal decomposition temperature of the metal compound and having these properties with the alcohol dispersion at 10 wt.% or less percentage. The transparent conductive coating is coated or printed on a surface of a substrate or a component, temperature of the substrate or the component is increased to volatilize the alcohol and further a temperature is increased till the metal compound is thermally decomposed, thereby a transparent conductive film is formed on a surface of the substrate or the component.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明に係わる透明導電性塗料は、熱分解で金属を析出する金属化合物のアルコール分散液に、アルコールの10倍以上の粘度を持つ高沸点の有機化合物を、10重量%以下の割合で混合して塗料を製造する。この塗料を基材ないしは部品の表面に塗布ないしは印刷し、過剰のアルコールを気化させた後に、金属化合物を熱分解させると、金属微粒子の集まりが基材ないしは部品の表面に一斉に析出し、隣接する金属微粒子同士が金属結合し、金属微粒子が積み重なった積層体が、僅かな量の有機化合物で被覆された透明導電性膜が、基材ないしは部品の表面に形成される。この透明導電性膜は、金属に近い導電率と、1μm前後の膜厚で構成されるため、高感度でタッチ操作が検知できるタッチパネルや、液晶パネルや太陽電池の透明電極として用いることができる。なお、透明導電性塗料を、透明導電性ペースト、透明導電性コーティング剤、透明導電性コーティング液とも言う。  In the transparent conductive paint according to the present invention, a high-boiling organic compound having a viscosity 10 times or more that of alcohol is mixed at a ratio of 10% by weight or less with an alcohol dispersion of a metal compound that deposits metal by thermal decomposition. To produce paint. When this paint is applied or printed on the surface of a substrate or part, excess alcohol is vaporized and then the metal compound is thermally decomposed, a collection of metal fine particles is deposited on the surface of the substrate or part all at once. A transparent conductive film is formed on the surface of a base material or a component, in which the metal fine particles to be bonded are metal-bonded and the laminate in which the metal fine particles are stacked is coated with a small amount of an organic compound. Since this transparent conductive film is configured with a conductivity close to that of metal and a film thickness of about 1 μm, it can be used as a transparent electrode for a touch panel capable of detecting a touch operation with high sensitivity, a liquid crystal panel, or a solar cell. The transparent conductive paint is also referred to as a transparent conductive paste, a transparent conductive coating agent, and a transparent conductive coating liquid.

近年、駅の券売機、銀行のATM、コンビニのPOSレジなど、これまで産業機器を中心に使われていたタッチパネルは、スマートフォンやカーナビ、デジタルカメラといった民生機器にも広く採用されるようになった。タッチパネルにおけるタッチ操作の検出方式には、抵抗膜方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式、光学式、超音波方式の4種類があるが、抵抗膜方式と投影型静電容量方式とが現在の主流である。
抵抗膜方式は、透明導電性膜を形成したフィルムを、わずかな隙間を設けてガラスに貼り合わせた構造からなる。指でフィルム面を押すと、フィルムが下部のガラス面の電極膜と接触して電流が流れ、これによって電圧の変化がもたらされ、この電圧変化を検知して、タッチ位置を検出する。感圧式であるためペン入力にも対応でき、構造がシンプルであるため、製造コストが安いという特徴を持つ。
いっぽう、静電容量方式は、指でパネルに触れると微弱な静電容量の変化が発生し、この静電容量の変化からタッチ位置を検出する方式で、表面型と投影型の2タイプがある。表面型静電容量方式は、パネルの4隅の電極から、パネル全体に均一な電界を発生させる。指でパネルに触れると静電容量が変化し、4隅の電極にはタッチ位置までの距離に応じた微弱電流が発生し、この微弱電流からタッチ位置を検出する。表面型静電容量方式は大型パネルなどには採用されているが、複数のタッチ位置を同時検出するマルチタッチに対応できない。この短所をクリアしてマルチタッチを可能にしたのが投影型静電容量方式であり、パネルがX軸方向とY軸方向の電極パターンを形成した2枚の透明導電性膜を重ね合わせた構造を有する。パネルに指を触れると、格子状に並ぶ導電性膜の静電容量が同時変化し、これを測定することでタッチ位置を検出する。投影型は表面型より構造が複雑になるが高精度に位置検出ができ、さらに、画面上の写真を2本の指で拡大・縮小したり、回転させたりといったマルチタッチ操作にも対応できるため、スマートフォンやタブレットPCなどのモバイル機器に採用され、抵抗膜方式と並ぶタッチパネルの主流になった。
以上に説明したように、タッチパネルには多種多様な方式があるが、いずれの方式にも透明導電性膜が不可欠になる。すでに実用化された透明導電性膜の多くは、スパッタリングにより透明基材の表面にITO(Indium Tin Oxideの略であり、酸化インジウムにスズをドーピングした可視光領域で透明な半導体材料)の層を成膜した技術である。
In recent years, touch panels that have been used mainly for industrial devices such as station ticket machines, bank ATMs, and POS cash registers at convenience stores have come to be widely used in consumer devices such as smartphones, car navigation systems, and digital cameras. . There are four types of touch operation detection methods on the touch panel: a resistance film method, a surface capacitance method, a projection capacitance method, an optical method, and an ultrasonic method. The method is the current mainstream.
The resistance film method has a structure in which a film on which a transparent conductive film is formed is bonded to glass with a slight gap. When the film surface is pressed with a finger, the film comes into contact with the electrode film on the lower glass surface to cause a current to flow, thereby causing a change in voltage. This voltage change is detected to detect the touch position. Since it is pressure-sensitive, it can handle pen input, and its structure is simple, which makes it cheap to manufacture.
On the other hand, the capacitance method is a method in which a slight change in capacitance occurs when the panel is touched with a finger, and the touch position is detected from the change in capacitance. There are two types: surface type and projection type. . In the surface-type capacitance method, a uniform electric field is generated from the electrodes at the four corners of the panel over the entire panel. When the panel is touched with a finger, the capacitance changes, and a weak current corresponding to the distance to the touch position is generated at the electrodes at the four corners, and the touch position is detected from this weak current. The surface capacitance method is used for large panels and the like, but cannot support multi-touch that simultaneously detects a plurality of touch positions. The projection capacitive type that cleared this disadvantage and made multi-touch possible, and the panel had a structure in which two transparent conductive films with electrode patterns in the X-axis direction and Y-axis direction overlapped Have When a finger touches the panel, the capacitances of the conductive films arranged in a lattice pattern change simultaneously, and the touch position is detected by measuring this. The projection type has a more complicated structure than the surface type, but can detect the position with high accuracy, and can also handle multi-touch operations such as enlarging / reducing and rotating the photo on the screen with two fingers. It has been adopted for mobile devices such as smartphones and tablet PCs, and has become the mainstream of touch panels along with resistive film systems.
As described above, there are various types of touch panels, and a transparent conductive film is indispensable for any of the methods. Many of the transparent conductive films that have already been put into practical use are formed by applying a layer of ITO (abbreviation of Indium Tin Oxide, a transparent semiconductor material in the visible light region in which indium oxide is doped with tin) on the surface of a transparent substrate by sputtering. This is a technique for film formation.

透明導電性塗料は、基材ないしは部品の表面に塗料を塗布ないしは印刷して透明導電性膜を形成するため、スパッタリングで透明基材に形成した透明導電性膜より、著しく安価な費用で透明導電性膜が形成できる。また、タッチパネルにおける透明導電性膜のみなならず、導電性を利用して帯電防止膜や表面の汚れ防止膜にも用いられる。さらに、金属に近い導電性が得られれば液晶パネルの透明電極として、また、金属に近い導電性と近紫外線から近赤外線の光を透過する性質を兼備すれば太陽電池の透明電極として用いられる。
いっぽう、透明導電性膜の導電性が高いほど、また、膜の厚みが薄いほど、タッチパネルにおけるタッチ操作を検知する感度が高まる。特に、スマートフォンやカーナビゲーションやデジタルカメラなどに用いられている小型のタッチパネルでは、タッチ操作の検知感度が高いことが、こうした電子機器の商品力になる。しかしながら、透明導電性材料の中でITOが最も高い導電率を持つが、金属、例えば、アルミニウムに比べると抵抗率が57倍〜75倍と高い。さらに、ITO微粒子を分散させた塗料で形成した膜の導電率は、スパッタリングで形成したITO薄膜を熱処理して結晶化を進めた膜の導電率より2桁以上下がる。このため、透明導電性膜の導電率を高める様々な検討がなされている。
例えば、特許文献1には、ITO微粉末が互いに接触し易く、かつ、重なりやすいアスペクト比が大きいITO微粉末の製造方法が記載されている。すなわち、インジウム塩および錫塩の水溶液をレイノルズ数15000以上の乱流状態に保持しつつ、アミノアルコールを添加し、析出した析出物を300℃〜800℃で焼成して、アスペクト比が5のITO微粉末を製造する。しかしながら、膜の導電率を高めるには、ITO微粉末同士が接触し、電荷が連続して移動する経路が、ITO微粉末で形成しなければならず、ITO微粉末の混合割合を増やさなければならない。しかし、ITO微粉末の混合割合が高くなるほど、また、ITO微粉末のアスペクト比が大きいほど、塗料におけるITO微粒子の分散性が悪化する問題が起こる。
また、特許文献2には、塗料における分散性が優れたITO微粒子の製造方法と、このITO微粒子を親水性有機溶媒に分散した塗料の製造方法が記載されている。すなわち、アークプラズマ法で製造された10nm〜60nmの粒状のITO微粒子と、分子内に2個以上のアクリロイル基もしくはメタクリロイル基を有する紫外線硬化の性質を持つアクリレート化合物とを、アルコール類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類に分散させて塗料を製造する。しかしながら、膜の導電率を高めるには、ITO微粒子同士が接触し、電荷が連続して移動する経路が、ITO微粒子によって形成しなければならない。しかし、絶縁物であるアクリレート化合物の存在で、ITO微粒子同士が接触してITO微粒子によって、電荷が移動する経路が形成できない。また、導電性を高めるには、ITO微粒子の混合割合を高める必要があるが、混合割合を高めるほど、アークプラズマ法で製造した高価なITO微粒子の使用量が増大する、また、アクリレート化合物の混合割合が低くなるため、膜の平滑性が劣るという問題が起こる。
Transparent conductive paint is applied to or printed on the surface of a substrate or component to form a transparent conductive film. Therefore, transparent conductive paint is formed at a significantly lower cost than transparent conductive films formed on a transparent substrate by sputtering. Can be formed. Moreover, it is used not only for a transparent conductive film in a touch panel, but also for an antistatic film or a surface antifouling film using conductivity. Furthermore, it can be used as a transparent electrode of a liquid crystal panel if conductivity close to metal is obtained, and as a transparent electrode of a solar cell if it has conductivity close to metal and the property of transmitting near-infrared to near-infrared light.
On the other hand, the higher the conductivity of the transparent conductive film and the thinner the film, the higher the sensitivity for detecting a touch operation on the touch panel. In particular, small touch panels used in smartphones, car navigation systems, digital cameras, and the like have a high detection sensitivity for touch operations, which is the product of such electronic devices. However, ITO has the highest conductivity among the transparent conductive materials, but its resistivity is 57 to 75 times higher than that of metal, for example, aluminum. Furthermore, the conductivity of the film formed of the paint in which ITO fine particles are dispersed is two orders of magnitude lower than the conductivity of the film that has been crystallized by heat-treating the ITO thin film formed by sputtering. For this reason, various studies have been made to increase the conductivity of the transparent conductive film.
For example, Patent Document 1 describes a method for producing ITO fine powder having a large aspect ratio that makes it easy for ITO fine powders to come into contact with each other and to overlap. That is, while maintaining an aqueous solution of an indium salt and a tin salt in a turbulent state having a Reynolds number of 15000 or more, amino alcohol is added, and the deposited precipitate is baked at 300 ° C. to 800 ° C. to obtain an ITO having an aspect ratio of 5 A fine powder is produced. However, in order to increase the electrical conductivity of the film, the ITO fine powder must be in contact with each other, and the path through which the charges continuously move must be formed with the ITO fine powder, and the mixing ratio of the ITO fine powder must be increased. Don't be. However, the higher the mixing ratio of the ITO fine powder and the larger the aspect ratio of the ITO fine powder, the more the problem that the dispersibility of the ITO fine particles in the paint deteriorates.
Patent Document 2 describes a method for producing ITO fine particles having excellent dispersibility in a paint and a method for producing a paint in which the ITO fine particles are dispersed in a hydrophilic organic solvent. That is, 10 to 60 nm granular ITO fine particles produced by an arc plasma method, and an acrylate compound having two or more acryloyl groups or methacryloyl groups in the molecule and an ultraviolet curing property, alcohols, ethylene glycol mono A paint is produced by dispersing in alkyl ethers. However, in order to increase the conductivity of the film, the ITO fine particles must be in contact with each other, and a path through which electric charges continuously move must be formed by the ITO fine particles. However, due to the presence of the acrylate compound that is an insulator, the ITO fine particles come into contact with each other, and the path through which charges move by the ITO fine particles cannot be formed. In order to increase conductivity, it is necessary to increase the mixing ratio of ITO fine particles. However, the higher the mixing ratio, the higher the amount of expensive ITO fine particles produced by the arc plasma method increases. Since the ratio is low, there arises a problem that the smoothness of the film is inferior.

特開2006−103984号公報JP 2006-103984 A 特開2002−080754号公報JP 2002-080754 A

従来の透明導電性塗料は、フィラーとして透明導電性微粒子を用い、この微粒子を樹脂系バインダと溶媒とからなるビヒクル中に分散させた塗料である。このため、微粒子を用いることに起因する課題と、微粒子を絶縁体のビヒクル中に分散させることに起因する課題とからなる、塗料の材料構成に係わる本質的な課題を持っている。
すなわち、第一の課題は、絶縁体であるバインダが微粒子同士の接触を妨げるとともに、バインダの存在によって塗膜の抵抗値が増大する。
また、第二の課題は、微粒子が微細になるほど、微粒子のビヒクル中への分散性が悪化し、微粒子が偏在することに依って、塗膜の抵抗値が増大する。いっぽう、ビヒクル中への微粒子の混合割合を減らせば、塗料における微粒子の分散性は高まるが、塗膜における微粒子同士の接触頻度が低下し、塗膜の抵抗値が高まる。
さらに、第三の課題は、微粒子が微細になるほど微粒子が凝集しやすくなり、これによって、ビヒクル中での微粒子の分散性が悪化し、結果として塗膜の抵抗値が増大する。いっぽう、ビヒクル中への微粒子の混合割合を減らせば、微粒子の凝集は起こりにくくなるが、塗膜における微粒子同士の接触頻度が低下し、膜の抵抗値が高まる。
上記の課題は、塗料の材料構成に係わる本質的な課題であるため、従来の透明導電性塗料の材料構成とは全く異なる、新たな材料構成からなる透明導電性塗料によってのみ、これらの課題が解決できる。このため、新たな材料構成からなる透明導電性塗料の実現が強く求められている。本発明が解決しようとする課題は、透明導電性塗料を塗布ないしは印刷した基材ないしは部品に、金属に近い導電率を持ち、1μm前後の膜厚からなる透明導電性膜が形成される、透明導電性塗料と透明導電性膜とを実現することにある。さらに、この透明導電性塗料を用いて、近紫外線領域から近赤外線領域の光に対し、高い透過性と高い透明性とを持つ透明導電性膜を実現することにある。
A conventional transparent conductive paint is a paint in which transparent conductive fine particles are used as a filler and the fine particles are dispersed in a vehicle composed of a resin binder and a solvent. For this reason, there is an essential problem related to the material composition of the paint, which consists of a problem caused by using the fine particles and a problem caused by dispersing the fine particles in the insulator vehicle.
That is, the first problem is that the binder as an insulator prevents the fine particles from contacting each other, and the resistance value of the coating film increases due to the presence of the binder.
The second problem is that the finer the fine particles, the worse the dispersibility of the fine particles in the vehicle, and the uneven distribution of the fine particles increases the resistance value of the coating film. On the other hand, if the mixing ratio of the fine particles in the vehicle is decreased, the dispersibility of the fine particles in the paint is increased, but the contact frequency between the fine particles in the paint film is lowered, and the resistance value of the paint film is increased.
Furthermore, the third problem is that the finer the particles, the more easily the fine particles are aggregated. As a result, the dispersibility of the fine particles in the vehicle deteriorates, and as a result, the resistance value of the coating film increases. On the other hand, if the mixing ratio of the fine particles into the vehicle is reduced, the aggregation of the fine particles is less likely to occur, but the frequency of contact between the fine particles in the coating film decreases, and the resistance value of the film increases.
Since the above-mentioned problems are essential problems related to the material composition of the paint, these problems can be solved only by the transparent conductive paint having a new material structure completely different from the material structure of the conventional transparent conductive paint. Solvable. For this reason, realization of the transparent conductive paint which consists of a new material structure is calculated | required strongly. The problem to be solved by the present invention is that a transparent conductive film having a conductivity close to metal and having a film thickness of about 1 μm is formed on a substrate or a component coated or printed with a transparent conductive paint. It is to realize a conductive paint and a transparent conductive film. Another object of the present invention is to realize a transparent conductive film having high transparency and high transparency with respect to light from the near ultraviolet region to the near infrared region using this transparent conductive paint.

本発明における透明導電性塗料を製造する製造方法は、熱分解で金属を析出する金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、さらに、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ波長が0.2μm〜3μmの光に対する屈折率が1.4〜1.5の間の値を持つ第一の性質と、融点が20℃より低い第二の性質と、前記アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質と、前記アルコールの粘度の10倍以上の粘度を持つ第四の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第五の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に10重量%以下の割合で混合して混合液を作成する、これによって、該混合液からなる透明導電性塗料が製造される透明導電性塗料の製造方法である。  In the production method for producing a transparent conductive paint according to the present invention, a metal compound that deposits a metal by pyrolysis is dispersed in alcohol to produce an alcohol dispersion, and the wavelength ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region is 0. A first property having a refractive index between 1.4 and 1.5 for light of 2 μm to 3 μm, a second property having a melting point lower than 20 ° C., and a third property that dissolves or mixes in the alcohol. An organic compound having both the above properties, the fourth property having a viscosity of 10 times or more of the viscosity of the alcohol, and the fifth property having a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of the metal compound in the alcohol dispersion. This is a method for producing a transparent conductive paint in which a mixed liquid is prepared by mixing at a ratio of 10% by weight or less, whereby a transparent conductive paint comprising the mixed liquid is produced.

つまり、本製造方法に依れば、最初に、熱分解で金属を析出する金属化合物をアルコールに分散すると、金属化合物が分子状態となってアルコールに10重量%程度分散される。これによって、金属の原料が液相化される。次に、有機化合物をアルコール分散液に10重量%以下の割合で混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物はアルコール分散液と均一に混ざり合った低粘度の透明導電性塗料が製造される。
このような方法で製造した透明導電性塗料を、さらに、基材ないしは部品の材質、形状、大きさに応じて粘度を微調整し、また、刷毛塗り、ローラー塗り、吹き付け塗装、浸漬塗装、ロールコーターなどからなる塗布方法を、ないしは、バーコート、リバースコート、グラビア印刷、スクリーン印刷などからなる印刷方法を選択すれば、全ての基材ないしは部品に、粘度に応じた膜厚からなる塗膜ないしは印刷膜が形成される。いっぽう、基材ないしは部品に塗布ないしは印刷した低粘度の塗料は、基材ないしは部品の表面の凹凸に入り込み、塗膜ないしは印刷膜を基材ないしは部品の表面に形成する。
That is, according to this production method, when a metal compound that deposits a metal by pyrolysis is first dispersed in alcohol, the metal compound is in a molecular state and is dispersed in the alcohol by about 10% by weight. As a result, the metal raw material is converted into a liquid phase. Next, when the organic compound is mixed in the alcohol dispersion at a ratio of 10% by weight or less, the organic compound is dissolved or mixed in the alcohol. Therefore, the organic compound is uniformly mixed with the alcohol dispersion and has a low viscosity. Is manufactured.
The transparent conductive paint produced by such a method is further finely adjusted in viscosity according to the material, shape and size of the base material or part, and is also applied with brush, roller, spray coating, dip coating, roll If a coating method consisting of a coater or the like, or a printing method consisting of bar coating, reverse coating, gravure printing, screen printing, etc. is selected, all substrates or parts will have a coating film or a film thickness depending on the viscosity. A printed film is formed. On the other hand, the low-viscosity paint applied to or printed on the base material or part enters the surface irregularities of the base material or part, and forms a coating film or printed film on the surface of the base material or part.

前記した製造方法で製造した透明導電性塗料を用いて、基材ないしは部品の表面に透明導電性膜を形成する方法は、透明導電性塗料を基材ないしは部品の表面に塗布ないしは印刷し、該基材ないしは該部品を昇温してアルコールを気化させ、さらに、金属化合物が熱分解する温度まで昇温する、これによって、前記基材ないしは前記部品の表面に金属微粒子の集まりが積み重なって析出し、隣接する前記金属微粒子同士が金属結合し、該金属結合した金属微粒子が積み重なった積層体が、高沸点の有機化合物で被覆された透明導電性膜が、前記基材ないしは前記部品の表面に形成される透明導電性膜を形成する方法である。  A method for forming a transparent conductive film on the surface of a substrate or a part using the transparent conductive paint produced by the above-described production method is to apply or print the transparent conductive paint on the surface of a substrate or a component, The substrate or the component is heated to vaporize the alcohol, and further heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed. As a result, a collection of metal fine particles is accumulated and deposited on the surface of the substrate or the component. A transparent conductive film in which the adjacent metal fine particles are metal-bonded and the laminate in which the metal-bonded metal fine particles are stacked is coated with a high-boiling organic compound is formed on the surface of the base material or the component. This is a method for forming a transparent conductive film.

つまり、透明導電性塗料を基材ないしは部品に塗布ないしは印刷すると、塗料が低粘度の液体であるため、塗膜ないしは印刷膜の厚みが薄く、また、基材ないしは部品の表面の凹凸に塗料が入り込む。この後、熱処理すると、塗膜ないしは印刷膜の大部分を占めるアルコールが最初に気化し、厚みが極めて薄い塗膜ないしは印刷膜になる。この際、金属化合物がアルコールに分散するが有機化合物に分散しないため、金属化合物の微細結晶の集まりが、有機化合物中に均一に析出する。いっぽう、金属化合物の微細結晶の密度が有機化合物の密度より大きいため、金属化合物の微細結晶は基材ないしは部品の表面に沈み、有機化合物が金属化合物の微細結晶の集まりの上に移動する。また、金属化合物の微細結晶の大きさが、基材ないしは部品の表面の凹凸に比べ1桁以上小さいため、微細結晶は表面の凹凸に入り込み表面を覆う。なお、金属化合物の微細結晶は、熱分解で析出する金属微粒子の大きさに相当する。さらに昇温すると、金属化合物の微細結晶の熱分解が、基材ないしは部品の表面で起こる。この際、金属化合物は金属と無機物ないしは有機物とに分解し、さらに無機物ないしは有機物が気化熱を奪って気化し、無機物ないしは有機物の気化が完了した瞬間に、40nm〜60nmの大きさからなる粒状の金属微粒子の集まりが、基材ないしは部品の表面に積み重なって析出する。この金属微粒子が不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接する金属微粒子同士が金属結合し、金属結合した金属微粒子が積み重なった積層体が、基材ないしは部品の表面に形成される。この積層体は、基材ないしは部品の表面の凹凸に入り込むとともに、基材ないしは部品の表面を覆う。このため、アンカー効果によって積層体は基材ないしは部品の表面から剥がれない。いっぽう、沸点が金属化合物の熱分解温度より高い有機化合物は、積層体の上に残存し、僅かな量の有機化合物が積層体を覆い、厚みが1μm前後の膜が基材ないしは部品の表面に形成される。
この膜は、金属結合した金属微粒子が積み重なった積層体と、表層の有機化合物の被膜で構成され、この被膜は金属微粒子の積層体の表面の凹凸に入り込む。この膜の厚みが1μm前後と薄く、人が膜に触れた際に、有機化合物の被膜の厚み分だけ弾性変形するだけで、膜は剥ぎ取られない。また、人が膜に触れても膜の存在は分からない。さらに、有機化合物の室温での蒸気圧が極めて小さいため、長期にわたって蒸発しない。いっぽう、金属結合した金属微粒子が積み重なった積層体は、電荷が連続して移動する経路を形成し、また、絶縁性の有機化合物が、極薄い被膜として表層に形成されるため、膜の導電率は金属の導電率に近い。さらに、積層体は有機化合物の被膜で外界から遮断されるため、積層体は経時変化せず、膜の導電率が長期にわたって変わらない。
この膜は入射光に対して高い透過率を持つ。つまり、光が膜に入射する際に、膜の表面で、膜と空気との屈折率の差によって表面反射が生じる。膜の表面が有機化合物の被膜で構成されるため、入射光は、有機化合物と空気との屈折率の差に応じた表面反射を起こす。この表面反射率は、有機化合物と空気との屈折率の差を両者の和で割った値の2乗になる。さらに、膜の表面に入り込む光の透過率は入射光の全体を1とした場合、1から表面反射率を差し引いた値の2乗になる。有機化合物の屈折率が、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ波長が0.2μm〜3μmの光に対する屈折率が1.4〜1.5であるため、近紫外線領域から近赤外線領域の入射光について、表面反射率が3〜4%となり、透過率が92〜94%となり、ガラスの透過率に劣らない透過率で、近紫外線から近赤外線の領域に及ぶ光が膜に透過する。なお、表面反射と全光線透過率とは、下記の10段落で改めて説明する。
さらに、膜の表面を透過した光は、金属微粒子が積み重なった積層体で散乱する。微粒子における光の散乱は、微粒子の大きさが入射光の波長に対して十分に小さい場合は、レイリー散乱式に基づいて散乱する。レイリー散乱係数は、入射光の波長に対する微粒子の大きさの比率の4乗に大きく依存し、微粒子の大きさの2乗にも依存する。40nm〜60nmの金属微粒子の大きさが、0.2μm〜3μmの入射光の波長に比べ十分に小さいため、金属微粒子における散乱係数は極めて小さく、被膜は高い透明性を示す。なお、レイリー散乱は、下記の11段落で改めて説明する。
このように、透明導電性塗料で形成した膜は、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ領域の光に対して、高い透過率と高い透明性とを持つ。また、膜の導電率は、金属に近い導電率をもち、厚みが1μm前後と薄い。従って、この膜は透明導電性膜になる。これによって、5段落に説明した課題が解決できた。
なお、基材ないしは部品の表面に形成した透明導電性膜の上に、焼成を伴う機能性の膜を形成する場合がある。例えば、ガラス基板の表面に形成した透明導電性膜を、色素増感型太陽電池の透明電極として用いる場合がある。つまり、透明導電性膜の表面に、金属酸化物半導体の微粉末からなるペーストを塗布し、400℃以上の温度で焼成し、多孔質の金属酸化物半導体の膜を形成する。ペーストを焼成する際に、透明導電性膜の表層を形成する有機化合物が気化する。また、金属微粒子が積み重なった積層体は、金属微粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属微粒子が熱エネルギーを得て隣接する金属微粒子を取り込み、金属微粒子が成長する。金属微粒子が析出した温度より、100℃だけ昇温される場合は、金属微粒子が成長して、5%近く金属微粒子の体積が増える。金属微粒子の成長で微粒子の数は減るが、成長した金属微粒子同士が金属結合し、成長した金属微粒子が積み重なった積層体になる。なお、金属微粒子が成長しても、近紫外線から近赤外線の波長に比べ、金属微粒子の大きさが十分に小さいため、光の散乱はない。こうして、表面に透明導電性膜が形成されたガラス基板は、焼成に依っても透明導電性膜の機能が損なわれず、色素増感型太陽電池の透明電極として用いることができる。
いっぽう、本発明における透明導電性塗料の製造方法と透明導電性膜の形成方法とは、様々の優れた作用効果をもたらす。
第一に、透明導電性塗料の製造は、有機金属化合物をアルコールに分散し、アルコール分散液に有機化合物を混合するだけの極めて簡単な僅か2つの工程からなる。2つの工程を連続して実施すると、透明導電性塗料が安価な費用で大量に製造できる。
第二に、透明導電性膜を形成する処理は熱処理だけで、アルコールを気化し、次に、金属化合物を熱分解するだけの処理であり、透明導電性膜が安価な費用で製造できる。
第三に、透明導電性塗料の原料は、金属化合物とアルコールと有機化合物であり、いずれも汎用的な工業用薬品である。また、高価な透明導電性微粒子を用いないため、従来に比べ著しく安価な透明導電性膜が製造できる。
第四に、基材や部品の表面が、ゴミ、チリと言われる粒子状の汚染物質や、有機物質からなる油性汚染物質で汚染されていても、金属化合物を熱分解する際に気化して除去される。また、金属化合物の熱分解で汚染物質が除去できなくても、金属微粒子の集まりからなる積層体が、残存した汚染物質の上にかぶさって形成されるため、積層体の導電率は変わらない。また、積層体は有機化合物の被膜で被覆されるため、新たな汚染物質や化学変化を進行させる物質が積層体に付着せず、積層体の導電率は経時変化しない。従って、基材や部品の事前の表面洗浄が不要になる。
第五に、製造される透明導電性塗料の粘度は低い。このため、基材ないしは部品の材質、形状、大きさに応じて、塗料の粘度を微調整し、さらに、刷毛塗り、ローラー塗り、吹き付け塗装、浸漬塗装、ロールコーターなどの塗布方法を、ないしは、バーコート、リバースコート、グラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷方法を選択することで、全ての基材ないしは部品に、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ光に対して、高い透過率と高い透明性とを持ち、また、金属に近い導電率を持ち、1μm前後の膜厚からなる透明導電性膜が形成できる。これによって、基材ないしは部品の材質、形状、大きさに拘わらず、高感度でタッチ検知するタッチパネルや、液晶パネルや太陽電池の透明電極などが製造できる。
In other words, when a transparent conductive paint is applied to or printed on a substrate or part, the paint is a low-viscosity liquid, so the coating film or printed film is thin, and the paint is applied to the unevenness of the surface of the substrate or part. Get in. Thereafter, when heat treatment is performed, the alcohol that occupies most of the coating film or the printed film is vaporized first to form a very thin coating film or printed film. At this time, since the metal compound is dispersed in the alcohol but not in the organic compound, a collection of fine crystals of the metal compound is uniformly deposited in the organic compound. On the other hand, since the density of the fine crystal of the metal compound is higher than the density of the organic compound, the fine crystal of the metal compound sinks on the surface of the substrate or component, and the organic compound moves onto the collection of fine crystals of the metal compound. Moreover, since the size of the fine crystal of the metal compound is one digit or more smaller than the unevenness of the surface of the base material or component, the fine crystal enters the unevenness of the surface and covers the surface. The fine crystal of the metal compound corresponds to the size of the metal fine particles precipitated by thermal decomposition. When the temperature is further increased, thermal decomposition of fine crystals of the metal compound occurs on the surface of the substrate or component. At this time, the metal compound is decomposed into a metal and an inorganic or organic substance, and the inorganic or organic substance is vaporized by taking the heat of vaporization, and at the moment when the vaporization of the inorganic or organic substance is completed, the granular compound having a size of 40 nm to 60 nm is obtained. A collection of metal fine particles accumulates on the surface of the base material or component and precipitates. Since the metal fine particles are precipitated in an active state having no impurities, adjacent metal fine particles are metal-bonded to each other, and a laminate in which metal-bonded metal fine particles are stacked is formed on the surface of the base material or component. This laminated body enters the unevenness of the surface of the base material or component and covers the surface of the base material or component. For this reason, a laminated body does not peel from the surface of a base material or components by an anchor effect. On the other hand, the organic compound whose boiling point is higher than the thermal decomposition temperature of the metal compound remains on the laminate, a small amount of the organic compound covers the laminate, and a film with a thickness of about 1 μm is formed on the surface of the substrate or component. It is formed.
This film is composed of a laminate in which metal fine particles bonded with metal are stacked and a film of an organic compound on the surface layer, and this film enters the irregularities on the surface of the laminate of metal fine particles. The thickness of this film is as thin as about 1 μm, and when a person touches the film, it is elastically deformed by the thickness of the organic compound film, and the film is not peeled off. Also, even if a person touches the film, the existence of the film is not known. Furthermore, since the vapor pressure of the organic compound at room temperature is extremely small, it does not evaporate over a long period of time. On the other hand, a laminate in which metal-bonded metal particles are stacked forms a path through which electric charges move continuously, and an insulating organic compound is formed on the surface layer as an extremely thin film. Is close to the conductivity of the metal. Furthermore, since the laminate is shielded from the outside by an organic compound film, the laminate does not change with time, and the conductivity of the film does not change over a long period of time.
This film has a high transmittance for incident light. That is, when light is incident on the film, surface reflection occurs on the surface of the film due to the difference in refractive index between the film and air. Since the surface of the film is composed of an organic compound film, incident light causes surface reflection according to the difference in refractive index between the organic compound and air. This surface reflectance is the square of the value obtained by dividing the difference in refractive index between the organic compound and air by the sum of the two. Further, the transmittance of the light entering the surface of the film is the square of the value obtained by subtracting the surface reflectance from 1 when the total incident light is 1. Since the refractive index of the organic compound has a refractive index of 1.4 to 1.5 for light having a wavelength ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region of 0.2 μm to 3 μm, the incident light from the near ultraviolet region to the near infrared region The surface reflectance is 3 to 4%, the transmittance is 92 to 94%, and light ranging from near ultraviolet to near infrared is transmitted through the film with a transmittance not inferior to that of glass. The surface reflection and the total light transmittance will be described again in the following 10 paragraphs.
Furthermore, the light transmitted through the surface of the film is scattered by the laminate in which metal fine particles are stacked. The scattering of light in the fine particles is scattered based on the Rayleigh scattering formula when the size of the fine particles is sufficiently small with respect to the wavelength of the incident light. The Rayleigh scattering coefficient greatly depends on the fourth power of the ratio of the size of the fine particles to the wavelength of the incident light, and also depends on the square of the size of the fine particles. Since the size of the metal fine particles of 40 nm to 60 nm is sufficiently smaller than the wavelength of incident light of 0.2 μm to 3 μm, the scattering coefficient of the metal fine particles is extremely small, and the coating shows high transparency. Rayleigh scattering will be described again in the following 11th paragraph.
Thus, the film formed of the transparent conductive paint has high transmittance and high transparency with respect to light in a region extending from the near ultraviolet region to the near infrared region. Further, the conductivity of the film has a conductivity close to that of a metal and is as thin as about 1 μm. Therefore, this film becomes a transparent conductive film. This solved the problem described in the fifth paragraph.
In some cases, a functional film accompanying firing is formed on a transparent conductive film formed on the surface of a substrate or component. For example, a transparent conductive film formed on the surface of a glass substrate may be used as a transparent electrode of a dye-sensitized solar cell. That is, a paste made of a fine powder of a metal oxide semiconductor is applied to the surface of the transparent conductive film and baked at a temperature of 400 ° C. or higher to form a porous metal oxide semiconductor film. When baking the paste, the organic compound forming the surface layer of the transparent conductive film is vaporized. In addition, since the laminated body in which the metal fine particles are stacked is heated to a temperature higher than the temperature at which the metal fine particles are deposited, the metal fine particles obtain thermal energy and take in the adjacent metal fine particles, so that the metal fine particles grow. When the temperature is raised by 100 ° C. from the temperature at which the metal fine particles are deposited, the metal fine particles grow and the volume of the metal fine particles increases by nearly 5%. Although the number of fine particles is reduced by the growth of the metal fine particles, the grown metal fine particles are metal-bonded to each other to form a laminate in which the grown metal fine particles are stacked. Even when the metal fine particles grow, there is no light scattering because the size of the metal fine particles is sufficiently small compared to the wavelength of near ultraviolet to near infrared rays. Thus, the glass substrate having a transparent conductive film formed on the surface can be used as a transparent electrode of a dye-sensitized solar cell without losing the function of the transparent conductive film even if it is baked.
On the other hand, the method for producing a transparent conductive paint and the method for forming a transparent conductive film in the present invention provide various excellent effects.
First, the production of a transparent conductive coating consists of only two very simple steps in which an organometallic compound is dispersed in alcohol and the organic compound is mixed with the alcohol dispersion. If the two steps are carried out in succession, a transparent conductive paint can be produced in large quantities at a low cost.
Secondly, the process of forming the transparent conductive film is a process of vaporizing alcohol and then thermally decomposing the metal compound only by heat treatment, and the transparent conductive film can be manufactured at low cost.
Third, the raw materials for the transparent conductive paint are a metal compound, an alcohol and an organic compound, all of which are general industrial chemicals. Further, since expensive transparent conductive fine particles are not used, a transparent conductive film that is significantly less expensive than the conventional one can be manufactured.
Fourth, even if the surface of the base material or parts is contaminated with dust, particulate contaminants called dust, or oily contaminants consisting of organic substances, it vaporizes when pyrolyzing metal compounds. Removed. Further, even if the contaminant cannot be removed by thermal decomposition of the metal compound, the laminate composed of a collection of metal fine particles is formed over the remaining contaminant, so that the conductivity of the laminate does not change. In addition, since the laminate is covered with a film of an organic compound, new contaminants and substances that cause chemical changes do not adhere to the laminate, and the conductivity of the laminate does not change with time. Accordingly, it is not necessary to clean the surface of the base material or parts in advance.
Fifth, the viscosity of the transparent conductive paint produced is low. For this reason, the viscosity of the paint is finely adjusted according to the material, shape, and size of the base material or component, and further, a coating method such as brush coating, roller coating, spray coating, dip coating, roll coater, or By selecting a printing method such as bar coating, reverse coating, gravure printing, screen printing, etc., all substrates and parts have high transmittance and high transparency for light ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region. In addition, a transparent conductive film having a conductivity close to that of a metal and having a thickness of about 1 μm can be formed. As a result, a touch panel that detects touch with high sensitivity, a liquid crystal panel, a transparent electrode of a solar cell, and the like can be manufactured regardless of the material, shape, and size of the base material or component.

ここで、表面反射率と全光線透過率について説明する。光が透明導電性膜に入射する際に、空気と膜表面との屈折率の差に応じて表面反射が生じる。従って、ガラスも表面反射によるロスが発生し、最も一般的な2mmのフロートガラスでは、可視光線の波長領域において全光線透過率は約90%である。
膜に垂直に入射した光の表面における表面反射率Rは、膜表面の屈折率nと空気の屈折率mとからなる数式1によって算出される。また、全光線透過率Tは、表面反射率Rからなる数式2によって算出される。膜の表面は、有機化合物で構成されるため、有機化合物の屈折率と空気の屈折率との差に応じた表面反射を起こす。近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ波長に対する有機化合物の屈折率は1.4〜1.5であるため、表面反射率Rは3〜4%になり、全光線透過率Tは92〜94%になり、フロートガラスに劣らぬ透過率によって、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ光が膜の表面を透過する。

Figure 2018059035
Figure 2018059035
Here, the surface reflectance and the total light transmittance will be described. When light enters the transparent conductive film, surface reflection occurs according to the difference in refractive index between air and the film surface. Therefore, the glass also has a loss due to surface reflection, and the most common 2 mm float glass has a total light transmittance of about 90% in the wavelength region of visible light.
The surface reflectance R at the surface of the light incident perpendicularly to the film is calculated by Equation 1 consisting of the refractive index n of the film surface and the refractive index m of air. Further, the total light transmittance T is calculated by Equation 2 consisting of the surface reflectance R. Since the surface of the film is composed of an organic compound, surface reflection occurs according to the difference between the refractive index of the organic compound and the refractive index of air. Since the refractive index of the organic compound with respect to the wavelength ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region is 1.4 to 1.5, the surface reflectance R is 3 to 4%, and the total light transmittance T is 92 to 94%. Thus, light ranging from the near-ultraviolet region to the near-infrared region is transmitted through the surface of the film with a transmittance comparable to that of float glass.
Figure 2018059035
Figure 2018059035

次に、光の散乱について説明する。有機化合物に入射した光は、金属微粒子の集まりで散乱する。40nm〜60nmの大きさからなる金属微粒子は、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に対して十分に小さいため、光の散乱は数式3に示すレイリー散乱式が適応できる。数式3におけるSは散乱係数で、λは入射光の波長で、Dは粒子径で、mは有機化合物の屈折率に対する金属微粒子の屈折率の比率である。またπは円周率である。数式3における散乱係数Sは、入射光の波長λに対する粒子径Dの比率D/λの4乗に大きく依存し、また、粒子径Dの2乗にも依存する。粒子径Dが入射光の波長λの1/10に近いため、散乱係数Sは、金属微粒子に対して極めて小さな値になる。この結果、透明導電性膜は近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ入射光に対して高い透明性を示す。

Figure 2018059035
Next, light scattering will be described. Light incident on the organic compound is scattered by a collection of metal fine particles. Since the metal fine particles having a size of 40 nm to 60 nm are sufficiently small with respect to the wavelength of 0.2 μm to 3 μm extending from the near ultraviolet region to the near infrared region, the Rayleigh scattering formula shown in Equation 3 can be applied to the light scattering. . In Equation 3, S is the scattering coefficient, λ is the wavelength of incident light, D is the particle diameter, and m is the ratio of the refractive index of the metal fine particles to the refractive index of the organic compound. Further, π is a circumference ratio. The scattering coefficient S in Equation 3 greatly depends on the fourth power of the ratio D / λ of the particle diameter D to the wavelength λ of incident light, and also depends on the square of the particle diameter D. Since the particle diameter D is close to 1/10 of the wavelength λ of the incident light, the scattering coefficient S is extremely small with respect to the metal fine particles. As a result, the transparent conductive film exhibits high transparency with respect to incident light ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region.
Figure 2018059035

前記した透明導電性塗料を製造する際に用いる第一の原料は、前記した金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物であり、前記したアルコールがメタノールであり、前記した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類からなるいずれかの有機化合物である。  The first raw material used when manufacturing the transparent conductive paint described above is an inorganic metal having a metal complex ion in which the metal compound is a ligand composed of an inorganic molecule or ion coordinated to a metal ion. A compound, wherein the alcohol is methanol, and the organic compound is any organic compound composed of carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers.

つまり、金属錯イオンを有する無機金属化合物は、180℃〜220℃の還元雰囲気で熱分解して金属を析出する。また、メタノールに10重量%近くまで分散する。このため、無機金属化合物は、熱分解で金属を析出する原料になる。従って、還元雰囲気での耐熱性が220℃以上の基材ないしは部品に対して、透明導電性膜が形成できる。
すなわち、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が低分子量であるため、配位子が金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が180℃〜220℃より低い温度で分断され、無機物と金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に180℃〜220℃で金属が析出する。つまり、無機金属化合物を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長くなる。従って、無機金属化合物を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断される。このような無機金属化合物として、アンモニアNHが配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン錯体、水HOが配位子となって金属イオンに配位結合するアクア錯体、塩素イオンClないしは塩素イオンClとアンモニアNHとが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ錯体、シアノ基CNが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ錯体、臭素イオンBrが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ錯体、沃素イオンIが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード錯体などが挙げられる。
次に、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類の中に、第一に近紫外線線領域から近赤外線領域に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に対する屈折率が1.4〜1.5の値を持ち、第二に融点が20℃より低く、第三にメタノールに溶解ないしは混和し、第四にメタノールの粘度の10倍以上の粘度を持ち、第五に無機金属化合物が熱分解する温度より沸点が高い、これら5つの性質を兼備する有機化合物がある。このような有機化合物はいずれも汎用的な工業用薬品である。
従って、このような有機化合物を、無機金属化合物のメタノール分散液に混合すると、有機化合物がメタノールに溶解ないしは混和するため、有機化合物は無機金属化合物のメタノール分散液と均一に混ざり合う。この混合液を基材ないしは部品に塗布ないしは印刷し、さらに、昇温して無機金属化合物を熱分解すると、40nm〜60nmの大きさからなる粒状の金属微粒子の集まりが、基材ないしは部品の表面に積み重なって析出する。これによって、金属微粒子が積み重なった積層体が形成される。この際、沸点が熱分解温度より高い有機化合物は残存し、金属微粒子の積層体が、僅かな量の有機化合物で被覆された透明導電性膜が形成される。このため、有機化合物は透明導電性塗料の原料になる。
That is, the inorganic metal compound having a metal complex ion is thermally decomposed in a reducing atmosphere at 180 ° C. to 220 ° C. to deposit a metal. Moreover, it disperse | distributes to methanol near 10weight%. For this reason, an inorganic metal compound becomes a raw material which deposits a metal by thermal decomposition. Therefore, a transparent conductive film can be formed on a base material or component having a heat resistance in a reducing atmosphere of 220 ° C. or higher.
That is, since a ligand composed of an inorganic molecule or ion has a low molecular weight, when an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand is coordinated to a metal ion is heat-treated in a reducing atmosphere, a coordination bond portion is obtained. Is divided at a temperature lower than 180 ° C. to 220 ° C. and decomposed into an inorganic substance and a metal. When the temperature is further increased, the inorganic substance vaporizes by evaporating heat, and after the vaporization of all the inorganic substances is completed, the metal is deposited at 180 ° C. to 220 ° C. That is, the metal ion located at the center of the molecule is the largest among the ions constituting the inorganic metal compound. For this reason, the distance between the metal ion and the ligand is the longest. Accordingly, when the inorganic metal compound is heat-treated in a reducing atmosphere, the coordination bond portion where the metal ion is bonded to the ligand is first divided. As such an inorganic metal compound, ammonia NH 3 becomes a ligand and an ammine complex coordinated to a metal ion, water H 2 O becomes a ligand and an aqua complex coordinated to a metal ion, chlorine Chloro complex in which ion Cl or chlorine ion Cl and ammonia NH 3 serve as ligands and coordinate bond to metal ions, and cyano complex in which cyano group CN serves as ligand ions and coordinate bonds to metal ions Examples thereof include a complex, a bromo complex in which bromine ion Br serves as a ligand ion and coordinates to a metal ion, and an iodine complex in which iodine ion I serves as a ligand ion and coordinates to a metal ion.
Next, in the carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, first, the refractive index with respect to the wavelength of 0.2 μm to 3 μm extending from the near ultraviolet ray region to the near infrared region is 1.4 to 1.5. Second, the melting point is lower than 20 ° C., third, dissolved or mixed in methanol, fourth, a viscosity more than 10 times the viscosity of methanol, and fifth, the temperature at which the inorganic metal compound is thermally decomposed There are organic compounds that combine these five properties with higher boiling points. Such organic compounds are all general industrial chemicals.
Therefore, when such an organic compound is mixed in a methanol dispersion of an inorganic metal compound, the organic compound is dissolved or mixed in methanol, so that the organic compound is uniformly mixed with the methanol dispersion of the inorganic metal compound. When this mixed solution is applied to or printed on a substrate or part, and the inorganic metal compound is thermally decomposed by raising the temperature, a collection of particulate metal fine particles having a size of 40 to 60 nm is formed on the surface of the substrate or part. It accumulates and precipitates. Thereby, a laminate in which metal fine particles are stacked is formed. At this time, an organic compound having a boiling point higher than the thermal decomposition temperature remains, and a transparent conductive film in which a laminate of metal fine particles is covered with a small amount of an organic compound is formed. For this reason, an organic compound becomes a raw material of a transparent conductive paint.

前記した透明導電性塗料を製造する際に用いる第二の原料は、前記した金属化合物が、オクチル酸金属化合物であり、前記したアルコールがメタノールであり、前記した有機化合物が、カルボン酸エステル類に属する有機化合物である。  The second raw material used in manufacturing the transparent conductive paint described above is that the metal compound described above is an octylic acid metal compound, the alcohol described above is methanol, and the organic compound described above is a carboxylic acid ester. It is an organic compound to which it belongs.

つまり、オクチル酸金属化合物は、290℃で熱分解して金属を析出する。また、メタノールに10重量%近くまで分散する。従って、オクチル酸金属化合物は、熱分解で金属を析出する原料になる。なお、合成樹脂からなる基材ないしは部品を、オクチル酸金属化合物の熱分解によって透明導電性膜で覆う際に、基材ないしは部品は、オクチル酸金属化合物の微細結晶の集まりと有機化合物とで被覆された状態で290℃まで昇温される。この際、基材ないしは部品は、大気に遮断された状態で290℃まで昇温されるため、合成樹脂の熱分解は起こらない。従って、合成樹脂の性質を不可逆変化させることなく、合成樹脂からなる基材ないしは部品の表面を、透明導電性膜で覆うことができる。
すなわち、オクチル酸金属化合物を構成するイオンの中で、金属イオンが最も大きい。従って、オクチル酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合するオクチル酸金属化合物は、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長い。こうした分子構造を持つオクチル酸金属化合物を熱処理すると、オクチル酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、オクチル酸と金属とに分離する。さらに、オクチル酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると金属が析出する。こうした有機金属化合物として、オクチル酸金属化合物の他に、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などのカルボン酸金属化合物が存在する。いっぽう、大気圧でオクチル酸の沸点は228℃で、ラウリン酸の沸点は296℃で、ステアリン酸の沸点は361℃である。従って、沸点が最も低いオクチル酸からなるオクチル酸金属化合物の熱分解温度が最も低いため、オクチル酸金属化合物を用いると、透明導電性塗料の熱処理費用が安価で済む。
さらに、オクチル酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、オクチル酸を強アルカリと反応させるとオクチル酸アルカリ金属化合物が生成される。この後、オクチル酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、様々な金属からなるオクチル酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。
次に、カルボン酸エステル類に属する有機化合物に、第一に近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に対する屈折率が1.4〜1.5の値を持ち、第二に融点が20℃より低く、第三にメタノールに溶解ないしは混和し、第四にメタノールの粘度の10倍以上の粘度を持ち、第五に沸点が290℃より高い、これら5つの性質を兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は汎用的な工業用薬品である。
このような有機化合物を、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液に混合すると、有機化合物がメタノールに溶解ないしは混和するため、有機化合物はオクチル酸金属化合物のメタノール分散液と均一に混ざり合う。この混合液を基材ないしは部品に塗布ないしは印刷し、さらに、昇温してオクチル酸金属化合物を熱分解すると、40nm〜60nmの大きさからなる粒状の金属微粒子の集まりが、基材ないしは部品の表面に積み重なって析出する。これによって、金属微粒子の集まりからなる積層体が形成される。いっぽう、沸点が290℃より高い有機化合物は残存し、金属微粒子の積層体が僅かな量の有機化合物で被覆された透明導電性膜が形成される。このため、有機化合物は透明導電性塗料の原料になる。
That is, the metal octylate is thermally decomposed at 290 ° C. to deposit a metal. Moreover, it disperse | distributes to methanol near 10weight%. Therefore, the metal octylate compound becomes a raw material for depositing metal by thermal decomposition. When a base material or part made of synthetic resin is covered with a transparent conductive film by thermal decomposition of an octylate metal compound, the base material or part is covered with a collection of fine crystals of the octylate metal compound and an organic compound. In this state, the temperature is raised to 290 ° C. At this time, the base material or component is heated to 290 ° C. while being blocked by the atmosphere, so that the synthetic resin does not thermally decompose. Therefore, the surface of the base material or component made of the synthetic resin can be covered with the transparent conductive film without irreversibly changing the properties of the synthetic resin.
That is, the metal ion is the largest among the ions constituting the metal octylate compound. Therefore, in the octylic acid metal compound in which the oxygen ion constituting the carboxyl group of octyl acid is covalently bonded to the metal ion, the distance between the oxygen ion constituting the carboxyl group and the metal ion is longer than the distance between other ions. When heat-treating the octylate metal compound having such a molecular structure, when the boiling point of octylate is exceeded, the bond between the oxygen ion and the metal ion constituting the carboxyl group is first divided and separated into octylate and metal. Furthermore, octylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and when vaporization is completed, metal is deposited. As such organometallic compounds, there are carboxylic acid metal compounds such as lauric acid metal compounds and stearic acid metal compounds in addition to octylic acid metal compounds. On the other hand, at atmospheric pressure, octyl acid has a boiling point of 228 ° C., lauric acid has a boiling point of 296 ° C., and stearic acid has a boiling point of 361 ° C. Therefore, since the thermal decomposition temperature of the octylic acid metal compound composed of octylic acid having the lowest boiling point is the lowest, the heat treatment cost of the transparent conductive paint can be reduced by using the octylic acid metal compound.
Furthermore, octylic acid metal compounds are inexpensive industrial chemicals that can be easily synthesized. That is, when octylic acid is reacted with a strong alkali, an alkali metal octylate is produced. Thereafter, when the alkali metal octylate compound is reacted with an inorganic metal compound, metal octylate compounds composed of various metals are synthesized. Therefore, it is the cheapest organometallic compound among the organometallic compounds.
Next, the organic compound belonging to the carboxylic acid ester has a refractive index of 1.4 to 1.5 with respect to a wavelength of 0.2 μm to 3 μm extending from the near ultraviolet region to the near infrared region, The melting point is lower than 20 ° C, the third is dissolved or mixed in methanol, the fourth has a viscosity of 10 times or more of the viscosity of methanol, and the fifth has a boiling point higher than 290 ° C. There are organic compounds. Such organic compounds are general-purpose industrial chemicals.
When such an organic compound is mixed with a methanol dispersion of an octylate metal compound, the organic compound is dissolved or mixed in methanol, and thus the organic compound is uniformly mixed with the methanol dispersion of the octylate metal compound. When this mixed solution is applied to or printed on a substrate or a component, and the metal octylate is thermally decomposed by heating, a collection of particulate metal fine particles having a size of 40 nm to 60 nm is formed on the substrate or the component. It accumulates on the surface and precipitates. Thereby, a laminate composed of a collection of metal fine particles is formed. On the other hand, an organic compound having a boiling point higher than 290 ° C. remains, and a transparent conductive film in which a laminate of metal fine particles is covered with a small amount of an organic compound is formed. For this reason, an organic compound becomes a raw material of a transparent conductive paint.

アクリル樹脂の透明フィルムの表面に、銅微粒子の集まりからなる積層体がジエチレングリコールからなる被膜で被覆された透明導電性膜の断面を、模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the cross section of the transparent conductive film by which the laminated body which consists of a collection of copper fine particles was coat | covered with the film which consists of diethylene glycol on the surface of the transparent film of an acrylic resin. ポリエステル樹脂の透明フィルムの表面に、アルミニウム微粒子の集まりからなる積層体が、フタル酸ジブチルからなる被膜で被覆された透明導電性膜の断面を、模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the cross section of the transparent conductive film by which the laminated body which consists of a collection of aluminum microparticles | fine-particles was coat | covered with the film which consists of dibutyl phthalate on the surface of the transparent film of a polyester resin.

実施形態1Embodiment 1

熱処理で金属を析出する金属化合物の実施形態として、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物が、相対的に熱分解温度が低い金属化合物として適切であることを説明する。ここでは、金属元素の中で、銀に次いで導電率と熱伝導率とが優れる銅を熱分解で析出する銅化合物について説明する。
銅化合物が透明導電性塗料の原料になるには、アルコールに分散する性質と、熱分解で銅を析出する性質とを兼備する必要がある。低分子量の塩化銅、硫酸銅、硝酸銅などの無機銅化合物はアルコールに溶解し、銅イオンがアルコールに溶出するため、アルコールを気化させた後に、無機銅化合物の微細結晶が析出しない。また、酸化銅、塩化銅、硫化銅などの低分子量の無機銅化合物は、アルコール類に分散しない。このため、これらの低分子量の無機銅化合物は、アルコールに分散しない。
銅化合物から銅が生成される化学反応の中で、熱分解反応が最も簡単な化学反応である。つまり、銅化合物を昇温するだけで銅が析出する。さらに、銅化合物の熱分解温度が低ければ、耐熱性が低い基材ないしは部品に対して、透明導電性膜が形成できる。無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって、分子構造の中央に位置する銅イオンに配位結合した銅錯イオンを有する銅錯体は、無機物からなる配位子の分子量が小さいため、還元雰囲気で熱分解する温度は、分子量がより大きい有機物が配位子を形成する有機銅化合物が大気雰囲気で熱分解する温度より低い。このような銅錯体は、有機銅化合物より相対的に高価な物質であるが、耐熱性が低い基材ないしは部品に透明導電性膜が形成できる。
すなわち、銅錯体を構成する分子の中で銅イオンが最も大きい。ちなみに、銅原子の共有結合半径は132±4pmであり、一方、窒素原子の共有結合半径の71±1pmであり、酸素原子の共有結合半径は66±2pmである。このため、銅錯体の分子構造においては、配位子が銅イオンに配位結合する配位結合部の距離が最も長い。従って、還元雰囲気の熱処理で、最初に配位結合部が分断され、銅と無機物とに分解し、無機物の気化が完了した後に銅が析出する。
このような銅錯体の中で、アンモニアNHが配位子となって銅イオンに配位結合するアンミン錯体、塩素イオンClが、ないしは、塩素イオンClとアンモニアNHとが配位子となって銅イオンに配位結合するクロロ錯体は、他の銅錯体に比べて合成が容易であるため、安価な製造費用で製造できる。また、こうした銅錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、200℃程度の比較的低い温度で熱分解が完了する。さらに、メタノールに10重量%近くの分散濃度まで分散する。このような銅錯イオンとして、例えば、テトラアンミン銅錯イオン[Cu(NH2+、ないしは、ヘキサアンミン銅錯イオン[Cu(NH2+があり、銅錯体として、例えばテトラアンミン銅(II)硝酸塩[Cu(NH](NO、ないしは、ヘキサアンミン銅(II)硫酸塩[Cu(NH]SOがある。
以上に説明したように、相対的に低温度で銅化合物が熱分解して銅を析出する材料として、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、銅イオンに配位結合した銅錯イオンを有する銅錯体が適切である。これによって、耐熱性が低い基材ないしは部品の表面に透明導電性膜が形成できる。
As an embodiment of a metal compound that deposits a metal by heat treatment, an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand consisting of an inorganic molecule or ion is coordinated to a metal ion has a relatively low thermal decomposition temperature. Explain that it is suitable as a metal compound. Here, the copper compound which deposits copper which is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity next to silver by pyrolysis will be described.
In order for a copper compound to be a raw material for a transparent conductive paint, it is necessary to have both a property of dispersing in alcohol and a property of depositing copper by thermal decomposition. Inorganic copper compounds such as low molecular weight copper chloride, copper sulfate, and copper nitrate are dissolved in alcohol, and copper ions are eluted into the alcohol. Therefore, after the alcohol is vaporized, fine crystals of the inorganic copper compound do not precipitate. In addition, low molecular weight inorganic copper compounds such as copper oxide, copper chloride, and copper sulfide are not dispersed in alcohols. For this reason, these low molecular weight inorganic copper compounds are not dispersed in alcohol.
Among chemical reactions in which copper is produced from a copper compound, the thermal decomposition reaction is the simplest chemical reaction. That is, copper precipitates only by raising the temperature of the copper compound. Furthermore, if the thermal decomposition temperature of the copper compound is low, a transparent conductive film can be formed on a substrate or component having low heat resistance. A copper complex having a copper complex ion coordinated to a copper ion located in the center of the molecular structure is reduced because the molecule or ion consisting of an inorganic substance is a ligand, and the molecular weight of the inorganic ligand is small. The temperature at which pyrolysis is performed in the atmosphere is lower than the temperature at which the organocopper compound in which an organic substance having a higher molecular weight forms a ligand thermally decomposes in an air atmosphere. Such a copper complex is a material that is relatively more expensive than an organic copper compound, but a transparent conductive film can be formed on a substrate or component having low heat resistance.
That is, the copper ion is the largest among the molecules constituting the copper complex. Incidentally, the covalent bond radius of copper atoms is 132 ± 4 pm, while the covalent bond radius of nitrogen atoms is 71 ± 1 pm, and the covalent bond radius of oxygen atoms is 66 ± 2 pm. For this reason, in the molecular structure of a copper complex, the distance of the coordinate bond part in which a ligand coordinates-bonds to a copper ion is the longest. Therefore, in the heat treatment in a reducing atmosphere, the coordination bond is first divided and decomposed into copper and an inorganic substance, and copper is deposited after the vaporization of the inorganic substance is completed.
Among such copper complexes, ammonia NH 3 serves as a ligand to form an ammine complex that coordinates to a copper ion, chlorine ion Cl , or chlorine ion Cl and ammonia NH 3 serve as a ligand. Thus, the chloro complex coordinated to the copper ion is easier to synthesize than other copper complexes, and can be produced at a low production cost. Further, when such a copper complex is heat-treated in a reducing atmosphere such as ammonia gas or hydrogen gas, the coordination bond site is first divided and thermal decomposition is completed at a relatively low temperature of about 200 ° C. Further, it is dispersed in methanol to a dispersion concentration of nearly 10% by weight. Examples of such copper complex ions include tetraammine copper complex ions [Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ or hexaammine copper complex ions [Cu (NH 3 ) 6 ] 2+ , and examples of copper complexes include tetraammine copper. (II) Nitrate [Cu (NH 3 ) 4 ] (NO 3 ) 2 or hexaammine copper (II) sulfate [Cu (NH 3 ) 6 ] SO 4
As described above, as a material for the copper compound to thermally decompose at a relatively low temperature to precipitate copper, a copper complex ion in which a ligand consisting of an inorganic molecule or ion is coordinated to a copper ion is used. A copper complex is suitable. As a result, a transparent conductive film can be formed on the surface of a substrate or component having low heat resistance.

実施形態2Embodiment 2

熱処理で金属を析出する金属化合物の他の実施形態として、オクチル酸金属化合物が適切であることを説明する。透明導電性塗料の原料になる金属化合物は、第一にメタノールに分散し、第二熱分解で金属を析出する2つの性質を兼備する。ここでは金属をアルミニウムとし、2つの性質を兼備する物質として、オクチル酸アルミニウムが適切であることを説明する。なお、アルミニウムは、密度が2.70g/cmと小さく、銀、銅、金に次いで導電率と熱伝導率とに優れる性質を持つ。従って、オクチル酸アルミニウムを原料として用いることで、軽量で導電性と熱伝導性に優れる透明導電性膜が形成できる。
最初に、アルコールに分散するアルミニウム化合物を説明する。塩化アルミニウムは水に溶け、水酸化アルミニウムと塩酸に加水分解する。また、水酸化アルミニウムはアルコールに分散しない。さらに、硫酸アルミニウムはアルコールに溶解し、アルミニウムイオンが溶出する。また、酸化アルミニウムは、アルコールに分散しない。このため、これらの低分子量の無機アルミニウム化合物は、アルコールに分散しない。
なお、無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって、分子構造の中央に位置するアルミニウムイオンに配位結合したアルミニウム錯イオンを有するアルミニウム錯体は、熱分解で酸化アルミニウムを析出するため、熱分解でアルミニウムを析出する原料にならない。このようなアルミニウム錯体として、水分子HOを配位子とするアクア錯体や、水酸化物イオンOHを配位子とするヒドロキソ錯体などがある。
次に、有機アルミニウム化合物は、熱分解でアルミニウムを析出する。有機アルミニウム化合物からアルミニウムが生成される化学反応の中で、最も簡単な処理による化学反応に熱分解反応がある。つまり、有機アルミニウム化合物を昇温するだけで、アルミニウムが析出する。さらに、有機アルミニウム化合物の合成が容易でれば、安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機アルミニウム化合物にカルボン酸アルミニウム化合物がある。
カルボン酸アルミニウム化合物を構成するイオンの中で、分子の中央に位置するアルミニウムイオンAl3+が最も大きい。従って、アルミニウムイオンAl3+とカルボキシル基を構成する酸素イオンOとが共有結合する場合は、アルミニウムイオンAl3+と酸素イオンOとの距離が最大になる。この理由は、アルミニウムイオン原子の共有結合半径は121±4pmであり、酸素イオン原子の共有結合半径は66±2pmであり、炭素原子の共有結合半径は73pmであることによる。このため、アルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとが共有結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、カルボン酸の沸点において、結合距離が最も長いアルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの結合部が最初に分断され、アルミニウムとカルボン酸とに分離する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸であれば、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した後にアルミニウムが析出する。こうしたカルボン酸アルミニウム化合物として、オクチル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウムなどがある。このようなカルボン酸アルミニウム化合物の多くは、金属石鹸として市販されている安価な工業用薬品である。
また、カルボン酸アルミニウム化合物は合成が容易である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中で反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物と反応させると、カルボン酸アルミニウム化合物が生成される。
さらに、飽和脂肪酸で構成されるカルボン酸アルミニウム化合物は、飽和脂肪酸の沸点が低ければ、カルボン酸アルミニウム化合物は低い温度で熱分解し、アルミニウムを析出させる熱処理費用が安価で済む。飽和脂肪酸を構成する炭化水素が長鎖構造である場合は、長鎖が長いほど、つまり、飽和脂肪酸の分子量が大きいほど、飽和脂肪酸の沸点が高くなる。ちなみに、分子量が200.3であるラウリン酸の大気圧での沸点は296℃であり、分子量が284.5であるステアリン酸の大気圧での沸点は361℃である。従って、分子量が相対的に小さい飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物は、熱分解温度が相対的に低くなるので、アルミニウムを析出する原料として望ましい。
さらに、飽和脂肪酸が分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸である場合は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短く、沸点がさらに低くなる。これによって、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物は、低い温度で熱分解する。さらに、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は極性を持つため、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物も極性を持ち、アルコールなどの極性を持つ有機溶剤に相対的に高い割合で分散する。このような分岐構造の飽和脂肪酸としてオクチル酸がある。すなわち、オクチル酸は構造式がCH(CHCH(C)COOHで示され、CHでCH(CHとCとのアルカンに分岐され、CHにカルボキシル基COOHが結合する。オクチル酸の大気圧での沸点は228℃であり、前記したラウリン酸の沸点より68℃低い。このため、アルミニウムを析出する原料として、熱分解温度が低いオクチル酸アルミニウムが望ましい。オクチル酸アルミニウムは、大気雰囲気において290℃で熱分解が完了してアルミニウムが析出し、メタノールに10重量%まで分散する。
なお、カルボン酸が不飽和脂肪酸であれば、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物が熱分解すると、アルミニウムの酸化物が析出する。さらに、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子となってアルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、アルミニウムイオンと酸素イオンとの距離が短くなり、反対に、酸素イオンがアルミニウムイオンと反対側で結合するイオンとの距離が最も長くなる。このようなカルボン酸アルミニウム化合物の熱分解反応では、酸素イオンがアルミニウムイオンと反対側で結合するイオンとの結合部が最初に分断され、この結果、酸化アルミニウムが析出する。
ここで、オクチル酸金属化合物としてオクチル酸銅を用い、大気雰囲気と窒素雰囲気との双方における熱分解反応を、5℃/min.の昇温速度で昇温したTG−DTA特性から説明する。なお、TG特性は、昇温に伴うオクチル酸銅の重量変化を連続的に測定した結果であり、DTA特性は、昇温に伴ってオクチル酸銅に発生する熱変化を基準物質との温度差として検出する示差熱分析の結果である。大気雰囲気と窒素雰囲気との双方につて、水分の離脱に依る緩やかな重量減少が終了した後、オクチル酸の沸点である228℃を超えると、明確な重量減少が現れ、温度上昇と共に重量が急減して熱分解が進む。すなわち、大気雰囲気では、278.8℃で発熱量が急増し、発熱量のピークが280.7℃で現れ、285.4℃で発熱現象が終了し、重量が78.5%減少した。いっぽう、窒素雰囲気では、285.3℃で発熱量が急増し、発熱量のピークが289.0℃で現れ、291.3℃で発熱現象が終了し、重量が77.4%減少した。従って、オクチル酸銅の熱分解は、大気雰囲気と窒素雰囲気との双方について、オクチル酸の沸点で熱分解が始まり、290℃で熱分解が終了し、銅を析出すると考えて支障ない。また、オクチル酸銅の熱分解で銅が析出するオクチル酸銅の理論的な重量減少は、81.8重量%であるため、熱分解で銅が析出したと考えて支障ない。
As another embodiment of the metal compound for depositing a metal by heat treatment, it will be described that an octylic acid metal compound is appropriate. The metal compound used as the raw material for the transparent conductive coating material has two properties of first dispersing in methanol and precipitating the metal by the second pyrolysis. Here, it will be explained that aluminum octylate is appropriate as a material having aluminum as a metal and having two properties. Aluminum has a density as small as 2.70 g / cm 3 and has excellent properties of conductivity and thermal conductivity next to silver, copper, and gold. Therefore, by using aluminum octylate as a raw material, a transparent conductive film that is lightweight and excellent in conductivity and thermal conductivity can be formed.
First, an aluminum compound dispersed in alcohol will be described. Aluminum chloride dissolves in water and hydrolyzes into aluminum hydroxide and hydrochloric acid. Aluminum hydroxide is not dispersed in alcohol. Furthermore, aluminum sulfate is dissolved in alcohol, and aluminum ions are eluted. Aluminum oxide is not dispersed in alcohol. For this reason, these low molecular weight inorganic aluminum compounds are not dispersed in alcohol.
Note that an aluminum complex having an aluminum complex ion coordinated and bonded to an aluminum ion located in the center of the molecular structure is a thermal decomposition because aluminum oxide precipitates aluminum oxide. It does not become a raw material for depositing aluminum by decomposition. Examples of such an aluminum complex include an aqua complex having a water molecule H 2 O as a ligand and a hydroxo complex having a hydroxide ion OH as a ligand.
Next, the organoaluminum compound precipitates aluminum by thermal decomposition. Among the chemical reactions in which aluminum is produced from an organoaluminum compound, the chemical reaction by the simplest treatment is a thermal decomposition reaction. That is, aluminum is deposited only by raising the temperature of the organoaluminum compound. Furthermore, if the synthesis of the organoaluminum compound is easy, it can be manufactured at low cost. An organoaluminum compound having these properties is an aluminum carboxylate compound.
Among the ions constituting the aluminum carboxylate compound, the aluminum ion Al 3+ located at the center of the molecule is the largest. Therefore, when the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O constituting the carboxyl group are covalently bonded, the distance between the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O is maximized. This is because the covalent bond radius of aluminum ion atoms is 121 ± 4 pm, the covalent bond radius of oxygen ion atoms is 66 ± 2 pm, and the covalent bond radius of carbon atoms is 73 pm. Therefore, an aluminum carboxylate compound in which an aluminum ion and an oxygen ion constituting a carboxyl group are covalently bonded has a bonding portion between the aluminum ion having the longest bond distance and the oxygen ion constituting the carboxyl group at the boiling point of the carboxylic acid. It is divided first and separated into aluminum and carboxylic acid. When the temperature is further increased, if the carboxylic acid is a saturated fatty acid, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and aluminum is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Examples of such an aluminum carboxylate compound include aluminum octylate, aluminum laurate, and aluminum stearate. Many of such aluminum carboxylate compounds are inexpensive industrial chemicals marketed as metal soaps.
Moreover, the aluminum carboxylate compound is easy to synthesize. That is, when a carboxylic acid is reacted in a strong alkali solution such as sodium hydroxide, a carboxylic acid alkali metal compound is produced. When this alkali metal carboxylate compound is reacted with an inorganic aluminum compound such as aluminum sulfate, an aluminum carboxylate compound is produced.
Furthermore, if the boiling point of the saturated fatty acid is low, the aluminum carboxylate compound composed of saturated fatty acid is thermally decomposed at a low temperature, and the heat treatment cost for precipitating aluminum can be low. When the hydrocarbon constituting the saturated fatty acid has a long chain structure, the longer the long chain, that is, the higher the molecular weight of the saturated fatty acid, the higher the boiling point of the saturated fatty acid. Incidentally, the boiling point at atmospheric pressure of lauric acid having a molecular weight of 200.3 is 296 ° C., and the boiling point of stearic acid having a molecular weight of 284.5 at 361 ° C. is 361 ° C. Therefore, an aluminum carboxylate compound composed of a saturated fatty acid having a relatively low molecular weight is desirable as a raw material for depositing aluminum because the thermal decomposition temperature is relatively low.
Furthermore, when the saturated fatty acid is a saturated fatty acid having a branched chain structure, the chain length is shorter than that of the saturated fatty acid having a linear structure, and the boiling point is further lowered. As a result, the aluminum carboxylate compound comprising a saturated fatty acid having a branched chain structure is thermally decomposed at a low temperature. In addition, since saturated fatty acids having a branched chain structure are polar, aluminum carboxylates composed of saturated fatty acids having a branched chain structure are also polar and disperse in a relatively high proportion in organic solvents having a polarity such as alcohol. . Octyl acid is a saturated fatty acid having such a branched structure. That is, octylic acid has a structural formula represented by CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COOH, and is branched into an alkane of CH 3 (CH 2 ) 3 and C 2 H 5 with CH. Carboxyl group COOH binds. The boiling point of octylic acid at atmospheric pressure is 228 ° C., which is 68 ° C. lower than the boiling point of lauric acid. For this reason, aluminum octylate having a low thermal decomposition temperature is desirable as a raw material for depositing aluminum. Aluminum octylate is thermally decomposed at 290 ° C. in an air atmosphere to precipitate aluminum, which is dispersed in methanol up to 10% by weight.
If the carboxylic acid is an unsaturated fatty acid, the carbon atom becomes excessive with respect to the hydrogen atom, so that when the carboxylic acid aluminum compound composed of the unsaturated fatty acid is thermally decomposed, an oxide of aluminum is deposited. In addition, an aluminum carboxylate compound in which the oxygen ion constituting the carboxyl group becomes a ligand and approaches the aluminum ion to form a coordinate bond, the distance between the aluminum ion and the oxygen ion is shortened. The distance between the ion and the ion bonded on the opposite side is the longest. In such a thermal decomposition reaction of an aluminum carboxylate compound, a bonded portion between an oxygen ion and an ion bonded on the opposite side of the aluminum ion is first divided, and as a result, aluminum oxide is precipitated.
Here, copper octylate is used as the metal octylate compound, and the thermal decomposition reaction in both the air atmosphere and the nitrogen atmosphere is performed at 5 ° C./min. This will be described from the TG-DTA characteristics in which the temperature is increased at a rate of temperature increase. The TG characteristic is a result of continuously measuring the weight change of copper octylate accompanying a temperature rise, and the DTA characteristic is a temperature difference between the reference substance and a thermal change generated in copper octylate with a temperature rise. Is the result of differential thermal analysis detected as In both the air and nitrogen atmospheres, after the gradual weight loss due to the removal of moisture is finished, when the boiling point of octyl acid exceeds 228 ° C, a clear weight loss appears, and the weight rapidly decreases with increasing temperature. Thermal decomposition proceeds. That is, in the air atmosphere, the calorific value increased rapidly at 278.8 ° C., the peak of the calorific value appeared at 280.7 ° C., the exothermic phenomenon ended at 285.4 ° C., and the weight decreased by 78.5%. On the other hand, in the nitrogen atmosphere, the calorific value increased rapidly at 285.3 ° C., the peak of the calorific value appeared at 289.0 ° C., the exothermic phenomenon ended at 291.3 ° C., and the weight decreased by 77.4%. Therefore, the thermal decomposition of copper octylate has no problem in considering that the thermal decomposition starts at the boiling point of octylic acid and ends at 290 ° C. and precipitates copper in both the air atmosphere and the nitrogen atmosphere. Moreover, since the theoretical weight reduction | decrease of the copper octylate which copper precipitates by thermal decomposition of copper octylate is 81.8 weight%, it is safe to think that copper precipitated by thermal decomposition.

実施形態3Embodiment 3

本実施形態は、第一に近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に対する屈折率が1.4〜1.5の値を持ち、第二に融点が20℃より低く、第三にメタノールに溶解ないしは混和し、第四にメタノールの粘度の10倍以上の粘度を持ち、第五に無機金属化合物からなる金属錯体が熱分解する温度、ないしは、オクチル酸金属化合物が熱分解する温度より沸点が高い、これら5つの性質を兼備する有機化合物に関する実施形態である。これら5つの性質を兼備する有機化合物に、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしは、グリコールエーテル類に属する有機化合物がある。なお、メタノールの粘度は20℃で0.59mPa秒である。また、下記に記す屈折率は、20℃におけるナトリウムのD線(波長が589.3nm)に対する屈折率の代表値であるが、いずれの有機化合物も、近紫外線領域から近赤外線領域の0.2μm〜3μmの波長に対する屈折率は、有効数字の4桁目が僅かに変わるだけで、屈折率は1.4〜1.5の間にある。  In the present embodiment, first, the refractive index for a wavelength of 0.2 μm to 3 μm extending from the near ultraviolet region to the near infrared region has a value of 1.4 to 1.5, and secondly, the melting point is lower than 20 ° C., Thirdly, it is dissolved or mixed in methanol. Fourth, it has a viscosity of 10 times or more than that of methanol. Fifth, the temperature at which the metal complex composed of inorganic metal compounds is thermally decomposed. It is an embodiment relating to an organic compound having these five properties, which has a boiling point higher than the temperature at which it is heated. Organic compounds having these five properties include organic compounds belonging to carboxylic acid esters, glycols, or glycol ethers. The viscosity of methanol is 0.59 mPa seconds at 20 ° C. The refractive index described below is a representative value of the refractive index for sodium D-line (wavelength: 589.3 nm) at 20 ° C., and any organic compound is 0.2 μm from the near ultraviolet region to the near infrared region. The refractive index for a wavelength of ˜3 μm is between 1.4 and 1.5 with only a slight change in the fourth digit of the significant figure.

最初に、カルボン酸エステル類について説明する。カルボン酸エステル類は、飽和カルボン酸からなる第一のエステル類と、不飽和カルボン酸からなる第二のエステル類と、芳香族カルボン酸からなる第三のエステル類とに分けられる。
第一の飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、融点が20℃より低く、沸点が200℃〜290℃の間にあるカルボン酸エステルは、沸点が207℃のカプロン酸ブチル以上の分子量を持つカルボン酸エステルである。しかし、こうしたカルボン酸エステルの粘度は、メタノールの粘度の10倍より低い。
また、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、融点が20℃より低く、沸点が290℃より高い性質を持つカルボン酸エステルは、沸点が295℃であるミリスチン酸エチル以上の分子量を持つカルボン酸エステル類である。ちなみに、ミリスチン酸エチルは、20℃の粘度が6mPa秒で、屈折率が1.436である。従って、オクチル酸金属化合物と、メタノールと、ミリスチン酸エチル以上の分子量を持つ飽和カルボン酸からなるエステル類は、透明導電性塗料の原料になる。
次に、第二の不飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、融点が20℃より低く、沸点が290℃より高い性質を持つカルボン酸エステルは、オレイン酸メチル以上の分子量を持つカルボン酸エステルである。ちなみに、メタクリル酸フェニルの沸点は249℃で、オレイン酸メチルの沸点は351℃である。また、オレイン酸メチルの粘度は20℃で51mPa秒であり、屈折率は1.452である。従って、オクチル酸金属化合物と、メタノールと、オレイン酸メチル以上の分子量を持つ不飽和カルボン酸からなるエステル類は、透明導電性塗料の原料になる。
さらに、第三の芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、融点が20℃より低く、沸点が200℃〜290℃の間にあるカルボン酸エステルは、安息香酸エチルより分子量が大きいカルボン酸エステルである。ちなみに、安息香酸エチルの沸点は212℃で、安息香酸プロピルの沸点は230℃である。しかし、こうした安息香酸エステルの粘度は、メタノールの粘度の10倍より低い。
また、芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解ないしは混和し、融点が20℃より低く、沸点が290℃より高い性質を持つカルボン酸エステルは、フタル酸ジエチル以上の分子量を持つカルボン酸エステルである。ちなみに、フタル酸ジエチルの沸点は295℃で、フタル酸ジブチルの沸点は340℃である。なお、フタル酸ジエチルの粘度は20℃で13mPa秒であり、屈折率は1.50である。また、フタル酸ジブチルの粘度は37.8℃で9.72mPa秒であり、屈折率は1.490〜1.495である。さらに、沸点が385℃のフタル酸ジオクチルの粘度は、20℃で81.4mPa秒であり、屈折率が25℃で1.485である。従って、オクチル酸金属化合物と、メタノールと、フタル酸ジエチル以上の分子量を持つ芳香族カルボン酸からなるエステル類は、透明導電性塗料の原料になる。
First, carboxylic acid esters will be described. Carboxylic acid esters are classified into first esters composed of saturated carboxylic acids, second esters composed of unsaturated carboxylic acids, and third esters composed of aromatic carboxylic acids.
Among the esters composed of the first saturated carboxylic acid, a carboxylic acid ester dissolved in methanol and having a melting point lower than 20 ° C. and a boiling point between 200 ° C. and 290 ° C. is butyl caproate having a boiling point of 207 ° C. It is a carboxylic acid ester having the above molecular weight. However, the viscosity of such carboxylic acid esters is less than 10 times that of methanol.
Among esters composed of saturated carboxylic acids, carboxylic acid esters that are dissolved in methanol and have a melting point lower than 20 ° C. and a boiling point higher than 290 ° C. are higher than ethyl myristate having a boiling point of 295 ° C. Carboxylic acid esters having a molecular weight. Incidentally, ethyl myristate has a viscosity at 20 ° C. of 6 mPa seconds and a refractive index of 1.436. Accordingly, esters composed of a metal octylate compound, methanol, and a saturated carboxylic acid having a molecular weight equal to or higher than ethyl myristate are used as raw materials for the transparent conductive paint.
Next, among the esters composed of the second unsaturated carboxylic acid, a carboxylic acid ester that has a property of being dissolved in methanol and having a melting point lower than 20 ° C. and a boiling point higher than 290 ° C. has a molecular weight higher than that of methyl oleate. Carboxylic acid ester having Incidentally, the boiling point of phenyl methacrylate is 249 ° C., and the boiling point of methyl oleate is 351 ° C. The viscosity of methyl oleate is 51 mPa seconds at 20 ° C., and the refractive index is 1.452. Therefore, esters composed of an octylic acid metal compound, methanol, and an unsaturated carboxylic acid having a molecular weight equal to or higher than that of methyl oleate are used as raw materials for the transparent conductive paint.
Furthermore, among esters composed of a third aromatic carboxylic acid, a carboxylic acid ester that is dissolved in methanol and has a melting point lower than 20 ° C. and a boiling point between 200 ° C. and 290 ° C. has a molecular weight higher than that of ethyl benzoate. Is a large carboxylic acid ester. Incidentally, the boiling point of ethyl benzoate is 212 ° C., and the boiling point of propyl benzoate is 230 ° C. However, the viscosity of these benzoates is less than 10 times that of methanol.
Among esters of aromatic carboxylic acids, carboxylic acid esters that are dissolved or mixed in methanol and have a melting point lower than 20 ° C. and a boiling point higher than 290 ° C. have a molecular weight higher than that of diethyl phthalate. Carboxylic acid ester. Incidentally, the boiling point of diethyl phthalate is 295 ° C., and the boiling point of dibutyl phthalate is 340 ° C. The viscosity of diethyl phthalate is 13 mPa seconds at 20 ° C., and the refractive index is 1.50. The viscosity of dibutyl phthalate is 9.72 mPa seconds at 37.8 ° C., and the refractive index is 1.490 to 1.495. Furthermore, the viscosity of dioctyl phthalate having a boiling point of 385 ° C. is 81.4 mPa seconds at 20 ° C., and the refractive index is 1.485 at 25 ° C. Therefore, esters composed of a metal compound of octylate, methanol, and an aromatic carboxylic acid having a molecular weight equal to or higher than diethyl phthalate are used as raw materials for the transparent conductive paint.

次に、グリコール類について説明する。グリコール類には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールの6種類のグリコールがある。これらのグリコール類は、いずれもメタノールに溶解又は混和し、融点が20℃より低い液状モノマーである。
ジエチレングリコールは、沸点が244℃で、20℃の粘度が36mPa秒で、屈折率が1.447である。また、プロピレングリコールは、沸点が188℃で、25℃の粘度が48.6mPa秒で、屈折率が1.429〜1.434である。さらに、ジプロピレングリコールは、沸点が232℃で、25℃の粘度が75mPa秒で、屈折率が1.440〜1.442である。また、トリプロピレングリコールは、沸点が265℃で、25℃の粘度が57.2mPa秒で、屈折率が1.442である。従って、金属錯イオンを有する無機金属化合物と、メタノールと、上記のグリコール類とは、透明導電性塗料の原料になる。
Next, glycols will be described. There are six types of glycols, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol. These glycols are all liquid monomers that are dissolved or mixed in methanol and have a melting point lower than 20 ° C.
Diethylene glycol has a boiling point of 244 ° C., a viscosity at 20 ° C. of 36 mPa seconds, and a refractive index of 1.447. Propylene glycol has a boiling point of 188 ° C., a viscosity of 25 ° C. of 48.6 mPa seconds, and a refractive index of 1.429 to 1.434. Furthermore, dipropylene glycol has a boiling point of 232 ° C., a viscosity at 25 ° C. of 75 mPa seconds, and a refractive index of 1.440 to 1.442. Tripropylene glycol has a boiling point of 265 ° C., a viscosity at 25 ° C. of 57.2 mPa seconds, and a refractive index of 1.442. Therefore, the inorganic metal compound having a metal complex ion, methanol, and the above-described glycols become raw materials for the transparent conductive paint.

最後に、グリコールエーテルについて説明する。グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの各々の末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルとの3種類がある。これらのグリコールエーテルはメタノールに溶解し、融点が20℃より低い液体である。
最初に、沸点が200℃〜290℃の間にあるエチレングリコール系エーテルは、沸点が229℃で、20℃の粘度が7.6mPa秒で、屈折率が1.4316の2エチルヘキシルグリコールと、沸点が231℃で、20℃の粘度が6.5mPa秒で、屈折率が1.436のブジルジグリコールと、沸点が245℃で、20℃の粘度が30.5mPa秒で、屈折率が1.539のフェニルグリコールと、沸点が249℃で、20℃の粘度が7.5mPa秒で、屈折率が1.427のメチルトリグリコールと、沸点が256℃で、20℃の粘度が12mPa秒で、屈折率が1.523のベンジルグリコールと、沸点が259℃で、20℃の粘度が8.6mPa秒で、屈折率が1.437のヘキシルジグリコールと、沸点が271℃で、20℃の粘度が8.1mPa秒で、屈折率が1.438のブチルトリグリコールと、沸点が272℃で、20℃の粘度が10.4mPa秒で、屈折率が1.442の2エチルヘキシルグリコールとがある。従って、金属錯イオンを有する無機金属化合物と、メタノールと、上記のグリコールエーテル類は、透明導電性塗料の原料になる。
また、沸点が290℃より高いエチレングリコール系エーテルに、沸点が302℃で、20℃の粘度が19.3mPa秒で、屈折率が1.5118のベンジルジグリコールがある。従って、オクチル酸金属化合物とメタノールと、ベンジルジグリコールは、透明導電性塗料の原料になる。
次に、沸点が200℃〜290℃の間にあるプロピレングリコール系エーテルは、沸点が231℃で、20℃の粘度が7.4mPa秒で、屈折率が1.426のブチルプロピレンジグリコールと、沸点が243℃で、20℃の粘度が23.2mPa秒で、屈折率が1.524であるフェニルプロピレングリコールと、沸点が274℃で、20℃の粘度が8.2mPa秒で、屈折率が1.428のブチルプロピレントリグリコールとがある。従って、金属錯イオンを有する無機金属化合物と、メタノールと、上記のグリコールエーテル類は、透明導電性塗料の原料になる。
Finally, glycol ether will be described. There are three types of glycol ethers: ethylene glycol ethers, propylene glycol ethers, and dialkyl glycol ethers in which hydrogen at each terminal of ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol is substituted with an alkyl group. These glycol ethers are liquids that dissolve in methanol and have a melting point lower than 20 ° C.
First, an ethylene glycol ether having a boiling point between 200 ° C. and 290 ° C. has a boiling point of 229 ° C., a viscosity of 20 ° C. of 7.6 mPas, a refractive index of 1.4316 and 2-ethylhexyl glycol, Is 231 ° C., 20 ° C. viscosity is 6.5 mPa seconds, refractive index is 1.436 buzyl diglycol, boiling point is 245 ° C., 20 ° C. viscosity is 30.5 mPa seconds, and refractive index is 1. 539 phenyl glycol, boiling point 249 ° C., 20 ° C. viscosity 7.5 mPa seconds, refractive index 1.427 methyltriglycol, boiling point 256 ° C., 20 ° C. viscosity 12 mPa seconds, A benzyl glycol having a refractive index of 1.523, a boiling point of 259 ° C., a viscosity of 20 ° C. of 8.6 mPa seconds, a refractive index of 1.437, a boiling point of 271 ° C., and a boiling point of 20 ° C. There are butyl triglycol having a degree of 8.1 mPa seconds and a refractive index of 1.438, and 2-ethylhexyl glycol having a boiling point of 272 ° C., a viscosity at 20 ° C. of 10.4 mPa seconds and a refractive index of 1.442. . Therefore, the inorganic metal compound having a metal complex ion, methanol, and the above glycol ethers become raw materials for the transparent conductive paint.
Further, ethylene glycol ether having a boiling point higher than 290 ° C. includes benzyl diglycol having a boiling point of 302 ° C., a viscosity of 20 ° C. of 19.3 mPa seconds, and a refractive index of 1.5118. Therefore, the metal octylate compound, methanol, and benzyl diglycol become raw materials for the transparent conductive paint.
Next, a propylene glycol ether having a boiling point between 200 ° C. and 290 ° C. has a boiling point of 231 ° C., a viscosity at 20 ° C. of 7.4 mPa seconds, and a refractive index of 1.426, A phenylpropylene glycol having a boiling point of 243 ° C., a viscosity of 20 ° C. of 23.2 mPa seconds and a refractive index of 1.524, a boiling point of 274 ° C., a viscosity of 20 ° C. of 8.2 mPa seconds and a refractive index of 1.428 butyl propylene triglycol. Therefore, the inorganic metal compound having a metal complex ion, methanol, and the above glycol ethers become raw materials for the transparent conductive paint.

実施形態4Embodiment 4

ここでは、相対的に耐熱性が低い合成樹脂の基材ないしは部品に対し、透明導電性膜を形成することが可能か否かを、合成樹脂の熱分解反応から説明する。つまり、合成樹脂の熱分解が始まると、高分子の分子構造が不可逆変化し、合成樹脂の性質が元に戻れない。従って、オクチル酸金属化合物の熱分解で、合成樹脂の熱分解が始まらなければ、合成樹脂の基材ないしは部品に透明導電性膜が形成できる。
ところで、合成樹脂を構成する高分子の熱分解反応は、酸素ガスが存在する雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する雰囲気での高分子の熱分解は、酸化反応に依る熱分解であるため発熱を伴う。この発熱現象が、酸化されやすい有機物質からなる高分子の熱分解を促進させる。これに対し、窒素雰囲気での熱分解では酸化反応が起こらず、吸熱反応に依る熱分解が起こり、発熱現象が生じない。このため、高分子が熱分解を開始する温度は、酸素ガスが存在する雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では250℃付近で開始するのに対し、窒素雰囲気では400℃付近で開始し、150℃も高温側にシフトする。
窒素雰囲気における他の高分子の熱分解は、ポリアセタール樹脂POMが280℃で熱分解が始まり420℃で終了する。ポリスチレン樹脂PSは350℃で熱分解が始まり460℃付近で終了する。ポリエチレンテレフタレート樹脂PETが425℃で熱分解が始まり480℃付近で終了する。ポリプロピレン樹脂PPが370℃で熱分解が始まり500℃付近で終了する。高密度ポリエチレン樹脂HDPEが400℃で熱分解が始まり520℃付近で終了する。ポリテトラフルオルエチレン樹脂PTFEは490℃で熱分解が始まり640℃付近で終了する。
また、ヘリウムガス雰囲気でポリ塩化ビニル樹脂PVCは、不燃性で有害の塩化水素ガスと、可燃性ガスのベンゼンとナフタレンとの離脱が、吸熱反応を伴って220℃付近から始まり260℃付近で急激に進行し360℃まで続く。この後、420℃付近から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、可燃性ガスのトルエンとキシレンとを離脱して550℃付近で終了し、固体の残査(灰分)を10%残す。さらに、大気が遮断された高温流体でのノボラック型フェノール樹脂は、260℃付近から可燃性の可塑剤の脱離が始まり、360℃付近まで続き、この後、390℃から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、可燃性ガスのフェノールやクレゾールなどを生成し、700℃付近で終了し、固体の残査(灰分)を65%残す。
これに対し、合成樹脂の基材ないしは部品に、透明導電性膜を形成する際に、基材ないしは部品は、オクチル酸金属化合物の微細結晶の集まりと有機化合物との混合物で被覆された状態で290℃まで昇温される。この際、基材ないしは部品は、大気が遮断され、密閉された領域で290℃まで昇温される。このため、高分子の熱分解は、前記した窒素ガスや不活性ガスや高温流体での熱分解とは全く異なる。つまり、窒素ガスや不活性ガスや高温流体では、熱分解で生成されたガスは雰囲気中あるいは高温流体中に順次放出されるため、温度の上昇に伴ってガスが生成される熱分解が進む。いっぽう、合成樹脂の基材ないしは部品は、大気が遮断され、密閉された領域で昇温されるため、熱分解で生成される最初のガスは、極めて狭い領域に閉じ込められ、狭い領域におけるガスの分圧が増大し、その温度での飽和圧力となって熱分解が停止する。従って、熱分解を進めるには、開放された雰囲気における熱分解より大きな熱エネルギーを高分子に与える必要がある。このため、ごく微量のガスが生成された時点で、狭い領域内におけるガスの分圧がその温度での飽和圧力になり、開放された雰囲気に比べて生成されるガスの量は極めて少ない。また、熱分解で生成される2番目以降のガスは、最初のガスが閉じ込められているため、さらに大きな熱エネルギーが供給されないと熱分解が進まない。この結果、大気が遮断され、密閉された領域における合成樹脂は、前記した窒素ガスや不活性ガスや高温流体などの解放された雰囲気における熱分解温度より、著しく高温側で熱分解が進み、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より高い温度で熱分解する。従って、オクチル酸金属化合物の微細結晶が熱分解しても、高分子は熱分解せず、合成樹脂の性質は変わらない。
Here, whether or not a transparent conductive film can be formed on a base or part of a synthetic resin having relatively low heat resistance will be described from the thermal decomposition reaction of the synthetic resin. That is, when the thermal decomposition of the synthetic resin starts, the molecular structure of the polymer changes irreversibly, and the properties of the synthetic resin cannot be restored. Therefore, if the thermal decomposition of the synthetic resin does not start with the thermal decomposition of the metal octylate compound, a transparent conductive film can be formed on the base material or part of the synthetic resin.
By the way, the thermal decomposition reaction of the polymer constituting the synthetic resin is greatly different between an atmosphere in which oxygen gas exists and a nitrogen atmosphere. That is, the thermal decomposition of the polymer in the atmosphere in which oxygen gas is present is accompanied by heat generation because it is thermal decomposition due to an oxidation reaction. This exothermic phenomenon promotes thermal decomposition of a polymer made of an organic substance that is easily oxidized. On the other hand, in the thermal decomposition in a nitrogen atmosphere, no oxidation reaction occurs, thermal decomposition due to endothermic reaction occurs, and no exothermic phenomenon occurs. For this reason, the temperature at which the polymer starts thermal decomposition shifts to the high temperature side with a significant delay compared to the atmosphere in which oxygen gas exists. For example, thermal decomposition of a high-density polyethylene resin starts near 250 ° C. in an air atmosphere, but starts near 400 ° C. in a nitrogen atmosphere, and shifts to 150 ° C. on the high temperature side.
The thermal decomposition of other polymers in a nitrogen atmosphere starts at 280 ° C. and ends at 420 ° C. for the polyacetal resin POM. The polystyrene resin PS starts thermal decomposition at 350 ° C. and ends at around 460 ° C. Polyethylene terephthalate resin PET starts thermal decomposition at 425 ° C. and ends at around 480 ° C. The polypropylene resin PP begins to decompose at 370 ° C. and ends at around 500 ° C. The high-density polyethylene resin HDPE starts thermal decomposition at 400 ° C. and ends at around 520 ° C. The polytetrafluoroethylene resin PTFE starts thermal decomposition at 490 ° C. and ends at around 640 ° C.
Polyvinyl chloride resin PVC in a helium gas atmosphere starts from around 220 ° C. with an endothermic reaction, and the flammable and harmful hydrogen chloride gas and the flammable gases benzene and naphthalene start off at around 260 ° C. And continue to 360 ° C. Thereafter, thermal decomposition of the polymer with endotherm starts from around 420 ° C., and the combustible gases toluene and xylene are removed and the reaction is terminated at around 550 ° C., leaving a solid residue (ash content) of 10%. Furthermore, the novolak type phenolic resin in the high temperature fluid in which the atmosphere is shut off begins to desorb the flammable plasticizer from around 260 ° C. and continues to around 360 ° C., and thereafter, from 390 ° C. Pyrolysis begins, combustible gases such as phenol and cresol are generated, and the process ends at around 700 ° C., leaving a solid residue (ash content) of 65%.
In contrast, when a transparent conductive film is formed on a synthetic resin substrate or component, the substrate or component is covered with a mixture of fine crystals of metal octylate and an organic compound. The temperature is raised to 290 ° C. At this time, the base material or component is heated to 290 ° C. in a sealed region where the atmosphere is shut off. For this reason, the thermal decomposition of the polymer is completely different from the above-described thermal decomposition with nitrogen gas, inert gas, or high-temperature fluid. That is, in the case of nitrogen gas, inert gas, or high-temperature fluid, the gas generated by the thermal decomposition is sequentially released into the atmosphere or the high-temperature fluid, so that the thermal decomposition in which the gas is generated proceeds as the temperature rises. On the other hand, since the base material or parts of the synthetic resin are shielded from the atmosphere and heated in a sealed area, the first gas generated by pyrolysis is confined in a very narrow area, and the gas in the narrow area is trapped. The partial pressure increases, resulting in a saturation pressure at that temperature, and thermal decomposition stops. Therefore, in order to proceed with the thermal decomposition, it is necessary to give the polymer a higher thermal energy than the thermal decomposition in an open atmosphere. For this reason, when a very small amount of gas is generated, the partial pressure of the gas in the narrow region becomes the saturation pressure at that temperature, and the amount of gas generated is extremely small compared to the open atmosphere. Moreover, since the first gas is confined in the second and subsequent gases generated by the thermal decomposition, the thermal decomposition does not proceed unless larger thermal energy is supplied. As a result, the synthetic resin in the sealed area where the atmosphere is shut off and the thermal decomposition proceeds remarkably on the higher temperature side than the thermal decomposition temperature in the released atmosphere such as nitrogen gas, inert gas or high-temperature fluid described above, and octyl Pyrolysis occurs at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the acid metal compound. Therefore, even if the fine crystals of the metal octylate are thermally decomposed, the polymer is not thermally decomposed and the properties of the synthetic resin are not changed.

本実施例は、熱分解で銅を析出する無機金属化合物を原料として用い、透明導電性塗料を製造する。銅の原料となる無機金属化合物は、テトラアンミン銅イオン[Cu(NH2+の硝酸塩であるテトラアンミン銅(II)硝酸塩[Cu(NH](NO(例えば、三津和化学薬品株式会社の製品)を用い、有機化合物は沸点が245℃で、20℃の粘度が36mPa秒のジエチレングリコール(例えば、三菱化学株式会社の製品)を用いた。
最初に、テトラアンミン銅硝酸塩の0.2モルに相当する51gをメタノールに10重量%の割合で分散する。この分散液に、ジエチレングリコールを5重量%の割合で混合して、透明導電性塗料を製造した。
In this example, a transparent conductive paint is produced using an inorganic metal compound that precipitates copper by pyrolysis as a raw material. The inorganic metal compound used as a raw material of copper is tetraammine copper ion [Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ nitrate, tetraammine copper (II) nitrate [Cu (NH 3 ) 4 ] (NO 3 ) 2 (for example, Mitsuwa The organic compound used was diethylene glycol having a boiling point of 245 ° C. and a viscosity of 20 m ° C. for 36 mPa seconds (for example, a product of Mitsubishi Chemical Corporation).
First, 51 g corresponding to 0.2 mol of tetraammine copper nitrate is dispersed in methanol at a ratio of 10% by weight. Diethylene glycol was mixed with this dispersion at a ratio of 5% by weight to produce a transparent conductive paint.

実施例1で製造した塗料を用いて、アクリル樹脂からなる透明フィルム(例えば、三菱レイヨン株式会社の製品で品番HBS006)の表面に、銅微粒子が積み重なった積層体を形成し、さらに、この積層体をジエチレングリコールの被膜で覆う透明導電性膜を形成する実施例である。なお、アクリル樹脂の透明フィルムの膜厚は50μmである。
10cm×10cmの大きさに切断したアクリル樹脂フィルム10枚の表面に、実施例1で製造した塗料を20μmの厚みでスクリーン印刷した(印刷機は、例えばマイクロテック株式会社の製品MTVC_320を用いる)。さらに、アクリル樹脂フィルムを水素ガス雰囲気で熱処理した。最初に75℃に昇温してメタノールを気化した。次に、200℃に5分間放置し、テトラアンミン銅硝酸塩を熱分解した。この透明フィルムを試料1とする。
試料1について、複数の表面と切断した複数の断面との双方を電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、JFEテクノリサーチ株式会社が所有する極低加速電圧SEMを用いた。この装置は100Vからの極低加速電圧による表面観察が可能で、さらに導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる。
最初に、複数の表面と複数の断面との様々な部位から、反射電子線の900V〜1 kVの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。試料表面の観察では、ジエチレングリコールの内側に、40nm〜60nmの大きさからなる粒状の微粒子の集まりが存在した。試料断面の観察では、透明フィルムの表面に、粒状の微粒子が10層前後の厚みで積み重なり、その表面をジエチレングリコールの被膜が覆う膜が形成され、膜厚は1μmであった。
次に、複数の表面と複数の断面との様々な部位からの反射電子線の900V〜1kVの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で微粒子の材質を調べた。粒状微粒子には濃淡が認められず、同一の原子から構成されていた。
さらに、複数の表面と複数の断面との様々な部位からの特性X線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子は銅原子のみで構成されていたため、銅の粒状微粒子である。
以上の観察結果から、透明フィルムの表面に、銅微粒子の集まりが10個程度積み重なって銅微粒子の積層体を形成し、この積層体の表面をジエチレングリコールの被膜が覆って1μmの厚みからなる膜が形成されていることが分かった。
さらに、試料の全光線透過率をヘーズメータによって測定した(例えば、日本電色工業株式会社の分光ヘーズメータ型式NDH7000)。使用したアクリル樹脂の透明フィルムは、380nm以上の可視光の波長領域で93%の全光線透過率を持つが、作成した試料は、0.2μm〜3μmの波長からなる入射光に対して91%の全光線透過率を示した。
また、試料表面の表面抵抗値を表面抵抗計によって測定した(例えば、シムコジャパン株式会社の表面抵抗計ST−4)。表面抵抗値は、1×10Ω/□であり、試料表面に30gの荷重を加えると、表面抵抗値は、1×10Ω/□未満まで下がった。従って、試料表面にわずかな力を加えると、試料はさらに金属薄膜に近い表面抵抗を有することが分かった。このため、ジエチレングリコールの被膜の内側は、より金属に近い導電率を持つ。
以上に説明した観察と測定の結果から、透明フィルムの表面に形成した透明導電性膜は、タッチ操作を高感度で検知するタッチパネルとして用いることができる。
以上の結果を、試料1の断面構造として図1に模式的に示した。1はアクリル樹脂の透明フィルムで、2は銅微粒子で、3はジエチレングリコールである。
Using the coating material manufactured in Example 1, a laminate in which copper fine particles are stacked is formed on the surface of a transparent film made of an acrylic resin (for example, product number HBS006 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). This is an example in which a transparent conductive film is formed by covering the film with a film of diethylene glycol. The film thickness of the acrylic resin transparent film is 50 μm.
The coating material produced in Example 1 was screen-printed with a thickness of 20 μm on the surface of 10 acrylic resin films cut to a size of 10 cm × 10 cm (the printing machine uses, for example, a product MTVC — 320 manufactured by Microtec Corporation). Furthermore, the acrylic resin film was heat-treated in a hydrogen gas atmosphere. First, the temperature was raised to 75 ° C. to vaporize methanol. Next, it was left at 200 ° C. for 5 minutes to thermally decompose tetraammine copper nitrate. This transparent film is designated as Sample 1.
For sample 1, both the plurality of surfaces and the plurality of cut sections were observed with an electron microscope. As the electron microscope, an extremely low acceleration voltage SEM owned by JFE Techno-Research Corporation was used. This apparatus can observe the surface with an extremely low acceleration voltage from 100 V, and can directly observe the surface of the sample without forming a conductive film.
First, a secondary electron beam between 900 V to 1 kV of the reflected electron beam was taken out from various portions of a plurality of surfaces and a plurality of cross sections, and image processing was performed. In observation of the sample surface, a collection of granular fine particles having a size of 40 nm to 60 nm was present inside diethylene glycol. In observation of the cross section of the sample, granular fine particles were stacked on the surface of the transparent film with a thickness of about 10 layers, and a film with a diethylene glycol film covering the surface was formed, and the film thickness was 1 μm.
Next, image processing was performed by extracting energy between 900 V to 1 kV of reflected electron beams from various parts of a plurality of surfaces and a plurality of cross sections, and the material of the fine particles was examined based on the density of the image. The granular fine particles were not composed of light and shade, and were composed of the same atoms.
Furthermore, the energy and intensity of characteristic X-rays from various parts of a plurality of surfaces and a plurality of cross sections were subjected to image processing, and the types of elements constituting the fine particles were analyzed. Since the particulate fine particles are composed only of copper atoms, they are copper particulate fine particles.
From the above observation results, about 10 pieces of copper fine particles are stacked on the surface of the transparent film to form a laminated body of copper fine particles, and a film having a thickness of 1 μm is formed by covering the surface of the laminated body with a film of diethylene glycol. It was found that it was formed.
Furthermore, the total light transmittance of the sample was measured with a haze meter (for example, a spectroscopic haze meter model NDH7000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The used acrylic resin transparent film has a total light transmittance of 93% in the visible light wavelength region of 380 nm or more, but the prepared sample is 91% with respect to incident light having a wavelength of 0.2 μm to 3 μm. The total light transmittance was shown.
Moreover, the surface resistance value of the sample surface was measured with the surface resistance meter (for example, surface resistance meter ST-4 of Simco Japan Co., Ltd.). The surface resistance value was 1 × 10 5 Ω / □, and when a load of 30 g was applied to the sample surface, the surface resistance value decreased to less than 1 × 10 3 Ω / □. Therefore, it was found that when a slight force was applied to the sample surface, the sample further had a surface resistance close to that of a metal thin film. For this reason, the inside of the coating of diethylene glycol has a conductivity closer to that of a metal.
From the observation and measurement results described above, the transparent conductive film formed on the surface of the transparent film can be used as a touch panel that detects touch operations with high sensitivity.
The above results are schematically shown in FIG. 1 is a transparent film of acrylic resin, 2 is copper fine particles, and 3 is diethylene glycol.

本実施例は、オクチル酸アルミニウム(C15COO)Al(例えば、ホープ製薬株式会社の製品)を熱分解でアルミニウムを析出する原料として用い、有機化合物として沸点が340℃のフタル酸ジブチルC(COO(CHCH(例えば、昭和エーテル株式会社の製品)を用いて透明導電性塗料を製造する。
最初に、オクチル酸アルミニウムの0.3モルに相当する138gをメタノールに10重量%の割合で分散する。この分散液に、フタル酸ジブチルを10重量%の割合で混合して、透明導電性塗料を製造した。
In this example, aluminum octylate (C 7 H 15 COO) 3 Al (for example, a product of Hope Pharmaceutical Co., Ltd.) was used as a raw material for depositing aluminum by thermal decomposition, and dibutyl phthalate having a boiling point of 340 ° C. as an organic compound. A transparent conductive paint is produced using C 6 H 4 (COO (CH 2 ) 3 CH 3 ) 2 (for example, a product of Showa Ether Co., Ltd.).
First, 138 g corresponding to 0.3 mol of aluminum octylate is dispersed in methanol at a ratio of 10% by weight. To this dispersion, dibutyl phthalate was mixed at a ratio of 10% by weight to produce a transparent conductive paint.

実施例1で製造した塗料を用いて、ポリエステル樹脂からなる透明フィルム(例えば、帝人デュポンフィルム株式会社の製品で銘柄PETG2)の表面に、アルミニウム微粒子が積み重なった積層体を形成し、さらに、この積層体をフタル酸ジブチルの被膜で覆う透明導電性膜を形成する実施例である。なお、ポリエステル樹脂の透明フィルムの膜厚は50μmである。また、ポリエステル樹脂の大気雰囲気での熱分解は400℃付近から始まる。本実施例における透明フィルムは、オクチル酸アルミニウムの微細結晶とフタル酸ジブチルの被膜とで被覆された状態で昇温されるため、透明フィルムの熱分解が始まる温度は、400℃より著しく高い。
10cm×10cmの大きさに切断したポリエステル樹脂フィルム10枚の表面に、実施例3で製造した塗料を10μmの厚みでスクリーン印刷した。この後、大気雰団気で熱処理した。最初に75℃に昇温してメタノールを気化し、次に、290℃に1分間放置し、オクチル酸アルミニウムを熱分解した。この透明フィルムを試料2とする。
試料2について、複数の表面と切断した複数の断面との双方を、実施例2と同様に電子顕微鏡で観察した。この観察結果から、透明フィルムの表面に、アルミニウム微粒子の集まりが15個程度積み重なってアルミニウム微粒子の積層体を形成し、この積層体の表面をフタル酸ジブチルの被膜が覆って1μmの厚みからなる膜が形成されていることが分かった。
さらに、試料の全光線透過率を、実施例2と同様にヘーズメータによって測定した。使用したポリエステル樹脂の透明フィルムは、380nm以上の可視光の波長領域で95.5%の全光線透過率を持つが、作成した試料は、0.2μm〜3μmの波長の入射光に対して93%の全光線透過率を示した。
また、試料表面の表面抵抗値を、実施例2と同様に表面抵抗計によって測定した。表面抵抗値は1×10Ω/□であり、試料表面に10gの荷重を加えると、表面抵抗値は1×10Ω/□未満に下がった。従って、試料表面にわずかな力を加えると、試料はさらに金属薄膜に近い表面抵抗を有することが分かった。このため、フタル酸ジブチルの被膜の内側は、より金属に近い導電率を持つ。なお、実施例2より表面抵抗が下がった理由は、実施例2におけるジエチレングリコールの被膜の厚みより、本実施例におけるフタル酸ジフチルの被膜の厚みが薄いことに依る。
以上に説明した観察と測定の結果から、透明フィルムの表面に形成した透明導電性膜は、タッチ操作を高感度で検知するタッチパネルとしてのみならず、液晶パネルや太陽電池の透明電極として用いることができる。
以上の結果を、試料2の断面構造として図2に模式的に示した。4はポリエステル樹脂の透明フィルムで、5はアルミニウム微粒子で、6はフタル酸ジブチルである。
Using the coating material produced in Example 1, a laminated body in which aluminum fine particles are stacked is formed on the surface of a transparent film made of polyester resin (for example, brand PETG2 from Teijin DuPont Films Co., Ltd.). It is an Example which forms the transparent conductive film which covers a body with the film of a dibutyl phthalate. The film thickness of the polyester resin transparent film is 50 μm. Further, thermal decomposition of the polyester resin in the air atmosphere starts from around 400 ° C. Since the transparent film in this example is heated in a state where it is covered with the fine crystals of aluminum octylate and the dibutyl phthalate film, the temperature at which the thermal decomposition of the transparent film starts is significantly higher than 400 ° C.
The coating material produced in Example 3 was screen-printed with a thickness of 10 μm on the surface of 10 polyester resin films cut to a size of 10 cm × 10 cm. Thereafter, heat treatment was performed in an atmospheric atmosphere. First, the temperature was raised to 75 ° C. to vaporize methanol, and then left at 290 ° C. for 1 minute to thermally decompose aluminum octylate. This transparent film is designated as Sample 2.
For Sample 2, both the plurality of surfaces and the plurality of cut sections were observed with an electron microscope in the same manner as in Example 2. From this observation result, a collection of about 15 aluminum fine particles are stacked on the surface of the transparent film to form a laminate of aluminum fine particles, and the surface of the laminate is covered with a film of dibutyl phthalate to form a film having a thickness of 1 μm. It was found that was formed.
Further, the total light transmittance of the sample was measured with a haze meter in the same manner as in Example 2. The transparent film of the polyester resin used has a total light transmittance of 95.5% in the visible light wavelength region of 380 nm or more, but the prepared sample is 93 for incident light with a wavelength of 0.2 μm to 3 μm. % Of the total light transmittance.
Further, the surface resistance value of the sample surface was measured with a surface resistance meter in the same manner as in Example 2. The surface resistance value was 1 × 10 4 Ω / □, and when a 10 g load was applied to the sample surface, the surface resistance value decreased to less than 1 × 10 3 Ω / □. Therefore, it was found that when a slight force was applied to the sample surface, the sample further had a surface resistance close to that of a metal thin film. For this reason, the inside of the coating of dibutyl phthalate has a conductivity closer to that of a metal. The reason why the surface resistance was lower than that in Example 2 was that the thickness of the diphthyl phthalate film in this example was thinner than the thickness of the diethylene glycol film in Example 2.
From the observation and measurement results described above, the transparent conductive film formed on the surface of the transparent film can be used not only as a touch panel for detecting touch operations with high sensitivity, but also as a transparent electrode for liquid crystal panels and solar cells. it can.
The above results are schematically shown in FIG. 4 is a transparent film of polyester resin, 5 is aluminum fine particles, and 6 is dibutyl phthalate.

透明導電性塗料の製造に係わる2つの実施例と、透明導電性膜の形成に係わる2つの実施例とを説明したが、本発明に係わる透明導電性塗料の製造と透明導電性膜の形成は、以下の4つの理由から、これらの実施例に限定されない。
第一に、分子量が小さい無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって、銅とは異なる金属イオンに配位結合した金属錯体を用いることで、透明導電性塗料が製造される。この透明導電性塗料を用いることで、銅微粒子とは異なる金属微粒子の集まりが積み重なった積層体が、透明導電性膜を構成する。また、オクチル酸アルミニウムに代わるオクチル酸金属化合物を用いることで、透明導電性塗料が製造される。この透明導電性塗料を用いることで、アルミニウム微粒子とは異なる金属微粒子の集まりが積み重なった積層体が、透明導電性膜を構成する。このように、金属微粒子が積み重なった積層体を構成する金属の材質の制約はない。
第二に、金属錯体ないしはオクチル酸金属化合物のメタノールの分散濃度に応じて、金属微粒子が積み重なった積層体の厚みが自在に変えられる。さらに、メタノール分散液に混合する有機化合物の粘度と混合割合とによって、有機化合物の被膜の厚みが自在に変えられる。これらによって、透明導電性膜の表面抵抗が、より金属薄膜の表面抵抗に近づけられる。また、金属微粒子が積み重なった積層体は、電荷が連続して移動する経路を形成するため、有機化合物の被膜の内側は、さらに金属に近い導電率を示す。
第三に、近紫外線から近赤外線に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に比べて、微粒子の大きさが十分に小さい40nm〜60nmからなる金属微粒子が、基材ないしは部品の表面に積み重なって積層体を構成し、また、近紫外線から近赤外線に及ぶ0.2μm〜3μmの波長に対して、屈折率が1.4〜1.5の間にある有機化合物が、積層体の上を被覆して透明導電性膜を形成するため、基材ないしは部品の材質や形状、大きさに拘わらず、基材ないしは部品の表面に、近紫外線から近赤外線に及ぶ光に対して、高い透過性と高い透明性とを有する透明導電性膜が形成できる。
第四に、基材ないしは部品の材質、形状、大きさに応じて、低粘度の導電性塗料の粘度を微調整し、さらに、刷毛塗り、ローラー塗り、吹き付け塗装、浸漬塗装、ロールコーターなどの塗布方法を、ないしは、バーコート、リバースコート、グラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷方法を選択することで、全ての基材ないしは部品に、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ光に対して、高い透過率と高い透明性とを持ち、また、金属に近い導電率を持ち、1μm前後の膜厚からなる透明導電性膜が形成できる。
Two examples relating to the production of transparent conductive paints and two examples relating to the formation of transparent conductive films have been described, but the production of transparent conductive paints and the formation of transparent conductive films according to the present invention are as follows. However, the present invention is not limited to these examples for the following four reasons.
First, a transparent conductive coating material is produced by using a metal complex in which a molecule or ion made of an inorganic substance having a low molecular weight serves as a ligand and is coordinated to a metal ion different from copper. By using this transparent conductive paint, a laminate in which a collection of metal fine particles different from copper fine particles is stacked constitutes a transparent conductive film. Moreover, a transparent conductive coating material is manufactured by using an octylic acid metal compound instead of aluminum octylate. By using this transparent conductive paint, a laminate in which a collection of metal fine particles different from aluminum fine particles is stacked constitutes a transparent conductive film. Thus, there is no restriction | limiting of the material of the metal which comprises the laminated body on which the metal microparticles were piled up.
Secondly, the thickness of the laminate in which metal fine particles are stacked can be freely changed according to the methanol concentration of the metal complex or octylate metal compound. Furthermore, the thickness of the organic compound coating can be freely changed according to the viscosity and mixing ratio of the organic compound mixed in the methanol dispersion. As a result, the surface resistance of the transparent conductive film can be made closer to the surface resistance of the metal thin film. Moreover, since the laminated body in which metal fine particles are stacked forms a path through which electric charges move continuously, the inside of the organic compound film shows conductivity closer to that of a metal.
Thirdly, the metal fine particles composed of 40 nm to 60 nm whose particle size is sufficiently smaller than the wavelength of 0.2 μm to 3 μm extending from near ultraviolet rays to near infrared rays are stacked on the surface of the base material or component to be a laminate. In addition, an organic compound having a refractive index of 1.4 to 1.5 covers the top of the laminate with respect to a wavelength of 0.2 μm to 3 μm ranging from near ultraviolet to near infrared. Because it forms a transparent conductive film, it is highly transparent and highly transparent to light ranging from near-ultraviolet rays to near-infrared rays, regardless of the material, shape, or size of the substrate or component. A transparent conductive film having properties can be formed.
Fourth, finely adjust the viscosity of the low-viscosity conductive paint according to the material, shape, and size of the base material or parts, and further apply brush coating, roller coating, spray coating, dip coating, roll coater, etc. By selecting the coating method or printing method such as bar coating, reverse coating, gravure printing, screen printing, etc., it is high for all base materials or parts with respect to light ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region. A transparent conductive film having a transmittance and high transparency and having a conductivity close to that of a metal and having a film thickness of about 1 μm can be formed.

1 アクリル樹脂の透明フィルム 2 銅微粒子 3 ジエチレングリコール
4 ポリエステル樹脂の透明フィルム 5 アルミニウム微粒子 6 フタル酸ジブチル
1 Transparent film of acrylic resin 2 Copper fine particles 3 Diethylene glycol 4 Transparent film of polyester resin 5 Aluminum fine particles 6 Dibutyl phthalate

Claims (4)

透明導電性塗料を製造する製造方法は、熱分解で金属を析出する金属化合物をアルコールに分散してアルコール分散液を作成し、さらに、近紫外線領域から近赤外線領域に及ぶ波長が0.2μm〜3μmの光に対する屈折率が1.4〜1.5の間の値を持つ第一の性質と、融点が20℃より低い第二の性質と、前記アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質と、前記アルコールの粘度の10倍以上の粘度を持つ第四の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第五の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に10重量%以下の割合で混合して混合液を作成する、これによって、該混合液からなる透明導電性塗料が製造されることを特徴とする、透明導電性塗料の製造方法。  The production method for producing a transparent conductive paint is a method in which a metal compound in which metal is deposited by thermal decomposition is dispersed in alcohol to create an alcohol dispersion, and the wavelength ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region is 0.2 μm to A first property having a refractive index between 1.4 and 1.5 for light of 3 μm, a second property having a melting point lower than 20 ° C., and a third property that dissolves or mixes in the alcohol 10% by weight of an organic compound having a fourth property having a viscosity 10 times or more the viscosity of the alcohol and a fifth property having a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of the metal compound in the alcohol dispersion. A method for producing a transparent conductive paint, wherein a mixed liquid is prepared by mixing at the following ratio, whereby a transparent conductive paint comprising the mixed liquid is produced. 基材ないしは部品の表面に透明導電性膜を形成する方法は、請求項1に記載した方法で製造した透明導電性塗料を、基材ないしは部品の表面に塗布ないしは印刷し、該基材ないしは該部品を昇温してアルコールを気化させ、さらに、金属化合物が熱分解する温度まで昇温する、これによって、前記基材ないしは前記部品の表面に金属微粒子の集まりが積み重なって析出し、隣接する前記金属微粒子同士が金属結合し、該金属結合した金属微粒子が積み重なった積層体が、高沸点の有機化合物で被覆された透明導電性膜が、前記基材ないしは前記部品の表面に形成されることを特徴とする、透明導電性膜を形成する方法。  A method for forming a transparent conductive film on the surface of a substrate or a component is as follows. The transparent conductive paint produced by the method according to claim 1 is applied or printed on the surface of a substrate or a component. The temperature of the component is increased to evaporate the alcohol, and the temperature is increased to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed. The transparent conductive film in which the metal fine particles are metal-bonded and the laminate in which the metal-bonded metal fine particles are stacked is coated with a high-boiling organic compound is formed on the surface of the substrate or the component. A method for forming a transparent conductive film. 請求項1に記載した透明導電性塗料を製造する際に用いる第一の原料は、請求項1に記載した金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物であり、請求項1に記載したアルコールがメタノールであり、請求項1に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれかの有機化合物であることを特徴とする、請求項1に記載した透明導電性塗料を製造する際に用いる第一の原料。  The first raw material used in producing the transparent conductive paint according to claim 1 is a metal compound according to claim 1 wherein a ligand composed of an inorganic molecule or ion is coordinated to a metal ion. An inorganic metal compound having a metal complex ion, wherein the alcohol according to claim 1 is methanol, and the organic compound according to claim 1 is any one of carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers It is an organic compound, The 1st raw material used when manufacturing the transparent conductive coating material of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 請求項1に記載した透明導電性塗料を製造する際に用いる第二の原料は、請求項1に記載した金属化合物がオクチル酸金属化合物であり、請求項1に記載したアルコールがメタノールであり、請求項1に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類に属する有機化合物であることを特徴とする、請求項1に記載した透明導電性塗料を製造する際に用いる第二の原料。  The second raw material used when producing the transparent conductive paint according to claim 1 is such that the metal compound according to claim 1 is an octylate metal compound, and the alcohol according to claim 1 is methanol, The organic compound according to claim 1 is an organic compound belonging to carboxylic acid esters, and is a second raw material used when producing the transparent conductive paint according to claim 1.
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