JP2021098354A

JP2021098354A - 導電性フィルムの製造方法、及び、樹脂組成物の組成の決定方法

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Publication number: JP2021098354A
Application number: JP2020157248A
Authority: JP
Inventors: 健大礒; Takehiro Iso; 章博田中; Norihiro Tanaka
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN115697671A; JP6906095B2; WO2022059284A1

Abstract

【課題】導電性フィルムに加工した場合にドローレゾナンスの発生を抑制可能な樹脂組成物を提供することである。【解決手段】樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含み、押出し成形によって導電性フィルムに加工される。この樹脂組成物は、該樹脂組成物により構成された柱状の試験片の両端が引っ張られることによって試験片に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、試験片の伸長粘度の変化の測定が行なわれると、該測定の開始から５（ｓ）経過時点において、所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満である。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂組成物に関し、特に、ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含み、押出し成形によって導電性フィルムに加工される樹脂組成物に関する。

特開２０１７−１０５８８９号公報（特許文献１）は、ポリオレフィン系化粧シート用基材フィルムを開示する。このポリオレフィン系化粧シート用基材フィルムにおいては、所定条件下において、所定の伸長粘度変化率が３００％以上である。このポリオレフィン系化粧シート用基材フィルムを用いて成形された薄いフィルムにおいては、いわゆるドローレゾナンスの発生が抑制されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１０５８８９号公報

上記特許文献１に開示されているドローレゾナンスという現象は、たとえば、押出し成形によって導電性フィルムが成形される場合にも発生し得る。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、導電性フィルムに加工した場合にドローレゾナンスの発生を抑制可能な樹脂組成物を提供することである。

本発明に従う樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含み、押出し成形によって導電性フィルムに加工される。この樹脂組成物は、該樹脂組成物により構成された柱状の試験片の両端が引っ張られることによって試験片に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、試験片の伸長粘度の変化の測定が行なわれると、該測定の開始から５（ｓ）経過時点において、所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満である。

たとえば、導電性フィルムの押出し成形においては、ダイの樹脂吐出部付近においてネックインという現象が生じ得る。ネックインが生じている場合には、加工中の導電性フィルムの領域毎に樹脂が通過する長さが異なる。すなわち、加工中の導電性フィルムの幅方向の両端部においては、導電性フィルムの幅方向の中央部と比較して、樹脂が通過する長さが長くなる。そのため、加工中の導電性フィルムの領域毎に樹脂の歪み速度が異なる。このような場合に、歪み速度の変化によって伸長粘度が大きく変化すると、加工中の導電性フィルムの領域毎に樹脂の伸び具合が大きくばらつき、ドローレゾナンスの原因となる。本発明に従う樹脂組成物においては、試験において歪み速度が０．０２（／ｓ）と０．１（／ｓ）との間で変更されたとしても、伸長粘度の対数の値の変化が０．５（Ｐａ・ｓ）未満である。したがって、この樹脂組成物によれば、歪み速度の変化による伸長粘度の変化が限定的であるため、たとえば、導電性フィルムの押出し成形時にネックインが生じたとしても、導電性フィルムの領域毎の樹脂の伸び具合が大きくばらつかず、ドローレゾナンスの発生を抑制することができる。

上記樹脂組成物において、ポリオレフィン系樹脂は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂であってもよい。

上記樹脂組成物において、カーボンブラックは、ファーネスブラックであってもよい。

本発明によれば、導電性フィルムに加工した場合にドローレゾナンスの発生を抑制可能な樹脂組成物を提供することができる。

押出し成形機の一部を示す図である。測定装置の内部を正面方向から示す模式図である。測定装置の内部を側面方向から示す模式図である。実施例１における伸長粘度の測定結果を示す図である。実施例２における伸長粘度の測定結果を示す図である。実施例３における伸長粘度の測定結果を示す図である。比較例における伸長粘度の測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．概要］
図１は、本実施の形態に従う樹脂組成物を用いて導電性フィルム２０を製造するように構成された押出し成形機１０の一部を示す図である。図１に示されるように、押出し成形機１０は、Ｔダイ１００と、冷却ロール１１０とを含んでいる。樹脂組成物は、Ｔダイ１００から押し出され、冷却ロール１１０で冷却されることによって、導電性フィルム２０に加工される。

たとえば、導電性フィルム２０の押出し成形においては、Ｔダイ１００の樹脂吐出部付近においてネックインという現象が生じ得る。ネックインが生じている場合には、加工中の導電性フィルム２０の領域毎に樹脂が通過する長さが異なる。たとえば、領域Ｐ１において樹脂が通過する長さと、領域Ｐ２において樹脂が通過する長さとは異なる。すなわち、加工中の導電性フィルム２０の幅方向の両端部においては、導電性フィルム２０の幅方向の中央部と比較して、樹脂が通過する長さが長くなる。

そのため、加工中の導電性フィルム２０の領域毎に樹脂の歪み速度が異なる。このような場合に、歪み速度の変化によって樹脂組成物の伸長粘度が大きく変化すると、加工中の導電性フィルム２０の領域毎に樹脂の伸び具合が大きくばらつき、ドローレゾナンスの原因となる。

本発明者（ら）は、適切な伸長粘度を有する樹脂組成物を用いて導電性フィルムを生産することによって、導電性フィルムにおける上記ドローレゾナンスの発生を抑制できることを見出した。以下、本実施の形態に従う樹脂組成物について詳細に説明する。

［２．樹脂組成物］
本実施の形態に従う樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含む。ポリオレフィン系樹脂としては、たとえば、以下のＡタイプ又はＢタイプが含まれている。

Ａタイプのポリオレフィン系樹脂は、たとえば、ｉ）分子量分布の異なるポリプロピレン樹脂同士が混合されたもの（たとえば、超高分子成分が添加される等）、ｉｉ）電子線照射又は過酸化物との反応等によって部分架橋されたポリプロピレン樹脂、又は、ｉｉｉ）長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂である。

Ｂタイプのポリオレフィン系樹脂は、たとえば、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇという条件下でＪＩＳＫ７２１０−１：２０１４に準拠した方法で測定されたメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が２０超のポリプロピレン樹脂である。

カーボンブラックとしては、たとえば、ファーネスブラック又はアセチレンブラックが含まれている。

本実施の形態に従う樹脂組成物は、該樹脂組成物により構成された柱状の試験片の両端が引っ張られることによって該試験片に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、試験片の伸長粘度の変化の測定が行なわれると、該測定の開始から５（ｓ）経過時点において、所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満であるという特徴を有している。好ましくは、該測定の開始から５（ｓ）経過時点において、所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差は、０．４２（Ｐａ・ｓ）以下である。なお、伸長粘度の測定方法については、後程詳しく説明する。

この樹脂組成物によれば、歪み速度の変化による伸長粘度の変化が限定的であるため、たとえば、導電性フィルム２０の押出し成形時にネックインが生じたとしても、導電性フィルム２０の領域毎の樹脂の伸び具合が大きくばらつかず、ドローレゾナンスの発生を抑制することができる。

また、樹脂組成物に含まれるフィラー量（たとえば、カーボンブラックの量）が増加すると、該樹脂組成物を用いて生成された導電性フィルム２０においてドローレゾナンスが発生しやすくなる。フィラーの多くは成形加工中の導電性フィルム２０において塑性変形する量が極めて小さいため、樹脂組成物に含まれるフィラー量が多い場合には、導電性フィルム２０において塑性変形可能な樹脂部分が小さく分断されるためである。樹脂組成物に含まれるフィラー量が多い場合には、生成された導電性フィルム２０におけるドローレゾナンスの発生が顕著となる。本実施の形態に従う樹脂組成物によれば、たとえば、フィラーの質量％濃度が２３ｗｔ％以上であっても、生成される導電性フィルム２０におけるドローレゾナンスの発生を抑制することができる。

［３．伸長粘度の測定方法］
樹脂組成物の伸長粘度の測定は、測定装置３０を用いることによって行なわれる。まず、測定装置３０について説明し、その後、測定装置３０を用いた伸長粘度の測定方法について説明する。

図２は、測定装置３０の内部を正面方向から示す模式図である。図３は、測定装置３０の内部を側面方向から示す模式図である。矢印Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２の各々が示す方向は、図２及び図３において共通である。

図２及び図３に示されるように、測定装置３０は、オイルバス３１と、複数（２つ）のロール３００Ａと、複数（２つ）のロール３００Ｂと、光源３２０と、光ファイバ３３０と、複数（２つ）の光照射部３４０Ａと、鏡３５０Ａ，３５０Ｂと、カメラ３６０とを含んでいる。

オイルバス３１には、シリコンオイルが充填されている。複数のロール３００Ａ、複数のロール３００Ｂ及び鏡３５０Ａ，３５０Ｂの各々は、シリコンオイルに浸漬されている。

試験片４０は、測定対象の樹脂組成物によって構成されている。試験片４０の形状は、たとえば、円柱形状又は角柱形状である。

矢印Ｘ１方向寄りのロール３００Ａ，３００Ｂ、及び、矢印Ｘ２方向寄りのロール３００Ａ，３００Ｂの各々は、試験片４０の端部を保持するように構成されている。ロール３００Ａ，３００Ｂの各々は、一定速度で回転し、試験片４０を矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向に引っ張るように構成されている。

矢印Ｘ１方向寄りのロール３００Ａ，３００Ｂ、及び、矢印Ｘ２方向寄りのロール３００Ａ，３００Ｂの少なくとも一方は、ロードセルを含み、試験片４０に加えられた荷重を検出するように構成されている。試験片４０の両端がロール３００Ａ，３００Ｂによって引っ張られることによって、試験片４０には一軸伸長変形が加えられる。なお、一軸伸長変形とは、最初Ｌ₀だけ離れていた２点間の距離が以下の式（１）に従って変化する変形のことをいう。

ε：歪み速度（sec^-1）、ｔ：時間（sec）
光源３２０は発光するように構成されており、光ファイバ３３０は光源３２０が発した光を伝達するように構成されている。光照射部３４０Ａ，３４０Ｂは、鏡３５０Ａ，３５０Ｂにそれぞれ光を照射するように構成されている。鏡３５０Ａ，３５０Ｂの各々は光を反射し、反射した光は試験片４０に照射される。カメラ３６０は、試験片４０によって反射された光を撮影するように構成されている。

上述の一軸伸長変形が試験片４０に加えられた場合、試験片４０の断面積Ｓ（ｔ）は、断面積の初期値がＳ₀である場合に、以下の式（２）に従って減少する。

本実施の形態における伸長粘度の測定においては、ロール３００Ａ，３００Ｂによって試験片４０に一軸伸長変形が加えられ、その際に試験片４０に加えられる荷重がロードセルを含むロール３００Ａ，３００Ｂによって検出される。さらに、一軸伸長変形が加えられている状態においてカメラ３６０によって撮影された画像に基づいて、試験片４０の直径が検出される。検出された直径のデータ及び上記式（２）に基づいて、試験片４０が受けている歪み速度が算出される。断面積、算出された歪み速度及び検出された荷重のデータ、並びに、以下の式（３）に基づいて伸長粘度が算出される。

η_E：伸長粘度（Ｐａ・ｓ）、Ｆ：荷重（Ｎ）、Ｓ：断面積（ｍ²）、ε：歪み速度（ｓｅｃ^-1）
以上の方法によって、樹脂組成物の伸長粘度が測定される。

［４．特徴］
以上のように、本実施の形態に従う樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含み、押出し成形によって導電性フィルム２０に加工される。この樹脂組成物は、該樹脂組成物により構成された柱状の試験片４０の両端が引っ張られることによって試験片４０に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、試験片４０の伸長粘度の変化の測定が行なわれると、該測定の開始から５（ｓ）経過時点において、所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満である。

したがって、この樹脂組成物によれば、歪み速度の変化による伸長粘度の変化が限定的であるため、たとえば、導電性フィルム２０の押出し成形時にネックインが生じたとしても、導電性フィルム２０の領域毎の樹脂の伸び具合が大きくばらつかず、ドローレゾナンスの発生を抑制することができる。

［５．実施例及び比較例］
（５−１．実施例１）
実施例１における樹脂組成物は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂と、ファーネスブラックとを含んでいた。この樹脂組成物において、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂の質量パーセント濃度は７３ｗｔ％であり、ファーネスブラックの質量パーセント濃度は２７ｗｔ％であった。

図４は、実施例１における伸長粘度の測定結果を示す図である。図４を参照して、横軸は時間（ｓ）を示し、縦軸は伸長粘度の対数値（Ｐａ・ｓ）を示す。実施例１においては、伸長粘度の測定開始から５（ｓ）経過時点において、歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差は、０．００であった。

（５−２．実施例２）
実施例２における樹脂組成物は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂と、ファーネスブラックとを含んでいた。この樹脂組成物において、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂の質量パーセント濃度は７０ｗｔ％であり、ファーネスブラックの質量パーセント濃度は３０ｗｔ％であった。

図５は、実施例２における伸長粘度の測定結果を示す図である。図５を参照して、横軸は時間（ｓ）を示し、縦軸は伸長粘度の対数値（Ｐａ・ｓ）を示す。実施例２においては、伸長粘度の測定開始から５（ｓ）経過時点において、歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差は、０．０２であった。

（５−３．実施例３）
実施例３における樹脂組成物は、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇという条件下でＪＩＳＫ７２１０−１：２０１４に準拠した方法で測定されたメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が２０超のポリプロピレン樹脂と、アセチレンブラックとを含んでいた。この樹脂組成物において、上記ＭＦＲが２０超のポリプロピレン樹脂の質量パーセント濃度は７５ｗｔ％であり、アセチレンブラックの質量パーセント濃度は２５ｗｔ％であった。

図６は、実施例３における伸長粘度の測定結果を示す図である。図６を参照して、横軸は時間（ｓ）を示し、縦軸は伸長粘度の対数値（Ｐａ・ｓ）を示す。実施例３においては、伸長粘度の測定開始から５（ｓ）経過時点において、歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差は、０．４２であった。

（５−４．比較例）
比較例における樹脂組成物は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂と、ケッチェンブラックとを含んでいた。この樹脂組成物において、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂の質量パーセント濃度は７０ｗｔ％であり、ケッチェンブラックの質量パーセント濃度は３０ｗｔ％であった。

図７は、比較例における伸長粘度の測定結果を示す図である。図７を参照して、横軸は時間（ｓ）を示し、縦軸は伸長粘度の対数値（Ｐａ・ｓ）を示す。比較例においては、伸長粘度の測定開始から５（ｓ）経過時点において、歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値と、歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の伸長粘度の対数の値との差は、１．４２であった。実施例１−３及び比較例についてまとめたものが以下の表１である。

（５−５．ドローレゾナンスに関する評価結果）
実施例１−３及び比較例の各々の樹脂組成物を用いて導電性フィルムを作成し、各導電性フィルムに関しドローレゾナンスの評価を行なった。具体的には、以下の方法によって、ドローレゾナンスの評価を行なった。

樹脂組成物をフルフライト単軸押出し機（４０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝２９）、５５０ｍｍ幅コートハンガーダイ（リップ開度０．８ｍｍ）、シリンダ温度１８０−２３０℃、ダイ温度２１５℃で押し出し、冷却ロールを備えた巻取り機（ロール温度３０℃）にて巻き取ることによって製膜した。

各実施例の全試験区において樹脂吐出量が常に一定となるように調整し、同一樹脂組成における厚み水準の変更は巻取り速度の変更のみによって行なった。フィルム厚みは、フィルム中央と、中央から両側１５ｃｍの各々の位置とのＴＤ方向３点を、ＭＤ方向に１ｃｍ間隔で１００箇所、計３００点測定した。

ドローレゾナンスの発生評価は、下記式（４）で表される変動幅を用いて行なった。
均値・・・（４）
変動幅が１０％以下の場合に「エクセレント」と評価し、変動幅が１５％以下の場合に「グッド」と評価し、変動幅が１５％超の場合に「バッド」と評価した。評価結果をまとめたものが以下の表２である。

表２に示されるように、実施例１，２については、全フィルム厚みにおいて「グッド」と評価された。実施例３については、フィルム厚みが２００μｍの場合には「エクセレント」と評価され、フィルム厚みが５０μｍ、１００μｍの場合には「グッド」と評価された。一方、比較例については、フィルム厚みが２００μｍの場合には「グッド」と評価されたものの、フィルム厚みが５０μｍ、１００μｍの場合には「バッド」と評価された。

１０押出し成形機、２０導電性フィルム、３０測定装置、３１オイルバス、４０試験片、１００Ｔダイ、１１０冷却ロール、３００Ａ，３００Ｂロール、３２０光源、３３０光ファイバ、３４０Ａ，３４０Ｂ光照射部、３５０Ａ，３５０Ｂ鏡、３６０カメラ、Ｐ１，Ｐ２領域。

Claims

導電性フィルムの製造方法であって、
ポリオレフィン系樹脂とカーボンブラックとを含む樹脂組成物を押出し成形によって導電性フィルムに加工するステップを含み、
前記樹脂組成物により構成された柱状の試験片の両端が引っ張られることによって前記試験片に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、前記試験片の伸長粘度の変化の測定が行なわれるステップを経て、前記測定の開始から５（ｓ）経過時点において、前記所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の前記伸長粘度の対数の値と、前記所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の前記伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満となるように前記樹脂組成物の組成が決定されている、導電性フィルムの製造方法。
前記ポリオレフィン系樹脂は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂である、請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
前記カーボンブラックは、ファーネスブラックである、請求項１又は請求項２に記載の導電性フィルムの製造方法。
導電性フィルムの製造に用いられる樹脂組成物の組成の決定方法であって、
樹脂組成物により構成された柱状の試験片の両端が引っ張られることによって前記試験片に所定の歪み速度による一軸伸長変形が加えられた状態で、前記試験片の伸長粘度の変化の測定を行なうステップと、
前記測定の開始から５（ｓ）経過時点において、前記所定の歪み速度が０．０２（／ｓ）である場合の前記伸長粘度の対数の値と、前記所定の歪み速度が０．１（／ｓ）である場合の前記伸長粘度の対数の値との差が０．５（Ｐａ・ｓ）未満となった場合の樹脂組成物の組成を、前記導電性フィルムの製造に用いられる樹脂組成物の組成として決定するステップとを含む、組成の決定方法。