JP2022053990A - 透明基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記透明基材は着色していてもよいが、全光線透過率(可視光に対する透明性)は高い方が好ましく、80%以上であることが好ましい。例えば、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート[PET]、ポリエチレンナフタレート[PEN]等)、ポリカーボネート、アクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート[PMMA]等)、シクロオレフィンポリマー等の樹脂フィルムを好適に使用することができる。また、これらの透明基材には光学特性、電気的特性、後述するアンダーコート層の塗工性や耐屈曲性を損なわない範囲で、易接着、光学調整(アンチグレア、アンチリフレクションなど)、ハードコートなどの機能を有する層を、単一または複数備えていてもよく、片面または両面に備えていてもよい。これらの樹脂フィルムの中でも、優れた光透過性(透明性)や柔軟性、機械的特性などの点からポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマーを用いることが好ましい。シクロオレフィンポリマーとしては、ノルボルネンの水素化開環メタセシス重合型シクロオレフィンポリマー(ZEONOR(登録商標、日本ゼオン株式会社製)、ZEONEX(登録商標、日本ゼオン株式会社製)、ARTON(登録商標、JSR株式会社製)等)やノルボルネン/エチレン付加共重合型シクロオレフィンポリマー(APEL(登録商標、三井化学株式会社製)、TOPAS(登録商標、ポリプラスチックス株式会社製))を用いることができる。これらの中でもガラス転移温度(Tg)が90~170℃のものが引き出し配線やコネクタ部分などの後工程における加熱に耐えうるため好ましく、125~145℃のものがより好ましい。厚みは1~200μmであることが好ましく、5~125μmであることがより好ましく、8~50μmがさらに好ましく、8~20μmが特に好ましい。
アンダーコート層(以下、「UC層」と称することがある)は、上記透明基材の少なくとも一方の主面上の一部の面または全面にベタ状に印刷された絶縁層である。塗工や蒸着などの成膜方法により成膜することができ、大面積での形成が容易なことから、アンダーコートインク(以下、「UCインク」と称することがある)の塗工により成膜されることが好ましい。
アミン価(mmol/g)=[A×B/(B+C)]/56.11 (1)
により算出される。
E>Fの場合
ウレタン結合部含有量(mmol/g)=F/D
F>Eの場合
ウレタン結合部含有量(mmol/g)=E/D
として求めることが出来る。
アンダーコートインクの印刷は、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、グラビア法、スリットコート法、インクジェット法等の公知の印刷法により行うことができる。この際に形成される印刷膜(アンダーコート層)の形状は、透明基材の一部の面または全面を被覆する膜(ベタパターン)としての形状とされる。形成したアンダーコート層は、加熱して溶媒を乾燥させた後、必要に応じ光照射や加熱を行い硬化させる。
導電性繊維含有層は導電性繊維とバインダー樹脂を含む。導電性繊維としては、金属ナノワイヤ、カーボン繊維などが挙げられ、金属ナノワイヤを好適に使用することができる。金属ナノワイヤは、径がナノメーターオーダーのサイズである金属であり、ワイヤ状の形状を有する導電性材料である。なお、本実施形態では、金属ナノワイヤとともに(混合して)、または金属ナノワイヤに代えて、ポーラスあるいはノンポーラスのチューブ状の形状を有する導電性材料である金属ナノチューブを使用してもよい。本明細書において、「ワイヤ状」と「チューブ状」はいずれも線状であるが、前者は中央が中空ではないもの、後者は中央が中空であるものを意図する。性状は、柔軟であってもよく、剛直であってもよい。前者を「狭義の金属ナノワイヤ」、後者を「狭義の金属ナノチューブ」と呼び、以下、本願明細書において、「金属ナノワイヤ」は狭義の金属ナノワイヤと狭義の金属ナノチューブとを包括する意味で用いる。狭義の金属ナノワイヤ、狭義の金属ナノチューブは、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。
下記溶離液にバインダー樹脂を溶解させ、20時間静置した。この溶液におけるバインダー樹脂の濃度は0.05質量%である。
GPC: 昭和電工株式会社製Shodex(登録商標)SYSTEM21
カラム :東ソー株式会社製TSKgel(登録商標)G6000PW
カラム温度:40℃
溶離液:0.1mol/L NaH2PO4水溶液+0.1mol/L Na2HPO4水溶液
流速:0.64mL/min
試料注入量:100μL
MALS検出器:ワイアットテクノロジーコーポレーション、DAWN(登録商標) DSP
レーザー波長:633nm
多角度フィット法:Berry法
導電性繊維含有インクの印刷は、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、グラビア法、スリットコート法等の印刷法により行うことができる。この際、上記アンダーコート層上に、その全面または一部の面を被覆する膜(ベタパターン)としての形状に印刷される。印刷後、形成した塗膜を、加熱して溶媒を乾燥させることにより導電性繊維含有層が形成される。
上述したように、エッチング工程としては、パルス光照射やあるいは水、低級アルコール、及びその混合物や水素化ホウ素ナトリウム水溶液等の導電性繊維含有層を構成するバインダー樹脂を溶解する溶媒で導電性繊維含有層を構成するバインダー樹脂をエッチングする事により、導電性繊維含有層を低抵抗化出来る。
導電性繊維含有層を保護するために、保護膜をさらに有していてもよい。保護膜は、硬化性樹脂組成物の硬化膜である。硬化性樹脂組成物としては、(A)カルボキシ基を含有するポリウレタンと、(B)エポキシ化合物と、(C)硬化促進剤と、(D)溶媒と、を含むものが好ましい。硬化性樹脂組成物を上記導電性繊維含有層上に印刷、塗布等により形成し、硬化させて保護膜を形成する。硬化性樹脂組成物の硬化は、例えば熱硬化性樹脂組成物を用いる場合、これを加熱・乾燥させることにより行うことができる。なお、硬化性樹脂組成物として光硬化性樹脂組成物を用いる場合、光を吸収して硬化するため、光を吸収する成分が硬化膜中に残存することとなる。そのため、全光線透過率と耐屈曲性のバランスが取れる範囲で用いることが好ましい。
ポリビニルピロリドンK-90((株)日本触媒社製)(0.98g)、AgNO3(1.04g)及びFeCl3(0.8mg)を、エチレングリコール(250ml)に溶解し、150℃で1時間加熱反応した。得られた銀ナノワイヤ粗分散液をメタノール2000mlに分散させ、卓上小型試験機(日本ガイシ株式会社製、セラミック膜フィルター セフィルト使用、膜面積0.24m2、孔径2.0μm、寸法Φ30mm×250mm、ろ過差圧0.01MPa)に流し入れ、循環流速12L/min、分散液温度25℃にてクロスフロー濾過を実施し不純物を除去し、銀ナノワイヤ(平均直径:26nm、平均長さ:20μm)を得た。得られた銀ナノワイヤの平均径の算出には、電界放出形走査電子顕微鏡JSM-7000F(日本電子株式会社製)を用い、任意に選択した100本の銀ナノワイヤ寸法を測定し、その算術平均値を求めた。また、得られた銀ナノワイヤの平均長の算出には、形状測定レーザマイクロスコープVK-X200(キーエンス株式会社製)を用い、任意に選択した100本の銀ナノワイヤ寸法を測定し、その算術平均値を求めた。また、上記メタノール、エチレングリコール、AgNO3、FeCl3は富士フィルム和光純薬株式会社製試薬を用いた。
<銀ナノワイヤインク1の作製>
上記ポリオール法で合成した銀ナノワイヤの水/メタノール/エタノール混合溶媒の分散液11g(銀ナノワイヤ濃度0.62質量%、水/メタノール/エタノール=10:20:70[質量比])、水2.4g、メタノール3.6g(富士フィルム和光純薬株式会社製)、エタノール8.3g(富士フィルム和光純薬株式会社製)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、富士フィルム和光純薬株式会社製)12.8g、プロピレングリコール1.2g(PG、旭硝子株式会社製)、PNVA(登録商標)水溶液(昭和電工株式会社製、固形分濃度10質量%、絶対分子量90万)0.7gを混合し、ミックスローターVMR-5R(アズワン株式会社製)で1時間、室温、大気雰囲気下で撹拌(回転速度100rpm)して銀ナノワイヤインク40gを作製した。
銀ナノワイヤインク1のバインダー樹脂をPVP K-90(ポリN-ビニルピロリドン、株式会社日本触媒製)とした以外は同様に調製した。
銀ナノワイヤインク1のバインダー樹脂をエトセル(登録商標)std100(エチルセルロース、日新化成株式会社製)とした以外は同様に調製した。
銀ナノワイヤインク1のバインダー樹脂をエスレック(登録商標)BM-1(ボリビニルブチラール、積水化学工業株式会社製)とした以外は同様に調製した。
<カルボキシ基を有するポリウレタン(A)の合成例>
攪拌装置、温度計、コンデンサーを備えた2L三口フラスコに、ポリオール化合物としてC-1015N(株式会社クラレ製、ポリカーボネートジオール、原料ジオールモル比:1,9-ノナンジオール/2-メチル-1,8-オクタンジオール=15/85、分子量964)62.0g、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物として2,2-ジメチロールブタン酸(湖州長盛化工社製)40.0g、および溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート231gを仕込み、90℃で前記2,2-ジメチロールブタン酸を溶解させた。
装置名:日本分光株式会社製HPLCユニット HSS-2000
カラム:ShodexカラムLF-804
移動相:テトラヒドロフラン
流速 :1.0mL/min
検出器:日本分光株式会社製 RI-2031Plus
温度 :40.0℃
試料量:サンプルル-プ 100μリットル
試料濃度:約0.1質量%に調製
100ml三角フラスコに試料約0.2gを精密天秤にて精秤し、これにエタノール/トルエン=1/2(質量比)の混合溶媒10mlを加えて溶解する。更に、この容器に指示薬としてフェノールフタレインエタノール溶液を1~3滴添加し、試料が均一になるまで十分に攪拌する。これを、0.1N水酸化カリウム-エタノール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを、中和の終点とする。その結果から下記の計算式を用いて得た値を、樹脂の酸価とする。
酸価(mg-KOH/g)=〔B×f×5.611〕/S
B:0.1N水酸化カリウム-エタノール溶液の使用量(ml)
f:0.1N水酸化カリウム-エタノール溶液のファクター
S:試料の採取量(g)
上記合成例で合成した樹脂組成物(カルボキシ基含有ポリウレタン(カルボキシ基含有ポリウレタン含有率:45質量%))10.0gをポリ容器に量り取り、溶媒として1-ヘキサノール83.8gと酢酸エチル83.8gを加え、ミックスローターVMR-5R(アズワン株式会社製)で12時間、室温、大気雰囲気下で撹拌(回転速度100rpm)した。均一であることを目視で確認したのち、エポキシ化合物としてペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル(PETG、昭和電工株式会社製)0.63g、硬化促進剤として、U-CAT(登録商標)5003(サンアプロ株式会社製)0.31gを加え、再度ミックスローターを用いて1時間撹拌し、アンダーコートインクとした。
実施例1
表面をプラズマ処理装置(積水化学工業株式会社製AP-T03)を用いてプラズマ処理(使用ガス:窒素、搬送速度:50mm/sec、処理時間:6sec、設定電圧:400V)した透明基材(ZEONOR(登録商標)ZF14-100、100μm厚、A4サイズ、日本ゼオン株式会社製)の塗工(長辺)方向に対し、アンダーコートインクをバーコーター(wet厚5μm)で全面に塗工し、80℃1分間、熱風乾燥機(恒温器HISPEC HS350(楠本化成株式会社製))にて乾燥させた。その後、100℃で15時間処理することにより、硬化させた。得られたアンダーコート層付き透明基材に、銀ナノワイヤインク1をA4サイズ全面にバーコーター(wet厚15μm)で塗工し、80℃1分で乾燥して、導電性繊維含有層としての銀ナノワイヤ含有層を形成した(図1(a)~(c)参照)。
光照射を実施するに代わりに、水素化ホウ素ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)の2%水溶液にA4サイズの試料の下半分のみを2分浸漬した以外は実施例1と同様の操作を実施した。浸漬した部分が低抵抗部であり、浸漬していない部分が高抵抗部である透明基板を得た。
実施例2の水素化ホウ素ナトリウム水溶液に代わり、純水で同様の操作を実施した。
実施例1と同様に表面をプラズマ処理した透明基材(ZEONOR(登録商標)ZF14-100、100μm厚、A4サイズ)の塗工(長辺)方向に対し、銀ナノワイヤインクをA4サイズ全面にバーコーター(wet厚15μm)で塗工し、80℃1分で乾燥し、銀ナノワイヤ含有層を形成した透明基板を得た。
実施例1~3及び比較例1で得られた各フィルムの低抵抗部と高抵抗部を3cm×3cmに切り出した試験片を用い、JIS K7361-1の透明材料の全光線透過率測定法、JIS K7136の透明材料のヘーズの求め方、に準拠して色彩色差計COH7700(日本電色工業株式会社製)を用いて、光源をD65とし、全光線透過率、ヘーズを測定した。
株式会社三菱化学アナリテック製、ロレスタGP MCP-T610を用いて測定し、低抵抗部及び高抵抗部からそれぞれ任意の10点を測定し、全ての点で測定不可能(>108Ω/□)であったものを×としている。抵抗測定が可能であり、1000Ω/□以上の場合は、桁数の記載を範囲で示し、1000Ω/□未満の場合は、平均値を示している。
参考例1、5
表面をプラズマ処理装置(積水化学工業株式会社製AP-T03)を用いてプラズマ処理(使用ガス:窒素、搬送速度:50mm/sec、処理時間:6sec、設定電圧:400V)した透明基材(ZEONOR(登録商標)ZF-14、100μm厚、A4サイズ、日本ゼオン株式会社製)の塗工(長辺)方向に対し、下半分ほどにアンダーコートインクをバーコーター(wet厚5μm)で塗工し、80℃1分間、熱風乾燥機(恒温器HISPEC HS350(楠本化成株式会社製))にて乾燥させた。その後、銀ナノワイヤインク1をA4サイズ全面にバーコーター(wet厚15μm)で塗工し、上記熱風乾燥機にて80℃1分で乾燥して、導電性繊維含有層としての銀ナノワイヤ含有層を形成した。
参考例1、5で用いた銀ナノワイヤインク1を表2に示したインクに変えた以外は同様に作製した。
Claims (9)
- 透明基材の少なくとも一方の主面上の一部の面または全面にアンダーコート層をベタ状に印刷する第一印刷工程と、
前記アンダーコート層上に、平面視で略均一に分散された導電性繊維及びバインダー樹脂を含む導電性繊維含有層であって、前記アンダーコート層により高抵抗化される導電性繊維含有層をベタ状に印刷する第二印刷工程と、
前記導電性繊維含有層を構成するバインダー樹脂を、平面視で所望のパターンにエッチングするエッチング工程と、
を備え、前記導電性繊維含有層を構成するバインダー樹脂がエッチングされていない表面抵抗値RHである高抵抗部と、バインダー樹脂がエッチングされている表面抵抗値RLである低抵抗部とを有し、RH/RL>100であり、前記アンダーコート層が(-NH-)を有する基及び結合部の少なくとも一つを有する樹脂を含むことを特徴とする、透明基板の製造方法。 - 前記エッチング工程は、前記パターンの領域に光を照射して前記バインダー樹脂を除去する工程である、請求項1に記載の透明基板の製造方法。
- 前記エッチング工程は、前記パターンの領域に、前記バインダー樹脂を溶解する溶媒を作用させて前記バインダー樹脂を除去する工程である、請求項1に記載の透明基板の製造方法。
- 前記エッチング工程の後に、前記導電性繊維含有層上に保護膜を形成する保護工程を備える、請求項3に記載の透明基板の製造方法。
- 前記アンダーコート層における前記(-NH-)を有する基または結合部の総含有量が0.1mmol/g以上5.0mmol/g以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の透明基板の製造方法。
- 前記(-NH-)を有する基または結合部の総含有量が2.0mmol/g以下である請求項5に記載の透明基板の製造方法。
- 前記(-NH-)を有する基または結合部が、1級アミノ基、2級アミノ基、ウレタン結合(-NH-C(=O)-O-)、ウレア結合(-NH-C(=O)-NH-)、アミド結合(-C(=O)-NH-)からなる群の少なくとも一つである請求項5または6に記載の透明基板の製造方法。
- 前記導電性繊維が金属ナノワイヤである請求項1~7のいずれか一項に記載の透明基板の製造方法。
- 前記金属ナノワイヤが銀ナノワイヤである請求項8に記載の透明基板の製造方法。
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