JP2022088712A - 成形フィルム用導電性組成物、成形フィルム、及びその製造方法、並びに、成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、当該導電回路一体化成形品の製造方法として、特定の導電回路が形成されたベースフィルムを射出成形用金型のキャビティ面に配置した後、溶融樹脂を射出して、樹脂成形体を射出成形することが記載されている。
特許文献1において、導電回路は、特定の透明金属薄膜をエッチングすることにより形成されている。
例えば特許文献2には、スクリーン印刷によって高精細な導電性パターンを形成することが可能な低温処理型の導電性インキとして、特定の導電性微粒子と、特定のエポキシ樹脂とを含有する特定の導電性インキが開示されている。スクリーン印刷によれば導電パターンの厚膜化が可能であり、導電パターン低抵抗化が実現できるとされている。
(A ) 樹脂と、 ( B )溶剤と、(C)導電性微粒子を含む、成形フィルム用導電性樹脂組成物であって、25℃の環境下において、せん断(一方向への回転)速度1000(/s)のせん断を60秒間かけたのちに、周波数1Hz、1%のひずみを試料へかけながら貯蔵弾性率を測定した場合に、貯蔵弾性率の測定終了時(測定開始から200秒後)の貯蔵弾性率の値を100%として、貯蔵弾性率が90%の値まで到達した際のtanδが0.50以上30以下である。
オーバーレイ成形法により、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む。
成形後の前記成形フィルムを、射出成形の型内に配置する工程と、
射出成形により基材を成形すると共に、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む。
なお本実施において、硬化物とは、化学反応により硬化したもののみならず、例えば溶剤が揮発することにより硬くなったものなど、化学反応によらずに硬化したものを包含する。
本発明の成形フィルム用導電性組成物は、凹凸面または三次元曲面を有する基材表面に導電回路を形成するための成形フィルムの製造用の導電性樹脂組成物であって、
(A ) 樹脂と、 ( B )溶剤と、(C)導電性微粒子を含む、成形フィルム用導電性樹脂組成物であって、25℃の環境下において、せん断(一方向への回転)速度1000(/s)のせん断を60秒間かけたのちに、周波数1Hz、1%のひずみを試料へかけながら貯蔵弾性率を測定した場合に貯蔵弾性率の測定終了時(測定開始から200秒後)の値を100%として、貯蔵弾性率が90%の値まで到達した際のtanδが0.50以上30以下であることを特徴とする。
なお、本発明における凹凸面や三次元曲面とは、なだらかな曲線断面を有する面のみでなく、鋭角状の角や矩形形状を有する立体面全般を示す。すなわち、平面を伸縮することなく変形させることのみでは、成立させることのできない立体形状を指し、例えば半球状、円錐状、円柱状、四角柱状等の立体形状を指すものである。なお、ある立体形状が、連続した立体面内に先述の平面または二次元曲面と、三次元曲面の両方の要素を有する場合、例えば平面形状に1か所以上の部分的な半球状形状が組み合わされた立体形状に関しては、全体として平面を伸縮することなく変形させることによって成立させることのできない立体形状であることから、これも三次元曲面であるものとする。即ち本発明における凹凸面や三次元曲面は、フレキシブル基板等を折り曲げることでは実現できないものであり、たとえば、成形性フィルムの加熱下での立体成形による賦形などによって実現可能となる形状である。
即ち、本発明の成形フィルム用導電性組成物は、上記の条件を満たすことで、スクリーン印刷等で、導電性に優れた厚膜の導電層を有する成形フィルムを容易に製造することができる。また、当該成形フィルム用導電性組成物を用いて製造された成形フィルムは、平坦でない基材表面に用いた場合であっても導電性の低下が抑制される。更に、当該成形フィルムを用いることで、実用的な強度をもつ立体形状プラスチックからなる基材上の凹凸面や曲面などの任意の面に導電回路が形成された成形体を得ることができる。
本実施の導電性組成物は、成膜性や、ベースフィルム乃至加飾層への密着性を付与するために、バインダー性の樹脂(A)を含有する。また、本実施においては、樹脂(A)を含有することにより、導電層に柔軟性を付与することができる。そのため、樹脂(A)を含有することにより延伸に対する導電層の断線が抑制される。
樹脂(A)としては、例えば、アクリル系樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン系ブロック共重合樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられ、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施では、樹脂(A)を溶解し流動性を与え印刷性を付与したり、樹脂(A)の組成物中での分子鎖の広がりや絡まり合いを調製したりするために、溶剤(B)を含有する。また、本実施においては、溶剤(B)を含有することにより、上記分子鎖の広がりを調製し上記ベースフィルムへの印刷時の濡れ性を付与することで、印刷時のパターニング精度を向上することができる。
導電性微粒子(C)は、導電層内で複数の導電性微粒子が接触して導電性を発現するものであり、本実施においては、高温で加熱することなく導電性が得られるものの中から適宜選択して用いられる。
本実施に用いられる導電性微粒子としては、金属微粒子、カーボン微粒子、導電性酸化物微粒子などが挙げられる。
金属微粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、アルミニウム、タングステン、モルブテン、白金等の金属単体粉のほか、銅-ニッケル合金、銀-パラジウム合金、銅-スズ合金、銀-銅合金、銅-マンガン合金などの合金粉、前記金属単体粉または合金粉の表面を、銀などで被覆した金属コート粉などが挙げられる。また、カーボン微粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどが挙げられる。また、導電性酸化物微粒子としては、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ルテニウムなどが挙げられる。
なお本発明における「球状」とは真球上、卵型、潰れた球状、礫状、多面体状のアスペクト比の低い、具体的にはアスペクト比1以上2以下程度の粒子全般を指す。また本発明における「フレーク状」とは、鱗片状、鱗状、板状、扁平状、シート状等と呼称される2次元平面状の扁平形状全般を指し、その中でもアスペクト比が3以上500以下のものが特に好ましい。さらに本発明における「連鎖凝集状」とは上記球状の導電性微粒子が複数個直接融合・結合した、不定形形状全般を指す。
本実施の導電性組成物中の導電性微粒子(C)の含有割合は、用途等に応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、導電性組成物に含まれる固形分全量に対し、50質量%以上90質量%以下であることが好ましく、55質量%以上85質量%以下であることが好ましい。導電性微粒子(C)の含有割合が上記下限値以上であれば、導電性に優れた導電層を形成することができる。また、導電性微粒子(C)の含有割合が上記上限値以下であれば、樹脂(A)の含有割合を高めることができ、成膜性や、ベースフィルム等への密着性が向上し、また、導電層に柔軟性を付与することができる。
本発明の導電性組成物は、必要に応じてさらに他の成分を含有してもよい。このような他の成分としては、架橋剤のほか、分散剤、耐摩擦向上剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、芳香剤、酸化防止剤、有機顔料、無機顔料、消泡剤、シランカップリング剤、可塑剤、難燃剤、保湿剤等が挙げられる
本実施の導電性組成物の製造方法は、前記樹脂(A)と、溶剤(B)と、導電性微粒子(C)と、必要により用いられるその他の成分とを、溶解乃至分散する方法であればよく、公知の混合手段により混合することにより製造することができる。
本実施の成形フィルムは、ベースフィルム上に導電層を備えた成形フィルムであって、
前記導電層が、前記成形フィルム用導電性組成物の硬化物であることを特徴とする。
本実施の成形フィルムによれば、凹凸面や曲面など任意の基材面に導電回路が形成された成形体を得ることができる。
本実施の成形フィルムによれば、凹凸面や曲面など任意の基材面に導電回路が形成された成形体を得ることができる。
本実施の成形フィルムの層構成について図1及び図2を参照して説明する。図1及び図2は、本実施の成形フィルムの一例を示す、模式的な断面図である。
図1の例に示される成形フィルム10は、ベースフィルム1上に、導電層2を備えている。導電層2は、ベースフィルム1の全面に形成されていてもよく、図1の例のように所望のパターン状に形成されていてもよい。
図2の例に示される成形フィルム10は、ベースフィルム1上に、加飾層3を有し、当該加飾層3上に、導電層2を備えている。また図2の例に示されるように、成形フィルム10は、導電層2上に、電子部品4や、取り出し回路に接続するためのピン5を備えていてもよい。
また、図示はしないが、導電層2上、又は電子部品4上には、当該導電層や電子部品を保護するための樹脂層を備えていてもよく、当該樹脂層が、後述する基材との密着性を向上するための粘着層または接着層となっていてもよい。
また、図示はしないが、本実施の成形フィルム10が加飾層3を備える場合、図2の例のほか、ベースフィルム1の一方の面に加飾層3を有し、他方の面に導電層2を備える層構成であってもよい。
本実施の成形フィルムは、少なくともベースフィルムと、導電層を備えるものであり、必要に応じて他の層を有してもよいものである。以下このような成形フィルムの各層について説明する。
本実施においてベースフィルムは、基材形成時の成形温度条件下で基材表面の形状に追従可能な程度の柔軟性および延伸性を有するものの中から適宜選択することができ、成形体の用途や、成形体の製造方法などに応じて選択することが好ましい。
例えば、成形体の製造方法として、後述するオーバーレイ成形法や、フィルムインサート法を採用する場合には、ベースフィルムが成形体に残ることから、導電層の保護層としての機能を有することなどを考慮してベースフィルムを選択することができる。
一方、成形体の製造方法として後述するインモールド転写法などを採用する場合には、剥離性を有するベースフィルムを選択することが好ましい。
ポリカーボネートとポリメチルメタクリレートの積層フィルムの製造方法は、特に限定されず、ポリカーボネートフィルムとポリメチルメタクリレートフィルムとを貼り合わせて積層してもよく、ポリカーボネートとポリメチルメタクリレートとを共押出しにより積層フィルムとしてもよい。
また、これらのベースフィルムの表面がコロナ処理等の改質処理が施されていることも好ましい。
また更に必要に応じ、成形体表面の傷つき防止のため、ベースフィルムにハードコート層を設け、その反対の面に導電性組成物および必要に応じて加飾層を印刷してもよい。ハードコート層は、ベースフィルムとの密着性、更には表面硬度が良好で成形時にフィルムに追従するものであれば、特に限定されず、また樹脂ビーズ等の有機フィラーや金属酸化物等の無機フィラーも必要に応じて添加してもよい。ハードコート層を設ける方法は特に限定されず、従来公知の塗工方法にて塗布、乾燥、硬化して得ることができる。
本実施の成形フィルムにおいて導電層は、前記導電性組成物の硬化物である。導電層は、パターニングされた導電層であっても、ベタ塗りされた導電層であっても良い。
導電層の形成方法は特に限定されないが、本実施においては、スクリーン印刷法、パッド印刷法、ステンシル印刷法、スクリーンオフセット印刷法、ディスペンサー印刷法、グラビアオフセット印刷法、反転オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法により形成することが好ましく、スクリーン印刷法により形成することがより好ましい。
スクリーン印刷法においては、導電回路パターンの高精細化に対応すべく微細なメッシュ、特に好ましくは300~650メッシュ程度の微細なメッシュのスクリーンを用いることが好ましい。この時のスクリーンの開放面積は約20~50%が好ましい。スクリーン線径は約10~70μmが好ましい。
スクリーン版の種類としては、ポリエステルスクリーン、コンビネーションスクリーン、メタルスクリーン、ナイロンスクリーン等が挙げられる。また、高粘度なペースト状態のものを印刷する場合は、高張力ステンレススクリーンを使用することができる。
スクリーン印刷のスキージは丸形、長方形、正方形いずれの形状であってもよく、またアタック角度(印刷時の版とスキージの角度)を小さくするために研磨スキージも使用することができる。その他の印刷条件等は従来公知の条件を適宜設計すればよい。
溶剤の十分な揮発および架橋反応のために、加熱温度は80~230℃、加熱時間としては10~120分とすることが好ましい。これにより、パターン状の導電層を得ることができる。
導電層のパターンとしては特に限定されないが、例えば直線、曲線、メッシュや、部分的な四角、丸、ひし形形状等のベタパターンやベタ抜きパターンおよびそれらの任意の組合せ、または導電層全体が一面ベタパターンであってもよく、導電層が導電回路または導電回路の一部としての機能を発揮する限りにおいて限定されない。
パターン状導電層は、必要に応じて、導電パターンを被覆するように、絶縁層を設けてもよい。絶縁層としては、特に限定されず、公知の絶縁層を適用することができる。
本実施の成形フィルムは、得られる成形体の意匠性の点から、加飾層を有していてもよい。
加飾層は単色の色味を有する層であってもよく、任意の模様が付されたものであってもよい。
加飾層は、一例として、色材と、樹脂と、溶剤とを含有する加飾インキを調製した後、当該加飾インキを公知の印刷手段によりベースフィルムに塗布することにより形成することができる。
前記色材としては、公知の顔料や染料の中から適宜選択して用いることができる。また樹脂としては、前記本実施の導電性組成物における樹脂(A)と同様のものの中から適宜選択して用いることが好ましい。
加飾層の厚みは特に限定されないが、例えば0.5μm以上10μm以下とすることができ、1μm以上5μm以下とすることが好ましい。
本実施の成形体は、基材上に少なくとも導電層が積層した成形体であって、前記導電層が、請求項1~5のいずれか一項記載の成形フィルム用導電性組成物の硬化物であることを特徴とする。本実施の成形体は、前記本実施の成形フィルム用導電性組成物を用いた成形フィルムにより形成されるため、凹凸面や曲面など、任意の面に導電回路が形成された成形体となる。
以下、本実施の成形体の製造方法について、3つの実施形態を説明する。なお、本実施の成形体は、前記本実施の導電性組成物を用いて製造されたものであればよく、これらの方法に限定されるものではない。
本実施に係る成形体の第1の製造方法は、前記本実施の成形フィルム用導電性組成物を、ベースフィルム上に印刷し、乾燥することにより成形フィルムを製造する工程と、
基材上に前記成形フィルムを配置する工程と、
オーバーレイ成形法により、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む。
以下、図3を参照して説明するが、成形フィルムの製造方法は前述のとおりであるので、ここでの説明は省略する。
第1の製造方法においては、まず、基材20を下側チャンバーボックス22のテーブル上に設置する。次いで、前記本実施の成形フィルム10を上側チャンバーボックス21と下側チャンバーボックス22との間を通し、基材20上に配置する。この際、成形フィルム10は導電層が基材20側、もしくは基材20とは反対側のどちらと面するように配置されていてもよく、最終的な成形体の用途によって選択される。次いで上側・下側チャンバーボックスを真空状態とした後、成形フィルムを加熱する。次いで、テーブルを上昇することにより基材20を上昇15する。次いで上側チャンバーボックス21内のみを大気開放する(図3(B))。この時、成形フィルムは基材側に加圧16され、成形フィルム10と基材20とが貼り合わされて一体化する(図3(C))。このようにして成形体30を得ることができる。
本実施に係る成形体の第2の製造方法は、前記本実施の成形フィルム用導電性組成物を、ベースフィルム上に印刷し、乾燥することにより成形フィルムを製造する工程と、
前記成形フィルムを所定の形状に成形する工程と、
成形後の前記成形フィルムを、射出成形用の型内に配置する工程と、
射出成形により基材を成形すると共に、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む。以下、図4を参照して説明する。なお、第2の製造方法をフィルムインサート法ということがある。
本実施に係る成形体の第3の製造方法は、前記本実施の成形フィルム用導電性組成物を、スクリーン印刷により、ベースフィルム上に印刷し、乾燥することにより成形フィルムを製造する工程と、
前記成形フィルムを、射出成形用の型内に配置する工程と、
射出成形により基材を成形すると共に、前記成形フィルム中の導電層を基材側に転写する工程と、を含む。
以下、図5を参照して説明する。なお、第3の製造方法をインモールド転写法ということがある。
また、実施例中の重量平均分子量は、東ソー社製GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)「HLC-8320」を用いた測定におけるポリスチレン換算分子量である。
樹脂(A-1)~(A-11)として以下の樹脂を用いた。
・樹脂(A-1):三菱ケミカル社製アクリル樹脂、ダイヤナールBR85、ガラス転移点105℃、重量平均分子量32,0000。反応性官能基としてヒドロキシ基、カルボキシル基いずれも含まない。
・樹脂(A-2):ユニチカ社製ポリエステル樹脂、エリーテルUE‐3510、ガラス転移点-25℃、重量平均分子量34,000。反応性官能基としてヒドロキシ基、カルボキシル基ともに含む
・樹脂(A-3):三菱化学社製フェノキシ樹脂、JER1256、ガラス転移点95℃、重量平均分子量50,000。反応性官能基としてヒドロキシ基を含む。
・樹脂(A-4): 根上工業社製アクリル樹脂、MAP-4050、ガラス転移点31℃、重量平均分子量10,000。反応性官能基としてカルボキシル基を含む
攪拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イソフタル酸と3-メチル-1,5ペンタンジオールとから得られるポリエステルポリオール(クラレ社製「クラレポリオールP-2030」)200.0部、イソホロンジイソシアネート19.0部、及び溶媒としてブチルカルビトールアセテート146.0部、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.04部を仕込み、窒素気流下にて90℃で3時間反応させることで、重量平均分子量34,000、ガラス転移点4℃、水酸基価7.3KOHmg/gのウレタン樹脂40%、ブチルカルビトールアセテート溶媒60%からなる不揮発分40%のウレタン樹脂溶液を得た。
・樹脂(A-7):ユニチカ社製ポリエステル樹脂、エリーテルUE-3210、ガラス転移点45℃、重量平均分子量20000、反応性官能基としてヒドロキシル基、カルボキシル基を含む。
・樹脂(A-8):ナガセケムテックス社製アクリル樹脂、SG-P3,固形分濃度15%のMEK溶液、ガラス転移点12℃、重量平均分子量85000、反応性官能基としてヒドロキシル基、カルボキシル基いずれも含まない。
・樹脂(A-9):ナガセケムテックス社製アクリル樹脂、SC-280 BCA13、固形分濃度13%のブチルカルビアセテート溶液、ガラス転移点-29℃、重量平均分子量900,000、反応性官能基としてカルボキシル基を含む。
・樹脂(A-10):新日鉄住金化学社製フェノキシ樹脂、YP-50S、ガラス転移点84℃、重量平均分子量60000、反応性官能基としてヒドロキシ基を含む。
・樹脂(A-11):ユニチカ社製ポリエステル樹脂、XA0847,ガラス転移点61℃、重量平均分子量8000、反応性官能基としてカルボキシル基を含む。
<溶剤(B-1)~(B-5)>
・溶剤(B-1):ブチルカルビトールアセテート、沸点247℃
・溶剤(B-2):ε―カプロラクトン、沸点241℃
・溶剤(B-3):ターピネオール、沸点219℃
・溶剤(B-4):ジプロピレングリコールメチルエーテル、沸点75℃
・溶剤(B-5):メチルエチルケトン、沸点80℃
・導電性微粒子(C-1):福田金属箔粉社製、フレーク状銀粉、平均粒子径5.2μm
・導電性微粒子(C-2):福田金属箔粉社製、連鎖凝集状銀粉、平均粒子径1.5μm
・導電性微粒子(C-3):DOWAエレクトロニクス社製、フレーク状銀コート銅粉、銀被覆量10%、平均粒子径4.0μm
・導電性微粒子(C-4):伊藤黒鉛社製、鱗片状黒鉛、平均粒子径15μm
・導電性微粒子(C-5):DOWAエレクトロニクス社製、球状銀粉、平均粒子径3.3μm
・導電性微粒子(C-6):福田金属社製、球状銀粉、平均粒子径0.98μm
・導電性微粒子(C-7):福田金属社製、フレーク状銀粉、平均粒径2.76μm
・導電性微粒子(C-8):福田金属社製、不定形銀粉、平均粒子径1.5μm
・導電性微粒子(C-9):福田金属社製、球状銀粉、平均粒子径0.8μm
・その他成分(D-1):花王社製、非イオン性分散剤、エマルゲン102KG、固形分100%
・その他成分(D-2):日本電気硝子社製、ガラス粉末、LS1401S、固形分100%
・その他成分(D-3):旭化成ケミカルズ社製、ブロックイソシアネート、デュラネートSBN-70D、固形分70%のジプロピレングリコールメチルエーテル溶液
・その他成分(D-4):味の素ファインテクノ社製、チタネート系カップリング剤、プレンアクトKR-TTS、固形分濃度100%
・その他成分(D-5):日本アエロジル社製、ヒュームドシリカ、AEROSIL R202
・その他成分(D-6):新中村化学社製、液体UVモノマー、NKエステルTMPT、固形分濃度100%
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-1)を得た。回復tanδは28、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-2)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-2)を得た。回復tanδは3.00、高せん断粘度は40.0(Pa・s)であった。
樹脂(A-3)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-3)を得た。回復tanδは4.50、高せん断粘度は60.0(Pa・s)であった。
樹脂(A-4)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-4)を得た。回復tanδは2.00、高せん断粘度は15.0(Pa・s)であった。
樹脂(A-5)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-5)を得た。回復tanδは4.00、高せん断粘度は50.0(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-2)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-6)を得た。回復tanδは28.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-3)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-7)を得た。回復tanδは28.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-4)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-8)を得た。回復tanδは28.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-9)を得た。回復tanδは40.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を、EME社製遊星撹拌機UFO1.5にて公転1300rpm、自転1000rpmで10分間撹拌混合し、成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-10)を得た。回復tanδは40.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-1)20.0部を溶剤(B-1)30.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-1)80.0部を撹拌混合し、その後さらにPRIMIX社製高速分散機ホモディスパー2.5型にて1000rpmで10分間撹拌混合することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-11)を得た。回復tanδは40.0、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-6)4.0部を溶剤(B-1)14.5部に溶解させ、導電性微粒子(C-2)80.0部、その他成分(D-1)、(D-2)それぞれ1.5部、2.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-12)を得た。回復tanδは0.40、高せん断粘度は350(Pa・s)であった。
樹脂(A-6)4.0部を溶剤(B-1)14.5部に溶解させ、導電性微粒子(C-2)80.0部、その他成分(D-1)、(D-2)それぞれ1.5部、2.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-13)を得た。回復tanδは0.45、高せん断粘度は350(Pa・s)であった。
樹脂(A-7)15.0部を溶剤(B-2)20.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-5)65.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-14)を得た。回復tanδは0.30、高せん断粘度は350(Pa・s)であった。
樹脂(A-7)15.0部を溶剤(B-2)20.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-5)65.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-15)を得た。回復tanδは0.40、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-8)1.0部を溶剤(B-1)8.8部と溶剤(B-5)5.7部に溶解させ、導電性微粒子(C-6)84.5部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-16)を得た。回復tanδは0.45、高せん断粘度は350(Pa・s)であった。
樹脂(A-8)1.0部を溶剤(B-1)8.8部と溶剤(B-5)5.7部に溶解させ、導電性微粒子(C-6)84.5部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-17)を得た。回復tanδは0.40、高せん断粘度は400(Pa・s)であった。
樹脂(A-9)0.3部を溶剤(B-1)1.9部と溶剤(B-3)15.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-7)77.8部、その他成分(D-6)5.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-18)を得た。回復tanδは50.0、高せん断粘度500(Pa・s)であった。
樹脂(A-9)0.3部を溶剤(B-1)1.9部と溶剤(B-3)15.0部に溶解させ、導電性微粒子(C-7)77.8部、その他成分(D-6)5.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で5パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-19)を得た。回復tanδは60.0、高せん断粘度550(Pa・s)であった。
樹脂(A-10)4.2部と樹脂(A-11)1.7部とを溶剤(B-1)12.5部、溶剤(B-4)0.7部に溶解させ、導電性微粒子(C-8)52.3部と導電性微粒子(C-9)22.4部、その他成分(D-3)1.7部、その他成分(D-4)0.8部、その他成分(D-5)4.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-20)を得た。回復tanδは35.0、高せん断粘度500(Pa・s)であった。
樹脂(A-10)4.2部と樹脂(A-11)1.7部とを溶剤(B-1)12.5部、溶剤(B-4)0.7部に溶解させ、導電性微粒子(C-8)52.3部と導電性微粒子(C-9)22.4部、その他成分(D-3)1.7部、その他成分(D-4)0.8部、その他成分(D-5)4.0部を撹拌混合し、3本ロールミル(小平製作所製)で1パス混練することで成形フィルム用導電性樹脂組成物(F-21)を得た。回復tanδは40.0、高せん断粘度500(Pa・s)であった。
ポリカーボネート(PC)ベースフィルム(帝人社製、パンライト2151、厚み300μm、300mm×210mm)上に、成形フィルム用導電性組成物(F-1)~(F-21)をそれぞれスクリーン印刷機(ミノスクリーン社製、ミノマットSR5575半自動スクリーン印刷機)によって印刷速度100mmで印刷した。次いで、熱風乾燥オーブンで120℃で30分加熱することで、幅15mm、長さ30mm、厚み10μmの四角形ベタ状パターン、線幅3mm、長さ60mm、厚み10μmの直線状のパターンおよび線幅150μm、線間距離150μm、長さ60mmのストライプパターンを有する導電層を備えた成形フィルムを得た。
上記実施例9~16、および比較例14~26の成形フィルムに形成された、15mm×30mmの四角形ベタ状の導電層について、抵抗率計(三菱化学アナリテック社製、ロレスタGP MCP-T610型抵抗率計、JIS-K7194準拠、4端子4探針法定電流印加方式)(0.5cm間隔の4端子プローブ)を用いて体積固有抵抗(Ω・cm)を測定した。結果を表3に示す。
上記実施例9~16、および比較例14~26の成形フィルムに形成された、3mm×60mmの直線状パターンの導電層が真ん中に来るように長手方向に70mm、幅方向に10mmに切り出し、測定用クーポンとした。この測定用クーポン上の導電層とは反対側の面に、長手方向端から当該導電層と垂直な線を目印として油性マジックで4cm間隔に2本書き加えた。この目印に従い、4cm間隔となる位置を、テスターを用いて抵抗値測定し、これを配線抵抗(Ω)とした。結果を表3に示す。
上記実施例9~16、および比較例14~26の前記測定用クーポンを160℃の加熱オーブン中で、長手方向に引っ張り速度10mm/分で伸長率125%まで引き延ばした。オーブンから取出し、冷却後に光学顕微鏡を用いて断線の有無を評価した。また、上記配線抵抗の測定と同様の方法で、元の目印基準で4cm間隔に相当する位置の配線抵抗(Ω)を測定し、伸縮後の配線抵抗/伸縮前の配線抵抗を熱延伸時抵抗変動率(倍)とし、それぞれ以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
(断線の有無)
A:断線は見られなかった。
B:1~2個の軽微なヒビが確認された
C:重度の断線または導電塗膜の剥離が確認された
(熱延伸時抵抗変動率)
A:5倍以上10倍未満
B:10倍以上100倍未満
C:100倍以上
(伸長率)[%]={(延伸後の長さ-延伸前の長さ)/(延伸前の長さ)}×100
前記熱延伸評価1において、伸長率を150%に変更した以外は、前記熱延伸評価1と同様にして、以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
(断線の有無)
A:断線は見られなかった。
B:1~2個の軽微なヒビが確認された
C:重度の断線または導電塗膜の剥離が確認された
(熱延伸時抵抗変動率)
A:10倍以上100倍未満
B:100倍以上1000倍未満
C:1000倍以上
上記実施例9~16、および比較例14~26の成形フィルムの3mm×60mmの直線状パターンの位置と重なるように、高さ10mm、縦横30mmx30mmの直方体状のABS樹脂成形物を導電体側の面と向かい合うように合わせ、TOM成形機(布施真空社製)を用いて設定温度160℃でオーバーレイ成形を行うことで、直方体形状に成形された成形フィルムとABS樹脂成形物とが一体化した成形体を得た。この成形体の直線状パターン配線の削れおよび抵抗変動率を確認した。抵抗変動率は元の目印基準で6cm間隔に相当する位置の配線抵抗(Ω)を測定し、伸縮後の配線抵抗/伸縮前の配線抵抗を熱延伸時抵抗変動率(倍)とし、それぞれ以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
(断線の有無と抵抗変動率)
A:配線の削れが見られず、かつ抵抗変動率が10倍以上50倍未満
B:1~2箇所の配線の削れによる端部欠けが確認される、または抵抗変動率が50倍以上500倍未満
C:配線の削れによる断線が1箇所以上確認される
上記実施例9~16、および比較例14~26の成形フィルムの3mm×60mmの直線状パターンの位置と重なるように、段差10mm、縦横30mmx30mmの直方体状突起を中央に有するブロック状金属製モールドを導電体側の反対の面と向かい合うように合わせ、TOM成形機(布施真空社製)を用いて設定温度160℃でオーバーレイ成形を行うことで、直方体形状に成形された内側にパターン化導電体を有する成形用フィルムを得た。
次いで、当該直方体形状に成形された成形フィルムを、バルブゲートタイプのインモールド成形用テスト金型が取り付けられた射出成形機(IS170(i5)、東芝機械社製)にセットし、PC/ABS樹脂(LUPOYPC/ABSHI5002、LG化学社製)を射出成形することで、パターン化導電体付き成形用フィルムと一体化された成形体を得た(射出条件:スクリュー径40mm、シリンダー温度260℃ 、金型温度(固定側、可動側)60℃ 、射出圧力160MPa(80%)、保圧力100MPa、射出速度60mm/秒(28%)、射出時間4秒、冷却時間20秒)。この成形体の直線状パターンの溶融樹脂の射出によるウォッシュアウト(溶融熱可塑性樹脂の温度および射出圧による配線パターンの変形や断線)および抵抗変動率を確認した。抵抗変動率は元の目印基準で6cm間隔に相当する位置の配線抵抗(Ω)を測定し、伸縮後の配線抵抗/伸縮前の配線抵抗を熱延伸時抵抗変動率(倍)とし、それぞれ以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
(断線の有無と抵抗変動率)
A:配線のウォッシュアウトが全く見られず、かつ抵抗変動率が10倍以上50倍未満
B:軽度のウォッシュアウトによる配線の歪みが確認される、または抵抗変動率が50倍以上500倍未満
C:配線のウォッシュアウトによる断線が1箇所以上確認される
回復tanδが請求項1範囲を満たさない比較例14~26の導電層では、成型フィルムの立体成型工程の際の高温での引き延ばし時に、特に引き延ばし伸度が大きい場合に破断を生じたり、抵抗値が上昇したりすることが明らかとなった。
上記の効果はせん断速度100(1/s)における粘度が3.00(Pa・s)以上300(Pa・s)以下の関係を満たした場合にさらに優れ、前記樹脂(A)がヒドロキシ基またはカルボキシル基のうち少なくとも一種の反応性官能基を有し、ガラス転移点が10℃以上110℃以下かつ重量平均分子量が10000以上100000以下を満たす場合はより一層優れていた。
2 導電層
3 加飾層
4 電子部品
5 ピン
10 成形フィルム
11 金型
12 射出成形用金型
13 開口部
14 射出
15 上昇
16 加圧
17 樹脂
20 基材
21 上側チャンバーボックス
22 下側チャンバーボックス
30 成形体
Claims (9)
- 凹凸面または三次元曲面を有する基材表面に導電回路を形成するための成形フィルムの製造用の導電性組成物であって、
樹脂(A ) と、溶剤( B )と、導電性微粒子(C)とを含み、25℃において、せん断(一方向への回転)速度1000(/s)のせん断を60秒間かける工程を経た後に、周波数1Hz、1%のひずみをかけながら、貯蔵弾性率を200秒間、測定する工程を行った場合に、貯蔵弾性率の測定終了時(測定開始から200秒後)の貯蔵弾性率の値を100%として、貯蔵弾性率が90%の値まで到達した時点でのtanδが0.50以上30以下である成形フィルム用導電性組成物。 - 25℃でのせん断速度100(1/s)における粘度が3.00(Pa・s)以上300(Pa・s)以下である請求項1に記載の成形フィルム用導電性組成物。
- 前記樹脂(A)がヒドロキシ基またはカルボキシル基のうち少なくとも一種の反応性官能基を有し、ガラス転移点が10℃以上110℃以下かつ重量平均分子量が10000以上100000以下の樹脂である請求項1または2に記載の成形フィルム用導電性組成物。
- 前記導電性微粒子(C)が、平均粒径0.5μm以上30μm未満であり、かつ銀粉、銅粉、銀コート粉、銅合金粉、およびカーボン微粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~3のいずれか一項記載の成形フィルム用導電性組成物。
- 前記導電性微粒子(C)が、平均粒径2μm以上15μm未満のフレーク状導電粉を含む、請求項4記載の成形フィルム用導電性組成物。
- 凹凸面または三次元曲面を有する基材表面に導電回路を形成するための成形フィルムであって、
ベースフィルム上に、請求項1~5記載の成形フィルム用導電性組成物から形成される導電層を具備する成形フィルム。 - 基材上に請求項6記載の前記成形フィルムを配置する工程と、
オーバーレイ成形法により、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む、成形体の製造方法。 - 請求項6記載の前記成形フィルムを所定の形状に成形する工程と、
成形後の前記成形フィルムを、射出成形の型内に配置する工程と、
射出成形により基材を成形すると共に、前記成形フィルムと前記基材とを一体化する工程と、を含む、成形体の製造方法。 - 請求項6記載の成形フィルムを、射出成形の型内に配置する工程と、 射出成形により基材を成形すると共に、前記成形フィルム中の導電層を基材側に転写する工程と、を含む、成形体の製造方法。
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JP2020200672A JP2022088712A (ja) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 成形フィルム用導電性組成物、成形フィルム、及びその製造方法、並びに、成形体及びその製造方法 |
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CN115513662A (zh) * | 2022-10-28 | 2022-12-23 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种曲面天线曲面电阻结构及其原位增材制造方法 |
-
2020
- 2020-12-03 JP JP2020200672A patent/JP2022088712A/ja active Pending
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CN115513662B (zh) * | 2022-10-28 | 2024-04-26 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种曲面天线曲面电阻结构及其原位增材制造方法 |
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