JP3935513B2 - 導電性微粉末分散液の製造方法 - Google Patents
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【産業上の利用分野】
本発明は導電性微粉末分散液の製造方法に係り、特にアンチモンドープ酸化スズ粉末を分散させてなる導電性微粉末分散液であって、アンチモンドープ酸化スズ粒子の充填密度が高く、導電性に優れた塗膜を形成することができる導電性微粉末分散液の製造方法を提供することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】
導電性粉末としては、最近になって、アンチモンを含有する酸化スズ粉末、即ち、アンチモンドープ酸化スズ粉末が使用されるようになり、得られる導電体の導電性や透明性、分散媒体への分散性等を改善するために、様々な改良が提案されている(特開平1−14174号、特開平3−263705号、特開平4−62713号、特開平4−77317号、特開平4−79104号)。
【0003】
従来、アンチモンドープ酸化スズ粉末は、一般的には、スズとアンチモンの塩を溶解した液に、アルカリを加えて反応させることによりスズアンチモン水酸化物混合物を析出させ、不要な塩を洗浄した後、濾過回収し、更に400℃以上で焼成することにより製造されている。
【0004】
得られたアンチモンドープ酸化スズ粉末を各種溶媒に分散させることにより導電性微粉末分散液を得、この導電性微粉末分散液を塗布液として各種基材の表面に塗布することにより、帯電防止用塗膜或いは導電性塗膜が形成される。従来、導電性微粉末分散液に用いるアンチモンドープ酸化スズ粉末としては、単一平均粒子径のものが用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導電性微粉末分散液を基材表面に塗布して帯電防止用又は導電性塗膜を形成する場合、その塗膜中のアンチモンドープ酸化スズ粒子の充填密度が、当該塗膜の導電性に影響を及ぼす。即ち、アンチモンドープ酸化スズ粒子の充填密度が高い程、塗膜中において粒子同士が密に接触し、塗膜の導電性の向上、表面抵抗の低減が図れる。
【0006】
しかしながら、従来の導電性微粉末分散液では、形成される塗膜のアンチモンドープ酸化スズ粒子の充填密度にも限度があり、塗膜の導電性の向上、表面抵抗の低減にも限界があった。特に、導電性微粉末分散液中に分散させるアンチモンドープ酸化スズ粒子を、分級などによって粒子径を小さくすると共に、粒度分布の幅を狭めて単分散分布に近づけてゆくと、得られる塗膜の導電性の低下、表面抵抗の増大が見られる。
【0007】
なお、従来、アンチモンドープ酸化スズ粉末の分散性の向上のためには、シリカにより表面処理することが提案されているが(特開平4−79104号)、シリカによる表面処理は、水系分散媒に対しては有効であるものの、シリカにより表面処理したアンチモンドープ酸化スズ粉末は、表面の極性が高くなり過ぎ、極性の低いその他の有機系分散媒への分散には不適当である。もとより、シリカ表面処理は、水系分散媒に対する分散性の向上を図るためのものであり、塗膜の充填性の向上には十分な効果は得られない。
【0008】
本発明は上記従来の問題点を解決し、アンチモンドープ酸化スズ粒子の充填密度が高く、導電性に優れ、表面抵抗の小さい塗膜を形成することができる導電性微粉末分散液の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の導電性微粉末分散液の製造方法は、平均粒子径の比較的大きいアンチモンドープ酸化スズ微粉末と平均粒子径の比較的小さいアンチモンドープ酸化スズ超微粉末を分散させてなる導電性微粉末分散液を製造する方法であって、アンチモンドープ酸化スズ微粉末の分散液(以下「L分散液」と称す。)と、L分散液を遠心分離機によって分級して、粒子径の大きい粒子を除去して得たアンチモンドープ酸化スズ超微粉末の分散液(以下「S分散液」と称す。)とを混合することを特徴とする。
【0010】
請求項2の導電性微粉末分散液の製造方法は、請求項1において、該超微粉末の平均粒子径DSが1〜60nmであり、該超微粉末の平均粒子径DSと該微粉末の平均粒子径DLとの比DS/DLが0.1〜0.9であることを特徴とする。
【0011】
請求項3の導電性微粉末分散液の製造方法は、請求項2において、該超微粉末の平均粒子径DSが15〜33nmであり、該微粉末の平均粒子径DLが50〜99nmであることを特徴とする。
【0012】
請求項4の導電性微粉末分散液の製造方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、該超微粉末の含有量(重量)WSと該微粉末の含有量(重量)WLとの比WS/WLが0.1〜0.9であることを特徴とする。
【0013】
以下に本発明を詳細に説明する。
【0014】
本発明の導電性微粉末分散液は、平均粒子径の比較的大きいアンチモンドープ酸化スズ微粉末と平均粒子径の比較的小さいアンチモンドープ酸化スズ超微粉末とからなる2種類のアンチモンドープ酸化スズ粉末を分散させてなるものである。
【0015】
アンチモンドープ酸化スズ微粉末とアンチモンドープ酸化スズ超微粉末との2種類のアンチモンドープ酸化スズ粉末を分散させた導電性微粉末分散液において、アンチモンドープ酸化スズ超微粉末の平均粒子径DSとアンチモンドープ酸化スズ微粉末の平均粒子径DLとの比DS/DLは0.1〜0.9、特に0.2〜0.8であることが好ましい。また、アンチモンドープ酸化スズ超微粉末の平均粒子径DSは1〜60nmであることが望ましい。
【0016】
上記DS/DLの比が0.1未満であっても0.9を超えても、大小2種類の平均粒子径のアンチモンドープ酸化スズ粉末を併用したことによる本発明の効果は得られるが、0.1〜0.9の範囲であれば顕著な効果が得られ、好ましい。また、アンチモンドープ酸化スズ超微粉末の平均粒子径DSについては、平均粒子径1nm未満の極超微粒子は製造困難であり、60nmを超えると、このような平均粒子径を有するアンチモンドープ酸化スズ超微粉末に適する平均粒子径を有するアンチモンドープ酸化スズ微粉末の平均粒子径DLが大きくなり過ぎ、良好な導電性塗膜を形成し得なくなる。従って、アンチモンドープ酸化スズ超微粉末の平均粒子径DSは1〜60nmとし、DS/DLの比は0.1〜0.9の範囲とするのが好ましい。
【0017】
また、導電性微粉末分散液中のアンチモンドープ酸化スズ超微粉末の含有量(重量)WSとアンチモンドープ酸化スズ微粉末の含有量(重量)WLとの比WS/WLは0.1〜0.9、特に0.2〜0.8であることが好ましい。
【0018】
このWS/WLの比が0.1未満であっても0.9を超えても、大小2種類の平均粒子径のアンチモンドープ酸化スズ粉末を併用したことによる本発明の効果は得られるが、0.1〜0.9の範囲であれば顕著な効果が得られ、好ましい。
【0019】
このような本発明の導電性微粉末分散液は、導電性微粉末分散液中のアンチモンドープ酸化スズ粉末の粒度分布が異なる2種以上の導電性微粉末分散液を所定割合で混合することにより容易に調製することができる。
【0020】
なお、導電性微粉末は、常法に従って、スズ及びアンチモンの塩をアルカリによって加水分解し、スズ及びアンチモンの加水分解生成物(水酸化物)を得、これを熱処理によってアンチモンドープ酸化スズ粉末とすることにより調製することができ、この粉末を各種分散媒に分散させて分散液とすることができる。
【0021】
なお、粒子径のより一層小さいアンチモンドープ酸化スズ粉末分散液を必要とする場合には、通常の水熱処理法により、小粒子径分散液とすることができる。
【0022】
本発明において、分散媒としては、水、アルコール、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、アセトン、キシレン、シクロヘキサン等が用いられ、塗膜形成に当っては、ゼラチン、ポリビニルアルコール、テトラエチルシリケート、水溶性アクリル樹脂などの各種樹脂を配合して導電性塗料組成物を調製し、これを常法に従って基材表面に塗布すれば良い。
【0023】
本発明において、導電性微粉末分散液は、前述のアンチモンドープ酸化スズ微粉末とアンチモンドープ酸化スズ超微粉末との平均粒子径の異なる2種類のアンチモンドープ酸化スズ粉末よりなるものが好適であるが、平均粒子径の異なる3種類以上のアンチモンドープ酸化スズ粉末を分散させたものであっても良い。
【0024】
【作用】
平均粒子径が異なる2種以上のアンチモンドープ酸化スズ粉末を分散させてなる本発明の導電性微粉末分散液によれば、形成される塗膜中において、粒子径が比較的大きいアンチモンドープ酸化スズ粒子同士の間隙を、粒子径が比較的小さいアンチモンドープ酸化スズ粒子が埋めるように充填されるため、結果的に、塗膜の単位体積当りのアンチモンドープ酸化スズ粒子の充填量、即ち充填密度が向上し、アンチモンドープ酸化スズ粒子同士の接触も十分なものとなるため、塗膜の導電性が向上し、塗膜表面の抵抗は低減される。
【0025】
本発明の導電性微粉末分散液によれば、従来の導電性微粉末分散液に比べて、得られる塗膜の表面抵抗を10−1Ω/cm2以上低くすることが可能である。
【0026】
本発明の方法によれば、このような導電性微粉末分散液を容易かつ効率的に調製することができる。
【0027】
請求項2〜4の導電性微粉末分散液の製造方法によれば、より一層導電性に優れ、塗膜表面の抵抗が低い塗膜を確実に得ることができる。
【0028】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0029】
実施例1
80℃の水5リットルに60重量%塩化スズ水溶液390g及び60重量%塩化アンチモン水溶液36gの混合液と、3N水酸化ナトリウム水溶液とを反応系のpHが6〜7を維持するように60分間にわたって同時に添加して、酸化スズと酸化アンチモンの水和物の共沈物を生成させた。次に、塩酸を加えて反応系のpHを3に調整した後、濾過し、濾液の電気伝導度が50μS以下になるまで洗浄した。得られたケーキを乾燥後、電気炉で550℃にて3時間焼成し、ミルで粉砕して、アンチモンドープ酸化スズ導電性粉末を得た。
【0030】
得られた粉末を水と混合し20重量%の分散液とした。これをビーズミルによって粉砕し、平均粒子径が50nmのアンチモンドープ酸化スズ微粉末の分散液(以下「L分散液」と称す。)とした。
【0031】
また、上記L分散液を、遠心分離器によって分級して、粒子径の大きい粒子を除去し、平均粒径が15nmのアンチモンドープ酸化スズ超微粉末の20重量%分散液を得た(以下「S分散液」と称す。)。
【0032】
各分散液の粒度分布の測定は、X線ディスクセントリー粒度分析計BI−XDC(BROOKHAVEN INSTRUMENTS CORPORATION)を使用して行った。結果を図1に示す。
【0033】
上記S分散液とL分散液とをS分散液/L分散液=0.4(重量比)で混合して、混合分散液を得た。この混合分散液のTEM写真は図2に示す通りであり、粒子径の大きいアンチモンドープ酸化スズ粒子と粒子径の小さいアンチモンドープ酸化スズ粒子とが均一分散状態で分散していることが認められた。
【0034】
この混合分散液(アンチモンドープ酸化スズ濃度20重量%)10重量部とゼラチン2重量部及び水10重量部とを混合して塗布液とし、これをPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗布した。塗膜の乾燥膜厚は1μmであった。
【0035】
この塗膜の表面抵抗を、ハイレスター(三菱油化(株)製)で測定したところ、1.0×106Ω/cm2であった。
【0036】
実施例2,3
実施例1において、S分散液とL分散液との混合比率を表1に示す割合としたこと以外は同様にして混合分散液を調製し、同時に塗膜を形成した。
【0037】
得られた塗膜の表面抵抗を実施例1の結果と共に、表1に示す。
【0038】
実施例4
実施例1において、S分散液、L分散液として、各々、表1に示す平均粒子径のアンチモンドープ酸化スズ粒子が分散したものを調製し、これらを表1に示す割合で混合したこと以外は同様にして混合分散液を調製し、同様に塗膜を形成した。
【0039】
得られた塗膜の表面抵抗を表1に示す。
【0040】
なお、本実施例で用いたS分散液、L分散液のアンチモンドープ酸化スズ粉末の粒度分布の測定結果は図3に示す通りである。
【0041】
比較例1,2
実施例1において、S分散液のみ(比較例1)又はL分散液のみ(比較例2)を使用した以外は同様にして塗膜を形成した。
【0042】
得られた塗膜の表面抵抗を表1に示す。
【0043】
【表1】
【0044】
表1より、本発明によれば、表面抵抗が小さく、導電性に優れた塗膜を形成できることが明らかである。
【0045】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明で製造される導電性微粉末分散液によれば、これを塗布して形成される塗膜の導電性の向上、及び表面抵抗の低下を図ることができ、高特性導電性塗膜、帯電防止用塗膜を形成することができる。
【0046】
本発明の導電性微粉末分散液の製造方法によれば、このような導電性微粉末分散液を容易かつ効率的に調製することができる。
【0047】
請求項2〜4の導電性微粉末分散液の製造方法によれば、より一層導電性に優れ、塗膜表面の抵抗が低い塗膜を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で用いたS分散液とL分散液の分散粒子の粒度分布の測定結果を示すグラフである。
【図2】 実施例1で調製した混合分散液の粒子を示すTEM写真である。
【図3】 実施例4で用いたS分散液とL分散液の分散粒子の粒度分布の測定結果を示すグラフである。
Claims (4)
- 平均粒子径の比較的大きいアンチモンドープ酸化スズ微粉末と、平均粒子径の比較的小さいアンチモンドープ酸化スズ超微粉末とを分散させてなる導電性微粉末分散液を製造する方法であって、
アンチモンドープ酸化スズ微粉末の分散液(以下「L分散液」と称す。)と、L分散液を遠心分離機によって分級して、粒子径の大きい粒子を除去して得たアンチモンドープ酸化スズ超微粉末の分散液(以下「S分散液」と称す。)とを混合することを特徴とする導電性微粉末分散液の製造方法。 - 請求項1において、該超微粉末の平均粒子径DSが1〜60nmであり、該超微粉末の平均粒子径DSと該微粉末の平均粒子径DLとの比DS/DLが0.1〜0.9であることを特徴とする導電性微粉末分散液の製造方法。
- 請求項2において、該超微粉末の平均粒子径DSが15〜33nmであり、該微粉末の平均粒子径DLが50〜99nmであることを特徴とする導電性微粉末分散液の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、該超微粉末の含有量(重量)WSと該微粉末の含有量(重量)WLとの比WS/WLが0.1〜0.9であることを特徴とする導電性微粉末分散液の製造方法。
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