JP4769708B2 - 導電性ポリマーフィルム - Google Patents
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Description
本発明は、導電性ポリマーを含有する自立性ポリマーフィルムに関する。自立性とは、ポリマーフィルムまたはシートが、自己完全性(self integrity)を有し、支持体を使用せずに形成されるか、または支持体から自立性フィルムとして取り外すことができることを意味する。本発明によるフィルムは、好ましくは、21MPaの最小引張強さおよび少なくとも6%の破断点伸びを有する(ASTM D638に従う)。自立性フィルムは、通常、約0.25ミル(6.4μm)〜約15ミル(381μm)の間の厚さを有し、そして乾燥状態において自立性ではないコーティングとは区別される。本発明によるフィルムは自立性であるが、それらはしばしば他のポリマー材料と関連して使用されるか、またはラミネート構造の形態で金属、木材、ガラスおよびプラスチックのような基材材料に適用される。
本発明において使用される導電性ポリマーは、ビスワナサン(Viswanathan)への米国特許公報(特許文献1)および米国特許公報(特許文献2)に十分に教示されているように、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む。これらの特許参考文献によって説明されるように、線状共役π電子系において、電子は、部分的に酸化または還元された分子鎖に沿って迅速に移動する。1つの線状共役π系の共役領域がもう1つの線状共役π系の共役領域に隣接し、そして電場が適用される場合、電子が最初の線状共役π系から隣接する線状共役π系へと流動できるように、好ましくは、個々の線状共役π系の共役領域は延在する。
本発明による自立性導電性フィルムに関して、多くの用途がある。エレクトロニクス産業において、プラスチック支持体にラミネート化された導電性フィルムを作業台として使用することができる。本発明の導電性フィルムは、ヒートシールされた場合、包装として、好ましくはバッグの形態で、電気的充填を成形する危険がなくエレクトロニクス部品を輸送するために使用することが可能である。自立性導電性フルオロポリマーフィルムは、精密機器の製造のためのクリーンルームにおけるような化学的抵抗および電気的散逸(electrodissipation)の両方を必要とするそれらの適用に、大きな利点を提供する。本発明による自立性フィルムは、クリーンルーム環境における壁カバーとして特に有用である。本発明によるフィルムを、ラジオ、レーダーおよびテレビキャビネット、コンピューター等の電磁干渉遮蔽として使用することができる。上記の通り、フィルムが犠牲金属粒子を追加的に含有する場合、フィルムは、建築金属構造物のためのバリヤーとアクティブな保護との両方を提供し得る。
以下に本明細書に記載される発明について列記する。
1. 自立性(self-supporting)導電性ポリマーフィルムであって、その中に、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成が分布していることを特徴とする自立性導電性ポリマーフィルム。
2. 前記フィルムが、少なくとも21MPaの最小引張強さおよび少なくとも6%の破断点伸びを有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
3. 約10 10 オーム/スクエア未満の表面抵抗率を有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
4. 約10 2 オーム/スクエア〜約10 10 オーム/スクエアの範囲の表面抵抗率を有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
5. 前記ポリマーフィルムが熱可塑性ポリマーの液体分散物から形成されるものであって、該分散物の中に線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成が分布し、そして該分散物が凝集する(coalesced)ことを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
6. 前記ポリマーフィルムが、約225℃未満の加工温度で前記液体分散物から加工されることを特徴とする前記5.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
7. 前記ポリマーフィルムが前記液体分散物から流延(cast)されることを特徴とする前記5.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
8. 前記フィルムが前記液体分散物から押出されることを特徴とする前記5.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
9.前記ポリマーが溶融押出可能であることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
10. 前記ポリマーフィルムが、225℃未満の温度で溶融ポリマーを押出することによって形成され、該溶融ポリマーの中に、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成が分布していることを特徴とする前記9.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
11. 前記フィルムが火炎処理されていることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
12. 前記ポリマーがフルオロポリマーであることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
13. 前記フィルムが火炎処理されていることを特徴とする前記12.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
14. 前記フルオロポリマーが、フッ化ビニリデンのポリマーおよびコポリマー、フッ化ビニルのポリマーおよびコポリマー、ならびにフッ化ビニリデンのアクリルポリマーとのポリマーブレンドおよびコポリマーとよりなる群から選択されることを特徴とする前記12.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
15. 前記導電性組成物が金属粒子をさらに含有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
16. 前記金属粒子がアルミニウムであることを特徴とする前記15.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
17. 前記フィルムが、フルオロポリマーと前記導電性組成との液体分散物から形成され、該導電性組成が、液体分散剤中に線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含むことを特徴とする前記5.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
18. 前記液体分散剤が、炭酸プロピレン、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、スルホランおよびジメチルアセトアミドよりなる群から選択されることを特徴とする前記17.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
19. 前記ポリマーフィルムが、フルオロポリマーの溶液と前記導電性組成の分散物との混合物から流延され、該導電性組成が線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含むことを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
20. 前記線状共役π電子系が、アニリン、チオフェン、ピロールまたはフェニルメルカプタンの繰り返しモノマー単位を含み、前記アニリン、チオフェン、ピロールまたはフェニルメルカプタンの繰り返しモノマー単位が、1つまたは複数の直鎖または分枝鎖アルキル、アルコキシもしくはアルコキシアルキル基によって任意選択的に環置換されていることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
21. 前記線状共役π電子系がポリアニリンであることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
22. 前記線状共役π電子系が、前記残基にグラフトされていることを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
23. 前記ポリアニリンが、スルホン化リグニンの残基にグラフトされていることを特徴とする前記21.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
24. 線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む前記導電性組成を約10重量%〜約40重量%含有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
25. 線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む前記導電性組成を約10重量%〜約35重量%含有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
26. 線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む前記導電性組成を約15重量%〜約25重量%含有することを特徴とする前記1.に記載の自立性導電性ポリマーフィルム。
27. ポリマーと、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成との凝集可能な液体分散物を調製する工程と、
前記液体分散物を支持体上に流延して導電性ポリマーフィルムを形成する工程と、
支持体と接触している間に、前記導電性ポリマーフィルムを乾燥および凝集する工程と、
を含むことを特徴とする、自立性導電性ポリマーフィルムの製造方法。
28. 前記凝集された導電性ポリマーフィルムを前記支持体から取り外す工程をさらに含むことを特徴とする前記27.に記載の方法。
29. 前記凝集された導電性ポリマーフィルムを火炎処理する工程をさらに含むことを特徴とする前記28.に記載の方法。
30. 前記の凝集可能なポリマー液体分散物が、フルオロポリマーの分散物であることを特徴とする前記27.に記載の方法。
31. 前記自立性導電性ポリマーフィルムが、約225℃未満の温度で加工されることを特徴とする前記27.に記載の方法。
32. 前記液体分散物が金属粒子をさらに含むことを特徴とする前記27.に記載の方法。
33. 前記金属粒子がアルミニウムであることを特徴とする前記32.に記載の方法。
34. フルオロポリマーと、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性組成との凝集可能な液体分散物を調製する工程と、
前記液体分散物を押出して押出物とする工程と、
前記押出物に熱を適用して、前記液体を揮発させ、そして凝集された自立性導電性ポリマーフィルムを形成する工程と、
を含むことを特徴とする、自立性導電性ポリマーフィルムの製造方法。
35. 前記自立性導電性ポリマーフィルムが、約225℃未満の温度で加工されることを特徴とする前記34.に記載の方法。
36. 前記凝集された自立性導電性ポリマーフィルムを延伸させて、配向フィルムを製造することを特徴とする前記34.に記載の方法。
37. 前記液体分散物が金属粒子をさらに含むことを特徴とする前記34.に記載の方法。
38. 前記金属粒子がアルミニウムであることを特徴とする前記37.に記載の方法。
39. ヒートシール可能な自立性導電性ポリマーフィルムから形成される包装であって、その中に、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性組成が分布されていることを特徴とする包装。
40. 前記1.に記載の導電性ポリマーフィルムが接着していることを特徴とする基材。
41. 前記導電性ポリマーフィルムが火炎処理されていることを特徴とする前記40.に記載の基材。
表面抵抗率−流延フィルムを支持体から剥がし、そしてモデル SRM110メーター(アリゾナ州、チャンドラー ハイツのブリッジ テクノロジーズ(Bridge Technologies,Chandler Heights AZ)から入手可能)を使用して導電性に関して試験する。
引張強さおよび破断点伸び−流延フィルムを支持体から剥がし、そしてASTM D638に記載の標準試験手順を受けさせる。
結合強度−チャティロン(Chatillon)TCD200テスター(ペンシルバニア州、パオリのアメテック(Ametek,Paoli PA)から入手可能)上でラミネートに試験を受けさせることにより、ラミネートフィルム構造の結合強度を決定する。0.025インチ(6.4mm)の厚さを有するアルミニウム基材(オハイオ州、クリーブランドのQ パネル(Q panel Cleveland OH)からAL612として入手可能)への導電性フィルムのラミネートを製造することによって、結合強度を決定する。約0.002インチ(0.05mm)の厚さのドライ68040(デラウェア州、ウィルミントン(Wilmington DE)の本願特許出願人から入手可能)の接着剤を使用して、導電性フィルムを基材へと接着させる。ラミネートを154℃で10秒間、ヒートシーラーに置き、約3インチ(7.6cm)のフィルムが基材に接着せず、そして1インチ(2.5cm)が接着する。非接着フィルムをチャティロン(Chatillon)プラーのジョーに置き、そしてアルミニウム基材を静止ジョーに置く。フィルムを基材に対して180度で引張り、そしてフィルム破壊またはデラミネーションの前の最大力を記録する。デラミネーションの種類(接着剤からのフィルム破壊またはフィルムデラミネーション)を記録する。
本実施例は、流延導電性ポリフッ化ビニル(PVF)フィルムの形成を説明する。
本実施例は、流延導電性ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムの形成を説明する。
本実施例は、流延フッ化ビニルジポリマーフィルムの形成を説明する。
本実施例は、流延フッ化ビニルターポリマーフィルムの形成を説明する。
本実施例は、導電性PVFフィルムを組み入れているラミネート構造の調製を説明する。それによって、火炎処理された導電性PVFフィルムを他の基材に接着可能であり、そしてそれ自体にヒートシール可能でもあることが示される。
本例は、PVFフィルムの接着性を増加させるためにしばしば使用される代替のコロナ処理法が、導電性PVFに関する有用な処理ではないことを説明する。
本実施例は、分散物媒体の変更および粉砕時間の変化の影響を説明する。
本実施例は、非フルオロポリマーとブレンドされたフルオロポリマーの導電性フィルムの調製を説明する。
本実施例は、フィルムの両側における一定表面抵抗率を説明する。
本実施例において、液体分散物の混合物中で導電性ポリマー組成を調製する。
実施例9の分散物を使用して、2つの導電性コーティング組成を製造する。ブルックフィールド(Brookfield)粘度計を使用して、各混合物の粘度を測定する。組成物の組成および粘度を表2に示す。
15部のラベン ブラック(Raven Black)16(ジョージア州、マリエッタのコロンビアン ケミカルズ(Columbian Chemicals,Marietta GA))と、8.7部のPVFと、6.2部のディスパーバイク(Disperbyk)160(コネチカット州、ウィリングホールドのバイク シェミー(Byk Chemie,Wllingford CT))と、70.1部のn−メチルピロリドンとの媒体粉砕された分散物と、40%固体PVF/炭酸プロピレン混合物とを混合することによって、表2のコーティング組成と同一固体でPVF/カーボンブラック分散物を作製する。混合比は、35.79%のブラック分散物、および64.21%のPVF/炭酸プロピレン分散物である。実施例8と同一条件下で、混合物を引き出し、そして焼成する。フィルムは、108オーム/スクエアの抵抗率を有する。流延粘度は、15800センチポイズである。
Claims (5)
- 自立性(self-supporting)導電性ポリマーフィルムであって、
該ポリマーがフルオロポリマーであり、
その中に、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成物が分布していることを特徴とする自立性導電性ポリマーフィルム。 - ポリマーと、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性ポリマー組成物との凝集可能な分散液を調製する工程と、
前記分散液を支持体上に流延して導電性ポリマーフィルムを形成する工程と、
支持体と接触している間に、前記導電性ポリマーフィルムを乾燥および凝集する工程と、および
前記乾燥および凝集させた導電性ポリマーフィルムを支持体から剥がす工程、
を含むことを特徴とする、自立性導電性ポリマーフィルムの製造方法。 - フルオロポリマーと、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポ
リフラボノイドの残基を含む導電性組成物との凝集可能な分散液を調製する工程と、
前記分散液を押出して押出物とする工程と、
前記押出物に熱を適用して、前記分散液中の液体を揮発させ、そして凝集された自立性導電性ポリマーフィルムを形成する工程と、
を含むことを特徴とする、自立性導電性ポリマーフィルムの製造方法。 - ヒートシール可能な自立性導電性ポリマーフィルムから形成される包装であって、
前記包装の中に、線状共役π電子系およびスルホン化リグニンまたはスルホン化ポリフラボノイドの残基を含む導電性組成物が分布されていることを特徴とする包装。 - 請求項1に記載の導電性ポリマーフィルムが接着していることを特徴とする基材。
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