JP4868308B2 - 転写用機能性薄膜の形成用組成物およびそれを用いた機能性薄膜被覆樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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本発明の転写用薄膜形成用の組成物に含有される機能性材料は、成形体表面に所望の機能性を付与するための材料である。例えば、目的の機能が導電性であれば、導電性ポリマー、金属、金属酸化物などの導電材料であり、目的の機能が絶縁性であれば、絶縁性樹脂などの絶縁材料であり、目的の機能が色であれば、染料、顔料、および発光体などである。これらの材料は、溶媒に溶解し、あるいは分散媒に分散し得る材料であれば特に限定されない。機能性材料の量は特に限定されず、薄膜としたときにその機能が目的のレベルを発現するだけの量であればよい。作業性などを考慮すると、一般には、組成物中に1〜60質量%の割合で含有される。
本発明の組成物に含有される溶媒または分散媒は、機能性材料を溶解または分散できるものであれば特に制限はなく、水、水系溶剤、有機溶剤のいずれもが使用可能である。
3.1 バインダー
本発明の組成物に含有され得るバインダーは、通常、上記機能性材料自体の成膜性および密着性が乏しい場合に、該組成物中に好適に含有される。このようなバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミドなどの単独重合体;スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、およびアルキル(メタ)アクリレートからなる群より選択される共重合成分を有する共重合体;3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン化合物などが挙げられる。バインダーが含有される場合には、その量は特に限定されないが、通常、組成物中に95質量%以下の割合で含有される。
本発明の組成物中の機能性材料が導電性ポリマーの場合、導電性を向上させる目的で、導電性向上剤を含有させることができる。このような導電性向上剤としては、水に混和する有機溶剤が利用される。それには、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、カテコール、シクロヘキサンジオール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノンなどがある。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの有機溶剤は、溶媒または分散媒を兼ねて用いられてもよい。導電性向上剤が含有される場合には、その量は特に限定されないが、通常、組成物中に95質量%以下の割合で含有される。
本発明の組成物には、得られる成形体表面の機能性薄膜の強度を向上させる目的で、架橋剤が含有されていてもよい。このような架橋剤としては、メラミン系架橋剤、ポリカルボジイミド系架橋剤、ポリオキサゾリン系架橋剤、ポリエポキシ系架橋剤、ポリイソシアネート系架橋剤などが挙げられる。架橋剤が含有される場合には、その量は特に限定されないが、通常、組成物中に70質量%以下の割合で含有される。
本発明の組成物には、レベリング剤として、界面活性剤、アルコールなどが含有されていてもよい。界面活性剤はレベリング性向上効果、アルコールはレベリング性の向上効果および乾燥性の向上効果を与える。レベリング剤が含有される場合には、その量は特に限定されないが、通常、組成物中に20質量%以下の割合で含有される。
本発明の機能性薄膜被覆樹脂成形体の本体を形成する樹脂は、成形可能な樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー共重合体、シクロオレフィン系樹脂などのポリオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリオキシエチレン、変性ポリフェニレン、ポリフェニレンスルフィドなどのポリエステル樹脂;ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン9、半芳香族ポリアミド6T6、半芳香族ポリアミド6T66、半芳香族ポリアミド9Tなどのポリアミド樹脂;アクリル樹脂;ポリスチレン;アクリロニトリル−スチレン共重合体;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、塩化ビニル樹脂などを挙げることができる。
本発明の組成物は、上述のように、機能性材料、溶媒または分散媒、および必要に応じてバインダー、導電性向上剤、架橋剤、レベリング剤などを含有する。この組成物は、通常、これらの成分が混合された溶液または分散液の状態で利用される。この溶液または分散液は、上記成分を、通常の攪拌機などを用いて攪拌・混合することにより、機能性材料およびその他の材料を溶剤中に溶解させ、あるいは分散させることにより得られる。攪拌・混合時の温度は特に制限されないが、含有される各成分の沸点以下の温度であることが好ましい。分散液とする場合には、上記方法により不溶の成分が分散媒にナノ単位の微細な粒子状で分散した分散液とすることが可能である。
I.1 機能性材料
機能性材料を含む水分散液として、ポリ(3,4−ジアルコキシチオフェン)とポリ陰イオンとの複合体でなる導電性ポリマーの水分散液である、H.C.スタルク社製のBaytron Pを用いた。本材料は固形分が1.3質量%の水分散体であり、残り98.7%は水である。
分散媒としては、水を用いた。この水の大半は、Baytron Pに含まれる水であるが、新たに加える水はイオン交換処理をして用いた。さらに、蒸発抑制用分散媒として、ナカライテスク(株)製のエチレングリコール(試薬1級)を用いた。
バインダーを含む水分散液として、ナガセケムテックス(株)製のガブセンES−210を用いた。本製品は、固形分が25%の水分散体である。
導電性向上剤として、ナカライテスク(株)製のN−メチルピロリドン(試薬1級)を用いた。界面活性剤として互応化学工業(株)製のプラスコートRY−2を用いた。
ポリカーボネートとしては、ペレット状のポリカーボネートである三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製のユーピロンS3000Nを、110℃で12時間、真空乾燥させることによって水分を除去して用いた。ゼオノアは、シクロオレフィン系樹脂であり、ペレット状の樹脂である日本ゼオン(株)製のゼオノア1020Rをそのまま用いた。
射出成形機はBattenfeld社製のPLUS250を用いた。金型の樹脂注入部分のサイズは、縦80mm×横50mm×厚さ3.2mm(プレート形状)である。
II.1 機能性薄膜転写率
金型表面から成形体への機能性薄膜の転写率は、得られた樹脂成形体の表面積に対する機能性薄膜被覆部分の面積を目視で評価し、百分率で表した。例えば、転写率が50%とは、成形体の表面積の半分の部分が機能性薄膜で被覆され、残りの半分の部分に対応する薄膜は金型上に残存することを意味する。
表面抵抗率は、JIS K6911に従い、三菱化学(株)製ハイレスターUP(MCP−HT450)を用いて測定した。
全光線透過率およびヘイズ値は、JIS K7150に従い、スガ試験機(株)製ヘイズコンピュータHGM−2Bを用いて測定した。
薄膜の基材への密着性は、JIS K5400の碁盤目剥離試験に従って評価した。
表1に示す各成分を混合して、転写用機能性薄膜を形成するための、分散液の状態の組成物(塗布液)を3種調製した。各々を塗布液A、塗布液B、および塗布液Cとし、以下の実施例および比較例で用いた。
射出成形機に金型をセットし、100℃に保持した金型表面に、塗布液Aをスプレーコートし、湿潤状態の薄膜を形成した。この薄膜を10秒間乾燥した後、250℃で溶融させたポリカーボネート樹脂を金型に注入して、10秒間保持してから金型を開き、プレート形状の被覆樹脂成形体を得た。得られた成形体表面への機能性薄膜転写率、成形体の表面抵抗率、全光線透過率およびヘイズ値、ならびに薄膜の密着性について評価を行なった。
薄膜の乾燥時間を180秒としたこと以外は実施例1と同様に操作した。この場合、乾燥後の薄膜は、完全に乾燥し、分散媒が実質的に存在しない状態であった。
成形樹脂をゼオノアとしたこと以外は、実施例1と同様である。
成形樹脂をゼオノアとし、薄膜の乾燥時間を180秒としたこと以外は実施例1と同様である。
塗布液として塗布液Bを用いたこと以外は、実施例1と同様である。
塗布液として塗布液Bを用い、薄膜の乾燥時間を180秒としたこと以外は実施例1と同様である。
塗布液として塗布液Cを用い、薄膜の乾燥時間を180秒としたこと以外は実施例1と同様である。
塗布液として塗布液Cを用いたこと以外は、実施例1と同様である。
Claims (7)
- 機能性材料、および固形分100質量部に対して3〜5000質量部の溶媒または分散媒を含有する、転写用機能性薄膜。
- 前記機能性材料が導電性ポリマーである、請求項1に記載の薄膜。
- 前記溶媒または分散媒に、沸点が110℃以上の溶媒または分散媒が含有される、請求項1から3のいずれかに記載の薄膜。
- 請求項1から4のいずれかに記載の転写用機能性薄膜が表面に形成された金型に樹脂を導入して成形を行うことにより、機能性薄膜をその表面の少なくとも一部に有する樹脂成形体を得る工程、
を包含する、機能性薄膜被覆樹脂成形体の製造方法。 - 前記成形が射出成形である、請求項5に記載の製造方法。
- 請求項5または6の製造方法により得られる機能性薄膜被覆樹脂成形体。
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