JP5153993B2 - 導電性熱可塑性樹脂フィルム - Google Patents
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Description
(1)フィルムに歪みが発生しやすい
(2)フィルムにピンホールが発生しやすい
(3)残留溶剤が残りやすい
(4)生産性が悪い
等の問題あり、特に、ピンホールが生じやすいという問題から、十分な水蒸気バリアー性を有していない。
0 < A ≦ 0.4×(1−B)
0 < B ≦ 0.5
の範囲内にあることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂フィルムであることを含んでいる。また、上記導電性熱可塑性樹脂フィルムは電気二重層キャパシタ用集電体及びプロトンイオンポリマーに用いることができる。
本発明の導電性熱可塑性樹脂フィルムに使用する熱可塑性樹脂としては特に制限はない。例えば、エチレンを含む単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン(PO)系樹脂又はポリオレフィン系エラストマー、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリスチレン(PS)、ABS、SBS、SIS等のポリスチレン系樹脂又はSEBS、SEPS、SEEPS等の水素添加されたスチレン系エラストマー、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、共重合アクリル等のアクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド(PA)系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(THV)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、等のフッ素系樹脂又はエラストマー、(メタ)アクリレート系樹脂などが挙げられる。
例えば、熱可塑性樹脂にカーボンブラックと黒鉛を混合する場合、カーボンブラック粉体の体積充填率Aおよび黒鉛粉体の体積充填率Bが、下記式の範囲内のものであることが好ましく、透湿度が低く更に体積固有抵抗値の小さい導電性水蒸気バリアー層を得ることが可能である。
0 < A ≦ 0.4×(1−B)
0 < B ≦ 0.5
(実施例1〜4)
<導電性水蒸気バリアー層の作製>
熱可塑性樹脂と導電剤とを表1に記載した割合で2軸押出機(押出機温度230℃)にて混合した後、得られた混合物を、単軸押出機(押出機温度230℃)を使用し口金から押出して、導電性熱可塑性樹脂フィルムを作製した。
得られた導電性熱可塑性樹脂フィルムの厚みはいずれも100μmであり、フィルムの体積固有抵抗値、厚み方向の抵抗値及び、透湿度を表1に示した。尚、表1記載の熱可塑性樹脂及び導電剤は以下のものを使用した。
1.ポリオレフィン系エラストマー
出光興産(株)製 「M142E」 比重0.88
2.カーボンブラック
ライオン(株)製 「ケッチェンブラックEC600JD」 比重1.5
3. 黒鉛(人造黒鉛粉)
昭和電工(株)製 「UFG−30」 比重2.2
昭和電工(株)製 「UFG−5 」 比重2.2
<低電気抵抗層の作製>
SEBS(旭化成製 「タフテックH1041」 比重0.91)と微細な炭素繊維(昭和電工(株)製 「気相法炭素繊維 VGCF」 比重2)を体積比で80/20の割合で、固形分濃度8重量%になるように、それぞれTHF(テトラヒドロフラン)に分散し、分散液を作製した。
使用した微細な炭素繊維は、繊維径150nm、繊維長10〜20μm、嵩比重0.035g/cm3、真比重2.0g/cm3のものを使用した。
この分散液を基材フィルム(ポリプロピレンフィルム:厚み50μm)上にバーコーター(松尾産業製「#70番」)で塗布し、80℃で乾燥し、基材フィルム−低電気抵抗層複合体を得た。
得られた基材フィルム−低電気抵抗層複合体から低電気抵抗層を剥離し、厚みと体積抵抗値を測定した結果、低電気抵抗層の厚みは3μmであり、フィルムの性能を表2に示した。
<導電性熱可塑性樹脂フィルムの作製>
実施例1〜4、比較例1、2で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルムと、実施例5で得られた低電気抵抗層フィルムを、それぞれ下記の組み合せで、低電気抵抗層/導電性水蒸気バリアー層/低電気抵抗層の順に配置し、熱プレスにて一体化し、導電性熱可塑性樹脂フィルムを作製した。
熱プレス法の条件は、加熱温度140℃、圧力4.9×106Pa(50kgf/cm2)、プレス時間5分であった。
実施例6:実施例1で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
実施例7:実施例2で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
実施例8:実施例3で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
実施例9:実施例4で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
比較例3:比較例1で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
比較例4:比較例2で得られた導電性水蒸気バリアー層フィルム/実施例5で得られた低電気抵抗層フィルム。
得られた導電性熱可塑性樹脂フィルムの厚みはいずれも100μmであり、フィルムの性能を表3に示した。
本発明における透湿度は、JIS K−7129 B法に準じ、40℃、90%RH下で、PERMATRAN W 3/31(米国 MOCON社製)を用いて測定した。単位はg/(m2・24)時間で表した。
本発明における体積固有抵抗値の測定は、JIS K 7194に準じて、以下のように行い、単位はΩcmで表した。
1. 測定装置
Loresta HP (三菱化学(株)製)
2. 測定方式
四端子四探針法(ASPタイププローブ)
3. 測定印可電流
100mA
(フィルム厚み方向の抵抗測定)
低電気抵抗層及び導電性水蒸気バリアー層の厚み方向の抵抗値は以下の方法で評価した。
1. 測定装置
抵抗計:YMR−3型((株)山崎精機研究所社製)
負荷装置:YSR−8型((株)山崎精機研究所社製)
電極:真鍮製平板2枚(面積6.45cm2、鏡面仕上げ、表面金メッキ)
2. 測定条件
方法:4端子法
印加電流:10mA(交流、287Hz)
開放端子電圧:20mVピーク以下
荷重:1.8MPa(18.6kgf/cm2)
3.測定方法
図1に示した測定装置により測定した。
これに対し、比較例1に示すように、PPエラストマーにカーボンブラックのみを添加したものは、透湿度が4.80g/m2/24時間であり、体積固有抵抗値が0.85Ωcmと大きいため、厚み方向の抵抗値は10.0mΩと大きくなり、実施例に比較して劣っている。
また、比較例2に示すように、PPエラストマーに黒鉛のみを添加したものは、透湿度は1.00g/m2/24時間と低いが、体積固有抵抗値が160Ωcmと非常に高いため、厚み方向の抵抗値は250mΩと大きくなり、実用性に欠ける。
2:サンプル(導電シート)
Claims (7)
- 少なくとも導電性水蒸気バリアー層を含み、かつ、該導電性水蒸気バリアー層の少なくとも片面に、熱可塑性樹脂に導電剤を混合してなる低電気抵抗層を積層した導電性熱可塑性樹脂フィルムであって、
該導電性水蒸気バリアー層が導電剤として黒鉛粉体及びカーボンブラック粉体を含有し、該導電性水蒸気バリアー層についてJIS K−7129 B法による透湿度が、40℃、90%RHの雰囲気下、フィルム厚み100μmにおいて、3g/(m2・24時間)以下であるとともに、導電性水蒸気バリアー層についてJIS K−7194の四探針法で測定した体積固有抵抗値が0.5Ω・cm以下であり、
該低電気抵抗層について、JIS K−7194の四探針法で測定した体積固有抵抗値が該導電性水蒸気バリアー層の体積固有抵抗値の1/2以下であることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂フィルム。 - 前記低電気抵抗層に含まれる導電剤の少なくとも1種類が、繊維径が0.0035〜0.5μm、繊維長が0.1〜100μmである微細な炭素繊維であることを特徴とする請求項1記載の導電性熱可塑性樹脂フィルム。
- 前記低電気抵抗層の厚みが1〜50μmの範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載の導電性熱可塑性樹脂フィルム。
- 前記黒鉛粉体が、平均粒子径1μm以上20μm以下であり、粒子径40μm以下の粒子からなる粉体重量が粉体重量全体の80%以上を占めていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の導電性熱可塑性樹脂フィルム。
- 前記導電性水蒸気バリアー層に含まれるカーボンブラック粉体の体積充填率Aおよび黒鉛粉体の体積充填率Bが、下記式の範囲内にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の導電性熱可塑性樹脂フィルム。
0 < A ≦ 0.4×(1−B)
0 < B ≦ 0.5 - 請求項1乃至5のいずれか記載の導電性熱可塑性樹脂フィルムを用いてなる電気二重層キャパシタ用集電体。
- 請求項1乃至5のいずれか記載の導電性熱可塑性樹脂フィルムを用いてなるプロトンイオンポリマー電池用集電体。
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