JP5343564B2 - 導電性フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、カーボンナノチューブ(以下、CNTと略す。)を用いてなる導電性フィルムに関するものであり、更に詳しくは、CNT分散液を基板たる熱可塑性樹脂フィルム上に塗布することにより作製できる導電層を有する導電性フィルムに関するものである。
近年、CNTを含有する材料を用いて、帯電防止性、導電性、熱伝導性および電磁波シールド性等の機能を有する材料の開発が盛んに行われている。例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル又はポリイミド等のポリマー、あるいはガラスやセラミックス材料等の無機材料などをマトリックスとして用いて、これらのマトリックス中にCNTを分散させることによって、帯電防止、導電性、熱伝導性および電磁波シールド性等の機能を有する複合材およびこの複合材を積層した積層体に関する検討が数多く行われている。
CNTには、1つのグラフェン層からなる単層ナノチューブや複数のグラフェン層から構成される多層ナノチューブなどがあるが、アスペクト比が極めて大きく、極めて直径が小さいという構造上の特性を活かし、且つ透明性と導電性、その他の物性を発現させるためには極めて高いレベルで微分散、究極的には単分散させる必要がある。特に複合材を他の素材上へ積層する場合には、他の素材の光学特性などへの影響が及ばないように複合材内のCNTは必要最小限の量を高いレベルで微分散させる必要がある。
またコーティングによってCNTの特性を活かすためには基板上に微分散されたCNTのネットワーク構造を形成させる必要がある。これによりCNTの使用量が極めて少ない場合でも高い透明性と導電性を発現させることが可能であると期待されている。
これまでもCNTを用いた導電層をフィルム上に塗布する等の方法で導電性フィルムを作製する方法が公知となっている。しかし、これらの公知技術、例えば、特許文献1では所望の導電性を付与させるために塗膜厚が極端に厚くなってしまい、導電性基板として加工性や透明性を無視したものになっている。また、特許文献2では導電層内のCNTの導電性を維持させるために、共役重合体系の導電性高分子をバインダー樹脂として用いているが、本来CNTが有している導電特性が活かされておらず、導電性フィルムとしては極めて抵抗値が高くなってしまっている。特許文献3では、CNTの導電特性を発揮させるため導電性フィルムの製造工程が複雑になってしまい、生産性や経済性に問題がある。特許文献4でも、導電層と基材の接着性を向上させるためにCNTを塗布後、その上にバインダー樹脂をオーバーコートしており、特許文献3と同様に生産性や経済性に問題がある。またここに示した4つの特許文献では溶媒として有機溶剤を使用していることから、環境負荷の点でも最適とは言えない。さらに、CNTを用いた導電層として帯電防止フィルムや透明導電フィルムとして使用する上で、導電層の耐溶剤性や耐摩耗性が重要となるが、これらの特性について言及しておらず耐溶剤性や耐摩耗性が不足する懸念がある。
特開2002−67209号公報 特開2004−195678号公報 特開2007−112133号公報 特許第3665969号公報
これまでの従来技術でもCNTが微分散された積層体を作製するためにはマトリックスや樹脂の中にCNTを分散させていた。しかし、必ずしもCNTの分散状態は良好ではなく、また従来のコーティングによる積層では、バインダー樹脂がCNTの導電性を阻害したり、乾燥工程でCNTが凝集を起こすなどCNTの本来の特性を発現させることが困難であった。加えて、耐摩耗性や耐溶剤性についても十分ではなかった。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を改良し、透明性、導電性、耐摩耗性、耐溶剤性に優れ、かつCNTが微分散された塗膜(導電層)を有する導電性フィルムを従来の製造コストよりも安価に提供することにある。
本発明は、以下の構成を有する。すなわち、
(1)少なくとも片面に導電層を有する熱可塑性樹脂フィルムであって、該導電層がカーボンナノチューブ(A)とカーボンナノチューブ分散剤(B)とバインダー樹脂(C)を用いてなり、該導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計が該導電層全体に対して90重量%以上であり、かつ(A)、(B)および(C)重量比率が下記を満足し、かつ(B)と(A)の重量比((B)/(A))が0.5以上15.0以下である導電性フィルム、
(A)1.0〜40.0重量%
(B)0.5〜90.0重量%
(C)4.0〜98.5重量%
(ただし、(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)
(2) (1)の導電性フィルムの製造方法であって、結晶配向が完了する前の熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、カーボンナノチューブ(A)、カーボンナノチューブ分散剤(B)、バインダー樹脂(C)および溶媒(D)を含有するカーボンナノチューブ分散液を塗布し、その後熱可塑性フィルム一軸または二軸延伸法によって延伸し、該導電層溶媒の沸点より高い温度で熱処理を施し、熱可塑性樹脂フィルムの結晶配向を完了させる導電性フィルムの製造方法、
である。
本発明の導電性フィルムは、導電性、透明性、耐溶剤性、耐摩耗性に優れることから、これらの特性が要求される種々の用途に好適に用いることができる。また、本発明のフィルムは、従来に較べより簡便な方法で得ることができるため、より安価に製造することができる。
以下、本発明の導電性フィルムについて詳細に説明する。
本発明の導電性フィルムは、熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも片面に導電層を有するフィルムであって、該導電層がCNT(A)、カーボンナノチューブ分散剤(B)、およびバインダー樹脂(C)を含有していることが必要である。
(1)熱可塑性樹脂フィルム
本発明でいう熱可塑性樹脂フィルムとは、熱可塑性樹脂を用いてなり、熱によって溶融もしくは軟化するフィルムの総称であって、特に限定されるものではない。熱可塑性樹脂の例として、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンフィルムなどのポリオレフィン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリレート樹脂やポリスチレン樹脂などのアクリル樹脂、ナイロン樹脂などのポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂フィルムに用いられる熱可塑性樹脂はモノポリマーでも共重合ポリマーであってもよい。また、複数の樹脂を用いても良い。
これらの熱可塑性樹脂を用いた熱可塑性樹脂フィルムの代表例として、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルムなどのポリオレフィンフィルム、ポリ乳酸フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメタクリレートフィルムやポリスチレンフィルムなどのアクリル系フィルム、ナイロンなどのポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリウレタンフィルム、フッ素系フィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルムなどを挙げることができる。
これらのうち、機械的特性、寸法安定性、透明性などの点で、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアミドフィルムなどが好ましく、更に、機械的強度、汎用性などの点でポリエステルフィルムが特に好ましい。
そこで、以下、本発明において、熱可塑性樹脂フィルムとして特に好適に用いられるポリエステルフィルムを構成するポリエステル樹脂について詳しく説明する。
まず、ポリエステルとは、エステル結合を主鎖の主要な結合鎖とする高分子の総称であって、エチレンテレフタレート、プロピレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレート、ブチレンテレフタレート、プロピレン−2,6−ナフタレート、エチレン−α,β−ビス(2−クロロフェノキシ)エタン−4,4‘−ジカルボキシレートなどから選ばれた少なくとも1種の構成成分を主要構成成分とするものを好ましく用いることができる。これらの構成成分は1種のみを用いても、2種以上併用してもよいが、中でも品質、経済性などを総合的に判断すると、エチレンテレフタレートを用いることが特に好ましい。すなわち、本発明では、熱可塑性樹脂フィルムに用いられる熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。また熱可塑性樹脂フィルムに熱や収縮応力などが作用する場合には、耐熱性や剛性に優れたポリエチレン−2,6−ナフタレートが特に好ましい。これらのポリエステルには、更に他のジカルボン酸成分やジオール成分が一部、好ましくは20モル%以下含まれていてもよい。
上述したポリエステルの極限粘度(25℃のo−クロロフェノール中で測定)は、0.4〜1.2dl/gが好ましく、より好ましくは0.5〜0.8dl/gの範囲にあるのもが本発明を実施する上で好適である。
上記ポリエステルを使用したポリエステルフィルムは、二軸配向されたものであるのが好ましい。二軸配向ポリエステルフィルムとは、一般に、未延伸状態のポリエステルシート又はフィルムを長手方向および長手方向に直行する幅方向に各々2.5〜5倍程度延伸され、その後、熱処理を施されて、結晶配向が完了されたものであり、広角X線回折で二軸配向のパターンを示すものをいう。熱可塑性樹脂フィルムが二軸配向していない場合には、導電性フィルムの熱安定性、特に寸法安定性や機械的強度が不十分であったり、平面性の悪いものとなるので好ましくない。
また、熱可塑性樹脂フィルム中には、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機系易滑剤、顔料、染料、有機又は無機の微粒子、充填剤、帯電防止剤、核剤などがその特性を悪化させない程度に添加されていてもよい。
熱可塑性樹脂フィルムの厚みは特に限定されるものではなく、用途や種類に応じて適宜選択されるが、機械的強度、ハンドリング性などの点から、通常は好ましくは10〜500μm、より好ましくは38〜250μm、最も好ましくは75〜150μmである。また、熱可塑性樹脂フィルムは、共押出しによる複合フィルムであってもよいし、得られたフィルムを各種の方法で貼り合わせたフィルムであっても良い。
(2)カーボンナノチューブ(A)
CNTとは炭素原子だけで構成されたハニカム構造のグラフェンシートが円筒状に丸まったシームレス(継ぎ目のない)チューブの総称であり、実質的にグラフェンシートを1層に巻いたものを単層CNT、2層に巻いたものを2層CNT、3層以上の多層に巻いたものを多層CNTという。本発明に用いられるCNT(A)は、直線又は屈曲形の単層CNT、直線又は屈曲形の2層CNT、直線又は屈曲形の多層CNTのいずれか、又は、それらの組み合わせたものであることが好ましい。
なお、ハニカム構造とは、主として六員環からなるネットワーク構造を指すが、CNTの構造上、チューブの屈曲部分や断面の閉塞部分に五員環や七員環などの六員環以外の環状構造を有していても良い。
さらにこれらのCNTの中でも、導電性の点から、直線および/または屈曲形の2層CNTを用いるのが好ましく、より好ましくは直線の2層CNTを用いることである。2層CNTは、単層CNTと比較し、同等の優れた導電性を有しつつ、溶媒中への分散性や耐久性、製造コストの点で優れている。さらに外側の層を化学修飾して官能基を付与したり、親和性の高い溶媒を表面吸着させた場合には、外側の層は部分的に壊れたり、外側の層に由来する導電性が低減することがあり得るが、内側の層は変質されずに残るため、CNTとしての特性(特に導電性)を維持したまま溶媒や樹脂との親和性を付与することができる。また、2層CNTは、多層CNTと比較し、同等の分散性や製造コストである一方、圧倒的に高い導電性を有している。
また、使用するCNTは直径が1nm以上であることが好ましい。また、CNTの直径は50nm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以下である。直径が50nmを超えるとCNTは3層以上の多層構造となり、導電経路が層間で発散してしまい導電性が低下することがあり、好ましくない。また、この場合、直径が50nm以下のCNTと同等の導電性を発現させようとすると多量のCNTが必要となり、導電性フィルムの透明性が極端に損なわれるばかりでなく、制限無く量を増やしても、十分な導電性を達成できない場合がある。さらには、CNTの直径が50nm以上であると、導電層の接着性や耐摩耗性を低下せしめることがある。また、直径が1mm未満のCNTは、製造することが困難である。
使用するCNTのアスペクト比は100以上であることが好ましい。また、CNTのアスペクト比は5000以下であることが好ましい。したがって、本発明では、CNTは直径が50nm以下またはアスペクト比が100以上であることが好ましい。より好ましくは、直径が50nm以下かつアスペクト比が100以上である。さらに好ましくは、使用するCNTの直径が1nm以上、50nm以下かつアスペクト比が100以上、5000以下であり、特に好ましくは、使用するCNTの直径が1nm以上、10nm以下かつアスペクト比が100以上、5000以下である。CNTの直径やアスペクト比を上記範囲内とすることにより、CNTの導電性に優れ、分散剤などを用いることにより水などの溶媒への分散が可能となる。
なお、アスペクト比とは、カーボンチューブの長さ(nm)をカーボンチューブの直径(nm)で除したもの(カーボンチューブの長さ(nm)/カーボンチューブの直径(nm))である。 かかる特性を有するCNTは、化学的蒸着堆積法、触媒気相成長法、アーク放電法、レーザー蒸発法などの公知の製造方法により得られる。CNTを作製する際には、同時にフラーレンやグラファイト、非晶性炭素が副生成物として生成され、またニッケル、鉄、コバルト、イットリウムなどの触媒金属も残存するので、これらの不純物を除去し精製するのが好ましい。不純物の除去には、硝酸、硫酸などの酸処理とともに超音波分散処理が有効であり、またフィルターによる分離を併用することは純度を向上させる上でさらに好ましい。
単層CNTや2層CNTは一般に多層CNTよりも細く、均一に分散すれば単位体積当たりの導電経路数がより多く確保でき導電性が高い反面、製法によっては半導体性のCNTが副生成物として多くできる場合があり、その場合には導電性のCNTを選択的に製造するか選別する必要が生じる。多層CNTは一般的に導電性を示すが、層数が多すぎると単位重量当たりの導電経路数が低下する。よって多層CNTを使用する場合でも、そのCNT直径が50nm以下であることが好ましく、より好ましくは直径20nm以下であり、さらに好ましくは10nm以下である。また、単層CNTや2層CNTを用いる場合はその構造上、直径は20nm以下であり、さらに好ましくは10nm以下であることが、導電性の観点から好ましい。
本発明で用いられるCNTのアスペクト比は100以上、5000以下であることが好ましいが、アスペクト比を100以上とすることにより、導電層の導電性を高めることができる。導電層の形成において、後述するインラインコーティング法を用いた場合、延伸工程にてCNTが適度にほぐれ、CNT間の導電経路が切れることなく、またCNT間に十分な隙間を確保したネットワークを形成させることができるためである。かかるネットワーク構造が形成されると、フィルムの透明度を高めつつ、良好な導電特性を発現させることができる。
よって本発明に用いられるCNTはアスペクト比が100以上のCNTを用いることが好ましく、より好ましくはアスペクト比500以上であり、さらに好ましくはアスペクト比1000以上である。またアスペクト比を5000以下にすることにより、CNTを安定的に溶媒中へ分散させることが可能となる。
本発明で用いられる該導電層中のCNT(A)の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は1.0重量%以上40.0重量%以下であることが必要である。より好ましくは6.0重量%以上12.0重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは8.0重量%以上10.0重量%以下であることが好ましい。また高導電性が求められる用途では30.0重量%以上40.0%以下が好ましい。1.0重量%以上とすることにより、導電性フィルムの表面比抵抗値を1.0×1010Ω/□以下にすることが容易となる。また、40.0重量%以下とすることにより、導電性フィルムの全光線透過率を70%以上とすることが容易となる。また後述するバインダー樹脂を導電層中に充分に含有せしめることができ、CNTを熱可塑性樹脂フィルム上により強固に固定化させることができる。これにより、導電層の耐摩耗性、耐溶剤性を向上させることができる。
(3)カーボンナノチューブ分散剤(B)
本発明では、導電層中にCNT(A)を均一に微分散させるために、カーボンナノチューブ分散剤(B)を用いることが必要である。カーボンナノチューブ分散剤の種類は特に限定されるものではないが、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルピロリドン系重合体、水溶性セルロース、もしくは水溶性セルロース誘導体のいずれか、又はそれらを組み合わせたものからなることが後述するバインダー樹脂(C)との相溶化や導電層の耐摩耗性、耐溶剤性の点、およびCNTの分散の点から好ましい。
ポリスチレンスルホン酸塩の代表的な例としては、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸カルシウムを挙げることができる。
ポリビニルピロリドン系重合体の代表的な例としては、ポリビニルピロリドンを挙げることができる。
水溶性セルロースの代表的な例としては、ヒドロキシセルロースやヒドロキシアルキルセルロースが挙げられる。ここでヒドロキシアルキルセルロールとはセルロースの骨格を構成するグルコピラーノースモノマーのヒドロキシ基がヒドロキシアルキル基に置換されたセルロースである(グルコピラーノースモノマーが複数のヒドロキシ基を有する場合は、少なくとも1つのヒドロキシ基がヒドロキシアルキル基に置換されていれば良い)。好ましくはヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースを挙げることができる。
また、水溶性セルロース誘導体の代表的な例としては、カルボキシセルロールの金属塩が挙げられる。ここでカルボキシセルロースとはセルロースの骨格を構成するグルコピラーノースモノマーのヒドロキシ基がカルボキシ基に置換されたセルロースである(グルコピラーノースモノマーが複数のヒドロキシ基を有する場合は、少なくとも1つのヒドロキシ基がカルボキシ基に置換されていれば良い)。ここで、カルボキシ基とは狭義のカルボキシ基だけでなく、カルボキシアルキル基をも含む概念である。カルボキシセルロールの金属塩をすることで、水溶性を飛躍的に高め、CNT分散能を高めることができる。また、カルボキシセルロールの金属塩の中でも、水溶性が良好である点からカルボキシアルキルセルロースの金属塩が好ましく、より好ましくは安価で幅広く工業的に使用されているカルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウムが挙げられる。特に好ましくは、カルボキシメチルセルロースナトリウムである。
また、上記のCNT分散剤は、2以上のCNT分散剤を組み合わせて用いても良い。なお、これらの物質を分散剤として好適に用いることができる理由の詳細は不明であるが、分散メカニズムについて発明者らは以下のように推定している。すなわち、上記の物質は分子構造が炭素からなる環状構造を有しているため、炭素からなる共役構造が延びた構造であるCNTと表面エネルギーなどの親和性および/または疎水相互作用が非常に高いことが推定される。また、CNT分散液の好適溶媒である水に容易に可溶であり、溶媒中でCNT近傍に均一に拡散するため、CNT同士の親和性による凝集を抑制するものと推定される。そのため、上記物質を用いることにより、安定かつ微分散されたCNT分散液を作製することができるものと推定している。
本発明では、CNT分散剤として、少なくとも、水溶性セルロース、もしくは水溶性セルロース誘導体を用いることが好ましい。特に好ましくは、少なくとも、水溶性セルロース誘導体を用いることである。これらの物質を用いることで、CNTの分散性をより向上させることができ、かつ導電層の耐磨耗性・耐接着性・耐溶剤性を向上せしめることができる。
また、本発明では、CNT分散剤(B)の導電層中の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は0.5重量%以上90.0重量%以下であることが必要である。CNT分散剤の導電層中の組成重量比率を0.5重量%以上にすることにより、CNTを微分散させることが可能となる。また、90.0重量%以下にすることで、後述するバインダー樹脂を導電層中に充分に含有せしめることができ、より強固な導電層を形成することができる。これにより、導電層の耐摩耗性、耐溶剤性を向上させることができる。なお、CNT分散剤の導電層中の組成重量比率の下限値は、3.0重量%以上であることが好ましく、より好ましくは4.0重量%以上である。一方、CNT分散剤の導電層中の組成重量比率の上限値は、75.0重量%以下であることが好ましく、より好ましくは60.0重量%以下、さらに好ましくは48.0重量%以下、特に好ましくは20.0重量%以下である。
したがって、CNT分散剤(B)の導電層中の組成重量比率は、0.5重量%以上75.0重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5重量%以上60.0重量%以下、さらに好ましくは3.0重量%以上48.0重量%以下、特に好ましくは4.0重量%以上20.0重量%以下である。また、高導電性が求められる用途ではCNTの組成重量比率が30.0重量%以上40.0重量%以下とすることが好ましいため、CNT分散剤もその量に応じて15.0重量%以上56.0重量%以下とすることが好ましい。
また、導電層中のCNT分散剤(B)とCNT(A)の重量比(CNT分散剤(B)/CNT(A))は0.5以上15.0以下であることが必要である。好ましくは0.5以上10.0以下であり、より好ましくは0.5以上5.0以下、さらに好ましくは、0.5以上4.0以下、特に好ましくは0.5以上2.0以下である。また、高導電性が求められる用途ではCNTとCNT分散剤の組成重量比に応じて0.5以上1.9以下とすることが好ましい。(B)/(A)の重量比を0.5以上とすることにより、バインダー樹脂と混合した際もCNTが凝集を起こすことなく安定にCNT分散液を作製でき、15.0以下とすることにより、後述するバインダー樹脂を導電層中に充分に含有せしめることができ、より強固な導電層を形成することができる。これにより、導電層の耐摩耗性、耐溶剤性を向上させることができる。
(4)バインダー樹脂(C)
本発明に用いるバインダー樹脂は、特に限定されるものではなく、熱可塑性、熱硬化性、あるいは紫外線硬化性樹脂のいずれでもよい。例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等又は、前述の樹脂に添加剤を混合したものを用いるのが好ましい。特にポリエステル樹脂もしくはメラミン樹脂のいずれか、又はそれらを組み合わせたものであることが好ましい。ポリエステル樹脂もしくはメラミン樹脂のいずれか、又はそれらを組み合わせることで、CNTの分散性を損ねることなく、透明性や耐溶剤性、耐摩耗性を容易に付与できるためである。
バインダー樹脂と混合される添加剤は例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、天然または石油ワックス等の有機系易滑剤、顔料、染料、有機または無機の微粒子、充填剤、核剤などがその樹脂特性やCNTの分散性を悪化させない程度に添加されてもよい。バインダー樹脂の役割はCNTをフィルム上に固定し、且つ透明性やハードコート性など導電性フィルムの要求特性を付与させることであり、CNTの導電性を妨げない範囲で可能な限り導電層組成比(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%としたときのバインダー樹脂の重量%)を大きくすることが好ましい。導電層組成比が大きいとCNTの導電層からの脱落を容易に防止でき、また透明樹脂をバインダーに用いた場合には、導電性フィルムの透明性を容易に付与できるためである。

よって本発明の導電層におけるバインダー樹脂(C)の含有量は、導電層中の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)で、4.0重量%以上98.5重量%以下であることが必要であり、好ましくは5.0重量%以上98.5重量%以下である。含有量を4.0重量%以上とすることにより、CNTの導電層からの脱落を防止でき、また透明樹脂をバインダー樹脂として用いた場合には、導電性フィルムに高い透明性を付与することができる。また、98.5重量%以下とすることにより、導電層の導電性をより高めることができる。なお、バインダー樹脂(C)の導電層中の組成重量比率の下限値は、20.0重量%以上であることが好ましく、より好ましくは35.0重量%以上、さらに好ましくは40.0重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。一方、バインダー樹脂(C)の導電層中の組成重量比率の上限値は、91.0重量%以下であることが好ましく、より好ましくは88.0重量%以下である。
したがって、バインダー樹脂(C)の導電層中の組成重量比率は、20.0重量%以上98.5重量%以下であることが好ましく、より好ましくは35.0重量%以上98.5重量%以下、さらに好ましくは40.0重量%以上91.0重量%以下、特に好ましくは70.0重量%以上88.0重量%以下である。また、高導電性が求められる用途では、CNTの組成重量比率は30.0重量%以上40.0重量%以下、CNT分散剤は15.0重量%以上56.0重量%以下とすることが好ましいため、バインダー樹脂の組成重量比率は耐溶剤性や耐摩耗性を低下させないために4.0重量%以上55.0重量%以下とすることが好ましい。
(5)導電層
このように、本発明において、導電層はCNT(A)、CNT分散剤(B)およびバインダー樹脂(C)を用いてなることが必要であるが、さらに、導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計が導電層全体に対して90重量%以上である必要がある。(A)、(B)および(C)の含有量の合計が導電層全体に対して90重量%以上とすることによって、本発明の効果を発揮させることができる。好ましくは、導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を導電層全体に対して95重量%以上とすることであり、より好ましくは、導電層が(A)、(B)および(C)からなることである。
一方、導電層全体に対して10重量%未満であれば、バインダー樹脂の特性やCNTの分散性を悪化させない程度に、他の成分が導電層に含まれていても良い。例えば、熱可塑性樹脂フィルムへのカーボンナノチューブ分散液の濡れ性を上げるために任意の界面活性剤が含有されていても良いし、導電性フィルムの易滑性を付与させるために天然または石油ワックス等の有機系易滑剤、離型剤や粒子が含有されていても良い。
(6)導電層の形成方法
本発明の導電層は、上述したCNT(A)、CNT分散剤(B)、およびバインダー樹脂(C)、ならびに必要に応じて溶媒(D)を含有するカーボンナノチューブ分散液を熱可塑性樹脂フィルム上へ塗布し、溶媒(D)を乾燥させバインダー樹脂(B)を硬化させることによって形成することができる(図1)。CNT分散液の具体的な作製方法は、後述する。
溶媒(D)は水系溶媒(d)、有機溶媒(d’)を用いることができるが、好ましくは水系溶媒(d)である。水系溶媒を用いることで、乾燥工程での溶媒の急激な蒸発を抑制でき、均一な導電層を形成できるだけでなく、環境負荷の点で優れているためである。
ここで、水系溶媒(d)とは水、または水とメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、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等のグリコール類など水に可溶である有機溶媒が任意の比率で混合させているものを指す。
また有機溶媒(d’)とは、上記水系溶媒以外の溶媒を指し、実質的に水を含まない溶媒をいう。有機溶媒の種類は特に限定されるものではないが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、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等のグリコール類、ベンゼン、トルエン等の芳香族類、ヘキサンなどの炭化水素類が挙げられる。
CNT分散液のフィルムへの塗布方法はインラインコート法、オフコート法のどちらでも用いることができるが、好ましくはインラインコート法である。
インラインコート法とは、熱可塑性樹脂フィルムの製造の工程内で塗布を行う方法である。具体的には、熱可塑性樹脂を溶融押し出ししてから二軸延伸後熱処理して巻き上げるまでの任意の段階で塗布を行う方法を指し、通常は、溶融押出し後・急冷して得られる実質的に非晶状態の未延伸(未配向)熱可塑性樹脂フィルム(Aフィルム)、その後に長手方向に延伸された一軸延伸(一軸配向)熱可塑性樹脂フィルム(Bフィルム)、またはさらに幅方向に延伸された熱処理前の二軸延伸(二軸配向)熱可塑性樹脂フィルム(Cフィルム)の何れかのフィルムに塗布する。
本発明では、結晶配向が完了する前の上記Aフィルム、Bフィルム、またはCフィルムの何れかの熱可塑性樹脂フィルムに、CNT分散液を塗布し、その後、該熱可塑性樹脂フィルムを一軸又は二軸に延伸し、溶媒の沸点より高い温度で熱処理を施し熱可塑性樹脂フィルムの結晶配向を完了させるとともに導電層を設ける方法を採用することが好ましい。かかる方法によれば、熱可塑性樹脂フィルムの製膜と、CNT分散液の塗布乾燥(すなわち、導電層の形成)を同時に行うことができるために製造コスト上のメリットがある。また、塗布後に延伸を行うために導電層の厚みをより薄くすることが容易である。また、塗布後に施される熱処理温度を溶媒の沸点より高い温度とすることにより、効果的にバインダー樹脂を固化・硬化させることができ、導電層の耐磨耗性や耐溶剤性を向上させることができる。さらに、熱可塑性樹脂フィルムの延伸工程により、CNT分散液中のCNTが適度にほぐされ、透明性と導電性に優れる導電性フィルムを得ることができる。
中でも、長手方向に一軸延伸されたフィルム(Bフィルム)に、CNT分散液を塗布し、その後、幅方向に延伸し、熱処理する方法が優れている。未延伸フィルムに塗布した後、二軸延伸する方法に比べ、延伸工程が1回少ないため、延伸によるCNT間の導電経路の切断が起こりづらく、導電性に優れた導電層を形成できるためである。
一方、オフラインコート法とは、上記Aフィルムを一軸又は二軸に延伸し、熱処理を施し熱可塑性樹脂フィルムの結晶配向を完了させた後のフィルム、またはAフィルムに、フィルムの製膜工程とは別工程でCNT分散液を塗布する方法である。
本発明において導電層は、上述した種々の利点から、インラインコート法により設けられることが好ましい。
よって、本発明において最良の導電層の形成方法は、溶媒(D)に水系溶媒(d)を用いたCNT分散液を、熱可塑性樹脂フィルム上にインラインコート法を用いて塗布し、乾燥することによって形成する方法である。またより好ましくは、一軸延伸後のBフィルムにCNT分散塗液をインラインコートする方法である。
(7)CNT分散液の作製
溶媒(D)に水系溶媒(d)を用いた場合のCNT分散液の作製方法を以下説明するが、溶媒に有機溶剤を用いた場合のCNT分散液もこれと同様に作成することができる。
CNT分散液の作製するためには、まず、溶媒にCNTを分散させたCNT水分散体を作製することが好ましい。CNT水分散体を作成する方法としては、
(I)CNT分散剤を溶媒である水に溶解させ、この中にCNTを添加して混合し撹拌しCNT水分散体を作製する方法、
(II)CNTを水中で予め超音波分散などで予備分散させた後、CNT分散剤を添加し混合し、撹拌しCNT水分散体を作製する方法、
(III)水にCNTとCNT分散剤を入れ、混合、撹拌してCNT水分散体を作製する方法、
などがある。
本発明ではいずれの方法を用いてもよく、単独で用いるか、あるいはいずれかの方法を組み合わせてもよい。また撹拌する方法は、マグネチックスターラーや撹拌羽根を用いたり、超音波照射、振動分散などを行うことができる。中でも(III)の方法が水と接触することで発生するCNTの余計な凝集を防ぎ、効率良くCNTを水へ分散できる点から好ましい。
次いで、上記CNT水分散体にバインダー樹脂を添加し、上記(I)〜(III)の方法などを用いて、混合、撹拌を行うことによって、CNT分散液を作製することが好ましい。またバインダー樹脂を添加する際、必要に応じて前述した各種添加剤を、そのバインダー樹脂特性やCNTの分散性を悪化させない程度に添加してもよい。
(8)塗布方式
塗布方式は、公知の塗布方式、例えばバーコート法、リバースコート法、グラビアコート法、ダイコート法、ブレードコート法等の任意の方式を用いることができる。
(9)導電性フィルム製造方法
次に、本発明の導電性フィルムの製造方法について、熱可塑性樹脂フィルムにポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略す。)フィルムを用いた場合を例にして説明するが、当然これに限定されるものではない。
まず、PETのペレットを十分に真空乾燥した後、押出機に供給し、約280℃でシート状に溶融押し出し、冷却固化せしめて未延伸(未配向)PETフィルム(Aフィルム)を作製する。このフィルムを80〜120℃に加熱したロールで長手方向に2.5〜5.0倍延伸して一軸配向PETフィルム(Bフィルム)を得る。このBフィルムの片面に所定の濃度に調製した本発明のCNT分散液を塗布する。この時、塗布前にPETフィルムの塗布面にコロナ放電処理等の表面処理を行ってもよい。コロナ放電処理等の表面処理を行うことで、CNT分散液のPETフィルムへの濡れ性を向上させ、CNT分散液のはじきを防止し、均一な塗布厚みを達成することができる。
塗布後、PETフィルムの端部をクリップで把持して80〜130℃の熱処理ゾーン(予熱ゾーン)へ導き、導電層の溶媒である水を乾燥させる。乾燥後幅方向に1.1〜5.0倍延伸する。このインラインコーティングの延伸工程にてCNTをほぐした場合、CNT間の導電経路が切れることなく、またCNT間に十分な隙間を確保したネットワークを形成させることができる。引き続き160〜240℃の熱処理ゾーン(熱固定ゾーン)へ導き1〜30秒間の熱処理を行い、結晶配向を完了させる。
この熱処理工程(熱固定工程)で、必要に応じて幅方向、あるいは長手方向に3〜15%の弛緩処理を施してもよい。かくして得られたフィルムはCNTが導電層中に微分散された状態で固定化された透明且つ導電性の高い導電性フィルムとなる。
導電層の厚みは2nm以上500nm以下が好ましい。導電層の厚みが2nm以上であると、導電性の高い導電性フィルムを作製することができ、また500nm以下であると透明性を維持できるためである。
(10)導電性フィルムの物性
本発明の導電性フィルムは、その表面比抵抗値は1.0×1010Ω/□以下であることが好ましい。表面比抵抗値が1.0×1010Ω/□以下であると、CNTが良好に分散されていることを示しており、優れた導電性を有しつつ、全光線透過率70%以上を容易に達成できる。下限は特に限定されるものではないが、導電層組成重量比率からCNTの導電性が発揮できる領域として1.0×10Ω/□が限界値(下限)となる。
導電性フィルムの表面比抵抗値を上記範囲とするための達成手段としては、例えば、CNTとして2層CNTを用いること、導電層中のCNT(A)の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)を8.0重量%以上とすることなどが挙げられる。
また、本発明の導電性フィルムは、擦過処理後の導電層表面の表面抵抗値B(Ω/□)と擦過処理前の導電層表面の表面抵抗値A(Ω/□)とが下記式を満足することが好ましい。擦過処理の詳細は、後述する。
B/A≦10.0
導電性フィルムの表面比抵抗値A,Bを上記関係式が成立するようにするための達成手段としては、例えば、CNTとして2層CNTを用いること、直径が50nm以下のCNTを用いることなどが挙げられる。
さらに、本発明の導電性フィルムは、導電層表面の表面抵抗値A(Ω/□)が1.0×1010Ω/□以下であり、かつ擦過処理後の導電層表面の表面抵抗値B(Ω/□)がB/A≦10.0を満足することが好ましい。
これを達成するには、例えば、CNTとして2層CNTを用いること、導電層中のCNT(A)の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)を8.0重量%以上とすること、および直径が50nm以下のCNTを用いることなどが挙げられる。
また本発明の導電性フィルムは、その全光線透過率が70%以上であることが好ましい。全光線透過率が70%以上であると、CNTを用いた導電層を形成させる上で、CNTが良好に分散していることを示し、またCNT本来の電気的な特性を活かせば十分な導電性を得られるためである。さらに導電性フィルムの用途として、透明性が求められる用途にも好適に用いることができるためである。上限は特に限定されるものではないが、フィルム表面での光反射を考慮すると、全光線透過率92%が熱可塑性樹脂フィルム上へ導電層を形成させた場合の物理的な限界値(上限)となる。
導電性フィルムの全光線透過率を70%以上とするための達成手段としては、例えば、CNTとして2層CNTを用いること、直径が50nm以下のCNTを用いること、電層中のCNT(A)の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)を40.0重量%以下とすることなどが挙げられる。
さらに本発明の導電性フィルムは各種用途展開に障害となる導電性高分子に特徴的な青色や緑色、ITOに特徴的な黄色などに偏ることがない無色透明であることが好ましい。よって導電性フィルムの色調はJIS−Z−8722に定められたLab表色系においてa値が−1.0〜1.0、b値が−0.5〜5.0であることが好ましい。a値が−1.0よりも小さいと緑色を強く帯び、また1.0よりも大きいと赤みを強く帯びる。b値が−0.5よりも小さいと青色を強く帯び、また5.0よりも大きいと黄色を強く帯びる。
導電性フィルムの色調を上記範囲とするための達成手段としては、例えば、CNTとして2層CNTを用いること、直径が50nm以下のCNTを用いること、電層中のCNT(A)の組成重量比率(導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)を40.0重量%以下とすることなどが挙げられる。
(測定方法)
(1)CNTの判別方法および直径とアスペクト比の確認方法
CNT種の判別方法は高分解能透過型電子顕微鏡((TEM)H−9000UHR(株式会社日立製作所製))にて100000〜1000000倍にてその形態を観察し、グラフェンシートが1層のチューブを単層CNT、2層のチューブを2層CNT、3層以上のチューブを多層CNTとした。
また、チューブのいずれかの部分でチューブ平面方向に対して角度が30゜以上変化し炭素骨格が成長しているものを屈曲形CNTとした。そうでないものを直線形CNTとした。なお、CNTは、チューブの炭素骨格に五員環や七員環構造など六員環以外の構造も有すると、チューブ平面方向に対して角度が30゜以上変化して、炭素骨格が成長することがある(屈曲形CNTとなることがある)。また、チューブの炭素骨格が六員環のみのハニカム構造を有すると、炭素骨格が直線的成長し、直線形CNTとなる。
さらに直径とアスペクト比は例えば500000倍にてCNTの形態を観察した際に複数視野から任意の100本を観察し、それぞれのCNTの直径とチューブ長を測定し、アスペクト比を算出した。次に100本の直径とアスペクト比の平均値を算出し、最終的な直径とアスペクト比とした。
(2)導電層におけるCNTネットワーク構造の確認
導電性フィルムの表面は電界放射走査電子顕微鏡((FE−SEM)JSM−6700F(日本電子株式会社製))にて500〜100000倍にてその形態を観察した。ネットワーク構造が均一に形成されている場合は、図2に示すように観察される。
(3)導電層の厚み
導電層の厚みはCNT分散液の固形分濃度とコーターの公称wet塗布量からCNT分散液の比重を1.0g/cmとして計算により求めた。
(4)表面比抵抗値
表面比抵抗の測定は、導電性フィルムを常態(23℃、相対湿度65%)において24時間放置後、その雰囲気下で、JIS-K-6911(1995年版)に基づいて、ハイスタ-UP(三菱化学株式会社製、型番:MCP-HT450)を用いて測定することができる。ただし、各実施例・比較例につき測定するサンプル(A4サイズ:21cm×30cm)は1つとし、当該サンプル上の異なる5地点についてそれぞれ1回ずつ測定を行い、得られた5点の平均を表面比抵抗とした。なお、熱可塑性樹脂フィルムの片面のみに導電層が積層されている場合、導電層が積層されている面側を測定した。また、導電層が熱可塑性樹脂フィルムの両面に積層してある場合は、一方の面の5点測定の平均と、他方の面の5点測定の平均をそれぞれ求め、片面ごとの表面比抵抗を求めた。
(5)全光線透過率
全光線透過率は、常態(23℃、相対湿度65%)において、導電性フィルムを2時間放置した後、スガ試験機(株)製全自動直読ヘイズコンピューター「HGM-2DP」を用いて測定した。3回測定した平均値を導電性フィルムの全光線透過率とした。なお、フィルムの片面のみに導電層を積層している場合、導電層を積層した面側より光が入るように導電性フィルムを設置した。
(6)導電層の接着性・耐磨耗性試験
導電層と熱可塑性樹脂フィルムとの接着性および導電層の耐磨耗性を評価するために、綿棒(ジョンソン・エンド・ジョンソン(株)製、コットン100%)を用いて200g/mmの荷重で導電層の表面を50回擦過した。接着性・耐摩耗性の判定は目視により外観変化を観察することによって行った。
判定基準;
○:外観変化なし
×:塗膜の削れや白化、CNTの脱落(綿棒にCNTが付着)のいずれかが確認される
(7)耐溶剤性試験
導電層の耐溶剤性を評価するために、綿棒(ジョンソン・エンド・ジョンソン(株)製、コットン100%)に有機溶剤各種(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、ヘキサン)を染み込ませ200g/mmの荷重で導電層表面を50回擦過した。耐溶剤性の判定は目視により外観変化を観察することによって行った。
判定基準;
○:外観変化なし
×:塗膜の削れや白化、CNTの脱落(綿棒にCNTが付着)のいずれかが確認される
(8)擦過処理後の表面比抵抗値変化
(i)導電性フィルムの導電層表面の表面抵抗値A(Ω/□)を前記(4)「表面比抵抗値」に記載の方法に則り、求めた。
(ii)導電性フィルムの導電層表面を、前記(6)「導電層の接着性・耐磨耗性試験」に記載された擦過方法に則り、擦過処理を施した。そして、導電性フィルムの擦過処理を施した導電層表面の表面抵抗値B1(Ω/□)を前記(4)「表面比抵抗値」に記載の方法に則り、求めた。
(iv)導電性フィルムの導電層表面を、前記(7)「耐溶剤性試験」に記載された擦過方法に則り、擦過処理を施した。そして、導電性フィルムの擦過処理を施した導電層表面の表面抵抗値B2〜B6(Ω/□)を前記(4)「表面比抵抗値」に記載の方法に則り、求めた。
ここで、B2とは、綿棒にメタノールを染み込ませて擦過処理を施した導電性フィルムの表面抵抗値である。また、B3とは、綿棒にエタノールを染み込ませて擦過処理を施した導電性フィルムの表面抵抗値である。また、B4とは、綿棒にイソプロピルアルコールを染み込ませて擦過処理を施した導電性フィルムの表面抵抗値である。また、B5とは、綿棒に酢酸エチルを染み込ませて擦過処理を施した導電性フィルムの表面抵抗値である。また、B6とは、綿棒にヘキサンを染み込ませて擦過処理を施した導電性フィルムの表面抵抗値である。
(v)Bn(ただし、n=1〜6)/Aを求め、n=1〜6の全ておいて、Bn/A≦10.0の関係を満たす場合、評価○とした。一方、n=1〜6において、何れかがBn/A≦10.0の関係を満たさない場合、評価×とした。
(9)Lab系色調値
導電性フィルムの色調(a値、b値)は常態(23℃、相対湿度65%)において、JIS−Z−8722(2000年)に基づき、分光式色差計(日本電色工業製SE−2000、光源 ハロゲンランプ 12V4A、0°〜−45°後分光方式)を用いて、透過法により測定した。なお、測定は導電性フィルムの任意の5点測定を行い、その平均値を採用した。
本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
CNT分散液を下記のとおり調製した。
まず、1.0mgのCNT(直線2層CNT:サイエンスラボラトリー社製、直径5nm、)とCNT分散剤のカルボキシメチルセルロースナトリウム(シグマアルドリッチジャパン(株))(以下、CMC−Naと略す。)を1.0mgと水248mgを50mLサンプル管に入れ、CNT水分散体を調製し、超音波破砕機(東京理化器機(株)製VCX−502、出力250W、直接照射)を用いて30分間超音波照射し、均一なCNT水分散体(CNT濃度0.40wt%、CNT分散剤0.40wt%、(B)/(A)=1.0)を得た。
次いで、このCNT水分散体にバインダー樹脂として熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体(高松油脂(株)製、ペスレジンA―120、固形分濃度25重量%)を添加し、マグネチックスターラーによって500rpmで15分間混合、撹拌し、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は下記のとおりである。
(A) 9.1重量%
(B) 9.1重量%
(C)81.8重量%
このとき、(B)/(A)の重量比が1.0である。
次いで、実質的に粒子を含有しないPETペレット(極限粘度0.63dl/g)を充分に真空乾燥した後、押し出し機に供給し285℃で溶融し、T字型口金よりシート状に押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度25℃の鏡面キャスティングドラムに巻き付けて冷却固化せしめた。この未延伸フィルムを90℃に加熱して長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルム(Bフィルム)とした。このフィルムに空気中でコロナ放電処理を施した。
次にCNT分散液を一軸延伸フィルムのコロナ放電処理面にバーコートを用いて塗布した。
CNT分散液を塗布した一軸延伸フィルムの幅方向両端部をクリップで把持して予熱ゾーンに導き、雰囲気温度75℃とした後、引き続いてラジエーションヒーターを用いて雰囲気温度を110℃とし、次いで雰囲気温度を90℃として、CNT分散液を乾燥させた。引き続き連続的に120℃の加熱ゾーン(延伸ゾーン)で幅方向に3.5倍延伸し、続いて230℃の熱処理ゾーン(熱固定ゾーン)で20秒間熱処理を施し、結晶配向の完了した導電性フィルムを得た。
得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。また、導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例2)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例3)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例4)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例5)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例6)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例7)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例8)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例9)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例10)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例11)
実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、導電層厚みを変更した以外は実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例12)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例13)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例14)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例15)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例16)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例17)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例18)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例19)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例20)
CNTを直線2層CNT(サイエンスラボラトリー社製、直径3nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例21)
CNTを直線2層CNT(サイエンスラボラトリー社製、直径3nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例22)
CNTを直線2層CNT(サイエンスラボラトリー社製、直径3nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例23)
CNTを直線2層CNT(サイエンスラボラトリー社製、直径3nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例24)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例25)
CNTを直線・屈曲混合の3層以上であるCNT(ハイペリオン社製、直径15nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例26)
CNTを直線・屈曲混合の3層以上であるCNT(昭和電工株式会社製、直径100nm)に変更し、該CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例27)
CNTを直線2層CNT(サイエンスラボラトリー社製、直径3nm)に変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例28)
CNTを直線2層CNT(株式会社マイクロフェーズ社製、直径10nm)に変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例29)
CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計90.0重量部に対し、有機系易滑剤として石油ワックスを10.0重量部添加した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)等の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例30)
CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を95.0重量部に対し、有機系易滑剤として石油ワックスを5.0重量部添加した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)等の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例31)
はじめにCNT分散液を調製した。1.0mgのCNT(直線・屈曲混合2層CNT:サイエンスラボラトリー社製)とCNT分散剤のポリビニルピロリドン((株)日本触媒製、K−30)(以下、PVPと略す。)を2.4mgと水120.5mgを50mLサンプル管に入れ、CNT水分散体を調製し、超音波破砕機(東京理化器機(株)製VCX−502、出力250W、直接照射)を用いて30分間超音波照射し、均一なCNT分散体(CNT濃度0.83wt%、CNT分散剤2.0wt%、(B)/(A)=2.4)を得た。このCNT分散体にバインダー樹脂として熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体(高松油脂(株)製、ペスレジンA―120、25%)を添加し、マグネチックスターラーによって500rpmで15分間混合、撹拌し、CNT分散体を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は下記のとおりである。
(A)17.4重量%
(B)42.0重量%
(C)40.6重量%
このとき、(B)/(A)の重量比が2.4である。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例32)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例33)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例34)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例35)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例36)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例37)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例38)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例39)
バインダー樹脂(C)をポリアニリン水分散体に変更し、CNTとPVPとポリアニリン水分散体の添加量を変更した以外は実施例31と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(実施例40)
はじめにCNT分散液を調製した。1.0mgのCNT(2層CNT:サイエンスラボラトリー社製)とCNT分散剤のポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学株式会社製)(以下、PSSと略す。)を2.4mgと水120.5mgを50mLサンプル管に入れ、CNT水分散体を調製し、超音波破砕機(東京理化器機(株)製VCX−502、出力250W、直接照射)を用いて30分間超音波照射し、均一なCNT分散体(CNT濃度0.83wt%、CNT分散剤2.0wt%、(B)/(A)=2.4)を得た。このCNT分散体にバインダー樹脂として熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体(高松油脂(株)製、ペスレジンA―120、25%)を添加し、マグネチックスターラーによって500rpmで15分間混合、撹拌し、CNT分散体を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は下記のとおりである。
(A)17.4重量%
(B)42.0重量%
(C)40.6重量%
このとき、(B)/(A)の重量比が2.4である。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(比較例1)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散体(CNT濃度0.40wt%、CNT分散剤0.40wt%、(B)/(A)=1.0)を得た。この分散体を水で希釈し、CNT濃度0.06wt%に調製し、CNT分散液とした。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。しかし、導電層にバインダー樹脂が存在しないため、導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層がPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
(比較例2)
CNT分散剤とバインダー樹脂の混合液を下記のとおり調製した。
CMC−Naを1.0mgと水248mgを50mLサンプル管に入れ、バインダー樹脂として熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体(高松油脂(株)製、ペスレジンA―120、固形分濃度25重量%)を添加し、マグネチックスターラーによって500rpmで15分間混合、撹拌し、混合液を得た。該混合液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(該混合液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該混合液を用いて、実施例1と同様の方法でフィルムを得た。得られたフィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。塗膜部分を電子顕微鏡によって観察した結果、塗膜中にはCNTが存在しない均一な塗膜の形成が確認できた。また、得られたフィルムの特性等を表に示すが、CNTが存在しないため、導電性に非常に劣る結果となった。
(比較例3)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更し、CNT(A)とバインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)が表に示す比率となるよう、実施例1と同様の方法で均一なCNT分散体の作成を試みたが、CNT分散剤(B)が添加されていないため、CNTは分散せず水と分離してしまい、CNT分散液を作成することができなかった。
(比較例4)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例1と同様の方法で均一なCNT分散体(CNT濃度0.40wt%、CNT分散剤8.0wt%、(B)/(A)=20.0)を得た。さらに熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体を同様に混合、撹拌し、CNT分散液を調製した。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できたが、導電性に乏しい結果となった。また、得られた導電性フィルムのその他の特性等を表に示す。
(比較例5)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例1と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できたが、導電性に乏しい結果となった。得られた導電性フィルムのその他の特性等を表に示す。
(比較例6)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、表に示す組成重量比率となるようにCNT分散体((B)/(A)=0.25)の調製を行ったが、分散化直後からCNTの凝集が確認され、CNTは溶液中で凝集沈降をしてしまった。結果として、CNT分散液を得ることができなかった。
(比較例7)
CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計88.0重量部に対し、有機系易滑剤として石油ワックスを12.0重量部添加した以外は実施例1と同様の方法により、CNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)等の組成重量比率を表に示す。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できたが、導電性に乏しい結果となった。得られた導電性フィルムの特性等を表に示す。
(比較例8)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例1と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。しかし、導電層にCNTが多量にあるため、導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層内の余剰なCNTが部分的にPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
(比較例9)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例1と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。しかし、導電層内のバインダー樹脂が少ないため、導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層内が部分的にPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
(比較例10)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、表に示す組成重量比率となるようにCNT分散体((B)/(A)=0.4)の調製を行ったが、分散化直後からCNTの凝集が確認され、CNTは溶液中で凝集沈降をしてしまった。結果として、CNT分散液を得ることができなかった。
(比較例11)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例31と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。しかし、導電層内にバインダー樹脂が存在しないため、導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層内がPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
(比較例12)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例31と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。しかし、導電層内のCNTが少ないため、導電性に乏しい結果となった。またCNTに対してCNT分散剤が過剰であり導電層が白化しており、また導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層内がPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
(比較例13)
CNTとCMC−Naと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は実施例1と同様の方法により、表に示す組成重量比率となるようにCNT分散体((B)/(A)=0.3)の調製を行ったが、分散化直後からCNTの凝集が確認され、CNTは溶液中で凝集沈降をしてしまった。結果として、CNT分散液を得ることができなかった。
(比較例14)
CNTとPVPと熱硬化性ポリエステル樹脂水分散体の添加量を変更した以外は、実施例31と同様の方法でCNT分散液を得た。該CNT分散液におけるCNT(A)、CNT分散剤(B)、バインダー樹脂(C)の組成重量比率(CNT分散液中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)は表に示すとおりである。
該CNT分散液を用いて、実施例1と同様の方法で導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにおいてPETフィルムの厚みは125μmであった。導電層部分を電子顕微鏡によって観察した結果、導電層中に微分散されたCNTがランダムにネットワーク構造を形成していることが確認できた。またCNTに対してCNT分散剤が過剰であり導電層が白化しており、また導電層の接着性・磨耗性を評価しようとしたところ、導電層内がPETフィルム上から剥離してしまった。得られた導電性フィルムのその他の特性を表に示す。
なお、上記実施例・比較例にて用いたCNTのアスペクト比は、実施例26を除いて、全て100以上である。
本発明はCNT分散体を熱可塑性樹脂フィルム上に塗布することにより作製できる透明導電層を有する導電性フィルムであり、そのフィルムの電気的、光学的特性に応じて帯電防止フィルム、タッチパネル、ITO代替の透明電極等に用いることが可能である。
本発明の導電性フィルムの断面図の一例を示す模式図である。 本発明の導電性フィルムの電子顕微鏡による表面観察の一例を示す写真である。
符号の説明
1 熱可塑性樹脂フィルム(基板フィルム)
2 導電層

Claims (7)

  1. 少なくとも片面に導電層を有する熱可塑性樹脂フィルムであって、該導電層がカーボンナノチューブ(A)と、カルボキシセルロースの金属塩からなるカーボンナノチューブ分散剤(B)とバインダー樹脂(C)を用いてなり、該導電層中の(A)、(B)および(C)の含有量の合計が該導電層全体に対して90重量%以上であり、かつ(A)、(B)および(C)重量比率が下記を満足し、かつ(B)と(A)の重量比((B)/(A))が0.5以上15.0以下である導電性フィルム。
    (A)1.0〜40.0重量%
    (B)0.5〜90.0重量%
    (C)4.0〜98.5重量%
    (ただし、(A)、(B)および(C)の含有量の合計を100重量%とする)
  2. 前記バインダー樹脂(C)がポリエステル樹脂、もしくはメラミン樹脂のいずれか、又はそれらを組み合わせたものからなる請求項に記載の導電性フィルム。
  3. 前記カーボンナノチューブ(A)が直線もしくは屈曲形の単層カーボンナノチューブ、直線もしくは屈曲形の2層カーボンナノチューブ、直線もしくは屈曲形の多層カーボンナノチューブのいずれか、又はそれらの組み合わせからなる請求項1または2に記載の導電性フィルム。
  4. カーボンナノチューブ(A)が直径50nm以下および/またはアスペクト比が100以上である請求項1〜のいずれかに記載の導電性フィルム。
  5. 導電層表面の表面抵抗値A(Ω/□)が1.0×1010Ω/□以下であり、かつ擦過処理後の導電層表面の表面抵抗値B(Ω/□)が下記式を満足する請求項1〜のいずれかに導電性フィルム。
    B/A≦10.0
  6. Lab表色系のa値が−1.0〜1.0、かつb値が−0.5〜5.0を満足する請求項1〜のいずれかに記載の導電性フィルム。
  7. 請求項1〜のいずれかに記載の導電性フィルムの製造方法であって、結晶配向が完了する前の熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、カーボンナノチューブ(A)、カーボンナノチューブ分散剤(B)、バインダー樹脂(C)および溶媒(D)を含有するカーボンナノチューブ分散液を塗布し、その後熱可塑性フィルム一軸または二軸延伸法によって延伸し、該導電層溶媒の沸点より高い温度で熱処理を施し、熱可塑性樹脂フィルムの結晶配向を完了させる導電性フィルムの製造方法。
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