JP6709793B2 - 複合部材及び複合部材の製造方法並びに脂肪族ポリカーボネート含有層 - Google Patents
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Description
1.複合部材及び該複合部材の製造方法
本実施形態の複合部材は、基材上に配置された、複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層(不可避不純物を含み得る。以下、同じ)を備える。最初に、該脂肪族ポリカーボネート含有層について説明する。
脂肪族ポリカーボネートをある溶媒(代表的には、有機溶媒)中に溶解させた状態が、「脂肪族ポリカーボネート前駆体」を構成する。また、その脂肪族ポリカーボネート前駆体を加熱することによって、ナノ・インプリント法又は各種の印刷法(例えば、スクリーン印刷法)に用いることができる程度に溶媒が除去された状態(代表的には、「ゲル状態」)の層は、本実施形態の「脂肪族ポリカーボネート含有層」である。
本実施形態においては、熱分解性の良い吸熱分解型の脂肪族ポリカーボネートが用いられる。なお、脂肪族ポリカーボネートの熱分解反応が吸熱反応であることは、示差熱測定法(DTA)によって確認することができる。このような脂肪族ポリカーボネートは、酸素含有量が高く、比較的低温で低分子化合物に分解することが可能であるため、金属酸化物中の炭素不純物に代表される不純物の残存量を低減させることに積極的に寄与する。
グリセリン、ソルビタン等の多価アルコールエステル;
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール;ポリエチレンイミン等のアミン;
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の(メタ)アクリル樹脂;
イソブチレンまたはスチレンと無水マレイン酸との共重合体、及びそのアミン塩など
である。
ここで、比較的低温で低分子化合物に分解することが可能となる脂肪族ポリカーボネートについて、本発明者らは、より具体的にその分解及び消失の過程を調査した。
なお、本実施形態においては、脂肪族ポリカーボネートの例として、ポリプロピレンカーボネートが採用されているが、本実施形態で用いられる脂肪族ポリカーボネートの種類は特に限定されない。例えば、エポキシドと二酸化炭素とを重合反応させた脂肪族ポリカーボネートも、本実施形態において採用し得る好適な一態様である。このようなエポキシドと二酸化炭素とを重合反応させた脂肪族ポリカーボネートを用いることにより、脂肪族ポリカーボネートの構造を制御することで吸熱分解性を向上させられる、所望の分子量を有する脂肪族ポリカーボネートが得られるという効果が奏される。とりわけ、脂肪族ポリカーボネートの中でも酸素含有量が高く、比較的低温で低分子化合物に分解する観点から言えば、脂肪族ポリカーボネートは、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、及びポリブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。さらに、後述するように、紫外光の照射による、犠牲層としての脂肪族ポリカーボネート層の撥液性の劣化をより確度高く抑制する観点から言えば、脂肪族ポリカーボネートは、ポリプロピレンカーボネート、及びポリブチレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
機種:HLC−8020(東ソー株式会社製)
カラム:GPCカラム(東ソー株式会社の商品名:TSK GEL Multipore HXL−M)
カラム温度:40℃
溶出液:クロロホルム
流速:1mL/分
攪拌機、ガス導入管、温度計を備えた1L容のオートクレーブの系内をあらかじめ窒素雰囲気に置換した後、有機亜鉛触媒を含む反応液、ヘキサン、及びプロピレンオキシドを仕込んだ。次に、攪拌しながら二酸化炭素を加えることによって反応系内を二酸化炭素雰囲気に置換し、反応系内が約1.5MPaとなるまで二酸化炭素を充填した。その後、そのオートクレーブを60℃に昇温し、反応により消費される二酸化炭素を補給しながら数時間重合反応を行った。反応終了後、オートクレーブを冷却して脱圧し、ろ過した。その後、減圧乾燥することによりポリプロピレンカーボネートを得た。
酢酸亜鉛、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛等の有機亜鉛触媒;あるいは、
一級アミン、2価のフェノール、2価の芳香族カルボン酸、芳香族ヒドロキシ酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族モノカルボン酸等の化合物と亜鉛化合物とを反応させることにより得られる有機亜鉛触媒など
である。
これらの有機亜鉛触媒の中でも、より高い重合活性を有することから、亜鉛化合物と、脂肪族ジカルボン酸と、脂肪族モノカルボン酸とを反応させて得られる有機亜鉛触媒を採用することは好適な一態様である。
まず、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた四つ口フラスコに、酸化亜鉛、グルタル酸、酢酸、及びトルエンを仕込んだ。次に、反応系内を窒素雰囲気に置換した後、そのフラスコを55℃まで昇温し、同温度で4時間攪拌することにより、前述の各材料の反応処理を行った。その後、110℃まで昇温し、さらに同温度で4時間攪拌して共沸脱水させ、水分のみを除去した。その後、そのフラスコを室温まで冷却することにより、有機亜鉛触媒を含む反応液を得た。なお、この反応液の一部を分取し、ろ過して得た有機亜鉛触媒について、IRを測定(サーモニコレージャパン株式会社製、商品名:AVATAR360)した。その結果、カルボン酸基に基づくピークは認められなかった。
ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;
クロロメタン、メチレンジクロリド、クロロホルム、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、エチルクロリド、トリクロロエタン、1−クロロプロパン、2−クロロプロパン、1−クロロブタン、2−クロロブタン、1−クロロ−2−メチルプロパン、クロルベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒など
である。
本実施形態においては、基材上の全体に、上述の脂肪族ポリカーボネート含有層を形成した後、ナノ・インプリント法による型押し構造が形成される。その後、大気圧下において行うプラズマ処理を行うことにより、複数の島状の該脂肪族ポリカーボネート含有層が形成される。さらにその後、各々の島状の該脂肪族ポリカーボネート含有層に挟まれた領域に、金属インクが配置されることにより、複合部材が製造される。なお、該脂肪族ポリカーボネート含有層は、該金属インクを出発材とする金属層が形成される過程において、主として加熱工程によって分解又は除去される。以下に、添付の図面に基づいて詳しく説明する。
図2は本実施形態における複合部材100の全体構成を示す側面図である。図2に示すように、複合部材100は、基材10上に、紫外光を照射された脂肪族ポリカーボネート含有層24と金属インク72とを備える。より具体的には、複合部材100は、基材10上に配置された、複数の島状の該脂肪族ポリカーボネート含有層24,24,24の、各々の脂肪族ポリカーボネート含有層24,24,24の間に挟まれた領域の少なくとも一部に、基材10上の金属インク72を備えている。図2においては、「V」が示す空間は、金属インクが配置されていないことを示している。言うまでも無く、この「V」が示す空間に金属インクを配置することも採用し得る他の一態様である。なお、本実施形態の基材10の材質は特に限定されないが、代表的には、各種のガラス材、シリコン、その他の公知の絶縁材料(樹脂材料を含む)又は半導体材料が基材10となり得る。また、複合部材200は、基材10と基材10上に配置された金属インクを出発材とする金属層72とを備える部材である。複合部材200については後述する。なお、本実施形態の基材10は、基材10上に、予め、導電体層、半導体層、又は絶縁体層のパターンが形成されているものを含み得る。従って、本実施形態の1つの変形例は、その導電体層上、半導体層上、又は絶縁体層上に、本実施形態の複数の島状の該脂肪族ポリカーボネート含有層24,24,24が形成された複合部材である。
次に、複合部材100及び複合部材200の製造方法を、図3乃至図10に示しつつ説明する。
ところで、本実施形態においては金属層74を形成するために出発材として金属インク72を用いたが、第1の実施形態の変形例として、金属インク72の配置の代わりに、公知の無電解めっき法に用いるための出発材層、すなわち金属めっき層の出発材層を形成する工程を採用することもできる。
また、第1の実施形態、又は第1の実施形態の変形例において示された基材10上に金属層74,75が配置された複合部材200において、金属層74,75を金属配線又は導電体層として活用することは、好適な一態様である。
なお、複合部材の一例として、図14及び図15に示すような静電容量方式のタッチパネルを示しているが、タッチパネルの検出方式は静電容量方式に限定されない。例えば、抵抗膜方式のタッチパネルの導電体層として、第1の実施形態の金属層74を活用することは、採用し得る好適な他の一態様である。
ところで、第1の実施形態においては、加熱処理のみによって該脂肪族ポリカーボネートを分解させているが、本実施形態においては、別の手段によって該脂肪族ポリカーボネートを実質的に分解又は除去することができることが確認されている。例えば、公知の紫外光照射装置(サムコ株式会社製、型式,UV−300H−E)を用いて、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光を照射しながら加熱処理を施した場合は、該脂肪族ポリカーボネートの分解又は除去がより促進されることになる。なお、該紫外光による処理の際に、その処理の雰囲気中にオゾン(O3)が生成すること、あるいは、積極的に処理雰囲気中にオゾン(O3)を導入することは許容される。
加えて、第1の実施形態のもう1つの変形例においては、加熱処理を伴わずに該脂肪族ポリカーボネートを分解させる他の手段があることを本発明者らは確認した。例えば、脂肪族ポリカーボネート含有層を、加熱処理を伴わずに、大気圧雰囲気において発生させたプラズマに曝露することによって該脂肪族ポリカーボネートを分解させることができる。この変形例においては、大気圧雰囲気において発生させたプラズマに曝露している間、加熱処理が行われないため、該プラズマ処理とは別に、金属インクから金属層を形成するために要する加熱処理の温度にまで加熱するだけで、複合部材200を形成することができる。
10a 基材の表面
22 脂肪族ポリカーボネート含有層
22a 型M1の凸部によって押圧された領域
24 紫外光を照射された脂肪族ポリカーボネート含有層
72 金属インク
73 金属めっき層の出発材層
74,75 金属層
74a,74b,74c,74d 導電体層
80 紫外光照射装置
90 塗布装置
100,200,300A,300B,400,500,600 複合部材
Claims (17)
- 基材上に配置された、複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層の少なくとも表面が、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光に15分間曝露されたときに、純水と前記表面との接触角度が50°以上であり、
各々の前記脂肪族ポリカーボネート含有層に挟まれた領域の少なくとも一部に、前記基材上の金属インクを備える、
複合部材。 - 基材上に配置された、複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層の少なくとも表面が、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光に15分間曝露されたときに、純水と前記表面との接触角度が50°以上であり、
各々の前記脂肪族ポリカーボネート含有層に挟まれた領域の少なくとも一部に、前記基材上の金属めっき層の出発材層を備える、
複合部材。 - 前記表面が、前記紫外光に5分間曝露されたときに、純水と前記表面との接触角度が60°以上である、
請求項1又は請求項2に記載の複合部材。 - 180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光を照射しながら、120℃以上180℃未満で加熱したときに、前記脂肪族ポリカーボネート含有層が実質的に分解又は除去される、
請求項1又は請求項2に記載の複合部材。 - 180℃以上で加熱したときに、前記脂肪族ポリカーボネート含有層が実質的に分解又は除去される、
請求項1又は請求項2に記載の複合部材。 - 各々の前記脂肪族ポリカーボネート含有層の間の最短距離が、500nm以上20μm以下である、
請求項1又は請求項2に記載の複合部材。 - 前記金属インクが、金属配線用中間材である、
請求項1に記載の複合部材。 - 複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層であって、前記脂肪族ポリカーボネート含有層の少なくとも表面が、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光に15分間曝露されたときに、純水と前記表面との接触角度が50°以上である、
脂肪族ポリカーボネート含有層。 - 前記表面が、前記紫外光に5分間曝露されたときに、純水と前記表面との接触角度が60°以上である、
請求項8に記載の脂肪族ポリカーボネート含有層。 - 基材上に配置された、複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層の少なくとも表面、及び前記基材の少なくとも表面に対して、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光を照射する、紫外光照射工程と、
前記紫外光照射工程の後、各々の前記脂肪族ポリカーボネート含有層に挟まれた領域の少なくとも一部の前記基材上に、金属インクを配置する配置工程と、を含む、
複合部材の製造方法。 - 基材上に配置された、複数の島状の脂肪族ポリカーボネート含有層の少なくとも表面、及び前記基材の少なくとも表面に対して、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光を照射する、紫外光照射工程と、
前記紫外光照射工程の後、各々の前記脂肪族ポリカーボネート含有層に挟まれた領域の少なくとも一部の前記基材上に、金属めっき層の出発材層を配置する配置工程と、を含む、
複合部材の製造方法。 - 前記配置工程の後、前記脂肪族ポリカーボネート含有層及び前記金属インクを、前記脂肪族ポリカーボネート含有層が分解又は除去される温度以上であり、かつ前記金属インクから金属層が形成される温度以上に加熱する、加熱工程と、を含む、
請求項10に記載の複合部材の製造方法。 - 前記配置工程の後、前記脂肪族ポリカーボネート含有層及び前記出発材層を、前記脂肪族ポリカーボネート含有層が分解又は除去される温度以上に加熱する加熱工程と、を含む、
請求項11に記載の複合部材の製造方法。 - 前記加熱工程において、180nm以上370nm以下の波長を含む紫外光を照射しながら、前記脂肪族ポリカーボネート含有層が分解又は除去される温度以上に加熱する、
請求項12又は請求項13に記載の複合部材の製造方法。 - 複数の島状の前記脂肪族ポリカーボネート含有層が、150℃以上300℃以下で加熱された状態で型押し加工を施した後、前記型押し加工が施された前記脂肪族ポリカーボネート含有層の全面をプラズマに曝露することによって形成される、
請求項10乃至請求項14のいずれか1項に記載の複合部材の製造方法。 - 0.1MPa以上20MPa以下の範囲内の圧力で前記型押し加工を施す、
請求項15に記載の複合部材の製造方法。 - 前記複合部材の製造方法によって製造された複数の複合部材を重ね合わせることにより、平面視においてメッシュ状又は格子状の導電体層となるように形成する、金属層形成工程をさらに含む、
請求項10乃至請求項16のいずれか1項に記載の複合部材の製造方法。
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