JP6832850B2 - 導電性透明層の製造のための銀ナノワイヤーおよび結晶性セルロースの繊維を含む組成物 - Google Patents
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Description
(i)1種または複数のマトリックス形成用結合剤、
(ii)導電性ナノオブジェクト、および
(iii)任意に補助成分
を含む組成物を基材の表面に配置し、25℃および101.325kPaで液体である成分(以下、液体状成分と呼ぶ)を、前記基材の前記表面に配置された前記組成物から、25℃および101.325kPaで固体である配置された組成物の成分(以下、固体状成分と呼ぶ)を含む導電性透明層が前記基材の前記表面上に形成される程度まで除去することによって製造される。導電性透明層の製造のためのこのような組成物は一般的に、インクと呼ばれる。
(A)水と、
(B)1nmから100nmまでの範囲の2つの外形寸法および1μmから100μmまでの範囲の第3の外形寸法を有しており、
銀、銅および金からなる群より選択される1種または複数の材料を含み、
質量分率が、組成物の総質量に対して0.01質量%から1質量%までの範囲である、
導電性ナノオブジェクトと、
(C)80nmから300nmまでの範囲の長さおよび5nmから30nmまでの範囲の直径を有しており、
総質量分率が、組成物の総質量に対して0.02質量%から5質量%までの範囲である、
水中に分散された結晶性セルロースの繊維と
を含む。
(D)10nmから1000nmまでの範囲の平均直径を有しており、25000g/mol以上の数平均分子量を有する、水中に分散されたポリマーの粒子と、
(E)それぞれ500g/molから22000g/molまでの範囲の数平均分子量を有する水に溶解した1種または複数のスチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーと、
(F)ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリスチレンスルホン酸およびデキストランからなる群より選択される水に溶解した1種または複数の水溶性ポリマーと
からなる群より選択される。
(D)10nmから1000nmまでの範囲の最大寸法を有しており、25000g/mol以上の数平均分子量を有する水中に分散されたポリマーの粒子、
を含み、またはこれらの成分からなり、
別のさらなる結合剤を含まず、
組成物の総質量に対して前記粒子(D)の総質量分率が、組成物の総質量に対して前記分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量分率以下である。
(E)500g/molから22000g/molまでの範囲の数平均分子量をそれぞれが有する水に溶解した1種または複数のスチレン/(メタ)アクリル酸コポリマー、
を含み、またはこれらの成分からなり、
別のさらなる結合剤を含まず、
組成物の総質量に対して前記溶解したコポリマー(E)の総質量分率が、組成物の総質量に対して前記分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量分率以下である。
(F)上記に規定の1種または複数の水溶性ポリマー、
を含み、またはこれらの成分からなり、
別のさらなる結合剤を含まず、
組成物の総質量に対して前記1種または複数の水溶性ポリマー(F)の総質量分率が、組成物の総質量に対して前記分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量分率以下である。
(A)水と、
(B)10μmから50μmまでの範囲の長さおよび3nmから30nmまでの範囲の直径を有しており、
質量分率が、組成物の総質量に対して0.5質量%以下である、
銀ナノワイヤーと、
(C)80nmから150nmまでの範囲の長さおよび5nmから10nmまでの範囲の直径を有しており、質量分率が、組成物の総質量に対して2質量%未満、好ましくは1.5質量%以下である、
水中に分散された硫酸化結晶性セルロースの繊維と
を含み、またはこれらからなり、
前記銀ナノワイヤー(B)の総質量と前記分散された硫酸化結晶性セルロースの繊維(C)の質量との比が、1:5から5:1までの範囲である。
上記に規定の本発明による組成物を製造または用意する工程と、
基材の表面に前記組成物を配置する工程と、
25℃および101.325kPaで液体である成分を、前記基材の前記表面に配置された前記組成物から、前記基材の前記表面上に層が形成される程度まで除去する工程と
を含む。
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して1%以下のヘイズ、
− 4点プローブによって測定して100オーム/スクウェア以下のシート抵抗、
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して90%以上の光透過率。
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して1%以下のヘイズおよび
− 4点プローブによって測定して100オーム/スクウェア以下のシート抵抗および
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して90%以上の光透過率。
1.1 さらなる結合剤を含まない組成物
銀ナノワイヤー(上記に規定のナノオブジェクト(B))の水性分散物および硫酸化結晶性セルロース(上記に規定の繊維(C)、Celluforceから入手可能)の水性分散物を、表1に示した銀ナノワイヤーの濃度および銀ナノワイヤー(B)の分散された硫酸化結晶性セルロース繊維(C)に対する質量比を有するインクを得るように混合する。
銀ナノワイヤー(上記に規定のナノオブジェクト(B))の水性分散物および硫酸化結晶性セルロース(上記に規定の繊維(C)、Celluforceから入手可能)の水性分散物を、表2に示した銀ナノワイヤーの濃度を有するインクを得るように混合する。硫酸化結晶性セルロース(C)の水性分散物は、ある量の溶解したスチレンとアクリル酸とのコポリマー(Joncryl60、BASFから市販、上記に規定のコポリマー(E))をさらなる結合剤として含む。各インクにおける銀ナノワイヤー(B)/硫酸化結晶性セルロース繊維(C)/コポリマー(E)の質量比は、表2に示している。インクを、様々なスピン速度(表2を参照されたい)で60秒にわたってガラス基材上にスピンコートして(Smart Coater100)、異なる湿潤厚さを有する層を生成する。次いで層を130℃で5分乾燥させる。
2.1 さらなる結合剤を含まない組成物
銀ナノワイヤー(上記に規定のナノオブジェクト(B))の水性分散物および硫酸化結晶性セルロース(上記に規定の繊維(C)、Celluforceから入手可能)の水性分散物を、表3に示した銀ナノワイヤーの濃度および銀ナノワイヤー(B)の分散された硫酸化結晶性セルロース繊維(C)に対する質量比を有するインクを得るように混合する。
銀ナノワイヤー(上記に規定のナノオブジェクト(B))の水性分散物、ならびに硫酸化結晶性セルロース(上記に規定の繊維(C)、Celluforceから入手可能)および2−エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートとのコポリマーのビーズ(BASF製のAcronal LR9014、上記に規定のポリマービーズ(D))を含む水性分散物を、表4に示した銀ナノワイヤーの濃度および銀ナノワイヤー(B)/硫酸化結晶性セルロース繊維(C)/ポリマービーズ(D)の質量比を有するインクを得るように混合する。
(A)水と、
(B)1nmから100nmまでの範囲の2つの外形寸法および1μmから100μmまでの範囲の第3の外形寸法を有しており、
銀、銅および金からなる群より選択される1種または複数の材料を含み、
質量分率が、組成物の総質量に対して0.01質量%から1質量%までの範囲である、
導電性ナノオブジェクトと、
(C)80nmから300nmまでの範囲の長さおよび5nmから30nmまでの範囲の直径を有しており、
総質量分率が、組成物の総質量に対して0.02質量%から5質量%までの範囲である、
水中に分散された結晶性セルロースの繊維と
を含む組成物。
実施形態1または2に記載の組成物。
組成物の総質量に対して前記さらなる結合剤の総質量分率が、組成物の総質量に対して分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量分率以下である、
実施形態1から4のいずれかに記載の組成物。
(B)10μmから50μmまでの範囲の長さおよび3nmから30nmまでの範囲の直径を有しており、
質量分率が、組成物の総質量に対して0.5質量%以下である、
銀ナノワイヤーと、
(C)80nmから150nmまでの範囲の長さおよび5nmから10nmまでの範囲の直径を有しており、
質量分率が、組成物の総質量に対して2質量%未満、好ましくは1.5質量%以下である、
水中に分散された硫酸化結晶性セルロースの繊維と
を含み、
前記銀ナノワイヤー(B)の総質量と、前記分散された硫酸化結晶性セルロースの繊維(C)の質量との比が、1:5から5:1までの範囲である、
実施形態1から7のいずれかによる組成物。
実施形態1〜8のいずれかに記載の組成物を製造または用意する工程と、
基材の表面に前記組成物を配置する工程と、
25℃および101.325kPaで液体である成分を、前記基材の前記表面に配置された前記組成物から、前記基材の前記表面上に層が形成される程度まで除去する工程と
を含む方法。
− 4点プローブによって測定して200オーム/スクウェア以下のシート抵抗
を示す、実施形態13に記載の導電性層。
− 4点プローブによって測定して100オーム/スクウェア以下のシート抵抗と、
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して90%以上の光透過率と
のうちの1つまたは複数を示す、実施形態13または14に記載の導電性層。
− 前記基材の前記表面の少なくとも一部の上に配設された実施形態13〜15のいずれかに記載の導電性層
を含む物品。
− 実施形態16または17に記載の物品と
から選択される品物の製造のために、実施形態1〜8のいずれかに記載の組成物を使用する方法。
Claims (15)
- 以下の成分、
(A)水と、
(B)1nmから100nmまでの範囲の直径および3μmから100μmまでの範囲の長さを有しており、
銀、銅および金からなる群より選択される1種または複数の材料を含み、
質量分率が、組成物の総質量に対して0.01質量%から1質量%までの範囲である、
導電性ナノオブジェクトと、
(C)80nmから300nmまでの範囲の長さおよび5nmから30nmまでの範囲の直径を有しており、
総質量分率が、組成物の総質量に対して0.02質量%から5質量%までの範囲である、
水中に分散された結晶性セルロースの繊維と
を含み、
前記分散された結晶性セルロースの繊維(C)が、硫酸化結晶性セルロースの繊維である、組成物。 - 前記導電性ナノオブジェクト(B)の総質量と、前記分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量との比が、1:20から20:1までの範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 1種または複数のさらなる結合剤をさらに含み、
組成物の総質量に対して前記さらなる結合剤の総質量分率が、組成物の総質量に対して分散された結晶性セルロースの繊維(C)の総質量分率以下である、
請求項1または2に記載の組成物。 - 前記1種または複数のさらなる結合剤が、(E)それぞれ500g/molから22000g/molまでの範囲の数平均分子量を有する水に溶解した1種または複数のスチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーである、請求項3に記載の組成物。
- カーボンナノチューブを含まない、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
- ASTM D1003(手順A)に従って測定して80%以上の光透過率を有する導電性層を基材上に製造するための方法であって、
請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物を製造または用意する工程と、
基材の表面に前記組成物を配置する工程と、
25℃および101.325kPaで液体である成分を、前記基材の前記表面に配置された前記組成物から、前記基材の前記表面上に層が形成される程度まで除去する工程と、を含む方法。 - 前記基材が、ガラスおよび有機ポリマーからなる群より選択される材料を含む、請求項6に記載の方法。
- 25℃および101.325kPaで液体である成分を、前記基材の前記表面に配置された前記組成物から除去することが、前記基材の前記表面に配置された前記組成物を15分以下の持続期間にわたって100℃から150℃までの範囲の温度にさらすことによって達成される、請求項6または7に記載の方法。
- 25℃および101.325kPaで固体である請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物の成分を含む、ASTM D1003(手順A)に従って測定して80%以上の光透過率および4点プローブによって測定して300オーム/スクウェア未満のシート抵抗を有する導電性層。
- − ASTM D1003(手順A)に従って測定して2%以下のヘイズ、および
− 4点プローブによって測定して200オーム/スクウェア以下のシート抵抗を示す、請求項9に記載の導電性層。 - − ASTM D1003(手順A)に従って測定して1%以下のヘイズと、
− 4点プローブによって測定して100オーム/スクウェア以下のシート抵抗と、
− ASTM D1003(手順A)に従って測定して90%以上の光透過率とのうちの1つまたは複数を示す、請求項9または10に記載の導電性層。 - − 表面を有する基材、および
− 前記基材の前記表面の少なくとも一部の上に配設された請求項9から11のいずれか一項に記載の導電性層
を含む物品。 - 前記導電性層が、10nmから1000nmまでの範囲の厚さを有する、請求項12に記載の物品。
- 前記導電性層が、50nmから500nmまでの範囲の厚さを有する、請求項12に記載の物品。
- − 請求項9から11のいずれか一項に記載の導電性層と、
− 請求項12〜14の何れか一項に記載の物品と
から選択される品物の製造のために、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物を使用する方法。
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