JP6958557B2 - 機能性細線付き基材及び機能性細線の形成方法 - Google Patents
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Description
1.
基材上に、疎水性基が導入されたポリエステル樹脂からなる下引き層を有し、該下引き層上に機能性微粒子の堆積物からなる線幅が1μm以上10μm以下の機能性細線を有することを特徴とする機能性細線付き基材。
2.
前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂の疎水性基が、有機フッ素化合物基、有機ケイ素化合物基、炭素数5以上20以下の長鎖アルキル基、のいずれかであることを特徴とする前記1記載の機能性細線付き基材。
3.
前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂がアクリル変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする前記1記載の機能性細線付き基材。
4.
前記下引き層が架橋剤を含有することを特徴とする前記1〜3の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
5.
前記架橋剤がオキサゾリン系架橋剤であることを特徴とする前記4記載の機能性細線付き基材。
6.
前記機能性微粒子が金属ナノ粒子であることを特徴とする前記1〜5の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
7.
前記堆積物は、前記機能性微粒子、水及び水より沸点の高い高沸点溶剤を含むインクに由来する堆積物であり、
前記下引き層の表面が下記接触角条件を満たすことを特徴とする前記1〜6の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
〔接触角条件〕
水と前記高沸点溶剤とを80:20の重量比で混合した混合液の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をAとし、前記高沸点溶剤の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をBとした場合に、下記式(a)、(b)及び(c)の全てを満たすこと。
0.1≦B/A≦2 ・・・(a)
10°≦A≦50° ・・・(b)
5°≦B≦30° ・・・(c)
8.
前記高沸点溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルであることを特徴とする前記7記載の機能性細線付き基材。
9.
前記機能性細線の上に金属を積層してなることを特徴とする前記1〜8の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
10.
前記基材がポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、又はガラスであることを特徴とする前記1〜9の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
11.
複数の前記機能性細線が所定のパターンを形成していることを特徴とする前記1〜10の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
12.
基材上に、疎水性基が導入されたポリエステル樹脂からなる下引き層を形成し、
次いで、該下引き層上に機能性微粒子の堆積物からなる線幅が1μm以上10μm以下の機能性細線を形成することを特徴とする機能性細線の形成方法。
13.
前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂の疎水性基が、有機フッ素化合物基、有機ケイ素化合物基、炭素数5以上20以下の長鎖アルキル基、のいずれかであることを特徴とする前記12記載の機能性細線の形成方法。
14.
前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂がアクリル変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする前記12記載の機能性細線の形成方法。
15.
前記下引き層が架橋剤を含有することを特徴とする前記12〜14の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
16.
前記架橋剤がオキサゾリン系架橋剤であることを特徴とする前記15記載の機能性細線の形成方法。
17.
前記機能性微粒子が金属ナノ粒子であることを特徴とする前記12〜16の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
18.
前記堆積物は、前記機能性微粒子、水及び水より沸点の高い高沸点溶剤を含むインクに由来する堆積物であり、
前記下引き層の表面が下記接触角条件を満たすことを特徴とする前記12〜17の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
〔接触角条件〕
水と前記高沸点溶剤とを80:20の重量比で混合した混合液の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をAとし、前記高沸点溶剤の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をBとした場合に、下記式(a)、(b)及び(c)の全てを満たすこと。
0.1≦B/A≦2 ・・・(a)
10°≦A≦50° ・・・(b)
5°≦B≦30° ・・・(c)
19.
前記高沸点溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルであることを特徴とする前記18記載の機能性細線の形成方法。
20.
前記機能性細線の上に金属を積層することを特徴とする前記12〜19の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
21.
前記基材がポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、又はガラスであることを特徴とする前記12〜20の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
22.
複数の前記機能性細線によって所定のパターンを形成することを特徴とする前記12〜21の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
23.
前記機能性細線を形成する際に、前記下引き層上に付与されたインク内部の流動を利用して該インクに含有される前記機能性微粒子を該インクの縁部に堆積させて、該インクの付与幅よりも微細な幅を有する前記機能性細線を形成することを特徴とする前記12〜22の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
24.
前記機能性細線を形成する際に、前記下引き層上に線分として付与されたインク内部の流動を利用して該インクに含有される前記機能性微粒子を該線分の長手方向に沿う両縁部に堆積させて、該インクの付与幅よりも微細な幅を有する一対の前記機能性細線を形成することを特徴とする前記23記載の機能性細線の形成方法。
本発明の機能性細線付き基材は、基材上に下引き層を有し、該下引き層上に機能性細線を有する。
前記下引き層は、疎水性変性されたポリエステル樹脂からなる。前記機能性細線は、機能性微粒子の堆積物からなる。該機能性細線は、1μm以上10μm以下の線幅を有する。
かかる機能性細線付き基材によれば、光学特性や、機能性細線の密着性に優れる効果が得られる。また、光学特性として特に透過率の向上及びヘイズの低下に有効である。
基材の材質は格別限定されないが、例えば、ガラス、プラスチック(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、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ABS、ポリスチレン等)、金属(銅、ニッケル、アルミ、鉄等や、あるいは合金)、セラミック等が挙げられる。これらは、例えば、1種を単独で用いてもよいし、複数種を貼り合せた状態で用いてもよい。
下引き層は、疎水性変性されたポリエステル樹脂からなる。
下引き層は架橋剤を含有することが好ましい。これにより、下引き層と機能性細線の密着性が更に向上する。また、後に機能性細線の形成方法について詳述するが、架橋剤の使用によって、下引き層上に線幅の細い機能性細線を更に安定に形成できる。
機能性細線は、機能性微粒子の堆積物(集積体あるいは集合体ともいう)からなる。
本発明の機能性細線の形成方法は、基材上に下引き層を形成し、次いで、該下引き層上に機能性細線を形成する。
前記下引き層は、疎水性変性されたポリエステル樹脂からなる。前記機能性細線は、機能性微粒子の堆積物からなる。該機能性細線は、1μm以上10μm以下の線幅を有する。
かかる機能性細線の形成方法によれば、得られる機能性細線付き基材の光学特性や、機能性細線の密着性に優れる効果が得られる。また、光学特性として特に透過率の向上及びヘイズの低下に有効である。また、前記下引き層を備えた基材は、該下引き層上に、線幅が1μm以上10μm以下である微細な機能性細線を安定に形成できる効果を奏する。
以下に、コーヒーステイン現象を用いた機能性細線の形成方法の一例について、図1を参照して説明する。
インクとしては、液体中に前記機能性微粒子を含んでなるものを用いることができる。液体は、水や、有機溶剤等の1種又は2種以上を組合せて構成することができる。
水と高沸点溶剤とを80:20の重量比で混合した混合液の下引き層の表面に対する25℃における接触角をAとし、高沸点溶剤の下引き層の表面に対する25℃における接触角をBとした場合に、下記式(a)、(b)及び(c)の全てを満たすこと。
10°≦A≦50° ・・・(b)
5°≦B≦30° ・・・(c)
以下に、本発明のその他の実施形態について説明する。
機能性細線の上に金属を積層することは好ましいことである。
以上の説明では、基材の一方の面に下引き層を形成し、該下引き層上に機能性細線を形成する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、基材の両面に下引き層を形成し、両面の各下引き層上に、機能性細線を形成してもよい。
以上の説明では、コーヒーステイン現象の一例として、インクを線分として付与することによって、該線分の長さ方向に沿う両縁部の各々にライン状の機能性細線を形成する場合について主に示したが、これに限定されない。
複数の機能性細線によって所定のパターン(機能性細線パターン)を形成することは好ましいことである。複数の機能性細線を組み合わせることによって、例えば、ストライプ状、メッシュ状等の種々の規則性のあるパターンを形成することができる。また、パターンは規則性を有しなくてもよく、複数の機能性細線をランダムに形成(配置)して、ランダムパターンを形成してもよい。
機能性細線、機能性細線パターン、機能性細線付き基材の用途は格別限定されず、付与される機能に応じて、種々の用途に利用することができる。
1.機能性細線付き基材の作製
(1)基材の調製
厚さ125μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの片面にコロナ放電処理を施して基材とした。
下記組成比からなるポリエステル樹脂aに対して、ポリシロキサンを変性率20%で重合して疎水性変性(シロキサン変性)されたポリエステル樹脂Aを調製した。
・テレフタル酸(ジカルボン酸成分):30mol%
・イソフタル酸(ジカルボン酸成分):14mol%
・5−スルホイソフタル酸(ジカルボン酸成分):2mol%
・エチレングリコール(グリコール成分):34mol%
・ビスフェノールA(グリコール成分):20mol%
上記ポリエステル樹脂Aを純水にて固形分濃度5重量%に調整して塗布液を調製した。
上記基材のコロナ放電処理を施した面に、上記塗布液を、湿潤膜厚で3μm(乾燥膜厚で0.15μm)になるようにワイヤーバーで塗布し、その後100℃で3分乾燥させて下引き層を形成した。下引き層の組成は表1に示す通りである。
下記組成からなるインクを調製した。
・銀ナノ粒子の水分散液1(銀ナノ粒子:40重量%):1.75重量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル:20重量%
・純水:残部
上記インクを用いて、基材上に複数の機能性細線からなる機能性細線パターン(メッシュパターン)を形成した。
機能性細線パターンが形成された基材を130℃のオーブンに入れ、10分間焼成処理した。
実施例1において、ポリエステル樹脂Aを下記により調製されたポリエステル樹脂Bに代えたこと以外は、実施例1と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
下記組成比からなるポリエステル樹脂bに対して、下記組成比からなるアクリル成分を変性率50%で重合して疎水性変性(アクリル変性)されたポリエステル樹脂Bを調製した。
・テレフタル酸(ジカルボン酸成分):30mol%
・イソフタル酸(ジカルボン酸成分):14mol%
・5−スルホイソフタル酸(ジカルボン酸成分):2mol%
・エチレングリコール(グリコール成分):34mol%
・ビスフェノールA(グリコール成分):20mol%
・メタクリル酸グリシジル:20mol%
・メタクリル酸メチル:40mol%
・スチレン:10mol%
・アクリル酸ブチル:30mol%
実施例2において、塗布液にカルボジイミド系架橋剤を下記の処方で配合したこと以外は、実施例2と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
・変性ポリエステル樹脂B:5重量%
・カルボジイミド系架橋剤(日清紡ケミカル社製 カルボジライト SV−02:固形分濃度40重量%):1重量%
・純水:残部
実施例3において、塗布液のカルボジイミド系架橋剤に代えてオキサゾリン系架橋剤を下記の処方で配合したこと以外は、実施例3と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
・変性ポリエステル樹脂B:5重量%
・オキサゾリン系架橋剤(日本触媒社製 エポクロス WS−700:固形分濃度25重量%):1.6重量%
・純水:残部
実施例1において、ポリエステル樹脂Aを下記により調製されたポリエステル樹脂Cに代えたこと以外は、実施例1と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
下記組成比からなるポリエステル樹脂cに対して、下記組成比からなるアクリル成分を変性率30%で重合して疎水性変性(アクリル変性)されたポリエステル樹脂Cを調製した。
・テレフタル酸(ジカルボン酸成分):30mol%
・イソフタル酸(ジカルボン酸成分):14mol%
・5−スルホイソフタル酸(ジカルボン酸成分):2mol%
・エチレングリコール(グリコール成分):34mol%
・ビスフェノールA(グリコール成分):20mol%
・メタクリル酸グリシジル:20mol%
・メタクリル酸メチル:40mol%
・スチレン:10mol%
・アクリル酸ブチル:30mol%
実施例1において、ポリエステル樹脂Aを下記により調製されたポリエステル樹脂Dに代えたこと以外は、実施例1と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
下記組成比からなるポリエステル樹脂dに対して、ポリシロキサンを変性率40%で重合して疎水性変性(シロキサン変性)された変性ポリエステル樹脂Dを調製した。
・テレフタル酸(ジカルボン酸成分):30mol%
・イソフタル酸(ジカルボン酸成分):14mol%
・5−スルホイソフタル酸(ジカルボン酸成分):2mol%
・エチレングリコール(グリコール成分):34mol%
・ビスフェノールA(グリコール成分):20mol%
実施例4において、基材を厚さ100μmのポリカーボネート(PC)フィルムに代えたこと以外は、実施例4と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
実施例4において、基材を厚さ0.8mmの無アルカリガラスに代えたこと以外は、実施例4と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
実施例4において、基材を厚さ100μmのシクロオレフィンポリマー(COP)フィルムに代えたこと以外は、実施例4と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
実施例1において、ポリエステル樹脂Aを下記により調製されたポリエステル樹脂Eに代えたこと以外は、実施例1と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
下記組成比からなるポリエステル樹脂E(疎水性変性なし)を調製した。
・テレフタル酸(ジカルボン酸成分):30mol%
・イソフタル酸(ジカルボン酸成分):14mol%
・5−スルホイソフタル酸(ジカルボン酸成分):2mol%
・エチレングリコール(グリコール成分):34mol%
・ビスフェノールA(グリコール成分):20mol%
実施例1において、下引き層の形成を省略し、基材上に直接、パターン形成したこと以外は、実施例1と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
実施例7において、下引き層の形成を省略し、基材上に直接、パターン形成したこと以外は、実施例7と同様にして機能性細線付き基材を作製した。
(1)導電性細線の線幅の測定方法
光学顕微鏡を用いて機能性細線の線幅を測定した。線幅は、任意の10点で測定された線幅の平均値とした。
ヘイズメーター(日本電色工業社製「NDH7000」)を用いて、機能性細線付き基材の全光線透過率を測定し、透過率とした。
上記ヘイズメーターを用いて、機能性細線付き基材のヘイズ値を測定した。
基材における機能性細線が形成された面に、ニチバン社製「セロテープ(登録商標)」を貼りつけ、垂直方向に素早く剥がした。剥がした後のセロテープ表面、及び機能性細線パターンの残存率を観察し、下記評価基準で密着性を評価した。
AA:導電性細線に剥がれが全く発生せず、セロテープにも転写がない。
A:剥離したセロテープの一部に導電性細線から転写されたものが観察されるが、導電性細線に剥がれは見られない。
B:剥離したセロテープの全面に導電性細線から転写されたものが観察されるが、導電性細線に剥がれは見られない。
C:導電性細線の剥がれが僅かに発生している。
D:導電性細線の剥がれが大きく発生している。
基材上に疎水性変性されたポリエステル樹脂からなる下引き層を有することによって、該基材上(下引き層上)に形成される細線の線幅を1μm以上10μm以下の範囲まで低下できると共に、該細線の密着性に優れ、更に、細線が形成された基材の透過率が高く、透明性も高い(ヘイズが低い)効果が得られることがわかる。つまり、基材上に形成される細線の安定性や、細線が形成された基材の光学特性等を改善できることがわかる。
(実施例10)
実施例4において形成された機能性細線に、下記電解銅めっき及び下記電解ニッケルめっきを順に施して、該導電性細線上に、銅めっき層及びニッケルめっき層を順に形成した。
硫酸銅5水塩60g、硫酸19g、1N塩酸2g、光沢付与剤(メルテックス社製「ST901C」)5gを、イオン交換水で1000mlに仕上げる処方で調製した銅めっき浴中に浸漬された導電性細線パターンに給電し、電解銅めっきを行った。アノードにはめっき用銅板を用いた。
硫酸ニッケル240g、塩化ニッケル45g、ホウ酸30gを、イオン交換水で1000mlに仕上げる処方で調製したニッケルめっき浴中に浸漬された導電性細線パターン(上記電解銅めっき後の導電性細線パターン)に給電し、電解ニッケルめっきを行った。アノードにはめっき用ニッケル板を用いた。
電解メッキを用いて金属の積層を行ったことによって、機能性細線上に選択的に金属を積層することができた。
2:下引き層
3:インク
4:機能性細線
5:平行線
Claims (24)
- 基材上に、疎水性基が導入されたポリエステル樹脂からなる下引き層を有し、該下引き層上に機能性微粒子の堆積物からなる線幅が1μm以上10μm以下の機能性細線を有することを特徴とする機能性細線付き基材。
- 前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂の疎水性基が、有機フッ素化合物基、有機ケイ素化合物基、炭素数5以上20以下の長鎖アルキル基、のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の機能性細線付き基材。
- 前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂がアクリル変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載の機能性細線付き基材。
- 前記下引き層が架橋剤を含有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
- 前記架橋剤がオキサゾリン系架橋剤であることを特徴とする請求項4記載の機能性細線付き基材。
- 前記機能性微粒子が金属ナノ粒子であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
- 前記堆積物は、前記機能性微粒子、水及び水より沸点の高い高沸点溶剤を含むインクに由来する堆積物であり、
前記下引き層の表面が下記接触角条件を満たすことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
〔接触角条件〕
水と前記高沸点溶剤とを80:20の重量比で混合した混合液の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をAとし、前記高沸点溶剤の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をBとした場合に、下記式(a)、(b)及び(c)の全てを満たすこと。
0.1≦B/A≦2 ・・・(a)
10°≦A≦50° ・・・(b)
5°≦B≦30° ・・・(c) - 前記高沸点溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルであることを特徴とする請求項7記載の機能性細線付き基材。
- 前記機能性細線の上に金属を積層してなることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
- 前記基材がポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、又はガラスであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
- 複数の前記機能性細線が所定のパターンを形成していることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の機能性細線付き基材。
- 基材上に、疎水性基が導入されたポリエステル樹脂からなる下引き層を形成し、
次いで、該下引き層上に機能性微粒子の堆積物からなる線幅が1μm以上10μm以下の機能性細線を形成することを特徴とする機能性細線の形成方法。 - 前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂の疎水性基が、有機フッ素化合物基、有機ケイ素化合物基、炭素数5以上20以下の長鎖アルキル基、のいずれかであることを特徴とする請求項12記載の機能性細線の形成方法。
- 前記疎水性基が導入されたポリエステル樹脂がアクリル変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項12記載の機能性細線の形成方法。
- 前記下引き層が架橋剤を含有することを特徴とする請求項12〜14の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 前記架橋剤がオキサゾリン系架橋剤であることを特徴とする請求項15記載の機能性細線の形成方法。
- 前記機能性微粒子が金属ナノ粒子であることを特徴とする請求項12〜16の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 前記堆積物は、前記機能性微粒子、水及び水より沸点の高い高沸点溶剤を含むインクに由来する堆積物であり、
前記下引き層の表面が下記接触角条件を満たすことを特徴とする請求項12〜17の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
〔接触角条件〕
水と前記高沸点溶剤とを80:20の重量比で混合した混合液の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をAとし、前記高沸点溶剤の前記下引き層の表面に対する25℃における接触角をBとした場合に、下記式(a)、(b)及び(c)の全てを満たすこと。
0.1≦B/A≦2 ・・・(a)
10°≦A≦50° ・・・(b)
5°≦B≦30° ・・・(c) - 前記高沸点溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルであることを特徴とする請求項18記載の機能性細線の形成方法。
- 前記機能性細線の上に金属を積層することを特徴とする請求項12〜19の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 前記基材がポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、又はガラスであることを特徴とする請求項12〜20の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 複数の前記機能性細線によって所定のパターンを形成することを特徴とする請求項12〜21の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 前記機能性細線を形成する際に、前記下引き層上に付与されたインク内部の流動を利用して該インクに含有される前記機能性微粒子を該インクの縁部に堆積させて、該インクの付与幅よりも微細な幅を有する前記機能性細線を形成することを特徴とする請求項12〜22の何れか1項に記載の機能性細線の形成方法。
- 前記機能性細線を形成する際に、前記下引き層上に線分として付与されたインク内部の流動を利用して該インクに含有される前記機能性微粒子を該線分の長手方向に沿う両縁部に堆積させて、該インクの付与幅よりも微細な幅を有する一対の前記機能性細線を形成することを特徴とする請求項23記載の機能性細線の形成方法。
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