JP7070410B2 - 導電性フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、導電性フィルムに関する。
従来、透明導電性部材として、ガラス板上に酸化インジウム薄膜を形成した導電性ガラスが知られている。しかし、導電性ガラスは、基材がガラスであるために、可撓性及び加工性に劣り、用途によっては適用が困難である。そこで、可撓性及び加工性に優れる透明導電性部材として、樹脂を利用した導電性フィルムの提案がなされている(特許文献1及び2参照)。
また、特許文献3のような技術は、知られている。
特公昭61-026649号公報 特開2014-168886号公報 国際公開第2015/178370号
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、適宜「有機EL素子」ということがある。)を備えるディスプレイデバイスの検討が進められている。このような有機EL素子を備えたディスプレイデバイスは、フォルダブル、ローラブルといった新たな性能の実現が望まれている。そこで、このような性能の実現のため、高い導電性を有しながら、耐屈曲性に優れた導電性フィルムの開発が求められている。
導電性フィルムとして、特許文献1には、スチレン-ジエン系ブロック共重合体とチオフェン系共重合体とからなる導電性フィルムが提案されている。しかし、特許文献1記載の導電性フィルムは、導電性に乏しい。
また、導電性フィルムとして、特許文献2には、透明樹脂フィルムと、この透明樹脂フィルム上に形成された導電層とを含む透明導電性フィルムが提案されている。しかし、特許文献2記載の透明導電性フィルムは、耐屈曲性に乏しい。
さらに、特許文献3には、所定のブロック共重合体水素化物からなる光学用フィルムが記載されている。また、特許文献3には、この光学用フィルムの用途として、透明導電フィルムが記載されている。しかし、特許文献3には、その透明導電フィルムの具体的な構造は、記載されていない。
本発明は、前記の課題に鑑みて創案されたもので、導電性及び耐屈曲性の両方に優れる導電性フィルムを提供することを目的とする。
本発明者は、前記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、25℃において所定の貯蔵弾性率を有する樹脂層と、所定の表面抵抗値を有する導電層とを組み合わせることにより、導電性及び耐屈曲性の両方に優れる導電性フィルムを実現できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のものを含む。
〔1〕 樹脂層と導電層とを含み、
25℃における前記樹脂層の貯蔵弾性率が、10MPaより大きく、且つ、1000MPa未満であり、
前記導電層の表面抵抗値が、1000Ω/sq.以下である、導電性フィルム。
〔2〕 25℃における前記樹脂層の曲げ弾性率が、500MPa以下である、〔1〕記載の導電性フィルム。
〔3〕 前記樹脂層が、ブロック共重合体水素化物のアルコキシシリル基変性物[3]を含み、
前記アルコキシシリル基変性物[3]が、ブロック共重合体[1]の主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合及び芳香環の炭素-炭素不飽和結合を水素化した水素化物[2]のアルコキシシリル基変性物であり、
前記ブロック共重合体[1]は、芳香族ビニル化合物単位を含有する、前記ブロック共重合体[1]1分子あたり2個以上の重合体ブロック[A]と、鎖状共役ジエン化合物単位を含有する、前記ブロック共重合体[1]1分子あたり1個以上の重合体ブロック[B]とを有し、
前記ブロック共重合体[1]の全体に占める前記重合体ブロック[A]の重量分率wAと、前記ブロック共重合体[1]の全体に占める前記重合体ブロック[B]の重量分率wBとの比(wA/wB)が、20/80~60/40である、〔1〕又は〔2〕記載の導電性フィルム。
〔4〕 前記導電層が、金属、導電性ナノワイヤ及び導電性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種類の導電材料を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
本発明によれば、導電性及び耐屈曲性の両方に優れる導電性フィルムを提供できる。
図1は、本発明の第一実施形態としての導電性フィルムを模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の第二実施形態としての導電性フィルムを模式的に示す断面図である。 図3は、本発明の第三実施形態としての導電性フィルムを模式的に示す断面図である。 図4は、本発明の第四実施形態としての導電性フィルムを模式的に示す断面図である。
以下、本発明について実施形態及び例示物を示して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものでは無く、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
[1.導電性フィルムの概要]
本発明の導電性フィルムは、樹脂層及び導電層を含む。また、本発明の導電性フィルムは、必要に応じて、任意の層を含んでいてもよい。ただし、通常、導電層と樹脂層との間には任意の層は設けられず、導電層と樹脂層とは直接に接している。
[2.樹脂層]
〔2.1.25℃における樹脂層の貯蔵弾性率〕
樹脂層は、樹脂からなる層であって、25℃において所定範囲の貯蔵弾性率を有する。25℃における樹脂層の具体的な貯蔵弾性率は、通常10MPaより大きく、好ましくは15MPaより大きく、より好ましくは30MPaより大きく、且つ、通常1000MPa未満、好ましくは950MPa未満、より好ましくは900MPa未満である。
25℃における樹脂層の貯蔵弾性率が前記の範囲に収まっていることにより、導電性フィルムの耐屈曲性を効果的に高めることができる。ここで、導電性フィルムの耐屈曲性とは、当該導電性フィルムを曲げても、導電層の導電性が低下し難く、且つ、白化等の外観変化を生じ難い性質を意味する。具体的には、25℃における樹脂層の貯蔵弾性率が、前記範囲の下限値より大きいことにより、導電性フィルムを折り曲げた場合の外観変化を生じ難くできる。また、25℃における樹脂層の貯蔵弾性率が、前記範囲の上限値未満であることにより、導電性フィルムを折り曲げた場合の導電層の導電性の低下を抑制できる。
樹脂層の貯蔵弾性率は、動的粘弾性装置を用いて、周波数1Hzの条件で測定しうる。
〔2.2.樹脂層に含まれる樹脂〕
樹脂層が含む樹脂としては、通常、重合体を含み、更に必要に応じて任意の成分を含む樹脂を用いる。このような重合体としては、特定のアルコキシシリル基変性物[3]を用いることが好ましい。このアルコキシシリル基変性物[3]は、特定のブロック共重合体[1]の不飽和結合を水素化した水素化物[2]のアルコキシシリル基変性物である。
(2.2.1.ブロック共重合体[1])
ブロック共重合体[1]は、ブロック共重合体[1]1分子あたり2個以上の重合体ブロック[A]と、ブロック共重合体[1]1分子あたり1個以上の重合体ブロック[B]とを有するブロック共重合体である。
重合体ブロック[A]は、芳香族ビニル化合物単位を含有する重合体ブロックである。ここで、芳香族ビニル化合物単位とは、芳香族ビニル化合物を重合して形成される構造を有する構造単位のことをいう。
重合体ブロック[A]が有する芳香族ビニル化合物単位に対応する芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン;α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、4-t-ブチルスチレン、5-t-ブチル-2-メチルスチレン等の、置換基として炭素数1~6のアルキル基を有するスチレン類;4-クロロスチレン、ジクロロスチレン、4-モノフルオロスチレン等の、置換基としてハロゲン原子を有するスチレン類;4-メトキシスチレン等の、置換基として炭素数1~6のアルコキシ基を有するスチレン類;4-フェニルスチレン等の、置換基としてアリール基を有するスチレン類;1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン等のビニルナフタレン類;等が挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、吸湿性を低くできることから、スチレン、置換基として炭素数1~6のアルキル基を有するスチレン類等の、極性基を含有しない芳香族ビニル化合物が好ましく、工業的入手のし易さから、スチレンが特に好ましい。
重合体ブロック[A]における芳香族ビニル化合物単位の含有率は、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、特に好ましくは99重量%以上である。重合体ブロック[A]において芳香族ビニル化合物単位の量が前記のように多いことにより、樹脂層の硬さ及び耐熱性を高めることができる。
重合体ブロック[A]は、芳香族ビニル化合物単位以外に、任意の構造単位を含んでいてもよい。重合体ブロック[A]は、任意の構造単位を、1種類で単独でも含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。
重合体ブロック[A]が含みうる任意の構造単位としては、例えば、鎖状共役ジエン化合物単位が挙げられる。ここで、鎖状共役ジエン化合物単位とは、鎖状共役ジエン化合物を重合して形成される構造を有する構造単位のことをいう。鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物としては、例えば、重合体ブロック[B]が有する鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物の例として挙げるものと同じ例が挙げられる。
また、重合体ブロック[A]が含みうる任意の構造単位としては、例えば、芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物以外の任意の不飽和化合物を重合して形成される構造を有する構造単位が挙げられる。任意の不飽和化合物としては、例えば、鎖状ビニル化合物、環状ビニル化合物等のビニル化合物;不飽和の環状酸無水物;不飽和イミド化合物;等が挙げられる。これらの化合物は、ニトリル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシカルボニル基、又はハロゲン基等の置換基を有していてもよい。これらの中でも、吸湿性の観点から、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ドデセン、1-エイコセン、4-メチル-1-ペンテン、4,6-ジメチル-1-ヘプテン等の1分子当たり炭素数2~20の鎖状オレフィン;ビニルシクロヘキサン等の1分子当たり炭素数5~20の環状オレフィン;等の、極性基を有しないビニル化合物が好ましく、1分子当たり炭素数2~20の鎖状オレフィンがより好ましく、エチレン、プロピレンが特に好ましい。
重合体ブロック[A]における任意の構造単位の含有率は、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。
ブロック共重合体[1]1分子における重合体ブロック[A]の数は、好ましくは2個以上であり、好ましくは5個以下、より好ましくは4個以下、特に好ましくは3個以下である。1分子中に複数個ある重合体ブロック[A]は、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
1分子のブロック共重合体[1]に、異なる重合体ブロック[A]が複数存在する場合、重合体ブロック[A]の中で、重量平均分子量が最大の重合体ブロックの重量平均分子量をMw(A1)とし、重量平均分子量が最小の重合体ブロックの重量平均分子量をMw(A2)とする。このとき、Mw(A1)とMw(A2)との比「Mw(A1)/Mw(A2)」は、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.0以下である。これにより、各種物性値のばらつきを小さく抑えることができる。
重合体ブロック[B]は、鎖状共役ジエン化合物単位を含有する重合体ブロックである。前述のように、鎖状共役ジエン化合物単位とは、鎖状共役ジエン化合物を重合して形成される構造を有する構造単位のことをいう。
この重合体ブロック[B]が有する鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物としては、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン等が挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、吸湿性を低くできることから、極性基を含有しない鎖状共役ジエン化合物が好ましく、1,3-ブタジエン、イソプレンが特に好ましい。
重合体ブロック[B]における鎖状共役ジエン化合物単位の含有率は、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。重合体ブロック[B]において鎖状共役ジエン化合物単位の量が前記のように多いことにより、樹脂層の可撓性を向上させることができる。
重合体ブロック[B]は、鎖状共役ジエン化合物単位以外に、任意の構造単位を含んでいてもよい。重合体ブロック[B]は、任意の構造単位を、1種類で単独でも含んでいてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて含んでいてもよい。
重合体ブロック[B]が含みうる任意の構造単位としては、例えば、芳香族ビニル化合物単位、並びに、芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物以外の任意の不飽和化合物を重合して形成される構造を有する構造単位が挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物単位、並びに、任意の不飽和化合物を重合して形成される構造を有する構造単位としては、例えば、重合体ブロック[A]に含まれていてもよいものとして例示したものと同じ例が挙げられる。
重合体ブロック[B]における任意の構造単位の含有率は、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。重合体ブロック[B]における任意の構造単位の含有率が低いことにより、樹脂層の可撓性を向上させることができる。
ブロック共重合体[1]1分子における重合体ブロック[B]の数は、通常1個以上であるが、2個以上であってもよい。ブロック共重合体[1]における重合体ブロック[B]の数が2個以上である場合、それらの重合体ブロック[B]は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。
1分子のブロック共重合体[1]に、異なる重合体ブロック[B]が複数存在する場合、重合体ブロック[B]の中で、重量平均分子量が最大の重合体ブロックの重量平均分子量をMw(B1)とし、重量平均分子量が最小の重合体ブロックの重量平均分子量をMw(B2)とする。このとき、Mw(B1)とMw(B2)との比「Mw(B1)/Mw(B2)」は、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.0以下である。これにより、各種物性値のばらつきを小さく抑えることができる。
ブロック共重合体[1]のブロックの形態は、鎖状型ブロックでもよく、ラジアル型ブロックでもよい。中でも、鎖状型ブロックが、機械的強度に優れ、好ましい。ブロック共重合体[1]が鎖状型ブロックの形態を有する場合、ブロック共重合体[1]の分子鎖の両端が重合体ブロック[A]であることが、樹脂層のベタツキを所望の低い値に抑えることができるので、好ましい。
ブロック共重合体[1]の特に好ましいブロックの形態は、[A]-[B]-[A]で表されるように、重合体ブロック[B]の両端に重合体ブロック[A]が結合したトリブロック共重合体;[A]-[B]-[A]-[B]-[A]で表されるように、重合体ブロック[A]の両端に重合体ブロック[B]が結合し、更に該両重合体ブロック[B]の他端にそれぞれ重合体ブロック[A]が結合したペンタブロック共重合体;である。特に、[A]-[B]-[A]のトリブロック共重合体であることが、製造が容易であり且つ物性を所望の範囲に容易に収めることができるため、特に好ましい。
ブロック共重合体[1]において、ブロック共重合体[1]の全体に占める重合体ブロック[A]の重量分率wAと、ブロック共重合体[1]の全体に占める重合体ブロック[B]の重量分率wBとの比(wA/wB)は、特定の範囲に収まる。具体的には、前記の比(wA/wB)は、通常20/80以上、好ましくは25/75以上、より好ましくは30/70以上、特に好ましくは40/60以上であり、通常60/40以下、好ましくは55/45以下である。前記の比wA/wBが前記範囲の下限値以上であることにより、樹脂層の硬さ及び耐熱性を向上させたり、複屈折を小さくしたりすることができる。また、前記の比wA/wBが前記範囲の上限値以下であることにより、樹脂層の可撓性を向上させることができる。ここで、重合体ブロック[A]の重量分率wAは、重合体ブロック[A]全体の重量分率を示し、重合体ブロック[B]の重量分率wBは、重合体ブロック[B]全体の重量分率を示す。
前記のブロック共重合体[1]の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは40,000以上、より好ましくは50,000以上、特に好ましくは60,000以上であり、好ましくは200,000以下、より好ましくは150,000以下、特に好ましくは100,000以下である。
また、ブロック共重合体[1]の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下であり、好ましくは1.0以上である。ここで、Mnは、数平均分子量を表す。
前記ブロック共重合体[1]の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によって、ポリスチレン換算の値として測定しうる。
ブロック共重合体[1]の製造方法としては、例えば、リビングアニオン重合等の方法により、芳香族ビニル化合物を含有するモノマー組成物(a)と鎖状共役ジエン化合物を含有するモノマー組成物(b)を交互に重合させる方法;芳香族ビニル化合物を含有するモノマー組成物(a)と鎖状共役ジエン化合物を含有するモノマー組成物(b)を順に重合させた後、重合体ブロック[B]の末端同士を、カップリング剤によりカップリングさせる方法;が挙げられる。
モノマー組成物(a)中の芳香族ビニル化合物の含有量は、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、特に好ましくは99重量%以上である。また、モノマー組成物(a)は、芳香族ビニル化合物以外の任意のモノマー成分を含有していてもよい。任意のモノマー成分としては、例えば、鎖状共役ジエン化合物、任意の不飽和化合物が挙げられる。任意のモノマー成分の量は、モノマー組成物(a)に対し、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。
モノマー組成物(b)中の鎖状共役ジエン化合物の含有量は、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。また、モノマー組成物(b)は、鎖状共役ジエン化合物以外の任意のモノマー成分を含有していてもよい。任意のモノマー成分としては、芳香族ビニル化合物、任意の不飽和化合物が挙げられる。任意のモノマー成分の量は、モノマー組成物(b)に対して、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。
モノマー組成物を重合してそれぞれの重合体ブロックを得る方法としては、例えば、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位アニオン重合、配位カチオン重合などを用いうる。重合操作及び後工程での水素化反応を容易にする観点では、ラジカル重合、アニオン重合及びカチオン重合などを、リビング重合により行う方法が好ましく、リビングアニオン重合により行う方法が特に好ましい。
重合は、重合開始剤の存在下で行いうる。例えばリビングアニオン重合では、重合開始剤として、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム等のモノ有機リチウム;ジリチオメタン、1,4-ジリチオブタン、1,4-ジリチオ-2-エチルシクロヘキサン等の多官能性有機リチウム化合物;などを用いうる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
重合温度は、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上、特に好ましくは20℃以上であり、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、特に好ましくは70℃以下である。
重合反応の形態は、例えば溶液重合及びスラリー重合などを用いうる。中でも、溶液重合を用いると、反応熱の除去が容易である。
溶液重合を行う場合、溶媒としては、各工程で得られる重合体が溶解しうる不活性溶媒を用いうる。不活性溶媒としては、例えば、n-ブタン、n-ペンタン、イソペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素溶媒;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロ[4.3.0]ノナン、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカン等の脂環式炭化水素溶媒;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、溶媒として脂環式炭化水素溶媒を用いると、水素化反応にも不活性な溶媒としてそのまま使用でき、ブロック共重合体[1]の溶解性が良好であるため、好ましい。溶媒の使用量は、全使用モノマー100重量部に対して、好ましくは200重量部~2000重量部である。
それぞれのモノマー組成物が2種以上のモノマーを含む場合、ある1成分の連鎖だけが長くなるのを抑制するために、ランダマイザーを使用しうる。特に重合反応をアニオン重合により行う場合には、例えばルイス塩基化合物をランダマイザーとして使用することが好ましい。ルイス塩基化合物としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルフェニルエーテル等のエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン等の第3級アミン化合物;カリウム-t-アミルオキシド、カリウム-t-ブチルオキシド等のアルカリ金属アルコキシド化合物;トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物;などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
(2.2.2.水素化物[2])
水素化物[2]は、ブロック共重合体[1]の不飽和結合を水素化して得られる重合体である。ここで、水素化されるブロック共重合体[1]の不飽和結合には、ブロック共重合体[1]の主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合、並びに、芳香族性及び非芳香族性の炭素-炭素不飽和結合を、いずれも含む。
水素化率は、ブロック共重合体[1]の主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合及び芳香環の炭素-炭素不飽和結合の、好ましくは90%以上、より好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上である。水素化率が高いほど、樹脂層の透明性、耐熱性及び耐候性を良好にでき、更には樹脂層の複屈折を小さくし易い。ここで、水素化物[2]の水素化率は、H-NMRによる測定により求めうる。
特に、非芳香族性の炭素-炭素不飽和結合の水素化率は、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上である。非芳香族性の炭素-炭素不飽和結合の水素化率を高めることにより、樹脂層の耐光性及び耐酸化性を更に高くできる。
また、芳香族性の炭素-炭素不飽和結合の水素化率は、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、特に好ましくは95%以上である。芳香環の炭素-炭素不飽和結合の水素化率を高めることにより、重合体ブロック[A]を水素化して得られる重合体ブロックのガラス転移温度が高くなるので、樹脂層の耐熱性を効果的に高めることができる。さらに、樹脂層の光弾性係数を下げることができる。
水素化物[2]の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは40,000以上、より好ましくは50,000以上、特に好ましくは60,000以上であり、好ましくは200,000以下、より好ましくは150,000以下、特に好ましくは100,000以下である。水素化物[2]の重量平均分子量(Mw)が前記の範囲に収まることにより、樹脂層の機械強度及び耐熱性を向上させることができ、更には樹脂層の複屈折を小さくし易い。
水素化物[2]の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下であり、好ましくは1.0以上である。水素化物[2]の分子量分布(Mw/Mn)が前記の範囲に収まることにより、樹脂層の機械強度及び耐熱性を向上させることができ、更には樹脂層の複屈折を小さくし易い。
水素化物[2]の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、テトラヒドロフランを溶媒としたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算の値で測定しうる。
前述した水素化物[2]は、ブロック共重合体[1]を水素化することにより、製造しうる。水素化方法としては、水素化率を高くでき、ブロック共重合体[1]の鎖切断反応の少ない水素化方法が好ましい。このような水素化方法としては、例えば、国際公開第2011/096389号、国際公開第2012/043708号に記載された方法が挙げられる。
具体的な水素化方法の例としては、例えば、ニッケル、コバルト、鉄、ロジウム、パラジウム、白金、ルテニウム、及びレニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含む水素化触媒を用いて水素化を行う方法が挙げられる。水素化触媒は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。水素化触媒は、不均一系触媒、均一系触媒のいずれも使用可能である。また、水素化反応は、有機溶媒中で行うのが好ましい。
不均一系触媒は、例えば、金属又は金属化合物のままで用いてもよく、適切な担体に担持して用いてもよい。担体としては、例えば、活性炭、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、チタニア、マグネシア、ジルコニア、ケイソウ土、炭化ケイ素、フッ化カルシウムなどが挙げられる。触媒の担持量は、触媒及び担体の合計量に対して、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上であり、好ましくは60重量%以下、より好ましくは50重量%以下である。また、担持型触媒の比表面積は、好ましくは100m/g~500m/gである。さらに、担持型触媒の平均細孔径は、好ましくは100Å以上、より好ましくは200Å以上であり、好ましくは1000Å以下、より好ましくは500Å以下である。ここで、比表面積は、窒素吸着量を測定しBET式を用いて求めうる。また、平均細孔径は、水銀圧入法により測定しうる。
均一系触媒としては、例えば、ニッケル、コバルト又は鉄の化合物と有機金属化合物(例えば、有機アルミニウム化合物、有機リチウム化合物)とを組み合わせた触媒;ロジウム、パラジウム、白金、ルテニウム、レニウム等を含む有機金属錯体触媒;などを用いることができる。
ニッケル、コバルト又は鉄の化合物としては、例えば、各種金属のアセチルアセトナト化合物、カルボン酸塩、シクロペンタジエニル化合物等が用いられる。
有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド等のハロゲン化アルミニウム;ジイソブチルアルミニウムハイドライド等の水素化アルキルアルミニウム;等が挙げられる。
有機金属錯体触媒としては、例えば、ジヒドリド-テトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、ジヒドリド-テトラキス(トリフェニルホスフィン)鉄、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル等の遷移金属錯体が挙げられる。
水素化触媒の使用量は、ブロック共重合体[1]100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.05重量部以上、特に好ましくは0.1重量部以上であり、好ましくは100重量部以下、より好ましくは50重量部以下、特に好ましくは30重量部以下である。
水素化反応の温度は、好ましくは10℃以上、より好ましくは50℃以上、特に好ましくは80℃以上であり、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、特に好ましくは180℃以下である。このような温度範囲で水素化反応を行なうことにより、水素化率を高くでき、また、ブロック共重合体[1]の分子切断を少なくできる。
水素化反応時の水素圧力は、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは1MPa以上、特に好ましくは2MPa以上であり、好ましくは30MPa以下、より好ましくは20MPa以下、特に好ましくは10MPa以下である。このような水素圧力で水素化反応を行なうことにより、水素化率を高くでき、ブロック共重合体[1]の分子鎖切断を少なくでき、操作性が良好となる。
上述した方法で得られる水素化物[2]は、通常、水素化物[2]、水素化触媒及び重合触媒を含む反応液として得られる。そこで、水素化物[2]は、この反応液から例えば濾過及び遠心分離等の方法によって、水素化触媒及び重合触媒を除去した後に、反応液から回収してもよい。反応液から水素化物[2]を回収する方法としては、例えば、水素化物[2]を含む反応液からスチームストリッピングにより溶媒を除去するスチーム凝固法;減圧加熱下で溶媒を除去する直接脱溶媒法;水素化物[2]の貧溶媒中に反応液を注いで析出又は凝固させる凝固法;などを方法が挙げられる。
回収された水素化物[2]の形態は、その後のシリル化変性反応(アルコキシシリル基を導入する反応)に供し易いように、ペレット形状とすることが好ましい。例えば、溶融状態の水素化物[2]をダイスからストランド状に押し出し、冷却後、ペレタイザーでカッティングしてペレット状にして、各種の成形に供してもよい。また、凝固法を用いる場合は、例えば、得られた凝固物を乾燥した後、押出機により溶融状態で押し出し、上記と同じくペレット状にして各種の成形に供してもよい。
(2.2.3.アルコキシシリル基変性物[3])
アルコキシシリル基変性物[3]は、上述したブロック共重合体[1]の水素化物[2]に、アルコキシシリル基を導入して得られる重合体である。この際、アルコキシシリル基は、上述した水素化物[2]に直接結合していてもよく、例えばアルキレン基などの2価の有機基を介して間接的に結合していてもよい。アルコキシシリル基が導入されたアルコキシシリル基変性物[3]は、ガラス、金属等の無機材料との接着性に特に優れる。そのため、樹脂層は、通常、前記の無機材料との接着性に優れる。
アルコキシシリル基変性物[3]におけるアルコキシシリル基の導入量は、アルコキシシリル基の導入前の水素化物[2]100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは0.3重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下、特に好ましくは3重量部以下である。アルコキシシリル基の導入量を前記範囲に収めると、水分等で分解されたアルコキシシリル基同士の架橋度が過剰に高くなることを防止できるので、樹脂層の無機材料に対する接着性を高く維持することができる。
アルコキシシリル基の導入量は、H-NMRスペクトルにて計測しうる。また、アルコキシシリル基の導入量の計測の際、導入量が少ない場合は、積算回数を増やして計測しうる。
アルコキシシリル基変性物[3]の重量平均分子量(Mw)は、導入されるアルコキシシリル基の量が少ないため、通常は、アルコキシシリル基を導入する前の水素化物[2]の重量平均分子量(Mw)から大きく変化しない。ただし、アルコキシシリル基を導入する際には、通常は過酸化物の存在下で水素化物[2]を変性反応させるので、その水素化物[2]の架橋反応及び切断反応が進行し、分子量分布は大きく変化する傾向がある。アルコキシシリル基変性物[3]の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは40,000以上、より好ましくは50,000以上、特に好ましくは60,000以上であり、好ましくは200,000以下、より好ましくは150,000以下、特に好ましくは100,000以下である。また、アルコキシシリル基変性物[3]の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3.5以下、より好ましくは2.5以下、特に好ましくは2.0以下であり、好ましくは1.0以上である。アルコキシシリル基変性物[3]の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)がこの範囲であると、樹脂層の良好な機械強度及び引張り伸びが維持できる。
アルコキシシリル基変性物[3]の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、テトラヒドロフランを溶媒としたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によって、ポリスチレン換算の値として測定しうる。
アルコキシシリル基変性物[3]は、前述したブロック共重合体[1]の水素化物[2]にアルコキシシリル基を導入することにより、製造しうる。水素化物[2]にアルコキシシリル基を導入する方法としては、例えば、水素化物[2]とエチレン性不飽和シラン化合物とを、過酸化物の存在下で反応させる方法が挙げられる。
エチレン性不飽和シラン化合物としては、水素化物[2]とグラフト重合でき、水素化物[2]にアルコキシシリル基を導入できるものを用いうる。このようなエチレン性不飽和シラン化合物の例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン等のビニル基を有するアルコキシシラン;アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等のアリル基を有するアルコキシシラン;p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン等のp-スチリル基を有するアルコキシシラン;3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の3-メタクリロキシプロピル基を有するアルコキシシラン;3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の3-アクリロキシプロピル基を有するアルコキシシラン;2-ノルボルネン-5-イルトリメトキシシラン等の2-ノルボルネン-5-イル基を有するアルコキシシラン;などが挙げられる。これらの中でも、本発明の効果がより得られやすいことから、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシランが好ましい。また、エチレン性不飽和シラン化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
エチレン性不飽和シラン化合物の量は、アルコキシシリル基を導入する前の水素化物[2]100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは0.3重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下、特に好ましくは3重量部以下である。
過酸化物としては、ラジカル反応開始剤として機能するものを用いうる。このような過酸化物としては、通常、有機過酸化物を用いる。有機過酸化物としては、例えば、ジベンゾイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシアセテート、2,2-ジ-(t-ブチルパーオキシ)ブタン、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ヘキシルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシヘキサン)、ジ-t-ブチルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン-3、t-ブチルヒドロパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、ラウロイルパーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、p-メンタンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。これらの中でも、1分間半減期温度が170℃~190℃のものが好ましく、具体的には、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ヘキシルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシヘキサン)、ジ-t-ブチルパーオキシドが好ましい。また、過酸化物は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
過酸化物の量は、アルコキシシリル基を導入する前の水素化物[2]100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.1重量部以上、特に好ましくは0.2重量部以上であり、好ましくは5重量部以下、より好ましくは3重量部以下、特に好ましくは2重量部以下である。
ブロック共重合体[1]の水素化物[2]とエチレン性不飽和シラン化合物とを過酸化物の存在下で反応させる方法は、例えば、加熱混練機及び反応器を用いて行いうる。具体例を挙げると、水素化物[2]とエチレン性不飽和シラン化合物と過酸化物との混合物を、二軸混練機にて、水素化物[2]の溶融温度以上で加熱溶融させて、所望の時間混練することにより、アルコキシシリル基変性物[3]を得ることができる。混練時の具体的な温度は、好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、特に好ましくは200℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは230℃以下、特に好ましくは220℃以下である。また、混練時間は、好ましくは0.1分以上、より好ましくは0.2分以上、特に好ましくは0.3分以上であり、好ましくは15分以下、より好ましくは10分以下、特に好ましくは5分以下である。二軸混練機、単軸押出し機などの連続混練設備を使用する場合は、滞留時間が上記範囲になるようにして、連続的に混練及び押出しを行いうる。
樹脂層が含む樹脂において、アルコキシシリル基変性物[3]等の重合体の割合は、好ましくは80重量%~100重量%、より好ましくは90重量%~100重量%、特に好ましくは95重量%~100重量%である。樹脂における重合体の割合が前記範囲に収まることにより、樹脂層の貯蔵弾性率を上述した範囲に容易に収めることができる。
(2.2.4.任意の成分)
樹脂層に含まれる樹脂は、上述した重合体に組み合わせて、更に任意の成分を含みうる。任意の成分としては、例えば、ガラス転移温度及び弾性率を調整するための可塑剤;耐候性及び耐熱性を向上させるための光安定剤;紫外線吸収剤;酸化防止剤;滑剤;無機フィラー;などが挙げられる。また、任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
重合体と任意の成分とを混合する方法の例としては、任意の成分を適切な溶媒に溶解して重合体の溶液と混合した後、溶媒を除去して任意の成分を含む樹脂を回収する方法;二軸混錬機、ロール、ブラベンダー、押出機等の混練機で、重合体を溶融状態にして任意の成分と混練する方法;などが挙げられる。
〔2.3.樹脂層の物性〕
100℃における樹脂層の貯蔵弾性率は、好ましくは10MPa未満、より好ましくは7.5MPa未満、特に好ましくは5MPa未満である。高温環境における樹脂層の貯蔵弾性率が前記のように低いことにより、樹脂層を任意の部材に容易に加熱圧着することができる。よって、樹脂層と導電層とを加熱圧着して導電性フィルムを容易に製造できる。また、導電性フィルムを任意の部材に加熱圧着によって容易に貼り合わせることができる。100℃における樹脂層の貯蔵弾性率の下限は、耐熱性を向上させる観点から、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上、特に好ましくは1MPa以上である。
25℃における樹脂層の曲げ弾性率は、好ましくは1MPa以上、より好ましくは5MPa以上、特に好ましくは10MPa以上であり、好ましくは500MPa以下、より好ましくは450MPa以下、特に好ましくは400MPa以下である。25℃における樹脂層の曲げ弾性率が、前記の範囲の下限値以上であることにより、導電性フィルムの取り扱い性を高めることができ、前記範囲の上限値以下であることにより、導電性フィルムの耐屈曲性を向上させることができる。
樹脂層の曲げ弾性率は、万能試験機(例えばインストロン社製「電気機械式万能試験機5900」)を用い、JIS K 7117に従って測定しうる。
樹脂層は、通常、高い透明性を有する。樹脂層の具体的な全光線透過率は、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上である。全光線透過率は、紫外・可視分光計を用いて、波長400nm~700nmの範囲で測定しうる。
また、樹脂層のヘイズは、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下であり、理想的には0%である。ヘイズは、JIS K7361-1997に準拠して、日本電色工業社製「濁度計 NDH-300A」を用いて、5箇所測定し、それから求めた平均値を採用しうる。
〔2.4.樹脂層の製造方法〕
樹脂層の製造方法に制限は無い。例えば、上述したアルコキシシリル基変性物[3]を含む樹脂のような熱可塑性樹脂によって樹脂層を形成する場合、樹脂層は、溶融成形法、溶液流延法などの成形方法により製造しうる。中でも、溶媒等の揮発性成分の樹脂層への残留を抑制できることから、溶融成形法が好ましい。溶融成形法は、さらに詳細には、押出成形法、プレス成形法、インフレーション成形法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法などに分類できる。これらの方法の中でも、機械強度及び表面精度に優れた樹脂層を得るために、押出成形法、インフレーション成形法及びプレス成形法が好ましく、効率よく簡単に樹脂層を製造できる観点から、押出成形法が特に好ましい。
〔2.5.樹脂層の厚み〕
樹脂層の厚みは、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上であり、好ましくは200μm以下、より好ましくは175μm以下、特に好ましくは150μm以下である。樹脂層の厚みが、前記範囲の下限値以上であることにより、導電性フィルムの機械的強度を高くでき、また、前記範囲の上限値以下であることにより、導電性フィルムの耐屈曲性を効果的に高くできる。
[3.導電層]
〔3.1.導電層の表面抵抗値〕
導電層の表面抵抗値は、通常1000Ω/sq.以下、好ましくは900Ω/sq.以下、より好ましくは800Ω/sq.以下である。導電層の表面抵抗値がこのように低いことにより、高い導電性を得ることができる。導電層の表面抵抗値の下限に特段の制限は無いが、製造が容易であることから、好ましくは1Ω/sq.以上、より好ましくは2.5Ω/sq.以上、特に好ましくは5Ω/sq.以上である。
〔3.2.導電層の組成〕
前記のような導電層は、通常、導電性を有する材料(以下、適宜「導電材料」ということがある。)を含む層として形成される。このような導電材料としては、例えば、金属、導電性金属酸化物、導電性ナノワイヤ、導電性ポリマーなどが挙げられる。また、導電材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、導電性フィルムの耐屈曲性を高くする観点から、導電層は、金属、導電性ナノワイヤ及び導電性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種類の導電材料を含むことが好ましい。
金属としては、例えば、金、白金、銀及び銅が挙げられる。なかでも好ましくは銀、銅及び金であり、より好ましくは銀である。これらの金属は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。これらの金属によって導電層を形成する場合、導電層を細い線状に形成することによって、透明な導電層を得ることができる。例えば、格子状に形成された金属メッシュ層として導電層を形成することにより、透明な導電層を得ることができる。
金属を含む導電層は、例えば、金属粒子を含む導電層形成用組成物を塗布することによって、形成できる。このとき、前記の導電層形成用組成物を所定の格子パターンに印刷することによって、金属メッシュ層としての導電層を得ることができる。さらに、例えば、銀塩を含む導電層形成用組成物を塗工し、露光処理及び現像処理によって金属細線を所定の格子パターンに形成することにより、導電層を金属メッシュ層として形成できる。このような導電層及びその形成方法の詳細については、特開2012-18634号公報、特開2003-331654号公報を参照しうる。
導電性金属酸化物としては、例えば、ITO(インジウム錫オキサイド)、IZO(インジウム亜鉛オキサイド)、ZnO(酸化亜鉛)、IWO(インジウムタングステンオキサイド)、ITiO(インジウムチタニウムオキサイド)、AZO(アルミニウム亜鉛オキサイド)、GZO(ガリウム亜鉛オキサイド)、XZO(亜鉛系特殊酸化物)、IGZO(インジウムガリウム亜鉛オキサイド)等が挙げられる。これらの中でも、光線透過性及び耐久性の観点より、ITOが特に好ましい。導電性金属酸化物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
導電性金属酸化物を含む導電層は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト蒸着法、アーク放電プラズマ蒸着法、熱CVD法、プラズマCVD法、鍍金法、及びこれらの組み合わせ等の成膜方法によって、形成しうる。これらの中でも、蒸着法及びスパッタリング法が好ましく、スパッタリング法が特に好ましい。スパッタリング法では、厚みが均一な導電層を形成できるので、導電層に局所的に薄い部分が発生することを抑制できる。
導電性ナノワイヤとは、形状が針状または糸状であり、径がナノメートルサイズの導電性物質をいう。導電性ナノワイヤは直線状であってもよく、曲線状であってもよい。このような導電性ナノワイヤは、導電性ナノワイヤ同士が隙間を形成して網の目状となることにより、少量の導電性ナノワイヤであっても良好な電気伝導経路を形成することができ、電気抵抗の小さい導電層を実現できる。また、導電性ワイヤは、網の目状となることにより、網の目の隙間に開口部を形成するので、光透過率の高い導電層を得ることができる。
導電性ナノワイヤの太さdと長さLとの比(アスペクト比:L/d)は、好ましくは10~100,000であり、より好ましくは50~100,000であり、特に好ましくは100~10,000である。このようにアスペクト比の大きい導電性ナノワイヤを用いれば、導電性ナノワイヤが良好に交差して、少量の導電性ナノワイヤにより高い導電性を発現させることができる。その結果、透明性に優れる導電性フィルムを得ることができる。ここで、「導電性ナノワイヤの太さ」とは、導電性ナノワイヤの断面が円状である場合はその直径を意味し、楕円状である場合はその短径を意味し、多角形である場合は最も長い対角線を意味する。導電性ナノワイヤの太さおよび長さは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡によって測定しうる。
導電性ナノワイヤの太さは、好ましくは500nm未満であり、より好ましくは200nm未満であり、更に好ましくは10nm~100nmであり、特に好ましくは10nm~50nmである。これにより、導電層の透明性を高めることができる。
導電性ナノワイヤの長さは、好ましくは2.5μm~1000μmであり、より好ましくは10μm~500μmであり、特に好ましくは20μm~100μmである。これにより、導電層の導電性を高めることができる。
導電性ナノワイヤとしては、例えば、金属により構成される金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブを含む導電性ナノワイヤ等が挙げられる。
金属ナノワイヤに含まれる金属としては、導電性の高い金属が好ましい。好適な金属の例としては、金、白金、銀及び銅が挙げられ、なかでも好ましくは、銀、銅及び金であり、より好ましくは銀である。また、上記金属にメッキ処理(例えば、金メッキ処理)を行った材料を用いてもよい。さらに、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
金属ナノワイヤの製造方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、溶液中で硝酸銀を還元する方法;前駆体表面にプローブの先端部から印可電圧又は電流を作用させ、プローブ先端部で金属ナノワイヤを引き出し、該金属ナノワイヤを連続的に形成する方法;等が挙げられる。溶液中で硝酸銀を還元する方法においては、エチレングリコール等のポリオール、およびポリビニルピロリドンの存在下で、硝酸銀等の銀塩の液相還元をすることによりにより、銀ナノワイヤが合成され得る。均一サイズの銀ナノワイヤは、例えば、Xia, Y.etal., Chem.Mater.(2002)、14、4736-4745、 Xia, Y.etal., Nano letters(2003)3(7)、955-960に記載される方法に準じて、大量生産が可能である。
カーボンナノチューブとしては、例えば、直径が0.3nm~100nm、長さ0.1μm~20μm程度の、いわゆる多層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ等が用いられる。なかでも、導電性が高い点から、直径10nm以下、長さ1μm~10μmの単層もしくは二層カーボンナノチューブが好ましい。また、カーボンナノチューブの集合体には、アモルファスカーボン及び触媒金属などの不純物は、含まないことが好ましい。カーボンナノチューブの製造方法としては、任意の適切な方法が採用されうる。好ましくは、アーク放電法で作製されたカーボンナノチューブが用いられる。アーク放電法で作製されたカーボンナノチューブは結晶性に優れるため好ましい。
導電性ナノワイヤを含む導電層は、導電性ナノワイヤを溶媒に分散させて得られた導電性ナノワイヤ分散液を塗工及び乾燥させることにより、製造しうる。
導電性ナノワイヤ分散液に含まれる溶媒としては、例えば、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、芳香族系溶媒等が挙げられ、中でも、環境負荷低減の観点から、水を用いることが好ましい。また、溶媒は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
導電性ナノワイヤ分散液における導電性ナノワイヤの濃度は、好ましくは0.1重量%~1重量%である。これにより、導電性および透明性に優れる導電層を形成することができる。
導電性ナノワイヤ分散液は、導電性ナノワイヤ及び溶媒に組み合わせて、任意の成分を含みうる。任意の成分としては、例えば、導電性ナノワイヤの腐食を抑制する腐食抑制剤、導電性ナノワイヤの凝集を抑制する界面活性剤、導電性ナノワイヤを導電層に保持するためのバインダーポリマー等が挙げられる。また、任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
導電性ナノワイヤ分散液の塗工方法としては、例えば、スプレーコート法、バーコート法、ロールコート法、ダイコート法、インクジェットコート法、スクリーンコート法、ディップコート法、スロットダイコート法、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法等が挙げられる。乾燥方法としては、任意の適切な乾燥方法(例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥)が採用されうる。例えば、加熱乾燥の場合には、乾燥温度は100℃~200℃であり、乾燥時間は1分~10分としうる。
導電層における導電性ナノワイヤの割合は、導電層の全重量に対して、好ましくは80重量%~100重量%であり、より好ましくは85重量%~99重量%である。これにより、導電性および光透過性に優れる導電層を得ることができる。
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアセチレン系ポリマー、ポリパラフェニレン系ポリマー、ポリアニリン系ポリマー、ポリパラフェニレンビニレン系ポリマー、ポリピロール系ポリマー、ポリフェニレン系ポリマー、アクリル系ポリマーで変性されたポリエステル系ポリマー等が挙げられる。中でも、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアセチレン系ポリマー、ポリパラフェニレン系ポリマー、ポリアニリン系ポリマー、ポリパラフェニレンビニレン系ポリマーおよびポリピロール系ポリマーが好ましい。
その中でも、特に、ポリチオフェン系ポリマーが好ましい。ポリチオフェン系ポリマーを用いることにより、透明性及び化学的安定性に優れる導電層を得ることができる。ポリチオフェン系ポリマーの具体例としては、ポリチオフェン;ポリ(3-ヘキシルチオフェン)等のポリ(3-C1-8アルキル-チオフェン);ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ[3,4-(1,2-シクロヘキシレン)ジオキシチオフェン]等のポリ(3,4-(シクロ)アルキレンジオキシチオフェン);ポリチエニレンビニレン等が挙げられる。ここで、「C1-8アルキル」とは、炭素原子数が1~8のアルキル基を示す。また、前記の導電性ポリマーは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
導電性ポリマーは、好ましくは、アニオン性ポリマーの存在下で重合される。例えば、ポリチオフェン系ポリマーは、アニオン性ポリマーの存在下で酸化重合させることが好ましい。アニオン性ポリマーとしては、カルボキシル基、スルホン酸基、又はその塩を有する重合体が挙げられる。好ましくは、ポリスチレンスルホン酸等のスルホン酸基を有するアニオン性ポリマーが用いられる。
導電性ポリマーを含む導電層は、例えば、導電性ポリマーを含む導電層形成用組成物を塗工し、乾燥することにより形成しうる。導電性ポリマーを含む導電層については、特開2011-175601号公報を参照しうる。
〔3.3.導電層の平面形状〕
導電層は、樹脂層の片面に形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。また、導電層は、樹脂層の面の全体に形成されていてもよく、樹脂層の面の一部に形成されていてもよい。例えば、導電層は、樹脂層の面の一部に、所定のパターンにパターン化されて形成されていてもよい。導電層のパターンの形状は、導電性フィルムの用途に応じて設定しうる。例えば、導電性フィルムを回路基板として用いる場合、導電層の平面形状は、回路の配線形状に対応したパターンに形成してもよい。また、例えば、導電性フィルムをタッチパネル用のセンサフィルムとして用いる場合、導電層の平面形状は、タッチパネル(例えば、静電容量方式タッチパネル)として良好に動作するパターンが好ましく、具体例を挙げると、特表2011-511357号公報、特開2010-164938号公報、特開2008-310550号公報、特表2003-511799号公報、特表2010-541109号公報に記載のパターンが挙げられる。
〔3.4.導電層の物性〕
導電層は、通常、高い透明性を有する。よって、可視光線は、通常、この導電層を透過することができる。導電層の具体的な透明性は、導電性フィルムの用途に応じて調整しうる。導電層の具体的な全光線透過率は、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である。
〔3.5.導電層の厚み〕
導電層の1層当たりの厚みは、好ましくは0.01μm~10μm、より好ましくは0.05μm~3μm、特に好ましくは0.1μm~1μmである。導電性フィルムが2層以上の導電層を備える場合、それらの導電層の厚みは、同じでもよく、異なっていてもよい。中でも、樹脂層の両側に導電層がある場合、導電性フィルムのシワ及びカール等の変形を抑制する観点から、導電層の厚みは同じであることが好ましい。
[4.任意の層]
導電性フィルムは、必要に応じて、任意の層を含みうる。任意の層としては、例えば、樹脂層よりも高い貯蔵弾性率を有する支持体層が挙げられる。25℃における支持体層の具体的な貯蔵弾性率は、好ましくは1000MPa以上、より好ましくは1500MPa以上、特に好ましくは2000MPa以上であり、好ましくは5000MPa以下、より好ましくは4500MPa以下、特に好ましくは4000MPa以下である。このように大きい貯蔵弾性率を有する支持体層を含むことにより、導電性フィルムの加工、運搬、及び、実装時の取り扱い性を高めることができる。
支持体層としては、高い貯蔵弾性率を有する樹脂からなる層が挙げられる。支持体層に含まれる樹脂は、重合体と、必要に応じて任意の成分を含みうる。重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;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等のポリエステル;ポリフェニレンサルファイド等のポリアリーレンサルファイド;ポリビニルアルコール;ポリカーボネート;ポリアリレート;セルロースエステル重合体、ポリエーテルスルホン;ポリスルホン;ポリアリルサルホン;ポリ塩化ビニル;ノルボルネン系重合体等の、脂環式構造含有重合体;棒状液晶ポリマーなどが挙げられる。これらの重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、重合体は、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。これらの中でも、機械特性、耐熱性、透明性、低吸湿性、寸法安定性及び軽量性に優れることから、脂環式構造含有重合体が好ましい。
支持体層の厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは13μm以上、特に好ましくは15μm以上であり、好ましくは60μm以下、より好ましくは58μm以下、特に好ましくは55μm以下である。支持体層の厚みが、前記範囲の下限値以上であることにより、導電性フィルムの取り扱い性を高めることができ、また、前記範囲の上限値以下であることにより、導電性フィルムを薄くできる。
さらに、任意の層としては、例えば、ハードコート層、インデックスマッチング層、接着層、位相差層、偏光子層、光学補償層などが挙げられる。
[5.導電性フィルムの物性及び厚み]
導電性フィルムは、耐屈曲性に優れる。そのため、導電性フィルムは、曲げても、導電層の導電性は低下し難い。さらに、導電性フィルムは、曲げても、白化等の外観の変化を生じ難い。このように優れた耐屈曲性が得られる仕組みは、下記のとおりと推察される。ただし、本発明の技術的範囲は、下記に説明する仕組みに制限されない。
本発明の導電性フィルムが備える樹脂層は、適切な範囲の貯蔵弾性率を有するので、優れた可撓性を有する。そのため、導電性フィルムを曲げた場合には、容易に変形して、曲げによる応力を吸収できる。よって、曲げよって生じた応力による導電層の破壊が生じ難い。このため、導電性フィルムを曲げても、導電層の表面抵抗値が上昇し難く、したがって、導電性の低下を抑制できる。
また、樹脂層が適切な範囲の貯蔵弾性率を有するので、導電性フィルムを曲げた場合、樹脂層の破壊が生じ難く、また、樹脂層と導電層との剥離が生じ難い。そのため、前記の破壊又は剥離による微小な空隙の発生が生じ難いので、折り曲げ部におけるヘイズの上昇が起こり難く、したがって、白化等の外観の変化が抑制される。また、樹脂層が優れた弾性を有するので、折り曲げても容易に元の形状を回復するので、折り曲げ跡が形成され難い。
導電性フィルムは、導電層を支持するための層として樹脂層を備えるので、導電性ガラスに比べて、通常は、耐衝撃性及び加工性に優れる。さらに、導電性フィルムは、通常、導電性ガラスよりも、軽量である。
導電性フィルムの全光線透過率は、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上である。
また、導電性フィルムのヘイズは、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下であり、理想的には0%である。
導電性フィルムの厚みは、好ましくは5μm以上、より好ましくは7.5μm以上、特に好ましくは10μm以上であり、好ましくは200μm以下、より好ましくは175μm以下、特に好ましくは150μm以下である。導電性フィルムの厚みが、前記範囲の下限値以上であることにより、導電性フィルムの機械的強度を高めることができ、また、前記範囲の上限値以下であることにより、導電性フィルムの薄膜化が可能である。
[6.導電性フィルムの製造方法]
導電性フィルムは、例えば、樹脂層を製造する工程と、前記の樹脂層上に導電層を設ける工程とを含む製造方法によって、製造しうる。導電層は、当該導電層の材料を用いて樹脂層上に形成してもよいが、適切な基材上に導電層を形成し、その形成した導電層を樹脂層と貼り合わせることによって、樹脂層上に導電層を設けてもよい。例えば、導電性金属酸化物によるスパッタリング法によって導電層を形成する場合、樹脂層はスパッタリング時の成膜条件によってはダメージを受ける可能性がある。その場合、スパッタリングに耐えうる基材に導電層を形成した後で、その導電層を樹脂層と貼り合わせて導電性フィルムを製造すれば、樹脂層へのダメージを避けながら導電性フィルムを得ることができる。
[7.層構成の例]
本発明の導電性フィルムは、樹脂層及び導電層を含む範囲において、その層構成を任意に設定できる。以下、導電性フィルムの好適な層構成の例を、図面を示して説明する。
図1は、本発明の第一実施形態としての導電性フィルム10を模式的に示す断面図である。図1に示すように、第一実施形態に係る導電性フィルム10は、樹脂層110及び導電層120のみを備える2層構造のフィルムである。この導電性フィルム10は、表面抵抗値が小さい導電層120を有するので、導電性に優れる。また、導電性フィルム10は、適切な範囲の貯蔵弾性率を有する樹脂層110を有するので、耐屈曲性に優れる。そのため、例え折り曲げても導電性の低下及び外観の変化を生じ難い。
図2は、本発明の第二実施形態としての導電性フィルム20を模式的に示す断面図である。また、図3は、本発明の第三実施形態としての導電性フィルム30を模式的に示す断面図である。図2及び図3に示すように、第二及び第三実施形態に係る導電性フィルム20及び30は、樹脂層110及び導電層120に組み合わせて、支持体層130を備えていてもよい。この際、各層の順番は任意であり、図2に示す導電性フィルム20のように樹脂層110、導電層120及び支持体層130がこの順に設けられていてもよく、図3に示す導電性フィルム30のように支持体層130、樹脂層110及び導電層120がこの順に設けられていてもよい。このように支持体層130を備える導電性フィルム20及び30は、第一実施形態と同じ利点に加えて、更にハンドリング性を向上させることができる。
図4は、本発明の第四実施形態としての導電性フィルム40を模式的に示す断面図である。導電性フィルムが含む層の数は任意であり、例えば図4に示す第四実施形態に係る導電性フィルム40のように、支持体層130、導電層120、樹脂層110、導電層140及び支持層150がこの順に設けられていてもよい。この場合、導電層120及び140の材料、形状、厚みは同じでもよく、異なっていてもよい。例えば、一方の導電層120のパターン形状と、他方の導電層140のパターン形状とが異なっていてもよい。さらに、支持体層130及び150の材料、形状、厚みは同じでもよく、異なっていてもよい。このように、樹脂層、導電層、及び、支持体層等の任意の層が、それぞれ複数設けられている場合でも、第一実施形態~第三実施形態と同じ利点を得ることができる。
[8.導電性フィルムの用途]
導電性フィルムの用途に制限は無い。導電性フィルムの好適な用途の例を挙げると、抵抗式タッチパネル及び静電容量式タッチパネル等のタッチパネル用のセンサフィルム;有機EL素子等の発光素子用の電極;などが挙げられる。
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものでは無く、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り、重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温常圧大気中において行った。
また、以下の説明において、別に断らない限り、「PEDOT」とは、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を表し、「PSS」とは、ポリスチレンスルホン酸を表し、「PEDOT/PSS」とは、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を表す。
[評価方法]
〔貯蔵弾性率の測定方法〕
樹脂層の貯蔵弾性率は、動的粘弾性装置(SII社製「DMS6100」)を用いて、周波数1Hzの条件で測定した。
〔曲げ弾性率の測定方法〕
樹脂層の曲げ弾性率は、電気機械式万能試験機(インストロン社製「5900」)を用いて、JIS K 7117に従って測定した。
〔表面抵抗値の測定方法〕
透明導電性フィルムの導電層の表面抵抗値は、非接触抵抗測定器(ナプソン社製「NC-10」)を用いて測定した。
〔折り返し試験による表面抵抗値の変化の評価方法〕
透明導電性フィルムに対して、折り返し試験を行った。この折り返し試験では、屈曲試験機(ユアサシステム機器社製「TCDM111LH」)を用いて、透明導電性フィルムに対して、曲率半径5mmでの折り返し操作を1万回行った。その後、透明導電性フィルムの導電層の表面抵抗値を測定した。そして、折り返し試験前の表面抵抗値Rと、折り返し試験後の表面抵抗値Rとから、下記式(X)により、折り返し試験による表面抵抗値の上昇率を計算した。
表面抵抗値の上昇率[%]={(R-R)/R}×100 (X)
こうして求めた表面抵抗値の上昇率を、下記の基準で評価した。ここでは、折り返し試験による表面抵抗値の上昇率が小さいほど、透明導電性フィルムが耐屈曲性に優れることを示す。
A:屈曲性試験前後の表面抵抗値の上昇率が、5%未満の値を示す。
B:屈曲性試験前後の表面抵抗値の上昇率が、5%以上10%未満の値を示す。
C:屈曲性試験前後の表面抵抗値の上昇率が、10%以上の値を示す。
〔折り返し試験後の外観の評価方法〕
前記の折り返し試験を行った後で、透明導電性フィルムの目視観察を行い、下記の基準で評価した。折り返し試験による外観の変化が小さい方が、透明導電性フィルムが耐屈曲性に優れることを示す。
A:折り曲げ箇所の外観の変化が全く無い。
B:折り曲げ箇所にうっすらと見える折り曲げ跡がついている。
C:折り曲げ箇所が白化しているか、または、はっきり見える折り曲げ跡がついている。
D:折り曲げ箇所が白化しており、且つ、はっきりみえる折り曲げ跡がついている。
[製造例1.樹脂層(1)の製造]
国際公開2014/077267号に記載された方法を参考にして、スチレン25部、イソプレン50部及びスチレン25部をこの順に重合して、トリブロック共重合体水素化物(ia1)(重量平均分子量Mw=48,200;分子量分布Mw/Mn=1.04;主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合、並びに、芳香環の炭素-炭素不飽和結合の水素化率≒100%)を製造した。さらに、前記国際公開2014/077267号に記載された方法を参考にして、前記のトリブロック共重合体水素化物(ia1)100部に、ビニルトリメトキシシラン1.8部を結合させて、トリブロック共重合体水素化物のアルコキシシリル変性物(ia1-s)のペレットを製造した。
サイドフィーダー及び幅400mmのTダイを備えた二軸押出機(東芝機械社製「TEM-37B」)、並びに、キャストロール及び離形フィルム供給装置を備えたシート引取機を使用し、下記の方法で、樹脂層(1)を製造した。
アルコキシシリル変性物(ia1-s)を、二軸押出機に供給した。このアルコキシシリル変性物(ia1-s)100部に対して水素化ポリブテン(日油社製「パールリーム(登録商標) 24」)15部の割合となるように、サイドフィーダーから水素化ポリブテンを連続的に供給して、前記のアルコキシシリル変性物(ia1-s)及び水素化ポリブテンを含む溶融樹脂を得た。そして、この溶融樹脂をTダイからキャストロール上に押し出し、フィルム状に成形した。この押し出しは、溶融樹脂温度180℃、Tダイ温度180℃、キャストロール温度40℃の成形条件にて行った。押し出された溶融樹脂はキャストロールによって冷却されて、厚み50μmの樹脂層(1)を得た。
キャストロール上に押し出した樹脂層(1)の片面に、離形用のPETフィルム(厚さ50μm)を供給し、樹脂層(1)とPETフィルムとを重ねてロール状に巻き取り、回収した。これにより、樹脂層(1)及びPETフィルムを備える複層フィルムのロールを得た。
前記のロールから複層フィルムを引き出し、PETフィルムを剥離して、樹脂層(1)を得た。25℃において樹脂層(1)の貯蔵弾性率を測定したところ、143MPaであった。また、25℃において樹脂層(1)の曲げ弾性率を測定したところ、437MPaであった。
[製造例2.樹脂層(2)の製造]
国際公開2011/096389号に記載された方法を参考にして、スチレン25部、イソプレン50部及びスチレン25部をこの順に重合して、トリブロック共重合体水素化物(ia2)(重量平均分子量Mw=48,200;分子量分布Mw/Mn=1.04;主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合、並びに、芳香環の炭素-炭素不飽和結合の水素化率≒100%)のペレットを製造した。
幅400mmのTダイを備えた二軸押出機(東芝機械社製「TEM-37B」)、並びに、キャストロール及び離形フィルム供給装置を備えたシート引取機を使用し、下記の条件で、樹脂層(2)を製造した。
トリブロック共重合体水素化物(ia2)を、二軸押出機に供給し、溶融させて、溶融樹脂を得た。そして、この溶融樹脂をTダイからキャストロール上に押し出し、フィルム状に成形した。この押し出しは、溶融樹脂温度180℃、Tダイ温度180℃、キャストロール温度40℃の成形条件にて行った。押し出された溶融樹脂はキャストロールによって冷却されて、厚み50μmの樹脂層(2)を得た。
キャストロール上に押し出した樹脂層(2)の片面に、離形用のPETフィルム(厚さ50μm)を供給し、樹脂層(2)とPETフィルムとを重ねてロールに巻き取り、回収した。これにより、樹脂層(2)及びPETフィルムを備える複層フィルムのロールを得た。
塩基のロールから複層フィルムを引き出し、PETフィルムを剥離して、樹脂層(2)を得た。25℃において樹脂層(2)の貯蔵弾性率を測定したところ、111MPaであった。また、25℃において樹脂層(2)の曲げ弾性率を測定したところ、760MPaであった。
[製造例3.樹脂層(3)の製造]
国際公開2011/096389号に記載された方法を参考にして、スチレン30部、イソプレン40部及びスチレン30部をこの順に重合して、トリブロック共重合体水素化物(ia3)(重量平均分子量Mw=48,200;分子量分布Mw/Mn=1.04;主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合、並びに、芳香環の炭素-炭素不飽和結合の水素化率≒100%)のペレットを製造した。
幅400mmのTダイを備えた二軸押出機(東芝機械社製「TEM-37B」)、並びに、キャストロール及び離形フィルム供給装置を備えたシート引取機を使用し、下記の条件で、樹脂層(3)を製造した。
トリブロック共重合体水素化物(ia3)を、二軸押出機に供給し、溶融させて、溶融樹脂を得た。そして、この溶融樹脂をTダイからキャストロール上に押し出し、フィルム状に成形した。この押し出しは、溶融樹脂温度180℃、Tダイ温度180℃、キャストロール温度40℃の成形条件にて行った。押し出された溶融樹脂はキャストロールによって冷却されて、厚み50μmの樹脂層(3)を得た。
キャストロール上に押し出した樹脂層(3)の片面に、離形用のPETフィルム(厚さ50μm)を供給し、樹脂層(3)とPETフィルムとを重ねてロールに巻き取り、回収した。これにより、樹脂層(3)及びPETフィルムを備える複層フィルムのロールを得た。
前記のロールから複層フィルムを引き出し、PETフィルムを剥離して、樹脂層(3)を得た。25℃において樹脂層(3)の貯蔵弾性率を測定したところ、800MPaであった。また、25℃において樹脂層(3)の曲げ弾性率を測定したところ、1260MPaであった。
[実施例1.導電性ポリマーを用いた例]
工業用変性アルコール(日本アルコール販売社製「ソルミックスAP-7」)100gに、PEDOT/PSS(ヘレウス社製「Clevios PH1000」)10g、アクリル樹脂(東亜合成社製「ジュリマーAT-510」、固形分30%)0.8g、及び、エチレングリコール(和光純薬社製)3gを加えて撹拌し、導電層形成用組成物としてのコーティング組成物を製造した。
製造例1で製造した樹脂層(1)上に、バーコーター(安田精機製作所製)を用いて、コーティング組成物を塗布し、乾燥器を用いて100℃で1分間、加熱処理を施した。これにより、樹脂層(1)上に厚み1μmの導電層が形成されて、透明導電性フィルム(a)を得た。
得られた透明導電性フィルム(a)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(a)を、上述した方法で評価した。
[実施例2.銀ナノワイヤを用いた例]
導電性ナノワイヤ分散液として、銀ナノワイヤを含む分散液(カンブリオス・テクノロジーズ・コーポレーション社製「クリアオーム」)を用意した。
製造例1で製造した樹脂層(1)上に、バーコーターを用いて、前記の分散液を塗布し、80℃で乾燥させた。これにより、樹脂層(1)上に厚み1μmの導電層が形成されて、透明導電性フィルム(b)を得た。
得られた透明導電性フィルム(b)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、750Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(b)を、上述した方法で評価した。
[実施例3.CNTを用いた例]
(スーパーグロース法によるカーボンナノチューブの製造)
国際公開第2006/011655号の記載に従って、スーパーグロース法によって、カーボンナノチューブを製造した。以下、このカーボンナノチューブを、適宜「SGCNT」ということがある。得られたSGCNTは、窒素吸着によるBET比表面積が804m/g、水蒸気吸着によるBET比表面積が2.4m/g、質量密度が0.03g/cm、マイクロ孔容積が0.44mL/gであった。また、透過型電子顕微鏡を用い、無作為に100本のSGCNTの直径を測定した結果、平均直径(Av)が3.3nm、直径の標本標準偏差(σ)に3を乗じた値(3σ)が1.9nm、(3σ/Av)が0.58、平均長さが500μmであった。また、得られたSGCNTは、主に単層カーボンナノチューブ(単層CNT)を含んでいた。
(導電性フィルムの製造)
容量30mLのサンプル瓶に、SGCNTを0.015g、及び、分散剤としてスチレンスルホン酸ナトリウム/マレイン酸ジナトリウムの共重合体(モノマーのモル比1/1、平均重合度2万)を0.030g量り取り、イオン交換水8g及びエタノール2gを加えた後、硝酸を用いてpHを2.5に調整した。その後、バス型超音波分散機で2時間処理することで、導電性ナノワイヤ分散液としてCNT分散液を得た。
製造例1で製造した樹脂層(1)上に、バーコーターを用いて、前記のCNT分散液を塗布し、乾燥させた。これにより、樹脂層(1)上に厚み1.5μmの導電層が形成されて、透明導電性フィルム(c)を得た。
得られた透明導電性フィルム(c)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、1000Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(c)を、上述した方法で評価した。
[実施例4.銀粒子を用いた例]
金属粒子として銀ナノ粒子を含む導電層形成用組成物としての銀インク(シグマ-アルドリッチ ジャパン製「Silver Nanoparticle Ink」)を用意した。
製造例1で製造した樹脂層(1)上に、バーコーターを用いて、前記の銀インクを塗布し、120℃で60秒間乾燥させた。これにより、樹脂層(1)上に厚み0.7μmの導電層が形成されて、透明導電性フィルム(d)を得た。
得られた透明導電性フィルム(d)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、300Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(d)を、上述した方法で評価した。
[実施例5.導電性金属酸化物を用いた例]
基材として、厚み50μmのシクロオレフィンポリマーフィルム(日本ゼオン社製「ゼオノアフィルム ZF16-50」。以下、「COPフィルム」ということがある。)を用意した。フィルム巻き取り式マグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行って、前記のCOPフィルム上に導電層としてITO層を形成して、COPフィルム及びITO層を含む複層フィルムを得た。前記のスパッタリングは、ターゲットとして酸化スズ及び酸化インジウムを焼成したものを用いて、アルゴン(Ar)流量150sccm、酸素(O)流量10sccm、出力4.0kW、真空度0.3Pa、フィルム搬送速度0.5m/minの条件で行った。ここで、「sccm」は、気体の流量の単位であり、1分間当たりに流れる気体の量を、その気体が25℃、1atmである場合の体積(cm)で示す。
得られた複層フィルムのITO層側の面と、製造例1で製造した樹脂層(1)とを熱ラミネート法(温度100℃、搬送速度1m/min、圧力0.4MPa)によって貼り合わせた。その後、COPフィルムを剥離して、樹脂層(1)及び厚み30nmのITO層を備える透明導電性フィルム(e)を得た。
得られた透明導電性フィルム(e)のITO層の表面抵抗値を測定したところ、150Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(e)を、上述した方法で評価した。
[実施例6]
樹脂層(1)の代わりに、製造例2で製造した樹脂層(2)を用いたこと以外は、実施例1と同じ操作を行って、透明導電性フィルム(f)を製造した。
得られた透明導電性フィルム(f)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(f)を、上述した方法で評価した。
[実施例7]
樹脂層(1)の代わりに、製造例3で製造した樹脂層(3)を用いたこと以外は、実施例5と同じ操作を行って、透明導電性フィルム(g)を製造した。
得られた透明導電性フィルム(g)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、150Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(g)を、上述した方法で評価した。
さらに、得られた透明導電性フィルム(g)のヘイズを、ヘイズメーター(日本電色株式会社製「NDH-4000」)を用いて、JIS K 7136に基づき測定した結果、0.5%であった。
[比較例1]
樹脂層(1)の代わりに、ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製「U-34」、厚み50μm、25℃における貯蔵弾性率4000MPa)を用いたこと以外は、実施例1と同じ操作を行って、透明導電性フィルム(g)を製造した。
得られた透明導電性フィルム(g)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(g)を、上述した方法で評価した。
[比較例2]
樹脂層(1)の代わりに、ポリエチレンナフタレートフィルム(帝人デュポン社製「Q65HA」、厚み50μm、25℃における貯蔵弾性率5000MPa)を用いたこと以外は、実施例1と同じ操作を行って、透明導電性フィルム(h)を製造した。
得られた透明導電性フィルム(h)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(h)を、上述した方法で評価した。
[比較例3]
樹脂層(1)の代わりに、ポリカーボネートフィルム(帝人デュポン社製「ピュアエース」、厚み50μm、25℃における貯蔵弾性率1300MPa)を用いたこと以外は、実施例1と同じ操作を行って、透明導電性フィルム(i)を得た。
得られた透明導電性フィルム(i)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(i)を、上述した方法で評価した。
[比較例4]
離型基材と、この離型基材上に設けられた感圧性粘着剤(日東電工社製「CS9621」)の層とを備える粘着フィルム(日東電工社製、粘着剤の層の厚み20μm、粘着剤の層の25℃における貯蔵弾性率1Mpa、剥離基材の厚み50μm)を用意した。
前記の粘着フィルムの粘着剤の層上に、バーコーター(安田精機製作所製)を用いて、実施例1で製造したコーティング組成物を塗布し、乾燥器を用いて100℃で1分間、加熱処理を施した。これにより、粘着剤の層上に導電層が形成された。その後、剥離基材を剥離して、粘着剤の層及び導電層を備える透明導電性フィルム(j)を得た。
得られた透明導電性フィルム(j)の導電層の表面抵抗値を測定したところ、450Ω/sq.であった。この透明導電性フィルム(j)を、上述した方法で評価した。
[結果]
前記の実施例及び比較例の結果を、下記の表に示す。下記の表において、略称の意味は、下記のとおりである。
PET:ポリエチレンテレフタレートフィルム。
PEN:ポリエチレンナフタレートフィルム。
PC:ポリカーボネートフィルム。
PSA:感圧性粘着剤の層。
貯蔵弾性率:25℃における樹脂層の貯蔵弾性率。
曲げ弾性率:25℃における樹脂層の曲げ弾性率。
CNT:カーボンナノチューブ
Figure 0007070410000001
[検討]
前記の実施例及び比較例に示すように、25℃において所定範囲の貯蔵弾性率を有する樹脂層と、所定範囲の表面抵抗値を有する導電層とを組み合わせた導電性フィルムは、当該導電性フィルムを曲げても、導電層の表面抵抗値が上昇し難く、且つ、白化等の外観変化を生じ難い。したがって、前記の実施例及び比較例の結果から、本発明によれば導電性及び耐屈曲性の両方に優れる導電性フィルムを実現できることが確認できた。
[参考例1]
(樹脂層Aの製造)
製造例1で得られたトリブロック共重合体水素化物のアルコキシシリル変性物(ia1-s)のペレット46.15gと、水素化ポリブテン(日油株式会社製「10SH」)13.85gを、シクロヘキサン140g中へ溶解し、樹脂溶液を得た。
得られた樹脂溶液を、厚み50μmの離型PETフィルム(三菱樹脂株式会社製「MRV38」)上へ、スリットコーターを用いて塗工し、120℃3分で乾燥させて、離型PETフィルム上に厚み20μmの樹脂層Aを形成した。その後、離型PETフィルムを剥離し、単体のフィルムとして厚み20μmの樹脂層Aを得た。
(折り返し試験による樹脂層Aの耐折り曲げ性の評価1)
樹脂層Aに対して、屈曲性試験機(ユアサシステム機器社製「TCDM111LHA」)を用いて、曲率半径2.5mmでの折り返し操作を20万回行った。
その後、樹脂層Aの目視観察を行った。観察の結果、折り曲げ箇所の外観の変化が全く無い事を確認した。
(折り返し試験による樹脂層Aの耐折り曲げ性の評価2)
樹脂層Aに対して、屈曲性試験機(ユアサシステム機器社製「DLDM111LHA」)を用いて、間隙4mmでの折り返し操作を20万回行った。
その後、樹脂層Aの目視観察を行った。観察の結果、折り曲げ箇所の外観の変化が全く無い事を確認した。
10,20、30及び40 導電性フィルム
110 樹脂層
120及び140 導電層
130及び150 支持体層

Claims (10)

  1. 樹脂層と導電層とを含み、
    25℃における前記樹脂層の貯蔵弾性率が、10MPaより大きく、且つ、1000MPa未満であり、
    前記樹脂層が、ブロック共重合体[1]の不飽和結合を水素化した水素化物[2]、及び前記水素化物[2]のアルコキシシリル基変性物[3]からなる群から選択される少なくとも1種の重合体を含み、
    前記ブロック共重合体[1]は、芳香族ビニル化合物単位を含有する、前記ブロック共重合体[1]1分子あたり2個以上の重合体ブロック[A]と、鎖状共役ジエン化合物単位を含有する、前記ブロック共重合体[1]1分子あたり1個以上の重合体ブロック[B]とを有し、
    前記導電層の表面抵抗値が、1000Ω/sq.以下であり、
    前記導電層が、導電性ナノワイヤ及び導電性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種類の導電材料を含む、導電性フィルム。
  2. 前記ブロック共重合体[1]の全体に占める前記重合体ブロック[A]の重量分率wAと、前記ブロック共重合体[1]の全体に占める前記重合体ブロック[B]の重量分率wBとの比(wA/wB)が、20/80~60/40である、請求項1に記載の導電性フィルム。
  3. 記水素化物[2]が、前記ブロック共重合体[1]の主鎖及び側鎖の炭素-炭素不飽和結合及び芳香環の炭素-炭素不飽和結合を水素化した水素化物である、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
  4. 前記樹脂層が、前記アルコキシシリル基変性物[3]を含む、請求項1~3までのいずれかに記載の導電性フィルム。
  5. 25℃における前記樹脂層の曲げ弾性率が、500MPa以下である、請求項1~4までのいずれかの請求項に記載の導電性フィルム。
  6. 前記導電性フィルムの全光線透過率が、70%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
  7. 前記樹脂層の厚みが、5μm以上、200μm以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
  8. 前記導電層と前記樹脂層とが直接に接している、請求項1~7のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
  9. 前記導電性フィルムが、ハードコート層、インデックスマッチング層、接着層、位相差層、偏光子層、及び光学補償層からなる群より選ばれる少なくとも1種類の層をさらに有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
  10. 前記導電性フィルムが、支持体層をさらに有し、
    25℃における前記支持体層の貯蔵弾性率が、1000MPa以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載の導電性フィルム。
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