JPWO2018042635A1 - 導電性液状組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記の薄型化に伴い、導電性液状組成物の塗布層も薄膜化しているが、5〜10μm程度に薄膜化して面積の広いベタパターン(例えば50mm×80mm程度)とした場合には、導電性液状組成物の塗布層の表面を均一かつ高度に平滑にすることが相当に難しくなり、その結果、塗布層の部位における導電性機能のバラツキの発生も問題となっている。
なお、導電性液状組成物の塗布層を15〜25μm程度以上の厚膜にすると塗布膜の表面平滑性が改善される傾向があるが、この対処法は導電性液状組成物の使用量が増えてコストアップになり、かつ、上記の薄型化への支障も生じてしまう。
て、約0.100Ω/□/25μm未満のシート抵抗率を有することを特徴とする組成物が開示されているが、プラスチック基材とガラス基材の両方へ共通に対応できるという技術、及び、薄膜であっても高度の表面平滑性に優れ、且つ、有機溶剤洗浄に耐え得る塗布膜の形成に関する技術の開示はない。
(A)バインダー樹脂として、水酸基価が3〜100で、重量平均分子量が4000〜20000である水酸基含有樹脂を5〜25質量%含有し、
(B)溶媒として、イソホロン、二塩基酸エステル、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、沸点170℃を超えるコールタールナフサ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種又は2種以上の沸点が170℃以上の溶媒を溶媒全体の70質量%以上含有し、
(C)硬化剤として、ポリイソシアネートを1.5〜10.0質量%含有し、
(D)硬化促進剤として、有機金属化合物を0.005〜0.1質量%含有し、
(E)接着性補強剤として、カップリング剤を0.2〜2.5質量%含有し、
(F)導電性材料として、
(f1)グラファイト 2.0〜10.0質量%、
(f2)導電性カーボンブラック 5.0〜15.0質量%、
(f3)平均粒子径が1.0〜7.0μmである表面を銀コートされたシリカ粒子20.0〜50.0質量%を含有し、
且つ、
(G)前記導電性液状組成物の硬化膜の厚みが8μmであるときの表面抵抗率が1〜1000Ω/□である、ことを特徴とする導電性液状組成物に関するものである。
(A)バインダー樹脂として、水酸基価が3〜100で、重量平均分子量が4000〜20000である水酸基含有樹脂を5〜25質量%含有し、
(B)溶媒として、イソホロン、二塩基酸エステル、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、沸点170℃を超えるコールタールナフサ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種又は2種以上の沸点が170℃以上の溶媒を溶媒全体の70質量%以上含有し、
(C)硬化剤として、ポリイソシアネートを1.5〜10.0質量%含有し、
(D)硬化促進剤として、有機金属化合物を0.005〜0.1質量%含有し、
(E)接着性補強剤として、カップリング剤を0.2〜2.5質量%含有し、
(F)導電性材料として、
(f1)グラファイト 2.0〜10.0質量%、
(f2)導電性カーボンブラック 5.0〜15.0質量%、
(f3)平均粒子径が1.0〜7.0μmである表面を銀コートされたシリカ粒子20.0〜50.0質量%を含有し、
且つ、
(G)前記導電性液状組成物の硬化膜の厚みが8μmであるときの表面抵抗率が1〜1000Ω/□である、
ことを特徴とする導電性液状組成物に関するものである。
[発明を実施するための形態の具体的説明]
ここで、水酸基価が3より小さいと、後述する硬化剤、硬化促進剤、カップリング剤を配合しても架橋反応が十分におこなわれず、基材への密着性、MEK等による洗浄耐性が悪くなり、一方、100より大きいと架橋反応が早くなり過ぎてポットライフが極度に短くなったり、耐湿性や耐アルカリ性が極度に悪くなったりする。
当該樹脂の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミック酸樹脂などが挙げられ、これらの樹脂を単独、又は2種類以上を併用しても構わない。
これらの水酸基含有樹脂のうちポリエステル樹脂が最も好ましい。
当該重量平均分子量が4000より小さいと、例え、硬化剤、硬化促進剤、カップリング剤を併用したとしても各種基材への接着性が劣るようになり、また、MEK(メチルエチルケトン)等による洗浄耐性も劣るようになる。
一方、当該重量平均分子量が20000を超えると、導電性液状組成物の粘度が高くなり、表面平滑性を損なったり、塗布作業効率を悪くしたりする。
当該樹脂の配合量が5質量%より小さいと、各種基材への接着性が劣るようになったり、MEK等による洗浄耐性も劣るようになったり、後述する導電性材料の凹凸による表面平滑性の劣化が目立つようになったりする。一方、当該樹脂の配合量が25質量%を超えると導電性液状組成物の粘度が高くなり、表面平滑性を損なったり、塗布作業効率を悪くしたりする。
エステル、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、沸点170℃を超えるコールタールナフサ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種又は2種以上の沸点が170℃以上の溶媒を溶媒全体の70質量%以上含有するが、好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上がよい。
この中では特に、イソホロン、沸点170℃を超えるコールタールナフサ、ブチルセロソルブアセテート、二塩基酸エステル(例.アジピン酸ジアルキルエステルを含む溶剤)が、前記ポリエステル樹脂の溶解性が良く、また、プラスチック基材やガラス基材の多様な表面へのヌレ性が良いため好ましい。なお、二塩基酸エステルは、例えば、インビスタ社よりFlexisolv DBEの商品名として販売されている。
しかし、沸点が250℃を超えるポリエチレングリコールジメチルエーテルや鉱物油や植物油などを溶媒として用いると塗膜の乾燥性が悪くなるため、沸点が250℃を超える溶媒を用いる場合は、溶媒全体量に対して25質量%以内とすることが望ましい。
ポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソソアネート、キシレンジイソシアネート、イソホロンジイシアネート、ヘキサメリレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートが挙げられるが、耐候性、耐熱性、耐久性を勘案するならば、イソホロンジイシアネート、ヘキサメリレンジイソシアネートのポリイソシアネートであることが好ましい。
塗膜が得られず接着性やMEK洗浄性が劣るようになり、一方、10.0質量%を超えると、反応しない硬化剤が残存することになり、やはり、接着性やMEK洗浄性が劣るようになる。
当該ブロックポリイソシアネートを導電性液状組成物に配合すると、例えば加熱して硬化乾燥させる環境温度までは架橋反応がおこらないために、常温環境での導電性液状組成物のポットライフやシェルフライフを大幅に長くできる。
非ブロックタイプのポリイソシアネートである場合は、一般的にポットライフは数時間から十数時間程度となる。
硬化促進剤としての有機金属化合物の代表的な例としては、コバルトの有機化合物、モリブデンの有機化合物、スズの有機化合物、チタンの有機化合物等が挙げられるが、導電性液状組成物の保存安定性に優れ、且つ、ごく微量添加で大きな硬化促進性が得られるものとして、スズの有機化合物がよく、なかでもジブチルスズ化合物がよく、そのなかでもジブチルスズラウレートが好適である。
カップリング剤の例としては、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、リン系カップリング剤などが挙げられるが、本発明者らによればシラン系カップリング剤が最も良好であった。この理由は、定かではないが、シラン系カップリング剤とガラス基材が共通に有するSi原子の存在がその親和性に寄与したのではないかと推察される。
なるが誤通電による障害が発生する確率が上がり好ましくない。一方、表面電気抵抗率が1000Ω/□を超えると帯電防止機能には不都合がないが、電磁波シールド機能の低下が発生してしまう。
なお、当該グラファイのト配合量が2.0質量%以下であると導電性液状組成物に導電性機能のバランスをとるのが難しくなり、一方、10.0質量%を超えると沈殿する量が多くなり好ましくない。
(f2)導電性カーボンブラックにはケェチェンブラックなどがあり、一般的に、1次粒子の大きさが10〜100nmであり、2次的粒子構造としては1次粒子がチェーンのように繋がったストラクチャー構造となっており、当該ストラクチャーが長い方が導電性機能に優れる。本発明においては、導電性機能と分散性と表面平滑性のバランスを確保するために、ストラクチャー構造の長さの平均が20〜60μm程度のものが好適である。
なお、当該導電性カーボンブラックの配合量が5.0質量%より少ないと、後述[0045]に記載の理由によるものと推察するが、導電性液状組成物塗布層が高度な表面平滑性になり難くなり、一方、15.0質量%を超えると分散に時間がかかるようになるため好ましくない。
(f3)銀コートされたシリカ粒子は球状に近い形状であるため、その平均粒子径は8μmより小さい1.0〜7.0μmである必要があり、更に好ましくは1.5〜6.0μmであるものがよい。
なお、当該銀コートされえたシリカの配合量が50質量%より大きいと、導電性液状組成物塗布層の耐摩擦性、耐MEK洗浄性に劣るようになり、また、導電性液状組成物の粘度も高くなり過ぎて塗布作業が難しくなる。一方、配合量を20.0質量%より小さいと当然のことながら十分な導電性機能を得るのが難しくなり好ましくない。
なお、上記のいずれの導電性材料も市販のものを購入して使用することができる。
また、(f1)グラファイトと(f2)導電性カーボンブラックの配合だけでは、本発明が規定する表面抵抗率1〜1000Ω/□を安定して満たすことができない。
することを本発明者らは発見した。この理由は定かではないが、[0043]に記載の特定の導電性カーボンブラックを配合することにより、導電性液状組成物の製膜時に、他の配合されたフィラー粒子、および、樹脂分子の配列がコントロールされ、その結果として表面平滑性が驚くほど良好になったものと推測される。
また、(f3)銀コートシリカ粒子の平均粒子径が1.0μmより小さい場合には、分散性に劣る傾向があり、かつ、導電性機能が若干劣るものとなる。一方、7.0μmより大きいと、導電性液状組成物が8μmの塗布膜である場合には表面平滑性に悪影響を及ぼす。
粘度が0.1Pa・sより小さいとスクリーン版上の画像パターンからインキが流れ落ち易くなり画像精度が極度に悪くなり、一方、100Pa・sより大きいと表面平滑性が悪くなり、また、印刷速度を極度に遅くしないと良好な印刷ができなくなる。
粘度が1.0Pa・sより小さいとパッドへのインキ転移量が小さくなり良好なパッド印刷ができ難くなり、一方、60Pa・sより大きいと、版とパッド間でインキの糸引きが発生し易くなり所望の印刷画像が得られ難くなる。
なお、添加量が0.02質量%を超えた場合は、当該オイルの浮き出し現象により、粘着テープを装着する等の後加工時に、当該粘着テープの粘着力が
落ちることもあるので注意が必要である。
更に、本発明は、本発明の導電性液状組成物をPET、PC、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド等のフレキシブルな熱可塑性樹脂フィルムやシート基材、ガラス基材等に塗布することによって物品を製造することを特徴とする物品の製造方法を提供する。
ここで、表1の実施例および比較例に示した導電性液状組成物は、同表に記載の材料配合にて製造用容器に正確に計量し、その後、プロペラ回転式攪拌機で材料が十分均一になるまで撹拌し、その後、3本ロールミルで2パスして分散をおこなって製造したものである。
なお、塗布膜の作成は、スクリーン印刷を用い(塗布面積は80mmX50mmの長方形、乾燥硬化後の塗布膜厚は8μm)、乾燥硬化は150℃30分でおこなった。
《ポリイミドフィルム基材への接着性》
厚み125μmのフレキシブルなポリイミド基材上の塗布膜に対し、1mm角マス目が100個の碁盤目クロスカットセロハンテープ剥離試験(以降単に「碁盤目剥離試験」という。)、および、ツメによる引っ掻き剥離試験(以降単に「ツメ剥離試験」という。)をおこない、〇を合格とした。
〇:碁盤目剥離試験、および、ツメ剥離試験で全く剥離しなかった。
△:碁盤目剥離試験、または、ツメ剥離試験で微小な剥離が発生した。
X:碁盤目剥離試験、または、ツメ剥離試験で明らかな剥離が発生した。
《ガラス基材への接着性》
厚み2mmのガラス基材上の塗布膜に対し、碁盤目剥離試験、および、ツメ剥離試験をおこない、〇を合格とした。
〇:碁盤目剥離試験、および、ツメ剥離試験で全く剥離しなかった。
△:碁盤目剥離試験、または、ツメ剥離試験で微小な剥離が発生した。
X:碁盤目剥離試験、または、ツメ剥離試験で顕著な剥離が発生した。
《柔軟性》
厚み125μmのフレキシブルなポリイミド基材上の塗布膜に対し、ボリイミド基材とともに手で180°折り曲げを3回実施し、塗布膜の外観を観察するとともに、電気抵抗率の変化を測定し、〇を合格とした。
〇:外観に異常がなく、電気抵抗率の変化は±5%未満であった。
△:外観に異常はないが、電気抵抗率の変化は±5%以上であった。
X:外観に割れ等の異常が発生した。
《表面平滑性》
厚み125μmのフレキシブルなポリイミド基材上の塗布膜の表面粗さを、株式会社ミツトヨ製表面粗さ測定器SV−600で測定した。
〇:0.8μm未満であった。
△:0.8〜2.0μm未満であった。
X:2.0μm以上であった。
《MEK洗浄耐性》
厚み125μmのフレキシブルなポリイミド基材上の塗布膜を、MEK溶液に1時間浸漬し、その後、塗布膜外観の観察をおこなうとともに、電気抵抗率の変化を測定し、〇を合格とした。
〇:外観に異常がなく、電気抵抗率の変化は±5%未満であった。
△:外観に異常はないが、電気抵抗率の変化は±5%以上であった。
X:外観に溶解、膨れ、顕著なツヤ変化等の異常が発生した。
《導電性機能(表面抵抗率)》
厚み125μmのフレキシブルなポリイミド基材上の塗布膜を、直流4探針法である株式会社共和理研製「四探針測定器 K−705RS」によって電位抵抗率を測定し、◎と〇を合格とした。
◎:10〜100Ω/□であった。
〇:1〜10Ω/□未満、または、100超え〜1000Ω/□であった。
△:1Ω/□未満、または、1000Ω/□より大きい値であった。
Claims (9)
- 導電性液状組成物であって、
(A)バインダー樹脂として、水酸基価が3〜100であり、重量平均分子量が4000〜20000である水酸基含有樹脂を5〜25質量%含有し、
(B)溶媒として、イソホロン、二塩基酸エステル、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、沸点170℃を超えるコールタールナフサ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種又は2種以上の沸点が170℃以上の溶媒を溶媒全体の70質量%以上含有し、
(C)硬化剤として、ポリイソシアネートを1.5〜10.0質量%含有し、
(D)硬化促進剤として、有機金属化合物を0.005〜0.1質量%含有し、
(E)接着性補強剤として、カップリング剤を0.2〜2.5質量%含有し、
(F)導電性材料として、
(f1)グラファイト 2.0〜10.0質量%、
(f2)導電性カーボンブラック 5.0〜15.0質量%、
(f3)平均粒子径が1.0〜7.0μmである表面を銀コートされたシリカ粒子20.0〜50.0質量%を含有し、
且つ、
(G)前記導電性液状組成物の硬化膜の厚みが8μmであるときの表面抵抗率が1〜1000Ω/□である、
ことを特徴とする導電性液状組成物。 - 前記導電性液状組成物の粘度が、25±1℃でBH型回転粘度計20rpm/分で測定したときに0.1〜100Pa・sであって、スクリーン印刷用インキとして用いられることを特徴とする請求項1に記載の導電性液状組成物。
- 前記導電性液状組成物の粘度が、25±1℃でBH型回転粘度計20rpm/分で測定したときに1.0〜60Pa・sであって、パッド印刷用インキとして用いられることを特徴とする請求項1に記載の導電性液状組成物。
- 前記有機金属化合物がジブチルスズ化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の導電性液状組成物。
- 前記カップリング剤がシランカップリング剤であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の導電性液状組成物。
- 前記ポリイソシアネートが、硬化反応開始温度が90℃以上であるブロックポリイソシアネートであることを特徴とする請求項1〜5に記載の導電性液状組成物。
- 前記導電性液状組成物がさらにジメチルシリコンオイルを0超〜0.02質量%含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の導電性液状組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の導電性液状組成物の塗布層を有することを特徴とする物品。
- 物品の製造方法であって、請求項1〜7のいずれかに記載の導電性液状組成物を被塗布物に塗布することによって物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
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