WO2020080049A1 - 導電性ペースト - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a conductive paste.
- the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-197579 filed in Japan on October 19, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the circuit of the wearable device is formed of, for example, a conductive paste containing conductive particles and a binder resin. Wearable devices are used by making them in close contact with the body. In particular, in a wearable device in which a device is incorporated into clothes, the device and its circuit are required to expand and contract as the clothes expand and contract. Furthermore, as the conductive paste, a paste that can maintain high conductivity without increasing the electric resistance value even after repeated expansion and contraction (hereinafter, also referred to as “expansion and contraction durability”) is required. Examples of such a conductive paste include those described in Patent Documents 1 to 3.
- Patent Document 1 when the conductive paste contains an aqueous dispersion, the printability is inferior to that of an organic solvent type when screen-printing. Further, as described in Patent Documents 2 and 3, when forming a buffer layer or multiple layers using a conductive paste, the number of circuit forming steps is greater than when forming a single layer.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a conductive paste capable of forming a circuit by screen printing and capable of forming a coating film having excellent stretch durability in a single layer. To do.
- A3 The conductive paste according to any one of [1] to [3], wherein the binder contains a polyester resin (A3).
- the binder (A) contains a polyol compound (A1) and a polyisocyanate (A2), and the polyol compound (A1) is selected from the group consisting of polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, and polycaprolactone polyol.
- the binder (A) contains a polyol compound (A1) and a polyisocyanate (A2), and the polyisocyanate (A2) is hexamethylene diisocyanate (HDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), Hexamethylene diisocyanate (HDI) blocked isocyanate blocked, diphenylmethane diisocyanate (MDI) blocked isocyanate blocked, and isophorone diisocyanate (IPDI) blocked isocyanate blocked isocyanate selected from the group consisting of The conductive paste according to any one of [1] to [5], which is at least one kind.
- the binder (A) contains a polyester resin (A3), the polyester resin (A3) is a compound obtained by reacting a dicarboxylic acid and a diol compound, and the dicarboxylic acid is succinic acid or adipic acid.
- the crosslinked resin particles (C) are at least one selected from the group consisting of acrylic crosslinked resin particles and urethane crosslinked resin particles, and the acrylic crosslinked resin particles include an acrylic monomer in the presence of a crosslinking agent.
- the acrylic monomer is at least one selected from the group consisting of relate, divinylbenzene, divinylnaphthalene, N, N-divinylaniline, divinyl ether, divinyl sulfide, divinyl sulfonic acid, polybutadiene, and polyisoprene unsaturated polyester.
- the crosslinked resin particles (C) are at least one selected from the group consisting of acrylic crosslinked resin particles and urethane crosslinked resin particles, and the urethane crosslinked resin particles are obtained by polymerizing a polyol and a polyisocyanate.
- the polymer is used, and the polyol is ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6.
- -Hexanediol 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, hydroxybivalyl hydroxypivalate, trimethylolethane, trimethylolpropane, 2 , 2,4-trime
- the polyisocyanate is hexamethylene diisocyanate (HDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI).
- the conductive paste according to any one of [1] to [8], which is at least one kind of [10] The conductive paste according to any one of [1] to [9], wherein the silver powder (B) is spherical or amorphous.
- the organic solvent (D) comprises butyl carbitol acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, isopropanol, butanol, terpineol, texanol, butyl cellosolve acetate, and isophorone.
- the conductive paste according to any one of [1] to [10], which is at least one selected from the group.
- the content of the binder resin (A) is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 10 to 18% by mass, still more preferably 15 to 18% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the binder resin (A) contains a polyol compound (A1), and the content of the polyol compound (A1) is preferably 5 to 15% by mass, and 7 to 11% by mass based on the total mass of the conductive paste. % Is more preferable, and the conductive paste according to any one of [1] to [14].
- the binder resin (A) contains a polyisocyanate (A2), and the content of the polyisocyanate (A2) is preferably 3 to 10 mass% with respect to the total mass of the conductive paste, and 5 to 9 mass. % Is more preferable, and 6 to 9% by mass is further preferable, and the conductive paste according to any one of [1] to [15].
- the binder resin (A) contains a polyester resin (A3), and the content of the polyester resin (A3) is preferably 1 to 10 mass% with respect to the total mass of the conductive paste, and 2 to 5 mass. % Is more preferable, and the conductive paste according to any one of [1] to [16]. [18] Any one of [1] to [17], in which the content of the silver powder (B) is preferably 50 to 80% by mass, more preferably 60 to 70% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the content of the crosslinked resin particles (C) is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 8% by mass, still more preferably 3 to 5% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the conductive paste according to any one of [1] to [18].
- the content of the organic solvent (D) is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 8 to 18% by mass, further preferably 10 to 16% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of silver powder (B)] is preferably 0.1 to 1, and more preferably 0.2 to 0.5.
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of crosslinked resin particles (C)] is preferably from 1 to 10, more preferably from 3 to 5, [1] to [ 21] The conductive paste according to any one of [21].
- the mass ratio represented by [content of silver powder (B)] / [content of crosslinked resin particles (C)] is preferably from 10 to 30, more preferably from 15 to 20, [1] to [ 22] The conductive paste according to any one of [22].
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of organic solvent (D)] is preferably 0.5 to 2.0, and more preferably 0.7 to 1.8.
- the mass ratio represented by [content of silver powder (B)] / [content of organic solvent (D)] is preferably from 1 to 10, more preferably from 3 to 7, [1] to [24. ]
- the mass ratio represented by [content of crosslinked resin particles (C)] / [content of organic solvent (D)] is preferably 1 to 10, more preferably 3 to 7, [1] to The conductive paste according to any one of [25].
- a circuit can be formed by screen printing, and a conductive paste having a single layer and excellent in stretch durability can be provided.
- the conductive paste of the present embodiment contains a binder (A), silver powder (B), crosslinked resin particles (C) having a glass transition temperature of 35 ° C. or lower, and an organic solvent (D).
- the “paste” means a state in which the fluidity is reduced due to the presence of silver powder (B) dispersed in the organic solvent (D).
- Binder (A) The binder (A) is not particularly limited as long as it acts as a binder resin for the conductive paste, and examples thereof include a combination of a polyol compound and polyisocyanate (that is, a urethane resin binder), a polyester resin, a phenoxy resin.
- the binder (A) preferably contains the polyol compound (A1) and the polyisocyanate (A2) from the viewpoint of flexibility and stretch durability.
- the compounding ratio (A2 / A1) of the polyisocyanate (A2) to the polyol compound (A1) in the binder (A) is the molar ratio of the isocyanate group (—NCO) of the polyisocyanate (A2) and the hydroxyl group of the polyol compound (A1).
- the ratio is preferably 1/1 to 2/1.
- Polyol compound (A1) The polyol compound (A1) has two or more hydroxyl groups (—OH) that react with the isocyanate groups (—NCO) of the polyisocyanate (A2), and the hydroxyl groups and the isocyanate groups react to form a polyurethane resin. It is not particularly limited as long as it is.
- the polyol compound (A1) include polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, and polycaprolactone polyol. Among them, polyester polyol is preferable.
- the polyester polyol is obtained by co-condensing one or more polyhydric alcohols with a polycarboxylic acid.
- Polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol. , 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, hydroxybivalyl hydroxypivalate, trimethylolethane, trimethylolpropane, 2,2,2 Examples include 4-trimethyl-1,3-pentanediol, glycerin, and hexanetriol.
- polycarboxylic acid examples include succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, 1,2, 5-hexanetricarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexatricarboxylic acid, and 2,5,5 7-naphthalene tricarboxylic acid and the like can be mentioned.
- polyol compound (A1) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound (A1) is preferably 500 to 6000, more preferably 1000 to 6000.
- the coating film formed by the conductive paste of this embodiment is excellent in flexibility and stretch durability.
- the coating film formed by the conductive paste of this embodiment has excellent stretch durability. That is, the coating film formed of the conductive paste of the present embodiment returns (shrinks) to its original state (original length) when the tensile force is released after stretching by stretching in the longitudinal direction. Excellent performance.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound (A1) is measured by gel permeation chromatography (Gel Permeation Chromatography, GPC).
- the hydroxyl value of the polyol compound (A1) is preferably 18.7 mgKOH / g to 336.7 mgKOH / g, and more preferably 18.7 mgKOH / g to 168.7 mgKOH / g.
- the coating film formed by the conductive paste of this embodiment is excellent in flexibility and stretch durability.
- the hydroxyl value of the polyol compound (A1) is 336.7 mgKOH / g or less, the coating film formed by the conductive paste of this embodiment has excellent stretch durability.
- the hydroxyl value of the polyol compound (A1) is measured according to JIS K0070 “Test method for acid value, saponification value, ester value, iodine value, hydroxyl value and unsaponifiable matter of chemical products”.
- Polyisocyanate (A2) Polyisocyanate (A2) is a compound having two or more isocyanate groups in the molecule.
- the isocyanate compound constituting the polyisocyanate (A2) include aliphatic isocyanate and aromatic isocyanate.
- the aliphatic isocyanate include hexamethylene diisocyanate, 2,4-diisocyanate-1,1-methylcyclohexane, diisocyanate cyclobutane, tetramethylene diisocyanate, o-, m- or p-xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate and dicyclohexylmethane.
- Examples thereof include diisocyanate, dimethyldicyclohexylmethane diisocyanate, lysine diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, dodecane diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
- aromatic isocyanates include tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 3-methyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, m- or p-phenylenediisocyanate.
- Examples thereof include carbodiimide-modified diphenylmethadiisocyanate, polyphenylpolymethylene isocyanate, and diphenyl ether diisocyanate.
- hexamethylene diisocyanate (HDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI) and the like are preferable.
- the isocyanate compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the isocyanate group of the isocyanate compound is masked with a blocking agent, It is more preferable to use a blocked isocyanate in which the reaction is suppressed.
- the blocking agent preferably has a dissociation temperature (a temperature at which the isocyanate compound is dissociated from the isocyanate group) of 90 ° C to 130 ° C.
- a dissociation temperature a temperature at which the isocyanate compound is dissociated from the isocyanate group
- examples of such a blocking agent include polypropylene glycol, methylethylketoxime (MEKO), diethyl malonate (DEM), and the like.
- the blocking agent one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. Of these, 1,6-hexamethylene diisocyanate blocked with polypropylene glycol is preferred. A commercially available product may be used as the polyisocyanate (A2).
- the binder (A) may further contain a polyester resin (A3).
- a polyester resin (A3) By including the polyester resin (A3), printability during screen printing is further improved.
- the polyester resin (A3) does not contain a compound corresponding to the polyol compound (A1) or the polyisocyanate (A2).
- the polyester resin (A3) is obtained by reacting a dicarboxylic acid and a diol compound.
- dicarboxylic acid examples include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, hexachloroheptanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, phthalic acid, hexahydrophthalic acid, isophthalic acid.
- Acid 4-sulfoisophthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid sodium salt, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, tetrachlorophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
- the diol compound include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,2-butylene glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1.
- the polyester resin (A3) is not particularly limited as long as it has a glass transition temperature (Tg) of room temperature (23 ° C.) or lower.
- the polyester resin (A3) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the conductive paste of the present embodiment contains the polyester resin (A3)
- the content thereof is preferably 5 parts by mass to 200 parts by mass, and 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol compound (A1). More preferably, it is from about 50 parts by mass.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyester resin (A3) is preferably 15,000 to 35,000. When the number average molecular weight (Mn) of the polyester resin (A3) is within the above numerical range, printability is further improved.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyester resin (A3) is measured by gel permeation chromatography (GPC).
- the content of the binder resin (A) is preferably 5 to 25% by mass, more preferably 10 to 20% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the content of the binder resin (A) is within the above range, the flexibility of the coating film formed by applying the conductive paste to the resin sheet and the adhesion of the coating film to the resin sheet are further improved. can do.
- the content of the polyol compound (A1) is preferably 5 to 15% by mass, more preferably 7 to 11% by mass based on the total mass of the conductive paste. .
- the content of the polyol compound (A1) is within the above range, the flexibility of the coating film formed by applying the conductive paste to the resin sheet and the adhesion of the coating film to the resin sheet are further improved. can do.
- the content of the polyisocyanate (A2) is preferably 3 to 10 mass% and more preferably 5 to 9 mass% with respect to the total mass of the conductive paste. , 6 to 9 mass% is more preferable.
- the content of the polyisocyanate (A2) is within the above range, the flexibility of the coating film formed by applying the conductive paste to the resin sheet and the adhesion of the coating film to the resin sheet are further improved. can do.
- the content of the polyester resin (A3) is preferably 1 to 10 mass% and more preferably 2 to 5 mass% with respect to the total mass of the conductive paste. .
- the content of the polyester resin (A3) is within the above range, it is possible to further improve the adhesiveness of the coating film to the resin sheet of the coating film formed by applying the conductive paste to the resin sheet. .
- the silver powder (B) is not particularly limited as long as it is a known one used for a conductive paste, but a conduction point (contact point) between silver powders when the coating film formed by the conductive paste of the present embodiment repeats expansion and contraction.
- the spherical or amorphous silver powder is more preferable from the viewpoint that a large amount is generated.
- the particle diameter (D 50 ) of the silver powder (B) is preferably 7 ⁇ m or less, more preferably 3 to 7 ⁇ m, further preferably 3 to 6 ⁇ m. When the particle diameter (D 50 ) of the silver powder (B) is within the above range, the conductivity of the coating film formed from the conductive paste can be improved.
- the particle size (D 50 ) is the particle size (median size) of which the cumulative volume percentage in the volume particle size distribution is 50% by volume.
- the volume particle size distribution of silver powder (B) is measured according to JIS Z8825 “Particle size analysis-Laser diffraction / scattering method”.
- the content of the silver powder (B) is preferably 50 to 80% by mass, more preferably 60 to 70% by mass based on the total mass of the conductive paste. When the content of the silver powder (B) is within the above range, the conductivity of the coating film formed from the conductive paste can be improved.
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of silver powder (B)] is preferably 0.1 to 1, and more preferably 0.2 to 0.5. When the mass ratio is within the above range, it becomes easy to achieve both flexibility and conductivity of the coating film formed from the conductive paste.
- the conductive paste of the present embodiment is most characterized in that it contains crosslinked resin particles (C) having a glass transition temperature (Tg) of 35 ° C. or lower.
- the crosslinked resin particles (C) having the glass transition temperature relax the expansion and contraction stress in the inside of the coating film during expansion and contraction of the coating film to suppress the expansion and contraction deterioration of the coating film, and further, the crosslinked resin particles in a limited space inside the coating film. It is considered that the particles (C) occupy a large number of local conduction points of the silver powder (B) even if the coating film is in a stretched state. As a result, it is considered that the stretch durability is improved. Further, since it contains the organic solvent (D), it is preferable that the resin particles are not crosslinked but crosslinked resin particles from the viewpoint of solvent resistance.
- crosslinked resin particles (C) crosslinked resin particles having a glass transition temperature (Tg) of ⁇ 55 ° C. to 35 ° C. are more preferable. When the glass transition temperature is within the above range, the stretch durability is further excellent.
- the crosslinked resin particles having a glass transition temperature within the above range at least one selected from the group consisting of acrylic crosslinked resin particles and urethane crosslinked resin particles is preferably used.
- Acrylic crosslinked resin particles are obtained by polymerizing a monomer component containing an acrylic monomer in the presence of a crosslinking agent.
- the cross-linking agent include those having a plurality of radical-polymerizable double bonds in the molecule, and specifically, a (meth) acrylic monomer having a plurality of radical-polymerizable double bonds in the molecule.
- examples thereof include a body and a styrene-based monomer.
- cross-linking agent examples include trimethylolpropane triacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, decaethylene glycol dimethacrylate, pentadecaethylene glycol dimethacrylate, pentacontaheptaethylene glycol dimethacrylate.
- 1,3-butylene dimethacrylate 1,3-butylene dimethacrylate, allyl methacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate and other polyfunctional (meth) acrylates
- aromatic divinyl compounds such as divinylbenzene, divinylnaphthalene, and their derivatives
- N N-divinylaniline
- divinyl ether divinyl sulfide
- divinyl sulfonic acid poly
- poly Nagien and polyisoprene unsaturated polyesters.
- acrylic monomer examples include monofunctional (meth) acrylates as the acrylic monomer, and specific examples thereof include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate. ) Butyl acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, etc.
- (meth) acrylic acid alkyl ester (meth) acrylic acid 2- Methoxyethyl, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2- (n-propoxy) ethyl (meth) acrylate, 2- (n-butoxy) ethyl (meth) acrylate, 3-methoxypropyl (meth) acrylate , 3-ethoxypropyl (meth) acrylate, 2- (n-propoxy) propyl (meth) acrylate, (meth ) 2- (n-Butoxy) propyl acrylate, etc.
- the acrylic crosslinked resin particles are preferably those containing a polymer containing a structural unit derived from trimethylolpropane triacrylate and a structural unit derived from butyl acrylate.
- the mass ratio represented by [structural unit derived from crosslinking agent]: [structural unit derived from acrylic monomer] is preferably 1:99 to 10:90, and 1:99 to 5:95 is more preferable.
- the urethane crosslinked resin particles are selected from the group consisting of a self-emulsifying isocyanate having two or more isocyanate groups and a hydrophilic group, and a first terminal isocyanate group prepolymer obtained by reacting the self-emulsifying isocyanate with a polyol. It is obtained by polymerizing a bead raw material containing at least one of the above.
- a self-emulsifying isocyanate a polyisocyanate polymer formed of an aliphatic diisocyanate and having any one structure in the molecule consisting of burette, isocyanurate, urethane, uretdione, and allophanate has a hydrophilic group (for example, hydroxy group).
- Examples of the aliphatic diisocyanate include those exemplified as the above polyisocyanate (A2).
- Examples of the polyol include those exemplified as the polyol compound (A1).
- the average particle diameter of the crosslinked resin particles (C) is preferably 1 to 20 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m to 15 ⁇ m, from the viewpoint of stretch durability.
- the average particle diameter is a particle diameter (median diameter) whose cumulative volume percentage in the volume particle size distribution is 50% by volume.
- the volume particle size distribution of the crosslinked resin particles (C) is measured by a method according to JIS Z8825 “Particle size analysis-Laser diffraction / scattering method”.
- the content of the crosslinked resin particles (C) is 3.0 parts by mass to 8.0 parts with respect to 100 parts by mass of the solid content of the conductive paste excluding the crosslinked resin particles (C). It is preferably part by mass.
- the content of the crosslinked resin particles (C) is less than 3.0 parts by mass, the stretch durability may deteriorate.
- the content of the crosslinked resin particles (C) exceeds 8.0 parts by mass, the coating film may be cracked.
- the content of the crosslinked resin particles (C) is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 8% by mass, and further preferably 3 to 5% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the content of the crosslinked resin particles (C) is within the above range, it is easy to improve stretch durability and it is easy to suppress cracks in the coating film.
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of crosslinked resin particles (C)] is preferably from 1 to 10, more preferably from 3 to 5. When the above mass ratio is within the above range, the following can be achieved.
- the mass ratio represented by [content of silver powder (B)] / [content of crosslinked resin particles (C)] is preferably 10 to 30, and more preferably 15 to 20. When the mass ratio is within the above range, it becomes easy to achieve both flexibility and conductivity of the coating film formed from the conductive paste.
- Organic solvent (D) is not particularly limited as long as it is a known organic solvent used for a general conductive paste (containing conductive particles and a binder resin).
- examples of the organic solvent (D) include butyl carbitol acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, isopropanol, butanol, terpineol, texanol, butyl cellosolve acetate, isophorone and the like. Of these, terpineol and isophorone are preferable.
- the content of the organic solvent (D) is not particularly limited as long as the printability at the time of printing the conductive paste on the object can be secured by screen printing.
- the content of the organic solvent (D) is such that the content of nonvolatile components (components other than the organic solvent (D)) in the conductive paste is 70% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the conductive paste. It is preferable to adjust
- the content of the organic solvent (D) is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 8 to 18% by mass, and even more preferably 10 to 16% by mass, based on the total mass of the conductive paste.
- the handleability of the conductive paste can be improved.
- the mass ratio represented by [content of binder (A)] / [content of organic solvent (D)] is preferably 0.5 to 2.0, more preferably 0.7 to 1.8. When the above mass ratio is within the above range, the handleability of the conductive paste can be improved.
- the mass ratio represented by [content of silver powder (B)] / [content of organic solvent (D)] is preferably from 1 to 10, more preferably from 3 to 7.
- the silver powder (B) can be uniformly dispersed in the conductive paste, so that a coating film in which the silver powder (B) is uniformly dispersed can be formed.
- the mass ratio represented by [content of crosslinked resin particles (C)] / [content of organic solvent (D)] is preferably from 1 to 10, more preferably from 3 to 7.
- the crosslinked resin particles (C) can be uniformly dispersed in the conductive paste, so that a coating film in which the crosslinked resin particles (C) are uniformly dispersed can be formed.
- the conductive paste of the present embodiment may contain components (other components) other than the binder (A), the silver powder (B), the crosslinked resin particles (C) and the organic solvent (D).
- other components include dispersants, surface conditioners, and additives for coatings such as thixotropic agents.
- the conductive paste of the present invention preferably contains essentially no water.
- the content of water is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less with respect to the total mass of the conductive paste. When the water content is within the above range, a paste suitable for screen printing can be obtained.
- the total content of the components (A) to (D) does not exceed 100% by mass based on the total mass of the conductive paste.
- the conductive paste of the present embodiment is prepared by mixing the above-mentioned binder (A), silver powder (B), crosslinked resin particles (C), organic solvent (D), and other components as necessary. Can be obtained at.
- a mixer such as a roll mill or a planetary mixer may be used.
- the stretch durability means, for example, stretching the coating film formed of the conductive paste in the longitudinal direction to extend it, and then releasing the tensile force to restore the original state (original length).
- the electric resistance value of the coating film is hard to change (the electric resistance value is hard to increase) when it is repeated. Specifically, the smaller the value of ([Electric resistance value at N times of expansion / contraction]-[Electrical resistance value before expansion / contraction]) / [Electrical resistance value before expansion / contraction] ⁇ 100 (%), the more durable the coating film is. Can be said to be excellent.
- the electric resistance value of the coating film is measured using, for example, a resistivity meter with electrodes connected to both ends in the longitudinal direction of the coating film.
- the conductive paste of the present invention is suitable for applications requiring flexibility, and for example, in the field of wearable devices represented by smart wear, other bendable, foldable, and stretchable medical / nursing fields, electronic devices. It is suitable for circuit formation in the field.
- Table 1 shows the composition of the conductive paste used in the present invention.
- ⁇ Production Example 1> 12.0 parts by mass of polyester polyol (“P2010” (weight average molecular weight: 2000, hydroxyl value: 56.1) manufactured by Kuraray Co., Ltd.) as the polyol compound (A1), and polypropylene glycol (PPG) modified as the polyisocyanate (A2) 10.0 parts by mass of 1,6-hexamethylene diisocyanate blocked product ("E402-B80B” (solid content 80% by mass, isocyanate theoretical value 6.0% by mass) manufactured by Asahi Kasei Corporation), and Ames as silver powder (B) 80.0 parts by mass of “Silver Powder SPS” (D 50 3.0 ⁇ m, amorphous silver powder) manufactured by Advanced Materials Corporation as crosslinked resin particles (C), urethane crosslinked resin particles manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.
- P2010 weight average molecular weight: 2000, hydroxyl value: 56.1 manufactured by Kuraray Co., Ltd.
- PPG polypropylene glycol
- acrylic crosslinked resin particles A to D shown in Table 1 resin particles were manufactured according to the following. "Acrylic cross-linked resin particles A” 98 parts by mass of n-butyl acrylate and 2 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate as a crosslinking agent were mixed, and 0.25 parts by mass of lauroyl peroxide as a polymerization initiator were dissolved to prepare a monomer mixture solution.
- Acrylic cross-linked resin particles B 40 parts by mass of n-butyl acrylate, 58 parts by mass of butyl methacrylate, and 2 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate as a cross-linking agent were mixed, and 0.25 parts by mass of lauroyl peroxide was dissolved as a polymerization initiator to mix monomers.
- a liquid was prepared. Separately, in a 2 L beaker, 380 parts by mass of water, 5 parts by mass of tricalcium phosphate as a dispersion stabilizer, and 0.05 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier were added and mixed, and the previously prepared monomer mixture solution was added.
- the mixture was suspended in a disperser, transferred to a 2L four-necked flask equipped with a cooling condenser and a thermometer, and allowed to react for 2 hours while maintaining the temperature in the flask at 80 ° C.
- tricalcium phosphate was decomposed with nitric acid, and the obtained particle slurry was washed, filtered and dried to obtain acrylic crosslinked resin particles B having an average particle diameter of 9 ⁇ m and a glass transition temperature of ⁇ 15 ° C.
- Acrylic cross-linked resin particles C 10 parts by mass of n-butyl acrylate, 88 parts by mass of butyl methacrylate, and 2 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate as a cross-linking agent were mixed, and 0.25 parts by mass of lauroyl peroxide was dissolved as a polymerization initiator to mix monomers.
- a liquid was prepared. Separately, in a 2 L beaker, 380 parts by mass of water, 5 parts by mass of tricalcium phosphate as a dispersion stabilizer, and 0.05 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier were added and mixed, and the previously prepared monomer mixture solution was added.
- the mixture was suspended in a disperser, transferred to a 2L four-necked flask equipped with a cooling condenser and a thermometer, and allowed to react for 2 hours while maintaining the temperature in the flask at 80 ° C.
- tricalcium phosphate was decomposed with nitric acid, and the obtained particle slurry was washed, filtered and dried to obtain acrylic crosslinked resin particles C having an average particle diameter of 10 ⁇ m and a glass transition temperature of 15 ° C.
- Acrylic cross-linked resin particles D 90 parts by mass of n-butyl acrylate and 10 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate as a crosslinking agent were mixed, and 0.25 parts by mass of lauroyl peroxide as a polymerization initiator were dissolved to prepare a monomer mixture solution.
- a monomer mixture solution Separately, in a 2 L beaker, 380 parts by mass of water, 5 parts by mass of tricalcium phosphate as a dispersion stabilizer, and 0.05 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier were added and mixed, and the previously prepared monomer mixture solution was added.
- the mixture was suspended in a disperser, transferred to a 2L four-necked flask equipped with a cooling condenser and a thermometer, and allowed to react for 2 hours while maintaining the temperature in the flask at 80 ° C.
- tricalcium phosphate was decomposed with nitric acid, and the obtained particle slurry was washed, filtered and dried to obtain acrylic crosslinked resin particles D having an average particle diameter of 10 ⁇ m and a glass transition temperature of 40 ° C.
- Example 1> Evaluation of stretch durability
- a conductive paste was applied onto a urethane sheet by screen printing so as to form a pattern having a width of 1 mm and a length of 50 mm. Then, it dried at 150 degreeC for 30 minutes, and formed the wiring pattern. Next, while fixing both ends of the above wiring pattern in the longitudinal direction to electrode terminals and measuring the resistance value, the wiring pattern was fixed to a strograph (VES5D, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), and a wiring pattern with an initial length of 50 mm up to 65 mm. After the extension, it was returned to the initial length of 50 mm.
- VES5D manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.
- Example 13 the circuit resistance value R 20 after 20 cycles was measured.
- the resistance change rate after 20 cycles was calculated by ⁇ (R 20 ⁇ R 0 ) / R 0 ⁇ ⁇ 100.
- the numerical value is referred to as Example 13.
- the resistance change rate after 20 cycles was calculated in the same manner as in Example 13.
- the numerical value is set as Comparative Example 3. As a result, Example 13 was 1.0% and Comparative Example 3 was 23%, and it was found that the wiring pattern of Example 13 had a smaller rate of resistance change than the wiring pattern of Comparative Example 3 and was excellent in flexibility. .
- a conductive paste capable of forming a circuit by screen printing and forming a coating film having a single layer and excellent stretch durability.
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Abstract
本発明の導電性ペーストは、バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有する。
Description
本発明は、導電性ペーストに関する。
本願は、2018年10月19日に、日本に出願された特願2018-197579号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2018年10月19日に、日本に出願された特願2018-197579号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
現在、身体に装着して、人の健康状態等をリアルタイムに検知するウエアラブルデバイスの開発が進められている。ウエアラブルデバイスの回路は、例えば、導電性粒子とバインダー樹脂を含む導電性ペーストで形成されている。ウエアラブルデバイスは、身体に密着させて使用する。特に、衣服にデバイスを組み込んだウエアラブルデバイスは、衣服の伸縮に伴ってデバイス及びその回路が伸縮することが求められる。さらに、導電性ペーストとしては、伸縮を繰り返しても電気抵抗値が上がらずに、高い導電性を維持することができるもの(以下、「伸縮耐久性」ともいう。)が求められている。このような導電性ペーストとしては、例えば、特許文献1~3に記載されているものが挙げられる。
しかしながら、特許文献1に記載されているように、導電性ペーストが水性分散液を含む場合、スクリーン印刷する際に有機溶剤系のものよりも印刷適性に劣る。また、特許文献2,3に記載されているように、導電性ペーストを用いて緩衝層や複層を形成する場合、単層の場合よりも回路形成の工程が多くなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、スクリーン印刷により回路を形成することができ、単層で伸縮耐久性に優れる塗膜を形成できる導電性ペーストを提供することを目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
[1]バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有する導電性ペースト。
[2]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方である、[1]に記載の導電性ペースト。
[3]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含む、[1]又は[2]に記載の導電性ペースト。
[4]前記バインダーが、ポリエステル樹脂(A3)を含む、[1]~[3]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[5]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリオール化合物(A1)が、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[4]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[6]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリイソシアネート(A2)が、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[7]前記バインダー(A)がポリエステル樹脂(A3)を含み、前記ポリエステル樹脂(A3)が、ジカルボン酸とジオール化合物を反応させて得られる化合物であり、前記ジカルボン酸が、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロロヘプタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、イソフタル酸、4-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、及び2,3-ナフタレンジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記ジオール化合物が、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどのC2-C22アルカンジオールや、2-ブテン-1,4-ジオール、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、及び1,4-シクロヘキサンジメタノールからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[8]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方であり、前記アクリル架橋樹脂粒子が、架橋剤の存在下、アクリル系モノマーを含む単量体成分を重合して得られるポリマーを含み、前記架橋剤が、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、デカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタデカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタコンタヘプタエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレンジメタクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、N,N-ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルサルファイド、ジビニルスルホン酸、ポリブタジエン、及びポリイソプレン不飽和ポリエステルからなる群から選択される少なくとも1種であり、前記アクリル系モノマーが、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸へプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、及び(メタ)アクリル酸イソボルニルからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[9]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方であり、前記ウレタン架橋樹脂粒子が、ポリオールとポリイソシアネートとを重合させることにより得られるポリマーを含み、前記ポリオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ヒドロキシビバリルヒドロキシピバレート、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、グリセリン、及びヘキサントリオールからなる群から選択される少なくとも1種であり、前記ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[10]前記銀粉(B)が球状又は不定形である、[1]~[9]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[11]前記有機溶媒(D)が、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、イソプロパノール、ブタノール、テルピネオール、テキサノール、ブチルセロソルブアセテート、及びイソホロンからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[10]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[12]前記銀粉(B)の粒子径は、7μm以下が好ましく、3~7μmがより好ましく、3~6μmがさらに好ましい、[1]~[11]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[13]前記架橋樹脂粒子(C)の平均粒子径は、1~20μmが好ましく、3~15μmがより好ましい、[1]~[12]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[14]前記バインダー樹脂(A)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~20質量%が好ましく、10~18質量%がより好ましく、15~18質量がさらに好ましい、[1]~[13]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[15]前記バインダー樹脂(A)がポリオール化合物(A1)を含み、前記ポリオール化合物(A1)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~15質量%が好ましく、7~11質量%がより好ましい、[1]~[14]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[16]前記バインダー樹脂(A)がポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリイソシアネート(A2)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、3~10質量%が好ましく、5~9質量%がより好ましく、6~9質量%がさらに好ましい、[1]~[15]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[17]前記バインダー樹脂(A)がポリエステル樹脂(A3)を含み、前記ポリエステル樹脂(A3)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~5質量%がより好ましい、[1]~[16]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[18]前記銀粉(B)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、50~80質量%が好ましく、60~70質量%がより好ましい、[1]~[17]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[19]前記架橋樹脂粒子(C)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましく、3~5質量%がさらに好ましい、[1]~[18]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[20]前記有機溶媒(D)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~20質量%が好ましく、8~18質量がより好ましく、10~16質量%がさらに好ましい、[1]~[19]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[21][バインダー(A)の含有量]/[銀粉(B)の含有量]で表される質量比は、0.1~1が好ましく、0.2~0.5がより好ましい、[1]~[20]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[22][バインダー(A)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~5がより好ましい、[1]~[21]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[23][銀粉(B)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、10~30が好ましく、15~20がより好ましい、[1]~[22]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[24][バインダー(A)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、0.5~2.0が好ましく、0.7~1.8がより好ましい、[1]~[23]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[25][銀粉(B)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい、[1]~[24]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[26][架橋樹脂粒子(C)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい、[1]~[25]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[1]バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有する導電性ペースト。
[2]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方である、[1]に記載の導電性ペースト。
[3]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含む、[1]又は[2]に記載の導電性ペースト。
[4]前記バインダーが、ポリエステル樹脂(A3)を含む、[1]~[3]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[5]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリオール化合物(A1)が、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオールからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[4]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[6]前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリイソシアネート(A2)が、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[7]前記バインダー(A)がポリエステル樹脂(A3)を含み、前記ポリエステル樹脂(A3)が、ジカルボン酸とジオール化合物を反応させて得られる化合物であり、前記ジカルボン酸が、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロロヘプタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、イソフタル酸、4-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、及び2,3-ナフタレンジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種であり、前記ジオール化合物が、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどのC2-C22アルカンジオールや、2-ブテン-1,4-ジオール、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、及び1,4-シクロヘキサンジメタノールからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[8]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方であり、前記アクリル架橋樹脂粒子が、架橋剤の存在下、アクリル系モノマーを含む単量体成分を重合して得られるポリマーを含み、前記架橋剤が、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、デカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタデカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタコンタヘプタエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレンジメタクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、N,N-ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルサルファイド、ジビニルスルホン酸、ポリブタジエン、及びポリイソプレン不飽和ポリエステルからなる群から選択される少なくとも1種であり、前記アクリル系モノマーが、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸へプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、及び(メタ)アクリル酸イソボルニルからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[9]前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方であり、前記ウレタン架橋樹脂粒子が、ポリオールとポリイソシアネートとを重合させることにより得られるポリマーを含み、前記ポリオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ヒドロキシビバリルヒドロキシピバレート、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、グリセリン、及びヘキサントリオールからなる群から選択される少なくとも1種であり、前記ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)をブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[8]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[10]前記銀粉(B)が球状又は不定形である、[1]~[9]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[11]前記有機溶媒(D)が、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、イソプロパノール、ブタノール、テルピネオール、テキサノール、ブチルセロソルブアセテート、及びイソホロンからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[10]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[12]前記銀粉(B)の粒子径は、7μm以下が好ましく、3~7μmがより好ましく、3~6μmがさらに好ましい、[1]~[11]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[13]前記架橋樹脂粒子(C)の平均粒子径は、1~20μmが好ましく、3~15μmがより好ましい、[1]~[12]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[14]前記バインダー樹脂(A)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~20質量%が好ましく、10~18質量%がより好ましく、15~18質量がさらに好ましい、[1]~[13]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[15]前記バインダー樹脂(A)がポリオール化合物(A1)を含み、前記ポリオール化合物(A1)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~15質量%が好ましく、7~11質量%がより好ましい、[1]~[14]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[16]前記バインダー樹脂(A)がポリイソシアネート(A2)を含み、前記ポリイソシアネート(A2)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、3~10質量%が好ましく、5~9質量%がより好ましく、6~9質量%がさらに好ましい、[1]~[15]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[17]前記バインダー樹脂(A)がポリエステル樹脂(A3)を含み、前記ポリエステル樹脂(A3)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~5質量%がより好ましい、[1]~[16]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[18]前記銀粉(B)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、50~80質量%が好ましく、60~70質量%がより好ましい、[1]~[17]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[19]前記架橋樹脂粒子(C)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましく、3~5質量%がさらに好ましい、[1]~[18]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[20]前記有機溶媒(D)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、5~20質量%が好ましく、8~18質量がより好ましく、10~16質量%がさらに好ましい、[1]~[19]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[21][バインダー(A)の含有量]/[銀粉(B)の含有量]で表される質量比は、0.1~1が好ましく、0.2~0.5がより好ましい、[1]~[20]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[22][バインダー(A)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~5がより好ましい、[1]~[21]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[23][銀粉(B)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、10~30が好ましく、15~20がより好ましい、[1]~[22]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[24][バインダー(A)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、0.5~2.0が好ましく、0.7~1.8がより好ましい、[1]~[23]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[25][銀粉(B)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい、[1]~[24]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
[26][架橋樹脂粒子(C)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい、[1]~[25]のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
本発明によれば、スクリーン印刷により回路を形成することができ、単層で伸縮耐久性に優れる導電性ペーストを提供することができる。
本発明の導電性ペーストの実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[導電性ペースト]
本実施形態の導電性ペーストは、バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有する。
本明細書において、「ペースト」とは、有機溶媒(D)中に銀粉(B)が分散して存在することにより流動性が低減された流体となっている状態を意味する。
本実施形態の導電性ペーストは、バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有する。
本明細書において、「ペースト」とは、有機溶媒(D)中に銀粉(B)が分散して存在することにより流動性が低減された流体となっている状態を意味する。
「バインダー(A)」
バインダー(A)としては、導電性ペーストの結着樹脂として作用するものであれば特に限定されず、例えば、ポリオール化合物とポリイソシアネートとの組み合わせ(即ち、ウレタン樹脂バインダー)、ポリエステル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、シリコーン樹脂 、フッ素系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、可撓性と伸縮耐久性の観点から、バインダー(A)は、ポリオール化合物(A1)とポリイソシアネート(A2)とを含むことが好ましい。
バインダー(A)としては、導電性ペーストの結着樹脂として作用するものであれば特に限定されず、例えば、ポリオール化合物とポリイソシアネートとの組み合わせ(即ち、ウレタン樹脂バインダー)、ポリエステル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、シリコーン樹脂 、フッ素系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、可撓性と伸縮耐久性の観点から、バインダー(A)は、ポリオール化合物(A1)とポリイソシアネート(A2)とを含むことが好ましい。
バインダー(A)における、ポリオール化合物(A1)に対するポリイソシアネート(A2)の配合比(A2/A1)は、ポリイソシアネート(A2)のイソシアネート基(-NCO)とポリオール化合物(A1)の水酸基とのモル比で、1/1~2/1であることが好ましい。
配合比(A2/A1)が上記の数値範囲内であると、伸縮耐久性に優れる。
配合比(A2/A1)が上記の数値範囲内であると、伸縮耐久性に優れる。
「ポリオール化合物(A1)」
ポリオール化合物(A1)としては、ポリイソシアネート(A2)のイソシアネート基(-NCO)と反応する水酸基(-OH)を2つ以上有し、その水酸基とイソシアネート基が反応してポリウレタン樹脂を形成するものであれば特に限定されない。ポリオール化合物(A1)としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。なかでも、ポリエステルポリオールが好ましい。
ポリエステルポリオールは、多価アルコールの1種以上と、多価カルボン酸との共縮合によって得られる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ヒドロキシビバリルヒドロキシピバレート、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、グリセリン、及びヘキサントリオール等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサトリカルボン酸、及び2,5,7-ナフタレントリカルボン酸等が挙げられる。ポリオール化合物(A1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオール化合物(A1)としては、ポリイソシアネート(A2)のイソシアネート基(-NCO)と反応する水酸基(-OH)を2つ以上有し、その水酸基とイソシアネート基が反応してポリウレタン樹脂を形成するものであれば特に限定されない。ポリオール化合物(A1)としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。なかでも、ポリエステルポリオールが好ましい。
ポリエステルポリオールは、多価アルコールの1種以上と、多価カルボン酸との共縮合によって得られる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ヒドロキシビバリルヒドロキシピバレート、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、グリセリン、及びヘキサントリオール等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサトリカルボン酸、及び2,5,7-ナフタレントリカルボン酸等が挙げられる。ポリオール化合物(A1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)は、500~6000であることが好ましく、1000~6000であることがより好ましい。
ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)が500以上であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は可撓性及び伸縮耐久性に優れる。一方、ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)が6000以下であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は伸縮耐久性に優れる。すなわち、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は、例えば、長手方向に引っ張って伸ばした後、引張力を解放した場合に、元の状態(元の長さ)に戻る(縮む)性能に優れる。
ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)が500以上であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は可撓性及び伸縮耐久性に優れる。一方、ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)が6000以下であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は伸縮耐久性に優れる。すなわち、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は、例えば、長手方向に引っ張って伸ばした後、引張力を解放した場合に、元の状態(元の長さ)に戻る(縮む)性能に優れる。
ポリオール化合物(A1)の重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography、GPC)で測定される。
ポリオール化合物(A1)の水酸基価は、18.7mgKOH/g~336.7mgKOH/gであることが好ましく、18.7mgKOH/g~168.7mgKOH/gであることがより好ましい。
ポリオール化合物(A1)の水酸基価が18.7mgKOH/g以上であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は可撓性及び伸縮耐久性に優れる。一方、ポリオール化合物(A1)の水酸基価が336.7mgKOH/g以下であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は伸縮耐久性に優れる。
ポリオール化合物(A1)の水酸基価が18.7mgKOH/g以上であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は可撓性及び伸縮耐久性に優れる。一方、ポリオール化合物(A1)の水酸基価が336.7mgKOH/g以下であれば、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜は伸縮耐久性に優れる。
ポリオール化合物(A1)の水酸基価は、JIS K0070「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法」に準ずる方法で測定される。
「ポリイソシアネート(A2)」
ポリイソシアネート(A2)は、分子内にイソシアネート基を2つ以上有する化合物である。ポリイソシアネート(A2)を構成するイソシアネート化合物としては、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネートが挙げられる。
脂肪族イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4-ジイソシアネート-1,1-メチルシクロヘキサン、ジイソシアネートシクロブタン、テトラメチレンジイソシアネート、o-,m-若しくはp-キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ドデカンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香族イソシアネートとしては、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、m-若しくはp-フェニレンジイソシアネート、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、ナフタリン-1,5-ジイソシアネート、ジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニル-1,3,5-トリイソプロピルベンゼン-2,4-ジイソシアネートカルボジイミド変性ジフェニルメタジイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンイソシアネート、及びジフェニルエーテルジイソシアネート等が挙げられる。
なかでも、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等が好ましい。これらイソシアネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、導電性ペーストの取り扱い作業性の観点から1液型の導電性ペーストを選択する場合は、貯蔵安定性やポットライフを向上させるために、前記イソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でマスクし、反応を抑制したブロックイソシアネートを用いることがより好ましい。前記ブロック剤としては、解離温度(イソシアネート化合物のイソシアネート基から解離する温度)が90℃~130℃のものが好ましい。このようなブロック剤としては、例えば、ポリプロピレングリコール、メチルエチルケトオキシム(MEKO)、マロン酸ジエチル(DEM)等が挙げられる。ブロック剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ポリプロプレングリコールでブロックされた1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートが好ましい。
また、ポリイソシアネート(A2)としては、市販品を用いてもよい。
ポリイソシアネート(A2)は、分子内にイソシアネート基を2つ以上有する化合物である。ポリイソシアネート(A2)を構成するイソシアネート化合物としては、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネートが挙げられる。
脂肪族イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4-ジイソシアネート-1,1-メチルシクロヘキサン、ジイソシアネートシクロブタン、テトラメチレンジイソシアネート、o-,m-若しくはp-キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ドデカンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香族イソシアネートとしては、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3-メチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、m-若しくはp-フェニレンジイソシアネート、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、ナフタリン-1,5-ジイソシアネート、ジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニル-1,3,5-トリイソプロピルベンゼン-2,4-ジイソシアネートカルボジイミド変性ジフェニルメタジイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンイソシアネート、及びジフェニルエーテルジイソシアネート等が挙げられる。
なかでも、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等が好ましい。これらイソシアネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、導電性ペーストの取り扱い作業性の観点から1液型の導電性ペーストを選択する場合は、貯蔵安定性やポットライフを向上させるために、前記イソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でマスクし、反応を抑制したブロックイソシアネートを用いることがより好ましい。前記ブロック剤としては、解離温度(イソシアネート化合物のイソシアネート基から解離する温度)が90℃~130℃のものが好ましい。このようなブロック剤としては、例えば、ポリプロピレングリコール、メチルエチルケトオキシム(MEKO)、マロン酸ジエチル(DEM)等が挙げられる。ブロック剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ポリプロプレングリコールでブロックされた1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートが好ましい。
また、ポリイソシアネート(A2)としては、市販品を用いてもよい。
「ポリエステル樹脂(A3)」
バインダー(A)は、ポリエステル樹脂(A3)をさらに含んでいてもよい。ポリエステル樹脂(A3)を含むことにより、スクリーン印刷時の印刷性がより向上する。なお、ポリエステル樹脂(A3)は、ポリオール化合物(A1)又はポリイソシアネート(A2)に該当する化合物を含まない。
ポリエステル樹脂(A3)は、ジカルボン酸とジオール化合物を反応させて得られる。
ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロロヘプタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、イソフタル酸、4-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどのC2-C22アルカンジオールや、2-ブテン-1,4-ジオール、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオールなどのアルケンジオール等の脂肪族ジオール;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
ポリエステル樹脂(A3)としては、ガラス転移温度(Tg)が室温(23℃)以下のポリエステル樹脂であれば特に限定されない。ポリエステル樹脂(A3)としては、例えば、ユニチカ社製のUE-3510(商品名、Tg=-25℃)、UE-3400(商品名、Tg=-20℃)、UE-3220(商品名、Tg=5℃)、UE-3500(商品名、Tg=15℃)等が挙げられる。ポリエステル樹脂(A3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
バインダー(A)は、ポリエステル樹脂(A3)をさらに含んでいてもよい。ポリエステル樹脂(A3)を含むことにより、スクリーン印刷時の印刷性がより向上する。なお、ポリエステル樹脂(A3)は、ポリオール化合物(A1)又はポリイソシアネート(A2)に該当する化合物を含まない。
ポリエステル樹脂(A3)は、ジカルボン酸とジオール化合物を反応させて得られる。
ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロロヘプタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、イソフタル酸、4-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどのC2-C22アルカンジオールや、2-ブテン-1,4-ジオール、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオールなどのアルケンジオール等の脂肪族ジオール;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
ポリエステル樹脂(A3)としては、ガラス転移温度(Tg)が室温(23℃)以下のポリエステル樹脂であれば特に限定されない。ポリエステル樹脂(A3)としては、例えば、ユニチカ社製のUE-3510(商品名、Tg=-25℃)、UE-3400(商品名、Tg=-20℃)、UE-3220(商品名、Tg=5℃)、UE-3500(商品名、Tg=15℃)等が挙げられる。ポリエステル樹脂(A3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の導電性ペーストにおいて、ポリエステル樹脂(A3)を含む場合、その含有量は、ポリオール化合物(A1)100質量部に対して5質量部~200質量部であることが好ましく、20質量部~50質量部であることがより好ましい。
ポリエステル樹脂(A3)の数平均分子量(Mn)は、15000~35000であることが好ましい。
ポリエステル樹脂(A3)の数平均分子量(Mn)が上記の数値範囲内であれば、印刷性がより向上する。
ポリエステル樹脂(A3)の数平均分子量(Mn)が上記の数値範囲内であれば、印刷性がより向上する。
ポリエステル樹脂(A3)の数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される。
バインダー樹脂(A)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、5~25質量%が好ましく、10~20質量%がより好ましい。バインダー樹脂(A)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストを樹脂製シートに塗布して形成される塗膜の可撓性、及び樹脂製シートに対する塗膜の接着性をより向上することができる。
バインダー樹脂(A)がポリオール化合物(A1)を含む場合、ポリオール化合物(A1)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、5~15質量%が好ましく、7~11質量%がより好ましい。ポリオール化合物(A1)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストを樹脂製シートに塗布して形成される塗膜の可撓性、及び樹脂製シートに対する塗膜の接着性をより向上することができる。
バインダー樹脂(A)がポリイソシアネート(A2)を含む場合、ポリイソシアネート(A2)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、3~10質量%が好ましく、5~9質量%がより好ましく、6~9質量%がさらに好ましい。ポリイソシアネート(A2)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストを樹脂製シートに塗布して形成される塗膜の可撓性、及び樹脂製シートに対する塗膜の接着性をより向上することができる。
バインダー樹脂(A)がポリエステル樹脂(A3)を含む場合、ポリエステル樹脂(A3)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~5質量%がより好ましい。ポリエステル樹脂(A3)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストを樹脂製シートに塗布して形成される塗膜の、樹脂製シートに対する塗膜の接着性をより向上することができる。
「銀粉(B)」
銀粉(B)としては、導電性ペーストに用いる公知のものであれば特に限定されないが、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜が伸縮を繰り返す場合における銀粉同士の導通点(接点)が多く発生する観点から、球状又は不定形の銀粉がより好ましい。
また、印刷性の観点から、銀粉(B)の粒子径(D50)は7μm以下が好ましく、3~7μmがより好ましく、3~6μmがさらに好ましい。銀粉(B)の粒子径(D50)が上記範囲内であると、導電性ペーストから形成される塗膜の導電性を向上できる。
なお、粒子径(D50)とは、体積粒度分布における累積体積百分率が50体積%の粒子径(メジアン径)のことである。
銀粉(B)としては、導電性ペーストに用いる公知のものであれば特に限定されないが、本実施形態の導電性ペーストによって形成された塗膜が伸縮を繰り返す場合における銀粉同士の導通点(接点)が多く発生する観点から、球状又は不定形の銀粉がより好ましい。
また、印刷性の観点から、銀粉(B)の粒子径(D50)は7μm以下が好ましく、3~7μmがより好ましく、3~6μmがさらに好ましい。銀粉(B)の粒子径(D50)が上記範囲内であると、導電性ペーストから形成される塗膜の導電性を向上できる。
なお、粒子径(D50)とは、体積粒度分布における累積体積百分率が50体積%の粒子径(メジアン径)のことである。
銀粉(B)の体積粒度分布は、JIS Z8825「粒子径解析-レーザ回折・散乱法」に準ずる方法で測定される。
銀粉(B)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、50~80質量%が好ましく、60~70質量%がより好ましい。銀粉(B)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストから形成される塗膜の導電性を向上できる。
[バインダー(A)の含有量]/[銀粉(B)の含有量]で表される質量比は、0.1~1が好ましく、0.2~0.5がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、導電性ペーストから形成される塗膜の可撓性と導電性とを両立しやすくなる。
「架橋樹脂粒子(C)」
本実施形態の導電性ペーストは、ガラス転移温度(Tg)が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)を含むことを最大の特徴とする。前記ガラス転移温度の架橋樹脂粒子(C)は、塗膜の内部において塗膜伸縮時に伸縮応力を緩和させて塗膜の伸縮劣化を抑制し、さらに、塗膜内部の限られた空間に架橋樹脂粒子(C)が占有することで、塗膜が伸縮状態であっても局所的に銀粉(B)の導通点が多く発生し易くなると考えられる。その結果、伸縮耐久性が向上すると考えられる。
また、有機溶媒(D)を含むため、耐溶剤性の観点から、非架橋ではなく架橋樹脂粒子であることが好ましい。
本実施形態の導電性ペーストは、ガラス転移温度(Tg)が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)を含むことを最大の特徴とする。前記ガラス転移温度の架橋樹脂粒子(C)は、塗膜の内部において塗膜伸縮時に伸縮応力を緩和させて塗膜の伸縮劣化を抑制し、さらに、塗膜内部の限られた空間に架橋樹脂粒子(C)が占有することで、塗膜が伸縮状態であっても局所的に銀粉(B)の導通点が多く発生し易くなると考えられる。その結果、伸縮耐久性が向上すると考えられる。
また、有機溶媒(D)を含むため、耐溶剤性の観点から、非架橋ではなく架橋樹脂粒子であることが好ましい。
架橋樹脂粒子(C)としては、ガラス転移温度(Tg)が-55℃~35℃の架橋樹脂粒子がより好ましい。ガラス転移温度が前記の範囲内であれば、伸縮耐久性がさらに優れる。ガラス転移温度が、上記の範囲内の架橋樹脂粒子としては、アクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方が好適に用いられる。
アクリル架橋樹脂粒子は、架橋剤の存在下、アクリル系モノマーを含む単量体成分を重合して得られる。
架橋剤としては、分子内に複数のラジカル重合性の二重結合を有するものが挙げられ、具体的には、分子中に複数のラジカル重合性の二重結合を有する(メタ)アクリル系単量体やスチレン系単量体などが挙げられる。
このような架橋剤としては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、デカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタデカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタコンタヘプタエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレンジメタクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;N,N-ジビニルアニリン;ジビニルエーテル;ジビニルサルファイド;ジビニルスルホン酸;ポリブタジエン;ポリイソプレン不飽和ポリエステルなどが挙げられる。
アクリル系モノマーとしては、アクリル系モノマーとしては、単官能(メタ)アクリレートが挙げられ、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸へプチル、(メタ)アクリル酸オクチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)プロピル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル;(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の脂環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
架橋剤としては、分子内に複数のラジカル重合性の二重結合を有するものが挙げられ、具体的には、分子中に複数のラジカル重合性の二重結合を有する(メタ)アクリル系単量体やスチレン系単量体などが挙げられる。
このような架橋剤としては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、デカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタデカエチレングリコールジメタクリレート、ペンタコンタヘプタエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレンジメタクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;N,N-ジビニルアニリン;ジビニルエーテル;ジビニルサルファイド;ジビニルスルホン酸;ポリブタジエン;ポリイソプレン不飽和ポリエステルなどが挙げられる。
アクリル系モノマーとしては、アクリル系モノマーとしては、単官能(メタ)アクリレートが挙げられ、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸へプチル、(メタ)アクリル酸オクチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-プロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(n-ブトキシ)プロピル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル;(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の脂環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
なかでも、アクリル架橋樹脂粒子としては、トリメチロールプロパントリアクリレートから誘導される構成単位、及びアクリル酸ブチルから誘導される構成単位を含むポリマーを含むものが好ましい。
アクリル架橋樹脂粒子において、[架橋剤から誘導される構成単位]:[アクリル系モノマーから誘導される構成単位]で表される質量比は、1:99~10:90が好ましく、1:99~5:95がさらに好ましい。
ウレタン架橋樹脂粒子は、2個以上のイソシアネート基及び親水基を有する自己乳化型イソシアネート、及び前記自己乳化型イソシアネートとポリオールとを反応させて得た第1の末端イソシアネート基プレポリマーからなる群から選択される少なくとも一方を含むビーズ原料を重合させることにより得られる。
自己乳化型イソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネートから形成され、分子内にビュウレット、イソシアヌレート、ウレタン、ウレトジオン、及びアロファネートよりなる群からなるいずれか1つの構造を有するポリイソシアネートポリマーに親水基(例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基等)が導入された化合物が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、上記ポリイソシアネート(A2)として例示したものが挙げられる。
ポリオールとしては、上記ポリオール化合物(A1)として例示したものが挙げられる。
自己乳化型イソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネートから形成され、分子内にビュウレット、イソシアヌレート、ウレタン、ウレトジオン、及びアロファネートよりなる群からなるいずれか1つの構造を有するポリイソシアネートポリマーに親水基(例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基等)が導入された化合物が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、上記ポリイソシアネート(A2)として例示したものが挙げられる。
ポリオールとしては、上記ポリオール化合物(A1)として例示したものが挙げられる。
架橋樹脂粒子(C)の平均粒子径は、伸縮耐久性の観点から、1~20μmであることが好ましく、3μm~15μmであることがより好ましい。
ここで、平均粒子径は、体積粒度分布における累積体積百分率が50体積%の粒子径(メジアン径)のことである。
架橋樹脂粒子(C)の体積粒度分布は、JIS Z8825「粒子径解析-レーザ回折・散乱法」に準ずる方法で測定される。
ここで、平均粒子径は、体積粒度分布における累積体積百分率が50体積%の粒子径(メジアン径)のことである。
架橋樹脂粒子(C)の体積粒度分布は、JIS Z8825「粒子径解析-レーザ回折・散乱法」に準ずる方法で測定される。
本実施形態の導電性ペーストにおいて、架橋樹脂粒子(C)の含有量は、架橋樹脂粒子(C)を除いた導電性ペーストの固形分100質量部に対して3.0質量部~8.0質量部であることが好ましい。
架橋樹脂粒子(C)の含有量が3.0質量部未満の場合、伸縮耐久性が悪くなることがある。一方、架橋樹脂粒子(C)の含有量が8.0質量部を超える場合、塗膜にクラックが入ることがある。
架橋樹脂粒子(C)の含有量が3.0質量部未満の場合、伸縮耐久性が悪くなることがある。一方、架橋樹脂粒子(C)の含有量が8.0質量部を超える場合、塗膜にクラックが入ることがある。
架橋樹脂粒子(C)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、1~10質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましく、3~5質量%がさらに好ましい。架橋樹脂粒子(C)の含有量が上記範囲内であると、伸縮耐久性を向上しやすく、且つ塗膜にクラックが入ることを抑制しやすい。
[バインダー(A)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~5がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、ができる。
[銀粉(B)の含有量]/[架橋樹脂粒子(C)の含有量]で表される質量比は、10~30が好ましく、15~20がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、導電性ペーストから形成される塗膜の可撓性と導電性とを両立しやすくなる。
「有機溶媒(D)」
有機溶媒(D)としては、一般的な導電性ペースト(導電性粒子とバインダー樹脂を含むもの)に用いられる公知の有機溶媒であれば特に限定されない。有機溶媒(D)としては、例えば、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、イソプロパノール、ブタノール、テルピネオール、テキサノール、ブチルセロソルブアセテート、イソホロン等が挙げられ、なかでも、テルピネオール、イソホロンが好ましい。
有機溶媒(D)としては、一般的な導電性ペースト(導電性粒子とバインダー樹脂を含むもの)に用いられる公知の有機溶媒であれば特に限定されない。有機溶媒(D)としては、例えば、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、イソプロパノール、ブタノール、テルピネオール、テキサノール、ブチルセロソルブアセテート、イソホロン等が挙げられ、なかでも、テルピネオール、イソホロンが好ましい。
本実施形態の導電性ペーストにおいて、有機溶媒(D)の含有量は、スクリーン印刷により、対象物に導電性ペーストを印刷する際の印刷適性が確保できれば特に限定されない。有機溶媒(D)の含有量は、導電性ペーストの不揮発分(有機溶媒(D)以外の成分)の含有量が、導電性ペーストの総質量に対し、70質量%~90質量%となるように調整することが好ましい。
有機溶媒(D)の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、5~20質量%が好ましく、8~18質量がより好ましく、10~16質量%がさらに好ましい。有機溶媒(D)の含有量が上記範囲内であると、導電性ペーストの取り扱い性を向上できる。
[バインダー(A)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、0.5~2.0が好ましく、0.7~1.8がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、導電性ペーストの取り扱い性を向上できる。
[銀粉(B)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、導電性ペースト中に銀粉(B)を均一に分散できるため、銀粉(B)が均一に分散された塗膜を形成できる。
[架橋樹脂粒子(C)の含有量]/[有機溶媒(D)の含有量]で表される質量比は、1~10が好ましく、3~7がより好ましい。上記質量比が上記範囲内であると、導電性ペースト中に架橋樹脂粒子(C)を均一に分散できるため、架橋樹脂粒子(C)が均一に分散された塗膜を形成できる。
「その他の成分」
本実施形態の導電性ペーストは、バインダー(A)、銀粉(B)、架橋樹脂粒子(C)及び有機溶媒(D)以外の成分(その他の成分)を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、分散剤、表面調整剤、チクソトロピック剤等の塗料用添加剤等が挙げられる。
本発明の導電性ペーストは、本質的に水を含まないことが好ましい。
水の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下がさらに好ましい。水の含有量が上記範囲内であると、スクリーン印刷に適したペーストにすることができる。
成分(A)~(D)の含有量の合計は、導電性ペーストの総質量に対して、100質量%を超えない。
本実施形態の導電性ペーストは、バインダー(A)、銀粉(B)、架橋樹脂粒子(C)及び有機溶媒(D)以外の成分(その他の成分)を含有していてもよい。
その他の成分としては、例えば、分散剤、表面調整剤、チクソトロピック剤等の塗料用添加剤等が挙げられる。
本発明の導電性ペーストは、本質的に水を含まないことが好ましい。
水の含有量は、導電性ペーストの総質量に対し、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下がさらに好ましい。水の含有量が上記範囲内であると、スクリーン印刷に適したペーストにすることができる。
成分(A)~(D)の含有量の合計は、導電性ペーストの総質量に対して、100質量%を超えない。
「導電性ペーストの製造方法」
本実施形態の導電性ペーストは、上述したバインダー(A)と、銀粉(B)と、架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、必要に応じてその他の成分とを混合することで得られる。
混合には、例えば、ロールミル、プラネタリーミキサー等の混合機を用いればよい。
本実施形態の導電性ペーストは、上述したバインダー(A)と、銀粉(B)と、架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、必要に応じてその他の成分とを混合することで得られる。
混合には、例えば、ロールミル、プラネタリーミキサー等の混合機を用いればよい。
本実施形態の導電性ペーストによれば、バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度(Tg)が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有するため、可撓性と伸縮耐久性に優れる塗膜を形成できる導電性ペーストが得られる。
また、本実施形態の導電性ペーストによれば、伸縮耐久性に優れる塗膜を形成することができる。ここで、伸縮耐久性とは、導電性ペーストによって形成された塗膜を、例えば、長手方向に引っ張って伸ばした後、引張力を解放して元の状態(元の長さ)に戻すことを繰り返した場合に、塗膜の電気抵抗値が変化し難い(電気抵抗値が上がり難い)性質のことである。
具体的には、([伸縮回数N回目の電気抵抗値]-[伸縮前の電気抵抗値])/[伸縮前の電気抵抗値]×100(%)が小さい程、塗膜は伸縮耐久性に優れると言える。また、塗膜の電気抵抗値は、例えば、塗膜の長手方向の両端に電極を接続し抵抗率計を用いて測定される。
具体的には、([伸縮回数N回目の電気抵抗値]-[伸縮前の電気抵抗値])/[伸縮前の電気抵抗値]×100(%)が小さい程、塗膜は伸縮耐久性に優れると言える。また、塗膜の電気抵抗値は、例えば、塗膜の長手方向の両端に電極を接続し抵抗率計を用いて測定される。
「用途」
本発明の導電性ペーストは、可撓性が求められる用途に好適であり、例えば、スマートウェアに代表されるウエアラブルデバイス分野、その他ベンダブルやフォルダブル、ストレッチャブルが必要な医療・介護分野、電子デバイス分野での回路形成等に好適である。
本発明の導電性ペーストは、可撓性が求められる用途に好適であり、例えば、スマートウェアに代表されるウエアラブルデバイス分野、その他ベンダブルやフォルダブル、ストレッチャブルが必要な医療・介護分野、電子デバイス分野での回路形成等に好適である。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(導電性ペーストの製造)
本発明に用いる導電性ペーストの組成を表1に示す。
本発明に用いる導電性ペーストの組成を表1に示す。
<製造例1>
ポリオール化合物(A1)としてポリエステルポリオール(株式会社クラレ製「P2010」(重量平均分子量:2000、水酸基価:56.1))を12.0質量部、ポリイソシアネート(A2)としてポリプロピレングリコール(PPG)変性1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートブロック化体(旭化成株式会社製「E402-B80B」(固形分80質量%、イソシアネート理論値6.0質量%))を10.0質量部、銀粉(B)としてAmes Advanced Materials Corporation製「Silver Powder SPS」(D50=3.0μm、不定形銀粉)を80.0質量部、架橋樹脂粒子(C)として根上工業株式会社製ウレタン架橋樹脂粒子「アートパールC-800」(平均粒子径6μm、ガラス転移点:-13℃)を5.0質量部、有機溶媒(D)としてテルピネオール18.0質量部を3本ロールミルで混練し、製造例1の導電性ペーストを製造した。
ポリオール化合物(A1)としてポリエステルポリオール(株式会社クラレ製「P2010」(重量平均分子量:2000、水酸基価:56.1))を12.0質量部、ポリイソシアネート(A2)としてポリプロピレングリコール(PPG)変性1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートブロック化体(旭化成株式会社製「E402-B80B」(固形分80質量%、イソシアネート理論値6.0質量%))を10.0質量部、銀粉(B)としてAmes Advanced Materials Corporation製「Silver Powder SPS」(D50=3.0μm、不定形銀粉)を80.0質量部、架橋樹脂粒子(C)として根上工業株式会社製ウレタン架橋樹脂粒子「アートパールC-800」(平均粒子径6μm、ガラス転移点:-13℃)を5.0質量部、有機溶媒(D)としてテルピネオール18.0質量部を3本ロールミルで混練し、製造例1の導電性ペーストを製造した。
<製造例2~製造例12>
製造例2~製造例12の導電性ペーストについても、表1に示す組成に従い、製造例1と同様に製造した。なお、表1において、数値の単位は「質量部」である。「質量部」を「質量%」に換算した数値を表2に示す。
なお、表1に示すように、ポリエステル樹脂(A3)としては、ユニチカ株式会社製「UE-3400」(数平均分子量:25000、ガラス転移温度:-20℃)を用いた。
銀粉(B)としては、エイムス・アドバンストマテリアルス社製「SF-70M」(D50=2.0μm、フレーク状銀粉)も用いた。架橋樹脂粒子(C)としては、根上工業株式会社製「アートパールJB-800T」(平均粒子径6μm、ガラス転移点:-54℃)、根上工業株式会社製「アートパールC-1000」(平均粒子径3μm、ガラス転移点:-13℃)、根上工業株式会社製「アートパールC-400」(平均粒子径15μm、ガラス転移点:-13℃)、根上工業株式会社製「アートパールU-600T」(平均粒子径10μm、ガラス転移点:35℃)も用いた。
製造例2~製造例12の導電性ペーストについても、表1に示す組成に従い、製造例1と同様に製造した。なお、表1において、数値の単位は「質量部」である。「質量部」を「質量%」に換算した数値を表2に示す。
なお、表1に示すように、ポリエステル樹脂(A3)としては、ユニチカ株式会社製「UE-3400」(数平均分子量:25000、ガラス転移温度:-20℃)を用いた。
銀粉(B)としては、エイムス・アドバンストマテリアルス社製「SF-70M」(D50=2.0μm、フレーク状銀粉)も用いた。架橋樹脂粒子(C)としては、根上工業株式会社製「アートパールJB-800T」(平均粒子径6μm、ガラス転移点:-54℃)、根上工業株式会社製「アートパールC-1000」(平均粒子径3μm、ガラス転移点:-13℃)、根上工業株式会社製「アートパールC-400」(平均粒子径15μm、ガラス転移点:-13℃)、根上工業株式会社製「アートパールU-600T」(平均粒子径10μm、ガラス転移点:35℃)も用いた。
表1に示すアクリル架橋樹脂粒子A~Dについては、下記に従い樹脂粒子を製造した。
「アクリル架橋樹脂粒子A」
n-ブチルアクリレート98質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05質量部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解し、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径9μm、ガラス転移温度-46℃のアクリル架橋樹脂粒子Aを得た。
「アクリル架橋樹脂粒子A」
n-ブチルアクリレート98質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05質量部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解し、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径9μm、ガラス転移温度-46℃のアクリル架橋樹脂粒子Aを得た。
「アクリル架橋樹脂粒子B」
n-ブチルアクリレート40質量部と、ブチルメタクリレート58質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径9μm、ガラス転移温度-15℃のアクリル架橋樹脂粒子Bを得た。
n-ブチルアクリレート40質量部と、ブチルメタクリレート58質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径9μm、ガラス転移温度-15℃のアクリル架橋樹脂粒子Bを得た。
「アクリル架橋樹脂粒子C」
n-ブチルアクリレート10質量部と、ブチルメタクリレート88質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径10μm、ガラス転移温度15℃のアクリル架橋樹脂粒子Cを得た。
n-ブチルアクリレート10質量部と、ブチルメタクリレート88質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート2質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径10μm、ガラス転移温度15℃のアクリル架橋樹脂粒子Cを得た。
「アクリル架橋樹脂粒子D」
n-ブチルアクリレート90質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート10質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径10μm、ガラス転移温度40℃のアクリル架橋樹脂粒子Dを得た。
n-ブチルアクリレート90質量部と、架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート10質量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.25質量部を溶解し、モノマー混合液を調製した。
別途、2Lビーカーに水380質量部と、分散安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部と、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.05部とを投入、混合し、先に調製したモノマー混合液を投入し、分散機にて懸濁させ、冷却コンデンサ、温度計を備えた2L4つ口フラスコに移し、フラスコ内の温度を80℃に維持しながら2時間反応を行った。
重合後、第三リン酸カルシウムを硝酸にて分解、得られた粒子スラリーを洗浄、濾過、乾燥させ、平均粒子径10μm、ガラス転移温度40℃のアクリル架橋樹脂粒子Dを得た。
<実施例1>
(伸縮耐久性の評価)
製造例1の導電性ペーストを用いて、ウレタンシート上に幅1mm×長さ50mmのパターンとなるようにスクリーン印刷により導電性ペーストを塗布した。その後、150℃で30分乾燥し配線パターンを形成した。
次に、上記の配線パターンの長手方向の両端を電極端子に接続し抵抗値を測定しながら、ストログラフ(VES5D、株式会社東洋精機製作所製)に固定し、初期長50mmの配線パターンを65mmまで伸長した後、初期長の50mmまで戻した。このような伸縮を100回繰り返し、電気抵抗値の変化率{([伸縮回数100回目の電気抵抗値]-[伸縮前の電気抵抗値])/[伸縮前の電気抵抗値]}×100(%)を算出した。
電気抵抗値の変化率が4000%未満の場合、伸縮耐久性の評価を合格とし、電気抵抗値の変化率が4000%以上の場合、伸縮耐久性の評価を不合格とした。結果を表3に示す。
(伸縮耐久性の評価)
製造例1の導電性ペーストを用いて、ウレタンシート上に幅1mm×長さ50mmのパターンとなるようにスクリーン印刷により導電性ペーストを塗布した。その後、150℃で30分乾燥し配線パターンを形成した。
次に、上記の配線パターンの長手方向の両端を電極端子に接続し抵抗値を測定しながら、ストログラフ(VES5D、株式会社東洋精機製作所製)に固定し、初期長50mmの配線パターンを65mmまで伸長した後、初期長の50mmまで戻した。このような伸縮を100回繰り返し、電気抵抗値の変化率{([伸縮回数100回目の電気抵抗値]-[伸縮前の電気抵抗値])/[伸縮前の電気抵抗値]}×100(%)を算出した。
電気抵抗値の変化率が4000%未満の場合、伸縮耐久性の評価を合格とし、電気抵抗値の変化率が4000%以上の場合、伸縮耐久性の評価を不合格とした。結果を表3に示す。
<実施例2~実施例10、比較例1、比較例2>
実施例2~実施例10、比較例1、比較例2についても実施例1と同様に伸縮耐久性の評価を行った。結果を表3に示す。
実施例2~実施例10、比較例1、比較例2についても実施例1と同様に伸縮耐久性の評価を行った。結果を表3に示す。
表3の結果から、実施例1~実施例10の配線パターンと比較例1及び比較例2の配線パターンとを比較すると、実施例1~実施例10の配線パターンは伸縮耐久性に優れることが分かった。一方、架橋樹脂粒子(C)を含まない比較例1、及びガラス転移温度が35℃超の架橋樹脂粒子(C)を使用した比較例2は、伸縮耐久性において劣ることが判った。
<実施例13、比較例3>
(可撓性の評価)
上記製造例1の導電性ペーストを用いて100μm厚TPUフィルム(日本マタイ(株)製エスマーURS)に0.4mm幅×175mm長の回路パターンをスクリーン印刷し130℃で30分乾燥し試験片を作成した。
次に回路抵抗を測定し、初期値R0とし、回路を内側に180°折り曲げ、(株)大場計器製作所製棒状コンプレッションゲージにて5kgの静荷重を5秒間印加した。次に回路を外側に180°折り曲げて5kgの静荷重を5秒間印加した。これを折り曲げ1サイクルとし20サイクル後の回路抵抗値R20を測定した。20サイクル後の抵抗変化率を{(R20-R0)/R0}×100により算出した。その数値を実施例13とする。
製造例11の導電性ペーストについても実施例13と同様に20サイクル後の抵抗変化率を算出した。その数値を比較例3とする。
その結果、実施例13は1.0%、比較例3は23%となり実施例13の配線パターンの方が比較例3の配線パターンよりも抵抗変化率が小さく可撓性に優れることが分かった。
(可撓性の評価)
上記製造例1の導電性ペーストを用いて100μm厚TPUフィルム(日本マタイ(株)製エスマーURS)に0.4mm幅×175mm長の回路パターンをスクリーン印刷し130℃で30分乾燥し試験片を作成した。
次に回路抵抗を測定し、初期値R0とし、回路を内側に180°折り曲げ、(株)大場計器製作所製棒状コンプレッションゲージにて5kgの静荷重を5秒間印加した。次に回路を外側に180°折り曲げて5kgの静荷重を5秒間印加した。これを折り曲げ1サイクルとし20サイクル後の回路抵抗値R20を測定した。20サイクル後の抵抗変化率を{(R20-R0)/R0}×100により算出した。その数値を実施例13とする。
製造例11の導電性ペーストについても実施例13と同様に20サイクル後の抵抗変化率を算出した。その数値を比較例3とする。
その結果、実施例13は1.0%、比較例3は23%となり実施例13の配線パターンの方が比較例3の配線パターンよりも抵抗変化率が小さく可撓性に優れることが分かった。
本発明によれば、スクリーン印刷により回路を形成することができ、単層で伸縮耐久性に優れる塗膜を形成できる導電性ペーストを提供することができる。
Claims (3)
- バインダー(A)と、銀粉(B)と、ガラス転移温度が35℃以下の架橋樹脂粒子(C)と、有機溶媒(D)と、を含有することを特徴とする導電性ペースト。
- 前記架橋樹脂粒子(C)がアクリル架橋樹脂粒子及びウレタン架橋樹脂粒子からなる群から選択される少なくとも一方である、請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記バインダー(A)がポリオール化合物(A1)及びポリイソシアネート(A2)を含む、請求項1又は2に記載の導電性ペースト。
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