JP4436441B2 - 電磁波シールド材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の電磁波シールド材の一例を示す模式的な平面図であり、図2は、図1におけるA−A’断面の拡大図である。また、図3は、図2の一部をさらに拡大して示す模式的な断面図であり、(A)は、導電層上に金属層を設けない例であり、(B)は導電層上に金属層を設けた例である。本発明の電磁波シールド材10は、透明基材1と、透明基材1上に形成されたプライマー層2と、プライマー層2上に所定のパターンで形成された導電性組成物からなる導電層3とを有し、必要に応じて導電層3上に形成された金属層4を有し、必要に応じてさらに図2のように保護層9を有する。
透明基材1は、電磁波シールド材10の基材であり、所望の透明性、機械的強度、プライマー層2との接着性等の要求適性を勘案の上、各種材料の各種厚さのものを選択すればよい。透明基材1の材料としては、樹脂基材であってもよいし、硝子基材等無機基材であってもよい。また、厚さ形態としては、フィルム状でもシート状でも板状でもよい。通常は、樹脂製の透明フィルムが好ましく用いられる。そうした透明フィルムとしては、アクリル樹脂(ここでは、所謂、メタクリル樹脂も包含する概念として用いる)、ポリエステル樹脂等をベースとするフィルムが好ましいが、これに限定されない。樹脂材料としては、具体的には、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、エチレングリコール−テレフタル酸−イソフタル酸共重合体、テレフタル酸−エチレングリコール−1,4シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の含ハロゲン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテルケトン、(メタ)アクリロニトリル等が使用できる。中でも、二軸延伸PETフィルムが透明性、耐久性に優れ、しかもその後の工程で紫外線照射処理や加熱処理を経た場合でも熱変形等しない耐熱性を有する点で好適である。
プライマー層2は、透明基材1上に密着性よく設けられる。そして、このプライマー層2上には導電層3が密着性よく設けられる。したがって、プライマー層2は、透明基材1と導電層3の両方に対して密着性がよい材料であることが好ましく、また、ディスプレイ装置の前面設置用としては、当然のことながら透明であることが好ましい。例えば、電離放射線硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を塗工してなる層であることが好ましい。また、密着性、耐久性改善、各種物性付与のために各種添加剤や変性樹脂を使用してもよい。
導電層3は、プライマー層2上に、例えばメッシュ状又はストライプ状の所定の電磁遮蔽パターンで設けられている。この導電層3を形成する導電性組成物は、種々の工程を経た後に最終的に導電性の層になっているものであれば特に限定されない。電磁遮蔽パターンは、電磁波シールド材に通常採用されるメッシュ状であってもストライプ状であってもよく、その線幅と線間ピッチも通常採用されている寸法であればよい。例えば、線幅は5〜50μmとすることができ、線間ピッチは100〜500μmとすることができる。開口率(電磁波遮蔽パターンの全面積中における開口部の合計面積の占める比率)は、通常、50〜95%程度である。また、メッシュやストライプ形状の電磁遮蔽パターンとは別に、図1のように、それと導通を保ちつつ隣接した額縁状の全ベタ(開口部非形成)層等の接地パターンが設けられる場合もある。
次に、プライマー層2上に所定のパターンで形成された導電層3の形態について説明する。以下、その形態を、「導電層パターン19」ともいう。図4〜図7は、導電層パターン19(19A〜19D)の第1形態〜第4形態を示す模式断面図である。
金属層4は、導電層3のみでは所望の導電率に不足する場合に、導電率を更に向上せしめるために、必要に応じて形成するものである。導電層3上にめっきにより形成される。めっきの方法としては、電気(電解)めっき、無電解めっき等の方法があるが、電気めっきは無電解めっきに比べて通電量を増やすことでめっき速度を数倍に上げることができ、生産性を著しく向上させることができるため好ましい。
図8は、本発明の電磁波シールドの製造方法の一例を示す工程図である。また、図9は、本発明の製造方法を実施する装置の概略構成図であり、図10は、導電性組成物をプライマー層上に転写する転写工程を実施する装置の概略構成図である。なお、本願では、「転写」と「転移」は同義で用いており、したがって、「転写」を「転移」と置き換え、また、「転写工程」を「転移工程」と置き換えることができる。
透明基材準備工程は、硬化するまで流動性を保持できるプライマー層2が一方の面S1に形成された透明基材1を準備する工程である。プライマー層2はプライマー層用樹脂組成物を透明基材1上に塗布して形成するが、こうしたプライマー層用樹脂組成物は上述したとおりであるのでここではその説明を省略する。プライマー層2が室温で固体の熱可塑性樹脂組成物のフィルムとして入手可能な場合は、塗布するかわりに透明基材1とラミネートしても良い。いずれの場合であっても、後述する圧着工程時に、プライマー層2が流動性を保持した状態であることが必要である。
樹脂充填工程は、図8(a)(b)に示すように、メッシュ状又はストライプ状の所定のパターンで凹部64が形成された板状又は円筒状の版面63に、硬化後に導電層3を形成できる流動状態の導電性組成物15を塗布した後、その凹部内以外に付着した導電性組成物をドクターブレード65(図8(b)左上に図示有り)やワイピングロール等で掻き取って凹部内に導電性組成物15を充填する工程である。本工程において、本来望むものではないが、不可避的に凹部64内に充填された導電性組成物15上部には凹み(図12の符号105を参照)が生じる。その原因は詳細不明であるが、ドクターブレードやワイピングロール等で凹部以外の導電性組成物を掻取る際に該組成物のレオロジカルな挙動によりその表面に凹みを生じるため、導電性組成物が希釈溶剤を含む場合は該溶剤の揮発による体積収縮のため、あるいは両者の複合作用のためと推測される。導電性組成物15は上述したとおりであるのでここではその説明を省略する。
圧着工程は、図8(c)及び図10に示すように、樹脂充填工程後の版面63の凹部64側と、透明基材準備工程後の透明基材1のプライマー層2側とを圧着して、凹部64内の導電性組成物15とプライマー層2とを空隙なく密着する工程である。プライマー層2はこの時点において流動性を有しているため、版面の凹部64内に充填された導電性組成物15上部の凹み6(図12の符号105)内にもプライマー層2は流入して、該凹みも充填し、透明基材1及び導電性組成物15の間は全てプライマー層で隙間なく満たされる。圧着はニップロール66で行われ、凹版ロール62に対して所定の圧力で付勢されている。そのニップロール66は付勢圧力の調整手段を備えており、その付勢圧力は、プライマー層2の流動性に応じて任意に調整される。
硬化工程は、ニップロール66の付勢力による圧着工程後にプライマー層2を硬化する工程であり、圧着した後の状態で硬化処理することにより、プライマー層2と導電性組成物15とが密着した状態で硬化させることができる。具体的には、プライマー層用樹脂組成物が電離放射線硬化型樹脂組成物である場合には、照射ゾーン(図10の例ではUVゾーンと記載している。)で電離放射線が照射され、硬化処理される。この場合、プライマー層2は透明基材1と版面63に挟まれた態様になり、空気中の酸素による硬化阻害を受けないため、窒素パージ装置等は必ずしも必要ない。なお、硬化処理は、上記と同様、プライマー層用樹脂組成物と導電性組成物の種類に応じて選択され、例えば、電離放射線照射処理、冷却処理等の硬化処理が施される。
転写工程は、図10に示すように、硬化工程後に透明基材1及び硬化したプライマー層2を凹版ロール62の版面63から剥がして凹部64内の導電性組成物15をプライマー層2上に転写する工程である。プライマー層2は、この工程前のプライマー層硬化工程で硬化しているので、透明基材1とともに凹版ロール62の版面63から剥がすことにより、プライマー層2に密着した導電性組成物15は凹部内から離れてプライマー層2上にきれいに転写し、導電性組成物層3’となる。引き剥がしは、図9と図10に示すように、出口側に設けられたニップロール67により行われる。
めっき工程は、図8(e)及び図9に示すように、転写工程後、プライマー層2上に所定のパターン(プライマー層2の形成パターンと同じ。)で形成された導電層3上に金属層4を電気めっきする工程である。めっきする金属としては、銅、銀、金、ニッケル等が挙げられ、特に価格が安く導電性も高い銅めっきが好ましい。銅めっき液は、市販のめっき液を利用できるが、中でも均一めっき性を向上させた銅めっき液が好ましく採用される。なお、めっき工程に供される際には、通常の前処理(例えば、脱脂洗浄処理等)が施されるが、上記のように転写工程からそのままインラインで供給されてもよいし、別個のめっきラインに供されてもよい。めっき工程後には、必要に応じてさらに他の工程(例えば、金属層4の黒化処理工程や防錆工程、図2に示すような保護層9の形成工程)を経た後にそのまま巻き取られてもよいし、所定の寸法に切断されて枚葉シートとしてもよい。
次に、本発明の印刷物及びその製造方法について説明する。本発明の印刷物及びその製造方法に係る発明に至った背景は以下のとおりである。
本発明の印刷物及びその製造方法は上記の本発明の電磁波シールド材及びその製造方法と原理的に同じものであるが、「印刷物及びその製造方法」における「印刷物」「機能インキ層」は、「電磁波シールド材及びその製造方法」における「電磁波シールド材」「導電層」をそれぞれ包含する。したがって、特に断らない限り、上記の電磁波シールド材及びその製造方法の詳細な説明欄における「電磁波シールド材」を「印刷物」と読み替え、「導電層」を「機能インキ層」に読み替え、「導電性組成物」を「機能インキ組成物」に読み替え、また、「透明基材」を「基材」に読み替えることにより、本発明の印刷物及びその製造方法の詳細な説明として代用することができる。以下、本発明の印刷物及びその製造方法についての特徴のみについて説明し、その他は上記した本発明の電磁波シールド材及びその製造方法での説明と同様であるのでその記載を省略する。
次に、本発明に係る印刷物について説明する。本発明の印刷物70は、上記した製造方法で得ることができるが、未硬化の機能インキ組成物73’が充填された所定パターンの凹部64を有する版面63と、その機能インキ組成物73’の転写対象である基材71の一方の面S1とを、硬化するまで流動性を保持できるプライマー層72を介して圧着し、その後、その圧着を保持した状態で少なくともプライマー層72を硬化し、その後、基材71及びプライマー層72を版面63から剥がして製造されるものであればよく、図14及び図15に示すドラム型の版を用いた好ましい態様以外の方法であってもよい。
図9及び図10に示す装置により電磁波シールド材を製造した。先ず、透明基材1として、片面に易接着処理がされた幅1000mmで厚さ100μmの長尺ロール巻の無色透明な2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。供給部にセットしたPETフィルムを繰り出し、易接着処理面にプライマー層用の光硬化性樹脂組成物を厚さ5μmとなるように塗布形成した。塗布方式は、通常のグラビアリバースコート法を採用し、光硬化性樹脂組成物としては、エポキシアクリレートプレポリマー35重量部、ウレタンアクリレートプレポリマー12重量部、フェノキシエチルアクリレートからなる単官能アクリレートモノマー44重量部、エチレンオキシド変性イソシアヌル酸トリアクリレートからなる3官能アクリレートモノマー9重量部、さらに光開始剤としてイルガキュア184(物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、製造元;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)3重量部添加したものを使用した。このときの粘度は約1300mPa・s(25℃、B型粘度計)であり、塗布後のプライマー層2は触ると流動性を示すものの、PETフィルム上から流れ落ちることはなかった。
導電性粉末として平均粒径約2μmの鱗片状銀粉末93重量部、バインダー樹脂として熱可塑性のポリエステルウレタン樹脂7重量部、溶剤としてブチルカルビトールアセテート25重量部を配合し、十分に攪拌混合した後、3本ロールで混練りして導電性組成物を作製した。
実施例1において、凹部64に充填する導電性組成物中に予め以下に示す導電性カーボンブラック微粉末を含有させた他は、実施例1と同様にして、実施例2の電磁波シールド材を作製した。パターン形状については実施例1と同様であった。また、得られたパターンをパターンの裏面から目視で観察すると、若干光沢が少なく見えた。
導電性粉末として平均粒径約2μmの鱗片状銀粉末90重量部、カーボンブラックとしてアセチレンブラック(平均粒径35nm)3重量部、バインダー樹脂として熱可塑性のポリエステルウレタン樹脂7重量部、溶剤としてブチルカルビトールアセテート35重量部を配合し、十分に攪拌混合した後、3本ロールで混練りして導電性組成物を作製した。
実施例1において、PETフィルムの易接着処理面にプライマー層を塗布しない以外は実施例1と同様にして導電性組成物を転写させた。しかしながら、その際、PETフィルム上への導電性組成物の転写は十分でなく、断線やパターン抜けが多発した。また、乾燥後のパターン厚さも1μm程度であり、転移率が著しく悪かった。その後の電気銅めっきも均一にめっきすることはできなかった。この理由は、ドクターブレード65にて凹部64以外の導電性組成物を除去する際に、凹部64内からも少なからず導電性組成物15が掻き出されて凹部64内の導電性組成物15には凹み6が生じるが、その凹み6の存在により、導電性組成物15がPETフィルム上に密着よく転写されずに部分的に導電性層が断線し、めっきに必要な導通(電位差)が得られないためと考えられる。
実施例1,2及び比較例1で作製した電磁波シールド材についての評価結果を表1と表2にまとめた。なお、表2において、転写性は、フィルム上への導電性組成物の転写状況から判断し、密着性よく所定のメッシュパターンが一様に転写されていると300倍に拡大した顕微鏡観察により目視確認できたものを「良好」として評価し、所定のメッシュパターンが一様に転写されてないものを「不良」として評価した。また、シールド性は、得られた電磁波シールド材をシールド材評価器((株)アドバンテスト製、TR17301A)を用いて電磁波シールド特性を測定した結果、200〜600MHzの範囲で−30デシベル程度以下のシールド特性を有するものを「良好」として評価し、−30デシベル程度より高いシールド特性を有するものを「不良」として評価した。また、視認性は、白色蛍光灯照明下の室内において、電磁波シールド材表面の光反射による白化(白濁)を目視評価し、顕著且つ明瞭な白化を認めた場合を「不良」、白化を認めるが軽微であり画像表示面に設置しても違和感がないと判断されたものを「△」、全く白化を認めないものを「良好」と評価した。
先ず、基材として、片面に易接着処理がされた幅1000mmで厚さ100μmの長尺ロール巻ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。供給部にセットした無色透明なPETフィルムを繰り出し、易接着処理面にプライマー層用の光硬化性樹脂組成物を厚さ5μmとなるように塗布形成した。塗布方式は、通常のグラビアリバース法を採用し、光硬化性樹脂組成物としては、エポキシアクリレートプレポリマー35重量部、ウレタンアクリレートプレポリマー12重量部、フェノキシエチルアクリレートからなる単官能モノマー44重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートからなる3官能モノマー9重量部、さらに光開始剤としてイルガキュア184(物質名;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、製造元;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)3重量部添加したものを使用した。このときの粘度は約1300cps(at25℃、B型粘度計)であり、塗布後のプライマー層は触ると流動性を示すものの、PETフィルム上から流れ落ちることはなかった。
(パラジウムコロイドの作製)精製水89重量部に塩化パラジウム1重量部を溶解し、さらにクエン酸三ナトリウム10重量部を溶解して均一に攪拌した後、水素化ホウ素ナトリウム0.01重量部を添加して塩化パラジウムを還元させ、パラジウムコロイドを得た。その後、限外濾過により濃縮脱塩を行い、パラジウム0.5重量部を含有するパラジウムコロイドを得た。このパラジウムコロイド10重量部を精製水で希釈し、この希薄パラジウムコロイド溶液にアルミナエアロゾルAl2O3−C(日本アエロゾル製)10重量部を添加懸濁させた。これを濾過し、乾燥、解砕することにより、パラジウムコロイドを担持したアルミナゲルを得た。このパラジウムコロイド担持アルミナゲル7重量部と10%エチルセルロースのテルピネオール溶液30重量部とを3本ロールで混練りして触媒ペーストを作製した。
次いで行われる転写工程は以下の通りである。先ず、プライマー層が形成されたPETフィルムを、そのプライマー層が凹版ロールの版面側に対向した状態で、凹版ロールとニップロールとの間に挟む。その凹版ロールとニップロールとの間でPETフィルムのプライマー層は版面に押し付けられる。プライマー層は流動性を有しているので、版面に押し付けられたプライマー層は、触媒ペーストが充填した凹部内にも流入し、触媒ペーストに対して隙間なく密着した状態となる。その後、さらに凹版ロールが回転してUVランプによって紫外線が照射され、光硬化性樹脂組成物からなるプライマー層が硬化する。プライマー層の硬化により、凹版ロールの凹部内の触媒ペーストはプライマー層と密着し、その後、出口側のニップロールによってフィルムが凹版ロールから剥離され、プライマー層上には触媒ペースト層が転写形成される。このようにして得られた転写フィルムを、110℃の乾燥ゾーンを通過させて触媒層の溶剤を蒸発させ、プライマー層上にメッシュパターンからなる触媒層を形成した。このときの触媒層の厚さ(触媒層が形成されているメッシュパターン部分とそれ以外の部分との厚さの差)は約5μmであり、版の凹部内の触媒ペーストが高い転移率で転移していた。また、断線や形状不良も見られなかった。断面観察等の結果も実施例1と同様であった。
上記で得られた触媒ペースト印刷基板を無電解銅メッキ液(OPC−750シリーズ、奥野製薬(株)製)中に浸漬させ、20分間、20℃で無電解銅メッキを行い厚さ2μmの銅層を形成した。メッキ処理後に水洗、乾燥を行った。めっき処理により、シートの表面抵抗は0.1Ω/□となった。
2 プライマー層
3 導電層
3’ 導電性組成物層
4 金属層
5 サイドエッジ
6 凹み
7 電磁波遮蔽パターン部
8 接地部
9 保護層
10 電磁波シールド材
12 プライマー層と導電層との界面
13 麓部分
14 混合領域
15 導電性組成物
16 プライマー成分
17 第1の山
18 第2の山
19A,19B,19C,19D 導電層パターン
51 グラビアロール
52 バックアップロール
53 樹脂組成物充填容器
54 ドクターブレード
61 ピックアップロール
62 凹版ロール
63 版面
64 凹部
65 ドクターブレード
66 ニップロール
67 ニップロール
68 充填容器
70 印刷物
71 基材
72 プライマー層
73 機能インキ層
73’ 機能インキ組成物
74 直線ライン
76 凹み
80 凹版
84 ワイピングロール
A 導電層が形成されている部分(パターン形成部)
TA Aの厚さ
B 導電層が形成されていない部分(パターン非形成部)
TB Bの厚さ
TC 機能インキ組成物の厚さ
TC 機能インキ層の厚さ
S1 基材の一方の面
W 直線ライン間の線幅
Claims (5)
- 透明基材の一方の面に所定のパターンで導電層が形成されてなる電磁波シールド材の製造方法であって、
硬化するまで流動性を保持できるプライマー層が一方の面に形成された透明基材を準備する透明基材準備工程と、
所定のパターンで凹部が形成された板状又は円筒状の版面に、硬化後に導電層を形成できる、溶剤乃至分散剤を含有する導電性組成物を塗布した後、前記凹部内以外に付着した該導電性組成物を掻き取って該凹部内に該導電性組成物を充填する導電性組成物充填工程と、
前記透明基材準備工程後の透明基材の流動状態を保持したプライマー層側と前記導電性組成物充填工程後の版面の凹部側とを圧着して、前記プライマー層と前記凹部内の未硬化状態の導電性組成物とを空隙なく密着する圧着工程と、
前記圧着工程後に前記プライマー層を硬化するが前記導電性組成物は完全には硬化させないプライマー層硬化工程と、
前記プライマー層硬化工程後に前記透明基材及び前記プライマー層を前記版面から剥がして前記凹部内の導電性組成物を前記プライマー層上に転写する転写工程と、
前記転写工程後、前記プライマー層上に所定のパターンで形成された導電性組成物を硬化させて導電層を形成する導電性組成物硬化工程と、を有することを特徴とする電磁波シールド材の製造方法。 - 前記導電性組成物充填工程において、前記導電性組成物は、硬化後に電気めっきできる導電層を形成できる組成物であり、
前記導電性組成物硬化工程後、前記プライマー層上に所定のパターンで形成された導電層上に金属層を電気めっきするめっき工程を有する、請求項2に記載の電磁波シールド材の製造方法。 - 前記プライマー層が電離放射線硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなる層であり、該プライマー層の流動性の保持を電離放射線の未照射又は加熱によって行う、請求項1又は2に記載の電磁波シールド材の製造方法。
- 前記圧着工程において、前記プライマー層に含まれるプライマー成分が前記導電層を構成する導電性組成物中に浸入する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電磁波シールド材の製造方法。
- 前記転写工程後において、前記プライマー層のうち前記導電性組成物が転写された部分の厚さは前記導電性組成物が転写されていない部分の厚さよりも厚く、前記プライマー層と前記導電層との界面が交互に入り組んでいる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電磁波シールド材の製造方法。
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