JP4874895B2 - 帯電防止用コーティング組成物、それを利用した帯電防止コーティング膜の製造方法及びそのコーティング膜 - Google Patents

Description

本発明は、帯電防止用コーティング組成物、それを利用した帯電防止コーティング膜の製造方法及びこれによって製造された帯電防止コーティング膜に係り、さらに詳細には、コーティング組成物中の高分子凝集現象を除去した帯電防止用コーティング組成物、それを利用した透明帯電防止コーティング膜の製造方法及びこれによって製造された帯電防止コーティング膜に関する。

各種の半導体及び電子機器の微細化・高集積化に伴い、静電気の発生が製品に色々な影響を与えている。このような静電気を効果的に除去するために、伝導性物質を利用した帯電防止コーティング方法が提示されている。現在、このようなコーティング技術は、ディスプレイ素子の外面ガラスの帯電防止コーティング膜、半導体素子運搬用トレイ、偏光板及びバックライトユニットの保護フィルム、透明レンズのコーティング膜に適用されている。

このような帯電防止コーティング膜は、アルミニウムなどの金属粒子と、カーボンブラックと、水分と反応すればイオン伝導性を有する、界面活性剤のような伝導性添加剤を含む非伝導性高分子と、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンのように、自身が伝導性を有する伝導性高分子と、を含む。

色々な伝導性材料のうち、透明であり、かつ基材と密着性の良好な伝導性高分子材料が、近年色々な産業分野で注目されている。しかし、伝導性高分子を含むコーティング組成物でコーティングを行う場合、コーティング器の金属部分で高分子が凝集される現象が発生しやすい。このような凝集は、コーティング過程で不良の原因となり、凝集部分を除去するために工程を中断すれば、生産性が低下し、そのため製造コストが上昇してしまう。

本発明の目的は、帯電防止用コーティング作業を行うときに、機器の金属部分で発生する高分子の凝集現象を効果的に除去してコーティング作業の効率性を高める帯電防止用コーティング組成物を提供することである。

本発明の他の目的は、前記組成物を利用して透明で、優秀な帯電防止性能を有する帯電防止コーティング膜を製造する方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、前記方法で製造された帯電防止コーティング膜を提供することである。

前記目的を達成するために本発明は、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系高分子化合物またはこれらの混合物を含有する伝導性高分子水分散液と、水溶性ポリウレタン、水溶性ポリアクリレート、水溶性ポリビニルアルコール、水溶性ポリビニルアセタル、及びこれらの混合物からなる群から選択される１種以上である水溶性バインダー樹脂と、アルコール溶媒と、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、エチル−３−エトキシプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される機能性有機溶媒と、水と、エチレンジアミン、ジメチルエチレンジアミン、２−ブチルアミン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、ピリジン、トリルトリアゾール、キノリン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、ポリビニルピロリドン、Ｎ−フェニルチオウレアからなる群から選択される１種以上の高分子凝集抑制剤を含むコーティング組成物を提供する。

また、本発明は、前記他の目的を達成するために、前記コーティング組成物を基板にコーティングする工程と、前記コーティングされた組成物を乾燥させる工程と、を含む帯電防止コーティング膜の製造方法を提供する。

本発明の一具現例によるコーティング組成物において、前記コーティング組成物は、１ないし３０重量％の前記伝導性高分子水分散液と、５ないし２５重量％の前記バインダー樹脂と、５ないし４０重量％のアルコール溶媒と、５ないし３０重量％の前記機能性有機溶媒と、１０ないし５０重量％の水と、０.００１ないし１０重量％の前記高分子凝集抑制剤と、を含むことが望ましい。

本発明の一具現例によるコーティング組成物において、アルコール溶媒は、炭素数１ないし５の脂肪族アルコールであることが望ましい。

本発明による帯電防止コーティング膜の製造方法は、前記コーティング組成物を基板にコーティングする工程と、前記コーティングされた組成物を乾燥させる工程と、を含む。

前記方法によって製造された帯電防止用コーティング組成物を利用して帯電防止コーティング膜を形成すれば、コーティング器の金属部分で発生する高分子の凝集現象を効果的に除去してコーティング作業の効率性及び生産性を高めることができる。

本発明の帯電防止用コーティング組成物を利用して帯電防止コーティング膜を形成すれば、機器の金属部分で発生する高分子の凝集現象を効果的に除去してコーティング作業の効率性及び生産性を高めることができる。

本発明によって製造された帯電防止コーティング膜は、優秀な帯電防止機能と透明性とを有し、半導体、ディスプレイ産業の様々な分野に適用することができる。

以下、本発明の１実施形態をさらに詳細に説明する。
本発明の１実施形態に係る帯電防止用コーティング組成物は、伝導性高分子水分散液と、バインダー樹脂と、アルコール溶媒と、機能性有機溶媒と、水と、高分子凝集抑制剤と、を含む。

前記伝導性高分子は、コーティング膜の表面に帯電防止効果を発生してホコリなどの汚染源を除去するために使われる。本発明の１実施形態に係るコーティング組成物のうち、伝導性高分子水分散液は、伝導性高分子化合物を水に分散または溶解させたものであって、高分子化合物の濃度は総分散液を基準に０.１ないし１０重量％である。前記伝導性高分子化合物としては、ポリチオフェン系、ポリピロール系またはポリアニリン系高分子化合物が望ましく、二重ポリチオフェン系化合物がさらに望ましく、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：Polyethylene Dioxythiophene）が特に望ましい。

一方、前記伝導性高分子水分散液としては、市販されているＢａｙｅｒ社製の商品名Ｂａｙｔｒｏｎ ＰやＢａｙｔｒｏｎ ＰＨを使用してよい。Ｂａｙｔｒｏｎ
Ｐは、水にＰＥＤＯＴが分散されている水分散液にポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）をドーパントとして添加した製品である。前記Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐのうち、ＰＥＤＯＴの含量は、約１.４％である。

前記伝導性高分子水分散液の含量は、コーティング組成物全体に対して１ないし３０重量％であることが望ましい。前記伝導性高分子水分散液の含量が１重量％未満であれば、コーティング膜の表面抵抗が増加して帯電防止性能が低下するという問題があり、３０重量％を超えれば、帯電防止及び電磁波遮蔽性能の特別な向上なしにコーティング組成物のコーティング性が低下し、かつ製造コストが上昇するという問題がある。

本発明の１実施形態に係る帯電防止用コーティング組成物のうち、水溶性バインダー樹脂は、伝導性高分子の分散性を向上させ、生成されるコーティング膜の膜均一性、付着性、膜強度を向上させる役割を有する。前記バインダー樹脂としては、通常的な光硬化型または熱硬化型バインダーを広範囲に使用でき、例えば、水溶性ポリウレタン、水溶性ポリアクリレート、水溶性ポリビニルアルコール、水溶性ポリビニルアセタル、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。このうち、水溶性熱硬化型であるポリウレタン樹脂を使用すれば、形成されるコーティング膜の付着性及び膜強度の特性及び帯電防止性能が向上するので望ましい。

前記バインダー樹脂の含量は、コーティング組成物全体に対して５ないし２５重量％であることが望ましい。前記バインダー樹脂の含量が５重量％未満であれば、コーティング膜の均一性、付着性及び膜強度が低下するという問題があり、２５重量％を超えれば、伝導性高分子の分散性が低下して帯電防止性能が劣化し、大きな面積をコーティングした時に汚れ発生の頻度が増加するという問題がある。

本発明の１実施形態に係る帯電防止用コーティング組成物のうち、アルコール溶媒は、コーティング組成物の乾燥性などのコーティング性を向上させる役割を担う。前記アルコール溶媒としては、高分子コーティング組成物に通常的に使われるアルコール化合物を広範囲に使用し、望ましくは、炭素数１ないし５の脂肪族アルコールのうち一つ以上を選択して使用し、さらに望ましくは、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）またはこれらの混合物を使用し、望ましくは、エタノールとイソプロピルアルコールとを混合して製造した溶媒混合物を使用してよい。

前記アルコール溶媒の含量は、コーティング組成物全体に対して５ないし４０重量％、望ましくは、１０ないし３０重量％のアルコール溶媒であることが望ましい。前記アルコール溶媒の含量が全体コーティング組成物に対して５重量％未満であれば、乾燥性が低下する恐れがあり、４０重量％を超えれば、伝導性高分子の分散性が低下して表面抵抗が上昇するという問題がある。

本発明の１実施形態に係る帯電防止用コーティング組成物は、前記脂肪族アルコール溶媒と共に、コーティング組成物の溶解性、分散性、乾燥性、膜均一性などのコーティング性をさらに向上させる機能性有機溶媒を含む。前記機能性有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、プロピレングリコールメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、エチル−３−エトキシプロピオネート（ＥＥＰ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、ブチルカルビトール（ＢＣ）、またはこれらの混合物を使用し、望ましくは、ジメチルスルホキシドを使用する。

前記機能性有機溶媒の含量は、全体コーティング組成物に対して５ないし３０重量％、望ましくは、１０ないし３０重量％である。前記機能性有機溶媒の含量が５重量％未満であれば、コーティング組成物のコーティング性が低下して不均一膜が形成されるという問題があり、３０重量％を超えれば、コーティング性能が特別に向上されずに乾燥性が低下するという問題がある。

本発明の１実施形態に係る帯電防止用コーティング組成物は、金属表面での高分子凝集を抑制させる添加剤をさらに含む。使われる高分子凝集抑制剤は、アミン類化合物としてエチレンジアミン、ジメチルエチレンジアミン、２−ブチルアミン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、ピリジン、トリルトリアゾール、キノリン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、ポリビニルピロリドン、及びＮ−フェニルチオウレアからなる群から選択された１種以上を含む。

前記高分子凝集抑制剤の含量は、全体コーティング組成物に対して０.００１ないし１０重量％であることが望ましい。０.００１重量％未満であれば、前記高分子凝集抑制剤の効果が微小で高分子の凝集を効果的に抑制できず、１０重量％以上であれば、コーティング液の分散性及び帯電防止性能を低下させる。

前記高分子凝集抑制剤は、溶媒に先に溶解させた後に投入することもあり、残りの組成物を何れか混合した後に投入することもある。

前記成分を順次に混合してコーティング組成物を製造する場合、バインダー及び伝導性高分子水分散液の分散のために水を添加してよい。添加する水の含量は、組成物全体に対して１０ないし５０重量％であることが望ましい。

以下、本発明の１実施形態に係る帯電防止コーティング膜の製造方法について説明する。
本発明の１実施形態に係るコーティング膜の製造方法は、本発明の１実施形態に係るコーティング組成物を基板にコーティングする工程と、前記コーティングされた組成物を乾燥させる工程とを含む。

本発明の１実施形態に係る帯電防止コーティング膜の製造方法において、コーティング用組成物をコーティングする基板として、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン酸、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの有機高分子基材を使用してよい。

望ましいコーティング方法としては、グラビア法、リバースコート法、ロールコート法が挙げられる。

本発明の１実施形態に係る帯電防止コーティング膜の製造方法において、コーティング膜の乾燥及び硬化条件は、各コーティング法によって適した条件が選択されるが、通常的に使用する６０ないし１２０℃の温度で５ないし１２０秒間実施することが望ましく、８０ないし１２０℃の温度で１０ないし６０秒間実施することがさらに望ましい。

乾燥及び硬化温度が６０℃未満である場合には、乾燥が不十分であり、１２０℃を超えて乾燥及び硬化させても、１２０℃以下で乾燥及び硬化させる時と比較すれば、コーティング膜の性能面で有利な点がないだけでなく、コストが上昇して高温加熱による作業上の危険性が増大するという問題がある。

乾燥及び硬化時間が５秒未満である場合には、乾燥が不十分であり、１２０秒を超えて乾燥及び硬化させても、コーティング膜の性能面で有利な点がないだけでなく、コーティング膜を形成するコストが上昇する。

以下、実施例及び比較例を通じて本発明の１実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。下記の実施例及び比較例で、百分率及び混合比は、別途の言及がなければ、重量を基準とする。

（比較例１）
帯電防止用コーティング組成物及びコーティング膜の製造
混合容器に水を２０重量部、ジメチルスルホキシド２０重量部、エタノールを１０重量部、イソプロピルアルコールを１５重量部入れて１時間攪拌した。ここに水溶性ポリウレタン樹脂を１５重量部投入してさらに１時間攪拌した。ＰＥＤＯＴ水分散液を２０重量部投入してさらに１時間攪拌してコーティング組成物を製造した。前記ＰＥＤＯＴ水分散液としては、スルホン酸ポリスチレンでドーピングされたＢａｙｅｒ社製のＢａｙｔｒｏｎ
Ｐ（ＰＥＤＯＴ濃度１.４重量％）を使用した。

得られたコーティング組成物を利用して、グラビアコート法でポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）上にコーティングし、１１０℃で１０秒間乾燥した。

（実施例１ないし７）
帯電防止用コーティング組成物及びコーティング膜の製造
比較例１と同じ組成で帯電防止用コーティング組成物を製造するが、下記表１に表した高分子凝集抑制剤をさらに０.５重量部添加した。高分子凝集抑制剤は、イソプロピルアルコールと混合して添加し、その後にさらに１時間攪拌した。得られたコーティング組成物を利用してグラビアコート法でポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）上にコーティングし、１１０℃で１０秒間乾燥した。

（比較例２）
帯電防止用コーティング組成物及びコーティング膜の製造
実施例２と同じ方法で帯電防止用コーティング組成物を製造するが、高分子凝集抑制剤として２−ブチルアミンを２０重量部添加した。

物性評価
（１）凝集程度
コーティング過程でドクターブレードに生じる伝導性高分子の凝集程度を肉眼で観察して下記のように評価した。
○： 凝集がたくさん生じる。
△： 凝集が少し生じる。
×： 凝集が生じない。
（２）表面抵抗
コーティング膜の表面抵抗は、ＳＩＭＣＯ社製の表面抵抗測定器であるＳＴ−３を使用して測定した。表面抵抗値が小さいほど、帯電防止効果に優れることを表す。

前記表２の実施例１ないし７のように高分子凝集抑制剤を添加した場合、コーティング性に優れ、比較例に比べて表面抵抗があまり増加せず、またコーティング過程で高分子の凝集現象が発生しなかった。実施例２ないし５のように、高分子凝集抑制剤としてトリエタノールアミン、２−ブチルアミン、キノリン、ベンゾトリアゾール、及びポリビニルピロリドンを使用した場合、凝集防止効果は特に顕著であった。

比較例２のように、添加剤の含量が多くなれば、表面抵抗が増加して帯電防止性能が低下し、コーティング液の分散性が低下する。

以上、望ましい実施例及び比較例を通じて本発明の１実施形態を説明したが、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、半導体及びディスプレイ産業の色々な部分に適用可能である。

Claims (6)

1. 帯電防止用コーティング組成物において、前記組成物が、
   伝導性高分子水分散液１ないし３０重量％と、
   水溶性ポリウレタン、水溶性ポリアクリレート、水溶性ポリビニルアルコール、水溶性ポリビニルアセタル、及びこれらの混合物からなる群から選択される１種以上であるバインダー樹脂５ないし２５重量％と、
   アルコール溶媒５ないし４０重量％と、
   ジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、エチル−３−エトキシプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される機能性有機溶媒５ないし３０重量％と、
   水１０ないし５０重量％と、
   エチレンジアミン、ジメチルエチレンジアミン、２−ブチルアミン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、ピリジン、トリルトリアゾール、キノリン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、ポリビニルピロリドン、及びＮ−フェニルチオウレアからなる群から選択される１種以上の高分子凝集抑制剤０.００１ないし１０重量％と、
   を含み、
   前記伝導性高分子水分散液は、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系高分子化合物またはこれらの混合物を、前記伝導性高分子水分散液の総重量を基準に０．１ないし１０重量％含有する帯電防止用コーティング組成物。
2. 前記伝導性高分子水分散液に含まれた伝導性高分子は、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）であることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止用コーティング組成物。
3. 前記アルコール溶媒は、炭素数１ないし５の脂肪族アルコールであることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止用コーティング組成物。
4. 前記アルコール溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項３に記載の帯電防止用コーティング組成物。
5. 請求項１に記載のコーティング組成物を基板にコーティングする工程と、
   前記コーティングされた組成物を乾燥する工程と、
   を含むことを特徴とする帯電防止コーティング膜の製造方法。
6. 請求項５に記載の方法によって製造されることを特徴とする帯電防止コーティング膜。