JP4901080B2 - 導電性コーティング組成物、およびこれを用いてなる透明導電膜 - Google Patents

Description

本発明は、ゾルゲル法で塗膜化するコーティング組成物に関し、塗膜化した際の塗膜は優れた帯電防止性と透明性を有するコーティング組成物、および該コーティング組成物から形成されてなる透明導電膜に関する。

近年、ゾルゲル法を利用した塗膜化技術が実施されており、例えば、反射防止膜、表面保護膜などが作製されている。

ゾルゲル法では、まず出発原料である金属アルコキシドを加水分解してゾルを調整し、次いで得られたゾルを塗布、乾燥して塗膜化（ゲル化）することにより塗膜を得ることができる。金属アルコキシドを加水分解する際には触媒が用いられており、触媒としては塩酸が広く用いられている。

一方、反射防止膜などのゾルゲル法により得られた塗膜に帯電防止性が求められる場合がある。このような場合、例えば別途導電性の塗膜を設けたり（特許文献１参照）、コーティング組成物中にあらかじめ帯電防止剤を添加したりする手段が行われている。

特開２００４−１１８１４５号公報（請求項１、段落番号００５１）

しかし、別途導電性の塗膜を設ける手段では作業性が低下するという問題があった。また、コーティング組成物中に帯電防止剤を添加する手段では、塗膜中において金属アルコキシドから得られる成分以外の成分が増加することにより、透明性等の光学特性や耐擦傷性等の塗膜物性が低下してしまうという問題があった。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、金属アルコキシドを加水分解する際の触媒として、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を使用することにより、別途導電性の塗膜を設けたり、帯電防止剤を添加することなく、ゾルゲル法で得られた塗膜に帯電防止性を付与できることを見出し、これを解決するに至った。

即ち、本発明のコーティング組成物は、金属アルコキシドを触媒の作用により加水分解してなるゾルを含むものであって、前記触媒として、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を用いてなることを特徴とするものである。

また、本発明の透明導電膜は、前記コーティング組成物から形成されてなることを特徴とするものである。

本発明のコーティング組成物は、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸が、金属アルコキシドを加水分解する際の触媒として機能するとともに、イオン伝導型の帯電防止剤として機能することから、別途導電性の塗膜を設けたり、帯電防止剤を添加したりすることなく、得られる塗膜に帯電防止性を付与することができる。したがって、塗膜を得る際の作業性を良好なものとし、得られる塗膜は光学特性や塗膜物性が損なわれることもない。

また、本発明で使用するヘテロポリ酸は、常温で固体の形態をとり、かつＨ^＋を放出することができることから、コーティング組成物から形成される塗膜から揮発することなく存在し続けることができ、塗膜に対し、上述した帯電防止性を永続的に付与することができる。

このようなコーティング組成物により形成される本発明の透明導電膜は、透明性に優れつつ帯電防止性を有するものである。

まず、本発明のコーティング組成物について説明する。本発明のコーティング組成物は、金属アルコキシドを触媒の作用により加水分解してなるゾルを含むものであって、前記触媒として、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸（以下、適宜「ヘテロポリ酸」という。）を用いてなることを特徴とするものである。以下、各構成要素の実施の形態について説明する。

金属アルコキシドは、ゾルゲル法により塗膜を得るための出発原料として使用されるものである。金属アルコキシドを用いてゾルゲル法により得られる塗膜は、透明性を有するものである。

金属アルコキシドとしては、例えば、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジルコニアプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、チタンブトキシド、チタンイソプロポキシドなどがあげられる。これら金属アルコキシドは、用途に応じて適宜選択して使用することができる。例えば、高透明の塗膜を得たい場合には、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等のアルコキシシランが好適に使用される。

このような金属アルコキシドは、加水分解されてゾルとなる。加水分解の際は、触媒として主として塩酸が使用されるが、本発明では、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を使用する。

本発明で使用するヘテロポリ酸は、相手カチオンＨ^＋の存在により、金属アルコキシドを加水分解してゾルを調整する際の触媒として機能することができるとともに、イオン伝導型の帯電防止剤として機能し、コーティング組成物から形成される塗膜に帯電防止性を付与することができる。また、本発明で使用するヘテロポリ酸は、常温で固体の形態をとり、かつＨ^＋を放出することができることから、コーティング組成物から形成される塗膜から揮発することなく存在し続けることができ、塗膜に対し、上述した帯電防止性を永続的に付与することができる。

相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸としては、例えば、リンタングステン酸（Ｈ_３［ＰＷ_１２Ｏ_４０]、Ｈ_６［Ｐ_２Ｗ_１８Ｏ_６２]）、ケイタングステン酸（Ｈ_４［ＳｉＷ_１２Ｏ_４０]）、ケイモリブデン酸（Ｈ_４［ＳｉＭｏ_１２Ｏ_４０]）など（以下、これらを「フリーアシッド型ヘテロポリ酸」という。）の他、フリーアシッド型ヘテロポリ酸のＨ^＋の一部をアルカリ金属カチオンで交換したヘテロポリ酸の酸性塩があげられる。ヘテロポリ酸の酸性塩を得る際に使用されるアルカリ金属カチオンとしては、リチウム金属カチオン、ナトリウム金属カチオン、カリウム金属カチオン、セシウム金属カチオンなどがあげられる。

これらヘテロポリ酸の中でも、Ｈ^＋放出性に優れるため、触媒活性、帯電防止性に優れるフリーアシッド型ヘテロポリ酸が好適に使用される。また、フリーアシッド型ヘテロポリ酸の中でも、Ｈ^＋放出性に優れるＨ_３［ＰＷ_１２Ｏ_４０]が好適に使用される。

ヘテロポリ酸の使用量は、用いるヘテロポリ酸の種類等により異なるので一概にはいえないが、金属アルコキシドに対してヘテロポリ酸のＨ^＋を、３．０×１０^−２〜３．０×１０^−１のモル比で用いることが好ましい。モル比を３．０×１０^−２以上とすることにより、塗膜に十分な帯電防止性を付与することができ、モル比を３．０×１０^−１以下とすることにより、コーティング組成物から形成される塗膜がもろくなるのを防止することができる。また、ヘテロポリ酸の含有率がこのような範囲であれば、金属アルコキシドを加水分解する触媒としても十分に機能することができる。

金属アルコキシドをヘテロポリ酸を作用させて加水分解するには、塩酸を作用させて加水分解する際と同様の条件下で行えばよい。例えば、金属アルコキシドおよびヘテロポリ酸に、水、アルコールを添加してなる組成物を室温で２４時間攪拌することにより、金属アルコキシドが加水分解されゾルが調整される。

コーティング組成物の形態は特に限定されるものではないが、溶媒により希釈され塗液化されているものが好ましい。溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、アセトン、１，４−ジオキサン、水などがあげられる。

以上のような本発明のコーティング組成物は、相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸が、金属アルコキシドを加水分解する際の触媒として機能するとともに、イオン伝導型の帯電防止剤として機能することから、得られた塗膜に帯電防止性を付与することができる。また、本発明で使用するヘテロポリ酸は、常温で固体の形態をとり、かつＨ^＋を放出することができることから、コーティング組成物から形成される塗膜から揮発することなく存在し続けることができ、塗膜に対し、上述した帯電防止性を永続的に付与することができる。

一方、別途導電性の薄膜を設けたり、コーティング組成物中にあらかじめ帯電防止剤を添加しても、コーティング組成物から得られた塗膜に帯電防止性を付与することはできる。しかし、別途導電性の薄膜を設ける手段では作業性が低下してしまう。また、コーティング組成物中に帯電防止剤を添加する手段では、塗膜中において金属アルコキシドから得られる成分以外の成分が増加することにより、透明性等の光学特性や耐擦傷性等の塗膜物性が損なわれてしまう。

次に、本発明の透明導電膜について説明する。

本発明の透明導電膜は、上述した本発明のコーティング組成物（金属アルコキシドをヘテロポリ酸の作用により加水分解してなるゾルを含むコーティング組成物）から形成されてなるものである。具体的には、上述した本発明のコーティング組成物を、基材上に塗布、乾燥して、ゾル中の成分を脱水縮合して塗膜化（ゲル化）することにより得ることができる。

基材は用途に応じて選択されるため特に制限されるものではないが、例えばポリエステルフィルム、アクリルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリプロピレンフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、各種フッ素系樹脂フィルムなどのプラスチックフィルムの他、プラスチック板、ガラス板などがあげられる。基材の厚みは特に限定されるものではないが、取り扱い性などの観点から５〜３００μｍのものが好適に使用される。

基材にコーティング組成物を塗布する手段としては、例えば、バーコーター法、ロールコーター法、カーテンフロー法などの公知の塗布方法があげられる。

コーティング組成物の乾燥条件は通常８０〜１５０℃で１〜５分程度である。

透明導電膜の厚みは用途により異なるので一概にはいえない。例えば、反射防止膜として用いる場合には、透明導電膜の厚みは、光の反射防止理論より次式（１）を満たすことが好ましい。
ｄ＝（ａ＋１）λ／４ｎ ・・・（１）
ここで、ｄは透明導電膜の厚み（単位は「ｎｍ」）、ａは０又は正の偶数、λは特定波長（単位は「ｎｍ」）、ｎは透明導電膜の屈折率である。

基材と透明導電膜との間には、基材と透明導電膜との接着性を向上させるために、下引き層を設けたり、コロナ放電処理などしてもよい。下引き層は、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などから形成される。

また、基材上の透明導電膜を有する面とは反対側の面には、被着体に貼着するための接着剤層、セパレータを有していてもよい。

以上のような本発明の透明導電膜は、透明性に優れつつ帯電防止性を有するものであり、例えば、反射防止膜、表面保護膜などとして利用することができる。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

１．コーティング組成物の調整
（１）母液の調整
表１の組成からなる混合液を、２５℃で２４時間攪拌して金属アルコキシドを加水分解し、実施例１〜４、および比較例１〜２のコーティング組成物の母液を得た。表中の単位は何れも「重量部」である。実施例１〜４の金属アルコキシドに対するヘテロポリ酸のＨ^＋のモル比は、それぞれ、４．５×１０^−２、９．０×１０^−２、１．４×１０^−１、９．０×１０^−２である。

（２）母液の希釈
実施例１〜４、および比較例１のコーティング組成物の母液１０重量部に対し、イソプロピルアルコールおよびｎ−ブタノールをそれぞれ１０重量部添加して希釈し、実施例１〜４、および比較例１のコーティング組成物を得た。
比較例２については、比較例１のコーティング組成物の母液１０重量部に対し、ＡＴＯ分散液（４０重量％）を８．５重量部添加し、さらにイソプロピルアルコールおよびｎ−ブタノールをそれぞれ５．７重量部添加して希釈し、比較例２のコーティング組成物を得た。なお、ＡＴＯ分散液は、アンチモンドープ酸化スズ（導電性粉末Ｔ−１：三菱マテリアル社）をプロピレングリコールモノメチルエーテルで、ＡＴＯ成分が４０重量％となるように分散した分散液である。

２．透明導電膜の形成
厚み１００μｍのポリエステルフィルム上に、実施例１〜４、および比較例１〜２のコーティング組成物をそれぞれバーコーター法で塗布し、１００℃で３分間乾燥し、実施例１〜４、および比較例１〜２の透明導電膜が形成されてなる導電性シートを得た。

３．評価
上記導電性シートを用い、下記項目について評価を行った。結果を表２に示す。
（１）透明性
導電性シートが着色しているか否かについて目視で評価を行った。その結果、着色していなかったものを「○」、着色していたものを「×」とした。
（２）表面抵抗率
ＪＩＳ Ｋ６９１１：１９９５に基づき、透明導電性シートの表面抵抗率を測定した。

以上の結果から明らかなように、実施例１〜４のコーティング組成物は、触媒として相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を使用していることから、当該組成物から形成される塗膜は、透明性に優れ、また、表面抵抗率が低く、帯電防止性に優れるものであった。特に、実施例１〜３においては、ヘテロポリ酸としてＨ^＋放出性に優れるＨ_３［ＰＷ_１２Ｏ_４０]を使用していることから、実施例４のものに比べて表面抵抗率が低く、帯電防止性に優れるものであった。

一方、比較例１のコーティング組成物は、触媒として相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を使用しておらず、別途帯電防止剤も含まないものであるから、当該組成物から形成される塗膜は、表面抵抗率が高く、帯電防止性に劣るものであった。

また、比較例２のコーティング組成物は、触媒として相手カチオンにＨ^＋を含むヘテロポリ酸を使用していないが、別途帯電防止剤も含有するものであるから、当該組成物から形成される塗膜は、表面抵抗率が低く帯電防止性に優れるものの、塗膜が着色してしまい透明性に劣るものであった。

Claims (2)

1. 金属アルコキシドを触媒の作用により加水分解してなるゾルを含むコーティング組成物であって、前記触媒兼帯電防止剤として、実質的に相手カチオンにＨ⁺を含むフリーアシッド型ヘテロポリ酸及び／又はその酸性塩のみを用いてなり、金属アルコキシドに対してフリーアシッド型ヘテロポリ酸及び／又はその酸性塩のＨ⁺を、３．０×１０^-2〜３．０×１０^-1のモル比で用いることを特徴とする導電性コーティング組成物。
2. 請求項１記載の導電性コーティング組成物から形成されてなることを特徴とする透明導電膜。