JP5347610B2 - 透明導電膜付き基材の製造方法 - Google Patents
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Description
工程1: カーボンナノチューブおよびカーボンナノチューブ分散剤としてカルボシキメチルセルロースを含有する塗液を基材に塗布して乾燥した後、オーバーコート層を設ける工程。
工程2: 工程1で基材に塗布された塗布層からカーボンナノチューブ分散剤を除去する工程。
工程1: カーボンナノチューブを含有する塗液を基材に塗布して乾燥する工程。
工程3: 工程1で得られた透明導電膜付き基材を70〜170℃の範囲で事前加熱処理する工程。
(3)下記工程1、工程2及び工程3をこの順に行う製造方法。
工程1: カーボンナノチューブおよびカーボンナノチューブ分散剤を含有する塗液を基材に塗布して乾燥する工程。
工程2: 工程1で基材に塗布された塗布層からカーボンナノチューブ分散剤を除去する工程。
工程3: 工程2で得られた透明導電膜付き基材を70〜170℃の範囲で事前加熱処理する工程。
本発明で用いる透明導電膜付き基材は、透明な支持基材にCNT導電層を積層したものである。ここで、透明な支持基材とは可視光の透過率が高い基材を指し、具体的には波長550nmにおける透過率が50%以上のもの、より好ましくは85%以上のものとする。
透明導電膜付き基材を一定時間溶媒に浸漬させる。透明導電膜付き基材の表面抵抗値が熱処理によって上昇するメカニズムについては不明であるが、CNT分散液作成時にCNT分散のために添加する分散剤によって、硬化用加熱処理後の表面抵抗値の上昇挙動が変わることがわかっており、分散剤を溶解可能な溶媒に浸漬して、分散剤を抽出することで耐熱性が向上すると考えられる。そのため、分散剤を溶解可能ということが溶媒に求められる条件であり、水系分散剤を用いている場合、水を主成分とする水溶液あるいは水であることが好ましい。浸漬時間に関しては、硬化用加熱処理温度にもより、抵抗値変化比が1.2以下となるように浸漬時間を設定すればよいが、最低30秒浸漬する事が望ましい。30秒以上浸漬を行うことで、硬化用加熱処理による抵抗値上昇をより低く抑えることが可能である。ただし、30秒を超えると、溶媒浸漬による抵抗値上昇を低下させる効果が小さくなるので、生産効率の観点から30秒が望ましい浸漬時間である。また、CNTを分散させる分散剤が有機溶媒やアルコールに可溶である場合、この溶媒浸漬処理に用いる溶媒もそれに合わせて選択することが好ましい。
CNT透明導電フィルムに熱処理を施す前に、事前に加熱処理を行う。事前に加熱処理を行うことで、硬化用加熱処理によって表面抵抗値上昇を引き起こす化学変化を予め起こし、硬化用加熱処理前と硬化用加熱処理後の抵抗値変化比を、事前加熱処理がない場合と比較して低く抑えることができる。事前加熱温度は、熱処理において起こす化学反応を予め起こすという観点から、硬化用加熱処理温度と同じ温度であることが好ましい。具体的には、一般的な熱硬化銀ペーストや熱硬化型絶縁ペースト時の加熱温度である70℃〜170℃に設定される。事前加熱時間は2分以上が好ましい。
溶媒浸漬処理と事前加熱処理を連続的に行う。溶媒浸漬処理と事前加熱処理とを組み合わせることで、タッチパネル上部電極に求められる抵抗値変化比1.2、より良好な条件では1.1以下とすることができ、かつ硬化用加熱処理後の表面抵抗値を可能な限り低くすることができる。この処理方法が、溶媒浸漬処理又は事前加熱処理を単独で行う場合より優れている点は、溶媒浸漬処理後に事前加熱処理を行うと、硬化用加熱処理時の抵抗値上昇が抑えられることに起因する。この理由は明らかでないが、推定として、
・純水浸漬時、硬化用加熱処理時の抵抗値上昇の原因となる分散剤が水中に溶出し、抵抗値上昇が抑えられる。
・分散剤の吸水率が高く、純水処理時にフィルム内に蓄えられた水が硬化用加熱処理時に蒸発する。事前熱処理時、熱が水の蒸発潜熱として使われるため、純水処理がない場合と比較してCNT層の温度が低くなり、抵抗値上昇が抑えられる。
などが考えられる。
5×10cmにサンプリングしたCNT透明導電フィルムの中央部を4端子法で測定した。用いた測定器はダイアインスツルメンツ(株)製の抵抗率計 モデル MCP−T360型、4探針プローブはダイアインスツルメンツ(株)製MCP−TPO3Pを用いた。
まず、CNT透明導電フィルムの標準サンプルを作成する。
CNT透明導電フィルムの標準サンプルは、外部からの擦過などから基材を保護するハードコート(以下HCと略す)層、透明な支持基材、CNT導電層、オーバーコート層をこの順に有する。以下にCNT透明導電フィルムの標準サンプルの作製方法を述べる。HC塗工→CNT塗工→オーバーコート層塗工の順番でサンプル作製を行った。
188μmの東レ(株)製 ルミラー(登録商標 U46)を基材として用いた。
HC層は以下で述べるHC塗液を、マイクログラビア法を用いて基材に塗布する事で得た。
〔HC塗液作成〕
日本化薬(株)製 KAYANOVA(登録商標) FOP1740(固形分濃度82 wt%)を、予め東レダウコーニング(株)製SH 190とトルエンとメチルエチルケトン(MEK)をそれぞれ0.01:2.56:2.56の比で混合させた液で、固形分濃度40%まで希釈したものを用いた。
〔塗工条件〕
・グラビア線番:70R
・ライン速度:10 m/min
・ライン速度に対するグラビア回転速度比:100%
・乾燥温度:80℃
・UV照射:メタルハライドランプ、160 W
このようにして得られたHC層は、膜厚5〜6 μmであった。
CNT層は以下で作成法を述べるCNT塗液を、マイクログラビア法を用いて基材に塗布した。
クエン酸アンモニウム鉄(緑色)(和光純薬工業社製)2.459gをメタノール(関東化学社製)500mLに溶解した。この溶液に、軽質マグネシア(岩谷社製)を100g加え、室温で60分間攪拌し、40℃から60℃で攪拌しながら減圧乾燥してメタノールを除去し、軽質マグネシア粉末に金属塩が担持された触媒を得た。
流動床縦型反応装置でCNTを合成した。図1は前記流動床縦型反応装置の概略図である。
・グラビア線番:150UR
・ライン速度:18 m/min
・ライン速度に対するグラビア回転速度比:80 %
・乾燥温度:100℃。
オーバーコート層は以下で作成法を述べるCNT被覆液を、マイクログラビア法を用いて基材(3)のCNT層上に塗布した。
〔オーバーコート層用塗液作成〕
100mLポリ容器中に、エタノール20gを入れ、n−-ブチルシリケート40gを添加し30分間撹拌した。その後、0.1N塩酸水溶液を10g添加した後2時間撹拌を行い4℃で保管した。翌日、この溶液をトルエンとイソプロピルアルコールとメチルエチルケトンの混合液で固形分濃度が1.0wt%となるように希釈した。同様の操作を複数回繰り返し、塗工可能な量のオーバーコート層塗液を得た。
〔塗工条件〕
・グラビア線番:120UR
・ライン速度:18 m/min
・ライン速度に対するグラビア回転速度比:120 %
・乾燥温度:115℃。
CNT透明導電フィルムの標準サンプルを純水(電気抵抗率16 MΩ・cm以上、堀場製作所(株)製 微粒子カウンターPLCA−700にて0.5μm以上のパーティクル検出されない)中に30秒、60秒、120秒間浸漬後、常温で自然乾燥させ、合計3水準のCNT透明導電フィルムを得た。
CNT透明導電フィルムの標準サンプルを、それぞれ30秒、60秒、120秒間純水浸漬した。その後、それぞれのサンプルを、50℃、100℃、150℃3水準温度、2分、15分、30分、3水準時間で晒し、純粋浸漬後の乾燥を兼ねて事前加熱処理を行った。抵抗値が一定値に落ち着くまで、72時間空気中で放置、合計27水準のCNT透明導電フィルムを得た。
CNT透明導電フィルムの標準サンプルをそのまま用いた。
CNT透明導電フィルムの標準サンプルを50℃、100℃、150℃で、それぞれ2分、15分、30分の事前加熱処理を行った。その後、抵抗値が一定値に落ち着くまで、72時間空気中で放置し、合計9水準のCNT透明導電フィルムを得た。
・硬化用加熱処理前後の表面抵抗値の変化比=硬化用加熱処理後の表面抵抗値(Ω/□)/硬化用加熱処理前の表面抵抗値(Ω/□)。
・実施例1は工程2の後の表面抵抗値
・実施例2、参考例1は工程3完了から24時間後の表面抵抗値
・比較例1は工程1の後の表面抵抗値
(*2)硬化用加熱処理後表面抵抗値
・実施例1、比較例1は硬化用加熱処理完了から68時間後の表面抵抗値
・実施例2、参考例1は硬化用加熱処理完了から72時間後の表面抵抗値。
2 触媒を置く台
3 触媒
4 触媒以外の物体と触媒の混合物
5 触媒
100 反応器
101 石英焼結板
102 密閉型触媒供給機
103 触媒投入ライン
104 原料ガス供給ライン
105 廃ガスライン
106 加熱器
107 点検口
108 触媒
Claims (4)
- 下記工程1及び工程2をこの順に行う透明導電膜付き基材の製造方法。
工程1: カーボンナノチューブおよびカーボンナノチューブ分散剤としてカルボシキメチルセルロースを含有する塗液を基材に塗布して乾燥した後、オーバーコート層を設ける工程。
工程2: 工程1で基材に塗布された塗布層からカーボンナノチューブ分散剤を除去する工程。 - 前記工程2が、前記基材に塗布された塗布層を、前記カーボンナノチューブ分散剤を抽出可能な液体に浸漬する方法である請求項1に記載の透明導電膜付き基材の製造方法。
- 前記液体の浸漬時間が30秒以上である請求項1又は2に記載の透明導電膜付き基材の製造方法。
- 前記工程2に次いで、下記工程3を行う請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電膜付き基材の製造方法。
工程3: 工程2で得られた透明導電膜付き基材を70〜170℃の範囲で事前加熱処理する工程。
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