JPS63241804A - 透明導電性フイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐熱性に優れた透明導電性フィルムに関する
ものである。

［従来の技術］ 導電性フィルムは、大きく２つに分類される。

１つは、フィルムに導電体を練込んだもので、面方向だ
けでなく、厚み方向にも導電性がるあもの、もう１つは
、フィルムの表面に導電層を形成したものであるが、こ
れは、面方向の導電性しか付与されず、用途が制限され
る。その点、前者は、広範な用途があるが、これは、カ
ーボンブラックや、金属微粉末、導電性マイカなどの無
機系フィラーを練込んで製造される。しかし、透明性の
ないものが多く、透明性を有するものは、特開昭６１−
２８１４０１に示されるように導電性マイカを使用した
ポリカーボネートフィルムやポリウレタンフィルムしか
知られていない。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、導電性マイカは形状異方性があるため、
ポリマの種類や製造方法の差で透明性、導電性に差がで
たり、更に製造方法が同じでも、製造条件でこれらの特
性が大きく変化し、品質の安定性からみて、実用化する
上で問題があった。

また、たとえ実用化されたとしても、ポリカーボネート
や、ウレタンなどの一部のポリマでしか実現できず、例
えば面状発熱体などとして使用しようとしても、耐熱性
の点で不満足なものであった。

本発明は、透明性、導電性が安定して得られ、なおかつ
耐熱性の非常に優れた信頼性の高い透明導電性フィルム
を提供することを特徴とする特許である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドから選
ばれた一種以上のポリマーと、導電性を有する無機フィ
ラーからなるフィルムであって、体積抵抗が１０−２〜
１０１２Ω・ｃｍ、全光線透過率が２０％以上であるこ
とを特徴とする透明導電性フィルムに関するものである
。

本発明の芳香族ポリアミドとは、基本構成単位−ＨＮ−
Ａｒ１−Ｎ−ＨＮ−Ａｒ１−Ｎ）−１０を５０モル％以
上含む重合体からなるものである。

ここで、Ａｒ１、Ａｒ２は、下記の（１）、（２）の構
造のちのをいう。

ここで、Ｒ，Ｘはハロゲン基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ３の
アルキル基、Ｃ１〜Ｃ３のアルコキシ基、Ｙは−Ｃ−１
−ＣＨ２−１−０−１ＳＯ２−０ｐ、ｍ、ｎはＯ〜３、
ａはＯ又は１を表わす。

ここで、Ｓはハロゲン基、ニトロ基、０１〜Ｃ３のアル
キル基、０１〜Ｃ３のアルコキシ基。ｑはＯ〜４゜ これらのうち、ＲやＳにハロゲン（特に塩素）やアルキ
ル基（待にメチル基）などの置換基を有するポリマ、あ
るいはＸやＹにアルキル基や−ＣＨ２−を有するポリマ
は、ポリマ溶液中での溶解性が置換基のないものより向
上し、無機フィラーとの相性がよくなり、好ましい。例
えば、（ここでｐ＋ｑ≧１） （４ｑ （ここでｑ＝ｏ〜４） （ここでｑ＝ｏ〜４） などを５０モル％以上含むポリマが挙げられる。

この芳香族ポリアミドは酸クロリドとジアミンの反応、
あるいはイソシアネートとカルボン酸との反応で１ｑら
れる。

酸クロリドとジアミンの組合せを例にとると、小母体と
しては、酸クロリド側は、テレフタル酸クロリド、イソ
フタル酸クロリド、及びこれらの芳香核にハロゲン、ニ
トロ、アルキル、アルコキシ基を有するもの、例えば２
−クロロテレフタル酸クロリド、２−クロロイソフタル
酸クロリド、２．５−ジクロロテレフタル酸クロリド、
２−二トロチレフタル酸クロリド、２−メチルイソフタ
ル酸クロリドなどがある。また、ジアミン側は、ｐ−フ
ェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、４．４゛
−ジアミノジフェニルケトン、３，３゛−ジアミノジフ
ェニルケトン、４，４−ジアミノジフェニルメタン、３
．４°−ジアミノジフェニルメタン、３．３’−ジアミ
ノジフェニルメタン、４，４°−ジアミノジフェニルエ
ーテル、３．３゛−ジアミノジフェニルエーテル、ベン
チジン、及びこれらの芳香核に」−記の置換基を有する
もの、例えば２−クロロ−ｐ−フェニレンジアミン、２
−クロロ−メタフェニレンジアミン、２−メチル−メタ
フェニレンジアミン、３，３−ジメチルベンチジンなど
がある。

また、イソシアートとカルボン酸の組合せを例にとると
、イソシアネート側は、フェニレン−１，４−ジイソシ
アネート、フェニレン−１，３−ジイソシアネート、ジ
フェニルケトン−４，４°−ジイソシアネート、ジフェ
ニルメタン−４，４°−ジインシアネート、ジフェニル
エーテル−４，４゛−ジイソシアネート、ジフェニルス
ルホン−４，４−ジイソシアネート、及びこれらの芳香
核に上記の置換基を有するもの、例えばトルイレン−２
，６−ジイソシアネート、トルイレン−２，４−ジイソ
シアネート、などがある。また、カルボン酸側は、テレ
フタル酸、イソフタル酸及びこれらの芳香核に置換基を
有するものなどがある。

本発明は、上記の一般式で示される基本構成単位を５０
モル％以上、好ましくは７０モル％以上含むことが必要
である。上記範囲より少ないと、耐熱性が低下して、本
発明の目的を達成することができない。５０モル％未満
の共重合成分は、特に限定されるものではなく、エステ
ル結合、ウレタン結合、イミド結合、複素環結合などを
含有していてもよい。なお、機械特性、耐熱性の優れた
フィルムを得るには、ポリマとしては、固有粘度（ポリ
マ０．５Ｃ１を臭化リチウム２．５ｗｔ％を含むＮ−メ
チルピロリドンで１００ｍ１の溶液として、３０’Ｃで
測定した値）は０．５〜６．０が好ましい。

また、本発明の芳香族ポリイミドとは、下記（１）式の
構造単位で示されるものを主体とするものである。

ここで、Ｒ１は少なくとも１個の芳香族環を含有してお
り、かつ炭素数としては、２５以下が好ましく、イミド
環を形成する２つのカルボニル基は、隣接する炭素原子
に結合している有機基である。

また、式中−Ｒ２−は、２価の有機基でおり、これは一
般式Ｈ２Ｎ　−Ｒ２−Ｎ　ＨＰを有する芳香族ジアミン
に由来している。　Ｒ＋　　％は一般式テトラカルボン
酸成分によってもたらされる。このような芳香族テトラ
カルボン酸の代表例としては、次のようなものが挙げら
れる。

ピロメリット酸二無水物、３．３’４．４’−ビスフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６．７−ナフ
タレンジカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−
ジカルボキシフェニル）エーテルニ無水物、ピリジン−
２，３，５，６テトラカルボン酸二無水物、３．３’、
４．４’ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、あ
るいはこれらテトラカルボン酸エステルなどがある。

一方、芳香族ジアミンとしては、２個のアミノ基は少な
くとも１つ以上の炭素を介して結合していることが好ま
しく、またＲ２としては少なくとも１個の芳香族環を含
有しており、炭素数としては２５以下が好ましく、例え
ばパラキシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、
ベンチジン、４゜４°ジアミノジフエニルエーテル、４
，４°ジアミノジフエニルメタン、４．４′ジアミノジ
フエニルスルホン、３，３°ジメチル−４，４゛ジアミ
ノジフエニルメタン、１．５ジアミノナフタレン、３．
３°ジメトキシベンチジン、１．４ビス（３メチル−５
アミノフエニル）ベンゼンなどが挙げられる。これら酸
成分やアミン成分は各々単独または、混合して用いられ
ることは言うまでもない。

また、本発明の芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドに
はフィルムの物性を損わない程度に、滑剤、酸化防止剤
、その他の添加剤等や、また他のポリマがブレンドされ
ていてもよい。

本発明において用いられる導電性を有する無はフィラー
としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物
から選ばれた一種以上の粒子がある。具体例としては、
金、限、銅、鉛、スズ、アルミニウム、白金、インジウ
ム、チタン、コバルト、鉄、ニッケル、クロム等の金属
及びこれらの酸化物、窒化物、炭化物か挙げられるが、
粒子安定性、導電性、さらにポリマ溶液中、フィルム中
での分散などを考慮すると金属酸化物が好まし・く、酸
化スズ、酸化インジウムがより好ましい。また、導電性
向上のために、これらの酸化物に他の金属がドープされ
ていてもよい。無機フィラーの形状は、球状、鱗状、針
状、不定形などいずれでもよく、−次位径は、透明性と
いうことから、可視光線の波長より小ざいことが望まれ
るが、これらの粒子は、粒径分布をもっており、１０ｍ
μ〜５μの範囲のものが好ましく、より好ましくは２０
ｍμ〜２μであり、二次凝集しにくいものが好ましい。

フィラーの添加量は、目的とする導電率によって異なる
が、ポリマ１００ｆｆｌｆｆｉ部に対して、５〜２５０
重問部であり、好ましくは１０〜２００１旧都である。

５ｍｍ部未満では、導電性が発現しなかったり、２５０
重量部を越えると、透明性が失われたり、フィルムの機
械特性が悪くなる。

本発明にかかるフィルムの体積抵抗は、１０−２〜１０
１２Ω・ｃｍである。１０−２未満の抵抗を得るために
は、多量のフィラーを必要とするため、透明性やフィル
ムの機械特性が悪くなり、また１０１２より高いと、帯
電防止の効果さえ得られず、実用的でなくなる。より好
ましくは、１０−１〜１ＱｉＱΩ・ｃｍである。また、
表面抵抗は、１０’〜１０１４Ω／口が好ましい。

また、全光線透過率は、２０％以上であることが必要で
ある。２０％未満では、もはや透明とは言えず、実用性
はない。より好ましくは４０％以上である。また、ヘイ
ズは８０％以下であることが好ましい。

なお、全光線透過率、ヘイズは、積分球式、光線透過率
測定装置によって求めた。

本発明のフィルムは用途によって異なるが、厚みは１〜
２００μが好ましくは、より好ましくは２〜１５０μで
ある。

また、少なくとも一方向の２５０°Ｃの熱収縮率は、好
ましくは５％以下、より好ましくは２％以下であり、強
度と伸度は、少なくとも一方向が５ｋｇ／ｍｍ　２以上
、５％以上が好ましく、より好ましくは８ｋｇ／ｍｍ　
２以上、１０％以上である。さらにフィルムの吸湿率は
、好ましく５％以下、より好ましくは４％以下である。

５％より大きいと湿度により抵抗値の変動が大きくなり
、実用上問題となることがおる。

次に、本発明の製法について説明する。本発明を達成す
るには、芳香族ポリアミドあるいは芳香族ポリイミドあ
るいはポリアミドＭ（ポリイミド前駆体）の溶液中に、
上記の無機フィラーを存在させ、この溶液を製膜するこ
とにより形成される。

まず、芳香族ポリアミドであるが、酸クロリドとジアミ
ンとからの場合は、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルア
セトアミド、ジメチルホルムアミドなどの；１ｌｌ−プ
ロトン性有機極性溶媒中で、溶液重合したり、水系媒体
をしようする界面重合などで合成される。ポリマ溶液は
、単量体として酸クロリドとジアミンを使用すると塩化
水素が副生ずるため、これを中和するために水酸化カル
シウムなどの無機の中和剤、又はエチレンオキサイドな
どの有機の中和剤を添加する。

また、イソシアネートとカルボン酸との反応は、非プロ
トン性有＠極性溶媒中、触媒の存在下で行なわれる。こ
れらのポリマ溶液はそのままフィルムを成形する製膜原
液にしてもよく、またポリマーを一度単離してから上記
の溶媒に再溶解して製膜原液を調製してもよい。製膜原
液には溶解助剤として無機塩例えば塩化カルシウム、塩
化マグネシウムなどを添加する場合もある。製膜原液中
のポリマ濃度は２〜４０重量％程度が好ましい。

一方、芳香族ポリイミドあるいはポリアミド酸の溶液は
次にようにして得られる。即ち、ポリアミド酸はＮ−メ
チルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホル
ムアミドなどの非プロトン性有機極性溶媒中でテトラカ
ルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを反応させて、調製
することができる。又、芳香族ポリイミドは前記のポリ
アミド酸を含有する溶液を加熱したり、ピリジンなどの
イミド化剤を添加して、ポリイミドの粉末を得、これを
再度溶媒に溶解して調製できる。製膜原液中のポリマ濃
度は、５〜４０重量％程度が好ましい。

無機フィラーとポリマの練込みは次の方法が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。

（１）　　無機フィラーをポリマが可溶である溶媒に分
散しておいて、ポリマ溶液に加える、あるいはフィラー
分散溶液に、あらかじめ単離されたポリマを添加する。

（２）　　重合前に重合溶媒にフィラーを分散させてお
いてから、重合を行なう。

（３）　　無機フィラーを粉末のままでポリマ溶液に添
加する。

この無機粒子が添加混合された製膜原液は、いわゆる溶
液製膜法によりフィルム化が行なわれる。

溶液製膜法には、乾湿式法、乾式法、湿式法などがある
が、乾湿式法、乾式法が表面性のよいフィルムを得るに
は好ましい。キャスト時の粘度は、１００〜１００００
ポイズになるように製膜原液のポリマ′ａ度や温度を調
節することが好ましい。

ここで粘度とは、回転式Ｂ型粘度計でキャスト時と同一
条件（濃度、温度）で測定した値をいう。

キャストは金属ドラムやエンドレスの金属ベルトなどの
支持体上に行なわれ、ここで薄膜が自己保持性をもつま
で乾燥あるいはイミド化反応を促進させる。この際溶媒
が急激に飛散して面荒れを起こさないように調節する必
要があり、一般に室温〜３００℃、好ましくは５０〜２
５０℃で６０分以内の範囲で行なわれる。

自己保持性をもつに至ったフィルムは支持体から剥離さ
れ、乾湿式法のプロセスを採用する際には湿式浴中へ導
入される。この浴は、一般に水系媒体からなるものであ
り、水の他に、有機溶媒や無機塩等を含有していてもよ
い。該浴中でフィルム中の残存溶媒や無機塩、イミド化
剤が抽出される。

ざらにフィルム長手方向に延伸、あるいはリラックスが
行なわれる。浴から出たフィルムは次いで乾燥や延伸、
リラックス、熱処理が行なわれる。

これらの処理は、一般に１００〜５００　’Ｃで行なわ
れる。

乾式法の場合には、自己保持性をもったフィルムは支持
体から剥離後、一般には、残存揮発分を少なくとも３重
量％以下になるまで、乾燥、延伸リラックス、熱処理が
なされる。これらの処理は一般に１５０℃〜５００℃で
行なわれる。

以上、乾湿式法、乾式法のいずれの製膜方法をとる場合
にも、面倍率は、好ましくは０．８〜５゜０倍、より好
ましくは１．１〜３．０倍で延伸あるいはリラックスを
行なう。面倍率とはフィルム長手方向（ＭＤ力方向の延
伸倍率と幅方向（ＴＤ力方向の延伸倍率の積を言う。面
倍率は０．８より小さいとフィルム物性の低下や平面性
の悪化が見られ、また５、０を越すとフィルム中で無機
フィラーが面方向に配向したり、フィラーどうしの距離
が広がって、導電性が発現しなくなったりする。なお、
°無機フィラーの添加旧が同じでも面倍率を変えること
で抵抗値を調節することが可能である。

［発明の効果］ 本発明で得られたフィルムは、体積抵抗が１０−２〜１
０１２Ω・ｃｍ、全光線透過率が２０％以上であり、透
明性に優れ、面方向のみならず、厚み方向にも安定した
導電性を有し、更に耐熱性も非常に優れているため、そ
の使用範囲は広範でおる。

とくに高温下で使用される場合には、その効果は、一層
大きなものとなる。

なお、本発明の用途としては、液晶表示素子、電磁波シ
ールド（電子レンジの窓など）、透明面状発熱体や透明
帯電防止フィルムなど非常に広範である。

［実施例］ 次に、本発明をより具体的に説明するために実施例を示
すが、これらに限定されるものではない。

実施例１ ２−クロロ−叶フェニレンジアミンと２−クロロテレフ
タル酸クロリドから合成したポリマのＮＭＰ（Ｎ−メ゛
チルピロリドン）溶液に、ＮＭＰ中に分散した酸化イン
ジウムをポリマに対して酸化インジウム固形分が１５０
ｗｔ％になるように添加して３０００ポイズの溶液とし
た。これをガラス板上に流延し、１５０℃で３分間乾燥
し、次にガラスより剥離後、流水中に１０分間浸し、更
に緊張下で３００℃、２分間熱処理を行なった。フィル
ムの厚みは６μｍで、第１表に示すように、全光線透過
率７５％、体積抵抗２Ω・ｃｍ、表面抵抗３にΩ／口と
透明性、導電性とも優れたものであった。

また、耐熱性、機械特性とも良好なフィルムであった。

ざらに吸湿率は、１．２％で湿度が変化しても抵抗値の
変化はなかった。

実施例２ ４．４゛−ジアミノジフェニルメタンと２−クロロテレ
フタル酸クロリドから合成したポリマのＮＭＰ溶液に酸
化スズを粉末でポリマに対して４０ｗｔ％添加し、２時
間攪拌すると均一に分散した。実施例１と同様な方法で
厚み１５μｍのフィルムを作成したところ、第１表に示
すように透明性、耐熱性、機械特性に優れ、静電防止効
果のあるフィルムが得られた。

実施例３ ４．４−ジアミノフェニルエーテルと無水ピロメリット
酸から合成したポリアミド酸のＤＮＡＣ（Ｎ、Ｎ−ジメ
チルアセトアミド）溶液に、ＤＭＡＣに分散した酸化イ
ンジウムをポリマに対して１００ｗｔ％添加した。この
溶液をガラス板上に流延し、１６０℃で３分間乾燥し、
次にガラスより剥離した復、４００℃で緊張下に２分間
熱処理してポリイミドフィルムを得た。第１表に示すよ
うな特性をもったフィルムが得られ、透明性、導電性、
耐熱性に優れていた。

比較例１ 実施例１と同じポリマのＮＭＰ溶液に酸化インジウムを
ポリマに対して３００ｗｔ％粉末で添加し、２時間攪拌
して、均一溶液にした。これを実施例１と同様な方法で
フィルムにしたところ、第１表に示すように２０μｍの
厚みで、全光線透過率１３％、体積抵抗０．４Ω・Ｃｍ
と導電性は良好だが、透明性が悪く、更に機械特性が悪
いため、フィルムはぼろぼろで実用性のないものであっ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドから選ばれた一
   種以上のポリマーと、導電性を有する無機フィラーから
   なるフィルムであつて、体積抵抗が１０＾−＾２〜１０
   ＾１＾２Ω・ｃｍ、全光線透過率が２０％以上であるこ
   とを特徴とする透明導電性フィルム。